JP2013511707A - マイクロ流体チャネルのための弁構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、弁が、基板（１）の第１の高さにあるマイクロ流体チャネル網の平面からチャネル柱によって上昇させた第２の高さのチャネル（８）の開閉を行い、チャネル壁が弾性材料から形成される、マイクロ流体チャネルのための弁構造に関する。弁構造は、基板（１）部と、基板（１）に属する突起する支持壁（３、３’）と、支持壁（３、３’）間の、チャネル（８）が中に形成される弾性部分（７）とから構成され、さらに、チャネルの２つの側部に位置する加圧装置（９、９’）、ならびにチャネル（８）の中央線の方向に加圧装置の移動を確実にする変位装置（１０）から構成される。

Description

本発明は、弁が、基板の第１の高さにあるマイクロ流体チャネル網の平面からチャネル柱によって上昇させた第２の高さのチャネルの開閉を行い、チャネル壁が弾性材料から形成される、マイクロ流体チャネルのための弁構造に関する。

特許明細書の国際公開第２００９／０４７５７３号では、マイクロ流体チャネル網の平面からチャネル柱によって上昇させた第２の高さにチャネルを有し、そのチャネルの壁が弾性材料のものであるマイクロ流体チャネルが提示されており、弁構造は弾性材料部分の周りに形成され得る。しかしながら、この特許の説明は弁構造については紹介していない。

国際公開第２００９／０４７５７３号

さまざまな弁構造の解決策が、マイクロ流体チャネルの開閉に対して知られており、たとえばチャネルを閉じるために、閉鎖表面がチャネルの広くされた部分の内側の１つまたは複数のオリフィス上に押さえ付けられる方法などがある。この解決策の場合、チャネルは広い部分を有することが必要であり、これは多くの場合欠点となり、たとえば過度に不均一な流れが生じることがあり、さらには変位装置がチャネルシステム内に達することがあり、それによって機械的剥離の問題を引き起こす場合がある。

本発明の目的は、マイクロ流体チャネルを開閉することができる弁の構造であり、この場合、相互接続されかつ分離されるチャネル部の断面は、チャネルシステムの第１の高さにあるチャネルのものと類似の形態およびサイズのものであり、弁の作動は、たとえば手動式であっても比較的容易に解決でき、さらに弁は、長期の耐用年数によって後になっても確実に開状態および閉状態に保たれることが可能であり、さらに弁の構造が簡単である。

本発明は、弁が、基板の第１の高さにあるマイクロ流体チャネル網の平面からチャネル柱によって上昇させた第２の高さのチャネルの開閉を行い、チャネル壁が弾性材料から形成される、マイクロ流体チャネルのための弁構造であって、基板部と、基板に属する突起する支持壁と、支持壁間の、チャネルが中に形成される弾性部とから構成され、さらに、チャネル壁の２つの側部に位置する加圧装置、ならびにチャネルの中央線の方向に加圧装置の移動を確実にする変位装置から構成される。

本発明による好ましい実施形態の場合、チャネルの終点近くに２つの支持壁が対称的に位置し、チャネルの中央範囲に２つの加圧装置が対称的に位置している。

加えて、支持壁が、チャネルを取り囲む弾性部の周りに弧状に位置すれば有利である。

別の有利な実施形態の場合、変位装置の内部表面の形態およびサイズは、加圧装置の外側の形態およびサイズに適合するように成形されており、加圧装置に機械的に適合されることにより、変位装置は、その作動によって、加圧装置をチャネルに対して直角の方向に強制的に移動させ、チャネルを圧縮させる。

変位装置は、有利には、加圧装置を移動させる変位誘導部と、手動または他の機械的な把持を確実にするハンドルとから構成される。変位装置は、好都合には、キャップ状の本体である。

好ましい構造の場合、加圧装置は、チャネルの軸に対して直角のバイパスである軸を有するほぼ円筒状および／または平行６面体状の本体である。円筒本体を考える場合、円形の円筒本体またはそれとは異なる、湾曲線によって境界付けられた断面を有する本体であると理解される。平行６面体状の本体を考える場合、任意の種類の断面の平行６面体であると理解される。また、円筒状および／または平行６面体状の本体を考える場合、円筒および平行６面体が、１つの本体内で組み合わせられることと理解される。これらに加えて、いくつかの形状の加圧装置が、構築される本発明に適切になり得ることが指摘される。

別の好ましい構造の場合、チャネルから遠くにある加圧装置の側部は、変位装置の内面の一部とフォームロックを構成する部分、好ましくは突起部または凹部を有する。

加圧装置の構造によれば、変位装置がほぼリング形状の変位誘導部を有すれば好ましく、この場合、リング状部分の内部は、加圧装置とフォームロックを構成する部分、好ましくは凹部または突起部を有する。

１つの加圧装置または２つの加圧装置およびチャネルを取り囲む弾性部が一体品として形成される場合、構造の単純化が可能である。

支持壁の内側部が、弾性部、好ましくはたとえば畝のある表面などの平坦でない表面と緊密に接続するように形成される。

変位装置が、加圧装置を弁が開状態および閉状態にあるときに最適な場所に進め、この状態が比較的安定して維持されるように、変位装置の適正な開閉位置を固定するために、相互係止装置が変位装置および支持壁上に配置されれば好ましい。

本発明による弁構造の利点は、チャネルのいかなる寸法も大きく変更する必要がなく、マイクロ流体システムとの内部接続無しに外側から比較的簡単に手動でも容易に作動させることができ、さらには長い耐用年数において確実性があり、その構造の製造が簡単かつ容易であることである。

本発明は、図面を活用し、構造例によって詳細に提示される。

基板およびこれに属する支持壁を示す、本発明による弁構造の好ましい実施形態の製造の第１の段階の上面図である。 図１による配置の斜視図である。 弾性部の構造を示す、図１および図２による段階の継続段階としての本発明による弁構造の好ましい実施形態の製造の第２の段階の図である。 変位装置が固定される前の加圧装置の挿入を示す、図３による段階の継続段階としての本発明による弁構造の好ましい実施形態の製造の第３の段階の斜視図である。 下方から見た、本発明による弁構造の好ましい実施形態の変位装置の斜視図である。

本発明による弁構造の例となる実施形態と共にその製造について提示する。提示される弁は、たとえば特許明細書の国際公開第２００９／０４７５７３号から知られているマイクロ流体チャネルに適合され、弁構造の例の説明では、ここで構築されるチャネルについて参照がなされるが、反復を避けるためにその詳細な紹介は行わない。図１は基板１の詳細を示しており、前記基板１の第１の高さには、マイクロ流体チャネル網が構築され、チャネル部分２、２’のみがここでは表されており、さらに図１は、前記基板１に属し、対称的に位置する２つの突起する支持壁３、３’を示しており、支持壁３、３’上には溝４が、変位装置１０の開位置および閉位置に対応する場所に配置されている。上面図では、チャネル柱５、５’’の下側セクションを見ることができ、このチャネル柱は、チャネル部分２、２’と第２の高さに構築されるチャネルを接続する。基板１は、支持壁３、３’と同じ部分から形成されるが、別個の部分からの形成も排除され得ない。チャネル柱５、５’の下側セクションは、基板１に穿孔することによって形成されているが、チャネル部分２、２’は、基板１の第１の高さ、すなわち前記基板１の下側表面に形成され、ここでは表されていないチャネル網に接続されている。製造時、弁を支持するチャネルの弾性壁に沿って最終製品内に空間を確実に構築するのに必要である逆凱旋門形状のパターニング構造が、基板１の矩形切断部６から挿入される。弾性材料が充填される前、逆凱旋門形状のパターニング構造が下方から挿入され、上方からは構築されるチャネルに対応する形状およびサイズのパターニング本体が挿入され、さらに、この上に凱旋門形状のパターニング構造が、パターニング本体からチャネル壁の厚さに対応する距離を離して置かれ、ここでは凱旋門形状のパターニング構造および逆凱旋門形状のパターニング構造の接続足部同士が互いに緊密に接合する。支持壁３、３’の間の空間を弾性材料で充填し、この充填材料を硬化させた後、凱旋門形状のパターニング構造が取り出され、知られている化学的または物理的方法でパターニング本体が除去され、その結果、図３で見られ得るように、第２の高さに構築されたチャネル８が弾性部７によって取り囲まれる。チャネル柱の領域内では、この弾性部７は支持壁３、３’まで延びている。支持壁３、３’の内側部には、弾性部７とより緊密に接続するために畝が付けられる。

これに続いて、２つの半円筒状、半平行６面体状の加圧装置９、９’が、図４に提示されている方法で、チャネル８に対して対称的に、基板１上のチャネル８のそばの弾性部７のゾーンに置かれ、この場合前記加圧装置９、９’の高さは、支持壁３、３’の高さとほぼ同一であるのに対して、チャネル８から遠くにあるその側部は、平行６面体形の突起縁部１３、１３’によって、変位装置１１とフォームロックを構成する部分を有する。

図４はまた、弁上に取り付けられる前の変位装置１０を提示しており、この変位装置１０はキャップ状のものであり、加圧装置９、９’をチャネル８に対して直角の方向に移動させることができる変位誘導部１１、ならびにたとえば手動操作のためのハンドル１２から構成される。

図５では、変位装置１０を下方から見ることができ、この変位誘導部１１は概してリング状であり、加圧装置９、９’の縁部に対応する凹形縁部１５、１５’を有している。

当然ながら、提示された縁部とのフォームロック構造の代わりに、数多くの他の解決策が可能であり、それによって変位装置が、加圧装置をチャネルに対して直角の方向に強制的に圧縮移動させてもよい。

変位装置１０の支持壁３、３’および加圧装置９、９’上への取り付けは、変位装置１０および加圧装置９、９’上の縁部同士が重なり合う位置で行うことができる。

しかしながら、変位装置１０の回転の結果、加圧装置９、９’の縁部および平行６面体の側部、したがって加圧装置は、変位誘導部１１の凹形縁部１５、１５’と中心点の間の距離が短くなるために、チャネル８の方向に移動せざるを得なくなり、それによって加圧装置９、９’は弾性部７、それによってチャネル８を圧縮する。

図５では、変位装置１０上のペグ部１４を見ることができ、ペグ部１４は、適切な開位置および閉位置における支持壁３、３’の適合される溝４にスナップ式に嵌まることができる。

本発明による弁構造は、本発明の範囲および趣旨内に依然として留まりながら、上記の例で説明されたものとは異なる多くの実施形態において実現されてよく、そのため、本発明は本例に限定されるものとしてみなされ得ない。

Claims (12)

1. 弁が、基板の第１の高さにあるマイクロ流体チャネル網の平面からチャネル柱によって上昇させた第２の高さのチャネルの開閉を行い、チャネル壁が弾性材料から形成される、マイクロ流体チャネルのための弁構造であって、弁構造が、基板（１）部と、基板（１）に属する突起する支持壁（３、３’）と、支持壁（３、３’）間の、チャネル（８）が中に形成される弾性部（７）とから構成され、さらに、チャネルの２つの側部に位置する加圧装置（９、９’）、ならびにチャネル（８）の中央線の方向に加圧装置（９、９’）の移動を確実にする変位装置（１０）から構成されることを特徴とする、弁構造。
2. チャネル（８）の終点近くに対称的に位置する２つの支持壁（３、３’）と、チャネル（８）の中央範囲に対称的に位置する２つの加圧装置（９、９’）とを有することを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
3. 支持壁（３、３’）が、チャネル（８）を取り囲む弾性部（７）の周りに弧状に位置することを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
4. 変位装置（１０）の内部表面の形態およびサイズが、加圧装置（９、９’）の外側の形態およびサイズに適合するように成形され、加圧装置（９、９’）に機械的に適合されることにより、変位装置（１０）は、その作動により、加圧装置（９、９’）をチャネル（８）に対して直角の方向に強制的に移動させてチャネル（８）を圧縮させることを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
5. 変位装置（１０）が、加圧装置（９、９’’）を移動させる変位誘導部（１１）と、手動のまたは他の機械的な把持を確実するハンドル（１２）とから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
6. 変位装置（１０）がキャップ状の本体であることを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
7. 加圧装置（９、９’）が、チャネル（８）の軸に対して直角のバイパスである軸を有するほぼ円筒状および／または平行６面体状の本体であることを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
8. チャネル（８）から遠くにある加圧装置（９、９’）の側部が、変位誘導部（１１）とフォームロックを構成する部分、好ましくは突起部または凹部を有することを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
9. 変位装置（１０）が、ほぼリング状の変位誘導部（１１）を有し、リング状部分の内部が、加圧装置（９、９’）と形状閉鎖部を構成する部分、好ましくは凹部または突起部を有することを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
10. 加圧装置（９、９’）およびチャネル（８）を取り囲む弾性部（７）が、一体品から形成されることを特徴とする、請求項９に記載の弁構造。
11. 支持壁（３、３’）の内側部が、弾性部（７）、たとえば畝のある表面である平坦でない表面と緊密に接続するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。
12. 変位装置（１０）の適切な開閉位置を固定するために、相互係止装置が変位装置（１０）および支持壁（３、３’）上に存在することを特徴とする、請求項１に記載の弁構造。

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