JP5311801B2 - 浸透圧ポンプを用いた送液駆動機構および該送液駆動機構を有するマイクロチップ - Google Patents
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Description
このため、特許文献3に開示されているようなマイクロチップの開発と共に、チップ内で液体成分類を正確に秤量し、秤量された液体成分類を任意の位置へ正確に送達する手段の開発が強く求められている。
(i)基板に形成された流路と、
(ii)前記流路に接続して前記基板に設けられた、溶液の浸透圧により、該溶液と異なる液体を前記流路内で送液する送液動作を駆動する送液駆動機構であって、
半透膜で互いに隔離された二つの液室を有する駆動本体部と、
前記二つの液室内に充填された内液の浸透圧を変化させて、これらの液室の一方にある内液を前記送液動作の駆動のための浸透圧を有する溶液とする浸透圧変化手段と、を有し、
前記二つの液室の夫々が、前記内液が出入り可能な開口部を有し、
前記浸透圧変化手段が、前記液室の少なくとも一方に充填された溶液の濃度変更手段である送液駆動機構と、
(iii)前記送液駆動機構が有する前記濃度変更手段を刺激するための外部刺激を発生させる手段と、
を有するマイクロチップである。
マイクロチップを用いた分析装置であって、
本発明に係るマイクロチップを保持する保持部と、
前記マイクロチップが有する前記外部刺激発生手段を駆動するための駆動手段とを有する分析装置である。
本発明に係るマイクロチップの送液動作の駆動方法であって、
該マイクロチップが有する送液駆動機構を用いて送液動作を制御することを特徴とする送液動作の駆動方法である。
駆動本体部が備える二つの液室内に充填される液体(送液対象の液体と区別するため内液と呼ぶ)の浸透圧を変化させる手段とを有する。駆動本体部が備える二つの液室は、液室内に充填される内液あるいは外部からの液体が出入り可能な開口部をそれぞれが有する。半透膜は溶媒のみを選択的に透過する膜である。
マイクロチップを保持する保持部を少なくとも有する。また、マイクロチップが外部刺激を発生させる手段を有する場合は、分析装置は、更に、外部刺激発生手段を駆動するための駆動手段とを有することが好ましい。
本実施形態では、浸透圧を変化させる手段として濃度変更手段を用いる態様について説明する。
図3は本発明の送液機構を用いたマイクロチップおよび、その分析装置の一例を示す斜視図である。図のX方向はチップの縦方向で送液の方向を、Y方向はチップの横方向、Z方向はチップの厚さ方向を表す。
これによって、マイクロチップ211を分析装置212にかけたときに、分析装置212からヒーターに任意のタイミングで電力をかけ、ヒーターの起動時を制御することができる。
溶質が非電解質の場合、浸透圧π(atm)=R×T×C
溶質が電解質の場合、浸透圧π(atm)=i×R×T×C
ここで、R=気体定数0.082(atm L/mol K)
T=絶対温度(K)
C=モル濃度(mol / L)
i=ファントホッフ係数=φ×z
φ=浸透係数
z=溶質が電離するイオンの個数
例えば、25℃における0.15(mol / L)の塩化ナトリウム水の浸透圧は、塩化ナトリウムの浸透係数φ=0.9355であるので、浸透圧π(atm)=i×R×T×C=0.9355×2×0.082×(273+25)×0.15=6.85(atm)となる。
実施形態1では、半透膜で隔離された2つの液室内に充填された液体の浸透圧を利用した浸透圧ポンプにおいて、濃度変更手段として温度制御により濃度を調整する方法を示した。本実施形態では、温度制御をせずに該2液室間の溶液における少なくとも一方の溶質の濃度を変化させる方法を示す。
2、102、309:半透膜
3、103:隔離物質
4:検体導入口
5:溶媒流入口
14、105:溶媒流入部
6:試薬流入部
7:検体流入部
8:混合領域
9:廃液部
10、211:マイクロチップ
11:検出領域
12、115:駆動液体部
13:混合ポイント
111:カプセル材
112:塩化ナトリウム(溶質)
15、113、313:溶液流出部
114:ヒーター
212:分析装置
116、310:膜ホルダー
117、311:膜ホルダー挿入口
302:溶液供給口
305:液体排出口
303:供給バルブ
304:排出バルブ
306:高濃度溶液充填室
307:溶液駆動装置
308:排出溶液充填室
Claims (16)
- (i)基板に形成された流路と、
(ii)前記流路に接続して前記基板に設けられた、溶液の浸透圧により、該溶液と異なる液体を前記流路内で送液する送液動作を駆動する送液駆動機構であって、
半透膜で互いに隔離された二つの液室を有する駆動本体部と、
前記二つの液室内に充填された内液の浸透圧を変化させて、これらの液室の一方にある内液を前記送液動作の駆動のための浸透圧を有する溶液とする浸透圧変化手段と、を有し、
前記二つの液室の夫々が、前記内液が出入り可能な開口部を有し、
前記浸透圧変化手段が、前記液室の少なくとも一方に充填された溶液の濃度変更手段である送液駆動機構と、
(iii)前記送液駆動機構が有する前記濃度変更手段を刺激するための外部刺激を発生させる手段と、
を有するマイクロチップ。 - 前記濃度変更手段が生ぜしめる前記内液の状態の変化により、前記液室の一方の前記開口部に接続された流路内の液体の移動を制御する請求項1に記載のマイクロチップ。
- 前記濃度変更手段が、溶質または溶媒を前記内液から隔離して保持する保持部材を有し、
該保持部材が外部刺激に応じて前記溶質または溶媒を前記内液中に放出するものである請求項1または2に記載のマイクロチップ。 - 前記保持部材の複数が、前記液室内に個別に配置されており、前記溶質または溶媒を選択的に放出可能である請求項3に記載のマイクロチップ。
- 前記保持部材は、カプセル材であることを特徴とする請求項3または4に記載のマイクロチップ。
- 前記保持部材として、融解温度が互いに異なるものが含まれることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のマイクロチップ。
- 前記濃度変更手段が、溶質の固形物を有し、
該固形物が外部刺激に応じて前記液室内の内液に放出されるものである請求項1または2に記載のマイクロチップ。 - 前記濃度変更手段が、前記液室の少なくとも一方に充填される前記内液の温度を変更する温度変更手段を有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマイクロチップ。
- 前記外部刺激が、熱であることを特徴とする請求項3から7のいずれかに記載のマイクロチップ。
- 前記外部刺激が、振動であることを特徴とする請求項3から7のいずれかに記載のマイクロチップ。
- 前記振動が、音波であることを特徴とする請求項10に記載のマイクロチップ。
- 前記外部刺激が、電磁波であることを特徴とする請求項3から7のいずれかに記載のマイクロチップ。
- 前記溶質として、互いに異なる物質が含まれることを特徴とする請求項3から7のいずれかに記載のマイクロチップ。
- 前記濃度変更手段が、前記液室の少なくとも一方に新たな溶液を追加するものである請求項1または2に記載のマイクロチップ。
- マイクロチップを用いた分析装置であって、
請求項1から14のいずれかに記載のマイクロチップを保持する保持部と、
前記マイクロチップが有する前記外部刺激発生手段を駆動するための駆動手段とを有する分析装置。 - 請求項1から14のいずれかに記載のマイクロチップの送液動作の駆動方法であって、
該マイクロチップが有する送液駆動機構を用いて送液動作を制御することを特徴とする送液動作の駆動方法。
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