JP2005083945A - マイクロチップ溶液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロチップにおける溶液の供給・吐出口の配置がコンパクトでマイクロチップ自体が小さいもので済み、且つマイクロチップの取り扱いに手間が掛からず操作性に優れたマイクロチップ溶液処理装置の提供。
【解決手段】溶液吐出口から処理済みの溶液を吐出するマイクロチップ３０における各溶液供給口と溶液吐出口は、マイクロチップの平坦な主表面に設けてあり、マイクロチップ３０は平坦な表面を有するマイクロチップ保持台１０にパッキングシート２０を介して搭載してあり、マイクロチップ保持台の平坦な表面にはマイクロチップにおける各溶液供給口と溶液吐出口にそれぞれ対向する位置に少なくとも2個の溶液供給口と処理済みの溶液を受ける溶液受け口を備えており、パッキングシートにはマイクロチップにおける各溶液供給口および溶液吐出口とマイクロチップ保持台における各溶液供給口および溶液受け口とをそれぞれ連通する開孔がある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の溶液供給口からそれぞれ供給される溶液を内部の微小流路に導き、微小流路において溶液を混合させたり反応させたり生成を行なうなどの所望の処理を施し、溶液吐出口から処理済みの溶液を吐出するマイクロチップを備えたマイクロチップ溶液処理装置に関する。

従来の下記特許文献に示されている装置では、トレイ上のマイクロチップを送液位置に移動させて泳動液や試料を充填し、次ぎに検出位置にトレイを移動させてマイクロチップの位置決めをして電圧を印加して電気泳動処理を行なって分析を行なっている。

具体的には、トレイを所定の位置に搬送する機構、マイクロチップの供給・吐出口に接続するために液供給用シリンジユニットを動かす機構等の複数の機構を備えている。

特開平１０−２４６７２１号公報

上記従来技術では、マイクロチップにおける供給・吐出口に接続する液供給用シリンジユニットは物理的な大きさを備えているので、マイクロチップにおいて所望の処理を行なう流路が微小であってもシリンジユニットとの接続のために、マイクロチップはそれなりの大きさが必要で、それら接続部である各供給・吐出口から所望の処理を行なう微小流路までをマイクロチップの内部に設けた坑道で連通するようにしており、マイクロチップの良さが阻害されていた。

また、マイクロチップとシリンジユニットとの接続のために、マイクロチップの位置決めとシリンジユニット位置決めが必要で、1回の処理に掛かる時間が長くなっている。

それゆえ、本発明の目的は、マイクロチップにおける溶液の供給・吐出口の配置がコンパクトでマイクロチップ自体が小さいもので済み、且つマイクロチップの取り扱いに手間が掛からず操作性に優れたマイクロチップ溶液処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明マイクロチップ溶液処理装置では、少なくとも2個の溶液供給口から供給される各溶液を内部の微小流路に導いて、該微小流路において所望の処理を施し、溶液吐出口から処理済みの溶液を吐出するマイクロチップを備えたマイクロチップ溶液処理装置において、該各溶液供給口と該溶液吐出口は該マイクロチップの平坦な主表面に設けてあり、該マイクロチップは該主表面に対向する平坦な表面を有するマイクロチップ保持台にパッキングシートを介して搭載してあり、該マイクロチップ保持台の該平坦な表面には該マイクロチップにおける該各溶液供給口と該溶液吐出口にそれぞれ対向する位置に少なくとも2個の溶液供給口と処理済みの溶液を受ける溶液受け口を備えており、該パッキングシートには該マイクロチップにおける該各溶液供給口および該溶液吐出口と該マイクロチップ保持台における該各溶液供給口および該溶液受け口とをそれぞれ連通する開孔がある。

本発明マイクロチップ溶液処理装置では、マイクロチップ保持台の平坦な表面上に連通用の開孔を設けたパッキングシートを介してマイクロチップの平坦な主表面をマイクロチップにおける各溶液供給口と溶液吐出口がマイクロチップ保持台における各溶液供給口と処理済みの溶液を受ける溶液受け口に対向するように面接合で搭載するだけでよく、マイクロチップの取り扱いに手間が掛からず、操作性に優れている。

マイクロチップ保持台において溶液等のタンクと接続しており、マイクロチップにおける各溶液供給口および溶液吐出口とマイクロチップ保持台における各溶液供給口および処理済みの溶液を受ける溶液受け口は微小口径でよく、それぞれの各溶液供給口および溶液吐出口や溶液吐出口の配置間隔は狭めることができ、マイクロチップにおける溶液の供給・吐出口の配置がコンパクトでマイクロチップ自体が小さいもので済む。

以下、図1，図2に基づいて、本発明マイクロチップ溶液処理装置の一実施形態を説明する。

図１において、１０は図示していない装置のフレーム部に固定してあるマイクロチップ保持台、２０はパッキングシート、３０はマイクロチップである。マイクロチップ保持台１０の鏡面研磨を施した平坦な上表面に粘着性で密着性に優れたシリコンゴム製のパッキングシート２０を介して数ｃｍ角程度の下面が平坦なマイクロチップ３０を面接合的に搭載している。

マイクロチップ３０は本体３１と蓋体３２からなり、本体３１の内部には所望の処理を行なう微小流路３３があり、マイクロチップ３０の鏡面研磨を施した平坦な下面には複数の溶液供給口３４と1個の溶液吐出口３５があり、微小流路３３と各溶液供給口３４および溶液吐出口３５とは本体３１に設けた坑道３６で連通している。

マイクロチップ保持台１０の平坦な上表面のマイクロチップ３０における各溶液供給口３４と溶液吐出口３５に対向する位置にはマイクロチップ３０への溶液供給口１４とマイクロチップ３０で所望の処理が終了した溶液を受ける溶液受け口１５がある。

マイクロチップ保持台１０の下面には原液（溶液）タンク４０から処理に必要な種類の異なる溶液がバルブ５０や配管６０を介して供給される溶液供給ヘッド７０が装着されている。また、マイクロチップ保持台１０の下面には溶液受け口１５で受けるマイクロチップ３０で所望の処理が終了した溶液を排出する溶液排出ヘッド８０が装着されている。溶液供給口１４および溶液受け口１５と溶液供給ヘッド７０および溶液排出ヘッド８０との間はマイクロチップ保持台１０に設けた坑道１６でそれぞれ連通している。

マイクロチップ保持台１０とマイクロチップ３０の間に介在しているパッキングシート２０には、マイクロチップ３０における各溶液供給口３４および溶液吐出口３５とマイクロチップ保持台１０における各溶液供給口１４および溶液受け口１５とをそれぞれ連通する開孔２６がある。

図１では原液タンク４０などの溶液供給配管系を図の都合から2系統のみを示しているが、マイクロチップ３０における各溶液供給口３４および溶液吐出口３５とマイクロチップ保持台１０における各溶液供給口１４および溶液受け口１５とをそれぞれ連通する開孔２６の配置を示す図２のように、各溶液供給口１４や各溶液供給口３４は複数あり、各溶液の供給については処理の内容に応じて各バルブ５０の開閉や流量を個別に制御することができるようになっている。

なお、マイクロチップ保持台１０とパッキングシート２０に設けた切欠き部１７，２７は、後述するマイクロチップ３０の交換時にチップ交換装置のロボットハンドを挿入する空間を形成するためのものである。

マイクロチップ３０の洗浄は微小流路３３が微小であるので容易ではなく、既に行なった処理での溶液が残っている可能性は高く、そのまま後続の処理を行なえば、指定された条件で処理が実行されるとは限らない。

そこで、所望の溶液処理に毎にマイクロチップ３０を新しいものと交換して処理に対する各溶液の混合を防ぎ所望の処理条件を満たし、衛生的環境を保持すると共に、製造する溶液に適したマイクロチップ３０を選択するために行なう。

図２ではマイクロチップ保持台１０とマイクロチップ３０における溶液供給口３４およびそれらを連通するパッキングシート２０の開孔が６個づつ示されているが、マイクロチップ３０の交換で新しいマイクロチップ３０における溶液供給口３４が４個であれば、マイクロチップ保持台１０の溶液供給口３４とパッキングシート２０の開孔は２個づつが新しいマイクロチップ３０の下面で閉塞され、４種の溶液の組み合わせで所望の処理が行なわれるようになる。

溶液混合による化粧水の製造について実施例を説明するが、必ずしも化粧水の製造に限定されるべきものではなく、マイクロチップ３０の形状、特に各溶液供給口３４の個数とその配列位置を変更することで溶液の反応や生成などを経て製造される様々な液体の製品に対応することができる。

図1の装置は、例えば、化粧品販売ブースのカウンセリングコーナに設置され、消費者の相談に応じる、所謂、美容部員などによって、消費者の要望に適う化粧水の製造に使用する。

保湿液，美容液、香料などを適宜に混合して成る化粧水を製造する場合に、原液タンク４０の1個には保湿液を貯留してあり、原液タンク４０の異なる数個にはそれぞれ異なった美容液の原液を貯留してあり、さらに原液タンク４０のさらに異なる数個にはそれぞれ異なった香料の原液を貯留してある。それらの原液（溶液）は各配管系や各溶液供給ヘッド７０からマイクロチップ保持台１０とパッキングシート２０を介してマイクロチップ３０に供給する。

この時、各配管系におけるバルブ５０の開閉を選択することにより、各バルブ５０を介して個別の原液（溶液）に供給することで、美容液と香料の組み合わせを変化させ、さらには、バルブ５０の開閉度を調整すると、微小流路３３では溶液が均一に混合するから、多種多様な化粧水の製造が実現できる。製造された化粧水は溶液排出ヘッド８０から適宜な容器に受ける。

製造された化粧水を消費者が試してみて、所謂、つけ心地が希望したものでないとき、マイクロチップ３０を交換し、バルブ５０の開閉や開閉度を調節して、再度、希望の化粧水の製造を行なう。

そこで、マイクロチップ３０の交換を図３，図４で説明する。
図３はチップ交換装置のロボットハンドでマイクロチップ３０を取り外す状況を示し、図４は新たなマイクロチップ３０を装着する状況を示している。

図３において、９０はチップ交換装置のロボットハンドで、チップ換用爪９１とチップ吸着パッド９２を備えている。

図３（ａ）に示すように、マイクロチップ保持台１０上のパッキングシート２０に粘着してあるマイクロチップ３０の切欠き部１７，２７にチップ換用爪９１を近づけて、チップ吸着パッド９２をマイクロチップ３０の蓋体３２に押し付ける。

次ぎに、図３（ｂ）に示すように、マイクロチップ３０の切欠き部１７，２７にチップ換用爪９１を挿入し、図３（ｃ）に示すように、チップ吸着パッド９２でマイクロチップ３０の蓋体３２を抑えつつチップ換用爪９１で持ち上げると、マイクロチップ３０はパッキングシート２０から剥がれるので、取り外した使用済みのマイクロチップ３０は図示していない回収容器があるところに搬送して、チップ換用爪９１を広げて廃棄する。

図４（ａ）はチップ吸着パッド９２で未使用のマイクロチップ３０を吸着保持し、マイクロチップ保持台１０上に搬送して来た状態を示している。未使用のマイクロチップ３０は図示していない未使用であるマイクロチップ３０の保管棚や保管トレイなどの収納場所から取り出す。

マイクロチップ保持台１０の位置は設計上分かっているから、例えばステッピングモータやサーボモータなどとボールネジなどを含む駆動機構により、電子部品をプリント基板上に搭載する公知の電子部品マウンタのように、チップ交換装置のロボットハンド９０は指定された位置データに従ってマイクロチップ保持台１０上に未使用のマイクロチップ３０を搬送し、マイクロチップ保持台１０における各溶液供給口１４および溶液受け口１５の上に未使用のマイクロチップ３０における各溶液供給口３４および溶液吐出口３５を正確に対向させることができる。

その後、図４（ｂ）で示すように、チップ吸着パッド９２を降下させ、吸着保持した未使用のマイクロチップ３０をマイクロチップ保持台１０上のパッキングシート２０上に搭載し押圧して、パッキングシート２０の粘着性で未使用のマイクロチップ３０を粘着保持させるとともに、マイクロチップ保持台１０と未使用のマイクロチップ３０間の溶液の連通部をパッキングシート２０で密封する。
これにより、各溶液の供給経路や処理後の溶液の取出経路が自動的に形成される。

その後、図４（ｃ）のように、チップ吸着パッド９２の吸引吸着を解除し、チップ交換装置のロボットハンド９０を上方に移動させて、次のマイクロチップ３０交換まで待機している。従って、未使用のマイクロチップ３０が取扱者によって汚れることがないし、雑菌等が混入する心配もない。

マイクロチップ３０は、使用する原液（溶液）の種類が同じでその流量調整をする場合を除いて、一度使用する毎に新しい物と交換し、常に不純物の無いクリーンな状態で化粧水の製造を行う。マイクロチップ３０の交換は前記の衛生面での効果以外に、溶液供給口３４の数が異なる様々なチップを使用することで、多種多様な化粧水の製造希望に対処できる。

マイクロチップ保持台１０とパッキングシート２０は共用でマイクロチップ３０の交換にあわせて交換することはないが、マイクロチップ保持台１０において溶液供給口１４は独立しているので、マイクロチップ保持台１０で原液（溶液）が混ざり合うことはない。

マイクロチップ保持台１０の脇にエチルアルコール等の噴霧ノズルを用意しておいて、マイクロチップ１０の交換時に、パッキングシート２０表面を洗浄するようにすれば、雑菌の混入を一層防止できる。

以上のように、マイクロチップ３０はマイクロチップ保持台１０上にパッキングシート２０を介して位置決めをして搭載するだけで良いので、マイクロチップの取り扱いに手間が掛からず操作性に優れている。

マイクロチップ保持台１０の下面に数十個もの多数の溶液供給ヘッド７０が装着されたマイクロチップ３０よりも数倍大きなマイクロチップ保持台１０であっても、マイクロチップ保持台１０における各坑道１６を水平な放射状部分を設けることで、マイクロチップ３０における各溶液供給口３４の配列位置に合うように溶液供給口１４を集中せしめ、もってＩＣチップのようにマイクロチップ３０としては小さい寸法のままで、微小流路である良さをそのまま活かすことができる。

図５は、パッキングシート２０とマイクロチップ３０の結合を強化できる構成を示している。

図５で示す実施例では、マイクロチップ保持台１０とパッキングシート２０に貫通穴１８，２８を作り、切換弁１００を介して真空源２００を取り付ける。一方、マイクロチップ３０の各溶液供給口３４や溶液吐出口３５を囲むように一繋がりの溝３８を加工し、その一部が前記のパッキングシート２０における貫通穴２８と重なるようにして、実施例１と同様にマイクロチップ保持台１０上にパッキングシート２０を介してマイクロチップ３０を搭載し粘着保持させる。

この状態で、切換弁１００により真空源から溝３８に負圧を作用させると、溝３８の周囲のパッキングシート２０とマイクロチップ１０との界面が真空吸着され、より強力な吸引保持と気密が可能となる。この結果、大流量を流して高い圧力が発生しても、液漏れが発生しない。また、溝３８が作られているので、マイクロチップ３０とパッキングシート２０の間に空気だまりが存在していても、真空吸着時に除去され、気密シールが可能となる。

マイクロチップ３０をマイクロチップ保持台１０から取り外すときには、切換弁１００を大気解放に切換える。これによりマイクロチップ３０内の溝３８の負圧は解除され、チップ交換装置におけるロボットハンドのチップ換用爪９１で剥がしやすくなる。

図６は、マイクロチップ３０の各溶液供給口３４や溶液吐出口３５の気密シールを行なう他の構成を示している。

図６（ａ）に示すように、マイクロチップ３０はその各溶液供給口３４や溶液吐出口３５に円形板バネ状のダイヤフラム３９を設けている。ダイヤフラム３９の中央にはパッキングシート２０に向かう突起（フランジ）３９ａがある。マイクロチップ３０におけるこの突起（フランジ）３９ａは、パッキングシート２０における各開孔２６を囲んで密着するシール体である。

このマイクロチップ３０をマイクロチップ保持台１０に貼り合わせる（搭載する）と、図６（ｂ）に示すように突起３９ａがパッキングシート２０と接触し、突起３９ａが押されて変形し、その復元力により各溶液供給口３４や溶液吐出口３５の周囲は確実にシールされる。

この構成によれば、切換弁１００や真空源２００などの機器を用いることなく、マイクロチップ３０を貼り合せるだけで確実にシールする事が可能となる。また、マイクロチップ３０とパッキンッグシート２０の間に空気だまりが存在していても、各溶液供給口３４や溶液吐出口３５の周囲の突起３９ａがマイクロチップ３０の貼り合わせ時にパッキンッグシート２０に喰い込むように接触するので、空気だまりが原因でシール性が損なわれることはない。

マイクロチップ保持台１０にパッキングシート２０を介して搭載したマイクロチップ３０を把持するチャックを設けて、マイクロチップ保持台１０からマイクロチップ３０間に掛けたり、図４（ｂ）に示すマイクロチップ３０搭載後にそのままチップ吸着パッド９２によりマイクロチップ３０を押してマイクロチップ３０とパッキングシート２０の界面に加圧力が作用するようにして、マイクロチップ３０の保持と各溶液供給口３４や溶液吐出口３５の確実なシールを確保するようにしてもよい。

本発明の一実施例を示すマイクロチップ溶液処理装置の概略断面図である。 図１におけるマイクロチップ保持台とパッキングシートとマイクロチップの斜視図である。 図１におけるマイクロチップ溶液処理装置でマイクロチップ保持台から使用済みのマイクロチップを取り外す状況を説明する図である。 図１におけるマイクロチップ溶液処理装置でマイクロチップ保持台に未使用のマイクロチップを搭載する状況を説明する図である。 本発明の他の実施例になるマイクロチップの要部を示す概略断面図である。 本発明のさらに他の実施例になるマイクロチップの要部を示す概略断面図である。

符号の説明

１０…マイクロチップ保持台
１４…溶液供給口
１５…溶液受け口
１６，３６…坑道
１７，２７…切欠き部
２０…パッキングシート
２６…開孔
３０…マイクロチップ
３１…本体
３２…蓋体
３３…微小流路
３４…溶液供給口
３５…溶液吐出口
４０…原液（溶液）タンク
５０…バルブ
６０…配管
７０…溶液供給ヘッド
８０…溶液排出ヘッド
９０…チップ交換装置のロボットハンド
９１…チップ換用爪
９１…チップ吸着パッド

Claims (6)

1. 少なくとも2個の溶液供給口から供給される各溶液を内部の微小流路に導いて、該微小流路において所望の処理を施し、溶液吐出口から処理済みの溶液を吐出するマイクロチップを備えたマイクロチップ溶液処理装置において、
   該各溶液供給口と該溶液吐出口は該マイクロチップの平坦な主表面に設けてあり、
   該マイクロチップは該主表面に対向する平坦な表面を有するマイクロチップ保持台にパッキングシートを介して搭載してあり、
   該マイクロチップ保持台の該平坦な表面には該マイクロチップにおける該各溶液供給口と該溶液吐出口にそれぞれ対向する位置に少なくとも2個の溶液供給口と処理済みの溶液を受ける溶液受け口を備えており、
   該パッキングシートには該マイクロチップにおける該各溶液供給口および該溶液吐出口と該マイクロチップ保持台における該各溶液供給口および該溶液受け口とをそれぞれ連通する開孔があることを特徴とするマイクロチップ溶液処理装置。
2. 上記請求項１に記載のマイクロチップ溶液処理装置において、該マイクロチップ保持台における該溶液供給口と該パッキングシートにおける開孔はそれぞれ3個以上存在し、搭載するマイクロチップにおける溶液供給口の口数に応じて該マイクロチップ保持台側から該マイクロチップの微小流路に供給される溶液がマイクロチップにおける溶液供給口の位置で選択されるようになっていることを特徴とするマイクロチップ溶液処理装置。
3. 上記請求項１に記載のマイクロチップ溶液処理装置において、該マイクロチップ保持台の該各溶液供給口に対しそれぞれバルブを介して個別の溶液を供給することを特徴とするマイクロチップ溶液処理装置。
4. 上記請求項１に記載のマイクロチップ溶液処理装置において、該マイクロチップ保持台への該マイクロチップの搭載は該パッキングシートの粘着性および該マイクロチップと該パッキングシートの界面に付与する減圧もしくは加圧により保持されるようになっていることを特徴とするマイクロチップ溶液処理装置。
5. 上記請求項１に記載のマイクロチップ溶液処理装置において、さらに該マイクロチップ保持台へ搭載する該マイクロチップの着脱を行なう該マイクロチップ交換手段を備えたことを特徴とするマイクロチップ溶液処理装置。
6. 上記請求項１に記載のマイクロチップ溶液処理装置において、該マイクロチップはその各溶液供給口に該パッキングシートにおける各開孔を囲んで密着するシール体を備えていることを特徴とするマイクロチップ溶液処理装置。
   

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