JP5340419B2 - 固液分離機能を有する装置、μ−TASデバイス及び固液分離方法 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の本発明の固液分離機能を有する装置は、一定の大きさ以上の固体を捕捉することにより固液を分離する分離部が設けられた固液分離機能を有する装置であって、入口側から出口側に向けて固液混合物が分離部を上流から下流に向けて通過するようにされており、前記分離部には、一の面と対向する他の面に挟まれた間隙中に固体捕捉部が複数個設けられており、前記固体捕捉部は、前記一の面から前記他の面に向かって伸びる隔壁により形成され、入り口部と、前記入り口部から入った固体を1個以上収容する収容部と、前記収容部の下流側に設けられ前記一定の大きさ以上の固体は通さない開口部とを備えているものであり、前記分離部の固体捕捉部が設けられた領域の幅が上流側に比し下流側の方が狭くなっていることを特徴とする。
・・・から構成された固体捕捉部6,6,6・・・が多数設けられている。上記完全捕捉部55は、水平断面が台形状の空間部であり、図6に見られるように、その中に柱体間の間隔が捕捉しようとする固体を通さないように、捕捉しようとする固体より小さくされた柱体列が設けられている。図6において、分離しようとする固液混合物は矢印方向に流される。なお、図6において、本発明でいう分離部の固体捕捉部が設けられた領域とは、胴部54を指す。
本発明の固液分離機能を有する装置において、固体捕捉部及び障壁を構成する例えば柱体列又は壁体の先端の先とその接する対向面との間隔は分離すべき固体粒子の通過を防ぐようにされていなければならない。しかるに本装置の製造上、固体捕捉部及び障壁を構成する例えば柱体列又は壁体が生えた物体と、柱体列又は壁体の先端が接する相手の物体は通常別個に製造されるため、装置の製造に際して、先端が接するように物体間に適切な間隔を保ち組み立てることが好ましい。微小な固体を分別捕捉すべき場合においては特に先端の接するべき物体の面精度、すなわち平面性と面粗度が問題になる。したがって、柱体列又は壁体の先端が接する相手の物体は、成形上のひけ等による寸法誤差を吸収できる構造にしておくことが好ましい。そのために、前記他の面を構成する材料は、前記固体捕捉部及び障壁を構成する材料よりも軟らかい材料からなることが好ましい。
・は、仕切り部56,56・・・によって区分されている。隣り合う分離部5,5・・・を仕切っている仕切り部56,56・・・の間には、図8(a)に示すように何もない空間が存在しても良いし、図8(b)、図8(c)、図8(d)及び図8(e)に示すように、隣り合う分離部5,5・・・が、共通の仕切り部56,56・・・によって区分されていても良い。
2)プリベーク ホットプレート上で、65℃で4分、95℃で7分間加熱することによりプリベークした。これにより、フォトレジスト中に含まれる溶剤を蒸発させた。
4)フォトレジストレジスト第2層塗布工程 フォトレジスト第1層の上にフォトレジスト第2層を塗布した。レジストとしては、フォトレジスト第1層と同様の商品名SU−8(化薬マイクロケム株式会社製)を使用し、スピンコーター(ミカサ株式会社製、型式MS−A100)にて、約10μmの厚さに塗布した。
6)露光工程2 マスクアライナー(ミカサ株式会社製、型式MA−20)を用いて、フォトマスクを上記のフォトレジスト第2層に載せた状態で、UV光を照射条件3〜8mj/cm2で照射した。これにより、フォトレジスト第2層の、分離部5の胴部54の柱体66列以外の部分及び完全捕捉部55の柱体列以外の部分が感光されず、分離部5の胴部54の柱体66列、分離部5の完全捕捉部55の柱体列、仕切り板27及び仕切り板271が感光された。
8)現像工程 シャーレ内の現像液(化薬マイクロケム社製、SU−8 Developer)中で現像処理および洗浄を行い、上記のマスクされた部分(感光されなかった部分)のフォトレジスト層を溶解した。次いで、エアスプレイを用いて乾燥させた。これにより、ガラス基板上に、フィルター素子基体25が形成され、その上に、分離部5の胴部54の柱体66列、分離部5の完全捕捉部55の柱体列、仕切り板27及び仕切り板271が形成されたフィルター素子24が形成された。
・・・と、窪み22の内壁面との両方にリブを設けてもよい。
1.PDMSフィルムの作製
信越シリコーン社製 KE−17(型用シリコーン樹脂、硬化後デュロメーター硬さ約50)と硬化剤CAT−RNを混合してアルミニウム板上に滴下し、直径約30mm,高さ約1.2mm厚に盛り上がって平らになった状態で一昼夜常温にて硬化させた。硬化後のポリジメチルシロキサン(PDMS)層の厚みは約1.2mmであった。次に、硬化してできたPDMSフィルムを約30mm×約10mmの帯状に切り取った。得られたフィルムは軟らかく微粘着性を有していた。
1)ガラス基板(30mm×50mm×1mm厚)の上面に金を蒸着してマスクを形成した。
2)その上に、アクリル系の厚膜レジストである商品名SU−8(化薬マイクロケム株式会社製)からなる樹脂層を形成した。
3)ガラス基板の下面から露光して血液フィルター本体を形成した。この血液フィルター本体の形状は、図5に示したような、平板状の本体に流体を通す溝部が形成されており、前記溝部は、流体の入口、分離部、出口及び通路から構成されており、分離部は、柱体列からなる固体捕捉部が多数設けられた胴部を有するものである。上記胴部は図6に示したような柱体列からなるものであり、分離部の固体捕捉部が設けられた領域の幅は上流側に比し下流側の方が狭くなっているものである。この血液フィルター本体を、図を用いて以下に説明する。図15(a)は、ガラス基板201の下面からUV光で露光して血液フィルター本体200を形成させた状態のものの、フィルター部分202を含む断面の要部を拡大して示した模式的な断面図である。フィルター部分202は、多数の柱体203,203・・・と金蒸着膜からなるマスク204とからなる。なお、柱体203,203・・・は模式的に示したものである。205は本体部である。なお、柱体203は3.4μm×3.4μm×高さ10μmの4角柱とした。
1)上記のようにして得られた、幅30mm,長さ50mmの血液フィルター本体200の平面図を図15(b)に示した。次に、血液フィルター200の中央部を、長さが25mmになるようにガラス基板201の裏面をダイヤモンドカッターで傷つけ、図15(b)に示したd−d線に沿って長さ方向に半分に割った。長さ方向に半分に割って得られた血液フィルター本体200の半分の平面図を図15(c)に示した。また、得られたdd線断面図を図15(d)に示した。
上記3.で得られた実験試料を、図16(c)に観察方向を矢印で示したように、斜め上から観察した。その写真を図17に示した。図17において、左の写真が全体像であり、実体顕微鏡を使用して観察したものである。
下部がガラス基板(厚さ1mm)201であり、上部がPDMSフィルム(厚さ約1.2mm)206である。前述のように、PDMSフィルム206はガラス基板201の端面よりも約100μm奥に載っている。写真の中央部の丸で囲んだところがフィルター部分202である。
Claims (13)
- 一定の大きさ以上の固体を捕捉することにより固液を分離する分離部が設けられた固液分離機能を有する装置であって、入口側から出口側に向けて固液混合物が分離部を上流から下流に向けて通過するようにされており、
前記分離部には、一の面と対向する他の面に挟まれた間隙中に固体捕捉部が複数個設けられており、
前記固体捕捉部は、前記一の面から前記他の面に向かって伸びる隔壁により形成され、入り口部と、前記入り口部から入った固体を1個以上収容する収容部と、前記収容部の下流側に設けられ前記一定の大きさ以上の固体は通さない開口部とを備えているものであり、
前記分離部の固体捕捉部が設けられた領域の幅が上流側から下流側に向けて徐々に狭くなっていることを特徴とする固液分離機能を有する装置。 - 前記隔壁が柱体列又は壁体からなることを特徴とする請求項1に記載の固液分離機能を有する装置。
- 前記一の面上に前記隔壁が形成されており、
前記他の面を構成する材料が前記隔壁を構成する材料よりも軟らかい材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の固液分離機能を有する装置。 - 前記一の面上に前記隔壁が形成されており、
前記隔壁を構成する材料が前記他の面を構成する材料よりも軟らかい材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の固液分離機能を有する装置。 - 前記一の面上に前記隔壁が形成されており、
前記隔壁と前記他の面との間には、前記他の面を構成する材料及び前記隔壁を構成する材料よりも軟らかい材料からなる緩衝層が配設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の固液分離機能を有する装置。 - 前記軟らかい材料はデュロメーター硬さが10〜100である樹脂からなることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置。
- 前記分離部には、上流から下流へと向かう流路が複数設けられ、前記流路に沿って流路に向けて開口した前記固体捕捉部が複数設けられており、前記一の流路と他の流路とが障壁または前記一定の大きさ以上の固体は通さない開口部を有する障壁により画されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置。
- 固体捕捉部が設けられた領域の幅が上流側に比し下流側の方が狭くなっている分離部を一平面上に複数有しており、前記複数の分離部からの液体が合流するようにされていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置。
- 固体捕捉部が設けられた領域の幅が上流側に比し下流側の方が狭くなっている分離部が複数集まって円状または円弧状を呈しており、円または円弧の中心部に前記複数の分離部からの液体の合流液の排出口が設けられていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置。
- 分離部の最下流部が、前記一定の大きさ以上の固体が通過できないようにされていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置。
- 前記一の面と対向する他の面に挟まれた間隙が2〜6μmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置を一部分として有することを特徴とするμ−TAS(マイクロ トータル アナリシス システムズ)デバイス。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の固液分離機能を有する装置を用いて固液を分離する固液分離方法であって、前記分離部として、固液分離しようとする固液分離物に含まれる固体の総体積よりも大きい容積を有する分離部が設けられた固液分離機能を有する装置を準備するとともに、当該固液分離機能を有する装置を用いて固液を分離することを特徴とする固液分離方法。
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