JP2004286501A - 微小流体取扱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種の微量液体（微小試料）の流れ制御を外部の駆動源に依存することがなく簡単に行え、しかもＰＯＣ検査に好適で安価な微小流体取扱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】微小流体取扱装置１の内部には、液状の試料を毛細管現象で流動させるマイクロチャネルを構成する微細溝１０が形成されている。そして、微小流体取扱装置１の微細溝１０の一端側には、試料Ｓ１，Ｓ２を微細溝１０内に注入するために使用される貯蔵部６，７が形成されている。また、微小流体取扱装置１の微細溝１０の他端側には、微細溝１０内を毛細管現象で流動した試料Ｓ１，Ｓ２を取り出すために使用することがある最終の貯蔵部８が形成されている。このうち、貯蔵部６，７が大気中に開口している。また、最終の貯蔵部８は、その底部が折り取り可能な封止用突起１１で封止され、この封止用突起１１が折り取られることにより、大気中に開口する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、毛細管現象によって流体を流動させることができる流路を備えた微小流体取扱装置に関するものであり、例えば、インテグレーテッド・ケミストリと呼ばれる技術分野で使用されるマイクロチップ等の微小流体取扱装置であって、複数種の微量な液状の試料を移動，混合等するために使用されたり、ＰＯＣ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ）検査用デバイスとして使用される微小流体取扱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラスやプラスチックのマイクロチップの内部に数１μｍから１０００μｍ程度の微細溝を作り、その微細溝を液体の流路や反応槽，分離精製検出槽として使用して、マイクロチップに複雑な化学システムを集積するインテグレーテッド・ケミストリと呼ばれる技術が知られている。このインテグレーテッド・ケミストリによれば、様々な試験に使用される微細溝が形成されたマイクロチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐ）を分析化学に限定して使用する場合にはμ−ＴＡＳ（Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼称し、また、マイクロチップを反応だけに限定して使用する場合にはマイクロリアクターと呼称するようになっている。このインテグレーテッド・ケミストリは、分析等の各種試験を行う場合、空間が小さいので拡散分子の輸送時間が短くてすみ、また、液相の熱容量が極めて小さい等の優れた利点を有しているため、ミクロ空間を分析や化学合成等に利用しようとする技術分野において注目を集めている。なお、ここでいう試験とは、分析，測定，合成，分解，混合，分子輸送，溶媒抽出，固相抽出，相分離，相合流，分子補捉，培養，加熱，冷却等の操作・手段を単一又は複合させて行うものである。
【０００３】
このようなインテグレーテッド・ケミストリにおいては、ガラスやプラスチックのチップの内部に形成された一辺が１μｍ〜１０００μｍ程度の流路幅及び流路高さの液体流路を開閉し、その微細な液体流路内に試料を流動させる必要がある。そのため、微細な液体流路を開閉する様々なバルブ構造が既に案出されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された技術は、液体流路の分岐部等に光応答性物質からなる可動膜を配置し、この可動膜にレーザー光を照射することにより可動膜を変形させ、これにより液体流路の流れ制御を行うようになっている。また、特許文献２に開示された技術は、毛細管状流路の途中にゲル室を形成し、このゲル室内に感温性ゲルを充填して、その感温性ゲルを加熱して膨張させることにより、毛細管状流路内に感温性ゲルを突出させ、これにより流路断面積を変化させるようになっている。また、特許文献３に開示された技術は、微細な液体流路の途中にソレノイドバルブを配置し、このソレノイドバルブを開閉することにより、微量な試料の流れを制御するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３６１９６号公報（第１頁，図１及び図２参照）
【特許文献２】
特開２００２−６６３９９号公報（段落番号００５０，図１及び図２参照）
【特許文献３】
特開２００２−２８２６８２号公報（段落番号００４６〜００４９及び図３参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の特許文献１〜３に記載された各従来技術は、微小な流路断面の液体流路の途中にバルブ機構を設置する態様であり、加工が困難であるため、このようなバルブ機構を備えたプレート（例えば、マイクロチップ）の製品価格が極めて高価であるという問題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、複数種の微量液体（微小試料）の流れ制御を外部の駆動源に依存することがなく簡単に行え、しかもＰＯＣ検査に好適で安価な微小流体取扱装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に有する微小流体取扱装置に関するものである。そして、この発明に係る微小流体取扱装置は、前記流路の一端部が外部の環境に連絡され、前記流路の他端部が封止部によって外部の環境と遮断され、前記封止部の少なくとも一部が前記流路の他端部から開放されることにより、前記流路の他端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【０００９】
請求項２の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に有する微小流体取扱装置に関するものである。この発明に係る微小流体取扱装置は、前記流路の一端部には流体を貯蔵可能な貯蔵部が形成され、前記流路の一端部が前記貯蔵部を介して外部の環境と連絡され、前記流路の他端部には封止部が形成され、前記流路の他端部が前記封止部を介して外部の環境と遮断されるようになっている。そして、この発明に係る微小流体取扱装置は、前記封止部の少なくとも一部が前記流路の他端部から開放されることにより、前記流路の他端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【００１０】
請求項３の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に有する微小流体取扱装置に関するものである。この発明に係る微小流体取扱装置は、前記流路の両端部に封止部が形成され、この封止部によって前記流路の内部と外部の環境とが遮断されるようになっており、前記各々の封止部の少なくとも一部が前記流路の端部から開放されることにより、前記流路の端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明に係る微小流体取扱装置において、前記流路の両端部の少なくとも一方の端部に流体を貯蔵可能な貯蔵部が形成され、前記少なくとも一方の端部の封止部が開放されることにより、前記少なくとも一方の端部が前記貯蔵部を介して外部の環境と連絡されることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に少なくとも３つ有する微小流体取扱装置に関するものである。この発明の微小流体取扱装置において、前記少なくとも３つの流路の各々の一端部は第１の交点で互いに連絡され、前記少なくとも３つの流路のうち、少なくとも１つの流路の他端部は封止部によって外部の環境と遮断されるとともに、前記少なくとも１つの流路の他端部以外の他端部は外部の環境に各々連絡されている。そして、この発明の微小流体取扱装置は、前記封止部の少なくとも一部が前記流路の端部から解放されることにより、前記少なくとも１つの流路の端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５の発明に係る微小流体取扱装置において、前記少なくとも３つの流路の他端部の少なくとも１つに前記流体を貯蔵する貯蔵部が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項７の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された主流路を内部に有し、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された副流路を内部に少なくとも１つ有する微小流体取扱装置に関するものである。この発明の微小流体取扱装置において、前記主流路の一端部は外部の環境に連絡されるとともに、前記主流路の他端部は封止部によって外部の環境と遮断されている。そして、前記少なくとも１つの副流路の一端部は、前記主流路の一端部と他端部との間で前記主流路と連絡されている。また、前記少なくとも１つの副流路の他端部は、外部の環境と連絡されている。そして、前記封止部の少なくとも一部が前記主流路の他端部から開放されることにより、前記主流路の他端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【００１５】
請求項８の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された主流路と、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された第１の副流路と、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された第２の副流路とを内部に少なくとも有する微小流体取扱装置に関するものである。この発明の微小流体取扱装置において、前記主流路の一端部は外部の環境に連絡されるとともに、前記主流路の他端部は封止部によって外部の環境と遮断されている。また、この発明の微小流体取扱装置において、前記第１の副流路は、その一端部が前記主流路の一端部と他端部との間で前記主流路と連絡されるとともに、その他端部が外部の環境と連絡されている。また、前記第２の副流路は、その一端部が前記第１の副流路の一端部と他端部との間で前記第１の副流路と連絡されるとともに、その他端部が外部の環境と連絡されている。そして、この発明の微小流体取扱装置は、前記封止部の少なくとも一部が前記主流路の他端部から開放されることにより、前記主流路の他端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【００１６】
請求項９の発明は、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に複数有する微小流体取扱装置に関するものである。この発明の微小流体取扱装置において、前記複数の流路は所定のパターンをもって連絡され、前記複数の流路の端部のうち、外部の環境と連絡する流路の端部の少なくとも１つは封止部によって外部の環境と遮断され、前記封止部の少なくとも一部が前記流路の端部から解放されることにより、前記流路の端部が外部の環境と連絡されるようになっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。尚、以下の各実施の形態は、インテグレーテッド・ケミストリと呼ばれる技術分野で使用されるマイクロチップ等の微小流体取扱装置に関するものであり、特に複数種の微量な試料を混合等したり、ＰＯＣ検査デバイスとして使用される微小流体取扱装置に関するものである。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態に係る微小流体取扱装置１を示すものである。このうち、図１は、微小流体取扱装置１の裏面図であり、後述する第２プレート部材３を部分的に取り除いて示す微小流体取扱装置１の裏面図（図２のＹ１方向矢視図）である。また、図２は、図１のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す微小流体取扱装置１の断面図である。また、図３は、微小流体取扱装置１の平面図（図２のＹ２方向矢視図）である。また、図４は、微小流体取扱装置１の使用状態を示す図であり、図３のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す微小流体取扱装置１の断面図である。
【００１９】
これらの図に示すように、微小流体取扱装置１は、第１プレート部材２と、この第１プレート部材２の平滑な第１の表面４に重ねて固定される第２プレート部材３とを備えている。この微小流体取扱装置１を構成する第１プレート部材２と第２プレート部材３は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等で形成されている。尚、微小流体取扱装置１を形成する材料は、これらに限定されず、ＰＣ，ＰＭＭＡ以外の合成樹脂又はガラス材料若しくは金属材料等の無機材料を用いることもできる。
【００２０】
第１プレート部材２は、その第２の表面５側から第１の表面４側に貫通する貫通孔６ａ，７ａが中心線ＣＬに対して対称の位置に一対形成されている。また、この第１プレート部材２の貫通孔６ａ，７ａから離間した中心線ＣＬ上には、第１プレート部材２の第１の表面４側から第２の表面５側に向かって凹部８ａが形成されている。そして、これら貫通孔６ａ，７ａと凹部８ａとを連通する微細溝（毛細管現象を生じる流路を構成する凹部）１０が第１プレート部材２の第１の表面４に形成されている。
【００２１】
この第１プレート部材２の第１の表面４の微細溝１０は、一対の貫通孔６ａ，７ａから中心線ＣＬまで延びる一対の湾曲状部１０ａ，１０ｂと、この湾曲状部１０ａ，１０ｂに中心線ＣＬ上で連通する第１の直線部１０ｃと、この第１の直線部１０ｃから中心線ＣＬに沿って蛇行するように延びる中間部１０ｄと、この中間部１０ｄの端部と凹部８とを中心線ＣＬに沿って連通する第２の直線部１０ｅと、を備えている。尚、微細溝１０を構成する一対の湾曲状部１０ａ，１０ｂは、中心線ＣＬに対して対称の形状であり、貫通孔６ａ，７ａから第１の直線部１０ｃまでの寸法が等しくなるように形成されている。
【００２２】
このような微細溝１０は、断面形状がほぼ矩形形状に形成されており、中間部１０ｄを蛇行するように形成し、小さなスペース内に十分な長さの試料用の流路を確保するように工夫されている。この微細溝１０の断面寸法や長さ寸法は、試料の種類等に応じて最適な寸法に決定される。
【００２３】
また、この第１プレート部材２は、凹部８ａの第２の表面５側の底部に、人の指先で折り取ることができる封止部としての封止用突起１１が一体形成されており、この封止用突起１１を折り取ることにより凹部８ａが第２の表面５側に開口するようになっている（図４参照）。ここで、封止用突起１１は、図２において、部分的に抜き出して拡大した図で詳細を示すように、凹部８ａの第２の表面５側の端部を塞ぐようになっており、鍔状の薄肉の連結部１２を介して第１プレート部材２に連結され一体化されており、凹部８ａは外部の環境（本実施の形態では大気）から隔絶されている。そして、図４（ｂ）に示すように、例えば、封止用突起１１を作業者の指等でＦ方向に力を加え、封止用突起１１を倒すように押すと、薄肉の連結部１２が破断して、封止用突起１１が第１プレート部材２から離脱し、凹部８ａが第２の表面５側に開口する（図４（ａ）参照）。
【００２４】
第２プレート部材３の第１の表面１３は、第１プレート部材２の平滑な第１の表面４と重ね合わされるときに、第１の表面４に当接するような平滑な面に形成されている。そして、この第２プレート部材３は、第１プレート部材２に重ね合わされて固定されて場合に、微細溝１０の開口部、貫通孔６ａ，７ａ、及び凹部８ａ各々の第１の表面４側の開口部を、気密に又は液密に密閉することができる。ここでいう固定とは、接着、溶着、粘着等の手段の他、ねじ、クリップ等による着脱可能な固定手段等の公知の固定手段によって達成される。
【００２５】
このように、第１プレート部材２の微細溝１０の開口部、貫通孔６ａ，７ａ及び凹部８ａ各々の第１の表面４側の開口部が、第２プレート部材３の第１の表面１３により、気密に又は液密に密閉され、微小流体取扱装置１が構成される。これによって、微細溝１０を形成する、底面及び両側面と、微細溝１０の開口部を覆う第２プレート部材３の第１の表面１３との４つの面によって、微細な流路（マイクロチャネル）が形成される。また、これと同時に、貫通孔６ａ，７ａは、それぞれ第２の表面５側が開口し、大気に連絡した第１及び第２の貯蔵部（リザーバ）６，７を形成し、第２の表面５側の端部に封止用突起１１を有する凹部８ａは、最終の貯蔵部８を形成する。
【００２６】
尚、接着剤により、第１プレート部材２と第２プレート部材３とを固定する場合には、両プレート部材２，３を重ね合わせた状態で、両プレート部材２，３間の隙間に接着剤を毛細管現象を利用して流し込むことにより、微細溝１０内に接着剤を流入させることなく、微細溝１０の開口部まで接着剤を供給することが可能となり、形状精度が良好な流路を形成することができる。
【００２７】
図４に示す状態において、一対の貯蔵部６，７の一方（例えば、第１の貯蔵部６）に所定量の液状の第１試料（例えば、検体を含有する溶液等）Ｓ１を注入すると、その第１試料Ｓ１は大気と連絡している他方の第２の貯蔵部７側に向かって微細溝１０の湾曲状部１０ａ，１０ｂを流動する。この一方の第１の貯蔵部６に注入された第１試料Ｓ１は、微細溝１０内で生じる毛細管現象と微細溝１０内の圧力勾配によって流動し、図５（ａ）に示すように、微細溝１０の湾曲状部１０ａ，１０ｂを他方の試料注入孔７に向かって流動すると共に、この湾曲状部１０ａ，１０ｂに連通する微細溝１０の第１の直線部１０ｃ内に流入するが、他方の試料注入孔７内に流入することがない。この後、他方の試料注入孔７内に第２試料Ｓ２（例えば、検体と特異的に反応する物質を含む溶液等）を注入すると、図５（ｂ）に示すように、この第２試料Ｓ２が湾曲状部１０ｂ，１０ａ内に流入して第１試料Ｓ１と接触することになる。しかしながら、この時点では、第１の貯蔵部６内の第１試料Ｓ１と第２の貯蔵部７内の第２試料Ｓ２とが完全に混ざり合った状態になっていない。
【００２８】
次に、封止用突起１１を折り取ると（図４（ｂ）参照）、最終の貯蔵部８が大気と連絡され、微細溝１０内における試料Ｓ１，Ｓ２による圧力と微細溝１０内の気体（空気）との圧力均衡が破れ、湾曲状部１０ａ，１０ｂ及び第１の直線部１０ｃに流入していた第１試料Ｓ１及び第２試料Ｓ２が最後の貯蔵部８に向かって微細溝１０内を毛細管現象で流動（移動）する。そして、第１試料Ｓ１及び第２試料Ｓ２は、微細溝１０の湾曲状部１０ａ，１０ｂ，第１の直線部１０ｃ，中間部１０ｄ及び第２の直線部１０ｅを順に通過するに従ってより確実に混合され（この時、必要に応じて所定の反応が進行し）、微細溝１０の第２の直線部１０ｅの末端まで流動する（図５（ｃ）参照）。そして、この状態において、例えば、第２の直線部１０ｅにおける第１試料Ｓ１と第２試料Ｓ２との混合溶液の呈色を確認するか、又は、混合溶液に測定光を照射すること等によって分析が行われる。尚、最終の貯蔵部８は、混合溶液が第２の直線部１０ｅの先端から流れ出したときの液体収容場所として機能する他、混合溶液と特定反応をおこす物質を含有させた濾紙等の検出体を載置させたり、試薬を含有する検査溶液を収容させておく等に利用可能である。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、折り取ることが可能な封止用突起１１によって微小量の試料（第１試料Ｓ１，第２試料Ｓ２）の微小な流路内における流動を制御できるようになっているため、微小流体の流れ制御構造が簡単化し、微小流体取扱装置１の小型化・低廉化を図ることができる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、封止用突起１１は、第１プレート部材２の射出成形時に凹部８ａの底部に一体に形成できる。したがって、本実施の形態の微小流体取扱装置１は、製造コストの低廉化をより一層図ることができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態は、微小流体取扱装置１内外の圧力差及び毛細管現象によって流体の流れを制御することができるので、電源、熱源等の外部駆動源が不要であり、携帯性に極めて優れ、ＰＯＣデバイスに好適である。
【００３２】
また、本実施の形態において、第１，第２の貯蔵部６，７は、大気中に開口する態様を例示したが、最終の貯蔵部８を封止する封止用突起１１と同様の封止用突起（図示せず）で封止するようにし、使用する際にその封止用突起を折り取るようにしてもよい。このようにすれば、第１，第２の貯蔵部６，７に試料を注入する前に、両貯蔵部６，７や微細溝１０内に大気中に飛散する埃や不純物が混入することを防止できる。さらに、このような各貯蔵部６，７，８の各々に封止用突起を設けることにより、溝１０内を大気（空気）以外の気体、例えば、窒素なとで置換しておくことも可能となり、大気以外の外部環境においても適用できる。
【００３３】
また、本実施の形態において、微細溝１０を第１プレート部材２の第１の表面４側に形成する態様を例示したが、微細溝１０を第２プレート部材３の第１プレート部材２に対向する第１の表面１３側に形成するようにしてもよい。
【００３４】
［第２の実施の形態］
図６〜図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る微小流体取扱装置１を示すものであり、多種類の試料を混合する場合に使用される微小流体取扱装置１の第１例を示すものである。尚、本実施の形態において、第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付し、第１の実施の形態と重複する説明を省略して詳述する。
【００３５】
これらの図に示すように、本実施の形態において、第１プレート部材２の凹部１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａの開口部が第２プレート部材３によって密閉されることにより、第１〜第４の貯蔵部１４〜１７が形成される。また、これら第１〜第４の貯蔵部１４〜１７は、同じく第２プレート部材３によって密閉されることにより微小な流路（マイクロチャネル）を構成する微細溝１８を介して最終の貯蔵部８に連通されるようになっている。微細溝１８は、第１の貯蔵部１４に注入した第１試料を第２の貯蔵部１５側に導く第１微細溝１８ａと、第２の貯蔵部１５に注入した第２試料を第３の貯蔵部１６側に導く第２微細溝１８ｂと、第３の貯蔵部１６に注入した第３試料を第４の貯蔵部１７側に導く第３微細溝１８ｃと、第４の貯蔵部１７に注入した第４試料を最終の貯蔵部８側に導く第４微細溝１８ｄとを備えている。ここで、第１微細溝１８ａは、第２微細溝１８ｂの第２の貯蔵部１５側の開口端部近傍に連通している。また、第２微細溝１８ｂは、第３微細溝１８ｃの第３の貯蔵部１６側の開口端部近傍に連通している。また、第３微細溝１８ｃは、第４微細溝１８ｄの第４の貯蔵部１７側の開口端部近傍に連通している。
【００３６】
そして、最終の貯蔵部８は、前述の第１の実施の形態と同様に、第１プレート部材２の第２の表面５側の底部に封止用突起１１が折り取り可能な状態で一体形成されている。また、第１〜第４の凹部１４ａ〜１７ａは、その第２の表面５側の底部に封止用突起１１ａ〜１１ｄが折り取り可能な状態で一体形成されている。そして、これら封止用突起１１，１１ａ〜１１ｄは、ディスク状の薄肉な連結部１２が破断して第１プレート部材２から分離するようになっている（図９（ｂ）参照）。
【００３７】
ここで、封止用突起１１ａを折り取り、第１の貯蔵部１４に第１試料Ｓ１を注入し、封止用突起１１ｂを折り取ると、第１試料Ｓ１が第１微細溝１８ａ及び第２微細溝１８ｂを毛細管現象で流動して、その第１試料Ｓ１の先端が第２微細溝１８ｂの第２の貯蔵部１５ｂ側開口端部に到達する（図１０（ａ）参照）。
【００３８】
次いで、第２の貯蔵部１５に第２試料Ｓ２を注入し、封止用突起１１ｃを折り取ると、この第２試料Ｓ２と第１試料Ｓ１とが混ざり合い、又は所定の反応を進行させながら第２微細溝１８ｂを毛細管現象で流動して、この第１試料Ｓ１と第２試料Ｓ２による試料（以下、試料Ａと略称する）の先端が第３微細溝１８ｃの第３の貯蔵部１６側開口端部に到達する（図１０（ｂ）参照）。尚、試料Ａの抽出が必要な場合には、第３の貯蔵部１６内に図示しない抽出具を挿入し、その抽出具で試料Ａを必要量抽出することができる。すなわち、第３の貯蔵部１６を試料抽出用途に使用することも可能である。
【００３９】
次いで、第３の貯蔵部１６に第３試料Ｓ３を注入し、封止用突起１１ｄを折り取ると、この第３試料Ｓ３と試料Ａとが混ざり合い、又は所定の反応を進行させながら第３微細溝１８ｃを毛細管現象で流動して、この第３試料Ｓ３と試料Ａとによる試料（以下、試料Ｂと略称する）の先端が第４微細溝１８ｄの第４の貯蔵部１７側開口端部に到達する（図１０（ｃ）参照）。尚、試料Ｂの抽出が必要な場合には、第４の貯蔵部１７内に図示しない抽出具を挿入し、その抽出具で試料Ｂを必要量抽出することができる。すなわち、第４の貯蔵部１７を試料抽出用途に使用することも可能である。
【００４０】
次いで、第４の貯蔵部１７に第４試料Ｓ４を注入し、封止用突起１１を折り取ると（図９（ｂ）参照）、第４試料Ｓ４と試料Ｂとが混ざり合い、又は所定の反応を進行させながら第４微細溝１８ｄを毛細管現象で流動して、この第４試料Ｓ４と試料Ｂとによる試料（以下、試料Ｃと略称する）の先端が第４微細溝１８ｄの最終の貯蔵部８側開口端部に到達する（図１０（ｄ）参照）。尚、試料Ｃは、第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４から構成される試料である。
【００４１】
ここで、前述の第１の実施の形態と同様に、試料の呈色確認等による分析等が行われる。また、最終の貯蔵部８内に図示しない抽出具を挿入して、第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４が十分に混ざりあった試料Ｃをその抽出具によって抽出することもできる。
【００４２】
このように、本実施の形態は、第１〜第４の貯蔵部１４〜１７の底部に一体形成した封止用突起１１ａ〜１１ｄを順次又は選択的に折り取り、最終の貯蔵部８の底部に一体形成した封止用突起１１を折り取るだけで、微小量の試料の流動を制御できるようになっているため、前述の第１の実施の形態と同様に、微小流体（試料）の流れ制御構造が簡単化し、微小流体取扱装置１の小型化・低廉化を図ることができる。
【００４３】
また、本実施の形態において、封止用突起（封止部）１１，１１ａ〜１１ｄは、前述の第１の実施の形態と同様に、第１プレート部材２の射出成形時に一体に形成でき、微小流体取扱装置１の製造コストの低廉化をより一層図ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態は、微小流体取扱装置１内外の圧力差及び毛細管現象によって流体の流れを制御することができるので、電源、熱源等の外部駆動源が不要であり、携帯性に極めて優れ、ＰＯＣデバイスに好適である。
【００４５】
尚、本実施の形態の微小流体取扱装置１は、第１試料Ｓ１から第４試料Ｓ４までを混合等し、これら第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４の試料Ｃを得る態様を例示したが、これに限られず、例えば、第１〜第２の貯蔵部１４，１５及び第１〜第２微細溝１８ａ，１８ｂを省略した構成としてもよい。また、第３の貯蔵部１６と第４の貯蔵部１７との間に複数の貯蔵部を配置し、５種類以上の試料の混合を可能にしてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態においては、第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４を順次混合等させる形態を例にあげて説明したが、本発明はこれに限られるものでなく、第１試料Ｓ１と第２試料Ｓ２を予め混合等させると共に、第３試料Ｓ３と第４試料Ｓ４を予め混合等させた後、それらを混合等させるようにしてもよい。
【００４７】
また、本実施の形態において、第１〜第４の貯蔵部１４〜１７を予め選択的に大気中に開口させる構造としてもよい。すなわち、封止用突起１１ａ〜１１ｄのうちのいずれか一つ又は複数を、第１プレート部材２に選択的に形成しない態様としてもよい。
【００４８】
［第３の実施の形態］
図１１〜図１５は、本発明の第３の実施の形態に係る微小流体取扱装置１を示すものであり、多種類の試料を混合する場合に使用される微小流体取扱装置１の第２例を示すものである。尚、本実施の形態において、第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付し、第１の実施の形態と重複する説明を省略して詳述する。
【００４９】
これらの図に示すように、本実施の形態において、第１プレート部材２の凹部２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａの開口部が第２プレート部材３によって密閉されることにより、第１〜第４の貯蔵部２１〜２４が形成される。また、これら第１〜第４の貯蔵部２１〜２４は、同じく第２プレート部材３によって密閉されることにより微小な流路（マイクロチャネル）を構成する微細溝２５を介して最終の貯蔵部８に連通されるようになっている。そして、微細溝２５は、最終の貯蔵部８から直線状に延びる主微細溝２５ａと、この主微細溝２５ａに沿って配置された第１〜第４の貯蔵部２１〜２４をそれぞれ主微細溝２５ａに連通する第１〜第４微細溝２５ｂ〜２５ｅと、からなっている。
【００５０】
そして、最終の貯蔵部８は、前述の第１の実施の形態と同様に、その第２の表面５側の底部に封止用突起１１が折り取り可能な状態で一体形成されている。また、第１〜第４の凹部２１ａ〜２４ａは、その第２の表面５側の底部に封止用突起１１ａ〜１１ｄが折り取り可能な状態で一体形成されている。尚、これらの封止用突起１１，１１ａ〜１１ｄは、ディスク状の薄肉な連結部１２が破断して第１プレート部材２から分離するようになっている（図１４（ｂ）参照）。
【００５１】
このような構成の微小流体取扱装置１は、封止用突起１１ａを折り取り、第１の貯蔵部２１に第１試料Ｓ１を注入し、封止用突起１１ｂを折り取ると、第１試料Ｓ１が第１微細溝２５ｂ及び主微細溝２５ａを毛細管現象で流動して、その第１試料Ｓ１の先端が第２微細溝２５ｃの第２の貯蔵部２２側開口端部に到達する（図１５（ａ）参照）。
【００５２】
ここで、第２の貯蔵部２２に第２試料Ｓ２を注入し、封止用突起１１ｃを折り取ると、この第２試料Ｓ２と第１試料Ｓ１とが混ざり合い、又は所定の反応を進行させながら第２微細溝２５ｃ及び主微細溝２５ａを毛細管現象で流動して、この第１試料Ｓ１と第２試料Ｓ２とによる試料（以下、試料Ａと略称する）の先端が第３微細溝２５ｄの第３の貯蔵部２３側開口端部に到達する（図１５（ｂ）参照）。尚、試料Ａの抽出が必要な場合には、第３の貯蔵部２３内に図示しない抽出具を挿入し、その抽出具で試料Ａを必要量抽出することもできる。すなわち、第３の貯蔵部２３を試料抽出孔として使用することも可能である。
【００５３】
次いで、第３の貯蔵部２３に第３試料Ｓ３を注入し、封止用突起１１ｄを折り取ると、この第３試料Ｓ３と試料Ａとが混ざり合い、又は所定の反応を進行させながら第３微細溝２５ｄ及び主微細溝２５ａを毛細管現象で流動して、この第３試料Ｓ３と試料Ａとによる試料（以下、試料Ｂと略称する）の先端が第４微細溝２５ｅの第４の貯蔵部２４側開口端部に到達する（図１５（ｃ）参照）。尚、試料Ｂの抽出が必要な場合には、第４の貯蔵部２４内に図示しない抽出具を挿入し、その抽出具で試料Ｂを必要量抽出することもできる。すなわち、第４の貯蔵部２４を試料抽出用途に使用することも可能である。
【００５４】
次いで、第４の貯蔵部２４に第４試料Ｓ４を注入し、封止用突起１１を折り取ると、第４試料Ｓ４と試料Ｂとが混ざり合い、又は所定の反応を進行させながら第４微細溝２５ｅ及び主微細溝２５ａを毛細管現象で流動して、この第４試料Ｓ４と試料Ｂとの試料（以下、試料Ｃと略称する）の先端が主微細溝２５ａの最終の貯蔵部８側開口端部に到達する（図１５（ｄ）参照）。尚、試料Ｃは、第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４から構成される試料である。
【００５５】
ここで、前述の第１の実施の形態と同様に、試料の呈色確認等による分析等が行われる。また、最終の貯蔵部８内に図示しない抽出具を挿入して、第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４が十分に混ざりあった試料Ｃをその抽出具によって抽出することもできる。
【００５６】
このように、本実施の形態は、第１〜第４の貯蔵部２１〜２４の底部に一体形成した封止用突起１１ａ〜１１ｄを順次又は選択的に折り取り、最終の貯蔵部８の底部に一体形成した封止用突起１１を折り取るだけで、微小量の試料の流動を制御できるようになっているため、前述の第１及び第２の実施の形態と同様に、微小流体の流れ制御構造が簡単化し、微小流体取扱装置１の小型化・低廉化を図ることができる。
【００５７】
また、本実施の形態において、封止用突起（封止部）１１や封止用突起（封止部）１１ａ〜１１ｄは、前述の第１及び第２の実施の形態と同様に、第１プレート部材２の射出成形時に第１プレート部材２に一体に形成でき、微小流体取扱装置１の製造コストの低廉化をより一層図ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態は、微小流体取扱装置１内外の圧力差及び毛細管現象によって流体の流れを制御することができるので、電源、熱源等の外部駆動源が不要であり、携帯性に極めて優れ、ＰＯＣデバイスに好適である。
【００５９】
尚、本実施の形態の微小流体取扱装置１は、第１試料Ｓ１から第４試料Ｓ４までを混合し、これら第１〜第４試料Ｓ１〜Ｓ４の試料Ｃを得る態様を例示したが、これに限られず、貯蔵部の数及びそれらの貯蔵部と主微細溝２５ａとを連通する微細溝の数を増やし、より多くの試料を混合できるようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施の形態において、第１〜第４の貯蔵部２１〜２４を予め選択的に大気中に開口させる構造としてもよい。すなわち、封止用突起１１ａ〜１１ｄのうちのいずれか一つ又は複数を、第１プレート部材２に選択的に形成しない態様としてもよい。
【００６１】
［その他の実施の形態］
尚、微細溝１０，１８，２５の断面形状は、上記各実施の形態のような略矩形の形状に限られず、半円形，Ｕ字形，略三角形やその他の形状でもよい。
【００６２】
また、上述の第１の実施の形態において、微小流体取扱装置１の第１及び第２の貯蔵部６，７の底部には、図１６に示すような、折り取り可能な封止用突起１１ｅを一体形成してもよい。この封止用突起１１ｅは、連結部１２が第１プレート部材２の第２の表面５よりも内部に入り込んだ位置で連結されており、図中の連結部１２より上方の空間を液状の試料を溜めておく試料貯留凹部３０として形成してある。このような態様によれば、第１及び第２の貯蔵部６，７のそれぞれの封止用突起１１ｅ，１１ｅを折り取ると、試料貯留凹部３０，３０と第１及び第２の貯蔵部６，７とが連通し、試料貯留凹部３０，３０内の試料が第１及び第２貯蔵部６，７内に流入する。ここで、最終の貯蔵部８の底部に封止用突起１１を一体形成せず、すなわち、予め最終の貯蔵部８を大気中に開口しておく場合には、第１及び第２の貯蔵部６，７の一対の封止用突起１１ｅ，１１ｅをほぼ同時に折り取ることが好ましい。このようにすれば、一対の試料注入孔６，７のそれぞれに注入した試料Ｓ１，Ｓ２が、より一層均等に混ざり合うことになる。尚、この様な構成を有する封止用突起１１ｅは、第２及び第３の実施の形態の第１〜第４の貯蔵部１４〜１７，２１〜２４にも好適に適用することができる。
【００６３】
また、上述の第１〜第３の実施の形態において、微小流体取扱装置１には、最終の貯蔵部８を複数形成し、これら複数の最終の貯蔵部８を微細溝１０，１８，２５にそれぞれ連通させるようにしてもよい。ここで、別々に形成した複数の貯蔵部８と微細溝１０，１８，２５を連通する別の微細溝は、液状の試料を毛細管現象で流動させることができるようになっている。
【００６４】
また、上述の第１〜第３の実施の形態において、封止部としての封止用突起１１、１１ａ、１１ｂ…は、微小流体取扱装置１（第１プレート部材２）から折り取ることが可能なものを例示したが、本発明における封止部は、微小流体取扱装置１から分離されるものに限定されるもので無く、封止用突起１１の少なくとも一部が開封されることにより、微細な流路と外部の環境とが連絡されるように構成すればよい。一例を例示すれば、上述の実施の形態における封止用突起１１の周囲に形成された鍔状の連絡部１２の肉厚を均一なものとせず、その一部を他の部分よりも厚く形成するか、又は、鍔状の連絡部１２とは別に第１プレート部材２と封止用突起１１を結合させる結合部を形成することなどにより、封止用突起１１を押し倒して連絡部１２の少なくとも一部を破断させ、微細な流路と外部の環境とを連絡させた後も、封止用突起１１を微小流体取扱装置１に接続させておく態様も、本発明における封止部の範囲に含まれる。
【００６５】
また、上述の第１の実施の形態において、折り取り可能な封止用突起１１の代わりに、封止部としての接着テープや粘着テープによって最終の貯蔵部８、及びその他の貯蔵部の底部を着脱可能な状態で塞ぐようにしてもよく、また、封止部としての気密又は液密にシール可能なねじ部材又はゴム栓などの封止栓によって最終の貯蔵部８の底部を着脱可能な状態で塞ぐようにしてもよい。また、微小流体取扱装置１の第１及び第２プレート部材２，３を例えば金属で形成する場合には、最終の貯蔵部８の底部に切り取り可能なプルトップタブタイプ、又は押圧により開栓可能なプッシュタブタイプの栓を設置するようにしてもよい。また、針等の道具により孔を開けることができるようにしたゴム栓又は樹脂栓等を封止栓として使用し、このような封止栓によって最終の貯蔵部やその他の貯蔵部の底部を適宜塞ぐようにしてもよい。
【００６６】
また、本発明における微小流体取扱装置１は、当該装置を取り巻く外部の環境が大気（空気）であることに限定されるもので無く、空気以外の外部環境、例えば窒素置換された環境下、又はメタン、一酸化炭素等の環境下等、大気（空気）以外の外部環境においても好適に使用することが可能である。
【００６７】
また、本発明における微小流体取扱装置１は、上述の実施の形態において説明した分析用の装置として好適に使用できる他、１種類又は複数の種類の流体を準備し、これらの流体を毛細管現象を有する微小な流路中にて移動、混合、又は反応等させる用途に使用するもの、例えば、複数の色を混ぜた場合に発現する混合色を提示する色見本、又は、プランターや植木鉢内に配置し、一方に水乃至液体肥料等を貯蔵し、他方を植物の根元に配置し、水、肥料を必要な量だけ自動的に毛細管現象を用いて供給可能に構成した自動供給装置等であれば、好適に適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、分離可能な封止部を流路の端部から分離することによって、微小量の流体（試料）の微小な流路（チャネル）内における流動を制御できるようになっているため、微小量の流体（試料）の流れ制御構造が簡単化し、微小流体取扱装置の小型化・低廉化を図ることができる。
【００６９】
また、本発明によれば、流路内外の圧力差及び流路の毛細管現象によって流体の流れを制御することができるので、電源、熱源等の外部駆動源が不要であり、携帯性に極めて優れ、ＰＯＣ検査用デバイスとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る微小流体取扱装置の裏面図であり、微小流体取扱装置の一部を部分的に切り取って示す微小流体取扱装置の裏面図（図２のＹ１方向矢視図）である。
【図２】図１のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す微小流体取扱装置の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る微小流体取扱装置の平面図（図２のＹ２方向矢視図）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る微小流体取扱装置の使用状態を示す図であり、図３のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す微小流体取扱装置の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る微小流体取扱装置の試料混合状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る微小流体取扱装置の裏面図であり、微小流体取扱装置の一部を部分的に切り取って示す微小流体取扱装置の裏面図（図７のＹ１方向矢視図）である。
【図７】図６のＢ１−Ｂ１線に沿って切断して示す微小流体取扱装置の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る微小流体取扱装置の平面図（図７のＹ２方向矢視図）である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る微小流体取扱装置の使用状態を示す図であり、図８のＢ２−Ｂ２線に沿って切断して示す微小流体取扱装置の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る微小流体取扱装置の試料混合状態を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る微小流体取扱装置の裏面図であり、微小流体取扱装置の一部を部分的に切り取って示す微小流体取扱装置の裏面図（図１２のＹ１方向矢視図）である。
【図１２】図１１のＣ１−Ｃ１線に沿って切断して示す微小流体取扱装置の断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る微小流体取扱装置の平面図（図１２のＹ２方向矢視図）である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る微小流体取扱装置の使用状態を示す図であり、図１３のＣ２−Ｃ２線に沿って切断して示す微小流体取扱装置の断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る微小流体取扱装置の試料混合状態を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態に係る微小流体取扱装置の封止用突起周辺の拡大断面図である。
【符号の説明】
１……微小流体取扱装置、６，７……貯蔵部、８……最終の貯蔵部、１０，１８，２５……微細溝（流路）、１１，１１ａ〜１１ｅ……封止用突起（封止部）、１４，２１……第１の貯蔵部、１５，２２……第２の貯蔵部、１６，２３……第３の貯蔵部、１７，２４……第４の貯蔵部、Ｓ１……第１試料（流体）、Ｓ２……第２試料（流体）、Ｓ３……第３試料（流体）、Ｓ４……第４試料（流体）

Claims (9)

1. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に有し、
   前記流路の一端部が外部の環境に連絡され、前記流路の他端部が封止部によって外部の環境と遮断され、
   前記封止部の少なくとも一部が前記流路の他端部から開放されることにより、前記流路の他端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。
2. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に有し、
   前記流路の一端部には流体を貯蔵可能な貯蔵部が形成され、前記流路の一端部が前記貯蔵部を介して外部の環境と連絡され、
   前記流路の他端部には封止部が形成され、前記流路の他端部が前記封止部を介して外部の環境と遮断され、
   前記封止部の少なくとも一部が前記流路の他端部から開放されることにより、前記流路の他端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。
3. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に有し、
   前記流路の両端部に封止部が形成され、この封止部によって前記流路の内部と外部の環境とが遮断され、
   前記各々の封止部の少なくとも一部が前記流路の端部から開放されることにより、前記流路の端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。
4. 前記流路の両端部の少なくとも一方の端部に流体を貯蔵可能な貯蔵部が形成され、前記少なくとも一方の端部の封止部が開放されることにより、前記少なくとも一方の端部が前記貯蔵部を介して外部の環境と連絡されることを特徴とする請求項３に記載の微小流体取扱装置。
5. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に少なくとも３つ有し、
   前記少なくとも３つの流路の各々の一端部は第１の交点で互いに連絡され、
   前記少なくとも３つの流路のうち、少なくとも１つの流路の他端部は封止部によって外部の環境と遮断されるとともに、前記少なくとも１つの流路の他端部以外の他端部は外部の環境に各々連絡され、
   前記封止部の少なくとも一部が前記流路の端部から解放されることにより、前記少なくとも１つの流路の端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。
6. 前記少なくとも３つの流路の他端部の少なくとも１つに前記流体を貯蔵する貯蔵部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の微小流体取扱装置。
7. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された主流路を内部に有し、
   流体が毛細管現象により移動する形状に形成された副流路を内部に少なくとも１つ有し、
   前記主流路の一端部は外部の環境に連絡されるとともに、前記主流路の他端部は封止部によって外部の環境と遮断され、
   前記少なくとも１つの副流路の一端部は、前記主流路の一端部と他端部との間で前記主流路と連絡され、
   前記少なくとも１つの副流路の他端部は、外部の環境と連絡され、
   前記封止部の少なくとも一部が前記主流路の他端部から開放されることにより、前記主流路の他端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。
8. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された主流路と、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された第１の副流路と、流体が毛細管現象により移動する形状に形成された第２の副流路とを内部に少なくとも有し、
   前記主流路の一端部は外部の環境に連絡されるとともに、前記主流路の他端部は封止部によって外部の環境と遮断され、
   前記第１の副流路は、その一端部が前記主流路の一端部と他端部との間で前記主流路と連絡されるとともに、その他端部が外部の環境と連絡され、
   前記第２の副流路は、その一端部が前記第１の副流路の一端部と他端部との間で前記第１の副流路と連絡されるとともに、その他端部が外部の環境と連絡され、
   前記封止部の少なくとも一部が前記主流路の他端部から開放されることにより、前記主流路の他端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。
9. 流体が毛細管現象により移動する形状に形成された流路を内部に複数有し、
   前記複数の流路は、所定のパターンをもって連絡され、
   前記複数の流路の端部のうち、外部の環境と連絡する流路の端部の少なくとも１つは封止部によって外部の環境と遮断され、
   前記封止部の少なくとも一部が前記流路の端部から解放されることにより、前記流路の端部が外部の環境と連絡されることを特徴とする微小流体取扱装置。

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