JP2014134476A - マイクロ流路デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】反応室内に導入した試料を下方に誘導し、試料の混合を確実に行うことのできるマイクロ流路デバイスを提供する。
【解決手段】本発明のマイクロ流路デバイスは、第1の液体流入口及び第2の液体流入口が形成された側壁を有する液体貯留部と、第1の液体流入口に接続される第1の液体流入路と、第2の液体流入口に接続される第2の液体流入路とを備える。第1の液体流入路及び第2の液体流入路は、第1の液体流入口及び第2の液体流入口との接続部分を含む領域において、それぞれの底面が鉛直下方に向かって傾斜するように形成されている。これにより、反応室内に導入した試料を下方に誘導することにより、試料の混合を確実に行うことができる。
【選択図】図2
【解決手段】本発明のマイクロ流路デバイスは、第1の液体流入口及び第2の液体流入口が形成された側壁を有する液体貯留部と、第1の液体流入口に接続される第1の液体流入路と、第2の液体流入口に接続される第2の液体流入路とを備える。第1の液体流入路及び第2の液体流入路は、第1の液体流入口及び第2の液体流入口との接続部分を含む領域において、それぞれの底面が鉛直下方に向かって傾斜するように形成されている。これにより、反応室内に導入した試料を下方に誘導することにより、試料の混合を確実に行うことができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、マイクロ流路デバイスに関する。
近年、マイクロリアクターやマイクロアナリシスシステムと呼ばれる化学反応システムや分析システムの微小化の研究が盛んに行われている。システムの微小化の利点として、微量の検体量で試験が可能となること、廃液の排出量が軽減されることなどが挙げられる。また、省スペースで持ち運びが可能であり、かつ、安価なシステムを構築することができる。
このようなシステムは、核酸、タンパク質、糖鎖などの分析や合成、微量化学物質の迅速分析、医薬品・薬物のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。また、体積に対する表面積の比率が向上することにより、熱移動・物質移動の高速化が実現できるため、反応や分離の精密な制御、高速・高効率化、副反応の抑制が期待される。
ここで微小なシステムでは重力の影響に比べて表面張力の影響が大きく働く。このため化学反応や分析を行うためにシステム内に試料を導入したときに、試料が表面張力により反応室の天井に付着してしまい試料の十分な混合等が困難であるという課題があった。
このような課題を解決するため特許文献1に開示されるようなシステムが提案されている。このシステムは試料の導入口の上部をせり出させることにより試料の下方への移動を促すものである。
しかしながら特許文献1に記載の発明では積極的に試料を下方へと誘導する仕組みは存在しない。このため特許文献1に記載の発明でも表面張力による試料の天井への移動を防止することは容易ではない。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、反応室内に導入した試料を下方に誘導し、試料の混合を確実に行うことのできるマイクロ流路デバイスを提供するものである。
このような目的は、下記(1)〜(4)に記載の本発明により達成される。
(1)第1の液体流入口及び第2の液体流入口が形成された側壁を有する液体貯留部と、前記第1の液体流入口に接続される第1の液体流入路と、前記第2の液体流入口に接続される第2の液体流入路とを備え、
前記第1の液体流入路及び前記第2の液体流入路は、前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口との接続部分を含む領域において、それぞれの底面が鉛直下方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
(2)前記側壁のうち前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口の少なくとも一方の直下の部分には、前記第1の液体流入路又は前記第2の液体流入路と連通する流路溝が形成されている(1)に記載のマイクロ流路デバイス。
(3)前記第1の液体流入口は、前記第2の液体流入口よりも前記側面の鉛直上方に形成されている(1)又は(2)のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
(4)前記液体貯留部の側壁には、液体流出口が更に形成され、
前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口はいずれも、前記液体流出口よりも鉛直下方に形成されている(1)乃至(3)のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
(1)第1の液体流入口及び第2の液体流入口が形成された側壁を有する液体貯留部と、前記第1の液体流入口に接続される第1の液体流入路と、前記第2の液体流入口に接続される第2の液体流入路とを備え、
前記第1の液体流入路及び前記第2の液体流入路は、前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口との接続部分を含む領域において、それぞれの底面が鉛直下方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とするマイクロ流路デバイス。
(2)前記側壁のうち前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口の少なくとも一方の直下の部分には、前記第1の液体流入路又は前記第2の液体流入路と連通する流路溝が形成されている(1)に記載のマイクロ流路デバイス。
(3)前記第1の液体流入口は、前記第2の液体流入口よりも前記側面の鉛直上方に形成されている(1)又は(2)のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
(4)前記液体貯留部の側壁には、液体流出口が更に形成され、
前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口はいずれも、前記液体流出口よりも鉛直下方に形成されている(1)乃至(3)のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
本発明によれば、反応室内に導入した試料を下方に誘導することにより、試料の混合を確実に行うことができる。
<第1実施形態>
以下、本発明のマイクロ流路デバイスの第1実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るマイクロ流路デバイス1の上面図であり、図2は、図1のII−II断面図である。なお、図1では基板の内部構造の一部を破線で表している。
以下、本発明のマイクロ流路デバイスの第1実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るマイクロ流路デバイス1の上面図であり、図2は、図1のII−II断面図である。なお、図1では基板の内部構造の一部を破線で表している。
図1に示すように、本実施形態のマイクロ流路デバイス1は液体貯留部2と、液体貯留部に試料を供給する第1の液体流入路3及び第2の液体流入路4とを備える。
液体貯留部2はマイクロ流路デバイス1に導入する試料を反応させ、混合し、又は、分析する等種々の用途に用いられる。本実施形態では液体貯留部2は円柱状の空間を画定している。具体的には液体貯留部2は円形の底部21及び底部21の周囲から立設する側壁22、そして天井部23とを有する。なお、液体貯留部2の形状は円柱状に限られず多角柱状や不定形状であってもよい。ただし、液体貯留部2が円柱状であると試料が均一に混合されるなど実験条件を制御しやすいため好ましい。
液体貯留部2の代表的な寸法例について説明する。本実施形態では底部21及び天井部23は半径1.0〜10.0mm程度である。また、側壁22は高さ1.0〜5.0mm程度である。すなわち、液体貯留部2は容積が1.0〜500mm3程度となるように形成される。なお、液体貯留部2の形状を本実施形態と異ならせる場合でも側壁の高さと容積は上記と同程度とすることが好ましい。
第1の液体流入路3及び第2の液体流入路4は液体貯留部2に外部から試料を供給する。本実施形態では第1の液体流入路3と第2の液体流入路4は同様の構成となっているため以下では第1の液体流入路3についてのみ説明する。
第1の液体流入路3は、第1の液体流入口31及び第1の液体供給口32により両端が開口している。すなわち、第1の液体流入路3は、液体貯留部2の側壁22に開口する第1の液体流入口31と、マイクロ流路デバイス1の上面に開口する第1の液体供給口32とを結ぶ流路である。
本実施形態では第1の液体流入路3はL字状に屈曲した導管である。具体的には、第1の液体流入路3はマイクロ流路デバイス1の上面に開口した第1の液体供給口32から鉛直下方に伸び、途中で略90度屈曲して第1の液体流入口31により液体貯留部2に連通している。本実施形態の第1の液体流入路3は横断面が円形をなしている。なお、第1の液体流入路3の横断面は円形に限られず多角形等いかなる形状としてもよい。ただし、横断面は円形のように角がない形状とすると流路の途中に液溜まりを生じることを効果的に防止できるため好ましい。
本実施形態では第1の液体流入路3のうち、第1の液体流入口31との接続部分を含む領域において底面が鉛直下方に向かって傾斜するように形成されている。すなわち第1の液体流入路3の一部には傾斜部33が形成されている。具体的には図2に示すように、第1の液体流入路3の一部がスロープ状になっている。このように形成すると液体流入路3に導入された試料は液体流入口31の近傍において傾斜部33に沿って鉛直下方へと誘導される。したがって、表面張力により試料が天井部23に付着してしまうことを効果的に防止できる。
第1の液体流入路3の代表的な寸法例について説明する。本実施形態では第1の液体流入口31、第1の液体供給口32及び第1の液体流入路3の横断面は全て同じ大きさであり、その半径は0.05〜1.00mm程度である。第1の液体流入路3は鉛直部分の長さが1.0〜4.0mm程度、水平部分の長さが1.0〜20.0mm程度である。また、傾斜部33は水平面に対して15〜60度程度傾斜している。
液体排出路5は液体貯留部2で反応させ、混合させ、又は分析した試料を回収・排出する。本実施形態の液体排出部5は前述した第1の液体流入路3と同様の構成である。すなわち、液体排出路5は、液体貯留部2の側壁22に開口する液体流出口51と、マイクロ流路デバイス1の上面に開口する液体排出口52とを結ぶ流路である。
本実施形態では液体排出路5はL字状に屈曲した導管である。具体的には、液体排出路5はマイクロ流路デバイス1の上面に開口した液体排出口52から鉛直下方に伸び、途中で略90度屈曲して液体流出口51により液体貯留部2に連通している。本実施形態の液体排出路5は横断面が円形をなしている。なお、液体排出路5の横断面は円形に限られず多角形等いかなる形状としてもよい。ただし、横断面は円形のように角がない形状とすると流路の途中に液溜まりを生じることを効果的に防止できるため好ましい。
本実施形態では、図2に示すように液体流出口51は第1の液体流入口31及び第2の液体流入口41よりも鉛直上方に形成されている。このようにすると液体貯留部2の容積を十分に活用することができる。ここで鉛直上方に形成されるとは側面視において液体流出口51の全体が第1の液体流入口31及び第2の液体流入口41よりも上方に形成されている場合のみならず、側面視で一部重なり合っていても総体として上方に形成されている場合も含む。
以上のように本実施形態に係るマイクロ流路デバイス1によれば、導入された試料が傾斜部33により下方へと誘導され液体貯留部2に流入する。このため表面張力によって試料が天井部23に付着することを効果的に防止でき、試料を液体貯留部2に確実に導入することができる。
マイクロ流路デバイス1の材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)などのポリオレフィン、ポリスチレン(PS)などのポリビニル、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのポリアクリル、シクロオレフィンポリマー(COP)やシクロオレフィンコポリマー(COC)などを用いることができる。特に、成形性や成形した基板の硬度、耐薬液性の点からCOPや、COCを用いることが好ましい。
<第2実施形態>
次に本発明の第2実施形態について説明する。
以下では、第2実施形態について説明するが、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
次に本発明の第2実施形態について説明する。
以下では、第2実施形態について説明するが、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図3は、本発明の第2実施形態に係るマイクロ流路デバイス1の図2に対応する断面図である。
第2実施形態では、第1の液体流入路3及び第2の液体流入路4の構成が異なる以外は第1実施形態と同様である。
第2実施形態では、第1の液体流入路3及び第2の液体流入路4の構成が異なる以外は第1実施形態と同様である。
図3に示すように本実施形態では第1の液体流入路3は傾斜部33に加えて流路溝34が形成されている。具体的には流路溝34は第1の液体流入口31の下端から鉛直下方に向けて側面22に形成された溝である。本実施形態の流路溝34は横断面が半円形をなしている。また、本実施形態の流路溝34は側壁22に一条形成されている。
なお、流路溝34の横断面形状は半円形に限らず四角形などいかなる形状としてもよい。ただし、横断面は円形のように角がない形状とすると流路の途中に液溜まりを生じることを効果的に防止できるため好ましい。また、流路溝34と底部21との境界部は滑らかに接続されていると液溜まりが生じにくいため好ましい。
流路溝34を設けると第1の液体流入路3に導入された試薬は毛管現象によって鉛直下方へと導かれる。したがって、導入した試料が天井部23に付着することを効果的に防止することができる。なお、流路溝34を複数設けると鉛直下方への試料の誘導がより促進されるため好ましい。
流路溝34の代表的な寸法例について説明する。本実施形態では流路溝34は幅0.05〜2.0mm程度、深さ0.05〜1.0mm程度である。また流路溝34の本数は1〜5本程度であると毛管現象により効果的に試料を鉛直下方に誘導できるため好ましい。
また、本実施形態では第1の液体流入口31は第2の液体流入口よりも側壁22の鉛直上方に形成されている。このように2つの流入口の高さを異ならせると流入口間でのショートカット(一方の流入口から他方の流入口への試料の移動)を効果的に防止できるため好ましい。ここで鉛直上方に形成されるとは側面視において第1の液体流入口31の全体が第2の液体流入口41よりも上方に形成されている場合のみならず、側面視で一部重なり合っていても総体として上方に形成されている場合も含む。
1 マイクロ流路デバイス
2 液体貯留部
21 底部
22 側壁
23 天井部
3 第1の液体流入路
31 第1の液体流入口
32 第1の液体供給口
33 傾斜部
34 流路溝
4 第2の液体流入路
41 第2の液体流入口
42 第2の液体供給口
5 液体排出路
51 液体流出口
52 液体排出口
2 液体貯留部
21 底部
22 側壁
23 天井部
3 第1の液体流入路
31 第1の液体流入口
32 第1の液体供給口
33 傾斜部
34 流路溝
4 第2の液体流入路
41 第2の液体流入口
42 第2の液体供給口
5 液体排出路
51 液体流出口
52 液体排出口
Claims (4)
- 第1の液体流入口及び第2の液体流入口が形成された側壁を有する液体貯留部と、前記第1の液体流入口に接続される第1の液体流入路と、前記第2の液体流入口に接続される第2の液体流入路とを備え、
前記第1の液体流入路及び前記第2の液体流入路は、前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口との接続部分を含む領域において、それぞれの底面が鉛直下方に向かって傾斜するように形成されていることを特徴とするマイクロ流路デバイス。 - 前記側壁のうち前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口の少なくとも一方の直下の部分には、前記第1の液体流入路又は前記第2の液体流入路と連通する流路溝が形成されている請求項1に記載のマイクロ流路デバイス。
- 前記第1の液体流入口は、前記第2の液体流入口よりも前記側面の鉛直上方に形成されている請求項1又は2に記載のマイクロ流路デバイス。
- 前記液体貯留部の側壁には、液体流出口が更に形成され、
前記第1の液体流入口及び前記第2の液体流入口はいずれも、前記液体流出口よりも鉛直下方に形成されている請求項1乃至3のいずれか一項に記載のマイクロ流路デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013003147A JP2014134476A (ja) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | マイクロ流路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013003147A JP2014134476A (ja) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | マイクロ流路デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014134476A true JP2014134476A (ja) | 2014-07-24 |
Family
ID=51412860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013003147A Pending JP2014134476A (ja) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | マイクロ流路デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014134476A (ja) |
-
2013
- 2013-01-11 JP JP2013003147A patent/JP2014134476A/ja active Pending
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