JP5175778B2 - Liquid feeding device - Google Patents

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Description

本発明は、微小量の液体を所望部位へ送液する送液装置に関する。   The present invention relates to a liquid delivery apparatus that delivers a minute amount of liquid to a desired site.

例えば、医療分野においては、分析用の液体を微小量、例えば、μlオーダの量だけ検査器に送液するマイクロ送液装置が用いられている。このような送液装置は、液体を収容したタンクと、タンクから検出部まで延びた微小流路と、検出部からタンクまで延びたリターン流と、このリターン流路内に設けられたマイクロポンプと、微小流路を開閉するマイクロバルブと、を備えている(例えば、特許文献1、特許文献2)。   For example, in the medical field, a micro liquid feeding apparatus that feeds a liquid for analysis to a tester by a minute amount, for example, an amount on the order of μl is used. Such a liquid feeding device includes a tank containing a liquid, a micro flow channel extending from the tank to the detection unit, a return flow extending from the detection unit to the tank, and a micro pump provided in the return flow channel. And a microvalve that opens and closes the microchannel (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

一般的なマイクロバルブは、一般配管に用いられている電磁弁と同様に、電磁開閉器を用いて機械的に流路を開閉する構造を、可能な限り小型化した方式を採用している。この電磁開閉弁は、電磁石に通電時に作動するが、通電していない、いわゆる常時状態において、流路が開状態であるか、もしくは閉状態であるかの2種類に大別される。例えば、マイクロ液送装置の用途が、検査機器等に使用するマイクロチップである場合には、マイクロ流路の自走作用により、ひとりでに検査物が流路内に流れてしまうため、通常はマイクロ流路が閉じている、常時閉であることが望まれる。   A general microvalve employs a system in which a structure for mechanically opening and closing a flow path using an electromagnetic switch is miniaturized as much as possible, like an electromagnetic valve used for general piping. This electromagnetic open / close valve is roughly classified into two types, that is, when the electromagnet is energized, but is not energized, in a so-called normal state, the flow path is in an open state or in a closed state. For example, when the application of the micro liquid feeder is a microchip used for an inspection device or the like, the inspection object flows by itself into the flow path due to the self-running action of the micro flow path. It is desirable that the road is closed and normally closed.

常閉型の電磁弁では、スプリング等により常にバルブを閉塞位置に加圧し、電磁石を通電していない状態においては流路が閉じている。そして、電磁石に通電することにより稼動ロッドが作動し、スプリングに打ち勝つ推力を発生させ、バルブが開く構造となっている。   In a normally closed electromagnetic valve, the valve is always pressurized to a closed position by a spring or the like, and the flow path is closed when the electromagnet is not energized. When the electromagnet is energized, the operating rod is actuated to generate a thrust that overcomes the spring and the valve is opened.

特開2008−145320号公報JP 2008-145320 A

しかしながら、上記のような電磁開閉弁は、極小化には不向きであり、マイクロ流路と比較してかなり大きく、複雑、高価な構造となる。また、常閉型とする場合、スプリング等の加圧機構が必要となり、合わせてスプリングに打ち勝つため、更に強力な電磁石が必要となる。そのため、電磁開閉弁は、大きく複雑な構造となるため、製造費用も嵩んでしまい、特に使い捨ての送液装置への使用には不向きとなる。   However, the electromagnetic on-off valve as described above is not suitable for minimization, and has a considerably large, complicated, and expensive structure as compared with the micro flow path. In the case of a normally closed type, a pressurizing mechanism such as a spring is required, and a stronger electromagnet is required to overcome the spring together. Therefore, the electromagnetic on-off valve has a large and complicated structure, which increases the manufacturing cost, and is not suitable for use in a disposable liquid delivery device.

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、使い捨ての装置にも用いることが可能な、安価で安定した送液が可能な送液装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a liquid feeding device that can be used for a disposable device and that can deliver liquid at low cost and stably.

この発明の態様に係る送液装置は、基材と、前記基材に形成され、検査器を装着可能な検査部と、前記基材に形成され、前記検査部に液体を導く微小流路と、前記微小流路の中途部に設けられ、前記微小流路を開閉するバルブ機構と、を備え、
前記バルブ機構は、前記基材に形成された前記微小流路中に設けられた環状のバルブシートと、外部から変形可能に前記基材に形成され前記バルブシートと対向して位置するダイアフラムと、前記バルブシートに対向して前記ダイアフラムと反対側に位置するバルブ設置面と、前記バルブシートに当接するバルブ面および前記設置面に当接する底部を有し、弾性変形可能に形成され、前記底部が前記設置面に当接し、前記バルブ面が前記バルブシートに弾性的に押圧された状態で前記微小流路内に配設され、前記微小流路を閉じているとともに、外部から前記ダイアフラムを介して押圧された際に弾性変形して前記バルブ面が前記バルブシートから離間し前記微小流路を開放するバルブ体と、を備えている。
A liquid feeding device according to an aspect of the present invention includes a base material, an inspection unit formed on the base material and capable of mounting an inspection device, a microchannel formed on the base material and guiding liquid to the inspection unit. A valve mechanism that is provided in the middle of the microchannel and opens and closes the microchannel,
The valve mechanism includes an annular valve seat provided in the microchannel formed on the base material, a diaphragm formed on the base material so as to be deformable from the outside, and positioned facing the valve seat, a valve installation surface on the opposite side to the diaphragm opposite the valve seat, said the valve surface and the mounting surface in contact with the valve seat has a bottom in contact is elastically deformable formed, the bottom Abutting on the installation surface, the valve surface is elastically pressed against the valve seat, and is disposed in the micro flow path, closes the micro flow path, and from the outside via the diaphragm And a valve body that is elastically deformed when pressed and the valve surface is separated from the valve seat and opens the minute flow path.

上記構成によれば、マイクロバルブ構造をマイクロ流路内に用いることにより、常時は閉状態かつ安価な送液制御が可能となり、使いやすく使い捨てが可能な送液装置を提供することができる。   According to the above-described configuration, by using the microvalve structure in the microchannel, it is possible to control liquid feeding that is normally closed and inexpensive, and it is possible to provide a liquid feeding device that is easy to use and disposable.

図1は、この発明の第1の実施形態に係る送液装置の送液ユニットを示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a liquid feeding unit of a liquid feeding apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1の線A−Aに沿った前記送液ユニットの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid feeding unit along the line AA in FIG. 1. 図3は、前記送液ユニットに設けられたバルブ機構のバルブ体を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a valve body of a valve mechanism provided in the liquid feeding unit. 図4は、前記バルブ機構の平面図。FIG. 4 is a plan view of the valve mechanism. 図5は、前記バルブ機構をユニット外部から押圧し、バルブを開放した状態を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the valve mechanism is pressed from the outside of the unit and the valve is opened. 図6は、この発明の第2の実施形態に係る送液装置のバルブ機構を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a valve mechanism of a liquid feeding device according to a second embodiment of the present invention. 図7は、この発明の変形例に係る送液装置のバルブ機構を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a valve mechanism of a liquid delivery device according to a modification of the present invention.

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る送液装置について詳細に説明する。図1は、第1の実施形態に係る送液装置の送液ユニットを示す斜視図、図2は、送液ユニットのバルブ機構部分を拡大して示す断面図、図3は、バルブ体を示す斜視図、図4は、バルブ設置部を示す平面図である。   Hereinafter, a liquid feeding device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a liquid-feeding unit of the liquid-feeding device according to the first embodiment, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a valve mechanism portion of the liquid-feeding unit, and FIG. 3 shows a valve body. A perspective view and FIG. 4 are plan views showing a valve installation portion.

図1および図2に示すように、送液装置は、送液ユニット10と、この送液ユニットを駆動する後述の加圧機構50とを備えている。送液ユニット10は、加圧機構50に対して脱着自在に接続される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid feeding device includes a liquid feeding unit 10 and a pressurizing mechanism 50 to be described later that drives the liquid feeding unit. The liquid feeding unit 10 is detachably connected to the pressurizing mechanism 50.

送液ユニット10は、例えば、矩形板状に形成された基材12と、基材12の下面側の四隅に立設された4本の支持脚26と、を備えている。例えば、基材12の長手方向一端部には、基材の上面側に開口した矩形状の凹所からなる検査部14が形成されている。この検査部14を覆うように、検査器16、例えば、DNAチップが基材12の上面側に装着されている。   The liquid feeding unit 10 includes, for example, a base material 12 formed in a rectangular plate shape, and four support legs 26 erected at four corners on the lower surface side of the base material 12. For example, the inspection part 14 which consists of a rectangular-shaped recessed part opened to the upper surface side of the base material is formed in the longitudinal direction one end part of the base material 12. As shown in FIG. An inspection device 16, for example, a DNA chip is mounted on the upper surface side of the substrate 12 so as to cover the inspection unit 14.

基材12には、検査部14に気密に連通した微小流路(マイクロ流路)18が形成されている。基材12は、それぞれ矩形状の3つの流路板20、21、22を積層して構成されている。流路板20、21、22は、それぞれ板厚が例えば、2mm、1mm、2mmに形成され、接着剤により互いに接着されている。そして、微小流路18は、流路板20と流路板21との間に形成された微小流路18a、および、流路板21と流路板22との間に形成された微小流路18bを有している。微小流路18は、例えば、0.3mm×0.3mmの径に形成されている。微小流路18aは、基材12に形成された注入口19に連通し、微小流路18bは、検査部14に連通している。   In the base material 12, a micro flow path (micro flow path) 18 that is in airtight communication with the inspection unit 14 is formed. The base material 12 is configured by laminating three rectangular flow path plates 20, 21, and 22, respectively. The flow path plates 20, 21, and 22 are each formed to have a thickness of, for example, 2 mm, 1 mm, and 2 mm, and are bonded to each other with an adhesive. The micro flow path 18 includes a micro flow path 18 a formed between the flow path plate 20 and the flow path plate 21, and a micro flow path formed between the flow path plate 21 and the flow path plate 22. 18b. The microchannel 18 is formed with a diameter of 0.3 mm × 0.3 mm, for example. The minute channel 18 a communicates with the injection port 19 formed in the base material 12, and the minute channel 18 b communicates with the inspection unit 14.

図2に示すように、これらの微小流路18a、18bの間には、バルブ機構30が設けられ、このバルブ機構によって微小流路18の中途部が遮蔽あるいは開放され、微小流路18における液体の流れが制御される。   As shown in FIG. 2, a valve mechanism 30 is provided between the micro flow paths 18 a and 18 b, and the middle part of the micro flow path 18 is shielded or opened by the valve mechanism, and the liquid in the micro flow path 18 is Flow is controlled.

中間層に位置する流路板21には円形の透孔32が形成され、この透孔32を通して微小流路18a、18bが互いに連通している。バルブ機構30は、透孔32の周囲で、流路板21に形成された環状のバルブシート34と、このバルブシートと協同して微小流路18を開閉するバルブ体36と、を有している。   A circular through hole 32 is formed in the flow path plate 21 located in the intermediate layer, and the micro flow paths 18 a and 18 b communicate with each other through the through hole 32. The valve mechanism 30 includes an annular valve seat 34 formed on the flow path plate 21 around the through hole 32 and a valve body 36 that opens and closes the micro flow path 18 in cooperation with the valve seat. Yes.

図2および図3に示すように、バルブ体36は、例えば、切頭円錐形状の上部36aと、この上部と同軸な円柱形状の底部36bとを一体に有し、上部36aの外周面はバルブ面36cを形成している。底部36bは円形の底面を有し、この底面よりも径の小さい円形の凹所38が形成されている。バルブ体36は、流路板20、21、22の材料よりも柔らかい材料が好ましく、例えば、シリコーンゴムやフッ素系のゴム等を用いると良い。これにより、バルブ体36は弾性変形可能となっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the valve body 36 has, for example, a truncated conical upper part 36a and a cylindrical bottom part 36b coaxial with the upper part, and the outer peripheral surface of the upper part 36a is a valve. A surface 36c is formed. The bottom portion 36b has a circular bottom surface, and a circular recess 38 having a smaller diameter than the bottom surface is formed. The valve body 36 is preferably made of a material softer than the material of the flow path plates 20, 21, and 22, and for example, silicone rubber or fluorine rubber may be used. Thereby, the valve body 36 can be elastically deformed.

図2に示すように、流路板22の一部は、例えば、厚さ0.2mmの薄肉状に形成され、外部から加圧することにより変形可能なダイアフラム40を構成している。このダイアフラム40は、バルブシート34および透孔32と隙間をおいて対向している。ダイアフラム40の直径dは、例えば、4〜5mmに形成されている。ダイアフラム40の内面中央に円柱形状の突起41が形成され、透孔32に対向している。バルブ体36の上部の平坦面は、突起41と僅かに接している。   As shown in FIG. 2, a part of the flow path plate 22 is formed in a thin shape having a thickness of 0.2 mm, for example, and constitutes a diaphragm 40 that can be deformed by applying pressure from the outside. The diaphragm 40 faces the valve seat 34 and the through hole 32 with a gap. The diameter d of the diaphragm 40 is, for example, 4 to 5 mm. A cylindrical projection 41 is formed at the center of the inner surface of the diaphragm 40 and faces the through hole 32. The flat surface at the top of the valve body 36 is slightly in contact with the protrusion 41.

図2および図4に示すように、流路板20は、バルブシート34に対向してダイアフラム40と反対側に位置する平坦なバルブ設置面44を有している。バルブ設置面44は、微小流路18aの一部を規定している。バルブ体36は、底面がバルブ設置面44に当接し、バルブ面36cがバルブシート34に弾性的に押圧された状態で、微小流路18内に配設され、微小流路を閉じている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the flow path plate 20 has a flat valve installation surface 44 that faces the valve seat 34 and is located on the opposite side of the diaphragm 40. The valve installation surface 44 defines a part of the minute flow path 18a. The valve body 36 is disposed in the microchannel 18 in a state where the bottom surface abuts on the valve installation surface 44 and the valve surface 36c is elastically pressed against the valve seat 34, and closes the microchannel.

すなわち、流路板20、21、22を接着剤等により接合する際、バルブ体36は、流路板20、21間に埋め込む等の作業工程により、基材12に組み込まれる。組み込む際、バルブ体36に与圧が印加される。与圧の作用により、バルブ体36のバルブ面36cは、流路板21のバルブシート34に所定の圧力で当接し、通常状態において、微小流路18は閉じている。後述するように、加圧機構50によりダイアフラム40を外側から基12内へ押し込み変形されることにより、突起41を介してバルブ体36が押し潰されて弾性変形し、バルブ面36cがバルブシート34から離間し微小流路18を開放する。また、流路板20の設置面44に連通溝45が形成され、この連通溝45を介して、バルブ体36の凹所38内と微小流路18aとが連通している。   That is, when the flow path plates 20, 21, 22 are joined with an adhesive or the like, the valve body 36 is incorporated into the base material 12 by a work process such as embedding between the flow path plates 20, 21. When incorporating, a pressure is applied to the valve body 36. The valve surface 36c of the valve body 36 comes into contact with the valve seat 34 of the flow path plate 21 with a predetermined pressure by the action of the pressurization, and the micro flow path 18 is closed in a normal state. As will be described later, when the diaphragm 40 is pushed and deformed from the outside into the base 12 by the pressurizing mechanism 50, the valve body 36 is crushed and elastically deformed via the protrusion 41, and the valve surface 36c is changed to the valve seat 34. And the microchannel 18 is opened. In addition, a communication groove 45 is formed on the installation surface 44 of the flow path plate 20, and the inside of the recess 38 of the valve body 36 and the minute flow path 18 a communicate with each other via the communication groove 45.

次に、以上のように構成された送液装置の動作について説明する。
また、送液ユニット10を加圧機構50に装着する。バルブ機構30は、電磁開閉器等の駆動機構を備えていない。そのため、図2および図5に示すような、外部に設置した加圧ロッド51を有する加圧機構50を用いて微小流路18の開閉を行う。そのため、加圧ロッド51等の加圧機構は使い捨てとする必要が無い。
Next, the operation of the liquid delivery device configured as described above will be described.
Further, the liquid feeding unit 10 is attached to the pressurizing mechanism 50. The valve mechanism 30 does not include a drive mechanism such as an electromagnetic switch. Therefore, the microchannel 18 is opened and closed using a pressurizing mechanism 50 having a pressurizing rod 51 installed outside as shown in FIGS. Therefore, the pressurizing mechanism such as the pressurizing rod 51 need not be disposable.

通常、バルブ機構30のバルブ体36は、バルブシート34に押付けられ閉状態となっている。そして、微小流路18a、18bは、バルブ体36により遮断され、閉状態となっている。バルブ機構30を開くには、加圧機構50の加圧ロッド51により、送液ユニット10の外側からダイアフラム40の中央部を加圧し、撓ませる様に内側に変形させる。ダイアフラム40に取り付けられている突起41を介して、バルブ体36の上面を押すことにより、バルブ体36を変形させる。   Normally, the valve body 36 of the valve mechanism 30 is pressed against the valve seat 34 and is in a closed state. The micro channels 18a and 18b are blocked by the valve body 36 and are in a closed state. In order to open the valve mechanism 30, the central portion of the diaphragm 40 is pressurized from the outside of the liquid feeding unit 10 by the pressurizing rod 51 of the pressurizing mechanism 50 and deformed inward so as to bend. The valve body 36 is deformed by pushing the upper surface of the valve body 36 through the protrusion 41 attached to the diaphragm 40.

バルブ体36は、流路板20の設置面44と接触する底面に凹所38が形成されている。そのため、バルブ体36を上面から加圧した場合には、凹所38の部分が優先的に変形し、バルブ体36全体が沈み込む様に作動する。その結果、バルブ体36のバルブ面36cが流路板21のバルブシート34から離れて、透孔32が確実に開き、微小流路18aと微小流路18bとが繋がる。これにより、例えば、注入口19から微小流路18aに送られた液体は、透孔32を通して微小流路18bに導かれ、更に、DNAチップ16へ送られる。このように、バルブ機構30を開閉制御することにより、微小流路18における液体の流れを制御する。   The valve body 36 has a recess 38 formed on the bottom surface that contacts the installation surface 44 of the flow path plate 20. Therefore, when the valve body 36 is pressurized from the upper surface, the portion of the recess 38 is preferentially deformed, and the entire valve body 36 operates. As a result, the valve surface 36c of the valve body 36 is separated from the valve seat 34 of the flow path plate 21, the through hole 32 is reliably opened, and the micro flow path 18a and the micro flow path 18b are connected. Thereby, for example, the liquid sent from the injection port 19 to the microchannel 18 a is guided to the microchannel 18 b through the through hole 32 and further sent to the DNA chip 16. Thus, the flow of the liquid in the microchannel 18 is controlled by controlling the opening and closing of the valve mechanism 30.

微小流路18内の圧力が上昇した場合、バルブ体36のシール性能は高い事が望まれる。図2において、微小流路18aの内圧が上昇した場合、設置面44に形成された連通溝45を経由して、バルブ体36の底面に形成された凹所38に対して、気圧または液圧が掛かることとなる。そのため、バルブ体36全体が持ち上がりバルブ体36のバルブ面36cがバルブシート34に押し付けられる。そのため、微小流路18aの内圧が上昇する程、バルブ機構30のシール性は向上していく。   When the pressure in the microchannel 18 increases, it is desirable that the sealing performance of the valve body 36 is high. In FIG. 2, when the internal pressure of the microchannel 18 a increases, the pressure or hydraulic pressure is applied to the recess 38 formed on the bottom surface of the valve body 36 via the communication groove 45 formed on the installation surface 44. Will be applied. Therefore, the entire valve body 36 is lifted and the valve surface 36 c of the valve body 36 is pressed against the valve seat 34. Therefore, the sealing performance of the valve mechanism 30 improves as the internal pressure of the micro flow path 18a increases.

一方、微小流路18bの内圧が上昇した場合には、バルブ機構30のシール性能は、バルブ体36のバルブ面36cとバルブシート34との与圧に頼ることとなる。そのため、前述した構成のバルブ機構の特性は、逆止弁に近く、前述した与圧を適正化することにより、開閉機構付の逆止弁としても活用することが可能となる。   On the other hand, when the internal pressure of the micro flow path 18b increases, the sealing performance of the valve mechanism 30 depends on the pressure applied between the valve surface 36c of the valve body 36 and the valve seat 34. Therefore, the characteristics of the valve mechanism configured as described above are close to those of the check valve, and can be used as a check valve with an opening / closing mechanism by optimizing the pressurization described above.

以上の構成された送液ユニット10および送液装置のバルブ機構によれば、微小なバルブ体のみが微小流路内に内蔵され、バルブを開閉する機構については送液ユニット側に搭載する必要が無くなる。そのため、大変安価なマイクロバルブ機構となり、使い捨てとすることが容易な送液ユニットあるいはマイクロチップを実現することができる。また、バルブ機構は、常時閉状態となるため、マイクロチップ等に使用する場合、自走効果による、微小流路内への液流れを抑制することができる。これにより、大変使い勝手の良い送液ユニットが得られる。   According to the valve mechanism of the liquid feeding unit 10 and the liquid feeding device configured as described above, only a minute valve body is built in the minute flow path, and a mechanism for opening and closing the valve needs to be mounted on the liquid feeding unit side. Disappear. Therefore, a very inexpensive microvalve mechanism can be realized, and a liquid feeding unit or microchip that can be easily disposed of can be realized. In addition, since the valve mechanism is normally closed, when used in a microchip or the like, the liquid flow into the microchannel due to the self-running effect can be suppressed. As a result, a liquid feeding unit that is very convenient to use can be obtained.

以上のことから、マイクロバルブ構造を微小流路内に用いることにより、常時は閉状態かつ安価な送液制御が可能となり、使いやすく使い捨てが可能な送液装置を提供することができる。   From the above, by using the microvalve structure in the micro flow path, it is possible to control liquid feeding that is normally closed and inexpensive, and it is possible to provide a liquid feeding device that is easy to use and disposable.

次に、第2の実施形態に係る送液装置の送液ユニットについて説明する。図6は、第2の実施形態に係る送液ユニットのバルブ機構部分を示す断面図である。第2の実施形態によれば、送液方向と逆方向から生じた内圧、すなわち、検査器側の微小流路18bの内圧に対して、液体の逆流を確実に防止するための対策として、バルブ機構を2個並べて配置している。   Next, a liquid feeding unit of the liquid feeding device according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a valve mechanism portion of a liquid feeding unit according to the second embodiment. According to the second embodiment, as a measure for reliably preventing the back flow of the liquid against the internal pressure generated from the direction opposite to the liquid feeding direction, that is, the internal pressure of the micro flow path 18b on the tester side, Two mechanisms are arranged side by side.

すなわち、微小流路18aと微小流路18bとの間に、前述した第1の実施形態と同一の構成を有するバルブ機構30が設けられている。微小流路18に対して、バルブ機構30と直列に並んで、他のバルブ機構60が設けられている。   That is, the valve mechanism 30 having the same configuration as that of the first embodiment described above is provided between the microchannel 18a and the microchannel 18b. Another valve mechanism 60 is provided in series with the valve mechanism 30 with respect to the microchannel 18.

流路板21には微小流路18aの一部を構成する円形の透孔62が形成されている。バルブ機構60は、透孔62の周囲で、流路板21に形成された環状のバルブシート(第2バルブシート)64と、このバルブシート64と協同して微小流路18を開閉するバルブ体(第2バルブ体)66と、を有している。バルブシート64は、バルブ機構30のバルブシート34に対して、微小流路18の上流側に設けられている。   The flow passage plate 21 is formed with a circular through hole 62 that constitutes a part of the minute flow passage 18a. The valve mechanism 60 includes an annular valve seat (second valve seat) 64 formed on the flow path plate 21 around the through hole 62 and a valve body that opens and closes the micro flow path 18 in cooperation with the valve seat 64. (Second valve body) 66. The valve seat 64 is provided on the upstream side of the micro flow path 18 with respect to the valve seat 34 of the valve mechanism 30.

バルブ体66は、例えば、切頭円錐形状の上部66aと、この上部と同軸な円柱形状の底部66bとを一体に有し、上部66aの外周面はバルブ面66cを形成している。底部66bは円形の底面を有し、この底面よりも径の小さい円形の凹所68が形成されている。バルブ体66は、流路板20、21、22の材料よりも柔らかい材料が好ましく、例えば、シリコーンゴムやフッ素系のゴム等を用いると良い。これにより、バルブ体66は弾性変形可能となっている。   The valve body 66 has, for example, a truncated conical upper part 66a and a cylindrical bottom part 66b coaxial with the upper part, and the outer peripheral surface of the upper part 66a forms a valve surface 66c. The bottom 66b has a circular bottom surface, and a circular recess 68 having a smaller diameter than the bottom surface is formed. The valve body 66 is preferably made of a material softer than the material of the flow path plates 20, 21, and 22, and for example, silicone rubber or fluorine rubber may be used. Thereby, the valve body 66 can be elastically deformed.

バルブ体66は、底面がバルブ設置面44に当接し、バルブ面66cがバルブシート64に弾性的に押圧された状態で、微小流路18a内に配設され、微小流路を閉じている。すなわち、流路板20、21、22を接着剤等により接合する際、バルブ体66は、流路板20、21間に埋め込む等の作業工程により、基材12に組み込まれる。組み込む際、バルブ体66に与圧が印加される。与圧の作用により、バルブ体66のバルブ面66cは、流路板21のバルブシート64に所定の圧力で当接し、通常状態において、微小流路18は閉じている。
第2の実施形態において、送液装置の他の構成は前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
The valve body 66 is disposed in the micro flow path 18a in a state where the bottom surface abuts on the valve installation surface 44 and the valve surface 66c is elastically pressed by the valve seat 64, and closes the micro flow path. That is, when the flow path plates 20, 21, and 22 are joined with an adhesive or the like, the valve body 66 is incorporated into the base material 12 by an operation process such as embedding between the flow path plates 20 and 21. When assembled, a pressure is applied to the valve body 66. The valve surface 66c of the valve body 66 comes into contact with the valve seat 64 of the flow path plate 21 with a predetermined pressure by the action of the pressurization, and the micro flow path 18 is closed in a normal state.
In the second embodiment, the other configuration of the liquid feeding device is the same as that of the first embodiment described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

上記のように構成された送液装置において、送液時に微小流路18aの内圧が上昇すると、バルブ機構60におけるバルブ体66のバルブ面66cが加圧されてバルブ体66が弾性変位し、バルブ面66cがバルブシート64から離れ微小流路18aが開放される。これにより、液体は、微小流路18aから透孔62を通り、バルブ機構30側へ送られる。そして、前述した加圧機構50の加圧ロッド51により、バルブ機構30が開放されて透孔32が確実に開き、微小流路18aと微小流路18bとが繋がる。これにより、微小流路18aから送られた液体は、透孔32を通して微小流路18bに導かれ、更に、DNAチップ16へ送られる。このように、バルブ機構30を開閉制御することにより、微小流路18における液体の流れを制御する。   In the liquid feeding device configured as described above, when the internal pressure of the micro flow path 18a rises during liquid feeding, the valve surface 66c of the valve body 66 in the valve mechanism 60 is pressurized and the valve body 66 is elastically displaced. The surface 66c is separated from the valve seat 64, and the minute flow path 18a is opened. Thereby, the liquid passes through the through-hole 62 from the microchannel 18a and is sent to the valve mechanism 30 side. And by the pressurizing rod 51 of the pressurizing mechanism 50 described above, the valve mechanism 30 is opened and the through hole 32 is reliably opened, and the microchannel 18a and the microchannel 18b are connected. As a result, the liquid sent from the micro flow path 18 a is guided to the micro flow path 18 b through the through hole 32 and further sent to the DNA chip 16. Thus, the flow of the liquid in the microchannel 18 is controlled by controlling the opening and closing of the valve mechanism 30.

一方、微小流路18b内の圧力が上昇した場合、バルブ機構30におけるバルブ体36のバルブ面36cが加圧されてバルブ体36が弾性変位し、バルブ面36cがバルブシート34から離れ微小流路18bが開放される。これにより、液体は、微小流路18bから透孔32を通り、バルブ機構60側へ送られる。この際、他のバルブ機構60のバルブ体66のシール性能は高い事が望まれる。微小流路18bの内圧が上昇した場合、設置面44に形成された連通溝70を経由して、バルブ体66の底面に形成された凹所68に対して、気圧または液圧が掛かることとなる。そのため、バルブ体66全体が持ち上がりバルブ体66のバルブ面66cがバルブシート64に押し付けられる。そのため、微小流路18bの内圧が上昇する程、バルブ機構60のシール性は向上していく。これにより、液体の逆流が防止される。   On the other hand, when the pressure in the micro flow path 18b rises, the valve surface 36c of the valve body 36 in the valve mechanism 30 is pressurized and the valve body 36 is elastically displaced, so that the valve surface 36c is separated from the valve seat 34 and the micro flow path. 18b is opened. Thereby, the liquid passes through the through hole 32 from the micro flow path 18b and is sent to the valve mechanism 60 side. At this time, the sealing performance of the valve body 66 of the other valve mechanism 60 is desired to be high. When the internal pressure of the micro flow path 18 b rises, atmospheric pressure or hydraulic pressure is applied to the recess 68 formed on the bottom surface of the valve body 66 via the communication groove 70 formed on the installation surface 44. Become. Therefore, the entire valve body 66 is lifted and the valve surface 66 c of the valve body 66 is pressed against the valve seat 64. Therefore, the sealing performance of the valve mechanism 60 improves as the internal pressure of the micro flow path 18b increases. Thereby, the backflow of the liquid is prevented.

以上の構成された送液ユニット10および送液装置のバルブ機構によれば、前述した第1の実施形態と同様に、マイクロバルブ構造を微小流路内に用いることにより、常時は閉状態かつ安価な送液制御が可能となり、使いやすく使い捨てが可能な送液装置を提供することができる。また、他のバルブ機構を直列に設けることにより、検査器側から流入側への液体の逆流を他のバルブ機構によって確実に防止することができる。   According to the valve mechanism of the liquid feeding unit 10 and the liquid feeding device configured as described above, as in the first embodiment described above, the microvalve structure is used in the microchannel, so that it is always closed and inexpensive. Liquid feeding control becomes possible, and a liquid feeding device that is easy to use and disposable can be provided. Further, by providing another valve mechanism in series, the back flow of the liquid from the inspector side to the inflow side can be reliably prevented by the other valve mechanism.

この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、図7に示す変形例のように、バルブ体36、66のバルブ面36cは、切頭円錐形状に限らず、他の形状、例えば、半球形状としてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
For example, as in the modification shown in FIG. 7, the valve surfaces 36c of the valve bodies 36 and 66 are not limited to a truncated cone shape, and may have other shapes, for example, a hemispherical shape.

10…送液ユニット、12…基材、14…検査部、16…検査器、
18、18a、18b…微小流路、19…注入口、20、21、22…流路板、
30、60…バルブ機構、32、62…透孔、34,64…バルブシート、
36、66…バルブ体、35c…バルブ面、38、68…凹所、
40…ダイアフラム、50…加圧機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid feeding unit, 12 ... Base material, 14 ... Inspection part, 16 ... Inspection device,
18, 18a, 18b ... micro flow path, 19 ... injection port, 20, 21, 22 ... flow path plate,
30, 60 ... valve mechanism, 32, 62 ... through hole, 34, 64 ... valve seat,
36, 66 ... valve body, 35c ... valve surface, 38, 68 ... recess,
40 ... Diaphragm, 50 ... Pressure mechanism

Claims (8)

基材と、
前記基材に形成され、検査器を装着可能な検査部と、
前記基材に形成され、前記検査部に液体を導く微小流路と、
前記微小流路の中途部に設けられ、前記微小流路を開閉するバルブ機構と、を備え、
前記バルブ機構は、前記基材に形成された前記微小流路中に設けられた環状のバルブシートと、外部から変形可能に前記基材に形成され前記バルブシートと対向して位置するダイアフラムと、前記バルブシートに対向して前記ダイアフラムと反対側に位置するバルブ設置面と、前記バルブシートに当接するバルブ面および前記設置面に当接する底部を有し、弾性変形可能に形成され、前記底部が前記設置面に当接し、前記バルブ面が前記バルブシートに弾性的に押圧された状態で前記微小流路内に配設され、前記微小流路を閉じているとともに、外部から前記ダイアフラムを介して押圧された際に弾性変形して前記バルブ面が前記バルブシートから離間し前記微小流路を開放するバルブ体と、
を備えている送液装置。
A substrate;
An inspection part formed on the substrate and capable of being attached with an inspection device;
A micro-channel formed in the base material and guiding a liquid to the inspection unit;
Provided in the middle of the microchannel, and a valve mechanism for opening and closing the microchannel,
The valve mechanism includes an annular valve seat provided in the microchannel formed on the base material, a diaphragm formed on the base material so as to be deformable from the outside, and positioned facing the valve seat, a valve installation surface on the opposite side to the diaphragm opposite the valve seat, said the valve surface and the mounting surface in contact with the valve seat has a bottom in contact is elastically deformable formed, the bottom Abutting on the installation surface, the valve surface is elastically pressed against the valve seat, and is disposed in the micro flow path, closes the micro flow path, and from the outside via the diaphragm A valve body that elastically deforms when pressed and the valve surface is separated from the valve seat and opens the micro flow path;
A liquid feeding device comprising:
前記バルブ体は、前記底部に形成され前記設置面に対向する凹所を有し、前記バルブ機構は、前記設置面に形成され、前記バルブ体の凹所内と前記微小流路とを連通する連通溝を有している請求項1に記載の送液装置。   The valve body has a recess formed in the bottom portion and opposed to the installation surface, and the valve mechanism is formed in the installation surface and communicates with the inside of the recess of the valve body and the microchannel. The liquid feeding device according to claim 1, which has a groove. 前記バルブ体は、前記微小流路内を前記設置面側からバルブシートに向かう第1方向の流れ対して閉状態を維持し、逆方向の流れに対して開状態となる逆止弁を構成している請求項1に記載の送液装置。   The valve body constitutes a check valve that maintains a closed state with respect to the flow in the first direction from the installation surface side toward the valve seat in the minute flow path, and is open with respect to the flow in the reverse direction. The liquid feeding device according to claim 1. 前記バルブ体のバルブ面は、切頭円錐形状に形成され、前記底部は前記切頭円錐と同軸の円柱形状に形成されている請求項1又は2に記載の送液装置。   3. The liquid feeding device according to claim 1, wherein a valve surface of the valve body is formed in a truncated cone shape, and the bottom portion is formed in a cylindrical shape coaxial with the truncated cone. 前記バルブ機構は、前記基材に形成された前記微小流路中で前記バルブシートの上流側に設けられた環状の第2バルブシートと、前記第2バルブシートに対向して位置するバルブ設置面と、前記第2バルブシートに当接するバルブ面および前記バルブ設置面に当接する底部を有し、弾性変形可能に形成され、前記底部が前記設置面に当接し、前記バルブ面が前記第2バルブシートに弾性的に押圧された状態で前記微小流路内に配設され、前記逆方向の流れに対して前記微小流路を閉じている第2バルブ体と、を備えている請求項1に記載の送液装置。 The valve mechanism includes an annular second valve seat provided on the upstream side of the valve seat in the minute flow path formed on the base material, and a valve installation surface positioned opposite to the second valve seat. And a bottom face that abuts against the second valve seat, and a bottom part that abuts against the valve installation surface. The bottom part abuts against the installation surface, and the valve surface is the second valve. 2. A second valve body disposed in the microchannel in a state of being elastically pressed by a seat and closing the microchannel with respect to the flow in the reverse direction. The liquid feeding device described. 前記第2バルブ体のバルブ面は、切頭円錐形状に形成され、前記底部は前記切頭円錐と同軸の円柱形状に形成されている請求項5に記載の送液装置。   6. The liquid delivery device according to claim 5, wherein the valve surface of the second valve body is formed in a truncated cone shape, and the bottom portion is formed in a cylindrical shape coaxial with the truncated cone. 前記バルブ体のバルブ面は、球状に形成されている請求項1に記載の送液装置。   The liquid feeding device according to claim 1, wherein a valve surface of the valve body is formed in a spherical shape. 前記検査器は、DNAチップである請求項1に記載の送液装置。   The liquid feeding device according to claim 1, wherein the inspection device is a DNA chip.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10760701B2 (en) 2017-12-14 2020-09-01 Takasago Electric, Inc. Valve device with a liquid contact part that is easily attached to and removed from a valve drive part

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8709353B2 (en) * 2011-03-24 2014-04-29 Boehringer Ingelheim Microparts Gmbh Device and method for producing a fluidic connection between cavities
WO2013072790A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 International Business Machines Corporation Microfluidic device with deformable valve
TWI789343B (en) 2016-02-01 2023-01-11 丹麥商碩騰丹麥有限公司 A microfluidic assay system, a microfluidic cartridge and a method of performing an assay

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863502A (en) * 1996-01-24 1999-01-26 Sarnoff Corporation Parallel reaction cassette and associated devices
GB9907249D0 (en) * 1999-03-29 1999-05-26 Cole Polytechnique Fudurale De Chemical assay apparatus
JP4459718B2 (en) * 2003-10-31 2010-04-28 セイコーインスツル株式会社 Micro valve mechanism
JP2006212473A (en) * 2005-02-01 2006-08-17 Pentax Corp Microchemical chip
WO2007083599A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-26 Jms Co., Ltd. Water passage control device and medical infusion circuit using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10760701B2 (en) 2017-12-14 2020-09-01 Takasago Electric, Inc. Valve device with a liquid contact part that is easily attached to and removed from a valve drive part

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