JP5555648B2 - マイクロポンプ - Google Patents

Description

本発明は、マイクロポンプに関する。

近年、小型であり、かつ携帯性に優れている分析装置として、マイクロ流体デバイスを用いた分析装置が用いられるようになってきている。このマイクロ流体デバイスを用いた分析装置では、マイクロ流路内においてサンプルの送液、希釈、分析などを行うことができる。

例えば、下記の特許文献１には、一方の主面に開口するマイクロ流路が形成されている基板の上記主面を覆うようにガス発生層を設けることにより、マイクロ流体デバイスにポンプ機能を付与することが記載されている。

また、ガス発生層から発生するためのガスがマイクロ流路とは反対側に流出することを抑制するために、ガス発生層を覆うようにガスバリア層が形成されている。

特開２０１０−１０７５１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のマイクロ流体デバイスでは、ポンプ出力を十分に高めることが困難であるという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高出力なマイクロポンプを提供することにある。

本発明に係るマイクロポンプは、第１の基材と、第２の基材と、ガス発生材とを備えている。第１の基材には、第１のマイクロ流路が形成されている。第１のマイクロ流路は、第１の開口部を有する。第１の開口部は、第１の基材の一主面に開口している。第２の基材には、第２のマイクロ流路が形成されている。第２のマイクロ流路は、第２の開口部を有する。第２の開口部は、第２の基材の一主面に開口している。ガス発生材は、第１の基材の一主面と、第２の基材の一主面とに接着されている。ガス発生材は、第１及び第２の開口部を塞いでいる。第１の開口部と第２の開口部とは、ガス発生材を介して対向している。

本発明において、「マイクロ流路」とは、マイクロ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流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、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流路をいう。

本発明に係るマイクロポンプのある特定の局面では、第１のマイクロ流路と第２のマイクロ流路とが接続されている。

本発明によれば、高出力なマイクロポンプを提供することができる。

第１の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。 第２の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。 第３の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。

図１に示すように、マイクロポンプ１は、第１及び第２の基材１０，２０を備えている。第１及び第２の基材１０，２０のそれぞれは、例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどにより形成することができる。基材１０，２０の形成に好ましく用いられる樹脂としては、有機シロキサン化合物やポリメタクリレート樹脂、環状ポリオレフィンなどが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）や、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。

第１の基材１０には、第１のマイクロ流路１１が形成されている。第１のマイクロ流路１１の一方側の開口部１１ａは、第１の基材１０の主面１０ａに開口している。

一方、第２の基材２０には、第２のマイクロ流路２１が形成されている。本実施形態では、第１のマイクロ流路１１の流路面積と、第２のマイクロ流路２１の流路面積とが等しくされている。第２のマイクロ流路２１の一方側の開口部２１ａは、第２の基材２０の主面２０ａに開口している。第２のマイクロ流路２１の他方側の開口部２１ｂも、主面２０ａに開口している。開口部２１ｂは、第１の基材１０に形成されたマイクロ流路１２によりマイクロ流路１１に接続されている。すなわち、本実施形態では、第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路２１とが接続されている。

第１の基材１０と第２の基材２０との間には、ガス発生材としてフィルム状のガス発生フィルム３０が配されている。ガス発生フィルム３０は、第１の基材１０の主面１０ａと、第２の基材２０の主面２０ａとに接着されている。このガス発生フィルム３０によって、第１のマイクロ流路１１の開口部１１ａと、第２のマイクロ流路２１の開口部２１ａとが塞がれている。

ガス発生フィルム３０は、例えば熱や光などの外部刺激を受けたときにガスを発生させるフィルムである。

ガス発生フィルム３０は、例えば熱や光などの外部刺激を受けたときにガスを発生させるガス発生剤を含んでいる。光が照射された際にガスを発生させる光応答性ガス発生剤の具体例としては、例えば、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド］等のアゾ化合物や、３−アジドメチル−３−メチルオキセタンなどのアジド化合物などが挙げられる。熱が加わった際にガスを発生させる熱応答性ガス発生剤の具体例としては、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミンや、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド等が挙げられる。

また、ガス発生フィルム３０は、バインダー樹脂や、添加剤等をさらに含んでいてもよい。バインダー樹脂としては、例えば、アクリル樹脂やグリシジルアジドポリマー等が好ましく用いられる。また、ガス発生フィルム３０が光応答性ガス発生剤を含む場合は、ガス発生フィルム３０は、ベンゾフェノン、ジエチルチオキサントンアントラキノン、ベンゾイン、アクリジン誘導体等の光増感剤をさらに含んでいてもよい。

なお、ガス発生フィルム３０の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。

ところで、特許文献１に記載のように、ガス発生層を設け、ガス発生層をガスバリア層で覆っている場合は、ガス発生層からガスが発生した際にガス発生層と基材との間にガス圧が付加されることにより、ガス発生層が基材から剥離し、ガス発生層と基材との間に空間が形成される場合がある。そのような場合には、マイクロ流路に供給されるガス圧が低くなり、ポンプの出力が低くなってしまう。

それに対して本実施形態では、開口部１１ａと、開口部２１ａとがガス発生フィルム３０を介して対向している。このため、ガス発生フィルム３０に外部刺激が付与されガスが発生すると、第１の基材１０とガス発生フィルム３０との間にガス圧が付加されると共に、第２の基材２０とガス発生フィルム３０との間にもガス圧が付加される。第１の基材１０とガス発生フィルム３０との間に付加されたガス圧によりガス発生フィルム３０に付加される応力の向きと、第２の基材２０とガス発生フィルム３０との間に付加されたガス圧によりガス発生フィルム３０に付加される応力の向きとは、逆方向となる。よって、両応力は打ち消し合う。従って、ガス発生フィルム３０と第１及び第２の基材１０，２０との剥離を抑制することができる。その結果、第１のマイクロ流路１１に供給されるガス圧と、第２のマイクロ流路２１に供給されるガス圧とのそれぞれを高めることができる。よって、高出力なマイクロポンプ１を実現することができる。

さらに、本実施形態では、第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路２１とが接続されている。よって、第１のマイクロ流路１１に供給されたガス圧と、第２のマイクロ流路２１に供給されたガス圧との総和に匹敵する高いガス圧を供給することができる。従って、さらに高出力なマイクロポンプ１を実現することができる。

なお、本実施形態では、第１の開口部１１ａの全体と第２の開口部２１ａの全体とが対向している例について説明した。但し、第１の開口部の一部と第２の開口部の一部とが対向しており、第１及び第２の開口部のうちの少なくとも一方の一部が他方と対向していなくてもよい。

以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。

上記第１の実施形態では、第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路２１とが接続されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図２に示すように、第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路２１とは、互いに接続されていなくてもよい。この場合であっても、第１の開口部１１ａと第２の開口部２１ａとが対向しているため、第１及び第２のマイクロ流路１１，２１のそれぞれから供給されるガス圧を高めることができる。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。

本実施形態では、ガス発生フィルム３０を、第１のマイクロ流路１１側の第１の部分３０ａと、第２のマイクロ流路２１側の第２の部分３０ｂとに区画する区画部材３１が設けられている。第１のマイクロ流路１１には、第１の部分３０ａから発生したガスが供給される。一方、第２のマイクロ流路２１には、第２の部分３０ｂから発生したガスが供給される。

本実施形態においても、第１の部分３０ａと、第２の部分３０ｂとから同時にガスを発生させることにより、上記第１の実施形態と同様に、ガス発生フィルム３０の剥離を抑制でき、マイクロポンプの高出力化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、第１の部分３０ａと、第２の部分３０ｂとは、同種のガス発生剤を含むものであってもよいし、異なる種類のガス発生剤を含むものであってもよい。

１…マイクロポンプ
１０…第１の基材
１０ａ…主面
１１…第１のマイクロ流路
１１ａ…第１の開口部
１２…マイクロ流路
２０…第２の基材
２０ａ…主面
２１…第２のマイクロ流路
２１ａ…第２の開口部
３０…ガス発生フィルム
３０ａ…第１の部分
３０ｂ…第２の部分
３１…区画部材

Claims (2)

1. 一主面に開口している第１の開口部を有する第１のマイクロ流路が形成された第１の基材と、
   一主面に開口している第２の開口部を有する第２のマイクロ流路が形成された第２の基材と、
   前記第１の基材の前記一主面と、前記第２の基材の前記一主面とに接着されており、前記第１及び第２の開口部を塞いでおり、光または熱によりガスを発生させる光または熱応答性ガス発生材と、
   を備え、
   前記第１の開口部と前記第２の開口部とが前記ガス発生材を介して対向しており、前記光または熱応答性ガス発生材により発生したガスが前記第１の開口部および第２の開口部の双方に供給される、マイクロポンプ。
   
2. 前記第１のマイクロ流路と前記第２のマイクロ流路とが接続されている、請求項１に記載のマイクロポンプ。

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