JP2011169695A - Liquid feeder - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、送液装置に関する。 The present invention relates to a liquid feeding device.
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において重要な分析・計測方法として知られている。しかしながら、この免疫分析法は、処理方法が煩雑であり、また、分析に一日以上の時間を要する。
このような背景から、処理が簡便であり、また、分析の時間が短い技術として、マイクロオーダーの流路を基板に形成し、この流路に抗体等を固定化するマイクロ分析チップを用いる方法が提案されている。このマイクロ分析チップには、エア供給又はエア吸引することにより発生する空気圧作用力を利用して、流路内に供給された液体を移動させる、いわゆるマイクロポンプを組み込んだマイクロ分析チップが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、流路と流路にある液体との間に生じる毛細管現象を利用して液送するマイクロ分析チップが知られている(例えば、特許文献2参照)。さらに、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップが知られている(例えば、特許文献3参照)。
The immunoassay is known as an important analysis / measurement method in the medical field, biochemical field, measurement field such as allergen and the like. However, this immunoassay has a complicated processing method and requires more than a day for the analysis.
From such a background, as a technique that is easy to process and has a short analysis time, there is a method of using a micro analysis chip that forms a micro-order channel on a substrate and immobilizes antibodies or the like in the channel. Proposed. As this microanalysis chip, there is known a microanalysis chip incorporating a so-called micropump for moving a liquid supplied into a flow path by using a pneumatic action force generated by air supply or air suction. (For example, refer to Patent Document 1). There is also known a micro-analysis chip that feeds liquid using a capillary phenomenon generated between a flow path and a liquid in the flow path (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, there is known a micro analysis chip that uses a liquid absorption force of a porous body as a driving force for liquid transfer (see, for example, Patent Document 3).
これらの従来技術の一例として、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップを説明する。図22にこの従来技術を示す。図22は、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップの概念図であり、(1)から(3)の順序で、マイクロ分析チップに液体が注入された場合の変化を示す図である。図において液体が存在する部分を黒色で着色している。
図22に示されるように、このマイクロ分析チップは、毛細管状の流路1014と、流路1014に連絡し液体を流路1014に流入させる流入口1012と、流路1014に連絡し多孔質体からなる液体吸収部1003と、液体吸収部1003に形成された外気との連絡口とにより構成されている。このマイクロ分析チップは、液体が流入口1012から注入されると(図22の(1))、毛細管現象によって液体が流路1014を伝わり液体吸収部1003に達するように形成されている。液体が液体吸収部1003に達すると、この液体が液体吸収部1003に吸収されるので、液体が流路を継続的に流れて移送される(図22の(2))。このように、このマイクロ分析チップは、多孔質体からなる液体吸収部1003を液体移送の駆動力として用いている。
As an example of these conventional techniques, a micro analysis chip that uses the liquid absorption capacity of a porous body as a driving force for liquid transfer will be described. FIG. 22 shows this prior art. FIG. 22 is a conceptual diagram of a micro analysis chip that uses the liquid absorption power of a porous body as a driving force for liquid transfer. When liquid is injected into the micro analysis chip in the order of (1) to (3) It is a figure which shows the change of. In the figure, the portion where the liquid exists is colored black.
As shown in FIG. 22, this micro analysis chip includes a capillary channel 1014, an inlet 1012 that communicates with the channel 1014 and allows liquid to flow into the channel 1014, and a porous body that communicates with the channel 1014. The liquid absorption part 1003 which consists of, and the connection port with the external air formed in the liquid absorption part 1003 are comprised. This micro analysis chip is formed such that when liquid is injected from the inflow port 1012 ((1) in FIG. 22), the liquid travels through the flow path 1014 and reaches the liquid absorption part 1003 by capillary action. When the liquid reaches the liquid absorbing portion 1003, the liquid is absorbed by the liquid absorbing portion 1003, so that the liquid continuously flows through the flow path and is transferred ((2) in FIG. 22). As described above, this micro analysis chip uses the liquid absorbing portion 1003 made of a porous material as a driving force for liquid transfer.
しかしながら、この多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップでは、液体吸収部1003に十分な液体吸収力を持たせ、多くの液体を移送しようとすると、液体が流路に残ることがある。つまり、液体吸収部1003が持つ液体吸収力が流路1014に直接働くため、流路1014に強い負圧がかかり、強い負圧により液体吸収部と流路の接合個所から空気が流入したりすることがある(図22の(3))。 その結果、液体が流路に残り、液体吸収部1003への液体の送液・排出が十分できないことになる。このため、安定した送液ができるマイクロ分析チップが望まれている。
また、上記のマイクロポンプを組み込んだマイクロ分析チップでは、多くの液体を送液できるものの、その構成が複雑であるため、チップが大きくなる傾向がある。また、上記の毛細管現象を利用して液送するマイクロ分析チップでは、移送される液体の量が、毛細管現象が生じる領域の広さに依存するため、多くの量の液体を送液する場合、チップの面積を大きくする必要がある。このため、マイクロ分析チップの小型化が望まれている。
However, in the micro analysis chip that uses the liquid absorption force of the porous body as a driving force for liquid transfer, if the liquid absorption unit 1003 has sufficient liquid absorption force to transfer a large amount of liquid, the liquid flows. May remain on the road. That is, since the liquid absorption force of the liquid absorption part 1003 directly acts on the flow path 1014, a strong negative pressure is applied to the flow path 1014, and air flows in from the junction between the liquid absorption part and the flow path due to the strong negative pressure. (( 3 ) in FIG. 22). As a result, the liquid remains in the flow path, and the liquid cannot be sufficiently fed to and discharged from the liquid absorbing unit 1003. For this reason, a microanalysis chip capable of stable liquid feeding is desired.
In addition, a micro analysis chip incorporating the above-described micro pump can send a large amount of liquid, but since the configuration is complicated, the chip tends to be large. In addition, in the micro-analysis chip that sends liquid using the above capillary phenomenon, the amount of liquid to be transferred depends on the size of the region where the capillary phenomenon occurs, so when sending a large amount of liquid, It is necessary to increase the chip area. For this reason, miniaturization of the micro analysis chip is desired.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安定した送液ができる小型の送液装置を提供するものである。 This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the small liquid feeding apparatus which can perform the stable liquid feeding.
この発明によれば、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備える液体分析装置が提供される。 According to the present invention, a capillary channel, a receiving part that receives liquid at one end of the channel, an absorber that is disposed at the other end of the channel and absorbs liquid, the receiving part, and the absorption Provided is a liquid analyzer that includes an adjustment unit that is arranged between the body and an accepted liquid when the received liquid is sent from one end of the flow path to the other end by capillary action. Is done.
この発明の送液装置は、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備えるので、前記受入れ部と前記調整部との間の流路に吸収体による送液の圧力が直接加わることがない。このため、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。また、簡易な構造であるため、小型の送液装置を提供できる。 The liquid feeding device of the present invention includes a capillary channel, a receiving part that receives liquid at one end of the channel, an absorber that is disposed at the other end of the channel and absorbs liquid, and the receiving part. An adjustment unit that is arranged between the absorber and the received liquid is fed from one end of the flow path to the other end by capillary action, and adjusts the liquid feeding speed. The liquid feeding pressure by the absorber is not directly applied to the flow path between the receiving part and the adjusting part. For this reason, a strong local negative pressure is not applied to the flow path. Therefore, it is possible to provide a liquid feeding device that can apply a uniform pressure to the flow path and can stably feed liquid. Moreover, since it is a simple structure, a small liquid feeding apparatus can be provided.
この発明の送液装置は、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
ここで、流路には、互いに対向して配置された基板と基板との間の空間により形成されたもののほか、基板に設けられた溝(凹部)の空間、基板内部に設けられた空洞部(管)の空間が含まれる。また、ガラス管の管もこれに含まれる。
また、この流路は、送液対象である液体を毛細管現象により送液してもよい。この毛細管現象による送液は、この発明において、流路の表面と送液対象の液体との接触角で定義される。図23に液体の接触角を説明するための図を示す。
The liquid feeding device of the present invention includes a capillary channel, a receiving part that receives liquid at one end of the channel, an absorber that is disposed at the other end of the channel and absorbs liquid, and the receiving part. An adjustment unit that is arranged between the absorber and the received liquid when the received liquid is fed from one end of the flow path to the other end by capillary action; And
Here, in addition to the channel formed by the space between the substrate and the substrate arranged opposite to each other, the space of the groove (recess) provided in the substrate, the cavity provided in the substrate (Tube) space is included. This also includes glass tube tubes.
In addition, this channel may send a liquid to be fed by capillary action. In this invention, the liquid feeding due to this capillary phenomenon is defined by the contact angle between the surface of the flow path and the liquid to be fed. FIG. 23 is a diagram for explaining the contact angle of the liquid.
図23に示すように、一般に、液体が均一な流路の表面(例えば、同一の材料で構成される)に接し、その液体の垂直な断面形状(流路における液体が送液される方向の断面形状)が円形状である場合、液体に作用する圧力(毛細管現象による送液の圧力)Pは、気液界面の界面張力をσ、流路壁面の接触角をθ、流路の半径をrとするとき、次の式で示される。
P=2σcosθ/r・・・(式1)
このとき、cosθが正である場合には、液体は流路内の空間を進むことができるが、他方cosθが0又は負である場合には、液体は流路内の空間を進むことができない。従って、毛細管現象により送液するには、流路の表面においてcosθが正である必要になる。つまり、毛細管現象により送液の圧力はcosθが正と定義される。言い換えると、毛細管現象による送液は、流路面(流路の表面)が親水性であることにより実現される。ただし、流路面が親水性と疎水性とが並存していてもよい。例えば、流路面の一部又は全部が親水性であってもよいし、流路のある部分の表面が親水性の特性を示し、これに対向する部分が疎水性の特性であってもよい。両方の特性が並存する場合は、それぞれの界面張力の和で流路内に生じる毛細管現象が決定される。ここで、親水性とは、比抵抗が18mΩ・cmよりも大きい純水(25℃)を用いて、1気圧、25℃の条件で測定した接触角が90°未満である場合をいう。また、疎水性とは、上記純水の接触角が90°以上である場合をいう。ただし、接触角の送液方向に作用する成分である余弦(コサイン)は、90°付近で大きく変動するので、この発明の送液機能の観点から、この発明における親水性は、純水に対する接触角が85°以下であることが好ましく、接触角が75°以下であることがより好ましい。また接触角が60°以下であることがさらに好ましい。
As shown in FIG. 23, in general, a liquid is in contact with the surface of a uniform flow path (for example, made of the same material), and a vertical cross-sectional shape of the liquid (in a direction in which the liquid in the flow path is fed) When the cross-sectional shape is circular, the pressure acting on the liquid (pressure of liquid feeding due to capillary action) P is the interface tension of the gas-liquid interface σ, the contact angle of the channel wall surface θ, and the radius of the channel When r, it is shown by the following formula.
P = 2σ cos θ / r (Formula 1)
At this time, when cos θ is positive, the liquid can travel through the space in the flow path, but when cos θ is 0 or negative, the liquid cannot travel through the space in the flow path. . Therefore, in order to send liquid by capillary action, cos θ needs to be positive on the surface of the flow path. In other words, cos θ is defined as positive for the liquid feeding pressure due to capillary action. In other words, liquid feeding by capillary action is realized by the fact that the flow path surface (surface of the flow path) is hydrophilic. However, the flow channel surface may be both hydrophilic and hydrophobic. For example, part or all of the flow path surface may be hydrophilic, or the surface of a part of the flow path may exhibit hydrophilic characteristics, and the part facing the surface may have hydrophobic characteristics. When both characteristics coexist, the capillary phenomenon occurring in the flow path is determined by the sum of the respective interfacial tensions. Here, hydrophilicity means a case where the contact angle measured under conditions of 1 atm and 25 ° C. using pure water (25 ° C.) having a specific resistance larger than 18 mΩ · cm is less than 90 °. Hydrophobic means that the contact angle of the pure water is 90 ° or more. However, the cosine, which is a component acting in the liquid feeding direction of the contact angle, greatly fluctuates in the vicinity of 90 °. From the viewpoint of the liquid feeding function of the present invention, the hydrophilicity in the present invention is the contact with pure water. The angle is preferably 85 ° or less, and the contact angle is more preferably 75 ° or less. The contact angle is more preferably 60 ° or less.
また、毛細管状の流路は、毛細管現象が生じる程度の大きさの流路を指し、例えば流路の幅又は高さが約0.1マイクロメートルから約10ミリメートルである流路がこれに含まれる。流路の幅又は高さは、10マイクロメートルから1ミリメートルであることが好ましい。
また、吸収体は、液体を吸収する構造物であって、例えば、繊維、多孔体、吸水性高分子、高分子ゲル等の材料で形成された構造物を含む。
In addition, the capillary channel refers to a channel having such a size that capillary action occurs, and includes, for example, a channel whose width or height is about 0.1 micrometer to about 10 millimeters. It is. The width or height of the flow path is preferably 10 micrometers to 1 millimeter.
The absorber is a structure that absorbs liquid, and includes, for example, a structure formed of a material such as a fiber, a porous body, a water-absorbing polymer, or a polymer gel.
また、この発明の実施形態において、前記調整部は、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間は流路の送液力を増大させ、前記吸収体に達した後は流路の送液力を低下させるように構成してなる送液装置であってもよい。
この実施形態によれば、前記調整部が流路の送液力を増大させるため、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間、速やかな送液をすることができる。また、液体が前記吸収体に到達しても、前記調整部は流路の送液力を低下させるように構成してなるので、吸収体による送液の圧力を流路に直接加えない機能を果たす。このため、吸収体による送液の圧力が調整部により緩和され、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。例えば、液体の流れが継続的に続くだけでなく安定した一定の速度で液体を送液することができる。
In the embodiment of the present invention, the adjusting section increases the liquid feeding force of the flow path until the received liquid reaches the absorber, and after reaching the absorber, the adjusting section feeds the flow path. It may be a liquid feeding device configured to reduce the liquid power.
According to this embodiment, since the said adjustment part increases the liquid feeding force of a flow path, it can liquid-feed quickly until the accepted liquid reaches the said absorber. In addition, even if the liquid reaches the absorber, the adjustment unit is configured to reduce the liquid feeding force of the flow path, so that the function of not directly applying the liquid feeding pressure by the absorber to the flow path. Fulfill. For this reason, the pressure of the liquid feeding by the absorber is relieved by the adjusting unit, and a strong local negative pressure is not applied to the flow path. Therefore, it is possible to provide a liquid feeding device that can apply a uniform pressure to the flow path and can stably feed liquid. For example, not only the liquid flow continues, but also the liquid can be fed at a stable and constant speed.
また、前記調整部は、前記流路と前記吸収体とを接続する調整流路を有してもよい。ここで、調整流路とは、調整部が流路で構成されたものをいう。なお、この明細書では、調整部は液調整部ともいう。
また、前記調整流路はその表面が親水性である送液装置であってもよい。この実施形態によれば、前記調整流路はその表面が親水性であるので、流路の送液力を増大させることができる。このため、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間、速やかな送液をすることができる。
Moreover, the said adjustment part may have the adjustment flow path which connects the said flow path and the said absorber. Here, the adjustment channel refers to a channel in which the adjustment unit is configured by a channel. In this specification, the adjustment unit is also referred to as a liquid adjustment unit.
Further, the adjustment channel may be a liquid feeding device having a hydrophilic surface. According to this embodiment, since the surface of the adjustment channel is hydrophilic, the liquid feeding force of the channel can be increased. For this reason, it is possible to quickly feed the liquid until the accepted liquid reaches the absorber.
また、この発明の実施形態において、前記調整流路はその断面積が前記流路よりも小さくてもよいし、前記調整流路はその表面が凹凸面であってもよい。また、前記調整流路はその表面の表面粗さが前記流路の表面粗さよりも粗くてもよいし、前記調整流路は、その表面に柱状構造物を備えてもよい。これらの実施形態に係る装置によれば、上記の実施形態と同様に、吸収体による送液の圧力が前記調整流路により緩和され、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。 In the embodiment of the present invention, the adjustment channel may have a cross-sectional area smaller than that of the channel, or the adjustment channel may have an uneven surface. Further, the surface of the adjustment channel may be rougher than the surface roughness of the channel, and the adjustment channel may include a columnar structure on the surface. According to the devices according to these embodiments, similarly to the above-described embodiment, the pressure of liquid feeding by the absorber is relieved by the adjustment flow path, and no strong local negative pressure is applied to the flow path. Therefore, it is possible to provide a liquid feeding device that can apply a uniform pressure to the flow path and can stably feed liquid.
また、この発明の実施形態において、前記調整流路が前記吸収体に前記流路を介さず接してもよい。この実施形態によれば、前記調整流路が前記吸収体に前記流路を介さず接しているので、吸収体による送液の圧力が前記調整流路に直接的に伝わり、その圧力が緩和されやすい。このため、流路に強い負圧がよりかかりにくい送液装置を実現できる。 In the embodiment of the present invention, the adjustment flow path may contact the absorber without passing through the flow path. According to this embodiment, since the adjustment flow path is in contact with the absorber without passing through the flow path, the pressure of liquid feeding by the absorber is directly transmitted to the adjustment flow path, and the pressure is relieved. Cheap. For this reason, it is possible to realize a liquid delivery device in which a strong negative pressure is less likely to be applied to the flow path.
また、この発明の実施形態において、前記流路は、前記受入れ部と前記調整流路との間に配置され、流路の液体を分析する分析部をさらに有してもよい。また、この発明の実施形態において、前記分析部は、前記分析部への液体の送液を制御する制御電極と、流路の液体の物質を検出する検出電極とを備え、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに、前記検出電極から電流を検出して前記物質を検出する電極制御部をさらに備えてもよい。また、この発明の送液装置を備える液体分析装置であってもよい。例えば、タンパク質を分析する液体分析装置であってもよい。これらの実施形態によれば、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を用いるため、分析の精度や分析の再現性が向上する。 In the embodiment of the present invention, the channel may further include an analysis unit that is disposed between the receiving unit and the adjustment channel and analyzes the liquid in the channel. Further, in an embodiment of the present invention, the analysis unit includes a control electrode that controls liquid supply to the analysis unit and a detection electrode that detects a liquid substance in the flow path, and a voltage is applied to the control electrode. May be further provided with an electrode control unit for controlling the liquid feeding and detecting the current by detecting the current from the detection electrode. Moreover, the liquid analyzer provided with the liquid feeding apparatus of this invention may be sufficient. For example, a liquid analyzer that analyzes proteins may be used. According to these embodiments, since a uniform pressure can be applied to the flow path and a liquid feeding device capable of stable liquid feeding is used, the accuracy of analysis and the reproducibility of the analysis are improved.
なお、この明細書では、送液装置とは、流路の液体を送る構造を備える装置をいう。例えば、液体を分析するためのマイクロ分析チップが含まれる。
以下、図面に示す実施形態を用いて、この発明を詳述する。
In this specification, the liquid feeding device refers to a device having a structure for feeding the liquid in the flow path. For example, a micro analysis chip for analyzing a liquid is included.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
(第1の実施形態)
この発明の第1の実施形態に係る送液装置について図1及び図2を参照して説明する。図1は、この実施形態に係る送液装置の概念的な平面図及び断面図である。図2は、この実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図である。
まず、図1を用いて第1の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。
図1に示すように、この実施形態に係る送液装置は、流路114が設けられた第1の基板(主基板)110及び第2の基板(蓋基板)111と、流路114の端部に配置された排出部(排出孔)113側に設けられた吸収体106とを備えている。また、第1の基板(主基板)110に流路114が形成され、流路114は、その一端に液体を流路114に受け入れるための受入部(受入孔)112と、その他端に流路114の液体を排出するための前記排出部(排出孔)113が配置されている。
(First embodiment)
A liquid delivery device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a conceptual plan view and cross-sectional view of the liquid delivery device according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view for explaining the operation of the liquid delivery device according to this embodiment.
First, the configuration of the liquid delivery device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the liquid delivery device according to this embodiment includes a first substrate (main substrate) 110 and a second substrate (lid substrate) 111 provided with a channel 114, and an end of the channel 114. And an absorber 106 provided on the discharge portion (discharge hole) 113 side disposed in the portion. A flow path 114 is formed in the first substrate (main substrate) 110. The flow path 114 has a receiving portion (receiving hole) 112 for receiving liquid in the flow path 114 at one end and a flow path at the other end. The discharge part (discharge hole) 113 for discharging 114 liquid is arranged.
第1の基板(主基板)110及び第2の基板(蓋基板)111は、第1の基板110がポリジメチルシロキサン材料(PDMS)で構成され、第2の基板111がガラス材料で構成されている。また、流路114は、第1の基板110に第2の基板111が重ね合わされて形成されている。
上記で説明したように、それぞれの基板(部分)の界面張力の和によって、流路の毛細管現象による送液圧力が決定されるので、この実施形態では、基板の界面張力を接触角で評価し、第1の基板110の界面張力と第2の基板111の界面張力とを考慮して、基板を選定している。この実施形態では、第1の基板110が100°〜120°の接触角の特性を備え、第2の基板111が5°〜30°の接触角の特性を備えている。このような接触角を備えるため、流路114は毛細管現象による送液が可能な状態となっている。この基板の接触角は、比抵抗が18mΩ・cmよりも大きい純水(25℃)を用いて、1気圧、25℃の条件で測定した値である。なお、第1の基板及び第2の基板には、純水に対する接触角が85°以下である基板を用いるとよい。さらに、接触角が75°以下である基板であるとより好ましく、接触角が60°以下である基板であるとさらに好ましい。
In the first substrate (main substrate) 110 and the second substrate (lid substrate) 111, the first substrate 110 is made of a polydimethylsiloxane material (PDMS), and the second substrate 111 is made of a glass material. Yes. The flow path 114 is formed by superimposing the second substrate 111 on the first substrate 110.
As described above, since the liquid feeding pressure due to the capillary phenomenon of the flow path is determined by the sum of the interfacial tensions of the respective substrates (parts), in this embodiment, the interfacial tension of the substrates is evaluated by the contact angle. The substrate is selected in consideration of the interfacial tension of the first substrate 110 and the interfacial tension of the second substrate 111. In this embodiment, the first substrate 110 has a contact angle characteristic of 100 ° to 120 °, and the second substrate 111 has a contact angle characteristic of 5 ° to 30 °. Since such a contact angle is provided, the flow path 114 is in a state where liquid can be fed by capillary action. The contact angle of the substrate is a value measured under conditions of 1 atm and 25 ° C. using pure water (25 ° C.) having a specific resistance greater than 18 mΩ · cm. Note that a substrate having a contact angle with respect to pure water of 85 ° or less is preferably used for the first substrate and the second substrate. Further, it is more preferably a substrate having a contact angle of 75 ° or less, and further preferably a substrate having a contact angle of 60 ° or less.
また、この毛細管現象を決定する界面張力は、第1の基板110及び第2の基板111に親水化処理を施すことにより改善してもよい。例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、UV処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御で親水化してもよい。つまり、第1の基板110及び第2の基板111の基板自体の特性(例えば、材質、表面形状)に起因する親水性でなくてもよい。 Further, the interfacial tension that determines the capillary phenomenon may be improved by subjecting the first substrate 110 and the second substrate 111 to a hydrophilic treatment. For example, it may be hydrophilized by hydrophilic treatment treatment, plasma treatment, UV treatment, hydrophilic film coating, or surface roughness control. In other words, the first substrate 110 and the second substrate 111 may not be hydrophilic due to the characteristics (for example, material and surface shape) of the substrates themselves.
また、第1の基板110及び第2の基板111には、PDMSやガラス以外の材料を用いてもよい。これらの基板の材料は、送液装置の目的や用途に応じて選択すればよく、特にPDMS等に限定されない。例えば、送液装置を液体の分析に用い、流路に光学的検出をするための検出部を設ける場合には、送液装置における液体を光学的に検出するため、これらの基板(第1の基板110及び第2の基板111の何れか一方または双方)に、透明または半透明の材料を用いてもよい。蛍光体による励起光による発光が少ない材料を選択してもよい。このような透明または半透明な材料として、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。ほか、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が、透明性の観点のほか成型性の観点からも好ましい。また、蛍光体による励起光による発光が少ないプラスチック材料として、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。 The first substrate 110 and the second substrate 111 may be made of a material other than PDMS or glass. The material of these substrates may be selected according to the purpose and application of the liquid delivery device, and is not particularly limited to PDMS or the like. For example, when the liquid feeding device is used for liquid analysis and a detection unit for optical detection is provided in the flow path, these substrates (the first one) are used to optically detect the liquid in the liquid feeding device. A transparent or translucent material may be used for either or both of the substrate 110 and the second substrate 111. You may select the material with little light emission by the excitation light by fluorescent substance. Examples of such a transparent or translucent material include glass, quartz, thermosetting resin, thermoplastic resin, and film. In addition, silicon resins, acrylic resins, and styrene resins are preferable from the viewpoint of moldability as well as transparency. In addition, as a plastic material that emits less light by excitation light from phosphors, it can be used as a fluorine-based plastic material such as fluorinated polymethyl methacrylate in which hydrogen atoms of polymethyl methacrylate are replaced with fluorine atoms, and as an additive for catalysts and stabilizers. Examples include polymethyl methacrylate using a member that does not emit fluorescence.
また、送液装置を電気的な制御や電気的な測定を行うために用いる場合には、流路や第1の基板110、第2の基板111の表面に電極を形成する必要があるため、第1の基板110又は第2の基板111の材料は、電極を形成することが可能な材料であるとよい。このような電極を形成することが可能な材料は、生産性、再現性の観点からガラス、石英、シリコン等の材料を挙げることができる。第1の基板110に流路を形成した場合、凹凸のある部分に電極を形成することは難しいので、流路が形成されていない第2の基板111に電極を形成するとよい。
なお、第1の基板110又は第2の基板111の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1〜10mm程度であればよい。この実施形態では、第1の基板110の厚みを0.5mm、第2の基板の厚みを2mmとしている。
In addition, when the liquid delivery device is used for electrical control or electrical measurement, it is necessary to form electrodes on the surfaces of the flow path, the first substrate 110, and the second substrate 111. The material of the first substrate 110 or the second substrate 111 may be a material capable of forming an electrode. Examples of materials capable of forming such an electrode include materials such as glass, quartz, and silicon from the viewpoints of productivity and reproducibility. In the case where a channel is formed on the first substrate 110, it is difficult to form an electrode on an uneven portion. Therefore, the electrode may be formed on the second substrate 111 where the channel is not formed.
The thickness of the first substrate 110 or the second substrate 111 is not particularly limited, and may be about 0.1 to 10 mm, for example. In this embodiment, the thickness of the first substrate 110 is 0.5 mm, and the thickness of the second substrate is 2 mm.
また、流路114は、第1の基板110に形成された溝(凹部)が第2の基板111に覆われてることにより形成されている。この実施形態では、第1の基板110の厚みが0.5mmであるのに対し、この溝の深さは、50μmでの深さで形成されている。この溝の深さは、送液が毛細管現象により実現できる程度の深さであればよく、例えば、5μm〜500μm程度の深さで形成するとよい。なお、この溝は第1の基板をエッチング等することにより作成でき、例えば切削等の機械的な加工で作成してもよい。 The channel 114 is formed by covering the groove (concave portion) formed in the first substrate 110 with the second substrate 111. In this embodiment, the thickness of the first substrate 110 is 0.5 mm, whereas the depth of this groove is 50 μm. The depth of the groove is not particularly limited as long as liquid feeding can be realized by capillary action, and for example, it may be formed at a depth of about 5 μm to 500 μm. In addition, this groove | channel can be created by etching a 1st board | substrate, for example, may be created by mechanical processing, such as cutting.
また、流路114を形成している溝は、その断面形状(液体を送液する方向に対して垂直な面における断面形状)が矩形となるように形成されている。この断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等の断面形状であってもよい。毛細管現象が生じる流路構造であればよく、同じ断面構造である特定の領域ごとに界面張力を求め、その領域の構成比率に応じて界面張力を積算し、流路全体の毛細管現象による送液を考慮すればよい。なお、流路の全体又は一部に上記で説明した親水化処理を施して、流路全体の毛細管現象による送液を十分なものにしてもよい。 Further, the groove forming the flow path 114 is formed so that its cross-sectional shape (cross-sectional shape in a plane perpendicular to the liquid feeding direction) is rectangular. The cross-sectional shape is not particularly limited, and may be a cross-sectional shape such as a circular shape, an elliptical shape, a semicircular shape, and an inverted triangular shape. The flow path structure may cause a capillary phenomenon, and the interfacial tension is obtained for each specific region having the same cross-sectional structure, and the interfacial tension is integrated according to the composition ratio of the region, and the liquid flow due to the capillary phenomenon of the entire flow path Should be considered. In addition, the whole or a part of the flow path may be subjected to the above-described hydrophilization treatment so that the liquid feeding by the capillary phenomenon of the entire flow path may be sufficient.
また、流路114には、その一端から液体を流路114に受け入れるための受入部112と、その他端から流路114の液体を排出するための排出部113が配置されている。受入部112は、流路を形成している溝の一端に第1の基板110を貫通する貫通孔(受入孔)により形成され、排出部113は、流路を形成している溝の一端に第1の基板110を貫通する貫通孔(排出孔)により形成されている。受入部112及び排出部113は流路を形成する溝に繋がるよう形成されているので、第2の基板110でこの溝を覆うと、一つの液体の経路を構成することになる。これらの受入部112及び排出部113は、ともに2mmの直径の円形状の貫通孔で形成されているが、その大きさは、送液装置に注入する液体の特性を考慮して設計すればよく、例えば、直径10μm以上の貫通孔であるとよい。また、この実施形態では、第1の基板110側に受入部112及び排出部113を設けた形態をとっているが、流路114の端部に対応する第2の基板111に貫通孔を設けて構成してもよい。さらに、流路114の端部でなくとも、流路114の一部分に対応する位置に受入部112を設け、流路114の他の部分に対応する位置に排出部113を設けてもよい。例えば流路が分岐する位置に受入部112又は排出部113を設けてもよい。なお、受入部112、排出部113は、流路を形成する溝と同様に、第1の基板をエッチング等することにより作成でき、例えば切削等の機械的な加工で作成してもよい。 In addition, the flow path 114 is provided with a receiving part 112 for receiving the liquid from one end thereof into the flow path 114 and a discharge part 113 for discharging the liquid in the flow path 114 from the other end. The receiving part 112 is formed by a through hole (receiving hole) penetrating the first substrate 110 at one end of the groove forming the flow path, and the discharging part 113 is formed at one end of the groove forming the flow path. It is formed by a through hole (discharge hole) that penetrates the first substrate 110. Since the receiving part 112 and the discharging part 113 are formed so as to be connected to the groove forming the flow path, when the groove is covered with the second substrate 110, a path for one liquid is formed. Both the receiving part 112 and the discharging part 113 are formed by circular through holes having a diameter of 2 mm, and the size of the receiving part 112 and the discharging part 113 may be designed in consideration of the characteristics of the liquid to be injected into the liquid feeding device. For example, it may be a through hole having a diameter of 10 μm or more. In this embodiment, the receiving portion 112 and the discharging portion 113 are provided on the first substrate 110 side. However, a through hole is provided in the second substrate 111 corresponding to the end portion of the flow path 114. May be configured. Further, the receiving part 112 may be provided at a position corresponding to a part of the flow path 114 and the discharge part 113 may be provided at a position corresponding to the other part of the flow path 114 instead of the end of the flow path 114. For example, the receiving unit 112 or the discharging unit 113 may be provided at a position where the flow path branches. In addition, the receiving part 112 and the discharge part 113 can be created by etching the first substrate, similarly to the grooves forming the flow path, and may be created by mechanical processing such as cutting.
また、吸収体106は、流路114の端部に配置され、この実施形態では、排出部113に配置されている。この吸収体106は、液体を吸収する構造体であり、吸収体106が流路114にある液体を吸収して流路114にある液体を送液する機能をもつ。この実施形態では、吸収体106が排出部113の貫通孔内部及び貫通孔から第2基板111までの間に配置されている。吸収体106を貫通孔内部、つまり、第1の基板の断面方向(厚み方向)内部に配置することにより、排出部113から数ミリメートル四方の領域に対して、数マイクロリットルから数十マイクロリットルの液体吸収力を持たせることができる。 Moreover, the absorber 106 is arrange | positioned at the edge part of the flow path 114, and is arrange | positioned at the discharge part 113 in this embodiment. The absorber 106 is a structure that absorbs liquid, and the absorber 106 has a function of absorbing the liquid in the channel 114 and feeding the liquid in the channel 114. In this embodiment, the absorber 106 is disposed inside the through hole of the discharge portion 113 and between the through hole and the second substrate 111. By disposing the absorber 106 in the through hole, that is, in the cross-sectional direction (thickness direction) of the first substrate, several microliters to several tens of microliters with respect to a region of several millimeters square from the discharge portion 113. The liquid absorbing power can be given.
また、この実施形態では、吸収体106として、繊維物、つまり、BENCOT(登録商標。旭化成せんい(株)製)をφ2mmにカットした物を用いている。吸収体106は、送液する液体に応じて選択すればよいが、この実施形態で用いた繊維物のほか、例えば、多孔体、吸水性高分子(吸水性ポリマー等)、高分子ゲル、等の材料で形成された構造物を用いてもよい。なお、この実施形態では、吸収体106が第1の基板110の貫通孔内部及び貫通孔から第2基板111までの間に、配置されているが、第2の基板111に貫通孔を形成して排出部を設けた場合には、貫通孔内部のほか、第2の基板111の表面(第1の基板の反対側に相当する背面)に吸収体106を配置してもよい。 Further, in this embodiment, as the absorbent body 106, a fiber material, that is, a material obtained by cutting BENCOT (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd.) to φ2 mm is used. The absorbent body 106 may be selected according to the liquid to be fed. In addition to the fiber material used in this embodiment, for example, a porous body, a water-absorbing polymer (water-absorbing polymer, etc.), a polymer gel, etc. A structure formed of the above material may be used. In this embodiment, the absorber 106 is disposed in the through hole of the first substrate 110 and between the through hole and the second substrate 111. However, the through hole is formed in the second substrate 111. When the discharge portion is provided, the absorber 106 may be disposed on the surface of the second substrate 111 (the back surface corresponding to the opposite side of the first substrate) in addition to the inside of the through hole.
また、図1に示すように、この実施形態に係る送液装置は、流路114がその一部分に液体の送液速度を調整する液調整部103(液調整流路)を有している。液調整部103は、受入部112と排出部113との間に配置され、受入部112と排出部113に繋がっている。また、液調整部103は、吸収体106と接して配置され、吸収体106は液調整部103よりも排出部側に配置されている。
この液調整部103には柱状構造物が配置されている。図4に、液調整部103を拡大した平面図を示す。図4は、液調整部103を上面から見たときの平面図であり、便宜上第1の基板を省略し、排出部の形状を省略して表示している。
As shown in FIG. 1, in the liquid delivery device according to this embodiment, the flow path 114 has a liquid adjustment unit 103 (liquid adjustment flow path) that adjusts the liquid delivery speed of a part of the flow path 114. The liquid adjusting unit 103 is disposed between the receiving unit 112 and the discharging unit 113 and is connected to the receiving unit 112 and the discharging unit 113. The liquid adjustment unit 103 is disposed in contact with the absorber 106, and the absorber 106 is disposed on the discharge unit side of the liquid adjustment unit 103.
A columnar structure is disposed in the liquid adjusting unit 103. FIG. 4 shows an enlarged plan view of the liquid adjusting unit 103. FIG. 4 is a plan view when the liquid adjustment unit 103 is viewed from above, and for convenience, the first substrate is omitted and the shape of the discharge unit is omitted.
図4に示すように、液調整部103の流路表面(第2の基板表面)には、ピラー(pillar)状の構造物、つまり柱141が形成されており、この柱141の幅305および隣り合う柱の間隔304は、ともに30μmの大きさで形成されている。この柱状構造物が形成されることにより、流路における液体の流れに対する抵抗として作用し、吸収体106の液体吸収力による液体の流れに対抗する負荷として働く。このため、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからず、流路内における液体をスムーズに排出することができる。この柱141の幅及び間隔は、それぞれ1μm〜1mm程度、0.1μm〜500μm程度の大きさであるとでよい。なお、この柱141は、圧膜レジスト(ノボラック系レジスト)を用いて周知のフォトリソ工程で形成すればよい。 As shown in FIG. 4, a pillar-shaped structure, that is, a pillar 141 is formed on the flow path surface (second substrate surface) of the liquid adjusting unit 103. The interval 304 between adjacent columns is formed with a size of 30 μm. By forming this columnar structure, it acts as a resistance against the liquid flow in the flow path, and acts as a load against the liquid flow due to the liquid absorption force of the absorber 106. For this reason, the pressure of liquid feeding by the absorber is relieved by the liquid adjusting unit, and a strong negative pressure is not applied to the flow path, and the liquid in the flow path can be discharged smoothly. The width and interval of the pillars 141 may be about 1 μm to 1 mm and about 0.1 μm to 500 μm, respectively. The pillar 141 may be formed by a well-known photolithography process using a pressure film resist (novolak resist).
また、この液調整部103は、界面活性剤TWEEN20(GEヘルスケアジャパン(株)製が塗布されており、親水化処理が施されている。つまり、親水化処理が施されることにより、液調整部103は、流路114における他の部分よりも毛細管現象による送液の圧力が強く生じるように形成されている。この親水化処理は界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによって実現できる。例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、UV処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御で親水化してもよい。このような親水化処理により液調整部103が親水化すると、液調整部103は毛細管現象による送液が強く生じる領域となる。また、ピラー状の構造物表面を親水性にすることにより、液調整部103はさらに強い毛細管現象が生じる領域となる。このため、柱141間の隙間に毛細管現象による送液が強く働くこととなり、流路104から液調整部103への液の送液が容易になる。この実施形態では、液調整部103に吸収体106が接して配置されているので、液調整部103から吸収体106に液体がよりスムーズに送液され、液調整部103は、吸収体が持つ液体吸収力を緩和するだけでなく、液体が吸収体106に達するまでの間、送液を補助する。
なお、液調整部103は、流路と同様に溝により形成され、その溝の高さは、5μm〜500μm程度であればよい。この実施形態では液調整部103の溝の深さは50μmとしている。柱141の高さはこの溝の深さと同程度の高さであればよく、また溝の深さより低くてもよい。
In addition, the liquid adjusting unit 103 is coated with a surfactant TWEEN 20 (manufactured by GE Healthcare Japan Co., Ltd.) and subjected to a hydrophilization treatment. The adjustment unit 103 is formed so that the pressure of liquid feeding due to capillary action is generated more strongly than the other part in the channel 114. This hydrophilization treatment is performed by applying a surfactant or a reagent having a hydrophilic functional group to the surface. For example, the liquid adjusting unit 103 may be hydrophilized by hydrophilic treatment, plasma treatment, UV treatment, hydrophilic film coating, or surface roughness control. When the surface of the liquid is made hydrophilic, the liquid adjusting unit 103 becomes a region where liquid feeding due to capillary action is strongly generated, and by making the pillar-like structure surface hydrophilic, the liquid adjusting unit 103 becomes stronger. This is a region in which the capillary phenomenon occurs, so that the liquid feeding due to the capillary action acts strongly in the gap between the columns 141, and the liquid feeding from the flow path 104 to the liquid adjusting unit 103 is facilitated. Then, since the absorber 106 is disposed in contact with the liquid adjusting unit 103, the liquid is more smoothly fed from the liquid adjusting unit 103 to the absorber 106, and the liquid adjusting unit 103 has a liquid absorbing power possessed by the absorber. In addition to alleviating the above, liquid feeding is assisted until the liquid reaches the absorber 106.
In addition, the liquid adjustment part 103 is formed with a groove | channel similarly to a flow path, and the height of the groove | channel should just be about 5 micrometers-500 micrometers. In this embodiment, the depth of the groove of the liquid adjusting unit 103 is 50 μm. The height of the pillar 141 may be as high as the depth of the groove, and may be lower than the depth of the groove.
なお、この実施形態では、流路の毛細管現象により受入部112から排出部113へ液体の送液を行なっているが、受入部112から排出部113への間における流路の一部または全部に毛細管現象が生じない部分がある場合においても、外力等を利用して吸収体106へ液体を接触させて送液してもよい。液体が吸収体106に接すると吸収体106への液の流れが生まれ、送液装置は送液することができる。この場合でも液調整部103の機能は同様である。
また、図示しないが、受入部112から排出部113への間に検出部を設けてもよい。液体の流れが渋滞することがないので、検出の精度や検出の再現性が向上する。
In this embodiment, the liquid is fed from the receiving unit 112 to the discharging unit 113 due to the capillary phenomenon of the channel. However, a part or all of the channel between the receiving unit 112 and the discharging unit 113 is used. Even in the case where there is a portion where the capillary phenomenon does not occur, the liquid may be brought into contact with the absorber 106 using an external force or the like. When the liquid comes into contact with the absorber 106, a liquid flow to the absorber 106 is generated, and the liquid feeding device can feed the liquid. Even in this case, the function of the liquid adjusting unit 103 is the same.
Although not shown, a detection unit may be provided between the receiving unit 112 and the discharge unit 113. Since the liquid flow does not become jammed, detection accuracy and reproducibility of detection are improved.
次に、図2及び図3を用いて、第1の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。図2及び図3は、第1の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図及び断面図であり、便宜上、平面図では第2の基板は省略して記載している。図2の(1)〜(4)及び図3の(1)〜(3)が平面図であり、図3の(4)が図2の(1)に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
図2の(1)に示すように、まず、液体が送液装置の受入部112に注入されると、図2の(2)に示すように、流路114の毛細管現象により液体は排出部113の方向に流路114を伝わっていく。次いで、液体が液調整部103に達すると、液調整部103の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図2(4)に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体106に達すると、流路114の毛細管現象よりも吸収体106の液体吸収力によって、液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部103は、吸収体106の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図3(1)〜(3)に示すように、注入された液体は吸収体106により吸収されて流路114を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、液調整部がその流路面の親水性により液体の伝わる速度を速めるので、液体が受入部から吸収体に到達するまでの間、速やかな送液をすることができる。また、流路の一部分に液調整部があるので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
Next, operation | movement of the liquid feeding apparatus which concerns on 1st Embodiment is demonstrated using FIG.2 and FIG.3. 2 and 3 are a plan view and a cross-sectional view for explaining the operation of the liquid delivery device according to the first embodiment. For convenience, the second substrate is omitted from the plan view. 2 (1) to (4) and FIG. 3 (1) to (3) are plan views, and FIG. 3 (4) is a cross-sectional view corresponding to (1) of FIG. In these drawings, portions where liquid is present are shown in black.
As shown in (1) of FIG. 2, first, when the liquid is injected into the receiving part 112 of the liquid feeding device, the liquid is discharged by the capillary phenomenon of the flow path 114 as shown in (2) of FIG. It travels along the flow path 114 in the direction of 113. Next, when the liquid reaches the liquid adjusting unit 103, the speed of transmission through the liquid channel increases due to the hydrophilicity of the channel surface of the liquid adjusting unit 103. Furthermore, as shown in FIG. 2 (4), when the liquid reaches the absorber 106 in the through hole of the discharge portion, the liquid passes through the flow channel by the liquid absorption force of the absorber 106 rather than the capillary action of the flow channel 114. It comes to be transmitted. At this time, the liquid adjusting unit 103 plays a role of relaxing a strong liquid flow caused by the liquid absorption force of the absorber 106. Eventually, as shown in FIGS. 3 (1) to (3), the injected liquid is absorbed by the absorber 106 and passes through the flow path 114, and most of the liquid reaches the absorber and is discharged from the discharge portion. In other words, the injected liquid is absorbed by the absorber through the flow path and the liquid adjusting unit, and as a result, is discharged from the flow path.
As described above, in the liquid feeding device according to this embodiment, the liquid adjusting unit increases the speed at which the liquid is transmitted due to the hydrophilicity of the flow path surface, so that the liquid can be quickly fed until the liquid reaches the absorber from the receiving unit. Can be liquid. Further, since the liquid adjusting part is provided in a part of the flow path, the pressure of liquid feeding by the absorber is relieved by the liquid adjusting part, and no strong negative pressure is applied to the flow path. For this reason, the liquid feeding device according to this embodiment can apply a uniform pressure to the flow path, and can smoothly feed the liquid.
(第2の実施形態)
この発明の第2の実施形態に係る送液装置について図5及び図6を参照して説明する。図5及び図6は、第2の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。便宜上、平面図では第2の基板は省略して記載している。図5の(1)〜(4)及び図6の(1)〜(3)が平面図であり、図6の(4)が図5の(1)に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
(Second Embodiment)
A liquid delivery device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are a plan view and a cross-sectional view for explaining the liquid delivery device according to the second embodiment. For convenience, the second substrate is omitted from the plan view. 5 (1) to (4) and FIG. 6 (1) to (3) are plan views, and FIG. 6 (4) is a cross-sectional view corresponding to (1) of FIG. In these drawings, portions where liquid is present are shown in black.
まず、図6の(4)を用いて第2の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第1の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第1の実施形態と比較して、流路114及び液調整部103の形状が相違している。つまり、図6の(4)に示すように、この実施形態に係る流路114及び液調整部103は、液調整部103における断面積が、液調整部103以外における流路の断面積よりも小さくなるように形成されている。具体的には、液調整部103における流路の溝の深さは、液調整部103以外の流路の溝の深さよりも浅く、つまり、図6(4)で言えばその高さが低くなっている。この実施形態では、液調整部103以外における流路の高さ301が50μmに、液調整部103の高さ302が10μmに、それぞれ形成されている。この高さは、液調整部103以外における流路の高さ301に対する液調整部103の高さ302が0.9倍〜0.01倍程度の範囲で形成するとよい。これにより、吸収体が持つ液体吸収力により液体が液調整部103に達したときに、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので、吸収体が持つ液体吸収力が緩和され流路に強い負圧がかからない。このため、送液装置の液体の流れが渋滞することがない効果が生じることになる。ここで、断面積は、流路に接する接線を想定した場合に、その接線に対して垂直な面で流路をきったときの断面であり、例えば、流路の液体の流れる方向に対して垂直な面で流路をきったときの断面である。 First, the configuration of the liquid delivery device according to the second embodiment will be described with reference to (4) of FIG. The liquid delivery device according to this embodiment has substantially the same components and arrangement as the first embodiment, but the liquid delivery device according to this embodiment has a flow path 114 as compared with the first embodiment. And the shape of the liquid adjustment part 103 is different. That is, as shown in (4) of FIG. 6, the flow path 114 and the liquid adjustment unit 103 according to this embodiment have a cross-sectional area of the liquid adjustment unit 103 that is larger than a cross-sectional area of the flow path other than the liquid adjustment unit 103. It is formed to be smaller. Specifically, the depth of the channel groove in the liquid adjusting unit 103 is shallower than the depth of the channel grooves other than the liquid adjusting unit 103, that is, the height is lower in FIG. 6 (4). It has become. In this embodiment, the flow path height 301 other than the liquid adjustment unit 103 is formed to 50 μm, and the height 302 of the liquid adjustment unit 103 is formed to 10 μm. This height may be formed such that the height 302 of the liquid adjusting unit 103 relative to the height 301 of the flow path other than the liquid adjusting unit 103 is about 0.9 to 0.01 times. As a result, when the liquid reaches the liquid adjustment unit 103 due to the liquid absorbing power of the absorber, the cross-sectional area becomes small at the portion where the flow path other than the liquid adjustment unit contacts the liquid adjustment unit. The liquid absorption capacity is relaxed and no strong negative pressure is applied to the flow path. For this reason, the effect that the flow of the liquid of a liquid feeding apparatus does not jam is produced. Here, the cross-sectional area is a cross section when the flow path is cut in a plane perpendicular to the tangent line when assuming a tangent line in contact with the flow path. It is a cross section when the flow path is cut off on a vertical plane.
次に、図5の(1)〜(4)及び図6の(1)〜(3)を用いて、第2の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図5の(1)に示すように、まず、液体が送液装置の受入部112に注入されると、図5の(2)に示すように、流路114の毛細管現象により、液体は排出部113の方向に流路114を伝わっていく。次いで、液体が液調整部103に達すると、液調整部103の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図2(4)に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体106に達すると、流路114の毛細管現象によりも吸収体106の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので、液調整部103は、吸収体106の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図6(1)〜(3)に示すように、注入された液体は吸収体106により吸収されて流路114を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
Next, operation | movement of the liquid feeding apparatus which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated using (1)-(4) of FIG. 5, and (1)-(3) of FIG. As shown in (1) of FIG. 5, first, when the liquid is injected into the receiving portion 112 of the liquid delivery device, the liquid is discharged due to the capillary phenomenon of the flow path 114 as shown in (2) of FIG. It travels along the flow path 114 in the direction of the portion 113. Next, when the liquid reaches the liquid adjusting unit 103, the speed of transmission through the liquid channel increases due to the hydrophilicity of the channel surface of the liquid adjusting unit 103. Furthermore, as shown in FIG. 2 (4), when the liquid reaches the absorber 106 in the through hole of the discharge portion, the liquid is transmitted through the flow channel by the liquid absorption force of the absorber 106 due to the capillary phenomenon of the flow channel 114. It becomes like this. At this time, since the cross-sectional area becomes small at the portion where the flow path other than the liquid adjustment section is in contact with the liquid adjustment section, the liquid adjustment section 103 serves to alleviate the strong liquid flow caused by the liquid absorption force of the absorber 106. Fulfill. Eventually, as shown in FIGS. 6 (1) to (3), the injected liquid is absorbed by the absorber 106 and passes through the flow path 114, and most of the liquid reaches the absorber and is discharged from the discharge portion. In other words, the injected liquid is absorbed by the absorber through the flow path and the liquid adjusting unit, and as a result, is discharged from the flow path.
As described above, in the liquid delivery device according to this embodiment, the liquid adjustment unit is provided in a part of the flow path, and the cross-sectional area becomes small at the portion where the flow adjustment unit other than the liquid adjustment unit is in contact with the liquid adjustment unit. The liquid feeding pressure is relaxed by the liquid adjusting unit, and no strong negative pressure is applied to the flow path. For this reason, the liquid feeding device according to this embodiment can apply a uniform pressure to the flow path, and can smoothly feed the liquid.
(第3の実施形態)
この発明の第3の実施形態に係る送液装置について図7及び図8を参照して説明する。 図7及び図8は、第3の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第2の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第2の基板は省略して記載している。図7の(1)〜(4)及び図8の(1)〜(3)が平面図であり、図8の(4)が図7の(1)に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
(Third embodiment)
A liquid delivery device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.7 and FIG.8 is the top view and sectional drawing for demonstrating the liquid feeding apparatus which concerns on 3rd Embodiment. As in the second embodiment, for convenience, the second substrate is omitted from the plan view. (1) to (4) in FIG. 7 and (1) to (3) in FIG. 8 are plan views, and (4) in FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to (1) in FIG. In these drawings, portions where liquid is present are shown in black.
まず、図8の(4)を用いて第3の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第2の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第2の実施形態と比較して液調整部103の形状が相違している。つまり、図8の(4)に示すように、この実施形態に係る液調整部103は、その表面が凹凸形状に形成されている。この凹凸形状は、縦30μm、横30μm、高さ30μmの凸状物により形成され、これらの凸状物は、第1の基板110に間隔が30μmで配置されている。この凹凸形状をなす構造物は、その高さが0.1μm〜500μm程度であればよく、隣り合う凹凸、つまり、凹部と凹部、又は凸部と凸部との間の長さが0.1μm〜500μm程度であればよい。また、凹凸形状をなす構造物が規制された部分はその幅が最長部で1μm〜1mm程度であればよい。この凹凸形状は型成型で形成できる。型側に反転する凹凸を設け、この凹凸を転写すればよい。なお、この型側の凹凸は、圧膜レジストを用い周知のフォトリソ工程で形成すればよい。 First, the configuration of the liquid delivery device according to the third embodiment will be described with reference to (4) of FIG. The liquid feeding device according to this embodiment has substantially the same components and arrangement as those of the second embodiment, but the liquid feeding device according to this embodiment has a liquid adjusting unit 103 as compared with the second embodiment. The shape is different. That is, as shown in (4) of FIG. 8, the surface of the liquid adjusting unit 103 according to this embodiment is formed in an uneven shape. This uneven shape is formed by convex objects having a length of 30 μm, a width of 30 μm, and a height of 30 μm, and these convex objects are arranged on the first substrate 110 with an interval of 30 μm. The height of the uneven structure may be about 0.1 μm to 500 μm, and the adjacent unevenness, that is, the length between the concave portion and the concave portion or between the convex portion and the convex portion is 0.1 μm. It may be about ˜500 μm. Moreover, the width | variety of the part by which the structure which makes uneven | corrugated shape was controlled should just be about 1 micrometer-1 mm in the longest part. This uneven shape can be formed by molding. It is only necessary to provide an unevenness on the mold side and transfer the unevenness. The unevenness on the mold side may be formed by a well-known photolithography process using a pressure film resist.
次に、図7の(1)〜(4)及び図8の(1)〜(3)を用いて、第3の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図7の(1)に示すように、まず、液体が送液装置の受入部112に注入されると、図7の(2)に示すように、流路114の毛細管現象により、液体は排出部113の方向に流路114を伝わっていく。次いで、第2の実施形態と同様に、液体が液調整部103に達すると、液調整部103の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図7(4)に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体106に達すると、流路114の毛細管現象よりも吸収体106の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部の表面に凹凸形状の構造物が形成されているので、液調整部103は、吸収体106の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図8(1)〜(3)に示すように、注入された液体は吸収体106により吸収されて流路114を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部の表面に凹凸形状の構造物が形成されているので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
Next, operation | movement of the liquid feeding apparatus which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated using (1)-(4) of FIG. 7, and (1)-(3) of FIG. As shown in (1) of FIG. 7, first, when the liquid is injected into the receiving portion 112 of the liquid delivery device, the liquid is discharged due to the capillary action of the flow path 114 as shown in (2) of FIG. It travels along the flow path 114 in the direction of the portion 113. Next, as in the second embodiment, when the liquid reaches the liquid adjusting unit 103, the speed of transmission through the liquid channel increases due to the hydrophilicity of the channel surface of the liquid adjusting unit 103. Furthermore, as shown in FIG. 7 (4), when the liquid reaches the absorber 106 in the through hole of the discharge portion, the liquid is transmitted through the flow channel by the liquid absorption force of the absorber 106 rather than the capillary action of the flow channel 114. It becomes like this. At this time, since the uneven structure is formed on the surface of the liquid adjusting unit, the liquid adjusting unit 103 plays a role of relaxing a strong liquid flow caused by the liquid absorbing power of the absorber 106. Eventually, as shown in FIGS. 8 (1) to (3), the injected liquid is absorbed by the absorber 106 and passes through the flow path 114, and most of it reaches the absorber and is discharged from the discharge portion. In other words, the injected liquid is absorbed by the absorber through the flow path and the liquid adjusting unit, and as a result, is discharged from the flow path.
Thus, in the liquid delivery device according to this embodiment, the liquid adjustment part is provided in a part of the flow path, and the uneven structure is formed on the surface of the liquid adjustment part. Is alleviated by the liquid adjusting part, and no strong negative pressure is applied to the flow path. For this reason, the liquid feeding device according to this embodiment can apply a uniform pressure to the flow path, and can smoothly feed the liquid.
(第4の実施形態)
この発明の第4の実施形態に係る送液装置について図9及び図10を参照して説明する。図9及び図10は、第4の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第2及び第3の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第2の基板は省略して記載している。図9の(1)〜(4)及び図10の(1)〜(3)が平面図であり、図10の(4)が図9の(1)に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
(Fourth embodiment)
A liquid delivery device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10 are a plan view and a cross-sectional view for explaining a liquid delivery device according to the fourth embodiment. As in the second and third embodiments, for convenience, the second substrate is omitted from the plan view. 9 (1) to (4) and FIG. 10 (1) to (3) are plan views, and FIG. 10 (4) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 9 (1). In these drawings, portions where liquid is present are shown in black.
まず、図10の(4)を用いて第4の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第2及び第3の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第2及び第3の実施形態と比較して液調整部103の形状が相違している。つまり、図10の(4)に示すように、この実施形態に係る液調整部103は、その表面の表面粗さが液調整部103以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されている。この実施形態では、流路104(ただし、液調整部以外の流路)の算術平均粗さRaが4nm程度、液調整部の算術平均粗さRaが20nm程度となるように形成されている。この流路の表面の表面粗さは、流路の表面の算術平均粗さRaに対して液調整部の流路の算術平均粗さRaが1.1〜100倍の範囲程度であればよい。この液調整部の流路の算術平均粗さRaは、液調整部の表面を薬品処理等の化学的な処理やプラズマ、ガス等による処理で形成することができる。 First, the configuration of the liquid delivery device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The liquid delivery device according to this embodiment has substantially the same components and arrangement as those of the second and third embodiments, but the liquid delivery device according to this embodiment is compared with the second and third embodiments. Thus, the shape of the liquid adjusting unit 103 is different. That is, as shown in FIG. 10 (4), the liquid adjustment unit 103 according to this embodiment is formed so that the surface roughness of the surface is larger than the surface roughness in the flow path other than the liquid adjustment unit 103. In this embodiment, the flow path 104 (however, the flow path other than the liquid adjustment section) is formed so that the arithmetic average roughness Ra is about 4 nm and the liquid adjustment section has an arithmetic average roughness Ra of about 20 nm. The surface roughness of the surface of this flow path should just be the range whose arithmetic mean roughness Ra of the flow path of a liquid adjustment part is 1.1-100 times with respect to arithmetic mean roughness Ra of the surface of a flow path. . The arithmetic mean roughness Ra of the flow path of the liquid adjusting part can be formed by chemical treatment such as chemical treatment or treatment with plasma, gas or the like on the surface of the liquid adjusting part.
次に、図9の(1)〜(4)及び図10の(1)〜(3)を用いて、第4の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図9の(1)に示すように、まず、液体が送液装置の受入部112に注入されると、図9の(2)に示すように、流路114の毛細管現象により、液体は排出部113の方向に流路114を伝わっていく。次いで、第2及び第3の実施形態と同様に、液体が液調整部103に達すると、液調整部103の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図9(4)に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体106に達すると、流路114の毛細管現象よりも吸収体106の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部の表面における表面粗さが液調整部103以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されているので、液調整部103は、吸収体106の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図10(1)〜(3)に示すように、注入された液体は吸収体106により吸収されて流路114を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部の表面における表面粗さが液調整部103以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されているので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
Next, the operation of the liquid delivery device according to the fourth embodiment will be described using (1) to (4) in FIG. 9 and (1) to (3) in FIG. As shown in (1) of FIG. 9, when the liquid is first injected into the receiving portion 112 of the liquid delivery device, the liquid is discharged due to the capillary phenomenon of the flow path 114 as shown in (2) of FIG. It travels along the flow path 114 in the direction of the portion 113. Next, as in the second and third embodiments, when the liquid reaches the liquid adjusting unit 103, the speed of transmission through the liquid channel increases due to the hydrophilicity of the channel surface of the liquid adjusting unit 103. Furthermore, as shown in FIG. 9 (4), when the liquid reaches the absorber 106 in the through hole of the discharge portion, the liquid is transmitted through the flow channel by the liquid absorption force of the absorber 106 rather than the capillary phenomenon of the flow channel 114. It becomes like this. At this time, since the surface roughness on the surface of the liquid adjusting unit is formed to be rougher than the surface roughness in the flow path other than the liquid adjusting unit 103, the liquid adjusting unit 103 is a powerful liquid due to the liquid absorbing power of the absorber 106. To alleviate the flow of Eventually, as shown in FIGS. 10 (1) to 10 (3), the injected liquid is absorbed by the absorber 106 and passes through the flow path 114, most of which reaches the absorber and is discharged from the discharge portion. In other words, the injected liquid is absorbed by the absorber through the flow path and the liquid adjusting unit, and as a result, is discharged from the flow path.
As described above, in the liquid delivery device according to this embodiment, the liquid adjustment part is provided in a part of the flow path, and the surface roughness on the surface of the liquid adjustment part is formed to be rougher than the surface roughness in the flow path other than the liquid adjustment part 103. Therefore, the pressure of liquid feeding by the absorber is relaxed by the liquid adjusting unit, and no strong negative pressure is applied to the flow path. For this reason, the liquid feeding device according to this embodiment can apply a uniform pressure to the flow path, and can smoothly feed the liquid.
(第5の実施形態)
この発明の第5の実施形態に係る送液装置について図11及び図12を参照して説明する。図11及び図12は、第5の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第2〜第4の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第2の基板は省略して記載している。図11の(1)〜(4)及び図12の(1)〜(3)が平面図であり、図12の(4)が図11の(1)に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
(Fifth embodiment)
A liquid delivery device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.11 and FIG.12 is the top view and sectional drawing for demonstrating the liquid feeding apparatus which concerns on 5th Embodiment. As in the second to fourth embodiments, for convenience, the second substrate is omitted from the plan view. (1) to (4) in FIG. 11 and (1) to (3) in FIG. 12 are plan views, and (4) in FIG. 12 is a cross-sectional view corresponding to (1) in FIG. In these drawings, portions where liquid is present are shown in black.
まず、図12の(4)を用いて第5の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第3の実施形態と同様であるが、第3の実施形態と比較して、この実施形態に係る液調整部103の表面に形成された凹凸形状が感光性の厚膜レジスト等を用いて形成され、第2の基板に配置されている点で相違している。第2の基板は平坦であるので、流路が形成された第1の基板に凹凸形状を形成するよりも作成が容易となる。凹凸形状の作成は、エッチング等によって第2の基板に形成してもよい。また、この凹凸形状は、第3の実施形態と同様に、縦30μm、横30μm、高さ30μmの凸状物により形成され、これらの凸状物は、間隔が30μmで配置されている。この凹凸形状をなす構造物は、第3の実施形態と同様の高さ、大きさ等が設計すればよい。なお、第5の実施形態に係る送液装置の動作は、第3の実施形態と同様であるので、説明を省略する。 First, the configuration of the liquid delivery device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. The liquid feeding device according to this embodiment has substantially the same components and arrangement as those of the third embodiment. However, compared to the third embodiment, the liquid delivery device according to this embodiment has a surface on the surface of the liquid adjusting unit 103 according to this embodiment. The formed uneven shape is different in that it is formed using a photosensitive thick film resist or the like and disposed on the second substrate. Since the second substrate is flat, it is easier to create than forming an uneven shape on the first substrate on which the flow path is formed. The uneven shape may be formed on the second substrate by etching or the like. In addition, as in the third embodiment, the concavo-convex shape is formed by convex objects having a length of 30 μm, a width of 30 μm, and a height of 30 μm, and these convex objects are arranged at intervals of 30 μm. The structure having the uneven shape may be designed with the same height, size, and the like as in the third embodiment. The operation of the liquid delivery device according to the fifth embodiment is the same as that of the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
(第6の実施形態)
この発明の第6の実施形態に係る送液装置について図13及び図14を参照して説明する。図13及び図14は、第6の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第2〜第5の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第2の基板は省略して記載している。図13の(1)〜(4)及び図14の(1)〜(3)が平面図であり、図14の(4)が図13の(1)に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
(Sixth embodiment)
A liquid delivery device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.13 and FIG.14 is the top view and sectional drawing for demonstrating the liquid feeding apparatus which concerns on 6th Embodiment. As in the second to fifth embodiments, for convenience, the second substrate is omitted from the plan view. (1) to (4) in FIG. 13 and (1) to (3) in FIG. 14 are plan views, and (4) in FIG. 14 is a cross-sectional view corresponding to (1) in FIG. In these drawings, portions where liquid is present are shown in black.
まず、図14の(4)を用いて第6の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第4の実施形態と同様であるが、第4の実施形態と比較して、液調整部103のその表面の表面粗さが粗く形成されている部分が第2の基板である点で相違している。つまり、液調整部103のその表面の表面粗さが液調整部103以外の流路における表面粗さよりも粗く形成され、液調整部103における第2の基板の部分が粗く形成されている。この表面粗さの配置は第4の実施形態と同じに形成され、その設計は、第4の実施形態と同様の表面粗さであればよい。 なお、第6の実施形態に係る送液装置の動作は、第4の実施形態と同様であるので、説明を省略する。 First, the configuration of the liquid delivery device according to the sixth embodiment will be described with reference to (4) of FIG. The liquid feeding device according to this embodiment has substantially the same components and arrangement as those of the fourth embodiment, but the surface roughness of the surface of the liquid adjusting unit 103 is smaller than that of the fourth embodiment. The difference is that the portion that is roughly formed is the second substrate. That is, the surface roughness of the surface of the liquid adjusting unit 103 is formed to be rougher than the surface roughness in the flow path other than the liquid adjusting unit 103, and the portion of the second substrate in the liquid adjusting unit 103 is formed to be rough. The arrangement of the surface roughness is the same as that of the fourth embodiment, and the design may be the same as that of the fourth embodiment. The operation of the liquid delivery device according to the sixth embodiment is the same as that of the fourth embodiment, and a description thereof will be omitted.
(第7の実施形態)
この発明の第7の実施形態に係る送液装置について図15〜図17を参照して説明する。図15は、第7の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。図16は、第7の実施形態に係る送液装置を構成する基板を説明するための図である。図17は、第7の実施形態に係る変形例を説明するための平面図である。この送液装置は、いわゆるチップの形態であり、送液チップといわれるものである。
(Seventh embodiment)
A liquid delivery device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a plan view for explaining the liquid delivery device according to the seventh embodiment. FIG. 16 is a view for explaining a substrate constituting the liquid delivery device according to the seventh embodiment. FIG. 17 is a plan view for explaining a modification according to the seventh embodiment. This liquid feeding device is in the form of a so-called chip and is called a liquid feeding chip.
図15に示すように、第7の実施形態に係る送液装置(送液チップ)には、送液を制御するための制御電極、つまり第1及び第2の開閉バルブ2005,2006と、前記液体に含まれる活性物質を検出するための検出電極、つまり検出部2012とが形成されている。具体的には、この実施形態に係る送液装置は、流路の端部に第1及び第2の液調整部2003,2004が形成され、この第1及び第2の液調整部2003,2004に第1及び第2の液体用の受入孔2001,2002が第1の基板2101に貫通孔を設けて形成されている。また、流路は吸収体2014が配置された部分につながり、この部分には吸収体2014が配置されている。この吸収体2014が配置された部分には、第3の開放孔が第1の基板2101に貫通孔を設けて形成されている。また、流路は、第1及び第2の液調整部2003,2004に繋がる第1の流路2009と、第1の流路2009の中央部にT字型につながる第4の流路2008と、この第4の流路2008及び吸収体2014が配置された部分につながる第2の流路2010と、で構成されている。これらの流路のうち、第1の流路2009の第1及び第2の液調整部2003,2004との接合する部分に、第1及び第2の開閉バルブ2005,2006が形成され、第2の流路2010に検出部2012が形成されている。ここで、第4の流路2008は、第1及び第2の液体用の受入孔2001,2002から注入された液体をミキシングする。 As shown in FIG. 15, the liquid feeding device (liquid feeding chip) according to the seventh embodiment includes a control electrode for controlling liquid feeding, that is, first and second on-off valves 2005 and 2006, A detection electrode for detecting an active substance contained in the liquid, that is, a detection unit 2012 is formed. Specifically, in the liquid delivery device according to this embodiment, first and second liquid adjustment units 2003 and 2004 are formed at the end of the flow path, and the first and second liquid adjustment units 2003 and 2004 are formed. In addition, first and second liquid receiving holes 2001 and 2002 are formed in the first substrate 2101 with through holes. The channel is connected to a portion where the absorber 2014 is disposed, and the absorber 2014 is disposed in this portion. In the portion where the absorber 2014 is disposed, a third open hole is formed by providing a through hole in the first substrate 2101. In addition, the flow path includes a first flow path 2009 connected to the first and second liquid adjusting units 2003 and 2004, and a fourth flow path 2008 connected to the center of the first flow path 2009 in a T shape. The second channel 2010 connected to the portion where the fourth channel 2008 and the absorber 2014 are arranged. Among these flow paths, first and second on-off valves 2005 and 2006 are formed at a portion of the first flow path 2009 where the first and second liquid adjustment units 2003 and 2004 are joined. The detection unit 2012 is formed in the flow path 2010. Here, the fourth channel 2008 mixes the liquid injected from the receiving holes 2001 and 2002 for the first and second liquids.
また、図16に示すように、流路及び液調整部、吸収体が第1の基板2101に配置され(図16の(1))、第1及び第2の開閉バルブ2005,2006、検出部2012が第2の基板2102に形成されている(図16の(2))。第1及び第2の開閉バルブ2005,2006、検出部2012は、配線に接続され、これらが第2の基板の端部で外部接続端子2015に接続されている。図示しないが、第1及び第2の開閉バルブ2005,2006、検出部2012は配線及び外部接続端子2015を介して制御部に接続され、制御部は、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに,前記検出電極から電流を検出して前記活性物質を検出するように構成されている。第1及び第2の開閉バルブ2005,2006は、いわゆるエレクトロウエッティング技術を利用したバルブであり、制御部は、バルブ(電極)の電圧を変化させることによってバルブ(電極)上の液体の接触角が変化させ、送液の停止、通過を行う。 Further, as shown in FIG. 16, the flow path, the liquid adjusting unit, and the absorber are arranged on the first substrate 2101 ((1) in FIG. 16), the first and second on-off valves 2005 and 2006, and the detecting unit. 2012 is formed on the second substrate 2102 ((2) in FIG. 16). The first and second on-off valves 2005 and 2006 and the detection unit 2012 are connected to wiring, and these are connected to the external connection terminal 2015 at the end of the second substrate. Although not shown, the first and second on-off valves 2005 and 2006 and the detection unit 2012 are connected to the control unit via wiring and an external connection terminal 2015, and the control unit applies a voltage to the control electrode to send liquid. And detecting the current from the detection electrode to detect the active substance. The first and second open / close valves 2005 and 2006 are valves using so-called electrowetting technology, and the control unit changes the voltage of the valve (electrode) to change the contact angle of the liquid on the valve (electrode). To change and stop and pass the liquid.
この実施形態に係る流路、吸収体、液調整部の構成が第1の実施形態と同様である。 従って、この実施形態においても、液調整部が吸収体の液体吸収力を補助し、液体の流れが継続的に続くだけでなく安定した一定の速度で液体を送液することができる。また、流路の一部分に液調整部があるので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、複数の流路で構成される送液装置であっても、液体がスムーズに流れ、第1及び第2の受入孔から注入された液体を検出部で均一に混合することができる。したがって、正確な測定が可能となる。
なお、図17に示すように、3枚の基板を重ね合わせることにより、送液装置を形成してもよい。基板2201に受入孔、排出孔、吸収体を収納する部分を、基板2202に流路を、基板2203に開閉バルブ、検出部(電極)、配線、端子をそれぞれ形成して送液装置を形成してもよい。
The structure of the flow path, the absorber, and the liquid adjustment unit according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. Accordingly, also in this embodiment, the liquid adjusting unit assists the liquid absorbing power of the absorber, and not only the liquid flow continues but also the liquid can be fed at a stable and constant speed. Further, since the liquid adjusting part is provided in a part of the flow path, the pressure of liquid feeding by the absorber is relieved by the liquid adjusting part, and no strong negative pressure is applied to the flow path. For this reason, even if it is a liquid feeding apparatus comprised with a some flow path, a liquid flows smoothly and the liquid inject | poured from the 1st and 2nd receiving hole can be mixed uniformly by a detection part. Therefore, accurate measurement is possible.
In addition, as shown in FIG. 17, you may form a liquid feeding apparatus by superimposing three board | substrates. The substrate 2201 is provided with a receiving hole, a discharge hole, and an absorber, a substrate 2202 is formed with a flow path, and the substrate 2203 is formed with an opening / closing valve, a detection unit (electrode), a wiring, and a terminal to form a liquid feeding device. May be.
(第8の実施形態)
この発明の第8の実施形態に係る送液装置について図18を参照して説明する。図18は、第8の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
図18に示すように、この液体分析装置は、いわゆるハンディ型のマイクロ分析装置であり、携帯可能に構成されている。このハンディ型マイクロ分析装置は、マイクロ分析チップ2302と、このマイクロ分析チップを制御する制御用ハンディ機器2301とで構成されている。マイクロ分析チップ2302は、実施の形態7で説明した送液チップ(送液装置)に対応し、制御用ハンディ機器2301は実施の形態7で説明した制御部に対応している。このため、基本的な構成及び動作は第7の実施形態と同じであり、第7の実施形態と相違する部分について説明する。
(Eighth embodiment)
A liquid delivery device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a liquid analyzer according to the eighth embodiment.
As shown in FIG. 18, this liquid analyzer is a so-called handy type micro analyzer, and is configured to be portable. This handy type microanalyzer comprises a microanalysis chip 2302 and a control handy device 2301 for controlling the microanalysis chip. The micro analysis chip 2302 corresponds to the liquid supply chip (liquid supply device) described in the seventh embodiment, and the control handy device 2301 corresponds to the control unit described in the seventh embodiment. For this reason, the basic configuration and operation are the same as those of the seventh embodiment, and differences from the seventh embodiment will be described.
制御用ハンディ機器2301には、実施の形態7で説明した外部接続端子2015に接続する端子が設けられ(図示せせず)、マイクロ分析チップ(送液チップ、送液装置)が挿入されるチップ接続口2303が設けられている。マイクロ分析チップの外部接続端子2015をチップ接続口2303に挿入すると、制御用ハンディ機器2301内の外部入出力端子とマイクロ分析チップ2302の外部接続端子とが電気的に接続される。また、制御用ハンディ機器2301には、分析チップの測定結果(被検出物質の量など)を表示することができる表示部2304と、測定の開始、停止や、測定パラメータを特定するための様々なデータを入力することのできる入力部2305とが設けられている。例えば、入力部2305は、タッチパネル構造で構成される。さらに制御用ハンディ機器2301には、データを処理することのできるCPUや入力情報および出力情報を処理するI/O論理回路などの情報処理システム(図示しない)が組み込まれている。 The control handy device 2301 is provided with a terminal (not shown) connected to the external connection terminal 2015 described in the seventh embodiment, and a chip connection into which a micro analysis chip (liquid feeding chip, liquid feeding device) is inserted. A mouth 2303 is provided. When the external connection terminal 2015 of the micro analysis chip is inserted into the chip connection port 2303, the external input / output terminal in the control handy device 2301 and the external connection terminal of the micro analysis chip 2302 are electrically connected. In addition, the control handy device 2301 has a display unit 2304 that can display the measurement result of the analysis chip (such as the amount of the substance to be detected), and various kinds of parameters for starting and stopping the measurement and for specifying the measurement parameters. An input unit 2305 capable of inputting data is provided. For example, the input unit 2305 has a touch panel structure. Further, the control handy device 2301 incorporates an information processing system (not shown) such as a CPU that can process data and an I / O logic circuit that processes input information and output information.
このマイクロ分析装置は次のように用いられる。まず、マイクロ分析チップ2302を制御用ハンディ機器2301に接続し、各種データを入力し、測定開始ボタンを押す。これにより、予めマイクロ分析チップに備えられ、且つ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や試料液(被検液)などの溶液が流路内内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、ここで被検出物質の量に応じた電気信号が発せられる。この電気信号は外部接続端子2015から外部に出力される。そして、外部接続端子2015から出力された信号は、外部接続端子2015と電気的に接続された制御用ハンディ機器の外部入力端子が受け取り、この信号を制御用ハンディ機器に予め格納されたソフト情報に基づいて分析する。これにより、被検出物質の量または種類などを特定することができる。 This microanalyzer is used as follows. First, the micro analysis chip 2302 is connected to the control handy device 2301, various data are input, and a measurement start button is pressed. As a result, solutions such as reagent liquids and sample liquids (test liquids) that have been previously provided in the microanalysis chip and that have stopped flowing into the flow path by the open / close valve sequentially enter the flow path. As a result, a predetermined reaction is performed in each flow path to become a detectable substance to reach the detection unit, where an electrical signal corresponding to the amount of the substance to be detected is generated. This electrical signal is output from the external connection terminal 2015 to the outside. The signal output from the external connection terminal 2015 is received by an external input terminal of a control handy device electrically connected to the external connection terminal 2015, and this signal is stored in software information stored in advance in the control handy device. Analyze based. Thereby, the quantity or type of the substance to be detected can be specified.
このハンディ型マイクロ分析装置の制御用ハンディ機器2301は、例えば携帯電話やPDAなどの携帯電子機器で構成してもよい。ここでは携帯電話を例に挙げて説明する。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、上記したチップ接続口を設け、この携帯電話にマイクロ分析チップから発信されたデータを処理する分析ソフトを格納する。この携帯電話は通常は携帯電話として機能し、必要に応じて制御用ハンディ機器として機能させることができる。そして、例えば、携帯電話にマイクロ分析チップを接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。 これにより、あらかじめマイクロ分析チップに準備され、かつ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や被検液などが流路内へ進行する。次いで、分析チップが順次動作して検出部において検出された被検出物質量に応じた電気信号を携帯電話に出力する。携帯電話のコンピュータがこの信号をソフト的に解析し被検出物質の量や種類などを特定する。これを携帯電話のディスプレイに表示する。また、オペレータの指示を受け、その電送機能を利用して解析情報を離れた場所にまで電送する。 The control handy device 2301 of the handheld micro-analyzer may be constituted by a portable electronic device such as a mobile phone or a PDA. Here, a mobile phone will be described as an example. For example, the above-described chip connection port is provided in a mobile phone having a computer function, and analysis software for processing data transmitted from the micro analysis chip is stored in this mobile phone. This mobile phone normally functions as a mobile phone, and can function as a handy device for control if necessary. Then, for example, a micro analysis chip is connected to a mobile phone, various data are input using the buttons of the mobile phone, and then a button set as a measurement start button is pressed. As a result, the reagent solution or test solution that has been prepared in advance in the microanalysis chip and has stopped flowing into the flow path by the open / close valve is advanced into the flow path. Next, the analysis chip sequentially operates and outputs an electric signal corresponding to the amount of the substance to be detected detected by the detection unit to the mobile phone. The computer of the mobile phone analyzes this signal in software to identify the amount and type of the substance to be detected. This is displayed on the mobile phone display. Also, upon receiving an instruction from the operator, the analysis information is transmitted to a remote place using the transmission function.
(第9の実施形態)
この発明の第9の実施形態に係る送液装置について図19を参照して説明する。図19は、第9の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
図19に示すように、この液体分析装置は、いわゆる一体型マイクロ分析装置であり、サンプル採取部2401、液体流路部2402、駆動分析処理部2403、入出力論理処理部2404および出入力部2405が、それぞれ1つの基板に形成され構成されている。
(Ninth embodiment)
A liquid delivery device according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a liquid analyzer according to the ninth embodiment.
As shown in FIG. 19, this liquid analyzer is a so-called integrated microanalyzer, which is a sample collection unit 2401, a liquid channel unit 2402, a drive analysis processing unit 2403, an input / output logic processing unit 2404, and an input / output unit 2405. Are each formed and configured on one substrate.
サンプル採取部2401は、その内部に毛細管が有する針が配置されており、この針を人体又は試料体に針を刺す等することにより血液や試料を採取するように構成されている。この針は、人体等に針を刺して血液等の体液を抽出するときに痛みが緩和されるので、低侵襲のマイクロプローブを用いるとよい。また、この針とともに、又は針の代わりに、非侵襲型の採取器具を設けてもよい。例えば、皮膚表面の汗、口腔内の唾液、涙や尿等を採取する吸液体を設けるのもよい。
また、液体流路部2402としては、実施の形態1〜4の送液装置と同様の流路装置を用いる。このうち、好ましくは実施の形態3で説明した流路装置を用いる。サンプル採取部2401に配置されている針の毛細管は液体流路部2402の液調整部2414と接続され、針に設けられている毛細管の毛細管現象によりサンプルが液調整部に流入するように構成されている。
The sample collection unit 2401 includes a needle included in the capillary, and is configured to collect blood and a sample by inserting the needle into a human body or a sample body. Since the pain is alleviated when the needle is inserted into a human body or the like to extract a body fluid such as blood, it is preferable to use a microinvasive probe. Further, a non-invasive sampling device may be provided together with or instead of the needle. For example, it is also possible to provide a liquid-absorbing liquid that collects sweat on the skin surface, saliva in the oral cavity, tears, urine, and the like.
Further, as the liquid flow path portion 2402, a flow path apparatus similar to the liquid feeding apparatus according to the first to fourth embodiments is used. Of these, the flow path device described in Embodiment 3 is preferably used. The capillary tube of the needle disposed in the sample collection unit 2401 is connected to the liquid adjustment unit 2414 of the liquid flow path unit 2402, and the sample flows into the liquid adjustment unit due to the capillary phenomenon of the capillary tube provided in the needle. ing.
また、液体流路部2402は、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル等の基板を用いて作成される。液体流路部2402に複数の検出部を配置してもよいし、また、複数の流路が配置されてもよい。 Further, the liquid flow path portion 2402 is formed using a substrate such as polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polytetrafluoroethylene, vinyl chloride, or the like. A plurality of detection units may be arranged in the liquid channel unit 2402, or a plurality of channels may be arranged.
駆動分析処理部2403は、CPU、メモリ、バッテリー(図示せず)等が設けられており、液体流路部2042の検出部や後述するI/O論理回路などに接続されている。この実施の形態は、全ての要素を含む一体型であるので、各種測定に対応した開閉バルブコントロールや、測定データの処理等が可能となるように、駆動分析処理部2403にCPUやメモリが設けられている。このメモリには、各種測定に対応したバルブコントロールシークエンス情報や、測定データの処理情報が格納されている。 The drive analysis processing unit 2403 is provided with a CPU, a memory, a battery (not shown), and the like, and is connected to a detection unit of the liquid flow path unit 2042, an I / O logic circuit described later, and the like. Since this embodiment is an integrated type that includes all elements, a CPU and a memory are provided in the drive analysis processing unit 2403 so that on-off valve control corresponding to various measurements, measurement data processing, and the like can be performed. It has been. In this memory, valve control sequence information corresponding to various measurements and measurement data processing information are stored.
駆動分析処理部2403は、予め格納された上記情報に基づいて、測定開始時に開閉バルブを開き試薬液や試料液(被検液)などを流路内に流入させ、検出部が検出された電気信号を処理して、被検出物質の量または種類を特定する。このように、駆動分析処理部2403は、マイクロ分析チップを制御し、かつマイクロ分析チップで得た測定データをI/O論理回路(下記)に出力する構成になっている。なお、駆動分析処理部2403は、実施の形態7における図17の蓋基板2102と同様に構成することができ、また実施の形態8で記載した駆動制御要素を組み込みことができる。 Based on the information stored in advance, the drive analysis processing unit 2403 opens the open / close valve at the start of measurement and allows a reagent solution, a sample solution (test solution), etc. to flow into the flow path, and the electrical detected by the detection unit is detected. The signal is processed to identify the amount or type of substance to be detected. As described above, the drive analysis processing unit 2403 is configured to control the micro analysis chip and output measurement data obtained by the micro analysis chip to an I / O logic circuit (described below). The drive analysis processing unit 2403 can be configured in the same manner as the lid substrate 2102 of FIG. 17 in the seventh embodiment, and can incorporate the drive control element described in the eighth embodiment.
入出力論理処理部2404は、I/O論理回路を有し、このI/O論理回路は駆動分析処理部2403のCPUに接続されると共に、電気接続線を介して出入力部の各ボタン及び表示部に接続されている。入出力論理処理部2404は、駆動分析処理部2403のCPUと協働して、I/Oデータを処理し、出入力部のディスプレイ(LCD)に測定結果を表示すると共に、出入力部2405の入力ボタンで入力された電気信号に基づいてマイクロ分析チップを制御する。なお、この制御には、少なくとも開閉バルブの制御と検出部電極の制御が含まれる。出入力部2405には、CPUに指示を与える入力ボタンとディスプレイ(LCD)が設けられている。 The input / output logic processing unit 2404 has an I / O logic circuit, and this I / O logic circuit is connected to the CPU of the drive analysis processing unit 2403 and each button of the input / output unit via the electrical connection line and Connected to the display. The input / output logic processing unit 2404 cooperates with the CPU of the drive analysis processing unit 2403 to process I / O data, display the measurement result on the display (LCD) of the input / output unit, and The micro analysis chip is controlled based on the electric signal input by the input button. This control includes at least control of the on-off valve and control of the detection unit electrode. The input / output unit 2405 is provided with an input button for giving an instruction to the CPU and a display (LCD).
なお、ディスプレイはLCD(液晶ディスプレイ)に限られるものではなく、有機EL表示モジュール等であってもよい。このディスプレイは、駆動ドライバー回路をI/O論理回路とCPUが協働し駆動することにより表示動作を行う。表示形式としては、例えば数値表示、グラフ表示、「ある・なし」表示、更には経時変化表示など、多様な表示形式を採用することができる。 The display is not limited to the LCD (liquid crystal display) but may be an organic EL display module or the like. This display performs a display operation by driving a driving driver circuit in cooperation with an I / O logic circuit and a CPU. As the display format, for example, various display formats such as numerical display, graph display, “present / none” display, and time-change display can be adopted.
出入力部には、図19に示さないが、外部との入出力を処理する端子、または、無線送受信機を設けることができる。これにより、パソコンやPDA端末などと接続でき、またネットワーク接続が可能になり、利便性が高まる。 Although not shown in FIG. 19, the input / output unit can be provided with a terminal for processing input / output with the outside or a wireless transceiver. As a result, it is possible to connect to a personal computer, a PDA terminal or the like, and it is possible to connect to a network, thereby improving convenience.
以上のように、実施の形態8の液体分析装置は、サンプルの採取からその測定と出力を一つの装置で行うことができる。特に外部との双方向の情報のやり取りを可能にする無線送受信機を組み込んだマイクロ分析チップ装置によると、例えば自宅で測定した人の健康に関する測定結果を直ちにネットワークを介して病院や健康管理センターなどに電送することができ、これにより、迅速かつ的確な診断や治療に関するアドバイスを受けることが可能になる。小型で利便性に優れたマイクロ分析チップ装置を提供することができる。 As described above, the liquid analyzer of Embodiment 8 can perform measurement and output from collection of a sample with a single device. In particular, according to the micro-analysis chip device incorporating a wireless transceiver that enables two-way information exchange with the outside, for example, measurement results on human health measured at home can be immediately sent via a network to a hospital, health care center, etc. This makes it possible to receive prompt and accurate diagnosis and treatment advice. A microanalytical chip device that is small and excellent in convenience can be provided.
(実施例)
主基板への流路114用の溝の形成には、金型による樹脂成型方法を用いた。金型は、シリコン基板にフォトリソ法でレジストパターンを形成後、ドライエッチングプロセス法によりエッチングを行って作製した。流路の幅を600μm、液調整部の寸法を5mm×5mmとし、液調整部に30μm×30μmの柱を30μmの間隔で配置した。また、作製された金型に型枠を設け、シリコンゴム(ポリジメチルシロキサン、東レダウコーニング社製 ジルポット184)を厚みが2mmになるまで流し込み、100℃、15分の加熱を行い、硬化させた。硬化後、金型と硬化したシリコンゴムを分離させた。次いで、シリコンゴムを縦20mm、横10mm、厚み2mmに整形し、入口孔、出口孔がφ2mmになるようにポンチで貫通孔を開け、第1の基板を作製した。作成した第1の基板の液調整部にTWEEN20(GEヘルスケアジャパン(株)製を塗布し、100℃で5分間乾燥させた。
第2の基板は、厚み600μmのテンパックスガラス基板をダイシングソーで縦25mm、横15mmに切断して作製した。吸収体106としてBENCOT(登録商標。旭化成せんい(株)製)をφ2mmにカットした物を用いた。作製した第1の基板と第2の基板とを貼り合わせ、排出孔に吸収体106を充填し、実施例にかかる送液構造体を作製した。
(Example)
A resin molding method using a mold was used to form the groove for the flow path 114 in the main substrate. The mold was manufactured by forming a resist pattern on a silicon substrate by a photolithography method and then performing an etching by a dry etching process method. The width of the flow path was 600 μm, the size of the liquid adjustment part was 5 mm × 5 mm, and columns of 30 μm × 30 μm were arranged in the liquid adjustment part at intervals of 30 μm. In addition, a mold was provided on the produced mold, and silicon rubber (polydimethylsiloxane, Zilpot 184 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was poured until the thickness reached 2 mm, and heated at 100 ° C. for 15 minutes to be cured. . After curing, the mold and the cured silicone rubber were separated. Next, silicon rubber was shaped into a length of 20 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm, and a through hole was formed with a punch so that the inlet hole and the outlet hole had a diameter of 2 mm, thereby producing a first substrate. TWEEN 20 (manufactured by GE Healthcare Japan Co., Ltd.) was applied to the prepared liquid adjustment part of the first substrate and dried at 100 ° C. for 5 minutes.
The second substrate was prepared by cutting a Tempax glass substrate having a thickness of 600 μm into a length of 25 mm and a width of 15 mm with a dicing saw. As the absorbent body 106, a material in which BENCOT (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd.) was cut to φ2 mm was used. The produced 1st board | substrate and 2nd board | substrate were bonded together, the absorber 106 was filled with the discharge hole, and the liquid feeding structure concerning an Example was produced.
次に、実施例に係る送液装置に液体を流す試験を行った。リン酸緩衝液を滴下すると、毛細管現象により送液構造体内の流路に溶液が入った。次いで、流路内の液体は液調整部へ進入し、吸収体106の吸収が行なわれ、入口穴(排気孔)から空気が進入し、流路内の溶液が完全に排出が行なわれた。
また、比較例として、液調整部のない送液構造体を作成した。液調整部以外は、上記の実施例の送液構造体を作製と同様に作製した。さらに、液体を流す実験も実施例と同様の方法で行った。
Next, a test for flowing a liquid through the liquid feeding device according to the example was performed. When the phosphate buffer was dropped, the solution entered the flow path in the liquid feeding structure by capillary action. Next, the liquid in the flow path entered the liquid adjusting section, the absorber 106 was absorbed, air entered through the inlet hole (exhaust hole), and the solution in the flow path was completely discharged.
Moreover, the liquid feeding structure without a liquid adjustment part was created as a comparative example. Except for the liquid adjusting unit, the liquid feeding structure of the above example was manufactured in the same manner as the manufacturing. Furthermore, an experiment for flowing a liquid was also performed in the same manner as in the example.
図20及び図21に、その結果を示す。図20が実施例の結果を示す写真であり、図21が比較例の結果を示す写真である。図20において、四角形状の流路は液調整部である。図20を参照すると、(1)のAで示す液面が(2)に示すBの位置に移動し、さらに時間が経過すると、(3)に示す位置まで液面が移動していることがわかる。つまり、空気が進入し、流路114内の液が排出される様子が理解できる。これに対し、図21を参照すると、(1)のPで示す液面が(2)に示すQの位置に移動するとともに排出孔側のRにも液面が生じ逆側から空気が侵入していることがわかる。
以上より、比較例でスムーズに行われなかった液体の流れが、実施例の送液装置では、スムーズに行われていることがわかる。つまり、吸収体が持つ液体吸収力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかかっていないことがわかる。また、送液装置の液体がスムーズに流れ、この送液装置は流路内に均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができることが理解できる。
The results are shown in FIG. 20 and FIG. FIG. 20 is a photograph showing the result of the example, and FIG. 21 is a photograph showing the result of the comparative example. In FIG. 20, the rectangular channel is a liquid adjusting unit. Referring to FIG. 20, the liquid level indicated by A in (1) moves to the position B shown in (2), and when the time further elapses, the liquid level moves to the position shown in (3). Recognize. That is, it can be understood that air enters and the liquid in the flow path 114 is discharged. On the other hand, referring to FIG. 21, the liquid level indicated by P in (1) moves to the position Q shown in (2), and a liquid level is also generated in R on the discharge hole side so that air enters from the opposite side. You can see that
From the above, it can be seen that the liquid flow that was not smoothly performed in the comparative example was performed smoothly in the liquid feeding device of the example. That is, it can be seen that the liquid absorbing power of the absorber is relaxed by the liquid adjusting unit, and no strong negative pressure is applied to the flow path. In addition, it can be understood that the liquid in the liquid feeding device flows smoothly, and that this liquid feeding device can apply a uniform pressure to the flow channel in the flow channel, and can perform stable liquid feeding.
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。1つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの1又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。 Various features shown in the above embodiments can be combined with each other. In the case where a plurality of features are included in one embodiment, one or a plurality of features can be appropriately extracted and used alone or in combination in the present invention.
103 液調整部(液調整流路)
106 吸収体
110 第1の基板(主基板)
111 第2の基板(蓋基板)
112 受入部(受入孔)
113 排出部(排出孔)
114 流路
131、132、134、135、136、137、141、142、143、144、145、 断面図の位置を示す補助線
141 柱
201 溶液
151 凹凸がある領域
152 表面粗さが粗い領域
153 凹凸がある領域
154 表面粗さが粗い領域
301 流路の高さ
302 液調整部の高さ
304 柱と柱の間隔
305 柱の幅
2001 第1開放孔
2002 第2開放孔
2003 第1液調整部
2004 第2液調整部
2005 第1開閉バルブ
2006 第2開閉バルブ
2007 ミキサー部
2008 第4流路
2009 第1隘路
2010 第1流路
2011 第5流路(第2隘路)
2012 検出部
2013 第2流路(第3隘路)
2014 吸液体
2015 外部接続端子
2016 第3流路
2020 第3開放孔
1003 液体吸収部
1012 流入口
1014 毛細管状の流路
1013 連絡口
103 Liquid adjustment part (liquid adjustment flow path)
106 Absorber 110 First substrate (main substrate)
111 Second substrate (lid substrate)
112 Receiving part (receiving hole)
113 discharge part (discharge hole)
114 Channels 131, 132, 134, 135, 136, 137, 141, 142, 143, 144, 145, auxiliary lines indicating the position of the cross-sectional view 141 Column 201 Solution 151 Area with irregularities 152 Area with rough surface 153 Area 154 with unevenness 301 Area with rough surface 301 Height of flow path 302 Height of liquid adjustment section 304 Column-to-column spacing 305 Column width 2001 First open hole 2002 Second open hole 2003 First liquid adjustment section 2004 2nd liquid adjustment part 2005 1st on-off valve 2006 2nd on-off valve 2007 Mixer part 2008 4th flow path 2009 1st narrow path 2010 1st flow path 2011 5th flow path (2nd narrow path)
2012 detector 2013 second channel (third bottleneck)
2014 Liquid absorption 2015 External connection terminal 2016 3rd flow path 2020 3rd open hole 1003 Liquid absorption part 1012 Inlet 1014 Capillary flow path 1013 Communication port
Claims (10)
前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、
前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、
前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、
を備える送液装置。 A capillary channel;
A receiving portion for receiving liquid at one end of the flow path;
An absorber that is disposed at the other end of the flow path and absorbs the liquid;
An adjustment unit that is arranged between the receiving unit and the absorber and adjusts the liquid feeding speed when the received liquid is fed from one end of the flow path to the other end by capillary action;
A liquid feeding device comprising:
前記吸収体に達した後は流路の送液力を低下させるように構成してなる請求項1に記載の送液装置。 The adjustment unit increases the liquid feeding force of the flow path until the received liquid reaches the absorber,
The liquid feeding device according to claim 1, wherein the liquid feeding device is configured to reduce the liquid feeding force of the flow path after reaching the absorber.
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