JP2015116662A - Flow rate adjustment device, liquid weighing device, and microchannel device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流量調整デバイス、液体秤取デバイス、並びに、マイクロ流路デバイスに関する。本発明は、マイクロ流路を流れる微量液体の流量調整等に有用なものである。 The present invention relates to a flow rate adjusting device, a liquid weighing device, and a microchannel device. The present invention is useful for adjusting the flow rate of a small amount of liquid flowing through a microchannel.
微量の液体試料を取り扱うことができるマイクロ流路デバイス（マイクロデバイス、マイクロ流体デバイス）が知られている。例えば、手で容易に取り扱い得る大きさの基板（チップ）内に、液体試料等を搬送するためのマイクロ流路が形成され、必要に応じて、試料の導入部、試薬類の保持部、反応槽等が設けられたマイクロ流路デバイスが知られている（例えば、特許文献１，２）。
There are known microchannel devices (microdevices, microfluidic devices) that can handle a small amount of liquid sample. For example, a microchannel for transporting a liquid sample or the like is formed in a substrate (chip) that can be easily handled by hand. If necessary, the sample introduction part, reagent holding part, reaction A microchannel device provided with a tank or the like is known (for example,
近年、マイクロ流路デバイスを用いた携帯性に優れる分析装置が、医療現場や環境測定の分野で用いられている。このマイクロ流路デバイスには、サンプル溶液の流量調整用の流量調整デバイスが用いられ、希釈、濃縮などを行い、血液や環境分析等を行うことができる。このような流量調整デバイスは、例えば、下記の特許文献３に開示されている。特許文献３に開示されている流量調整デバイスは、温度変化により膨張又は収縮して体積が変化する変形部を有し、当該変形部を変形させることで、マイクロ流路を流れる液体の流量を調整するものである。
In recent years, an analyzer having excellent portability using a microchannel device has been used in the medical field and the field of environmental measurement. A flow rate adjusting device for adjusting the flow rate of the sample solution is used for the microchannel device, and dilution, concentration, and the like can be performed for blood and environmental analysis. Such a flow rate adjusting device is disclosed in
またマイクロ流路デバイスを用いて、一定体積の微量液体を秤取することができる技術が知られている（例えば、特許文献４）。 In addition, a technique that can weigh a small volume of liquid with a microchannel device is known (for example, Patent Document 4).
特許文献３に記載されている流量調整デバイスでは、デバイスの開閉に加熱部と冷却部の制御が必要となる。しかし、この構成では、熱の伝送の仕方によってはバルブ開閉に時間差が生じ、液体等の流体の制御が難しくなる。また、この流量調整デバイスでは、熱変化する材料をマイクロ流路内に別途配置する必要があり、マイクロ流体デバイス自体の作製も難しくなる。
In the flow rate adjustment device described in
上記現状に鑑み、本発明は、マイクロ流体デバイスにおいて液体の流量制御を容易に行うことができ、かつ作製も容易である流量調整デバイスと、当該流量調整デバイスを利用した液体秤取デバイス及びマイクロ流路デバイスを提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention is capable of easily controlling the flow rate of a liquid in a microfluidic device and is easy to manufacture, a liquid weighing device using the flow rate adjusting device, and a microfluidic device. An object is to provide a road device.
上記した課題を解決するための本発明の１つの様相は、マイクロ流路における所定位置の流路断面積を変化させて、当該所定位置を流れる液体の流量を調整する流量調整デバイスであって、光を照射することによりガスを発生する光応答性ガス発生剤と、弾性を有するフィルムとを有し、前記フィルムが前記所定位置におけるマイクロ流路の内壁を構成しており、光応答性ガス発生剤から発生したガスによる圧力を、前記フィルムにおけるマイクロ流路の内壁とは反対側から前記フィルムに付与して前記フィルムを弾性変形させることにより、前記所定位置におけるマイクロ流路の内壁の形状を変化させ、流路断面積を変化させることを特徴とする流量調整デバイスである。 One aspect of the present invention for solving the above-described problem is a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the liquid flowing through the predetermined position by changing the cross-sectional area of the predetermined position in the microchannel. A photoresponsive gas generating agent that generates gas by irradiating light and an elastic film, and the film constitutes the inner wall of the microchannel at the predetermined position. The shape of the inner wall of the microchannel at the predetermined position is changed by applying pressure to the film from the side opposite to the inner wall of the microchannel in the film and elastically deforming the film. The flow rate adjusting device is characterized in that the flow path cross-sectional area is changed.
本発明の流量調整デバイスは、マイクロ流路における所定位置の流路断面積を変化させて、当該所定位置を流れる液体の流量を調整するものである。本発明の流量調整デバイスは、光応答性ガス発生剤を有しており、当該光応答性ガス発生剤に光を照射することにより、ガスを発生させることができる。また本発明の流量調整デバイスは、弾性を有するフィルム有しており、当該フィルムが前記所定位置におけるマイクロ流路の内壁を構成している。そして、本発明の流量調整デバイスでは、光応答性ガス発生剤から発生したガスの圧力を、前記フィルムにおけるマイクロ流路の内壁とは反対側から前記フィルムに付与して前記フィルムに付与して弾性変形させることにより、所定位置におけるマイクロ流路の内壁の形状を変化させ、これにより流路断面積を変化させる。本発明の流量調整デバイスでは、光応答性ガス発生剤から発生したガスを利用するので、光を照射するだけの簡単な操作で流量調整を行うことができ、加熱や冷却といった操作を必要としない。さらに、マイクロ流路自体の内壁の形状を変化させることで液体の流量を調整するので、マイクロ流路内に別体を設置する必要がなく、製作が容易である。 The flow rate adjusting device of the present invention adjusts the flow rate of the liquid flowing through the predetermined position by changing the flow path cross-sectional area at the predetermined position in the micro flow path. The flow rate adjusting device of the present invention has a photoresponsive gas generating agent, and can generate gas by irradiating the photoresponsive gas generating agent with light. The flow rate adjusting device of the present invention has an elastic film, and the film constitutes the inner wall of the microchannel at the predetermined position. In the flow rate adjusting device of the present invention, the pressure of the gas generated from the photoresponsive gas generating agent is applied to the film from the side opposite to the inner wall of the microchannel in the film and applied to the film for elasticity. By deforming, the shape of the inner wall of the micro-channel at a predetermined position is changed, thereby changing the channel cross-sectional area. In the flow rate adjusting device of the present invention, since the gas generated from the photoresponsive gas generating agent is used, the flow rate can be adjusted by a simple operation only by irradiating light, and operations such as heating and cooling are not required. . Furthermore, since the flow rate of the liquid is adjusted by changing the shape of the inner wall of the microchannel itself, it is not necessary to install a separate body in the microchannel, and manufacturing is easy.
ここで「マイクロ流路」とは、流路を流れる液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている微細な流路をいう。具体的には、流路を流れる液体が表面張力と毛細管現象の影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている微細な流路である。 Here, the “micro flow path” refers to a fine flow path that is formed in a shape and dimension that develops a so-called micro effect in the liquid flowing through the flow path. Specifically, it is a fine channel that is formed in a shape and dimension that exhibits a behavior different from that of a liquid that flows through a normal-sized channel because the liquid flowing through the channel is strongly influenced by surface tension and capillary action. .
好ましくは、前記フィルムが膨張することにより前記所定位置の流路断面積が小さくなり、前記フィルムが収縮することにより前記所定位置の流路断面積が大きくなる。 Preferably, the flow path cross-sectional area at the predetermined position is reduced by expansion of the film, and the flow path cross-sectional area at the predetermined position is increased by contraction of the film.
好ましくは、前記フィルムが膨張することにより前記所定位置においてマイクロ流路を閉鎖することができ、その後、前記フィルムが収縮することにより前記所定位置においてマイクロ流路を開放できる。 Preferably, the microchannel can be closed at the predetermined position by the expansion of the film, and then the microchannel can be opened at the predetermined position by the contraction of the film.
好ましくは、光の照射範囲を制限するマスクをさらに備え、当該マスクにより、前記光応答性ガス発生剤における前記所定位置に対応する領域に対して重点的に光を照射可能である。 Preferably, a mask for limiting the light irradiation range is further provided, and the mask can irradiate light mainly on a region corresponding to the predetermined position in the photoresponsive gas generating agent.
好ましくは、前記マイクロ流路は板状の基材に形成され、当該基材上に、前記フィルムと前記光応答性ガス発生剤がこの順番に積層されている。 Preferably, the microchannel is formed on a plate-like base material, and the film and the photoresponsive gas generating agent are laminated in this order on the base material.
好ましくは、前記フィルムに付与されたガスを排出するためのガス排出機構をさらに有する。 Preferably, it further has a gas discharge mechanism for discharging the gas applied to the film.
かかる構成により、流量調整用流路の閉鎖を容易に行うことができる。 With this configuration, the flow rate adjusting channel can be easily closed.
好ましくは、前記ガス排出機構は、ガス排出路と当該ガス排出路に設けられたバルブからなる。 Preferably, the gas discharge mechanism includes a gas discharge path and a valve provided in the gas discharge path.
好ましくは、前記バルブは、光を照射することにより自己剥離する光刺激剥離フィルムを利用したものである。 Preferably, the bulb uses a light-stimulated peeling film that self-peels when irradiated with light.
好ましくは、前記光応答性ガス発生剤は、アクリルバインダーと光増感剤をさらに含有させたものである。 Preferably, the photoresponsive gas generating agent further contains an acrylic binder and a photosensitizer.
好ましくは、未使用時には遮光フィルムで覆われており、使用時に前記遮光フィルムを取り除くものである。 Preferably, the light-shielding film is covered when not in use, and the light-shielding film is removed when in use.
本発明の他の様相は、マイクロチップに設けられ、一定体積の微量液体を量り取るための液体秤取デバイスであって、上記構成の流量調整デバイスと、一定体積を有する密閉空間とを有し、前記流量調整デバイスを通じて前記密閉空間に液体を導入することにより、一定体積の液体を秤取可能であることを特徴とする液体秤取デバイスである。 Another aspect of the present invention is a liquid weighing device that is provided on a microchip and for measuring a small volume of a small volume of liquid, and includes a flow rate adjusting device having the above-described configuration and a sealed space having a certain volume. The liquid weighing device is capable of weighing a fixed volume of liquid by introducing the liquid into the sealed space through the flow rate adjusting device.
本発明は液体秤取デバイスに係るものである。本発明の液体秤取デバイスは、上記構成の流量調整デバイスを有しており、流量調整デバイスを通じて一定体積を有する密閉空間に液体を量り取る。かかる構成により、より簡単な構成をもって一定体積の微量液体を秤取することができる。 The present invention relates to a liquid weighing device. The liquid weighing device of the present invention has the flow rate adjusting device having the above-described configuration, and measures the liquid in a sealed space having a constant volume through the flow rate adjusting device. With this configuration, it is possible to weigh a small volume of liquid with a simpler configuration.
本発明のさらに他の様相は、液体試料が移動する試料移動路を備えたマイクロ流路デバイスであって、上記構成の流量調整デバイスと、前記流量調整デバイスにおける光応答性ガス発生剤から発生したガスが供給されるガス供給路と、前記ガス供給路から分岐し、前記流量調整デバイスにおける弾性を有するフィルムに繋がるフィルム連通路と、前記ガス供給路と前記試料移動路との間に設置され、その開閉によって前記ガス供給路と前記試料移動路との間を連通又は閉鎖する弁と、前記流量調整デバイスにおけるマイクロ流路で構成され、一端が前記試料移動路に連通し、他端が外部に開放する外部連通路とを有し、前記光応答性ガス発生剤から発生したガスが前記フィルム連通路を通じて前記フィルムに供給されて、前記フィルムが弾性変形し、前記外部連通路を閉鎖可能であることを特徴とするマイクロ流路デバイスである。 Still another aspect of the present invention is a microchannel device having a sample movement path through which a liquid sample moves, and is generated from the flow rate adjustment device having the above-described configuration and the photoresponsive gas generating agent in the flow rate adjustment device. A gas supply path through which gas is supplied; a film communication path branched from the gas supply path and connected to the elastic film in the flow rate adjusting device; and installed between the gas supply path and the sample movement path, It consists of a valve that communicates or closes between the gas supply path and the sample movement path by opening and closing, and a micro flow path in the flow rate adjusting device, with one end communicating with the sample movement path and the other end externally. An external communication path that opens, and gas generated from the photoresponsive gas generating agent is supplied to the film through the film communication path, so that the film is elastic. And form a microchannel device, wherein the a of the external communication passage can be closed.
本発明は、液体試料が移動する試料移動路を備えたマイクロ流路デバイスに係るものであり、上記構成の流量調整デバイスを有している。さらに、本発明のマイクロ流路デバイスは、ガス供給路、フィルム連通路、弁、及び外部連通路を有している。そして、ガス供給路には、光応答性ガス発生剤から発生したガスが供給される。フィルム連通路は、ガス供給路から分岐しており、弾性を有するフィルムに繋がっている。弁は、ガス供給路と試料移動路との間に設置され、その開閉によってガス供給路と試料移動路との間を連通又は閉鎖する。外部連通路はマイクロ流路であり、その一端は試料移動路に連通し、他端は外部に開放している。そしてマイクロ流路デバイスでは、光応答性ガス発生剤から発生したガスがフィルム連通路を通じてフィルムに供給されて、フィルムが弾性変形し、外部連通路を閉鎖可能である。本発明のマイクロ流路デバイスによれば、光応答性ガス発生剤から発生したガスを利用して、流量調整デバイスを開閉できるとともに、試料移動路内の液体試料を移動させることができる。そのため、より簡単な構成をもって微量液体を取り扱うことができる。 The present invention relates to a micro-channel device having a sample moving path through which a liquid sample moves, and has the flow rate adjusting device having the above-described configuration. Furthermore, the microchannel device of the present invention has a gas supply path, a film communication path, a valve, and an external communication path. A gas generated from the photoresponsive gas generating agent is supplied to the gas supply path. The film communication path branches from the gas supply path and is connected to an elastic film. The valve is installed between the gas supply path and the sample movement path, and communicates or closes between the gas supply path and the sample movement path by opening and closing the valve. The external communication path is a micro flow path, one end of which communicates with the sample moving path, and the other end opens to the outside. In the microchannel device, the gas generated from the photoresponsive gas generating agent is supplied to the film through the film communication path, the film is elastically deformed, and the external communication path can be closed. According to the microchannel device of the present invention, the gas generated from the photoresponsive gas generating agent can be used to open and close the flow rate adjusting device and to move the liquid sample in the sample moving path. Therefore, a trace amount liquid can be handled with a simpler configuration.
本発明の流量調整デバイスによれば、より簡単な操作で微量液体の流量調整を行うことができる。また、マイクロ流路内に別体を設置する必要がなく、製作が容易である。 According to the flow rate adjusting device of the present invention, the flow rate of a trace amount liquid can be adjusted with a simpler operation. In addition, it is not necessary to install a separate body in the microchannel, and manufacturing is easy.
本発明の液体秤取デバイスによれば、マイクロチップ上において、より簡単な構成をもって一定体積の微量液体を秤取することができる。 According to the liquid weighing device of the present invention, it is possible to weigh a small volume of liquid with a simpler configuration on a microchip.
本発明のマイクロ流路デバイスによれば、より簡単な構成をもって微量液体を取り扱うことができる。 According to the microchannel device of the present invention, a trace amount liquid can be handled with a simpler configuration.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。ただし、下記の実施形態は単なる例示であり、本発明は下記の実施形態に何ら限定されない。また、各実施形態において参照する図面は、模式的に記載されており、図面に描画された部材等の寸法の比率等は、実際の部材等の寸法の比率等とは異なる場合がある。具体的な部材等の寸法の比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、特に断らない限り、下記の説明における上下方向は、基材５が上側、マスク１０が下側となる姿勢を基準とし、左右方向は、マイクロ流路２ａが左側、マイクロ流路２ｂが右側となる姿勢を基準とする。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the following embodiment. Further, the drawings referred to in each embodiment are schematically described, and the ratio of dimensions of members and the like drawn in the drawings may be different from the ratio of dimensions of actual members and the like. Specific ratios of dimensions of members and the like should be determined in consideration of the following explanation. Unless otherwise specified, the vertical direction in the following description is based on the posture in which the
本発明の一実施形態に係る流量調整デバイス１は、図１に示すように、マイクロ流路２の所定の領域Ｅ（所定位置）に設けられ、領域Ｅを流れる液体の流量を調整するものである。マイクロ流路２は、流量調整デバイス１によってマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂに区分される。
図２に示すように、本実施形態では、流量調整デバイス１とマイクロ流路２（２ａ，２ｂ）は、いずれも積層構造を有する平板状のマイクロ流路デバイス３内に設けられている。
マイクロ流路２の流路径（内径）は、好ましくは５０μｍ以上かつ３ｍｍ以下である。マイクロ流路２の流路長さは、好ましくは１μｍ以上かつ１０００μｍ以下である。
A flow
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the flow
The channel diameter (inner diameter) of the
マイクロ流路デバイス３における流量調整デバイス１の部分は、図２〜図６に示すように、板状の基材５に、弾性体フィルム６、ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）７、ガスバリア層８、及びマスク１０がこの順番に積層された基本構造を有している。そして、基材５の一部と弾性体フィルム６の一部とで流量調整部１２が構成され、一方、ガス発生フィルム７、ガスバリア層８、及びマスク１０でガス発生部１５が構成されている。流量調整部１２の位置は領域Ｅと重なる。
As shown in FIGS. 2 to 6, the part of the flow
基材５には、マイクロ流路２が形成されている。マイクロ流路２は断面が長方形の筒状であり、天面と両側面が基材５の一部で構成され、底面が弾性体フィルム６で構成されている。基材５を構成する材料としては、樹脂、ガラス、セラミックス等が挙げられる。上記樹脂としては、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記有機シロキサン化合物としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチル水素シロキサン等が挙げられる。
The
図２、図４〜図６に示すように、基材５の下面には、弾性体フィルム６が設けられている。弾性体フィルム６は基材５の下面の略全面に設けられている。これにより、弾性体フィルム６はマイクロ流路２の底面を構成している。弾性体フィルム６は弾性変形可能なものであり、例えば、後述するような膨張と収縮を繰り返すことができるものである。
As shown in FIGS. 2 and 4 to 6, an
弾性体フィルム６を構成する材料としては、ゴム、シリコン樹脂などが挙げられる。上記樹脂としては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリジメチルシロキサンなどの有機シロキサン化合物、などが挙げられる。また、弾性体フィルム６の厚みは、好ましくは１μｍ以上かつ２００μｍ以下であり、より好ましくは３μｍ以上かつ１００μｍ以下であり、さらに好ましく５μｍ以上かつ５０μｍ以下である。
Examples of the material constituting the
弾性体フィルム６の下面には、ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）７が設けられている。ガス発生フィルム７は、光を照射することによりガスを発生する材料で構成されており、光を照射することによりガスを発生する。ガス発生フィルム７は、弾性体フィルム６の略全面か、少なくとも、マイクロ流路２における領域Ｅの直下をカバーする領域に設けられている。
A gas generating film (light-responsive gas generating agent) 7 is provided on the lower surface of the
ガス発生フィルム７の厚みとしては特に限定はないが、好ましくは５μｍ以上かつ５ｍｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上かつ５００μｍ以下である。
ガス発生フィルム７を構成する材料の具体例等については後述する。
The thickness of the
Specific examples of materials constituting the
ガス発生フィルム７の下面には、ガスバリア層８が設けられている。ガスバリア層８は、ガス発生フィルム７から発生したガスが弾性体フィルム６側のみに供給されるように、かつ背圧を抑えるために、設けられている。ガスバリア層８はガス透過性が低く、かつ光透過性である。またガスバリア層８の光透過性については、紫外線領域の光の減衰が起きにくい性質であることが好ましい
ガスバリア層８を構成する材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ガラス、石英ガラス及びパイレックスガラス等が挙げられる。
ガスバリア層８の厚みは、ガスバリア層８を構成する材料等によって適宜選択すればよく、特に限定はないが、好ましくは１０μｍ以上かつ１ｍｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上かつ５００μｍ以下である。
A
The thickness of the
ガスバリア層８の下面には、マスク１０が設けられている。マスク１０は、領域Ｅの直下に対応する位置に円形の開口２０を有している（図３、図６）。これにより、マスク１０の下から光を照射した場合に、光の照射エリアが領域Ｅの直下部分に限定される。
マスク１０を構成する材料としては、グラファイト含有ポリエチレンフィルム等が挙げられる。また、ガラスの表面に金を蒸着してマスクパターンが形成することにより、マスク１０を構成することもできる。
A
Examples of the material constituting the
本実施形態の流量調整デバイス１では、ガス発生フィルム７から発生したガスを弾性体フィルム６の裏面側に供給する。具体的には、マスク１０の開口２０の直下に光源を設置し、開口２０に向けて光を照射する。すると、光は開口２０から入光して、ガスバリア層８を透過し、ガス発生フィルム７に到達する。ここで、本実施形態ではマスク１０によって光の照射エリアを限定しているので、領域Ｅの直下位置に対して重点的に光が照射される。これにより、ガス発生フィルム７からガスが発生し、弾性体フィルム６の裏面側にガスが供給される。このとき、領域Ｅの直下部分に対して重点的にガスが供給される。これにより、弾性体フィルム６に対してガスによる圧力が付与され、特に領域Ｅの直下部分に対して重点的に圧力が付与される。
In the
本発明の流量調整デバイス１では、上記のようにして弾性体フィルム６に対してガスによる圧力を付与することにより、領域Ｅにおいて弾性体フィルム６が変形し、膨張する。これにより、領域Ｅにおける流路断面積を絞ることができ、最終的には閉鎖することができる。ここで、領域Ｅにおける弾性体フィルム６の形状変化と流路断面積の変化について、図７を参照しながら説明する。
In the flow
図７（ａ）は、非使用時、すなわちガスによる圧力が付与されていない状態における弾性体フィルム６の様子を示している。非使用時においては、弾性体フィルム６は変形しておらず、領域Ｅにおけるマイクロ流路２の底面は平坦である。液体は領域Ｅを自由に通過することができる。
この状態から、弾性体フィルム６の裏面側（ガス発生フィルム７側）からガスを供給し、弾性体フィルム６にガスによる圧力を付与する。すると、弾性体フィルム６が領域Ｅにおいて膨張し始め、図７（ｂ）に示すように、マイクロ流路２の内部に向かって小山のように盛り上がる（膨張部１７）。これにより、領域Ｅの流路断面積が徐々に小さくなる。
さらに圧力を付与し続けると、膨張部１７が成長してマイクロ流路２の全ての内壁に到達し、領域Ｅを閉鎖する（図７（ｃ））。これにより、液体は領域Ｅを通過できなくなる。
このように、本実施形態の流量調整デバイス１では、弾性体フィルム６に対してガスによる圧力を付与することにより、弾性体フィルム６が膨張して膨張部１７を形成し、膨張部１７によりマイクロ流路２の所定位置を閉鎖することができる。これは、弾性体フィルム６の膨張部１７が、流量調整用のバルブとして機能するということである。また、マイクロ流路２を構成する内壁の一部が、そのままバルブとして機能するということである。
Fig.7 (a) has shown the mode of the
From this state, gas is supplied from the back surface side (
When the pressure is further applied, the
As described above, in the flow
なお、閉鎖された領域Ｅを再び開くためには、膨張部１７を収縮させ、弾性体フィルム６を元の形状に戻せばよい。これにより、図７（ａ）に示す状態に戻すことができる。ここで、弾性体フィルム６は弾性変形するものであるから、容易に元の形状に戻すことができる。
In order to reopen the closed region E, it is only necessary to contract the expanding
上記膨張部１７の収縮は、ガスによる圧力付与を解除することにより行うことができる。例えば、弾性体フィルム６に供給されたガスを排出して、圧力付与を解除することができる。以下に、当該目的を達成するためのガス排出機構の例について説明する。
The
図８に示すガス排出機構２１は、ガス排出路２２と封鎖用フィルム（バルブ）２３によって構成されている。ガス排出路２２の一端は、領域Ｅの直下であって弾性体フィルム６とガス発生フィルム７との間に位置している。ガス排出路２２の他端は、マイクロ流路デバイス３の裏側から外部に開放している。そして、ガス排出路２２の他端の開口２５は、封鎖用フィルム２３で塞がれている。このガス排出機構２１によれば、封鎖用フィルム２３を剥がすことにより、開口２５からガスを排出し、圧力付与を解除することができる。
The
封鎖用フィルム２３を剥がすための方策の一例としては、封鎖用フィルム２３を微粘着フィルムで構成することが挙げられる。微粘着フィルムを用いることにより、ガス排出路２２に所定値以上の圧力が付与された時点で、封鎖用フィルム２３が圧力に耐えられなくなり、開口２５から剥がれる。具体的には、図９に示すように、マスク１０の開口２０から光を照射し続ける（矢印参照）ことにより、ガスを連続的に供給する。これにより、ガス排出路２２内の圧力を所定値以上に高めることができ、微粘着フィルムで構成された封鎖用フィルム２３を剥がすことができる。
An example of a measure for peeling off the blocking
別の例としては、封鎖用フィルム２３を光刺激剥離フィルムで構成することが挙げられる。光刺激剥離フィルムは、光を照射することによりガスを発生し、その圧力で自己剥離するものである。具体的な操作としては、図１０に示すように、封鎖用フィルム２３に対して光を照射し続ける（矢印参照）。これにより、光刺激剥離フィルムで構成された封鎖用フィルム２３がガスを発生し、その圧力で自己剥離する。
なお図９、図１０では、基材５の図示を省略している。
As another example, the blocking
In addition, in FIG. 9, FIG. 10, illustration of the
本実施形態の流量調整デバイス１については、未使用時には遮光フィルムで覆っておき、使用時に遮光フィルムを取り外して使用する構成を採用することができる。遮光フィルムで覆うことにより光を遮断し、非使用時における誤動作、例えば、意図しない弾性体フィルム６の膨張や、意図しない上記ガス排出機構２１の作動を防ぐことができる。
遮光フィルムの設置例を図１１、図１２に示す。図１１に示す例では、マスク１０の裏面に遮光フィルム２７が設けられている。図１２に示す例では、ガスバリア層８とマスク１０との間に遮光フィルム２７が設けられている。
About the flow
Examples of installation of the light shielding film are shown in FIGS. In the example shown in FIG. 11, a
なお、ガス発生フィルム７や封鎖用フィルム２３に光を照射するための光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。発光ダイオードは、応答速度が速い、発光効率が高い、発熱が少ない、消費電力が低い、小型で高密度実装が可能である、という多くの利点を有する。上記発光ダイオードとして、例えば、波長が３３０ｎｍ〜４１０ｎｍ程度の光を発し、発光出力が１０ｍＷ〜４００ｍＷ程度の紫外発光ダイオードを選んでもよい。このような特性の光は、光照射による上記ガス発生剤等の温度の上昇を抑えつつ、ガスを発生させることができる。
発光ダイオード以外の光源としては、レーザー、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）、プラズマ発光素子、外部電極形蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）、マイクロハロゲンランプ、光ファイバー、並びに光セレクタの組み合わせにより取り出すことができる光源等が挙げられる。
また光源は、明滅を繰り返すことができるものが好ましい。
In addition, it is preferable that the light source for irradiating light to the
Examples of light sources other than light emitting diodes include lasers, electroluminescent elements (EL elements), plasma light emitting elements, external electrode fluorescent lamps (EEFL), micro halogen lamps, optical fibers, and light sources that can be taken out by a combination of optical selectors. Can be mentioned.
The light source is preferably one that can repeat blinking.
上記した実施形態では、膨張部１７によって領域Ｅを全開及び全閉することにより液体の流量調整を行う例を示したが、領域Ｅの開度を連続的又は段階的に変化させてもよい。例えば、ガス発生フィルム７からのガス供給量を調節することにより、膨張部１７の膨張度合（体積）を調節し、これにより領域Ｅの開度を調節することができる。ガス供給量は、例えば、光の照射時間により調節することができる。
In the above-described embodiment, the example in which the flow rate of the liquid is adjusted by fully opening and closing the region E by the inflating
本実施形態では、弾性体フィルム６を所定の位置で膨張させるための方策として、マスク１０を用いて光の照射範囲を限定しているが、他の方策も考えられる。例えば、図１３（ａ）に示すように、弾性体フィルム６に切り込み２８を設けてもよい。これにより、切り込み２８の部分に応力が集中し、切り込み２８の部分から優先的に膨張が起こる。その他の例として、図１３（ｂ）に示すように、弾性体フィルム６の一部の厚みを小さくしてもよい。これにより、厚みが小さい部分から優先的に膨張が起こる。
In the present embodiment, as a measure for expanding the
次に、本発明の液体秤取デバイスの実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係る液体秤取デバイス３０はマイクロチップに設けられるものであり、上記構成の流量調整デバイス１と同様の流量調整デバイスを２個備えている。図１４に示すように、液体秤取デバイス３０は、マイクロ流路２ａ、流量調整デバイス１ａ、密閉空間３２、流量調整デバイス１ｂ、及びマイクロ流路２ｂがこの順番に直列に連結された構造を有している。すなわち流量調整デバイス１ａ，１ｂは、密閉空間３２の両端に設けられている。
Next, an embodiment of the liquid weighing device of the present invention will be described. A liquid weighing
密閉空間３２は、一定体積を有する空間である。本実施形態では、密閉空間３２はマイクロ流路２ａ，２ｂと同様の細長い筒状である。なお密閉空間３２は、マイクロ流路以外、例えば所謂マイクロチャンバーのような形状であってもよい。
The sealed
密閉空間３２には、ポンプ３３が接続されている。ポンプ３３により、密閉空間３２に満たされた液体をマイクロ流路２ａ又はマイクロ流路２ｂへ移送することができる。上記ポンプ３３としては特に限定されず、ダイヤグラム式のポンプ、電気浸透流式のポンプ、光や熱分解でガスを発生するポンプ、過酸化水素と過マンガン酸ナトリウムによる酸素の発生を利用した化学反応によるポンプ、などを採用することができる。
A
液体秤取デバイス３０を用いて一定体積の液体を量り取る（秤取する）手順について説明する。
前準備として、流量調整デバイス１ａ，１ｂを閉鎖しておく。具体的には、流量調整デバイス１ａ，１ｂの下から光を照射してガスを発生させて、膨張部１７を成長させ、領域Ｅを閉鎖する。
この状態で、まずマイクロ流路２ａに秤取対象となる液体を導入する。導入量は、密閉空間３２の体積以上とする（図１５（ａ））。
次に、マイクロ流路２ａに隣接する流量調整デバイス１ａを開放し、密閉空間３２に液体を移送する。具体的には、図８に示したガス排出機構２１を作動させ、流量調整デバイス１ａの領域Ｅを開放する。これにより、流量調整デバイス１ａを通じて液体が密閉空間３２に導入される。密閉空間３２が液体で完全に満たされるまで、液体の移送を続ける（図１５（ｂ））。
A procedure for measuring (weighing) a fixed volume of liquid using the
As a preparation, the flow
In this state, first, a liquid to be weighed is introduced into the
Next, the flow
密閉空間３２が液体で完全に満たされたら、流量調整デバイス１ａを閉じる。具体的には、流量調整デバイス１ａの下から光を照射してガスを発生させて、膨張部１７を成長させ、領域Ｅを閉鎖する。これにより、一定体積の液体が密閉空間３２に量り取られる。
When the sealed
次に、マイクロ流路２ｂに隣接する流量調整デバイス１ｂを開放し、マイクロ流路２ｂに液体を移送する。具体的には、図８に示したガス排出機構２１を作動させ、流量調整デバイス１ｂの領域Ｅを開放する。同時にポンプ３３を作動させ、液体をマイクロ流路２ｂ側に押し出す。これにより、流量調整デバイス１ｂを通じて液体がマイクロ流路２ｂに導入され、一定体積の液体がマイクロ流路２ｂに回収される（図１５（ｃ））。
このようにして、液体秤取デバイス３０を用いて一定体積の液体を量り取ることができる。
Next, the flow
In this way, a fixed volume of liquid can be weighed using the
上記した実施形態では、流量調整デバイス１がマイクロ流路２の途中に一体的に設置され、換言すれば、マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂの間に設置され、且つこれらが直列に連結されているが、他の実施形態も可能である。図１６〜図２１に他の実施形態を示す。図１７〜図２１において、（ａ）と（ｂ）は液体の流れる方向（矢印）が異なるのみであり、構造自体は同じである。
In the above-described embodiment, the flow
図１６は、流路断面積が異なる２つのマイクロ流路２ｃ，２ｄの間に流量調整デバイス１を設けた例を示している。この例では、細いマイクロ流路２ｃの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。また流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部近傍に設けられている。
FIG. 16 shows an example in which the flow
図１７（ａ），１７（ｂ）も、流路断面積が異なる２つのマイクロ流路２ｃ，２ｄの間に流量調整デバイス１を設けた例を示している。この例でも、細いマイクロ流路２ｃの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されているが、流量調整デバイス１はマイクロ流路２ｄの端部から離れた位置にある。
FIGS. 17A and 17B also show an example in which the flow
図１８（ａ），１８（ｂ）に示す例では、細いマイクロ流路２ｃと太いマイクロ流路２ｄとの間、並びに、細いマイクロ流路２ｅと太いマイクロ流路２ｄとの間に、流量調整デバイス１が１個ずつ設けられている。この例では、細いマイクロ流路２ｃ，２ｅの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。また２個の流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部近傍に対向して設けられている。
In the example shown in FIGS. 18A and 18B, the flow rate is adjusted between the
図１９（ａ），１９（ｂ）に示す例でも、細いマイクロ流路２ｃと太いマイクロ流路２ｄとの間、並びに、細いマイクロ流路２ｅと太いマイクロ流路２ｄとの間に、流量調整デバイス１が１個ずつ設けられている。この例でも、細いマイクロ流路２ｃ，２ｅの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続され、かつこれらの流量調整デバイス１が対向して設けられているが、流量調整デバイス１はマイクロ流路２ｄの端部から離れた位置にある。
19 (a) and 19 (b), the flow rate is adjusted between the
図２０（ａ），２０（ｂ）に示す例では、細いマイクロ流路２ｃと太いマイクロ流路２ｄとの間、細いマイクロ流路２ｅと太いマイクロ流路２ｄとの間、並びに、細いマイクロ流路２ｆと太いマイクロ流路２ｄとの間に、流量調整デバイス１が１個ずつ設けられている。この例では、細いマイクロ流路２ｃ，２ｅの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。さらに、細いマイクロ流路２ｆの端面と太いマイクロ流路２ｄの端面との間に流量調整デバイス１が接続されている。マイクロ流路２ｃとマイクロ流路２ｅに接続された流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部近傍に対向して設けられている。
In the example shown in FIGS. 20A and 20B, between the
図２１（ａ），２１（ｂ）は、マイクロ流路とマイクロチャンバーとの間に流量調整デバイス１を設けた例である。この例では、１個のマイクロチャンバー３５に複数のマイクロ流路２ｇ〜２ｏが放射状に連結されている。そして、マイクロチャンバー３５とマイクロ流路２ｇ〜２ｏとの間に、それぞれ流量調整デバイス１が設けられている。なお、マイクロチャンバー３５には、別のマイクロ流路３６が直接接続されている。
FIGS. 21A and 21B are examples in which the flow
次に、本発明の流量調整デバイスを採用したマイクロ流路デバイスの実施形態について説明する。 Next, an embodiment of a microchannel device that employs the flow rate adjusting device of the present invention will be described.
図２３は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路デバイス４０の基本構成を模式的に表したものである。図２３に示すマイクロ流路デバイス４０は、試料移動路４５を有するものである。すなわち、試料移動路４５に導入された液体試料３８が、試料移動路４５に沿って移動可能である。
FIG. 23 schematically illustrates the basic configuration of a
マイクロ流路デバイス４０は例えば基板で構成されており、試料移動路４５は例えば当該基板に形成されている。
試料移動路４５は、上記した「マイクロ流路」の条件を満たすものである。すなわち、試料移動路４５は、流れる液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成された微細な流路からなる。
The
The
マイクロ流路デバイス４０は、流量調整デバイス４１を備えている。流量調整デバイス４１の主要構成は、図１〜７で示した流量調整デバイス１の構成と共通している。すなわち、流量調整デバイス４１は、マイクロ流路である外部連通路４２と、弾性体フィルム（弾性を有するフィルム）４６と、光応答性ガス発生剤４７とで構成されている。
光応答性ガス発生剤４７は、例えば上記したガス発生フィルム７と同様のフィルム状である。
弾性体フィルム４６は、上記した弾性体フィルム６と同様の構成を有する。
The
The photoresponsive
The
本実施形態の流量調整デバイス４１では、弾性体フィルム４６が、外部連通路（マイクロ流路）４２の所定の領域Ｅにおいて、外部連通路４２の内壁を構成している。そして、光応答性ガス発生剤４７から発生したガスの圧力によって弾性体フィルム４６が膨張し、領域Ｅを閉鎖することができる。またガスを排出することによって弾性体フィルム４６が収縮し、領域Ｅを開放することができる。すなわち、外部連通路４２の領域Ｅがバルブとして機能する。なお図２３では、代表例として、弾性体フィルム４６が膨張して領域Ｅを閉鎖している状態を模式的に示している。
また、ガスを排出する際には、例えば、図８〜１０に示したガス排出機構２１を採用することができる。
In the flow
Moreover, when discharging | emitting gas, the
マイクロ流路デバイス４０は、さらに、ガス供給路４８と、フィルム連通路５０と、弁５１を有する。そして、光応答性ガス発生剤４７、ガス供給路４８、弁５１、及び試料移動路４５が、この順番に並んでいる。以下の説明において、ガスが流れる方向に対応して、光応答性ガス発生剤４７側を上流、試料移動路４５を下流と定義する。
The
ガス供給路４８の上流側の端部は、光応答性ガス発生剤４７に繋がっている、これにより、光応答性ガス発生剤４７から発生したガスは、ガス供給路４８に供給される。
The upstream end of the
フィルム連通路５０は、ガス供給路４８から分岐し、弾性体フィルム４６に繋がっている。すなわち、フィルム連通路５０の一端（上流側）はガス供給路４８に繋がっており、他端（下流側）は弾性体フィルム４６に繋がっている。これにより、ガス供給路４８に供給されたガスは、フィルム連通路５０を介して弾性体フィルム４６の裏面側（外部連通路４２の内壁とは反対側）に供給される。
The
ガス供給路４８の下流側の端部には、弁５１が設けられている。弁５１はガス供給路４８と試料移動路４５との間に設置されている。換言すれば、ガス供給路４８の下流側端部と試料移動路４５の上流側端部とが、弁５１を介して連結されている。弁５１の開閉によって、ガス供給路４８と試料移動路４５との間が連通又は閉鎖する。これにより、弁５１の開放時には、ガス供給路４８に供給されたガスは、試料移動路４５に供給される。
A
試料移動路４５から、流量調整デバイス４１の一構成要素である外部連通路４２が分岐している。すなわち、外部連通路４２の一端は試料移動路４５に連通している。一方、外部連通路４２の他端は外部に開放している。これにより、流量調整デバイス４１が開放することによって、具体的には領域Ｅが開放することによって、試料移動路４５が外部と連通する。逆に、流量調整デバイス４１が閉鎖することによって、具体的には領域Ｅが閉鎖することによって、試料移動路４５が外部から遮断される。
An
ガス供給路４８とフィルム連通路５０についても、上記した「マイクロ流路」の条件を満たす形状寸法とすることができる。
The
マイクロ流路デバイス４０を用いて液体試料３８を移送する方法について説明する。
まず、所定量の液体試料３８を試料移動路４５に配置する。液体試料３８は、例えば、外部連通路４２を介して試料移動路４５に導入することができる。
A method for transferring the
First, a predetermined amount of the
続いて、光応答性ガス発生剤４７に光を照射して、ガスを発生させる。このとき、発生したガスはガス供給路４８に供給される。さらに、ガス供給路４８に供給されたガスは、フィルム連通路５０に流れ、弾性体フィルム４６の裏面側に供給される。これにより、弾性体フィルム４６が膨張し、フィルム連通路５０の領域Ｅが閉鎖する。領域Ｅの閉鎖によって、試料移動路４５が外部から遮断される。
Subsequently, the photoresponsive
ガス供給路４８の圧力が上昇すると弁５１が開放される。これにより、光応答性ガス発生剤４７から発生したガスが、弁５１を介して試料移動路４５に供給される。このとき、供給されたガスの圧力が液体試料３８に付与され、液体試料３８が移動する。
When the pressure in the
すなわち本実施形態では、光応答性ガス発生剤４７から発生したガスによる圧力を、流量調整デバイス４１の開閉と、液体試料３８を移動させる推進力の両方に利用している。
That is, in the present embodiment, the pressure generated by the gas generated from the photoresponsive
図２４に示すように、本実施形態のマイクロ流路デバイス４０を２つ組み合わせることにより、液体試料３８を試料移動路４５内で往復させることができる。図２４に示す実施形態では、２つのマイクロ流路デバイス４０ａ，４０ｂが、試料移動路４５を共有する形で繋がっている。そして、試料移動路４５に液体試料３８が配置されている。
As shown in FIG. 24, the
図２４に示す実施形態において、液体試料３８を左から右へ移動させる場合には、左側のマイクロ流路デバイス４０ａの光応答性ガス発生剤４７ａに光を照射してガスを発生させる。このとき、ガス抜きとして右側のマイクロ流路デバイス４０ｂの流量調整デバイス４１ｂが開放される。逆に、液体試料３８を右から左へ移動させる場合には、右側のマイクロ流路デバイス４０ｂの光応答性ガス発生剤４７ｂに光を照射してガスを発生させる。このとき、ガス抜きとして左側のマイクロ流路デバイス４０ａの流量調整デバイス４１ａが開放される。
In the embodiment shown in FIG. 24, when the
このように、左側のマイクロ流路デバイス４０ａへの光照射と、右側のマイクロ流路デバイス４０ｂへの光照射とを交互に繰り返すことにより、液体試料３８を試料移動路４５内で往復させることができる。この実施形態は、例えば、ＰＣＲ法に代表される液体試料の昇温と降温を繰り返す核酸増幅反応を行う際に有用である。例えば、試料移動路４５に複数の温度領域を設定しておく。そして、液体試料３８を各温度領域の間で往復させることにより、液体試料３８の昇温と降温を繰り返すことができる。
In this manner, the
ここで、上記光応答性ガス発生剤を構成する材料について説明する。光照射によりガスを発生する当該材料（化合物）としては、アゾ化合物、アジド化合物及びポリオキシアルキレン化合物等が挙げられる。これらの化合物では、光照射により光分解反応が進行する。これらの化合物は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
上記アゾ化合物としては、例えば、２,２’−アゾビス−（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）等が挙げられる。上記アジド化合物としては、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン、グリシジルアジドポリマー等が挙げられる。
Here, the material which comprises the said photoresponsive gas generating agent is demonstrated. Examples of the material (compound) that generates gas by light irradiation include azo compounds, azide compounds, and polyoxyalkylene compounds. In these compounds, the photolysis reaction proceeds by light irradiation. As for these compounds, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
Examples of the azo compound include 2,2′-azobis- (N-butyl-2-methylpropionamide). Examples of the azide compound include 3-azidomethyl-3-methyloxetane and glycidyl azide polymer.
上記光応答性ガス発生剤は、バインダー樹脂を含んでいてもよい。上記バインダー樹脂は、光照射によりガスを発生する上記化合物を固定したり、上記ガス発生剤に粘着性を持たせたり、上記ガス発生剤に種々の機能を付加する役割を果たす。例えば、光照射によりガスを発生する化合物をバインダー樹脂に分散させたり、光照射によりガスを発生させる化合物を上記バインダー樹脂に相溶させたりして、上記ガス発生剤を用いることができる。上記バインダー樹脂の使用により、ガス発生剤を所望の形状に加工することが容易である。上記バインダー樹脂の使用により、例えば、フィルム状などの固形のガス発生材が容易に得られる。 The photoresponsive gas generating agent may contain a binder resin. The binder resin plays a role of fixing the compound that generates gas by light irradiation, imparting adhesiveness to the gas generating agent, and adding various functions to the gas generating agent. For example, the gas generating agent can be used by dispersing a compound that generates gas by light irradiation in a binder resin, or by dissolving a compound that generates gas by light irradiation in the binder resin. By using the binder resin, it is easy to process the gas generating agent into a desired shape. By using the binder resin, for example, a solid gas generating material such as a film can be easily obtained.
上記バインダー樹脂の好ましい例としては、アクリル系樹脂及びエポキシ系樹脂等が挙げられる。ただし、上記バインダー樹脂は、これらの樹脂に限定されない。上記バインダー樹脂自体が、光の照射によりガスを発生する性質を有していてもよい。上記バインダー樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。 Preferable examples of the binder resin include acrylic resins and epoxy resins. However, the binder resin is not limited to these resins. The binder resin itself may have a property of generating gas when irradiated with light. As for the said binder resin, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
上記バインダー樹脂は、粘着性を付与するために、例えば、粘接着剤樹脂を含んでいてもよい。上記ガス発生材は、上記粘接着剤樹脂を含んでいてもよい。上記ガス発生材が粘接着剤樹脂を含むことにより、ガス発生材と基材との粘着性及び接着性がより一層高くなる。上記粘接着剤樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。 The binder resin may contain, for example, an adhesive resin in order to impart tackiness. The gas generating material may contain the adhesive agent resin. When the gas generating material contains an adhesive resin, the tackiness and adhesiveness between the gas generating material and the substrate are further enhanced. As for the said adhesive agent resin, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
なお、上記粘接着剤樹脂は、光の照射により粘着性が低下しない性質を有することが好ましい。この場合には、ガス発生剤に対して光照射が開始された後でも、ガス発生材と基剤との高い粘接着性を維持可能である。また、上記粘接着剤樹脂は、例えば、光照射により、架橋しない性質を有することが好ましい。 In addition, it is preferable that the said adhesive agent resin has a property which adhesiveness does not fall by irradiation of light. In this case, high adhesiveness between the gas generating material and the base can be maintained even after light irradiation is started on the gas generating agent. Moreover, it is preferable that the said adhesive agent resin has a property which is not bridge | crosslinked, for example by light irradiation.
上記粘接着剤樹脂としては、例えば、ゴム系粘接着剤樹脂、（メタ）アクリル系粘接着剤樹脂、シリコーン系粘接着剤樹脂、ウレタン系粘接着剤樹脂、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体系粘接着剤樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体粘接着剤樹脂、エポキシ系粘接着剤樹脂及びイソシアネート系粘接着剤樹脂、等が挙げられる。
上記ガス発生剤は、光増感剤を含んでいてもよい。上記光増感剤としては、チオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン類及びポルフィリン等が挙げられる。
Examples of the adhesive resin include a rubber-based adhesive resin, a (meth) acrylic adhesive resin, a silicone-based adhesive resin, a urethane-based adhesive resin, and styrene-isoprene- Examples thereof include styrene copolymer-based adhesive resins, styrene-butadiene-styrene copolymer adhesive resins, epoxy-based adhesive resins, and isocyanate-based adhesive resins.
The gas generating agent may contain a photosensitizer. Examples of the photosensitizer include thioxanthone, benzophenone, acetophenones, and porphyrin.
上記ガス発生剤は、上述した成分の他に、必要に応じて、種々の添加剤をさらに含んでいてもよい。上記添加剤としては、カップリング剤、可塑剤、界面活性剤、粘着付与剤、架橋剤、安定剤、等が挙げられる。また、上記添加剤の他の例としては、多孔質体、フィラー、金属箔、マイクロカプセル、及びその他の粒子等が挙げられる。上記ガス発生材に、多孔質体、フィラー、金属箔、マイクロカプセル及びその他の粒子が分散されていると、ガスの拡散がより一層早くなる。
光応答性ガス発生剤を構成する上記材料は、いずれも、光源の消灯と共に、速やかにガス発生反応が停止する。従って、上記材料は、応答性の良いガス発生剤として好適に用いられる。
The gas generating agent may further contain various additives as necessary in addition to the components described above. Examples of the additive include a coupling agent, a plasticizer, a surfactant, a tackifier, a crosslinking agent, and a stabilizer. Other examples of the additive include porous bodies, fillers, metal foils, microcapsules, and other particles. When the porous material, filler, metal foil, microcapsule and other particles are dispersed in the gas generating material, gas diffusion is further accelerated.
In any of the above-described materials constituting the photoresponsive gas generating agent, the gas generating reaction is quickly stopped when the light source is turned off. Therefore, the above material is suitably used as a gas generating agent with good response.
本発明の対象となる液体としては、水、油、生化学的緩衝液、血液、リンパ液、尿、土壌抽出水、水耕水、等が挙げられる。またマイクロ流路は微小な流路であることから、マイクロ流路内において、上記液体は、例えば液滴であってもよい。 Examples of the liquid that is an object of the present invention include water, oil, biochemical buffer, blood, lymph, urine, soil extraction water, hydroponic water, and the like. Further, since the microchannel is a minute channel, the liquid may be, for example, a droplet in the microchannel.
上記構成の流量調整デバイス１とマイクロ流路を組み合わせて、図１５〜図２０に示す構成からなるマイクロ流路デバイスを作製し、液体を流す実験を行った。
基材５は、ソフトリソグラフィーにより、シリコン樹脂（東レダウコーニング製、SILPOT 184）で作製した。細いマイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆのサイズは、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍとした。太いマイクロ流路２ｄのサイズは幅０．８ｍｍ、深さ０．８ｍｍとした。シリコン樹脂（東レダウコーニング製、SILPOT 184）を用いて、厚み０．０５mmの弾性体フィルム６を作製した。
A microchannel device having the configuration shown in FIGS. 15 to 20 was fabricated by combining the flow
The
弾性体フィルム６を基材５に貼り付け、さらにガス発生フィルム７、ガスバリア層８、及びマスク１０を貼り付けた。マスク１０は、グラファイト含有のポリエチレンフィルムを直径６ｍｍの円に打ち抜いて作製した。光照射用の光源として、ＬＥＤ（ナイトライドセミコンダクター製：NS375−5RFS）を用いた。
The
（実施例１）
図１６に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｃからマイクロ流路２ｄへの送液を行った。続いて、流量調整デバイス１に光を照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｃからマイクロ流路２ｄへの送液を停止させた。
Example 1
In the microchannel device shown in FIG. 16, liquid feeding from the
（実施例２）
図１７（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｃとマイクロ流路２ｄに液体を流し、マイクロ流路２ｃ内の液体をマイクロ流路ｄに合流させて混合した。その後、流量調整デバイス１に光を照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｃからマイクロ流路２ｄへの送液を停止させた。
(Example 2)
In the microchannel device shown in FIG. 17A, the liquid is allowed to flow in the
（実施例３）
図１７（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｄに液体を流し、同時にマイクロ流路２ｃにもマイクロ流路２ｄから枝分かれさせて、液体を流した。その後、流量調整デバイス１に光を照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｄからマイクロ流路２ｃへの送液を停止させた。
(Example 3)
In the microchannel device shown in FIG. 17B, a liquid was caused to flow in the
（実施例４）
図１８（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｃとマイクロ流路２eに液体を流し、マイクロ流路２ｄへの送液を行った。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｃ，２eからマイクロ流路２ｄへの送液を順次停止させた。
Example 4
In the microchannel device shown in FIG. 18A, a liquid was passed through the
（実施例５）
図１８（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｄに液体を流し、同時にマイクロ流路２ｃ，２eにもマイクロ流路２ｄから枝分かれさせて、液体を流した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｄからマイクロ流路２ｃ，２eへの送液を順次停止させた。
(Example 5)
In the microchannel device shown in FIG. 18B, a liquid was allowed to flow in the
（実施例６）
図１９（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｃ，２ｅとマイクロ流路２ｄに液体を流し、マイクロ流路２ｃ，２ｅ内の液体をマイクロ流路２ｄに合流させて混合した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｃ，２ｅからマイクロ流路２ｄへの送液を順次停止させた。
(Example 6)
In the microchannel device shown in FIG. 19 (a), liquid flows in the
（実施例７）
図１９（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｄに液体を流し、同時にマイクロ流路２ｃ，２ｅにもマイクロ流路２ｄから枝分かれさせて、液体を流した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｄからマイクロ流路２ｃ，２ｅへの送液を順次停止させた。
(Example 7)
In the microchannel device shown in FIG. 19 (b), the liquid was caused to flow in the
（実施例８）
図２０（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆとマイクロ流路２ｄに液体を流し、マイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆ内の液体をマイクロ流路２ｄに合流させて混合した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆからマイクロ流路２ｄへの送液を順次停止させた。
(Example 8)
In the microchannel device shown in FIG. 20 (a), the liquid flows in the
（実施例９）
図２０（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｄに液体を流し、同時にマイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆにもマイクロ流路２ｄから枝分かれさせて、液体を流した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｄからマイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆへの送液を順次停止させた。
Example 9
In the microchannel device shown in FIG. 20B, the liquid is caused to flow in the
（実施例１０）
図２１（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｇ〜２ｏからマイクロチャンバー３５に液体を流し、マイクロチャンバー３５内で液体を混合した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロ流路２ｇ〜２ｏからマイクロチャンバー３５への送液を順次停止させた。さらに、マイクロチャンバー３５に集められた液体をマイクロ流路３６を通じて系外部に移送した。
(Example 10)
In the microchannel device shown in FIG. 21A, a liquid was flowed from the microchannels 2g to 2o to the
（実施例１１）
図２１（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路３６からマイクロチャンバー３５に液体を導入しながら、矢印で示す方向にマイクロ流路２ｇ〜２ｏに液体を流した。その後、各流量調整デバイス１に光を順番に照射して閉鎖し、マイクロチャンバー３５からマイクロ流路２ｇ〜２ｏへの送液を順次停止させた。
(Example 11)
In the microchannel device shown in FIG. 21 (b), the liquid was allowed to flow through the microchannels 2 g to 2 o in the direction indicated by the arrows while introducing the liquid from the
（実施例１２）
図２２に示すように、図１６に示す構成にガス排出機構２１を追加したマイクロ流路デバイスを作製した。封鎖用フィルム２３として微粘着テープ（積水化学工業社製：品名６２４Ｌ）を用いた。光照射を続けてガスによる圧力を付与し続けることにより、封鎖用フィルム２３が剥離し、ガスが排出された。これにより流量調整デバイス１が開放し、液体の移送を再開させた。
(Example 12)
As shown in FIG. 22, a microchannel device in which a
封鎖用フィルム２３として光刺激剥離フィルム（積水化学工業社製：品名ＳＥＬＦＡ）いる以外は実施例１１と同様の構成のマイクロ流路デバイスを作製し、実験を行った。封鎖用フィルム２３に光照射することにより、封鎖用フィルム２３が自己剥離し、ガスが排出された。これにより、流量調整デバイス１が開放し、液体の移送を再開させた。
A microchannel device having the same configuration as in Example 11 was prepared and experimented except that a light-stimulated release film (product name: SELFA) was used as the blocking
１ 流量調整デバイス
２，２ａ〜２ｏ マイクロ流路
５ 基材
６ 弾性体フィルム（弾性を有するフィルム）
７ ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）
１２ 流量調整部
１５ ガス発生部
１７ 膨張部
２１ ガス排出機構
２２ ガス排出路
２３ 封鎖用フィルム（バルブ）
２７ 遮光フィルム
３０ 液体秤取デバイス
３２ 密閉空間
３８ 液体試料
４０，４０ａ，４０ｂ マイクロ流路デバイス
４１，４１ａ，４１ｂ 流量調整デバイス
４２ 外部連通路（マイクロ流路）
４５ 試料移動路
４６ 弾性体フィルム（弾性を有するフィルム）
４７，４７ａ，４７ｂ 光応答性ガス発生剤
４８ ガス供給路
５０ フィルム連通路
５１ 弁
DESCRIPTION OF
7 Gas generating film (photoresponsive gas generating agent)
12
27 Light-shielding
45
47, 47a, 47b Photoresponsive
Claims (12)
光を照射することによりガスを発生する光応答性ガス発生剤と、弾性を有するフィルムとを有し、
前記フィルムが前記所定位置におけるマイクロ流路の内壁を構成しており、
光応答性ガス発生剤から発生したガスによる圧力を、前記フィルムにおけるマイクロ流路の内壁とは反対側から前記フィルムに付与して前記フィルムを弾性変形させることにより、前記所定位置におけるマイクロ流路の内壁の形状を変化させ、流路断面積を変化させることを特徴とする流量調整デバイス。 A flow rate adjustment device that adjusts the flow rate of the liquid flowing through the predetermined position by changing the flow path cross-sectional area at a predetermined position in the micro flow path,
A photoresponsive gas generating agent that generates gas by irradiating light, and an elastic film;
The film constitutes the inner wall of the microchannel in the predetermined position;
The pressure of the gas generated from the photoresponsive gas generating agent is applied to the film from the side opposite to the inner wall of the microchannel in the film to elastically deform the film, thereby A flow rate adjusting device characterized by changing the shape of the inner wall and changing the cross-sectional area of the flow path.
請求項１〜１０のいずれかに記載の流量調整デバイスと、一定体積を有する密閉空間とを有し、
前記流量調整デバイスを通じて前記密閉空間に液体を導入することにより、一定体積の液体を秤取可能であることを特徴とする液体秤取デバイス。 A liquid weighing device provided on a microchip for weighing a small volume of liquid,
The flow control device according to any one of claims 1 to 10, and a sealed space having a constant volume,
A liquid weighing device characterized in that a liquid of a constant volume can be weighed by introducing the liquid into the sealed space through the flow rate adjusting device.
請求項１に記載の流量調整デバイスと、
前記流量調整デバイスにおける光応答性ガス発生剤から発生したガスが供給されるガス供給路と、
前記ガス供給路から分岐し、前記流量調整デバイスにおける弾性を有するフィルムに繋がるフィルム連通路と、
前記ガス供給路と前記試料移動路との間に設置され、その開閉によって前記ガス供給路と前記試料移動路との間を連通又は閉鎖する弁と、
前記流量調整デバイスにおけるマイクロ流路で構成され、一端が前記試料移動路に連通し、他端が外部に開放する外部連通路とを有し、
前記光応答性ガス発生剤から発生したガスが前記フィルム連通路を通じて前記フィルムに供給されて、前記フィルムが弾性変形し、前記外部連通路を閉鎖可能であることを特徴とするマイクロ流路デバイス。 A microchannel device having a sample movement path through which a liquid sample moves,
A flow regulating device according to claim 1;
A gas supply path through which gas generated from the photoresponsive gas generating agent in the flow rate adjusting device is supplied;
A film communication path branched from the gas supply path and connected to a film having elasticity in the flow rate adjustment device;
A valve that is installed between the gas supply path and the sample movement path and communicates or closes between the gas supply path and the sample movement path by opening and closing;
Consists of a micro flow path in the flow rate adjustment device, one end communicates with the sample moving path, the other end has an external communication path that opens to the outside,
A microchannel device characterized in that gas generated from the photoresponsive gas generating agent is supplied to the film through the film communication path, the film is elastically deformed, and the external communication path can be closed.
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|---|---|---|---|---|
| CN111536273A (en) * | 2020-04-30 | 2020-08-14 | 上海大学 | Controllable soft valve using magnetic control and light control single input and multiple output and control method thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002086399A (en) * | 2000-06-20 | 2002-03-26 | Kawamura Inst Of Chem Res | Micro-device having lamination structure and manufacturing method for it |
| JP2004050401A (en) * | 2002-05-28 | 2004-02-19 | Jsr Corp | Device for fluid processors, its fluid circulation route setting device and fluid processor |
| JP2006010340A (en) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sekisui Chem Co Ltd | Micro total analysis system |
| JP2011047709A (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Fujikura Kasei Co Ltd | Liquid flow path device and method of manufacturing the same |
| JP2011072876A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Sekisui Chem Co Ltd | Microfluid device |
| JP2012077753A (en) * | 2011-11-11 | 2012-04-19 | Sekisui Chem Co Ltd | Micropump device and microfluid device |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002086399A (en) * | 2000-06-20 | 2002-03-26 | Kawamura Inst Of Chem Res | Micro-device having lamination structure and manufacturing method for it |
| JP2004050401A (en) * | 2002-05-28 | 2004-02-19 | Jsr Corp | Device for fluid processors, its fluid circulation route setting device and fluid processor |
| JP2006010340A (en) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sekisui Chem Co Ltd | Micro total analysis system |
| JP2011047709A (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Fujikura Kasei Co Ltd | Liquid flow path device and method of manufacturing the same |
| JP2011072876A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Sekisui Chem Co Ltd | Microfluid device |
| JP2012077753A (en) * | 2011-11-11 | 2012-04-19 | Sekisui Chem Co Ltd | Micropump device and microfluid device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111536273A (en) * | 2020-04-30 | 2020-08-14 | 上海大学 | Controllable soft valve using magnetic control and light control single input and multiple output and control method thereof |
| CN111536273B (en) * | 2020-04-30 | 2021-05-04 | 上海大学 | Controllable soft valve using magnetic control and light control single input and multiple output and control method thereof |
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