JP2003139662A - Microfluid device - Google Patents

Microfluid device

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JP2003139662A
JP2003139662A JP2001338485A JP2001338485A JP2003139662A JP 2003139662 A JP2003139662 A JP 2003139662A JP 2001338485 A JP2001338485 A JP 2001338485A JP 2001338485 A JP2001338485 A JP 2001338485A JP 2003139662 A JP2003139662 A JP 2003139662A
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JP
Japan
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check valve
flow path
diaphragm
microfluidic device
pump chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001338485A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanori Anazawa
孝典 穴澤
Atsushi Teramae
敦司 寺前
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Kawamura Institute of Chemical Research
Original Assignee
Kawamura Institute of Chemical Research
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microfluid device in which a very small diaphragm and a very small valve can be formed without a patching operation, which is of a simple structure, which is manufactured easily and which comprises a simply controllable pump mechanism. SOLUTION: One first flexible sheetlike member 14 comprises a part to be used as a diaphragm 16 and a part to be used as a discharge-side check valve 17. A pump chamber 22 which permits the displacement of the diaphragm 16 and which makes a fluid flow into is installed at a second member 13 bonded to the first member 14, and a second flow channel 12 which communicates with the pump chamber 11 and the other end of which is situated in the center of the valve 17 is installed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、部材中に微小な流
路、反応槽、電気泳動カラム、膜分離機構などの構造が
形成された微小ケミカルデバイスとして使用されるマイ
クロ流体デバイスに関する。さらに詳しくは、化学、生
化学などの微小反応デバイス(マイクロ・リアクタ
ー);集積型DNA分析デバイス、微小電気泳動デバイ
ス、微小クロマトグラフィーデバイスなどの微小分析デ
バイス、質量スペクトルや液体クロマトグラフィーなど
の分析試料調製用微小デバイス、抽出、膜分離、透析な
どの物理化学的処理デバイスとして使用されるマイクロ
流体デバイスに関する。本発明はまた、ノズルやマイク
ロアレイ製造用スポッタなどとして使用されるマイクロ
流体デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microfluidic device used as a microchemical device having a structure such as a microchannel, a reaction tank, an electrophoresis column, a membrane separation mechanism, etc. formed in a member. More specifically, chemistry, biochemistry, and other microreaction devices (microreactors); integrated DNA analysis devices, microelectrophoresis devices, microchromatography devices, and other microanalysis devices; mass spectrometry, liquid chromatography, and other analysis samples. The present invention relates to a microfluidic device used as a physicochemical treatment device for preparative microdevices, extraction, membrane separation, dialysis and the like. The present invention also relates to microfluidic devices used as nozzles, spotters for manufacturing microarrays, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】「サイエンス(SCIENCE)」誌
(第288巻、113頁、2000年)には、シリコン
ゴムで形成された液体流路と、この流路とシリコンゴム
の隔壁を隔てて形成された加圧用の空洞を有するマイク
ロ流体デバイスが記載されている。このマイクロ流体デ
バイスでは、1本の流路の3カ所において相対する位置
に設けられた加圧用空洞に圧縮空気を導入し、シリコン
ゴム隔壁をたわめて流路側に押し出すことによって流路
断面積を変化させ、これを1本の流路中の3カ所につい
て順次行うことで液体の移送を行う方法が記載されてい
る。
2. Description of the Related Art In "SCIENCE" magazine (Vol. 288, p. 113, 2000), a liquid flow path formed of silicon rubber and a flow path and a partition wall of silicon rubber are formed. Microfluidic devices having cavities for pressurization are described. In this microfluidic device, the compressed air is introduced into the pressurizing cavities provided at the three opposite positions of one flow path, and the silicon rubber partition wall is bent and pushed out toward the flow path side to obtain the cross-sectional area of the flow path. Is changed and the liquid is transferred by sequentially performing this at three places in one flow path.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このマ
イクロ流体デバイスは、ポンプ駆動のための圧縮気体の
複雑な制御が必要であるため、超多数並列運転が困難で
あること、圧縮空気の配管を接続する必要があるため、
デバイスの微小化が困難であることなどの欠点があっ
た。一方、通常の寸法のダイヤフラム式ポンプにおいて
は逆止弁を組み込むことによって逆流を防ぎ、ダイヤフ
ラムの往復運動を、流体を一方向に流す運動に変換して
いる。即ち、逆止弁を有するダイヤフラム式ポンプで
は、ダイヤフラムを単に往復運動させるだけで良いた
め、駆動機構を単純にすることが出来る。しかしなが
ら、マイクロ流体デバイスにおいては、微小なダイヤフ
ラムや逆止弁をデバイスのしかるべき位置に正確に組み
込むことは大変困難であった。
However, since this microfluidic device requires complicated control of compressed gas for driving the pump, it is difficult to operate in parallel in a large number, and compressed air piping is connected. Because you need to
There are drawbacks such as difficulty in miniaturizing the device. On the other hand, in a diaphragm type pump of a normal size, a check valve is incorporated to prevent backflow, and the reciprocating motion of the diaphragm is converted into a motion that causes fluid to flow in one direction. That is, in the diaphragm type pump having the check valve, since the diaphragm only needs to reciprocate, the drive mechanism can be simplified. However, in a microfluidic device, it was very difficult to accurately incorporate a minute diaphragm or a check valve at an appropriate position of the device.

【0004】本発明は、このような問題点に鑑み、制御
が単純であると共に簡単な構造で製作が容易なダイヤフ
ラムと弁を有するダイヤフラム式ポンプ機構を有するマ
イクロ流体デバイスを提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a microfluidic device having a diaphragm type pump mechanism having a diaphragm and a valve which is simple to control and has a simple structure and easy to manufacture. To do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明では、一枚のシート状の第一部材にダイヤフ
ラムと弁を設けてなることを特徴とする。一枚のシート
状の第一部材にダイヤフラムと弁とを設けることで、ダ
イヤフラムの変位によって流体を流動させて弁を通して
吐出または流入させることができ、微小なダイヤフラム
や弁を取り扱う困難を排除し、最少の部品点数と最少の
製作工程で、制御が単純なポンプ機構を有するマイクロ
流体デバイスを作製することが出来る。本発明では、第
一部材の一部を切り欠いたり切除すること等で第一部材
自体にダイヤフラムと弁を形成できる。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a diaphragm and a valve are provided on one sheet-shaped first member. By providing the diaphragm and the valve on the one sheet-shaped first member, it is possible to cause the fluid to flow by the displacement of the diaphragm to be discharged or flowed in through the valve, eliminating the difficulty of handling a minute diaphragm or valve, It is possible to manufacture a microfluidic device having a pump mechanism whose control is simple with a minimum number of parts and a minimum manufacturing process. In the present invention, the diaphragm and the valve can be formed in the first member itself by cutting out or cutting off a part of the first member.

【0006】また第一部材は第二部材と接合して積層さ
れてなり、ダイヤフラムと弁とは、第一部材と第二部材
との接合面または第二部材に設けた流路を介して連通し
てなるようにしてもよい。ダイヤフラムを用いて流路を
通して弁に流体を流動させ、この弁から流体を吐出また
は供給することができる。流路は第二部材等に貫通孔や
凹溝を形成することで製作できる。
The first member is laminated by being joined to the second member, and the diaphragm and the valve are communicated with each other through a joint surface between the first member and the second member or a flow path provided in the second member. It may be done. A diaphragm can be used to cause fluid to flow through the flow path to the valve from which it can be delivered or supplied. The flow channel can be manufactured by forming a through hole or a concave groove in the second member or the like.

【0007】本発明によるマイクロ流体デバイスは、毛
細管状の流路と、この流路に接続されたポンプ室と、こ
のポンプ室に面するダイヤフラムと、流路に形成された
逆止弁を備えたダイヤフラム式ポンプ機構を有してい
て、シート状の第一部材が第二部材に積層されて接着さ
れた構造を有するマイクロ流体デバイスであって、流路
が第二部材に設けた欠損部または第一部材及び第二部材
に設けた欠損部で形成されており、ポンプ室が第二部材
の欠損部または第二部材の欠損部及び第一部材で形成さ
れており、ダイヤフラムがポンプ室に対面する第一部材
の部分で形成されており、逆止弁が第一部材のダイヤフ
ラムとは異なる部位に形成されていることを特徴とす
る。第二部材のポンプ室に対して外部から加えられる力
によってダイヤフラムが進退して変位することで流体を
ポンプ室に出入りさせて流動させることができ、流路を
流動する流体は逆止弁によって一方向にのみ移送され
る。逆止弁はポンプ室への吸引側、又は吐出側、又はそ
の両方に設けることができ、流路を介して流体の圧力で
作動する。特に本発明によるマイクロ流体デバイスで
は、1枚の第一部材にダイヤフラムと逆止弁を設けたこ
とで構造が単純で製造が容易であるため、生産性が高く
低廉である。またマイクロ流体デバイス内では流体移送
のための配管や配線が不要である上、駆動方法や駆動機
構が単純であり、多数並列運転が容易である。尚、欠損
部は部材を貫通する貫通孔や凹溝を含んでいる。
The microfluidic device according to the present invention comprises a capillary channel, a pump chamber connected to the channel, a diaphragm facing the pump chamber, and a check valve formed in the channel. A microfluidic device having a diaphragm pump mechanism, having a structure in which a sheet-shaped first member is laminated on and adhered to a second member, wherein a flow path is formed in the second member or a defective portion or a first member. The pump chamber is formed by the defect portion provided in the one member and the second member, and the pump chamber is formed by the defect portion of the second member or the defect portion of the second member and the first member, and the diaphragm faces the pump chamber. The check valve is formed in the portion of the first member, and the check valve is formed in a portion different from the diaphragm of the first member. The force applied from the outside to the pump chamber of the second member causes the diaphragm to move forward and backward to be displaced, thereby allowing the fluid to move in and out of the pump chamber, and the fluid flowing in the flow path is removed by the check valve. Transported only in the direction. The check valve can be provided on the suction side to the pump chamber, on the discharge side, or on both, and operates at fluid pressure via the flow path. Particularly, in the microfluidic device according to the present invention, since the diaphragm and the check valve are provided in one first member, the structure is simple and the manufacturing is easy, and thus the productivity is high and the cost is low. Further, in the microfluidic device, no piping or wiring for fluid transfer is required, and the driving method and driving mechanism are simple, and a large number of parallel operations are easy. The defective portion includes a through hole and a concave groove that penetrate the member.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によるマイク
ロ流体デバイスを図1に基づいて説明する。図1は実施
の形態によるマイクロ流体デバイスの分解斜視図であ
る。図1に示すマイクロ流体デバイス1において、例え
ばポリスチレンからなる支持体3上に例えばエネルギー
線硬化性組成物からなる第一樹脂層4を形成し、その上
に流体の第一流路5を表裏面に貫通してなるスリット状
(または他方の面に貫通しない凹溝状)の欠損部によっ
て形成した第二樹脂層6を積層する。第一流路5は図で
は略L字形の線状に形成されている。更に第二樹脂層6
の上には第三樹脂層7を積層しており、第三樹脂層7に
おいては第一流路5の一端部と重なる位置に例えばコの
字形の欠損部8を形成し、欠損部8で囲まれた部分は舌
状の吸引側逆止弁9を構成する。第三樹脂層7において
吸引側逆止弁9の領域を除いて第二樹脂層6に接着する
ものとし、吸引側逆止弁9の部分のみが開閉可能で非接
着部分をなしている。第一流路5の一端は吸引側逆止弁
9の中心に来るように位置あわせされている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A microfluidic device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an exploded perspective view of a microfluidic device according to an embodiment. In the microfluidic device 1 shown in FIG. 1, a first resin layer 4 made of, for example, an energy ray-curable composition is formed on a support 3 made of, for example, polystyrene, and first fluid channels 5 are formed on the front and back surfaces of the resin layer 4. A second resin layer 6 formed by a slit-shaped (or a groove-shaped groove that does not penetrate to the other surface) formed to penetrate is laminated. The first flow path 5 is formed in a substantially L-shaped linear shape in the drawing. Further, the second resin layer 6
A third resin layer 7 is laminated on the upper part of the first resin layer 7. In the third resin layer 7, for example, a U-shaped cutout 8 is formed at a position overlapping with one end of the first flow path 5, and is surrounded by the cutout 8. The opened portion constitutes a suction side check valve 9 having a tongue shape. The third resin layer 7 is adhered to the second resin layer 6 except the region of the suction side check valve 9, and only the suction side check valve 9 is a non-adhesive part that can be opened and closed. One end of the first flow path 5 is positioned so as to come to the center of the suction side check valve 9.

【0009】第三樹脂層7の上には例えば矩形の欠損部
からなる空間状のポンプ室11を形成すると共に一端が
ポンプ室11に連通すると共に表裏面に貫通するスリッ
ト状(または凹溝状)の欠損部として延びる第二流路1
2とを形成してなる第四樹脂層として第二部材13を積
層している。ポンプ室11は表裏面に貫通しており、第
三樹脂層7の吸引側逆止弁9の内部への作動を許す作動
空間を構成すると共にポンプ室11の作動空間としても
機能する。第二流路12を形成する欠損部が第三樹脂層
7側の面に形成された凹溝状の欠損部である場合には、
第二流路12の他端12aが第二部材13の表裏面を貫
通して第一部材14側に開口している。第二部材13の
上には第五樹脂層として第一部材14が積層されて接着
されている。第一部材14では第二部材13のポンプ室
11に対向する部分がダイヤフラム16を構成し、第四
樹脂室13の第二流路12の他端が中心に位置するよう
に吐出側逆止弁17が形成されている。吐出側逆止弁1
7はその周囲を略コの字型の欠損部18として除去する
ことで構成されている。また吐出側逆止弁17とダイヤ
フラム部16を非接着部とし、これらを除いて第一部材
14は第二部材13に接着されている。更に第一部材1
4,第二部材13、第三樹脂層7を貫通する貫通孔14
a、13a、7aをそれぞれ形成して貫通孔14a、1
3a、7aが第二樹脂層6に形成した第一流路5の他端
に連通するように形成されている。尚、逆止弁9,17
を形成するコの字型の欠損部8,18は第一、第二流路
5,12と交差しない。
On the third resin layer 7, for example, a space-like pump chamber 11 composed of a rectangular defect is formed, and one end communicates with the pump chamber 11 and a slit shape (or a concave groove shape) which penetrates the front and back surfaces. ) The second flow path 1 extending as a defective portion
The second member 13 is laminated as a fourth resin layer formed by forming 2). The pump chamber 11 penetrates through the front and back surfaces and constitutes an operating space that allows the third resin layer 7 to operate inside the suction side check valve 9 and also functions as the operating space of the pump chamber 11. When the defective portion forming the second flow path 12 is a concave groove-shaped defective portion formed on the surface on the third resin layer 7 side,
The other end 12a of the second flow path 12 penetrates the front and back surfaces of the second member 13 and opens to the first member 14 side. A first member 14 is laminated and bonded as a fifth resin layer on the second member 13. In the first member 14, the portion of the second member 13 facing the pump chamber 11 constitutes the diaphragm 16, and the discharge side check valve is arranged so that the other end of the second flow passage 12 of the fourth resin chamber 13 is located at the center. 17 are formed. Discharge side check valve 1
7 is formed by removing the periphery thereof as a substantially U-shaped defective portion 18. Further, the discharge-side check valve 17 and the diaphragm portion 16 are non-bonded portions, and the first member 14 is bonded to the second member 13 except for these. Further the first member 1
4, through-hole 14 penetrating the second member 13 and the third resin layer 7
a, 13a, 7a are formed to form through holes 14a, 1
3a and 7a are formed so as to communicate with the other end of the first flow path 5 formed in the second resin layer 6. The check valves 9 and 17
The U-shaped cutout portions 8 and 18 that form the U do not intersect the first and second flow paths 5 and 12.

【0010】上述のように構成されたマイクロ流体デバ
イス1は、貫通孔14a、13a、7aを通して流体を
第一流路5に供給し、ダイヤフラム部16を第一部材1
4の上から周期的に圧迫する。すると、吸引側逆止弁9
が開閉作動するために流体は第一流路5から逆止弁9の
開口時にポンプ室11内に吸引側逆止弁9が侵入して流
体がポンプ室11を通して第二流路12へ進入し、流体
で圧迫されて開閉作動する吐出側逆止弁17の開口時に
外部に排出されることになる。そしてダイヤフラム部1
6の周期的な圧迫を中止すると逆止弁9,17が閉じて
流体の移動は停止する。
The microfluidic device 1 configured as described above supplies the fluid to the first flow path 5 through the through holes 14a, 13a and 7a, and the diaphragm portion 16 is attached to the first member 1.
It is pressed from the top of 4 periodically. Then, the suction side check valve 9
Is opened and closed, the fluid flows from the first flow passage 5 into the pump chamber 11 at the opening of the check valve 9 by the suction side check valve 9 and the fluid enters the second flow passage 12 through the pump chamber 11. When the discharge-side check valve 17 is opened and closed by being compressed by the fluid, the discharge-side check valve 17 is discharged to the outside. And diaphragm part 1
When the periodic compression of 6 is stopped, the check valves 9 and 17 are closed and the movement of the fluid is stopped.

【0011】ここで、図2乃至図6は吐出側逆止弁17
の変形例を示すものである。図中実線で描かれたのは第
一部材14の吐出側逆止弁17の貫通するスリット状の
欠損部18Aを示すものである。破線で示すのは第二部
材13の第二流路12であってその他端12aは吐出側
逆止弁17の中央で終端を構成している。図2に示す第
一変形例では、吐出側逆止弁17Aの欠損部18Aが略
半円弧または長円弧状に形成されており、吐出側逆止弁
17Aは略半円状の舌片を構成して欠損部18Aの両端
を結ぶ略直径部分から開閉作動する。第二流路12は第
二部材13において第一部材14との接合面に形成され
ている。 欠損部18Aは、常態では断面積ゼロの切目
であって、吐出側逆止弁17Aが流体の圧力によって変
位作動することで、有限の断面積を持つ流路が生じる切
目であり得る。以下の第二変形例から第六変形例ににつ
いても同様である。図3に示す第二変形例では、第二流
路12の他端12aを囲うように二つの円弧状でスリッ
ト状の欠損部18B、18Bが互いに分離して略線対称
に形成されており、両欠損部18B、18B間の2つの
支点20、20を中心に吐出側逆止弁17Bが開閉す
る。尚、第二流路12は第二部材13における第一部材
14の接合面とは反対の面に形成され、他端12aが第
二部材13を貫通して第一部材14側に開口している。
図4に示す第三変形例では、第二流路12の他端12a
を挟むようにその両側に二つの略線状の欠損部18C、
18Cが対向して互いに分離して形成されており、両欠
損部18C、18C間の吐出側逆止弁17Cが上下に変
位して開閉する。図5に示す四変形例では、第二流路1
2の他端12aを囲うように三つの円弧状の欠損部18
D、18D、18Dが互いに分離して略点対称に形成さ
れており、三つの欠損部18D、18D、18D間の3
つの支点21、21、21を支点として中心の吐出側逆
止弁17Dが開閉する。第二部材13の第二流路12は
図3に示す変形例と同様に第一部材14とは反対側の面
に凹溝として形成され、他端12aのみが第一部材14
との接合面に開口している。図6では第二流路12は図
5に示すものと同様の構成を有しており、この第二流路
12の他端12aのみが第一部材14との接合面に開口
している。この他端12aに対して水平方向にずれた位
置に第一部材14の欠損部18Eが貫通孔として形成さ
れており、両他端12aと欠損部18Eを囲う略円状ま
たは長円状部分が非接着部をなす吐出側逆止弁17Eと
されており、これが上下方向に変位作動して開閉する。
2 to 6 show the discharge side check valve 17
It shows a modified example of. The solid line in the figure shows the slit-shaped defective portion 18A which the discharge side check valve 17 of the first member 14 penetrates. The second flow path 12 of the second member 13 is shown by the broken line, and the other end 12a constitutes the end at the center of the discharge side check valve 17. In the first modified example shown in FIG. 2, the defective portion 18A of the discharge side check valve 17A is formed in a substantially semicircular arc or a long arc shape, and the discharge side check valve 17A constitutes a substantially semicircular tongue piece. Then, the opening / closing operation is performed from a substantially diameter portion connecting both ends of the defective portion 18A. The second flow path 12 is formed in the second member 13 on the joint surface with the first member 14. The defective portion 18A may be a cut having a cross-sectional area of zero in the normal state, and the discharge-side check valve 17A may be a cut that produces a flow passage having a finite cross-sectional area when the discharge-side check valve 17A is displaced by the pressure of the fluid. The same applies to the following second to sixth modifications. In the second modified example shown in FIG. 3, two arc-shaped slit-shaped defective portions 18B, 18B are formed so as to surround the other end 12a of the second flow path 12 and are formed substantially in line symmetry. The discharge side check valve 17B opens and closes around the two fulcrums 20, 20 between the two defective portions 18B, 18B. The second flow path 12 is formed on the surface of the second member 13 opposite to the bonding surface of the first member 14, and the other end 12a penetrates the second member 13 and opens toward the first member 14 side. There is.
In the third modified example shown in FIG. 4, the other end 12a of the second flow path 12 is formed.
Two substantially linear cutouts 18C on both sides of the
18C are formed facing each other and separated from each other, and the discharge-side check valve 17C between the two defective portions 18C, 18C is vertically displaced to open and close. In the fourth modification shown in FIG. 5, the second flow path 1
Two arc-shaped cutout portions 18 so as to surround the other end 12a of 2
D, 18D, and 18D are separated from each other and are formed substantially in point symmetry, and three of the three defective portions 18D, 18D, and 18D are formed.
The discharge check valve 17D at the center opens and closes with the two fulcrums 21, 21, 21 as fulcrums. The second flow path 12 of the second member 13 is formed as a groove on the surface opposite to the first member 14 as in the modification shown in FIG.
There is an opening on the joint surface with. In FIG. 6, the second flow path 12 has the same structure as that shown in FIG. 5, and only the other end 12 a of the second flow path 12 is open to the joint surface with the first member 14. The defective portion 18E of the first member 14 is formed as a through hole at a position horizontally displaced from the other end 12a, and a substantially circular or oval portion surrounding both the other ends 12a and the defective portion 18E is formed. It is a discharge-side check valve 17E that forms a non-adhesive portion, which is vertically displaced to open and close.

【0012】従って本実施の形態によるマイクロ流体デ
バイス1によれば、制御が単純であると共にダイヤフラ
ム16や逆止弁17は別部材を装着する必要もなくシー
ト状の第一部材14の一部を欠損することで形成できる
から、簡単な構造で製作が容易なダイヤフラム16と吐
出側逆止弁17を有するダイヤフラム式ポンプ機構が得
られることになる。尚、上述の説明では第二部材13は
第四樹脂層からなる単一のシート等のみによって構成さ
れるものとしたが、本発明はこのような構成に限定され
ることなく、第一乃至第三樹脂層4,6,7及び支持体
3の一部または全てを含んでいてもよく、或いは第一及
び第二樹脂層4、6を含む構成であってもよく、第二部
材13は適宜構成できる。
Therefore, according to the microfluidic device 1 of the present embodiment, the control is simple, and the diaphragm 16 and the check valve 17 do not need to be provided as separate members, and a part of the sheet-like first member 14 can be used. A diaphragm pump mechanism having a diaphragm 16 and a discharge-side check valve 17, which has a simple structure and is easy to manufacture, can be obtained because it can be formed by being chipped. In the above description, the second member 13 is constituted by only a single sheet or the like made of the fourth resin layer, but the present invention is not limited to such a constitution, The third resin layers 4, 6, 7 and the support 3 may be partially or entirely included, or may be configured to include the first and second resin layers 4, 6, and the second member 13 is appropriately formed. Can be configured.

【0013】ここで、本発明によるマイクロ流体デバイ
ス1は、その外形は特に限定する必要はなく、用途目的
に応じた形状を採りうる。例えば、シート状(フィルム
状、リボン状などを含む。以下同じ)だけでなく、板
状、塗膜状、棒状、チューブ状、その他複雑な形状の成
型物などであり得るが、製造の容易さや使用の容易さか
ら、シート状、板状又は棒状であることが好ましい。マ
イクロ流体デバイス1は支持体3上に形成されたもので
あってもよい。複数の独立したマイクロ流体デバイス1
を1つの部材中に形成することも可能である。本実施の
形態によるマイクロ流体デバイス1は、内部に毛細管状
の流路5,12が形成され、これら流路5,12に流体
を流すことで機能させるデバイスを言う。流路5,12
は、好ましくは断面積が1×10-122 〜1×10-6
2、さらに好ましくは1×10-102 〜2.5×10
-52である。流路断面の幅、高さは、両者とも好まし
くは1μm 〜1000μmであり、さらに好ましくは1
0μm〜500μmである。流路断面がこれらの寸法より
小さい場合には製造が困難となる。また、流路5,12
がこれらの寸法より大きい場合には、マイクロ流体デバ
イス1としての効果が小さくなる傾向にあるので好まし
くない。
Here, the outer shape of the microfluidic device 1 according to the present invention does not need to be particularly limited, and may have a shape according to the purpose of use. For example, not only sheet-shaped (including film-shaped, ribbon-shaped, etc., the same applies below), but also plate-shaped, coating-film-shaped, rod-shaped, tube-shaped, and other complicated shaped moldings, etc. From the viewpoint of ease of use, it is preferably sheet-shaped, plate-shaped or rod-shaped. The microfluidic device 1 may be formed on the support 3. Multiple independent microfluidic devices 1
Can also be formed in one piece. The microfluidic device 1 according to the present embodiment is a device in which capillary-shaped flow paths 5 and 12 are formed inside, and a function is achieved by flowing a fluid through these flow paths 5 and 12. Channel 5, 12
Preferably has a cross-sectional area of 1 × 10 −12 m 2 to 1 × 10 −6.
m 2 , more preferably 1 × 10 −10 m 2 to 2.5 × 10
-5 m 2 . The width and height of the cross section of the flow path are both preferably 1 μm to 1000 μm, and more preferably 1 μm to 1000 μm.
It is 0 μm to 500 μm. If the channel cross section is smaller than these dimensions, manufacturing becomes difficult. Also, the flow paths 5, 12
Is larger than these dimensions, the effect of the microfluidic device 1 tends to be small, which is not preferable.

【0014】本実施の形態によるマイクロ流体デバイス
1は、上述した範囲の断面積の流路5,12を有するこ
とで、ケミカルデバイスとしての使用に於いては、反応
・分析時間の短縮、少量の試料で合成・分析が可能であ
り、少廃棄物、温調精度の向上などのマイクロ流体デバ
イスとしての特長が発揮される。また、マイクロノズル
などのマイクロ流体デバイスとしては、微少量の液体の
吐出や微小な点の描画が可能になる。流路断面の幅/高
さ比は、用途、目的に応じて任意に設定できるが、一般
には、0.5〜10が好ましく、0.7〜5が更に好ま
しい。流路5,12の断面形状は、矩形(角が丸められ
た矩形を含む。以下同じ)、台形、円、半円形、スリッ
ト状など任意である。また流路5,12の幅は一定であ
る必要はない。流路5,12はマイクロ流体デバイス1
の外部に連絡していても良いし、外部に連絡しておらず
本デバイス1内の他の構造、例えば、貯液槽、廃液吸収
部、圧力タンク、減圧タンクなどに連絡していても良
い。マイクロ流体デバイス外から見た流路5、12の形
状は、用途目的に応じて直線、分岐、櫛型、曲線、渦巻
き、ジグザグ、その他任意の形状であってよい。流路
5、12は、第一部材14以外の他の部材、例えば第二
部材13、第三部材、第二部材13の他の側に隣接する
別の部材の内部或いはこれらの部材間まで延長されてい
ても良い。また、本発明のマイクロ流体デバイスは、流
路5、12に接続された、上述の他の部材の内部或いは
これらの部材間に設けられた流路に、何らかの構造、例
えばバルブを経て接続されていても良い。例えば、流路
5は吸引側逆止弁に接続されていても良いし、流路12
は吐出側逆止弁17を経て、該逆止弁17の後に連結し
て設け得る流路に接続されていて良い。本発明で言う流
路は、流体が流れ得る又は流体を介して圧力が伝達しう
る毛細管状の空洞を言い、その一部に断面積の異なる部
分、例えば毛細管状以外の空洞状の部分を有していても
良い。流路5、12以外の他の流路についても、その寸
法、形状などは、流路5、12に準じる。流路5,12
を含むこれらの流路は、上述のような流体移送用の流路
の他、反応場、混合場、抽出場、分離場、流量測定部、
検出部などとして使用されるものであっても良い。
Since the microfluidic device 1 according to the present embodiment has the flow channels 5 and 12 having the cross-sectional areas in the above-mentioned range, in use as a chemical device, the reaction / analysis time can be shortened and a small amount can be obtained. The sample can be synthesized and analyzed, and features such as a small amount of waste and improved temperature control accuracy can be demonstrated as a microfluidic device. In addition, as a microfluidic device such as a micronozzle, it is possible to eject a minute amount of liquid and draw minute dots. The width / height ratio of the cross section of the flow channel can be arbitrarily set according to the application and purpose, but is generally preferably 0.5 to 10, and more preferably 0.7 to 5. The cross-sectional shape of each of the flow paths 5 and 12 is arbitrary, such as a rectangle (including a rectangle with rounded corners; the same applies hereinafter), a trapezoid, a circle, a semicircle, and a slit. Further, the widths of the flow paths 5 and 12 do not have to be constant. The channels 5 and 12 are the microfluidic device 1
May be in contact with the outside of the device, or may be in contact with other structures in the device 1 such as a liquid storage tank, a waste liquid absorbing part, a pressure tank, a decompression tank, etc. without being connected to the outside. . The shapes of the flow paths 5 and 12 viewed from the outside of the microfluidic device may be linear, branched, comb-shaped, curved, spiral, zigzag, or any other shape depending on the purpose of use. The flow paths 5 and 12 extend to a member other than the first member 14, for example, inside the second member 13, the third member, another member adjacent to the other side of the second member 13 or between these members. It may be done. Further, the microfluidic device of the present invention is connected to the inside of the above-mentioned other members connected to the flow paths 5 and 12 or the flow path provided between these members via some structure, for example, a valve. May be. For example, the flow path 5 may be connected to the suction side check valve, or the flow path 12
May be connected via the discharge side check valve 17 to a flow path which can be connected and provided after the check valve 17. The flow channel referred to in the present invention refers to a capillary-shaped cavity through which a fluid can flow or a pressure can be transmitted through the fluid, and a portion having a different cross-sectional area, for example, a cavity-shaped portion other than the capillary is provided. You can do it. With respect to the other flow paths other than the flow paths 5 and 12, their dimensions, shapes, and the like are the same as those of the flow paths 5 and 12. Channel 5, 12
These flow paths including, other than the flow path for fluid transfer as described above, a reaction field, a mixing field, an extraction field, a separation field, a flow rate measurement unit,
It may be used as a detection unit or the like.

【0015】第二部材(第四樹脂層)13の外形は特に
限定する必要はなく、用途目的に応じた形状を取り得
る。第二部材13の形状としては、上述したマイクロ流
体デバイス1自体の形状と同様である。第二部材13は
シート状または板状であることが好ましい。なお、以
下、説明の簡略化のため、特に分けて表記する必要の無
い限り、「板状」に「シート状」も含めることとする。
第二部材13は複数の同じ又は異なる素材の複合体、例
えば積層体であっても良い。第二部材13の厚みは任意
であるが、好ましくは10μm〜10mmであり、更に
好ましくは50μm〜5mmであり、最も好ましくは1
50μm〜2.5mmである。厚みが過小であると製造
が困難となり、過大であるとマイクロ流体デバイス1と
しての特長が低下する。
The outer shape of the second member (fourth resin layer) 13 does not need to be particularly limited, and may have a shape according to the purpose of use. The shape of the second member 13 is the same as the shape of the microfluidic device 1 itself described above. The second member 13 is preferably sheet-shaped or plate-shaped. In addition, for simplification of description, the term “sheet” is also included in the term “plate” unless otherwise specified.
The second member 13 may be a composite of a plurality of the same or different materials, for example, a laminated body. The thickness of the second member 13 is arbitrary, but is preferably 10 μm to 10 mm, more preferably 50 μm to 5 mm, and most preferably 1
It is 50 μm to 2.5 mm. If the thickness is too small, manufacturing becomes difficult, and if it is too large, the characteristics of the microfluidic device 1 are deteriorated.

【0016】第二部材13は表面に達する欠損部(ポン
プ室11、第二流路12)を有する。表面に達する欠損
部は、部材13を貫通する孔状の欠損部、部材外部に連
絡している空洞状の欠損部、部材13を貫通することな
く部材表面に設けられた溝状や凹状の欠損部であり得る
し、これらが複合された形状であり得る。欠損部は、そ
れ自身で、或いは第一部材14と積層されることで、第
二部材13中または第二部材13と第一部材14の間に
毛細管状の第二流路12や該流路12に接続された空洞
(ポンプ室11等)を形成する。勿論、欠損部は互いに
独立した複数の欠損部であって良いし、流路以外の構造
部分、例えばセンサーの設置用空洞となる部分などを有
していても良い。
The second member 13 has a defective portion (pump chamber 11, second flow path 12) reaching the surface. The defect portion reaching the surface is a hole-shaped defect portion penetrating the member 13, a hollow defect portion communicating with the outside of the member, or a groove-shaped or concave defect provided on the member surface without penetrating the member 13. It can be a part, and these can be a composite shape. The defective portion is, by itself or by being laminated with the first member 14, the capillary-like second flow passage 12 or the flow passage in the second member 13 or between the second member 13 and the first member 14. A cavity (pump chamber 11 or the like) connected to 12 is formed. Of course, the defective portion may be a plurality of independent defective portions, or may have a structural portion other than the flow path, for example, a portion that becomes a cavity for installing the sensor.

【0017】欠損部の形状、寸法は、目的とする形状、
寸法の空洞や流路を形成すべく設計できる。即ち、流路
5,12とする欠損部は前述のような、また、ポンプ室
11、逆止弁9等の作動空間とする欠損部は、後述のよ
うな、それらの寸法に形成できる。第二部材13の空洞
はまた、第一部材14に形成された逆止弁17の作動空
間(逆止弁が流体によって押されたときに、逆止弁が入
り込む空間)とすることも出来る。第二部材13と第一
部材14の間に設けられた空洞を逆止弁17の作動空間
とすることで、逆止弁17が第二部材13側に移動した
ときに流路が開となる逆止弁、即ち吸引側の逆止弁とし
て使用できる逆止弁が得られる。但し、この場合には後
述のように、第一部材14の、第二部材13と反対の側
に他の第三部材(図示せず)を設ける必要がある。逆止
弁17の作動空間となる空洞の平面形状や寸法は、逆止
弁17が作動するに十分な大きさがあれば任意である。
The shape and dimensions of the defective portion are the desired shape,
It can be designed to create sized cavities and channels. That is, the defective portions serving as the flow paths 5 and 12 can be formed to have such dimensions as described above, and the defective portions serving as the operating spaces such as the pump chamber 11 and the check valve 9 can be formed to have such dimensions as described below. The cavity of the second member 13 can also be the working space of the check valve 17 formed in the first member 14 (the space into which the check valve enters when the check valve is pushed by the fluid). By using a cavity provided between the second member 13 and the first member 14 as an operating space of the check valve 17, the flow path is opened when the check valve 17 moves to the second member 13 side. A check valve is obtained which can be used as a check valve on the suction side. However, in this case, as described later, it is necessary to provide another third member (not shown) on the side of the first member 14 opposite to the second member 13. The planar shape and dimensions of the cavity that serves as the operating space of the check valve 17 are arbitrary as long as the check valve 17 has a sufficient size to operate.

【0018】第一部材14はダイヤフラム16と逆止弁
17を構成するシート状の部材である。第一部材14の
平面形状、寸法は任意であり、例えば、第二部材13の
一部に積層される形状、第二部材13の欠損部形成面と
一致し、その全面を被う形状、第二部材13より大なる
形状であって良い。しかしながら、第一部材14は第二
部材13の欠損部形成面と一致する形状であることが好
ましい。第一部材14の厚みは、少なくともダイヤフラ
ム16となる部分や逆止弁17となる部分において、好
ましくは1〜1000μm、さらに好ましくは10〜3
00μm、最も好ましくは20〜200μmである。厚
みは一定である必要はないが、第一部材14全体が同じ
厚みであることが好ましい。厚みは、引張弾性率が高い
ほど、またダイヤフラム面積が小さいほど薄くすること
が好ましい。第一部材14はまた、好ましくは引張弾性
率が0.1MPa〜10GPaである素材で形成された
ものであり、さらに好ましくは30MPa〜1GPaの
素材で形成されたものである。この範囲に満たないと耐
圧性や耐久性に劣ったものとなりがちであり、この範囲
を超えるとダイヤフラム16に可撓性を持たすことが困
難となる。
The first member 14 is a sheet-like member which constitutes the diaphragm 16 and the check valve 17. The planar shape and dimensions of the first member 14 are arbitrary, and for example, the shape laminated on a part of the second member 13, the shape corresponding to the defective portion forming surface of the second member 13, and covering the entire surface thereof, The shape may be larger than the two member 13. However, it is preferable that the first member 14 has a shape that matches the defective portion forming surface of the second member 13. The thickness of the first member 14 is preferably 1 to 1000 μm, and more preferably 10 to 3 at least in the portion that becomes the diaphragm 16 and the portion that becomes the check valve 17.
00 μm, most preferably 20 to 200 μm. The thickness does not have to be constant, but it is preferable that the entire first member 14 has the same thickness. The thickness is preferably thin as the tensile elastic modulus is high and the diaphragm area is small. The first member 14 is also preferably made of a material having a tensile elastic modulus of 0.1 MPa to 10 GPa, more preferably 30 MPa to 1 GPa. If it is less than this range, the pressure resistance and durability tend to be poor, and if it exceeds this range, it becomes difficult to provide the diaphragm 16 with flexibility.

【0019】ダイヤフラム16は可撓性を示すために、
それを構成する素材の引張弾性率が高いほど厚みを薄く
する必要がある。本実施の形態によるマイクロ流体デバ
イス1のダイヤフラム16は、「引張弾性率×厚み」の
値が、1×10-6〜3×10 -2MPa・mの範囲にある
ことが好ましく、1×10-5〜3×10-3MPa・mの
範囲にあることが更に好ましい。第一部材14を構成す
る素材は、JIS K−7127により測定された破断
伸び率が、好ましくは2%以上、更に好ましくは5%以
上のものである。破断伸びの上限は自ずと限界はあろう
が、高いことそれ自身による不都合は無いため上限を設
けることを要せず、例えば800%でありうる。しかし
ながら、本発明においては、JIS K−7127によ
る引張試験で2〜5%という低い破断伸び率を示す素材
であっても、本発明の使用方法に於いては破壊しにく
く、上記試験による破断伸び率以上の変形を与えても破
壊することなく使用可能である。従って、破断伸びの上
限は、エネルギー線硬化性樹脂などの架橋重合体でも実
現可能で素材選定の自由度が増す20%以下であること
が好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
The diaphragm 16 exhibits flexibility,
The higher the tensile modulus of the materials that make it up, the thinner the thickness
There is a need to. Microfluidic device according to the present embodiment
The diaphragm 16 of the chair 1 has a tensile modulus of elasticity × thickness.
Value is 1 x 10-6~ 3 x 10 -2Within the range of MPa · m
Preferably 1 × 10-Five~ 3 x 10-3MPa · m
It is more preferable that it is in the range. Constituting the first member 14
The material has a fracture measured according to JIS K-7127.
The elongation is preferably 2% or more, more preferably 5% or more.
The one above. The upper limit of elongation at break may have its own limit.
However, because it is high and there is no inconvenience due to itself, an upper limit is set.
It does not need to be kicked, and may be 800%, for example. However
However, in the present invention, according to JIS K-7127.
Material showing low elongation at break of 2-5% in tensile test
However, it is hard to destroy it in the method of use of the present invention.
Even if a deformation exceeding the elongation at break in the above test is applied,
It can be used without breaking. Therefore,
As long as it is a cross-linked polymer such as energy ray-curable resin,
It should be 20% or less, which is currently possible and increases the degree of freedom in selecting materials.
Is preferable, and 15% or less is more preferable.

【0020】第一部材14は、第二部材13の欠損部形
成面に積層して接着されており、欠損部の第二部材13
表面への開口部と第一部材14でもってポンプ室11
(ダイヤフラム16に面して設置され、ダイヤフラム1
6の変形によってその容積が変化し、流体を送り出し及
び/又は吸引する空洞)となる空洞を形成する。また第
一部材14は第二部材13の欠損部形成面に積層して接
着されており、第二部材13と第一部材14は接触して
いるが接着していない部分を有し、この非接触部分がポ
ンプ室11を形成することも出来る。非接着部分は、静
置状態では容積ゼロの空洞であるが、ダイヤフラム16
が第二部材13と反対の側から引かれて変形することに
より、正の容積の空洞となる。このタイプのポンプ室1
1は死容積が小さいため、吐出圧を高くすることが出
来、また気体などの圧縮性の流体の移送を効率よく行う
ことが出来る。また、常態において流路が閉(このよう
なバルブを一般に「常時閉」タイプのバルブと称する)
であるようなバルブ機能を併せ持ったポンプが得られ
る。また、ポンプ室11は、この両者を含む構造、即
ち、第二部材13と第一部材14が接触しているが接着
していない部分の範囲内に、空洞となる第二部材13の
欠損部の開口部を有する構造であっても良い。
The first member 14 is laminated and adhered to the defective portion forming surface of the second member 13, and the second member 13 at the defective portion is adhered.
The pump chamber 11 with the opening to the surface and the first member 14
(Installed facing the diaphragm 16, the diaphragm 1
The deformation of 6 changes its volume to form a cavity that serves as a cavity for pumping and / or sucking fluid. In addition, the first member 14 is laminated and adhered to the defect forming surface of the second member 13, and the second member 13 and the first member 14 have a portion which is in contact but not adhered. The contact part can also form the pump chamber 11. The non-bonded portion is a cavity having a volume of zero in a stationary state, but the diaphragm 16
Is drawn from the side opposite to the second member 13 and deforms, thereby forming a cavity having a positive volume. This type of pump room 1
Since No. 1 has a small dead volume, the discharge pressure can be increased and a compressible fluid such as gas can be efficiently transferred. Also, the flow path is normally closed (such a valve is generally called a "normally closed" type valve).
It is possible to obtain a pump having a valve function such as Further, the pump chamber 11 has a structure including both of them, that is, a defective portion of the second member 13 that becomes a cavity within the range where the second member 13 and the first member 14 are in contact but not bonded. The structure may have an opening.

【0021】いずれの場合にも、ポンプ室11は第一流
路5及び第二流路12に接続されている。ポンプ室11
が第一流路5及び第二流路12に接続される形態の一つ
は、ポンプ室11が該二つの流路の途上に形成された形
態である。換言すれば、ポンプ室11には第一流路5か
らの流入口と第二流路12への流出口が設けられる。も
う一つの形態は、ポンプ室11は第一流路5と第二流路
12の連結部から分岐したもう1本の流路の一端に接続
された形態である。この場合、流入口と流出口は、この
両者を兼用する1つの流入出口となる。ポンプ室11内
の流入口や流出口の形成位置は、ダイヤフラム16を貫
通するものでなければ任意であり、それぞれ、第二部材
13と第一部材14の間に設けられていても良いし、第
二部材13に設けられていても良い。本明細書において
は説明の簡略化のために、第一部材14を上に、第二部
材13を下にして水平に置かれた姿勢で高さ、幅などを
表現する。また、第二流路12やポンプ室11の、その
中を流れる流体の流線方向に対して直角となる断面にお
ける高さと幅をそれぞれ第一流路5、第二流路12、ポ
ンプ室11の高さ及び幅と称し、流線方向の長さを該流
路やポンプ室11の長さと称することにする。
In any case, the pump chamber 11 is connected to the first flow path 5 and the second flow path 12. Pump room 11
One of the configurations in which is connected to the first flow path 5 and the second flow path 12 is a mode in which the pump chamber 11 is formed on the way of the two flow paths. In other words, the pump chamber 11 is provided with an inflow port from the first flow path 5 and an outflow port to the second flow path 12. Another form is a form in which the pump chamber 11 is connected to one end of another flow path branched from the connecting portion of the first flow path 5 and the second flow path 12. In this case, the inflow port and the outflow port are one inflow port that serves both of them. The positions of the inlet and the outlet in the pump chamber 11 are arbitrary as long as they do not pass through the diaphragm 16, and may be provided between the second member 13 and the first member 14, respectively. It may be provided on the second member 13. In this specification, for simplification of description, the height, width, and the like are expressed in a posture in which the first member 14 is on the top and the second member 13 is on the bottom. In addition, the height and width of the second flow passage 12 and the pump chamber 11 at the cross section perpendicular to the streamline direction of the fluid flowing therein are respectively the first flow passage 5, the second flow passage 12, and the pump chamber 11. The height and the width will be referred to as the length, and the length in the streamline direction will be referred to as the length of the flow path and the pump chamber 11.

【0022】ポンプ室11の平面形状、即ち上部から見
た形状は任意であり、例えば、円、楕円、多角形、矩形
等であって良い。これらの中で、円、楕円又は角の丸め
られた矩形であることが、製造が容易であり効果が大き
く好ましい。またポンプ室11の断面形状も任意であ
り、例えば矩形、円錐又は角錐、円又は楕円、半円など
であって良いが、矩形であることが、製造が容易である
ため好ましい。ポンプ室11の平面面積は1×10-10
2 〜1×10-52であり、好ましくは2.5×10
-92 〜1×10-62である。ポンプ室11の幅は任
意であるが、好ましくは10μm〜3mm、さらに好ま
しくは50μm〜1mmである。ポンプ室11の幅は流
路幅が小であるほど小であることが好ましく、好ましく
は毛細管状の流路12の幅の1倍〜1000倍、さらに
好ましくは3倍〜100倍である。これらの寸法がこれ
らの範囲未満であると流体移送の駆動力が低下し、これ
らの範囲を越えると流量調節能が低下し、共に好ましく
ない。ポンプ室11の高さは静置状態でゼロを含む任意
の値である。高さが「ゼロ」とは、第二部材13と第一
部材14が接触しているが接着されていない状態を言
う。高さの上限も特に限定されず、例えば、ポンプ室1
1に接続される第二流路12の長さが実質的にポンプ室
11の高さとなる構造もあり得る。しかしながら、本発
明の効果が十分に発揮されるためには、10mm以下で
あることが好ましく、3mm以下であることがさらに好
ましい。また、該ポンプ室11の長さも特に制限する必
要はない。従って、ポンプ室11は上記寸法を満足すれ
ば毛細管状の流路そのものであっても良い。
The planar shape of the pump chamber 11, that is, the shape viewed from the upper side is arbitrary, and may be, for example, a circle, an ellipse, a polygon, a rectangle, or the like. Among these, a circle, an ellipse, or a rectangle with rounded corners is preferable because the production is easy and the effect is large. The cross-sectional shape of the pump chamber 11 is also arbitrary, and may be, for example, a rectangle, a cone or a pyramid, a circle or an ellipse, a semicircle, or the like, but the rectangle is preferable because it is easy to manufacture. The plane area of the pump chamber 11 is 1 × 10 -10
m 2 to 1 × 10 −5 m 2 , preferably 2.5 × 10
-9 it is m 2 ~1 × 10 -6 m 2 . The width of the pump chamber 11 is arbitrary, but is preferably 10 μm to 3 mm, more preferably 50 μm to 1 mm. The width of the pump chamber 11 is preferably smaller as the flow channel width is smaller, and is preferably 1 to 1000 times, more preferably 3 to 100 times the width of the capillary channel 12. If these dimensions are less than these ranges, the driving force for fluid transfer is reduced, and if these dimensions are exceeded, the flow rate controllability is reduced, both being undesirable. The height of the pump chamber 11 is an arbitrary value including zero in a stationary state. The height “zero” means a state where the second member 13 and the first member 14 are in contact with each other but not bonded. The upper limit of the height is not particularly limited, and for example, the pump chamber 1
There may be a structure in which the length of the second flow path 12 connected to 1 is substantially the height of the pump chamber 11. However, in order to fully exert the effect of the present invention, it is preferably 10 mm or less, more preferably 3 mm or less. Further, the length of the pump chamber 11 does not have to be particularly limited. Therefore, the pump chamber 11 may be a capillary flow path itself as long as it satisfies the above dimensions.

【0023】本発明に於いては、「ダイヤフラム16」
とは第一部材14がポンプ室11に面している可動部を
言う。従って、ダイヤフラム16の寸法、形状は、上記
のポンプ室11の平面形状、寸法で有り得る。ダイヤフ
ラム16の面積は、好ましくは1×10-102 〜1×
10-52であり、さらに好ましくは2.5×10-9 2
〜1×10-62である。これらの範囲未満であると流
体移送の駆動力が低下し、これを越えると流量調節能が
低下し、共に好ましくない。本発明のマイクロ流体デバ
イスにおいては、ダイヤフラム16が第一部材14の面
積に占める割合(比)は、通常寸法のポンプのダイヤフ
ラムに比べると極小さく、好ましくは1×10-8〜3×
10-2、さらに好ましくは1×10-7〜1×10-2であ
る。この範囲未満ではマイクロ流体デバイスが大形とな
ってマイクロデバイスとしてのメリットが低減し、この
範囲を超えると微小なダイヤフラムの製造が困難とな
る。第一部材14には逆止弁17が形成されている。逆
止弁17は、第二部材13と第一部材14が接着してい
ない部分(非接着部)と、非接着部に連絡する第二部材
13側に形成された流路12と、非接着部内の第二部材
13側流路12と重ならない位置に形成され且つ第一部
材14を貫通する欠損部18で構成されている。非接着
部に連絡する第二部材13側に形成された第二流路12
は、第二部材13の欠損部でもって、及び/または第二
部材13の欠損部と第一部材14でもって形成されてい
る。逆止弁17の形状は任意であり、例えば図2に示さ
れたような舌状の弁17A、図3、4、5に示されたよ
うな、2以上の支点で固定された弁17B,17C,1
7D、図6に示されたような孔状の第一部材14の欠損
部18Eとそれを含む範囲の非接着部から成る逆止弁1
7Eであり得る。なお、図中、実線で囲まれた範囲は第
一部材14の欠損部18A,18B,18C,18D,
18E、一点鎖線で囲まれた範囲は第二部材13と第一
部材14が接着していない非接着部、破線で囲まれた範
囲は第二部材13の欠損部(第二流路)12またはその
他端(開口部)12aを示す。
In the present invention, "diaphragm 16".
Means a movable part where the first member 14 faces the pump chamber 11.
To tell. Therefore, the size and shape of the diaphragm 16 are
The pump chamber 11 may have a planar shape and dimensions. Diaphragm
The area of the ram 16 is preferably 1 × 10-Tenm2 ~ 1x
10-Fivem2And more preferably 2.5 × 10-9m 2
 ~ 1 x 10-6m2Is. Flow below these ranges
The driving force for body transfer decreases, and if it exceeds this, the flow rate adjustment capability
And both are unfavorable. Microfluidic device of the present invention
In the chair, the diaphragm 16 is the surface of the first member 14.
The ratio to the product is the diaphragm of a normal-sized pump.
Very small compared to ram, preferably 1 × 10-8~ 3x
10-2, And more preferably 1 × 10-7~ 1 x 10-2And
It Below this range, the microfluidic device will be too large.
Therefore, the merit as a micro device is reduced.
If it exceeds the range, it becomes difficult to manufacture a small diaphragm.
It A check valve 17 is formed in the first member 14. Reverse
The stop valve 17 has the second member 13 and the first member 14 bonded to each other.
The second part that connects the non-adhesive part and the non-adhesive part
The flow path 12 formed on the 13 side and the second member in the non-adhesive portion
13-side flow path 12 is formed at a position not overlapping with the first part
It is composed of a defective portion 18 penetrating the material 14. Non-bonded
Second flow path 12 formed on the side of the second member 13 that communicates with the section
Is due to the defect of the second member 13 and / or the second
It is formed by the defective portion of the member 13 and the first member 14.
It The check valve 17 may have any shape, for example, as shown in FIG.
Tongue-like valve 17A, as shown in FIGS.
The valves 17B, 17C, 1 fixed at two or more fulcrums
7D, the defect of the hole-shaped first member 14 as shown in FIG.
Check valve 1 comprising part 18E and non-adhesive part in the range including it
It can be 7E. In the figure, the area surrounded by the solid line is
Defects 18A, 18B, 18C, 18D of one member 14,
18E, the area surrounded by the alternate long and short dash line is the second member 13 and the first
The non-bonded part where the member 14 is not bonded, the area surrounded by the broken line
The enclosure is the defective portion (second flow path) 12 of the second member 13 or its
The other end (opening) 12a is shown.

【0024】よって、流体は、第二部材13側の流路か
ら非接着部に入り、第一部材14をたわめて第二部材1
3と第一部材14の間の非接着部に生じた空隙を流れ、
第一部材14を貫通する欠損部を通って第二部材13と
反対の側へと流れる。他方、逆の圧力が掛かった状態で
は、第二部材13と第一部材14の間の非接着部が密着
して第二流路12を遮断するため、逆方向には流れな
い。逆止弁17は第二流路12の一部に形成され、ポン
プ室11の容量の増減によって第二流路12の一方向に
のみ移送されるべく構成されている。上記の、第二部材
13側から第一部材14側へと流体を流す逆止弁17
は、流路12の設計によって、ポンプ機構の吸入側に設
けることも吐出側に設けることも可能であるが、吐出側
に設けることがポンプの構造を単純にできて好適であ
る。本発明のマイクロ流体デバイス1は、逆止弁を1つ
有するものであっても良いが、互いに逆方向に流すこと
の出来る2つの逆止弁をポンプ室11を挟んで有するこ
とが好ましい。本発明のマイクロ流体デバイス1中に存
在するポンプ機構は複数であることも好ましい。複数の
ポンプは独立した流路に設置されていても良いし、合流
する流路のそれぞれに設置されていても良い。
Therefore, the fluid enters the non-adhesive portion from the flow path on the side of the second member 13 and bends the first member 14 to bend the second member 1.
3 and the first member 14 flow through the gap created in the non-bonded portion,
It flows to the side opposite to the second member 13 through the defective portion penetrating the first member 14. On the other hand, when the reverse pressure is applied, the non-adhesive portion between the second member 13 and the first member 14 adheres to block the second flow path 12, and therefore the reverse flow does not occur. The check valve 17 is formed in a part of the second flow passage 12, and is configured to be transferred only in one direction of the second flow passage 12 due to increase or decrease in the capacity of the pump chamber 11. The above-mentioned check valve 17 for flowing the fluid from the second member 13 side to the first member 14 side.
Can be provided on the suction side or the discharge side of the pump mechanism depending on the design of the flow path 12, but it is preferable to provide the on the discharge side because the structure of the pump can be simplified. The microfluidic device 1 of the present invention may have one check valve, but preferably has two check valves capable of flowing in opposite directions with the pump chamber 11 interposed therebetween. It is also preferable that the microfluidic device 1 of the present invention has a plurality of pump mechanisms. The plurality of pumps may be installed in independent flow paths, or may be installed in each of the merging flow paths.

【0025】第一部材14の、第二部材13と反対の側
に、部材表面に達する欠損部を有する他の部材(第三部
材という)が接着されることも好ましい(図示せず)。
勿論、この時、第一部材14のダイヤフラム16部分は
変形可能なように、第三部材のダイヤフラム16に面す
る部分に欠損部を設ける必要がある。また第三部材に
は、弁17が流体によって第二部材13側から押され
た、特に変形して入り込むための作動空間を設ける必要
がある。第三部材の欠損部とダイヤフラム16とで、ダ
イヤフラム16を隔てて空洞(ポンプ室11)に相対す
る位置に空洞(「第二空洞」と称する)を形成し、第二
空洞を加圧或いは減圧してダイヤフラム16を駆動する
ことも好ましい。第三部材の欠損部それ自身によって、
または第三部材の欠損部と第一部材14とでもって流路
を形成し、弁17が第三部材側に流出した流体を導くこ
とも好ましい。また、弁17を吸入側逆止弁とする場合
には、第三部材に上述の第二部材13の流路12と同様
の流路を形成し、また弁17の下側部分の第二部材13
に、弁17の作動空間となるポンプ室11と同様の欠損
部を形成することによって、第二部材13側に吸引され
る時に開き、第二部材13側から押された時には閉じる
逆止弁を形成できる。第一部材14内に、本構造の吸引
側逆止弁と上述の吐出側逆止弁17の両者を形成し、ポ
ンプ室11を挟んで流入側(吸引側)と流出側(吐出
側)の両方に、それぞれ逆方向に流すことの出来る2つ
の逆止弁を形成することも好ましい。このような二つの
逆止弁を形成することで、脈動が少なく効率の高いポン
プが得られる。また第三部材を、上述の第二部材13と
同様にして、第三部材側の流路から第二部材13側へは
流体が流れるが逆方向には流れない逆止弁を、ポンプ室
11の吸引側に接続し、上述の吐出側逆止弁17との両
者でもって、ポンプ室11を挟んで吸引側と吐出側の両
方に逆止弁を形成することも好ましい。第三部材は、ダ
イヤフラムを構成する部材が第一部材14より小さな面
積のものであっても良いが、第二部材13と同じ平面形
状、寸法であることが好ましく、また、第三部材が板状
の部材であることが好ましく、第二部材13、第三部材
が共に板状の部材であることが好ましい。
It is also preferable that another member (referred to as a third member) having a defective portion reaching the member surface is bonded to the side of the first member 14 opposite to the second member 13 (not shown).
Of course, at this time, the diaphragm 16 portion of the first member 14 needs to be provided with a defective portion in a portion facing the diaphragm 16 of the third member so that the diaphragm 16 portion can be deformed. Further, it is necessary to provide the third member with an operation space in which the valve 17 is pushed by the fluid from the second member 13 side, particularly when it is deformed and enters. A cavity (referred to as "second cavity") is formed at a position facing the cavity (pump chamber 11) with the diaphragm 16 separated from the defective portion of the third member, and the second cavity is pressurized or depressurized. It is also preferable to drive the diaphragm 16 by doing so. By the defective part of the third member itself,
Alternatively, it is also preferable that a flow path is formed by the defective portion of the third member and the first member 14, and the valve 17 guides the fluid flowing out to the third member side. Further, when the valve 17 is the intake side check valve, a flow passage similar to the flow passage 12 of the above-mentioned second member 13 is formed in the third member, and the second member of the lower portion of the valve 17 is formed. Thirteen
In addition, by forming a defective portion similar to the pump chamber 11 that becomes the operating space of the valve 17, a check valve that opens when being sucked by the second member 13 side and closes when being pushed from the second member 13 side is provided. Can be formed. In the first member 14, both the suction side check valve of this structure and the above-mentioned discharge side check valve 17 are formed, and the inflow side (suction side) and the outflow side (discharge side) are sandwiched by the pump chamber 11. It is also preferable to form two check valves on both sides, which can respectively flow in opposite directions. By forming such two check valves, a highly efficient pump with less pulsation can be obtained. Further, in the same manner as the above-mentioned second member 13, the third member is provided with a check valve that allows fluid to flow from the flow path on the third member side to the second member 13 side but not in the opposite direction. It is also preferable that the check valve is connected to both the suction side and the discharge side check valve 17 to form check valves on both the suction side and the discharge side with the pump chamber 11 interposed therebetween. The member forming the diaphragm of the third member may have an area smaller than that of the first member 14, but it is preferable that the third member has the same plane shape and size as the second member 13. It is preferable that the second member 13 and the third member are both plate-shaped members.

【0026】各部材に硬度や強度の高い素材を用いるこ
とで耐圧性や強度を高くすることが出来るが、硬度の低
い素材を使用する場合や、厚みを薄くする場合には、支
持体3上に形成することも好ましい。第二部材13や第
三部材を形成する素材は、好ましくは引張弾性率が10
0MPa以上、更に好ましくは500MPa以上、最も
好ましく1GPaのものである。引張弾性率の上限は、
自ずと限界はあろうが高いことそれ自身による不都合は
ないため上限を設けることを要しない。例えば100G
Paや500GPaであり得る。
Although pressure resistance and strength can be increased by using a material having high hardness and strength for each member, when a material having low hardness is used or the thickness is made thin, the support 3 is It is also preferable to form. The material forming the second member 13 and the third member preferably has a tensile elastic modulus of 10
It is 0 MPa or more, more preferably 500 MPa or more, and most preferably 1 GPa. The upper limit of tensile modulus is
Although there is a limit naturally, there is no inconvenience by itself, so there is no need to set an upper limit. For example, 100G
It can be Pa or 500 GPa.

【0027】第二部材13や第三部材に使用できる重合
体としては、後述の、ダイヤフラムに使用できる重合体
として例示したものの中から、選択して使用することが
出来る。第二部材13や第三部材に使用できる重合体は
また、エネルギー線硬化性組成物の固化物であることも
好ましい。エネルギー線硬化性組成物は、強度や硬度を
増すために架橋重合体となるものが好ましい。エネルギ
ー線硬化性組成物についても、好ましい引張弾性率が異
なること以外は、後述の第一部材14の場合と同様であ
る。エネルギー線硬化性組成物に含有されるエネルギー
線硬化性化合物も、ダイヤフラムに使用できるエネルギ
ー線硬化性化合物として例示したものの中から、選択し
て使用することが出来る。
The polymer that can be used for the second member 13 and the third member can be selected and used from those exemplified below as the polymer that can be used for the diaphragm. The polymer that can be used for the second member 13 and the third member is also preferably a solidified product of the energy ray-curable composition. The energy ray-curable composition is preferably a crosslinked polymer in order to increase strength and hardness. The energy ray-curable composition is the same as that of the first member 14 described below, except that the preferred tensile elastic modulus is different. The energy ray-curable compound contained in the energy ray-curable composition can also be selected and used from those exemplified as the energy ray-curable compound usable for the diaphragm.

【0028】第一部材14を形成する重合体は、単独重
合体であっても共重合体であっても良く、また熱可塑性
重合体であっても熱硬化性重合体であっても、後架橋性
の重合体であっても良い。生産性の面から、重合体は熱
可塑性重合体又はエネルギー線硬化性組成物の固化物で
あることが好ましい。第一部材14の塑性変形を抑制し
ポンプ機構の耐久性を増すためには、第一部材14を形
成する素材がエネルギー線硬化性組成物の固化物である
場合には、該固化物は架橋重合体であることが好まし
い。第一部材14に使用できる熱可塑性重合体として
は、例えばポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、
ポリスチレン/マレイン酸共重合体、ポリスチレン/ア
クリロニトリル共重合体の如きスチレン系重合体;ポル
スルホン、ポリエーテルスルホンの如きポリスルホン系
重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニト
リルの如き(メタ)アクリル系重合体;ポリマレイミド
系重合体;酢酸セルロース、メチルセルロースの如きセ
ルロース系重合体;ビスフェノールA系ポリカーボネー
ト、ビスフェノールF系ポリカーボネート、ビスフェノ
ールZ系ポリカーボネートの如きポリカーボネート系重
合体;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチ
ルペンテン−1の如きポリオレフィン系重合体;塩化ビ
ニル、塩化ビニリデンの如き塩素含有重合体;ポリウレ
タン系重合体;ポリアミド系重合体;フッ素系重合体;
ポリ−2,6−ジメチルフェニレンオキサイドの如きポ
リエーテル系又はポリチオエーテル系重合体;ポリエチ
レンテレフタレート、ポリアリレートの如きポリエステ
ル系重合体などが挙げられる。
The polymer forming the first member 14 may be a homopolymer or a copolymer, and may be a thermoplastic polymer or a thermosetting polymer. It may be a crosslinkable polymer. From the viewpoint of productivity, the polymer is preferably a thermoplastic polymer or a solidified product of an energy ray-curable composition. In order to suppress the plastic deformation of the first member 14 and increase the durability of the pump mechanism, when the material forming the first member 14 is a solidified product of the energy ray-curable composition, the solidified product is crosslinked. It is preferably a polymer. Examples of the thermoplastic polymer that can be used for the first member 14 include polystyrene, poly-α-methylstyrene,
Styrene-based polymers such as polystyrene / maleic acid copolymers and polystyrene / acrylonitrile copolymers; polysulfone-based polymers such as polysulfone and polyethersulfone; (meth) acrylic polymers such as polymethylmethacrylate and polyacrylonitrile; Maleimide-based polymer; Cellulose-based polymer such as cellulose acetate and methyl cellulose; Polycarbonate-based polymer such as bisphenol A-based polycarbonate, bisphenol F-based polycarbonate, bisphenol Z-based polycarbonate; Polyethylene, polypropylene, poly-4-methylpentene-1 Polyolefin polymers such as; Chlorine-containing polymers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; Polyurethane polymers; Polyamide polymers; Fluorine polymers;
Examples thereof include polyether-based or polythioether-based polymers such as poly-2,6-dimethylphenylene oxide; polyester-based polymers such as polyethylene terephthalate and polyarylate.

【0029】これらの中で、接着性が良好な点などか
ら、スチレン系重合体、(メタ)アクリル系重合体、ポ
リカーボネート系重合体、ポリスルホン系重合体、ポリ
エステル系重合体が好ましい。第一部材14に使用でき
る熱硬化性重合体としては、例えばポリウレタン系重合
体;ポリアミド系重合体;ポリイミド系重合体;エポキ
シ樹脂;(メタ)アクリル系重合体;ポリマレイミド系
重合体などが挙げられる。上に例示した重合体で、単独
では第一部材14(第一部材14であり得る)として好
ましい引張弾性率の範囲から外れるものであっても、可
塑剤の使用や共重合などにより使用することが出来る。
Of these, styrene-based polymers, (meth) acrylic-based polymers, polycarbonate-based polymers, polysulfone-based polymers and polyester-based polymers are preferable from the viewpoint of good adhesion. Examples of thermosetting polymers that can be used for the first member 14 include polyurethane-based polymers; polyamide-based polymers; polyimide-based polymers; epoxy resins; (meth) acrylic-based polymers; and polymaleimide-based polymers. To be Even if the polymer exemplified above is out of the range of the tensile elastic modulus which is preferable as the first member 14 (which may be the first member 14) by itself, it should be used by using a plasticizer or copolymerization. Can be done.

【0030】第一部材14に使用することができる重合
体はまた、エネルギー線硬化性樹脂組成物の固化物であ
ることも好ましい。エネルギー線硬化性樹脂組成物は必
須成分としてエネルギー線硬化性化合物を含有するもの
であり、エネルギー線硬化性化合物単独でもよく、複数
種のエネルギー線硬化性化合物の混合物でもよい。エネ
ルギー線硬化性樹脂組成物は、強度や硬度を増すために
架橋重合体となるものが好ましい。エネルギー線硬化性
化合物はエネルギー線重合開始剤の非存在下で固化可能
なものの他、エネルギー線重合開始剤の存在下でのみエ
ネルギー線により重合するものも使用することができ
る。エネルギー線硬化性化合物としては、重合性の炭素
−炭素二重結合を有する物が好ましく、中でも反応性の
高い(メタ)アクリル系化合物やビニルエーテル類、ま
た光重合開始剤の不存在下でも固化するマレイミド系化
合物が好ましい。第二部材13や第三部材に使用できる
エネルギー線硬化性化合物としては、後述の第一部材1
4(第一部材14であり得る)に使用できるとして例示
した化合物の中から選択して使用することが出来る。
The polymer that can be used for the first member 14 is also preferably a solidified product of the energy ray-curable resin composition. The energy ray-curable resin composition contains an energy ray-curable compound as an essential component, and may be an energy ray-curable compound alone or a mixture of a plurality of kinds of energy ray-curable compounds. The energy ray-curable resin composition is preferably a crosslinked polymer in order to increase strength and hardness. As the energy ray-curable compound, in addition to those which can be solidified in the absence of an energy ray polymerization initiator, those which can be polymerized by energy rays only in the presence of an energy ray polymerization initiator can be used. As the energy ray-curable compound, those having a polymerizable carbon-carbon double bond are preferable, and among them, highly reactive (meth) acrylic compounds and vinyl ethers, and solidify even in the absence of a photopolymerization initiator. Maleimide compounds are preferred. Examples of the energy ray-curable compound that can be used for the second member 13 and the third member include the first member 1 described later.
4 (which may be the first member 14) can be selected and used from the compounds exemplified as being usable.

【0031】第一部材14は、異なる素材で構成された
積層体などの複合体であっても良い。この場合には、該
複合体の引張弾性率と厚みが上記範囲にあるものであ
る。このような複合体としては、例えばエネルギー線硬
化性組成物の固化物と熱可塑性重合体との積層体である
ことも好ましく、熱可塑性重合体や熱硬化性重合体で形
成された第一部材14の第二部材13側に、低吸着性の
エネルギー線硬化性組成物の固化物層が接着(コート)
されたものであることが更に好ましい。該複合体と成し
うる素材は引張弾性率が小さな重合体であることが好ま
しく、シリコンゴム;ネオプレン系、クロロプレン系、
ニロリル系、ブタジエン系などのゴム;ポリウレタン、
ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマーな
どのエラストマー;エチレン−酢酸ビニル共重合体など
の柔軟な熱可塑性樹脂であることが好ましい。第一部材
14の素材として使用するエネルギー線硬化性組成物
は、必須成分としてエネルギー線硬化性化合物を含有す
るものであり、エネルギー線硬化性化合物単独でもよ
く、複数種のエネルギー線硬化性化合物の混合物でもよ
い。第一部材14の素材として、このようなエネルギー
線硬化性樹脂組成物の固化物を使用することは、厚みの
薄い第一部材14を形成することが容易であること、薄
い第一部材14を他の部材と接着することが容易となる
こと、本発明の好ましい形態に於いて、第一部材14を
第二部材13や第三部材に形成された欠損部や溝を閉塞
させることなくこれらの部材と接着することが容易とな
ること、第一部材14の柔軟度の制御が容易であるこ
と、及び、これらを高い生産性で実施できること、とい
った利点を有する。
The first member 14 may be a composite body such as a laminated body made of different materials. In this case, the tensile elastic modulus and thickness of the composite are within the above ranges. As such a composite, for example, a laminate of a solidified product of an energy ray-curable composition and a thermoplastic polymer is also preferable, and a first member formed of a thermoplastic polymer or a thermosetting polymer is also preferable. On the side of the second member 13 of 14, the solidified layer of the low-adsorptive energy ray-curable composition adheres (coat)
It is even more preferable that the The material capable of forming the composite is preferably a polymer having a small tensile modulus, and silicone rubber; neoprene-based, chloroprene-based,
Rubbers such as nirolyl and butadiene; polyurethane,
An elastomer such as a polyester elastomer or a polyamide elastomer; a flexible thermoplastic resin such as an ethylene-vinyl acetate copolymer is preferable. The energy ray-curable composition used as the material of the first member 14 contains an energy ray-curable compound as an essential component, and may be the energy ray-curable compound alone, or may be a plurality of types of energy ray-curable compounds. It may be a mixture. Using a solidified product of such an energy ray-curable resin composition as the material of the first member 14 makes it easy to form the first member 14 having a small thickness. In addition to facilitating adhesion with other members, in a preferred embodiment of the present invention, the first member 14 can be easily bonded to the second member 13 and the third member without blocking the defect or groove formed in the third member. It has advantages that it can be easily bonded to a member, that the flexibility of the first member 14 can be easily controlled, and that they can be implemented with high productivity.

【0032】エネルギー線硬化性樹脂組成物の固化物は
鎖状重合体であっても架橋重合体であっても良いが、繰
り返し耐久性や長期耐久性が必要な場合には塑性変形を
抑制できることから、架橋重合体であることが好まし
い。エネルギー線硬化性樹脂組成物の固化物を架橋重合
体とするためには、エネルギー線硬化性組成物中に、付
加重合性化合物の場合には重合性官能基が2以上である
ような、或いは縮重合性化合物の場合には重合性官能基
が3以上であるような(以後、このような官能基を有す
ることを「多官能」と称する)モノマー及び/又はオリ
ゴマーを含有させることで実施できる。エネルギー線硬
化性組成物は、引張弾性率の調節や接着性の改良などを
目的として、単官能のモノマー及び/又はオリゴマーの
混合物とすることも好ましい。第一部材14の素材とし
て使用するエネルギー線硬化性樹脂組成物を構成するエ
ネルギー線硬化性化合物は、ラジカル重合性、アニオン
重合性、カチオン重合性等任意のものであってよい。エ
ネルギー線硬化性化合物は、重合開始剤の非存在下で重
合するものに限らず、重合開始剤の存在下でのみエネル
ギー線により重合するものも使用することができる。
The solidified product of the energy ray-curable resin composition may be a chain polymer or a cross-linked polymer, but plastic deformation can be suppressed when repeated durability or long-term durability is required. Therefore, it is preferably a cross-linked polymer. In order to form a solidified product of the energy ray-curable resin composition into a crosslinked polymer, the energy ray-curable composition has two or more polymerizable functional groups in the case of an addition polymerizable compound, or In the case of a polycondensable compound, it can be carried out by incorporating a monomer and / or oligomer having 3 or more polymerizable functional groups (hereinafter, having such a functional group is referred to as “polyfunctional”). . The energy ray-curable composition is also preferably a mixture of monofunctional monomers and / or oligomers for the purpose of adjusting tensile modulus and improving adhesiveness. The energy ray-curable compound constituting the energy ray-curable resin composition used as the material of the first member 14 may be any one such as radical polymerizable, anionic polymerizable, and cationic polymerizable. The energy ray-curable compound is not limited to those that polymerize in the absence of a polymerization initiator, and those that polymerize by energy rays only in the presence of a polymerization initiator can also be used.

【0033】そのようなエネルギー線硬化性化合物とし
ては、重合性の炭素−炭素二重結合を有するものが好ま
しく、中でも反応性の高い(メタ)アクリル系化合物や
ビニルエーテル類、また光重合開始剤の不存在下でも固
化するマレイミド系化合物が好ましい。エネルギー線硬
化性化合物として好ましく使用することができる架橋重
合性の(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えばジ
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペン
チルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキ
サンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8−オクタ
ンジオールジ(メタ)アクリレート、2,2’−ビス
(4−(メタ)アクリロイルオキシポリエチレンオキシ
フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタ)ア
クリロイルオキシポリプロピレンオキシフェニル)プロ
パン、ヒドロキシジピバリン酸ネオペンチルグリコール
ジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジアクリ
レート、ビス(アクロキシエチル)ヒドロキシエチルイ
ソシアヌレート、N−メチレンビスアクリルアミドの如
き2官能モノマー;トリメチロールプロパントリ(メ
タ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)
アクリレート、トリス(アクロキシエチル)イソシアヌ
レート、カプロラクトン変性トリス(アクロキシエチ
ル)イソシアヌレートの如き3官能モノマー;ペンタエ
リスリトールテトラ(メタ)アクリレートの如き4官能
モノマー;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アク
リレートの如き6官能モノマーなどが挙げられる。
As such an energy ray-curable compound, a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond is preferable, and among them, a highly reactive (meth) acrylic compound or vinyl ether, or a photopolymerization initiator. Maleimide compounds that solidify even in the absence thereof are preferred. Examples of the cross-linking polymerizable (meth) acrylic monomer that can be preferably used as the energy ray-curable compound include diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di ( (Meth) acrylate, 1,8-octanediol di (meth) acrylate, 2,2'-bis (4- (meth) acryloyloxypolyethyleneoxyphenyl) propane, 2,2'-bis (4- (meth) acryloyloxy Polypropyleneoxyphenyl) propane, hydroxydipivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, dicyclopentanyl diacrylate, bis (acryloxyethyl) hydroxyethyl isocyanurate, N-methylenebisacrylamide, etc. Monomer; trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth)
Trifunctional monomers such as acrylates, tris (acryloxyethyl) isocyanurate, caprolactone modified tris (acryloxyethyl) isocyanurate; tetrafunctional monomers such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate; dipentaerythritol hexa (meth) acrylate Examples include hexafunctional monomers.

【0034】またエネルギー線硬化性化合物として、重
合性オリゴマー(プレポリマーとも呼ばれる)を用いる
こともでき、例えば重量平均分子量が500〜5000
0のものが挙げられる。そのような重合性オリゴマーし
ては、例えばエポキシ樹脂の(メタ)アクリル酸エステ
ル、ポリエーテル樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、
ポリブタジエン樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、分
子末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン
樹脂などが挙げられる。マレイミド系の架橋重合性のエ
ネルギー線硬化性化合物としては、例えば4,4’−メ
チレンビス(N−フェニルマレイミド)、2,3−ビス
(2,4,5−トリメチル−3−チエニル)マレイミ
ド、1,2−ビスマレイミドエタン、1,6−ビスマレ
イミドヘキサン、トリエチレングリコールビスマレイミ
ド、N,N’−m−フェニレンジマレイミド、m−トリ
レンジマレイミド、N,N’−1,4−フェニレンジマ
レイミド、N,N’−ジフェニルメタンジマレイミド、
N,N’−ジフェニルエーテルジマレイミド、N,N’
−ジフェニルスルホンジマレイミド、1,4−ビス(マ
レイミドエチル)−1,4−ジアゾニアビシクロ−
[2,2,2]オクタンジクロリド、4,4’−イソプ
ロピリデンジフェニル=ジシアナート・N,N’−(メ
チレンジ−p−フェニレン)ジマレイミドの如き2官能
マレイミド;N−(9−アクリジニル)マレイミドの如
きマレイミド基とマレイミド基以外の重合性官能基とを
有するマレイミドなどが挙げられる。
As the energy ray-curable compound, a polymerizable oligomer (also called a prepolymer) can be used, for example, a weight average molecular weight of 500 to 5000.
0 can be mentioned. Examples of such a polymerizable oligomer include (meth) acrylic acid ester of epoxy resin, (meth) acrylic acid ester of polyether resin,
Examples thereof include (meth) acrylic acid ester of polybutadiene resin and polyurethane resin having a (meth) acryloyl group at the molecular end. Examples of the maleimide-based cross-linking polymerizable energy ray-curable compound include 4,4′-methylenebis (N-phenylmaleimide), 2,3-bis (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) maleimide, and , 2-Bismaleimide ethane, 1,6-bismaleimide hexane, triethylene glycol bismaleimide, N, N′-m-phenylene dimaleimide, m-tolylene dimaleimide, N, N′-1,4-phenylene dimaleimide , N, N'-diphenylmethanedimaleimide,
N, N'-diphenyl ether dimaleimide, N, N '
-Diphenyl sulfone dimaleimide, 1,4-bis (maleimidoethyl) -1,4-diazoniabicyclo-
A difunctional maleimide such as [2,2,2] octane dichloride, 4,4'-isopropylidenediphenyl dicyanate.N, N '-(methylenedi-p-phenylene) dimaleimide; N- (9-acridinyl) maleimide. Examples thereof include maleimide having a maleimide group and a polymerizable functional group other than the maleimide group.

【0035】マレイミド系の架橋重合性オリゴマーとし
ては、例えばポリテトラメチレングリコールマレイミド
カプリエート、ポリテトラメチレングリコールマレイミ
ドアセテートの如きポリテトラメチレングリコールマレ
イミドアルキレートなどが挙げられる。マレイミド系の
モノマーやオリゴマーは、これら同士及び/又はビニル
モノマー、ビニルエーテル類、アクリル系モノマーの如
き重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物と共重合さ
せることもできる。これらの化合物は単独で用いること
もでき、2種類以上を混合して用いることもできる。上
に例示した化合物の中にも、単独ではその固化物が指定
の引張弾性率の範囲から外れるものもあるが、他の共重
合性化合物、例えば単官能(メタ)アクリル系モノマー
などの単官能モノマーや、可塑剤などの非反応性化合物
を混合使用することにより、指定範囲の引張弾性率と成
して、それらを使用することができる。
Examples of the maleimide cross-linking polymerizable oligomer include polytetramethylene glycol maleimide alkylate such as polytetramethylene glycol maleimide capryate and polytetramethylene glycol maleimide acetate. The maleimide-based monomers and oligomers may be copolymerized with each other and / or with a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond such as a vinyl monomer, vinyl ethers and an acrylic monomer. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among the compounds exemplified above, the solidified product alone may be out of the specified tensile elastic modulus range, but other copolymerizable compounds, for example, monofunctional (meth) acrylic monomers and other monofunctional compounds. By mixing and using a non-reactive compound such as a monomer or a plasticizer, they can be used with a tensile elastic modulus in a specified range.

【0036】エネルギー線硬化性樹脂組成物には、必要
に応じて光重合開始剤を添加することもできる。光重合
開始剤は、使用するエネルギー線に対して活性であり、
エネルギー線硬化性化合物を重合させることが可能なも
のであれば特に制限はなく、例えばラジカル重合開始
剤、アニオン重合開始剤、カチオン重合開始剤であって
良い。光重合開始剤は多官能或いは単官能のマレイミド
化合物であって良い。エネルギー線としては、紫外線、
可視光線、赤外線の如き光線;エックス線、ガンマ線の
如き電離放射線;電子線、イオンビーム、ベータ線、重
粒子線の如き粒子線が挙げられる。また、エネルギー線
硬化性樹脂組成物は、溶剤、改質剤、着色剤など、その
他の成分を含有していても良い。エネルギー線硬化性樹
脂組成物に含有させることができる改質剤としては、例
えばアニオン系、カチオン系、ノニオン系などの界面活
性剤;ポリビニルピロリドンの如き親水性重合体などの
親水化剤;引張弾性率を調節するための可塑剤などが挙
げられる。エネルギー線硬化性樹脂組成物に含有させる
ことができる着色剤としては、例えば任意の染料や顔
料、蛍光性の染料や顔料、紫外線吸収剤が挙げられる。
If desired, a photopolymerization initiator may be added to the energy ray-curable resin composition. The photopolymerization initiator is active with respect to the energy rays used,
There is no particular limitation as long as it is capable of polymerizing the energy ray-curable compound, and may be, for example, a radical polymerization initiator, an anionic polymerization initiator or a cationic polymerization initiator. The photopolymerization initiator may be a polyfunctional or monofunctional maleimide compound. As energy rays, ultraviolet rays,
Light rays such as visible rays and infrared rays; ionizing radiation such as X rays and gamma rays; particle rays such as electron rays, ion beams, beta rays, and heavy particle rays. Further, the energy ray curable resin composition may contain other components such as a solvent, a modifier and a colorant. Examples of the modifier that can be contained in the energy ray-curable resin composition include surfactants such as anionic, cationic and nonionic surfactants; hydrophilic agents such as hydrophilic polymers such as polyvinylpyrrolidone; tensile elasticity. Examples include plasticizers for adjusting the rate. Examples of the colorant that can be contained in the energy ray-curable resin composition include arbitrary dyes and pigments, fluorescent dyes and pigments, and ultraviolet absorbers.

【0037】第一部材14と第二部材13を積層して接
着する方法は任意であり、例えばシート状の第一部材1
4を接着剤によって接着する方法の他、液体状の樹脂組
成物からなる第一部材14を形成する材料(以下、第一
部材14形成材料)と称する)を液面に展開し固化させ
て形成する、いわゆる液面展開法、塗工支持体に第一部
材14形成材料を塗工し、流動性は喪失するものの、接
着性は残存している程度に不完全硬化(以下、「半硬
化」と称する)させて第二部材13と積層し、その状態
で硬化させて接着する方法などが利用できる。第一部材
14に第一部材14を貫通する欠損部を設ける方法も任
意であり、例えば刃物による切り込みや切り取り;打ち
抜き;レーザー穿孔;フォトリソグラフ法、即ち塗工支
持体にエネルギー線硬化性の第一部材14形成材料を塗
工し、パターニング露光によって硬化又は半硬化させ、
未照射部分の未硬化の第一部材14形成材料を洗浄など
によって除去する方法などにより製造できる。第二部材
13や第三部材に欠損部、溝、流入口、流出口などの構
造を設ける方法は任意であり、例えば刃物による切り込
みや切り取り;打ち抜き;レーザー穿孔;フォトリソグ
ラフ;射出成形;熱プレス;溶剤キャスト;ドリル;エ
ッチング;レーザー穿孔;光造形法;サンドブラストな
どの方法で形成する方法や、これらの方法で形成した、
表裏を貫通する欠損部を有する薄膜状の部材や塗膜層を
他の部材と積層接着する方法などを採ることが出来る。
The method of laminating and adhering the first member 14 and the second member 13 is arbitrary, and for example, the sheet-shaped first member 1 is used.
In addition to the method of adhering No. 4 with an adhesive, a material for forming the first member 14 (hereinafter referred to as a material for forming the first member 14) made of a liquid resin composition is spread on the liquid surface and solidified to form it. That is, the so-called liquid level expansion method, in which the material for forming the first member 14 is applied to the coating support and the fluidity is lost, but the adhesiveness is incompletely cured to the extent that the adhesiveness remains (hereinafter, “semi-cured”). It is possible to use a method in which the second member 13 is laminated on the second member 13 and then cured and adhered in that state. A method of providing a defect portion penetrating the first member 14 in the first member 14 is also arbitrary, and for example, cutting or cutting with a blade; punching; laser perforation; a photolithographic method, that is, an energy ray-curable first coating substrate. One member 14 forming material is applied and cured or semi-cured by patterning exposure,
It can be manufactured by a method of removing the uncured first member 14 forming material in the unirradiated portion by washing or the like. The second member 13 and the third member may be provided with any structure such as a defect, a groove, an inlet, an outlet, etc., for example, cutting or cutting with a blade; punching; laser perforation; photolithography; injection molding; heat pressing. Solvent casting; Drill; Etching; Laser drilling; Stereolithography; Sandblasting and other forming methods;
It is possible to adopt a method of laminating and bonding a thin film member having a defective portion penetrating the front and back and a coating layer to another member.

【0038】これらの中で、フォトリソグラフ法で欠損
部が形成された層を作製し、これを他の層と積層するこ
とにより、表面に形成された凹状の欠損部と成す方法が
好ましい。即ち、エネルギー線硬化性組成物を基材上に
塗工して塗膜状の賦形物とし、欠損部と成す部分以外の
部分にエネルギー線を照射して固化させ、非照射部分の
未固化のエネルギー線硬化性組成物を洗浄などの任意の
方法で除去することにより、素材の欠損部を有する塗膜
(即ち、基材上に形成された層状の部材)を形成する方
法である。第二部材13と第一部材14の接着は、それ
ぞれを完全に形成してから積層して接着しても良い。或
いは、これらの少なくとも一方が不完全に形成された前
駆体の状態で他方と積層して接着し、その後に両者を完
成させても良い。例えば、第二部材13が複数の層の積
層体である場合、第一部材14に第二部材13を構成す
る層の1つを接着した後に、第二部材13の他の層を接
着しても良い。また例えば第二部材13に第一部材14
を積層・接着した後に、第二部材13に穿孔などの加工
を施しても良い。本発明のマイクロ流体デバイスが第三
部材を有する場合は、第一部材14と第三部材の接着方
法も同様である。また、この時、第二部材13/第一部
材14/第三部材を積層して接着する順序も任意であ
る。任意の順序で順次接着しても良いし、第二部材1
3、第一部材14、第三部材を全て積層して、一度に接
着しても良い。
Of these, a method is preferred in which a layer in which a defective portion is formed is prepared by photolithography and is laminated with another layer to form a concave defective portion formed on the surface. That is, the energy ray-curable composition is applied on a substrate to form a coating film-shaped object, and the portion other than the portion forming the defect portion is irradiated with energy rays to be solidified, and the non-irradiated portion is not solidified. By removing the energy ray-curable composition of (1) by an arbitrary method such as washing, a coating film having a defective portion of the material (that is, a layered member formed on the substrate) is formed. The second member 13 and the first member 14 may be adhered after they are completely formed and then laminated. Alternatively, at least one of these may be incompletely formed in a precursor state, laminated with the other and bonded, and then both may be completed. For example, when the second member 13 is a laminated body of a plurality of layers, after adhering one of the layers constituting the second member 13 to the first member 14, another layer of the second member 13 is adhered. Is also good. Also, for example, the second member 13 and the first member 14
After laminating and adhering, the second member 13 may be perforated. When the microfluidic device of the present invention has the third member, the same applies to the method of bonding the first member 14 and the third member. At this time, the order of laminating and adhering the second member 13 / first member 14 / third member is arbitrary. The second member 1 may be adhered sequentially in any order.
3, the first member 14 and the third member may all be laminated and bonded at one time.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例の範囲に限定されるも
のではない。各材料、実施例等についての測定、調製、
照射の手段や方法は次の通りである。尚、以下の実施例
において、数量の単位を示す表示「部」は特に断りがな
い限り「重量部」を表わす。 <粘度の測定>山一電機株式会社製のVM−100A型
振動式粘度計を用い、室温(24±1℃)にて測定し
た。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the scope of these examples. Measurement, preparation of each material, examples, etc.
The irradiation means and method are as follows. In the following examples, "part" indicating the unit of quantity represents "part by weight" unless otherwise specified. <Measurement of Viscosity> The viscosity was measured at room temperature (24 ± 1 ° C.) using a VM-100A type vibration viscometer manufactured by Yamaichi Electronics Co., Ltd.

【0040】<引張弾性率及び破断伸び率の測定> 〔試料の調製〕エネルギー線硬化性組成物をポリプロピ
レンシートに塗工し、紫外線を60秒間照射した後、ポ
リプロピレンシートを剥離して厚さ約100μmの硬化
シートを作製し、幅10mm、長さ100mmの短冊型
に切断して引張り試験用試料とし、温度24±1℃、湿
度55±5%の室内に16時間以上静置した後測定に供
した。 〔測定〕引張試験器として東洋精機製作所製の「ストロ
グラフV1−C」を用い、24±1℃、湿度55±5%
雰囲気中で、掴み具間距離80mm、引張速度20mm
/分で測定した。
<Measurement of Tensile Elastic Modulus and Elongation at Break> [Preparation of Sample] A polypropylene sheet was coated with the energy ray-curable composition and irradiated with ultraviolet rays for 60 seconds. A 100 μm-cured sheet was prepared and cut into strips with a width of 10 mm and a length of 100 mm to prepare a sample for a tensile test. The sample was left standing in a room at a temperature of 24 ± 1 ° C. and a humidity of 55 ± 5% for 16 hours or more before measurement. I served. [Measurement] As a tensile tester, "Strograph V1-C" manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd. is used, and the temperature is 24 ± 1 ° C. and the humidity is 55 ± 5%.
Distance between grips 80mm, pulling speed 20mm in atmosphere
It was measured in minutes.

【0041】<エネルギー線硬化性組成物の調製>実施
例で使用するエネルギー線硬化性組成物の調製方法を以
下に示した。 〔エネルギー線硬化性組成物[e1]の調製〕「ユニデ
ィックV4263」(大日本インキ化学工業株式会社製
の3官能ウレタンアクリレートオリゴマー)10部、
「R−684」(日本化薬株式会社製のジシクロペンタ
ニルジアクリレート)を70部、「N−177E」〔第
一工業製薬株式会社製のノニルフェノキシポリエチレン
グリコール(n=17)アクリレート〕を20部、紫外
線重合開始剤として「イルガキュアー184」(チバガ
イギー社製の1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケ
トン)5部、及び重合遅延剤として2,4−ジフェニル
−4−メチル−1−ペンテン(関東化学株式会社製)を
0.1部混合して、エネルギー線硬化性組成物[e1]
を調製した。エネルギー線硬化性組成物(e1)硬化物
は引張弾性率1160(MPa)、破断伸び率7.6
(%)であった。
<Preparation of energy ray-curable composition> The method for preparing the energy ray-curable composition used in the examples is shown below. [Preparation of energy ray curable composition [e1]] 10 parts of "Unidick V4263" (trifunctional urethane acrylate oligomer manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.),
70 parts of "R-684" (dicyclopentanyl diacrylate manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and "N-177E" [nonylphenoxy polyethylene glycol (n = 17) acrylate manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.] 20 parts, 5 parts of "Irgacure 184" (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone manufactured by Ciba Geigy) as an ultraviolet polymerization initiator, and 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (Kanto Chemical Co., Inc.) as a polymerization retarder. Energy ray curable composition [e1]
Was prepared. The cured product of the energy ray-curable composition (e1) has a tensile modulus of elasticity of 1160 (MPa) and elongation at break of 7.6.
(%)Met.

【0042】〔エネルギー線硬化性樹脂組成物[e2]
の調製〕架橋重合性のエネルギー線硬化性化合物とし
て、「ユニディックV4263」40部及び「サートマ
ーC2000」40部、両親媒性の重合性化合物として
「N−177E」を20部、光重合開始剤として「イル
ガキュアー184」を5部、及び、重合遅延剤として
2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(関東
化学社製)を0.5部、を均一に混合してエネルギー線
硬化性組成物[e2]を調製した。エネルギー線硬化性
組成物[e2]の粘度は、4900mPa・sであっ
た。また、エネルギー線硬化性組成物(e2)硬化物は
引張弾性率が265(MPa)、破断伸び率が8.0
(%)であった。
[Energy ray curable resin composition [e2]
Preparation] [Unidick V4263] 40 parts and "Sartomer C2000" 40 parts as a cross-linking polymerizable energy ray-curable compound, "N-177E" 20 parts as an amphiphilic polymerizable compound, a photopolymerization initiator 5 parts of "IRGACURE 184" and 0.5 parts of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) as a polymerization retarder are uniformly mixed to cure with energy rays. Sex composition [e2] was prepared. The energy ray-curable composition [e2] had a viscosity of 4900 mPa · s. Further, the cured product of the energy ray-curable composition (e2) has a tensile elastic modulus of 265 (MPa) and an elongation at break of 8.0.
(%)Met.

【0043】<活性エネルギー線の照射>活性エネルギ
ー線として紫外線を使用した。ウシオ電機株式会社製の
マルチライト200型光源ユニットを用いて、窒素雰囲
気中で365nmにおける強度が50mW/cm2の紫
外線を照射した。
<Irradiation with active energy rays> Ultraviolet rays were used as the active energy rays. Using a multi-light 200 type light source unit manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., ultraviolet rays having an intensity at 365 nm of 50 mW / cm 2 were irradiated in a nitrogen atmosphere.

【0044】<実施例1> 〔第二部材13の作製〕ポリスチレン(大日本インキ化
学工業株式会社製の「ディックスチレンXC−52
0」)からなる5cm×2.5cm×3mmの平板を使
用した支持体3に、127μmのバーコーターを用いて
エネルギー線硬化性組成物[e1]を塗工して、その全
面に紫外線を10秒間照射して厚さ約100μmの第一
樹脂層4を形成した。次いで、第一樹脂層4の上に12
7μmのバーコーターを用いてエネルギー線硬化性組成
物[e1]を塗工して第二樹脂層6となるべき塗膜を賦
形する。そしてフォトマスクを使用して図1に示された
第一流路5となる幅150μmの線状の欠損部を構成す
る部分以外の部分に、紫外線を3秒間照射して照射部分
の塗膜を半硬化させて第二樹脂層6とする。また未照射
部分の未硬化のエネルギー線硬化性組成物[e1]を5
0%エタノール水溶液にて洗浄除去して第二樹脂層6の
表裏を貫通させて、平面形状が線状の欠損部からなる第
一流路5を形成した。
<Example 1> [Preparation of second member 13] Polystyrene ("Dick Styrene XC-52" manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
0 ") is applied to the support 3 using a flat plate of 5 cm × 2.5 cm × 3 mm and the energy ray-curable composition [e1] is applied using a bar coater of 127 μm, and ultraviolet rays are applied to the entire surface of the support 10 It was irradiated for a second to form a first resin layer 4 having a thickness of about 100 μm. Then, 12 on the first resin layer 4
The energy ray-curable composition [e1] is applied using a 7 μm bar coater to form a coating film to be the second resin layer 6. Then, using a photomask, the portion other than the portion constituting the linear defect portion having a width of 150 μm to be the first channel 5 shown in FIG. The second resin layer 6 is cured. In addition, the unirradiated portion of the uncured energy ray-curable composition [e1] is 5
It was washed and removed with a 0% ethanol aqueous solution to penetrate the front and back surfaces of the second resin layer 6 to form the first flow path 5 having a linear defect in a plan view.

【0045】次いで、一時的な支持体(図示せず)とし
て、厚さ30μmのポリプロピレン製のシート(二村化
学工業社製の「二軸延伸ポリプロピレンフィルム「太
閤」FOR 30番」)に、エネルギー線硬化性組成物[e
2]を50μmのバーコーターを用いて塗工する。そし
てフォトマスクを使用して600μm×600μmの舌
状の吸引側逆止弁9となる部分の周囲三方を囲む幅10
0μmのコの字形の欠損部8とする部分以外の部分に紫
外線を3秒間照射して半硬化させ、第二樹脂層6の場合
と同様にして未照射部分の未硬化のエネルギー線硬化性
組成物を除去し、吸引側逆止弁9が形成された、厚み約
34μmの半硬化状態の第三樹脂層7とした。さらに、
吸引側逆止弁9部分のみにフォトマスクを用いて紫外線
を10秒間照射し、吸引側逆止弁9の部分のみを非接着
性とした。第三樹脂層7を、一時的な支持体ごと第二樹
脂層6の上に、線状の欠損部(第一流路5)の一端が吸
引側逆止弁9の中心に来るように位置を合わせて積層す
る。その状態で紫外線を10秒間照射して第三樹脂層7
の硬化を進めて第二樹脂層6と接着し、水流にて一時的
な支持体を第三樹脂層7から剥離除去した。さらに同様
にして、エネルギー線硬化性組成物[e1]から成り、
ポンプ室11及び逆止弁9の作動空間となる1mm×1
mmの矩形の欠損部と、それに連結された、幅150μ
mの線状の欠損部(12)を有する厚さ約100μmの
第四樹脂層(13)から成る第二部材13を形成し、吸
引側逆止弁9が第四樹脂層(13)の矩形の欠損部(1
1)の中心に来るよう位置を合わせて第三樹脂層7の上
に積層・接着し、第四樹脂層(13)から成る第二部材
13を最上層に有する積層体を形成した。
Next, as a temporary support (not shown), a 30 μm-thick polypropylene sheet (“biaxially oriented polypropylene film“ Taiko ”FOR No. 30” manufactured by Nimura Chemical Co., Ltd.) was applied with energy rays. Curable composition [e
2] is applied using a 50 μm bar coater. Then, using a photomask, a width 10 that encloses a portion to be the tongue-shaped suction side check valve 9 of 600 μm × 600 μm on three sides.
The portion other than the portion to be the 0 μm U-shaped defect portion 8 is irradiated with ultraviolet rays for 3 seconds to be semi-cured, and the uncured energy ray curable composition of the unirradiated portion is formed in the same manner as in the case of the second resin layer 6. The substance was removed to obtain a semi-cured third resin layer 7 having a thickness of about 34 μm, in which the suction side check valve 9 was formed. further,
Only the suction side check valve 9 portion was irradiated with ultraviolet rays for 10 seconds using a photomask to make only the suction side check valve 9 portion non-adhesive. Position the third resin layer 7 together with the temporary support on the second resin layer 6 so that one end of the linear defective portion (first flow path 5) comes to the center of the suction side check valve 9. Laminate together. In that state, the third resin layer 7 is irradiated with ultraviolet rays for 10 seconds.
Was further cured to adhere to the second resin layer 6, and the temporary support was peeled off from the third resin layer 7 with a stream of water. Furthermore, in the same manner, the energy ray-curable composition [e1],
1 mm x 1 to be the working space for pump chamber 11 and check valve 9
mm rectangular defect and the width of 150μ connected to it
A second member 13 made of a fourth resin layer (13) having a thickness of about 100 μm and having a linear defect portion (12) of m is formed, and the suction side check valve 9 is a rectangle of the fourth resin layer (13). Missing part (1
The laminate was laminated and adhered on the third resin layer 7 by aligning the positions so as to come to the center of 1), and a laminate having the second member 13 composed of the fourth resin layer (13) as the uppermost layer was formed.

【0046】〔第一部材14の作製と接着〕第二部材1
3の作製に使用したものと同じ一時的な支持体(図示せ
ず)に、エネルギー線硬化性組成物[e2]を50μm
のバーコーターを用いて塗工し、600μm×600μ
mの舌状の流出側逆止弁17を形成する部分の周囲の幅
100μmのコの字形の欠損部18となる部分以外の部
分に紫外線を3秒間照射して半硬化させ、第三樹脂層7
の場合と同様にして未照射部分の未硬化のエネルギー線
硬化性組成物を除去し、吐出側逆止弁17が形成され
た、厚み約34μmの半硬化状態の第五樹脂層から成る
第一部材14を支持体3上に形成した。この第一部材1
4の、吐出側逆止弁17部分のみに、フォトマスクを用
いて紫外線を10秒間照射し、吐出側逆止弁17を非接
着性とした、次いで、第一部材14を一時的な支持体ご
と第二部材13の上に、流出側逆止弁17の中心に線状
の欠損部(12)の端部が来るように位置を合わせて積
層し、その状態で紫外線を30秒間照射して全ての樹脂
層の硬化を進めて第二部材13と第一部材14を接着
し、その後、一時的な支持体を水流で剥離した。この工
程により、矩形の欠損部をポンプ室11とし、ポンプ室
11に面する部分の第一部材14をダイヤフラム16と
した。その後、ドリルを用いて第一部材14、第二部材
13及び第三樹脂層7に直径2mmの貫通孔14a、1
3a、7aを開けてこれらの貫通孔14a、13a、7
aが第一流路5の他端に連通する構成を有する実施例1
によるマイクロ流体デバイス1(No.1)を得た。
[Preparation and Adhesion of First Member 14] Second Member 1
50 μm of the energy ray-curable composition [e2] on the same temporary support (not shown) used for the preparation of 3 above.
Coating using a bar coater of 600μm x 600μ
m tongue-shaped outflow-side check valve 17 is irradiated with ultraviolet rays for 3 seconds to a portion other than a portion to be a U-shaped defect portion 18 having a width of 100 μm around the portion where the third resin layer is formed. 7
In the same manner as in the case of 1., the uncured energy ray-curable composition in the unirradiated portion is removed, and the discharge side check valve 17 is formed. The member 14 was formed on the support 3. This first member 1
4, the discharge-side check valve 17 is irradiated with ultraviolet rays for 10 seconds using a photomask to make the discharge-side check valve 17 non-adhesive, and then the first member 14 is temporarily used as a support. The layers are laminated on the second member 13 so that the ends of the linear defective portions (12) come to the center of the outflow-side check valve 17, and then ultraviolet rays are irradiated for 30 seconds in that state. The curing of all the resin layers was promoted to bond the second member 13 and the first member 14, and then the temporary support was peeled off with a water stream. By this step, the rectangular defective portion was used as the pump chamber 11, and the portion of the first member 14 facing the pump chamber 11 was used as the diaphragm 16. After that, the first member 14, the second member 13, and the third resin layer 7 are drilled with a through hole 14a having a diameter of 2 mm,
3a, 7a are opened to open these through holes 14a, 13a, 7
Example 1 having a configuration in which a communicates with the other end of the first flow path 5
Microfluidic device 1 (No. 1) was obtained.

【0047】〔送液試験〕実施例1によるマイクロ流体
デバイスNo.1を、第一部材14を上側にして置き、
貫通孔14a、13a、7aにマイクロシリンジを用い
て蒸留水を流路に注入し、ダイヤフラム16を第一部材
14の上から周期的に圧迫したところ、水は貫通孔14
a、13a、7a、第一流路5、コの字の欠損部からな
る吸引側逆止弁9、矩形のポンプ室11、第二流路12
を経て、コの字の欠損部からなる吐出側逆止弁17から
流出した。ダイヤフラムの周期的な圧迫を中止すると、
水の移動はその状態で停止した。
[Liquid Transfer Test] The microfluidic device No. 1 according to Example 1 was used. 1 with the first member 14 on top,
Distilled water was injected into the flow path using a microsyringe into the through holes 14a, 13a, and 7a, and the diaphragm 16 was periodically pressed from above the first member 14.
a, 13a, 7a, the first flow path 5, the suction side check valve 9 having a U-shaped missing portion, the rectangular pump chamber 11, the second flow path 12
After that, it flowed out from the discharge-side check valve 17 composed of a U-shaped defective portion. When you stop the periodic compression of the diaphragm,
Water movement stopped in that state.

【0048】<実施例2> 〔マイクロ液体デバイスの作製〕第三樹脂層7を形成せ
ず、第二樹脂層6の上に直接第二部材13を形成した。
それ以外については実施例1と同一構成及び同一製法に
よって第二実施例によるマイクロ流体デバイス1(N
o.2)を得た。実施例2では第三樹脂層7が省略され
ている構成であるため、吸引側逆止弁9は設けられてお
らず、第二樹脂層6の第一流路5の一端が直接ポンプ室
11の中央に面している。〔送液試験〕実施例2による
マイクロ流体デバイスNo.2を用いて実施例1と同様
の送液試験を行ったところ、吸引側の脈動が大きく、流
出速度が小さいこと以外は実施例1と同様の結果を得
た。
Example 2 [Production of Micro Liquid Device] The second resin layer 7 was not formed, but the second member 13 was formed directly on the second resin layer 6.
Otherwise, the microfluidic device 1 (N
o. 2) was obtained. Since the third resin layer 7 is omitted in the second embodiment, the suction side check valve 9 is not provided, and one end of the first flow path 5 of the second resin layer 6 is directly connected to the pump chamber 11. It faces the center. [Liquid Transfer Test] Microfluidic device No. 3 according to the second embodiment. When a liquid feeding test similar to that of Example 1 was performed using No. 2, the same results as in Example 1 were obtained except that the pulsation on the suction side was large and the outflow rate was small.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のマイクロ流体デバイスは、構造
が単純で製造が容易であるため、生産性が高く、マイク
ロ流体デバイスを安価に供給できる。このため、ディス
ポーザブルタイプのマイクロ流体デバイスに適する。ま
た、流体移送のための配管や配線が不要である上、駆動
方法や駆動機構が単純であり、多数並列運転が容易であ
る。
EFFECTS OF THE INVENTION The microfluidic device of the present invention has a simple structure and is easy to manufacture, so that the productivity is high and the microfluidic device can be inexpensively supplied. Therefore, it is suitable for a disposable type microfluidic device. Moreover, piping and wiring for fluid transfer are not required, and the driving method and driving mechanism are simple, and a large number of parallel operations are easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態によるマイクロ流体デバ
イスの構成を示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示すマイクロ流体デバイスの第二流路
の他端と吐出側逆止弁の構成について第一変形例を示す
要部平面図である。
FIG. 2 is a plan view of essential parts showing a first modification of the configuration of the other end of the second flow path and the discharge-side check valve of the microfluidic device shown in FIG.

【図3】 図2と同じくマイクロ流体デバイスの第二流
路の他端と吐出側逆止弁の構成について第二変形例を示
す要部平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a principal part showing a second modification of the configuration of the other end of the second flow path of the microfluidic device and the discharge-side check valve as in FIG. 2.

【図4】 マイクロ流体デバイスの第二流路の他端と吐
出側逆止弁の構成について第三変形例を示す要部平面図
である。
FIG. 4 is a plan view of essential parts showing a third modification of the configuration of the other end of the second flow path and the discharge-side check valve of the microfluidic device.

【図5】 マイクロ流体デバイスの第二流路の他端と吐
出側逆止弁の構成について第四変形例を示す要部平面図
である。
FIG. 5 is a plan view of essential parts showing a fourth modification of the configuration of the other end of the second flow path and the discharge-side check valve of the microfluidic device.

【図6】 マイクロ流体デバイスの第二流路の他端と吐
出側逆止弁の構成について第五変形例を示す要部平面図
である。
FIG. 6 is a plan view of essential parts showing a fifth modification of the configuration of the other end of the second flow path and the discharge-side check valve of the microfluidic device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロ流体デバイス 3 支持体 4 第一樹脂層(第二部材) 5 第一流路(流路) 6 第二樹脂層(第二部材) 7 第三樹脂層(第二部材) 9 吸引側逆止弁 11 ポンプ室 12 第二流路(流路) 13 第二部材 14 第一部材 16 ダイヤフラム 17 吐出側逆止弁 1 Microfluidic device 3 support 4 First resin layer (second member) 5 First flow path (flow path) 6 Second resin layer (second member) 7 Third resin layer (second member) 9 Suction side check valve 11 pump room 12 Second channel (channel) 13 Second member 14 First member 16 diaphragm 17 Discharge side check valve

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一枚のシート状の第一部材にダイヤフラ
ムと弁を設けてなるマイクロ流体デバイス。
1. A microfluidic device comprising a sheet-shaped first member provided with a diaphragm and a valve.
【請求項2】 前記第一部材は第二部材と接合して積層
されてなり、前記ダイヤフラムと弁とは、第一部材と第
二部材との接合面または第二部材に設けた流路を介して
連通してなる請求項1記載のマイクロ流体デバイス。
2. The first member is laminated by being bonded to a second member, and the diaphragm and the valve have a flow path provided in a bonding surface between the first member and the second member or in the second member. The microfluidic device according to claim 1, which is in communication with each other.
【請求項3】 毛細管状の流路と、該流路に接続された
ポンプ室と、該ポンプ室に面するダイヤフラムと、前記
流路に設けた逆止弁とを備えたダイヤフラム式ポンプ機
構を有していて、 シート状の第一部材が第二部材に積層されて接着された
構造を有するマイクロ流体デバイスであって、 前記流路が第二部材に設けた欠損部または前記第一部材
及び第二部材間に設けた欠損部で形成されており、 前記ポンプ室が第二部材の欠損部または第二部材の欠損
部及び第一部材で形成されており、 前記ダイヤフラムがポンプ室に対面する第一部材の部分
で形成されており、 前記逆止弁が第一部材のダイヤフラムとは異なる部位に
形成されていることを特徴とするマイクロ流体デバイ
ス。
3. A diaphragm type pump mechanism comprising a capillary flow path, a pump chamber connected to the flow path, a diaphragm facing the pump chamber, and a check valve provided in the flow path. A microfluidic device having a structure in which a sheet-shaped first member is laminated and adhered to a second member, wherein the flow path is a defect portion provided in the second member or the first member and The pump chamber is formed by a defective portion provided between the second members, the pump chamber is formed by the defective portion of the second member or the defective portion of the second member and the first member, and the diaphragm faces the pump chamber. A microfluidic device, wherein the check valve is formed in a portion of the first member, and the check valve is formed in a portion different from the diaphragm of the first member.
【請求項4】 毛細管状の前記流路は断面積が1×10
-122 〜1×10-62である請求項3に記載のマイク
ロ流体デバイス。
4. The cross-sectional area of the capillary flow path is 1 × 10.
-12 microfluidic device of claim 3 wherein m 2 ~1 × 10 -6 m 2 .
【請求項5】 前記ダイヤフラムの面積は1×10-10
2 〜1×10-52である請求項3または4に記載の
マイクロ流体デバイス。
5. The area of the diaphragm is 1 × 10 −10
The microfluidic device according to claim 3, wherein the microfluidic device has a size of m 2 to 1 × 10 −5 m 2 .
【請求項6】 前記逆止弁の面積は1×10-102
1×10-52である請求項3乃至5のいずれかに記載
のマイクロ流体デバイス。
6. The area of the check valve is from 1 × 10 −10 m 2 to
The microfluidic device according to claim 3, which has a size of 1 × 10 −5 m 2 .
【請求項7】 前記第一部材は、引張弾性率が0.1M
Pa〜10GPaである素材で形成されており、厚みが
1〜1000μmであり、かつ、「引張弾性率×厚み」
の値が1×10-6〜3×10-2MPa・mの範囲にある
請求項3乃至6のいずれかに記載のマイクロ流体デバイ
ス。
7. The tensile elastic modulus of the first member is 0.1M.
It is made of a material that is Pa to 10 GPa, has a thickness of 1 to 1000 μm, and has a “tensile elastic modulus × thickness”.
7. The microfluidic device according to claim 3, wherein the value of is in the range of 1 × 10 −6 to 3 × 10 −2 MPa · m.
【請求項8】 前記第二部材は板状又はシート状の部材
である請求項3乃至7のいずれかに記載のマイクロ流体
デバイス。
8. The microfluidic device according to claim 3, wherein the second member is a plate-shaped or sheet-shaped member.
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