JP2004125475A - 液体制御機構、該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる液体制御機構、該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品を提供する。
【解決手段】流体制御機構1は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能な板状チップ2と、板状チップ2上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする光触媒層7と、光触媒層7上に形成され、シリカを主成分とする親水維持層8とを備える。光触媒層7と親水維持層8とはコーティング層3を構成する。親水維持層8の上には液体試料4が配置される。流体制御機構1は、さらに、コーティング層3の対向位置において、コーティング層3に紫外線5を照射する紫外線ランプ6を備える。光触媒層7は、もともと疎水性であるが、紫外線ランプ6により照射された紫外線によって親水化する。
【選択図】 図1
【解決手段】流体制御機構1は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能な板状チップ2と、板状チップ2上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする光触媒層7と、光触媒層7上に形成され、シリカを主成分とする親水維持層8とを備える。光触媒層7と親水維持層8とはコーティング層3を構成する。親水維持層8の上には液体試料4が配置される。流体制御機構1は、さらに、コーティング層3の対向位置において、コーティング層3に紫外線5を照射する紫外線ランプ6を備える。光触媒層7は、もともと疎水性であるが、紫外線ランプ6により照射された紫外線によって親水化する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体制御機構、該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、バイオセンサは、半導体微細加工技術を応用したマイクロマシン技術により製作され、例えば血液や体液等の液体試料に含まれる成分の測定を行うのに用いられる。このバイオセンサは、採取した血液や体液等の液体試料内に含まれた特定の成分を測定する検出部流路を有する。この検出部流路では、その表面を液体試料を連続流として、通過させている間に特定の成分の測定が行われる。
【0003】
上記バイオセンサでは、少ない液体試料で正確な測定を行うために、検出部流路内において、液体試料の流れを正確に制御することが必要であり、液体試料を検出部流路内で滞ることなくスムーズに流すべく、検出部流路内壁に光触媒機能を有する光触媒層を形成し、この光触媒層に紫外線を照射することによってその表面を親水化させた光スイッチバイオセンサ(例えば、特許文献1参照)や、光触媒層への紫外線の照射量を変化させることにより、液体試料の流れを制御する光スイッチバイオセンサ(例えば、特許文献2参照)がすでに開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−174610号公報
【特許文献2】
特開2002−214243号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記光スイッチバイオセンサは、光触媒層全体に亘って紫外線を照射しないと、光触媒層において疎水性が偏在し、液体試料が検出部流路内で滞ってスムーズに流れない。さらに、液体試料の流れを制御するためには、検出部流路の内壁に形成された光触媒層に照射する紫外線の光量を変化させる必要があり、コスト高となる。
【0006】
本発明は、液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる液体制御機構と該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項1記載の液体制御機構は、基体と、前記基体上に形成された光触媒層、及び前記光触媒層の上に形成された親水維持層を有するコーティング層と、前記コーティング層の一部のみに紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えることを特徴とする。
【0008】
請求項1記載の液体制御機構によれば、親水維持層が光触媒層の上に形成され、紫外線照射装置がコーティング層の一部のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなくコーティング層の一部をより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0009】
請求項2記載の液体制御機構は、請求項1記載の液体制御機構において、前記光触媒層及び前記親水維持層は、夫々一定の厚さであることを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0011】
請求項3記載の液体制御機構は、請求項1記載の液体制御機構において、前記光触媒層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸増し、前記親水維持層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸減していることを特徴とする。
【0012】
請求項3記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0013】
上述の目的を達成するために、請求項4記載の液体制御機構は、基体と、前記基体上に形成された光触媒層及び親水維持層を有するコーティング層と、前記光触媒層のみに紫外線を照射する紫外線照射装置と備えることを特徴とする。
【0014】
請求項4記載の液体制御機構によれば、紫外線照射装置が光触媒層のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなく光触媒層のみをより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0015】
請求項5記載の液体制御機構は、請求項4記載の液体制御機構において、前記光触媒層及び前記親水維持層は、夫々一定の厚さであることを特徴とする。
【0016】
請求項5記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0017】
請求項6記載の液体制御機構は、請求項4記載の液体制御機構において、前記光触媒層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸増し、前記親水維持層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸減していることを特徴とする。
【0018】
請求項6記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0019】
請求項7記載の液体制御機構は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体制御機構において、前記基体が前記紫外線を透過する窓材から成ることを特徴とする。
【0020】
請求項7記載の液体制御機構によれば、基体が紫外線を透過する窓材から成るので、紫外線を照射する方向を自由に選択することができる。
【0021】
請求項8記載の液体制御機構は、請求項7記載の液体制御機構において、前記窓材は、ガラス製であることを特徴とする。
【0022】
請求項9記載の液体制御機構は、請求項7記載の液体制御機構において、前記窓材は、プラスティック製であることを特徴とする。
【0023】
請求項10記載の液体制御機構は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の液体制御機構において、前記光触媒層は、酸化チタンを主成分とすることを特徴とする。
【0024】
請求項11記載の液体制御機構は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の液体制御機構において、前記親水維持層は、シリカを主成分とすることを特徴とする。
【0025】
請求項12記載の光スイッチバイオセンサは、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチバイオセンサであって、前記基体は板状チップであることを特徴とする。
【0026】
請求項12記載の光スイッチバイオセンサによれば、液体制御機構の基体は板状チップであるので、液体試料を展開させて延ばすことができ、もって液体試料の検査を容易に行うことができる。
【0027】
請求項13記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はファイバであることを特徴とする。
【0028】
請求項13記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の基体はファイバであるので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0029】
請求項14記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はファイバの集合体であることを特徴とする。
【0030】
請求項14記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の光スイッチポンプ部品であって、基体はファイバの集合体であるので、液体試料を大量に吸い上げることができる。
【0031】
請求項15記載の光スイッチポンプ部品は、請求項13又は14記載の光スイッチポンプ部品において、前記ファイバは、前記コーティング層が外周表面に形成されていることを特徴とする。
【0032】
請求項15記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が外周表面に形成されているので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0033】
請求項16記載の光スイッチポンプ部品は、請求項13乃至15のいずれか1項に記載の光スイッチポンプ部品において、前記ファイバは、中空部を有する中空ファイバであることを特徴とする。
【0034】
請求項16記載の光スイッチポンプ部品によれば、ファイバは中空部を有する中空ファイバであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0035】
請求項17記載の光スイッチポンプ部品は、請求項16記載の光スイッチポンプ部品において、前記ファイバは、前記中空部の内側面に前記コーティング層が形成されていることを特徴とする。
【0036】
請求項17記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0037】
請求項18記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体は中空部を有するチューブであることを特徴とする。
【0038】
請求項18記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体は中空部を有するチューブであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0039】
請求項19記載の光スイッチポンプ部品は、請求項18記載の光スイッチポンプ部品において、前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする。
【0040】
請求項19記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0041】
請求項20記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はニードルであることを特徴とする。
【0042】
請求項20記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体はニードルであるので、検体への刺入を容易にすることができる。
【0043】
請求項21記載の光スイッチポンプ部品は、請求項20記載の光スイッチポンプ部品において、前記ニードルは中空部を有する中空ニードルであることを特徴とする。
【0044】
請求項21記載の光スイッチポンプ部品によれば、ニードルは中空部を有する中空ニードルであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0045】
請求項22記載の光スイッチポンプ部品は、請求項21記載の光スイッチポンプ部品において、前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする。
【0046】
請求項22記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る液体制御機構、該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品を図面を参照しながら詳述する。
【0048】
図1は、本発明の実施の形態に係る流体制御機構の断面図である。
【0049】
図1において、流体制御機構1は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能な、例えば厚さ500μmのガラス(窓材)製の板状チップ2(基体)と、板状チップ2上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば100nmの光触媒層7と、光触媒層7上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば20nmの親水維持層8とを備える。光触媒層7と親水維持層8とはコーティング層3を構成する。親水維持層8の上には液体試料4が配置される。流体制御機構1は、さらに、コーティング層3の対向位置において、コーティング層3に紫外線5を照射する紫外線ランプ6(紫外線照射装置)を備える。光触媒層7は、もともと疎水性であるが、紫外線ランプ6により照射された紫外線によって親水化する。なお、光触媒層7及び親水維持層8の厚さは、夫々一定である。
【0050】
以下、図1の流体制御機構1の原理を説明する。
【0051】
紫外線ランプ6から出射した紫外線5が親水維持層8の一部(図1の右側)を通過して光触媒層7の一部のみに照射され、光触媒層7のうち紫外線5が照射された部分のみを親水化する。これにより、紫外線照射側(図1の右側)におけるコーティング層3の方が紫外線非照射側(図1の左側)におけるコーティング層3よりも親水性が高くなり、液体試料4は、コーティング層3の親水性がより高い紫外線照射側(図1の右側)へ向かって(図1の矢印方向)展開する。
【0052】
本実施の形態によれば、親水維持層8が光触媒層7の上に形成され、紫外線ランプ6がコーティング層3の一部のみに紫外線5を照射するので、コーティング層3の表面を親水性に維持できると共に紫外線5の照射光量を変化させることなくコーティング層3の一部をより親水化することができ、もって液体試料4の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0053】
本実施の形態では、光触媒層7及び親水維持層8は、夫々厚さが一定であるが、これに限定されるものではなく、図2に示すように、光触媒層7の厚さが紫外線照射側(図2の右側)に向かって漸増し、親水維持層8の厚さが紫外線照射側(図2の右側)に向かって漸減し、コーティング層3の厚さとしては一定であってもよい。
【0054】
本実施の形態では、親水維持層8は光触媒層7の上に形成されているが、これに限定されるものではなく、図3や図4に示すように、親水維持層8が板状チップ2上に形成され、光触媒層7のみに紫外線5を照射するものであってもよい。
【0055】
本実施の形態では、基体がガラス製の板状チップ2であるが、これに限定されるものではなく、例えば、プラスチック(窓材)製又は金属製の板状チップや、光ファイバ、中空ガラスファイバ、金属ファイバ、樹脂ファイバ等のファイバ又はこれらファイバの集合体や、ガラス棒や、チューブや金属ニードル等であってもよい。
【0056】
本実施の形態における液体試料4は、液体であれば特に限定されないが、例えば、人を含む生体の皮膚、粘膜等の上皮上の液体試料4とすることができ、具体的には、汗、血液、浸出液、間質液、尿等が例示される。測定対象となる液体試料4中の成分は、例えば、グルコース、乳酸、尿酸、コレステロール、コリン、胆汁酸等が挙げられる。
【0057】
本実施の形態では、光触媒層7が酸化チタンを主成分としているが、これに限定されるものではなく、酸化スズ、酸化タンタル、酸化バナジウム、酸化タングステン等の単体又は複数併用したものを主成分としてもよく、また、金属酸化物でなく、窒化チタン等の金属窒化物、酸窒化チタン等の金属酸窒化物を主成分としてもよい。
【0058】
本実施の形態では、親水維持層8がシリカを主成分としているが、これに限定されるものではなく、その他の親水性の金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム、酸化リン、酸化ボロン等を主成分としてもよく、また、これら以外の他の成分が少量添加されていてもよい。
【0059】
本実施の形態では、紫外線を照射する手段は紫外線ランプ6であるが、これに限定されるものではなく、例えば、紫外線レーザ、可視光ランプ、可視光レーザ、太陽光等であってもよい。
【0060】
以下、本発明の実施の形態に係る流体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサを図5を参照しながら詳述する。
【0061】
図5は、図1の流体制御機構1を備えた光スイッチバイオセンサの概略構成図である。
【0062】
図5において、光スイッチバイオセンサ51は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能な、例えば厚さ500μmのガラス(窓材)製の検査チップ52(基体)と、検査チップ52上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば100nmの光触媒層57と、光触媒層57上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば20nmの親水維持層58とを備える。光触媒層57と親水維持層58とはスパッタ法によって形成され、コーティング層53を構成する。親水維持層58の上には液体試料54が配置される。光スイッチバイオセンサ51は、さらに、コーティング層53の対向位置(図5の右側)において、コーティング層53に紫外線55を照射する紫外線ランプ56(紫外線照射装置)を備える。
【0063】
以下、上記光スイッチバイオセンサ51の使用方法を説明する。
【0064】
まず、コーティング層53における親水維持層58上に検査対象となる遺伝子含有溶液から成る液体試料54を滴下し、コーティング層53の非滴下側(図5の上側)のみに紫外線55を照射する。
【0065】
紫外線ランプ56から出射した紫外線55が親水維持層58の一部(図5の上側)を通過して光触媒層57の一部のみに照射され、光触媒層57のうち紫外線55が照射された部分のみを親水化する。これにより、紫外線照射側(図5の上側)におけるコーティング層53の方が紫外線非照射側(図5の下側)におけるコーティング層53よりも親水性が高くなり、液体試料54は、コーティング層53の親水性がより高い紫外線照射側(図5の上側)へ向かって(図5の矢印方向)に展開し、検査チップ52一面に延びる。
【0066】
上記光スイッチバイオセンサ51によれば、液体試料54を展開させて延ばすことができ、もって液体試料54の検査を容易に行うことができる。
【0067】
なお、上記光スイッチバイオセンサ51は、コーティング層53が検査チップ52の上面に形成されているが、これに限定されるものではなく、図6に示すように、コーティング層53が検査チップ52に設けられた溝部60に形成されていてもよい。
【0068】
図7は、図1の流体制御機構1を備えた光スイッチポンプ部品の概略構成図である。
【0069】
図7において、光スイッチポンプ部品71は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能なガラス(窓材)製の光ファイバ72(基体)と、光ファイバ72の外周表面上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば50nmの光触媒層77と、光触媒層77上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば10nmの親水維持層78とを備える。光触媒層77と親水維持層78とはスパッタ法によって形成され、コーティング層73を構成する。親水維持層78の上には液体試料74が配置される。光スイッチポンプ部品71は、さらに、コーティング層73の対向位置(図7の右側)において、コーティング層73に紫外線75を照射する紫外線ランプ76(紫外線照射装置)を備える。
【0070】
以下、上記光スイッチポンプ部品71の使用方法を説明する。
【0071】
まず、光スイッチポンプ部品71を血液、髄液、リンパ液、組織液、体液等の液体試料74を含む検体79に浸漬し、非浸漬側(図7の上側)のみに紫外線75を照射する。
【0072】
紫外線ランプ76から出射した紫外線75が親水維持層78の一部(図7の上側)を通過して光触媒層77の一部のみに照射され、光触媒層77のうち紫外線が照射された部分のみを親水化する。これにより、紫外線照射側(図7の上側)におけるコーティング層73の方が紫外線非照射側(図7の下側)におけるコーティング層73よりも親水性が高くなり、検体79に含まれた液体試料74は、コーティング層73の親水性がより高い紫外線照射側(図7の上側)へ向かって(図7の矢印方向)に吸い上げられる。
【0073】
上記光スイッチポンプ部品71によれば、液体試料74を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0074】
また、上記光スイッチポンプ部品71を、検体79でなく人体の一部に適用すれば、化膿部分の体液や、悪性細胞を含む体液等を部分的に吸引除去できる。
【0075】
図8は、図7の光スイッチポンプ部品71の変形例の概略構成図である。
【0076】
図8において、光スイッチポンプ部品81は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能なガラス(窓材)製の中空部を有する中空ファイバ82(基体)と、中空ファイバ82の中空部の内側面に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば50nmの光触媒層87と、光触媒層87上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば10nmの親水維持層88とを備える。光触媒層87と親水維持層88とはゾルゲル法によって形成され、コーティング層83を構成する。親水維持層88の上には液体試料84が配置される。光スイッチポンプ部品81は、さらに、コーティング層83の対向位置(図8の右側)において、コーティング層83に紫外線85を照射する紫外線ランプ86(紫外線照射装置)を備える。
【0077】
以下、上記光スイッチポンプ部品81の使用方法を説明する。
【0078】
まず、光スイッチポンプ部品81を血液、髄液、リンパ液、組織液、体液等の液体試料84を含む検体89に浸漬し、非浸漬側(図8の上側)のみに紫外線85を照射する。
【0079】
紫外線ランプ86から出射した紫外線85が親水維持層88の一部(図8の上側)を通過して光触媒層87の一部のみに照射され、光触媒層87のうち紫外線が照射された部分のみを親水化する。このことにより、紫外線照射側(図8の上側)におけるコーティング層83の方が紫外線非照射側(図8の下側)におけるコーティング層83よりも親水性が高くなり、検体89に含まれた液体試料84は、コーティング層83の親水性がより高い紫外線照射側(図8の上側)へ向かって(図8の矢印方向)中空ファイバ82の毛細管力を伴って吸い上げられる。
【0080】
上記光スイッチポンプ部品81によれば、液体試料84をさらに容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0081】
また、上記光スイッチポンプ部品81を、検体89でなく人体の一部に適用すれば、化膿部分の体液や、悪性細胞を含む体液等を部分的に吸引除去できる。
【0082】
図5、図6の光スイッチバイオセンサ51及び図7の光スイッチポンプ部品71ではコーティング層53,73をスパッタ法によって形成し、図8の光スイッチポンプ部品81ではコーティング層83をゾルゲル法によって形成したが、形成方法はこれらに限定されるものではなく、例えば、溶液法、スプレー法、CVD法、蒸着法等によって形成してもよい。
【0083】
図5、図6の光スイッチバイオセンサ51、図7の光スイッチポンプ部品71、図8の光スイッチポンプ部品81では、流体制御機構を図1の流体制御機構1のタイプとしているが、これに限定されるものではなく、図2〜図4の流体制御機構1の各タイプに代えてもよい。
【0084】
また、流体制御機構1を利用できるものとして、図5、図6の光スイッチバイオセンサ51、図7の光スイッチポンプ部品71、図8の光スイッチポンプ部品81を例示したが、これらに限定されるものではなく、流体制御機構1を利用できるものであれば、何であってもよい。
【0085】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0086】
まず、光スイッチバイオセンサの実施例及び比較例として、表1に示すように、図1の流体制御機構におけるコーティング層を備えた実施例1と、図4の流体制御機構におけるコーティング層を備えた実施例2と、図1の流体制御機構におけるコーティング層を検査チップ52に設けられた溝部60に備え、光触媒層の主成分が窒化チタンである実施例3と、コーティング層が光触媒層のみである比較例1と、基板上に何もコーティングされていない比較例2とを作製した。
【0087】
【表1】
【0088】
上記のようにして作製した光スイッチバイオセンサに検査対象となる遺伝子含有溶液から成る液体試料を滴下し、非滴下部分に紫外線を照射したときの、液体試料の展開の様子を観察した。この観察結果を表1に示す。
【0089】
表1から、光スイッチバイオセンサは、本発明の流体制御機構を利用すると、液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができることが分かった。
【0090】
さらに、光スイッチポンプ部品の実施例及び比較例として、表2に示すように、中空ファイバを基体とし、図1の流体制御機構におけるコーティング層が中空部の内側面に形成された実施例1と、光ファイバを基体とし、図4の流体制御機構におけるコーティング層が外周表面に形成された実施例2と、中空ニードルを基体とし、図1の流体制御機構におけるコーティング層が中空部の内側面に形成された実施例3と、中空ファイバを基体とし、図4の流体制御機構におけるコーティング層が中空部の内側面に形成され、光触媒層の主成分が窒化チタンである実施例4と、光ファイバーを基体とし、コーティング層が光触媒層のみである比較例1と、中空ファイバを基体とし、コーティング層が光触媒層のみである比較例2と、光ファイバから成る基体上に何もコーティングしていない比較例3と、中空ファイバから成る基体上に何もコーティングしていない比較例4とを作製した。
【0091】
【表2】
【0092】
上記のようにして作製した光スイッチポンプ部品を体液を含んだ検体に浸漬し、非浸漬部分に紫外線を照射したときの、体液の吸引の様子を観察した。この観察結果を表1に示す。
【0093】
表2から、本発明の流体制御機構を利用すると、体液を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できることが分かった。
【0094】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載の液体制御機構によれば、親水維持層が光触媒層の上に形成され、紫外線照射装置がコーティング層の一部のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなくコーティング層の一部をより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0095】
請求項2記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0096】
請求項3記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0097】
請求項4記載の液体制御機構によれば、紫外線照射装置が光触媒層のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなく光触媒層のみをより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0098】
請求項5記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0099】
請求項6記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0100】
請求項7記載の液体制御機構によれば、基体が紫外線を透過する窓材から成るので、紫外線を照射する方向を自由に選択することができる。
【0101】
請求項12記載の光スイッチバイオセンサによれば、液体制御機構の基体は板状チップであるので、液体試料を展開させて延ばすことができ、もって液体試料の検査を容易に行うことができる。
【0102】
請求項13記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の基体はファイバであるので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0103】
請求項14記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の光スイッチポンプ部品であって、基体はファイバの集合体であるので、液体試料を大量に吸い上げることができる。
【0104】
請求項15記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が外周表面に形成されているので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0105】
請求項16記載の光スイッチポンプ部品によれば、ファイバは中空部を有する中空ファイバであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0106】
請求項17記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0107】
請求項18記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体は中空部を有するチューブであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0108】
請求項19記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0109】
請求項20記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体はニードルであるので、検体への刺入を容易にすることができる。
【0110】
請求項21記載の光スイッチポンプ部品によれば、ニードルは中空部を有する中空ニードルであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0111】
請求項22記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る流体制御機構の断面図である。
【図2】図1の流体制御機構1の第1の変形例の断面図である。
【図3】図1の流体制御機構1の第2の変形例の断面図である。
【図4】図1の流体制御機構1の第3の変形例の断面図である。
【図5】図1の流体制御機構1を備えた光スイッチバイオセンサの概略構成図である。
【図6】図5の光スイッチバイオセンサ51の変形例の概略構成図である。
【図7】図1の流体制御機構1を備えた光スイッチポンプ部品の概略構成図である。
【図8】図7の光スイッチポンプ部品71の変形例の概略構成図である。
【符号の説明】
1 流体制御機構
2 板状チップ
3 コーティング層
4 液体試料
5 紫外線
6 紫外線ランプ
7 光触媒層
8 親水維持層
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体制御機構、該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、バイオセンサは、半導体微細加工技術を応用したマイクロマシン技術により製作され、例えば血液や体液等の液体試料に含まれる成分の測定を行うのに用いられる。このバイオセンサは、採取した血液や体液等の液体試料内に含まれた特定の成分を測定する検出部流路を有する。この検出部流路では、その表面を液体試料を連続流として、通過させている間に特定の成分の測定が行われる。
【0003】
上記バイオセンサでは、少ない液体試料で正確な測定を行うために、検出部流路内において、液体試料の流れを正確に制御することが必要であり、液体試料を検出部流路内で滞ることなくスムーズに流すべく、検出部流路内壁に光触媒機能を有する光触媒層を形成し、この光触媒層に紫外線を照射することによってその表面を親水化させた光スイッチバイオセンサ(例えば、特許文献1参照)や、光触媒層への紫外線の照射量を変化させることにより、液体試料の流れを制御する光スイッチバイオセンサ(例えば、特許文献2参照)がすでに開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−174610号公報
【特許文献2】
特開2002−214243号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記光スイッチバイオセンサは、光触媒層全体に亘って紫外線を照射しないと、光触媒層において疎水性が偏在し、液体試料が検出部流路内で滞ってスムーズに流れない。さらに、液体試料の流れを制御するためには、検出部流路の内壁に形成された光触媒層に照射する紫外線の光量を変化させる必要があり、コスト高となる。
【0006】
本発明は、液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる液体制御機構と該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項1記載の液体制御機構は、基体と、前記基体上に形成された光触媒層、及び前記光触媒層の上に形成された親水維持層を有するコーティング層と、前記コーティング層の一部のみに紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えることを特徴とする。
【0008】
請求項1記載の液体制御機構によれば、親水維持層が光触媒層の上に形成され、紫外線照射装置がコーティング層の一部のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなくコーティング層の一部をより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0009】
請求項2記載の液体制御機構は、請求項1記載の液体制御機構において、前記光触媒層及び前記親水維持層は、夫々一定の厚さであることを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0011】
請求項3記載の液体制御機構は、請求項1記載の液体制御機構において、前記光触媒層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸増し、前記親水維持層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸減していることを特徴とする。
【0012】
請求項3記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0013】
上述の目的を達成するために、請求項4記載の液体制御機構は、基体と、前記基体上に形成された光触媒層及び親水維持層を有するコーティング層と、前記光触媒層のみに紫外線を照射する紫外線照射装置と備えることを特徴とする。
【0014】
請求項4記載の液体制御機構によれば、紫外線照射装置が光触媒層のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなく光触媒層のみをより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0015】
請求項5記載の液体制御機構は、請求項4記載の液体制御機構において、前記光触媒層及び前記親水維持層は、夫々一定の厚さであることを特徴とする。
【0016】
請求項5記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0017】
請求項6記載の液体制御機構は、請求項4記載の液体制御機構において、前記光触媒層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸増し、前記親水維持層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸減していることを特徴とする。
【0018】
請求項6記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0019】
請求項7記載の液体制御機構は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体制御機構において、前記基体が前記紫外線を透過する窓材から成ることを特徴とする。
【0020】
請求項7記載の液体制御機構によれば、基体が紫外線を透過する窓材から成るので、紫外線を照射する方向を自由に選択することができる。
【0021】
請求項8記載の液体制御機構は、請求項7記載の液体制御機構において、前記窓材は、ガラス製であることを特徴とする。
【0022】
請求項9記載の液体制御機構は、請求項7記載の液体制御機構において、前記窓材は、プラスティック製であることを特徴とする。
【0023】
請求項10記載の液体制御機構は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の液体制御機構において、前記光触媒層は、酸化チタンを主成分とすることを特徴とする。
【0024】
請求項11記載の液体制御機構は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の液体制御機構において、前記親水維持層は、シリカを主成分とすることを特徴とする。
【0025】
請求項12記載の光スイッチバイオセンサは、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチバイオセンサであって、前記基体は板状チップであることを特徴とする。
【0026】
請求項12記載の光スイッチバイオセンサによれば、液体制御機構の基体は板状チップであるので、液体試料を展開させて延ばすことができ、もって液体試料の検査を容易に行うことができる。
【0027】
請求項13記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はファイバであることを特徴とする。
【0028】
請求項13記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の基体はファイバであるので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0029】
請求項14記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はファイバの集合体であることを特徴とする。
【0030】
請求項14記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の光スイッチポンプ部品であって、基体はファイバの集合体であるので、液体試料を大量に吸い上げることができる。
【0031】
請求項15記載の光スイッチポンプ部品は、請求項13又は14記載の光スイッチポンプ部品において、前記ファイバは、前記コーティング層が外周表面に形成されていることを特徴とする。
【0032】
請求項15記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が外周表面に形成されているので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0033】
請求項16記載の光スイッチポンプ部品は、請求項13乃至15のいずれか1項に記載の光スイッチポンプ部品において、前記ファイバは、中空部を有する中空ファイバであることを特徴とする。
【0034】
請求項16記載の光スイッチポンプ部品によれば、ファイバは中空部を有する中空ファイバであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0035】
請求項17記載の光スイッチポンプ部品は、請求項16記載の光スイッチポンプ部品において、前記ファイバは、前記中空部の内側面に前記コーティング層が形成されていることを特徴とする。
【0036】
請求項17記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0037】
請求項18記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体は中空部を有するチューブであることを特徴とする。
【0038】
請求項18記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体は中空部を有するチューブであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0039】
請求項19記載の光スイッチポンプ部品は、請求項18記載の光スイッチポンプ部品において、前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする。
【0040】
請求項19記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0041】
請求項20記載の光スイッチポンプ部品は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はニードルであることを特徴とする。
【0042】
請求項20記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体はニードルであるので、検体への刺入を容易にすることができる。
【0043】
請求項21記載の光スイッチポンプ部品は、請求項20記載の光スイッチポンプ部品において、前記ニードルは中空部を有する中空ニードルであることを特徴とする。
【0044】
請求項21記載の光スイッチポンプ部品によれば、ニードルは中空部を有する中空ニードルであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0045】
請求項22記載の光スイッチポンプ部品は、請求項21記載の光スイッチポンプ部品において、前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする。
【0046】
請求項22記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る液体制御機構、該液体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサ及び光スイッチポンプ部品を図面を参照しながら詳述する。
【0048】
図1は、本発明の実施の形態に係る流体制御機構の断面図である。
【0049】
図1において、流体制御機構1は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能な、例えば厚さ500μmのガラス(窓材)製の板状チップ2(基体)と、板状チップ2上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば100nmの光触媒層7と、光触媒層7上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば20nmの親水維持層8とを備える。光触媒層7と親水維持層8とはコーティング層3を構成する。親水維持層8の上には液体試料4が配置される。流体制御機構1は、さらに、コーティング層3の対向位置において、コーティング層3に紫外線5を照射する紫外線ランプ6(紫外線照射装置)を備える。光触媒層7は、もともと疎水性であるが、紫外線ランプ6により照射された紫外線によって親水化する。なお、光触媒層7及び親水維持層8の厚さは、夫々一定である。
【0050】
以下、図1の流体制御機構1の原理を説明する。
【0051】
紫外線ランプ6から出射した紫外線5が親水維持層8の一部(図1の右側)を通過して光触媒層7の一部のみに照射され、光触媒層7のうち紫外線5が照射された部分のみを親水化する。これにより、紫外線照射側(図1の右側)におけるコーティング層3の方が紫外線非照射側(図1の左側)におけるコーティング層3よりも親水性が高くなり、液体試料4は、コーティング層3の親水性がより高い紫外線照射側(図1の右側)へ向かって(図1の矢印方向)展開する。
【0052】
本実施の形態によれば、親水維持層8が光触媒層7の上に形成され、紫外線ランプ6がコーティング層3の一部のみに紫外線5を照射するので、コーティング層3の表面を親水性に維持できると共に紫外線5の照射光量を変化させることなくコーティング層3の一部をより親水化することができ、もって液体試料4の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0053】
本実施の形態では、光触媒層7及び親水維持層8は、夫々厚さが一定であるが、これに限定されるものではなく、図2に示すように、光触媒層7の厚さが紫外線照射側(図2の右側)に向かって漸増し、親水維持層8の厚さが紫外線照射側(図2の右側)に向かって漸減し、コーティング層3の厚さとしては一定であってもよい。
【0054】
本実施の形態では、親水維持層8は光触媒層7の上に形成されているが、これに限定されるものではなく、図3や図4に示すように、親水維持層8が板状チップ2上に形成され、光触媒層7のみに紫外線5を照射するものであってもよい。
【0055】
本実施の形態では、基体がガラス製の板状チップ2であるが、これに限定されるものではなく、例えば、プラスチック(窓材)製又は金属製の板状チップや、光ファイバ、中空ガラスファイバ、金属ファイバ、樹脂ファイバ等のファイバ又はこれらファイバの集合体や、ガラス棒や、チューブや金属ニードル等であってもよい。
【0056】
本実施の形態における液体試料4は、液体であれば特に限定されないが、例えば、人を含む生体の皮膚、粘膜等の上皮上の液体試料4とすることができ、具体的には、汗、血液、浸出液、間質液、尿等が例示される。測定対象となる液体試料4中の成分は、例えば、グルコース、乳酸、尿酸、コレステロール、コリン、胆汁酸等が挙げられる。
【0057】
本実施の形態では、光触媒層7が酸化チタンを主成分としているが、これに限定されるものではなく、酸化スズ、酸化タンタル、酸化バナジウム、酸化タングステン等の単体又は複数併用したものを主成分としてもよく、また、金属酸化物でなく、窒化チタン等の金属窒化物、酸窒化チタン等の金属酸窒化物を主成分としてもよい。
【0058】
本実施の形態では、親水維持層8がシリカを主成分としているが、これに限定されるものではなく、その他の親水性の金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム、酸化リン、酸化ボロン等を主成分としてもよく、また、これら以外の他の成分が少量添加されていてもよい。
【0059】
本実施の形態では、紫外線を照射する手段は紫外線ランプ6であるが、これに限定されるものではなく、例えば、紫外線レーザ、可視光ランプ、可視光レーザ、太陽光等であってもよい。
【0060】
以下、本発明の実施の形態に係る流体制御機構を備えた光スイッチバイオセンサを図5を参照しながら詳述する。
【0061】
図5は、図1の流体制御機構1を備えた光スイッチバイオセンサの概略構成図である。
【0062】
図5において、光スイッチバイオセンサ51は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能な、例えば厚さ500μmのガラス(窓材)製の検査チップ52(基体)と、検査チップ52上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば100nmの光触媒層57と、光触媒層57上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば20nmの親水維持層58とを備える。光触媒層57と親水維持層58とはスパッタ法によって形成され、コーティング層53を構成する。親水維持層58の上には液体試料54が配置される。光スイッチバイオセンサ51は、さらに、コーティング層53の対向位置(図5の右側)において、コーティング層53に紫外線55を照射する紫外線ランプ56(紫外線照射装置)を備える。
【0063】
以下、上記光スイッチバイオセンサ51の使用方法を説明する。
【0064】
まず、コーティング層53における親水維持層58上に検査対象となる遺伝子含有溶液から成る液体試料54を滴下し、コーティング層53の非滴下側(図5の上側)のみに紫外線55を照射する。
【0065】
紫外線ランプ56から出射した紫外線55が親水維持層58の一部(図5の上側)を通過して光触媒層57の一部のみに照射され、光触媒層57のうち紫外線55が照射された部分のみを親水化する。これにより、紫外線照射側(図5の上側)におけるコーティング層53の方が紫外線非照射側(図5の下側)におけるコーティング層53よりも親水性が高くなり、液体試料54は、コーティング層53の親水性がより高い紫外線照射側(図5の上側)へ向かって(図5の矢印方向)に展開し、検査チップ52一面に延びる。
【0066】
上記光スイッチバイオセンサ51によれば、液体試料54を展開させて延ばすことができ、もって液体試料54の検査を容易に行うことができる。
【0067】
なお、上記光スイッチバイオセンサ51は、コーティング層53が検査チップ52の上面に形成されているが、これに限定されるものではなく、図6に示すように、コーティング層53が検査チップ52に設けられた溝部60に形成されていてもよい。
【0068】
図7は、図1の流体制御機構1を備えた光スイッチポンプ部品の概略構成図である。
【0069】
図7において、光スイッチポンプ部品71は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能なガラス(窓材)製の光ファイバ72(基体)と、光ファイバ72の外周表面上に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば50nmの光触媒層77と、光触媒層77上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば10nmの親水維持層78とを備える。光触媒層77と親水維持層78とはスパッタ法によって形成され、コーティング層73を構成する。親水維持層78の上には液体試料74が配置される。光スイッチポンプ部品71は、さらに、コーティング層73の対向位置(図7の右側)において、コーティング層73に紫外線75を照射する紫外線ランプ76(紫外線照射装置)を備える。
【0070】
以下、上記光スイッチポンプ部品71の使用方法を説明する。
【0071】
まず、光スイッチポンプ部品71を血液、髄液、リンパ液、組織液、体液等の液体試料74を含む検体79に浸漬し、非浸漬側(図7の上側)のみに紫外線75を照射する。
【0072】
紫外線ランプ76から出射した紫外線75が親水維持層78の一部(図7の上側)を通過して光触媒層77の一部のみに照射され、光触媒層77のうち紫外線が照射された部分のみを親水化する。これにより、紫外線照射側(図7の上側)におけるコーティング層73の方が紫外線非照射側(図7の下側)におけるコーティング層73よりも親水性が高くなり、検体79に含まれた液体試料74は、コーティング層73の親水性がより高い紫外線照射側(図7の上側)へ向かって(図7の矢印方向)に吸い上げられる。
【0073】
上記光スイッチポンプ部品71によれば、液体試料74を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0074】
また、上記光スイッチポンプ部品71を、検体79でなく人体の一部に適用すれば、化膿部分の体液や、悪性細胞を含む体液等を部分的に吸引除去できる。
【0075】
図8は、図7の光スイッチポンプ部品71の変形例の概略構成図である。
【0076】
図8において、光スイッチポンプ部品81は、主として、紫外線を透過し、微細加工が可能なガラス(窓材)製の中空部を有する中空ファイバ82(基体)と、中空ファイバ82の中空部の内側面に形成され、光触媒機能を有する酸化チタンを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば50nmの光触媒層87と、光触媒層87上に形成され、シリカを主成分とする厚さ、好ましくは10nm以上、例えば10nmの親水維持層88とを備える。光触媒層87と親水維持層88とはゾルゲル法によって形成され、コーティング層83を構成する。親水維持層88の上には液体試料84が配置される。光スイッチポンプ部品81は、さらに、コーティング層83の対向位置(図8の右側)において、コーティング層83に紫外線85を照射する紫外線ランプ86(紫外線照射装置)を備える。
【0077】
以下、上記光スイッチポンプ部品81の使用方法を説明する。
【0078】
まず、光スイッチポンプ部品81を血液、髄液、リンパ液、組織液、体液等の液体試料84を含む検体89に浸漬し、非浸漬側(図8の上側)のみに紫外線85を照射する。
【0079】
紫外線ランプ86から出射した紫外線85が親水維持層88の一部(図8の上側)を通過して光触媒層87の一部のみに照射され、光触媒層87のうち紫外線が照射された部分のみを親水化する。このことにより、紫外線照射側(図8の上側)におけるコーティング層83の方が紫外線非照射側(図8の下側)におけるコーティング層83よりも親水性が高くなり、検体89に含まれた液体試料84は、コーティング層83の親水性がより高い紫外線照射側(図8の上側)へ向かって(図8の矢印方向)中空ファイバ82の毛細管力を伴って吸い上げられる。
【0080】
上記光スイッチポンプ部品81によれば、液体試料84をさらに容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0081】
また、上記光スイッチポンプ部品81を、検体89でなく人体の一部に適用すれば、化膿部分の体液や、悪性細胞を含む体液等を部分的に吸引除去できる。
【0082】
図5、図6の光スイッチバイオセンサ51及び図7の光スイッチポンプ部品71ではコーティング層53,73をスパッタ法によって形成し、図8の光スイッチポンプ部品81ではコーティング層83をゾルゲル法によって形成したが、形成方法はこれらに限定されるものではなく、例えば、溶液法、スプレー法、CVD法、蒸着法等によって形成してもよい。
【0083】
図5、図6の光スイッチバイオセンサ51、図7の光スイッチポンプ部品71、図8の光スイッチポンプ部品81では、流体制御機構を図1の流体制御機構1のタイプとしているが、これに限定されるものではなく、図2〜図4の流体制御機構1の各タイプに代えてもよい。
【0084】
また、流体制御機構1を利用できるものとして、図5、図6の光スイッチバイオセンサ51、図7の光スイッチポンプ部品71、図8の光スイッチポンプ部品81を例示したが、これらに限定されるものではなく、流体制御機構1を利用できるものであれば、何であってもよい。
【0085】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0086】
まず、光スイッチバイオセンサの実施例及び比較例として、表1に示すように、図1の流体制御機構におけるコーティング層を備えた実施例1と、図4の流体制御機構におけるコーティング層を備えた実施例2と、図1の流体制御機構におけるコーティング層を検査チップ52に設けられた溝部60に備え、光触媒層の主成分が窒化チタンである実施例3と、コーティング層が光触媒層のみである比較例1と、基板上に何もコーティングされていない比較例2とを作製した。
【0087】
【表1】
【0088】
上記のようにして作製した光スイッチバイオセンサに検査対象となる遺伝子含有溶液から成る液体試料を滴下し、非滴下部分に紫外線を照射したときの、液体試料の展開の様子を観察した。この観察結果を表1に示す。
【0089】
表1から、光スイッチバイオセンサは、本発明の流体制御機構を利用すると、液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができることが分かった。
【0090】
さらに、光スイッチポンプ部品の実施例及び比較例として、表2に示すように、中空ファイバを基体とし、図1の流体制御機構におけるコーティング層が中空部の内側面に形成された実施例1と、光ファイバを基体とし、図4の流体制御機構におけるコーティング層が外周表面に形成された実施例2と、中空ニードルを基体とし、図1の流体制御機構におけるコーティング層が中空部の内側面に形成された実施例3と、中空ファイバを基体とし、図4の流体制御機構におけるコーティング層が中空部の内側面に形成され、光触媒層の主成分が窒化チタンである実施例4と、光ファイバーを基体とし、コーティング層が光触媒層のみである比較例1と、中空ファイバを基体とし、コーティング層が光触媒層のみである比較例2と、光ファイバから成る基体上に何もコーティングしていない比較例3と、中空ファイバから成る基体上に何もコーティングしていない比較例4とを作製した。
【0091】
【表2】
【0092】
上記のようにして作製した光スイッチポンプ部品を体液を含んだ検体に浸漬し、非浸漬部分に紫外線を照射したときの、体液の吸引の様子を観察した。この観察結果を表1に示す。
【0093】
表2から、本発明の流体制御機構を利用すると、体液を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できることが分かった。
【0094】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載の液体制御機構によれば、親水維持層が光触媒層の上に形成され、紫外線照射装置がコーティング層の一部のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなくコーティング層の一部をより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0095】
請求項2記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0096】
請求項3記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0097】
請求項4記載の液体制御機構によれば、紫外線照射装置が光触媒層のみに紫外線を照射するので、コーティング層の表面を親水性に維持できると共に紫外線照射の光量を変化させることなく光触媒層のみをより親水化することができ、もって液体試料の流れを制御することができると共にコストを低減することができる。
【0098】
請求項5記載の液体制御機構によれば、光触媒層及び親水維持層は、夫々一定の厚さであるので、液体制御機構を備える製品を容易に製造することができる。
【0099】
請求項6記載の液体制御機構によれば、光触媒層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸増し、親水維持層の厚さが紫外線の照射側に向かって漸減しているので、請求項1の効果をさらに確実に奏することができる。
【0100】
請求項7記載の液体制御機構によれば、基体が紫外線を透過する窓材から成るので、紫外線を照射する方向を自由に選択することができる。
【0101】
請求項12記載の光スイッチバイオセンサによれば、液体制御機構の基体は板状チップであるので、液体試料を展開させて延ばすことができ、もって液体試料の検査を容易に行うことができる。
【0102】
請求項13記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の基体はファイバであるので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0103】
請求項14記載の光スイッチポンプ部品によれば、液体制御機構の光スイッチポンプ部品であって、基体はファイバの集合体であるので、液体試料を大量に吸い上げることができる。
【0104】
請求項15記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が外周表面に形成されているので、液体試料を容易に吸い上げることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0105】
請求項16記載の光スイッチポンプ部品によれば、ファイバは中空部を有する中空ファイバであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0106】
請求項17記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0107】
請求項18記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体は中空部を有するチューブであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0108】
請求項19記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【0109】
請求項20記載の光スイッチポンプ部品によれば、基体はニードルであるので、検体への刺入を容易にすることができる。
【0110】
請求項21記載の光スイッチポンプ部品によれば、ニードルは中空部を有する中空ニードルであるので、毛細管現象を利用することができる。
【0111】
請求項22記載の光スイッチポンプ部品によれば、コーティング層が中空部の内側面に形成されているので、液体試料の吸い上げ力を向上させることができ、もって検体を簡単に採取できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る流体制御機構の断面図である。
【図2】図1の流体制御機構1の第1の変形例の断面図である。
【図3】図1の流体制御機構1の第2の変形例の断面図である。
【図4】図1の流体制御機構1の第3の変形例の断面図である。
【図5】図1の流体制御機構1を備えた光スイッチバイオセンサの概略構成図である。
【図6】図5の光スイッチバイオセンサ51の変形例の概略構成図である。
【図7】図1の流体制御機構1を備えた光スイッチポンプ部品の概略構成図である。
【図8】図7の光スイッチポンプ部品71の変形例の概略構成図である。
【符号の説明】
1 流体制御機構
2 板状チップ
3 コーティング層
4 液体試料
5 紫外線
6 紫外線ランプ
7 光触媒層
8 親水維持層
Claims (22)
- 基体と、前記基体上に形成された光触媒層、及び前記光触媒層の上に形成された親水維持層を有するコーティング層と、前記コーティング層の一部のみに紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えることを特徴とする液体制御機構。
- 前記光触媒層及び前記親水維持層は、夫々一定の厚さであることを特徴とする請求項1記載の液体制御機構。
- 前記光触媒層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸増し、前記親水維持層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸減していることを特徴とする請求項1記載の液体制御機構。
- 基体と、前記基体上に形成された光触媒層及び親水維持層を有するコーティング層と、前記光触媒層のみに紫外線を照射する紫外線照射装置と備えることを特徴とする液体制御機構。
- 前記光触媒層及び前記親水維持層は、夫々一定の厚さであることを特徴とする請求項4記載の液体制御機構。
- 前記光触媒層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸増し、前記親水維持層の厚さが前記紫外線の照射側に向かって漸減していることを特徴とする請求項4記載の液体制御機構。
- 前記基体が前記紫外線を透過する窓材から成ることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体制御機構。
- 前記窓材はガラス製であることを特徴とする請求項7記載の液体制御機構。
- 前記窓材はプラスティック製であることを特徴とする請求項7記載の液体制御機構。
- 前記光触媒層は、酸化チタンを主成分とすることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の液体制御機構。
- 前記親水維持層は、シリカを主成分とすることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の液体制御機構。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチバイオセンサであって、前記基体は板状チップであることを特徴とする光スイッチバイオセンサ。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はファイバであることを特徴とする光スイッチポンプ部品。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はファイバの集合体であることを特徴とする光スイッチポンプ部品。
- 前記ファイバは、前記コーティング層が外周表面に形成されていることを特徴とする請求項13又は14記載の光スイッチポンプ部品。
- 前記ファイバは、中空部を有する中空ファイバであることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の光スイッチポンプ部品。
- 前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする請求項16記載の光スイッチポンプ部品。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体は中空部を有するチューブであることを特徴とする光スイッチポンプ部品。
- 前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする請求項18記載の光スイッチポンプ部品。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体制御機構を備える光スイッチポンプ部品であって、前記基体はニードルであることを特徴とする光スイッチポンプ部品。
- 前記ニードルは、中空部を有する中空ニードルであることを特徴とする請求項20記載の光スイッチポンプ部品。
- 前記コーティング層は、前記中空部の内側面に形成されていることを特徴とする請求項21記載の光スイッチポンプ部品。
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