WO2013128502A1 - 針の外周面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法 - Google Patents

針の外周面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法 Download PDF

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幸嗣 瓜生
平田　昭夫
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Definitions

  • the present invention relates to a method of collecting droplets adhering to the outer peripheral surface of a needle in a capillary tube.
  • Patent Document 1 discloses a method in which a minute amount (for example, 1 microliter) of condensate is attached to the outer surface of a needle by electrostatic spraying.
  • An object of the present invention is to provide a method for collecting droplets adhering to the outer surface of a needle into a capillary tube.
  • the present invention according to the following items 1-16 solves the above problems.
  • a method of collecting the droplet 206 attached to the outer surface of the needle 107 inside the capillary tube 80 includes the following steps: (A) a step of preparing a substrate 14 comprising: a capillary tube 80; Flexible thin film 95, The liquid repellent film 96 and the hole 100, where the substrate 14 has a capillary tube 80 on the surface or inside thereof, The longitudinal direction of the capillary tube 80 is parallel to the surface of the substrate 14; The liquid repellent film 96 is formed on the flexible thin film 95, In a cross-sectional view that appears by cutting the substrate 14 along the Z direction, the liquid repellent film 96 and the flexible thin film 95 have a width WA and a width WB, respectively.
  • Z direction represents the normal direction of the substrate 14,
  • the width WA and the width WB satisfy the following relationship (I): WA ⁇ WB
  • the hole 100 is formed in the Z direction, The upper end of the hole 100 is covered with the flexible thin film 95 and the liquid repellent film 96, (B) The needle 107 is moved along the Z direction so that the needle 107 penetrates the liquid repellent film 96 and the flexible thin film 95 in this order, and the liquid droplet 206 is transferred from the outer peripheral surface of the needle 107 to the liquid repellent surface.
  • the liquid droplet 206 disposed on the surface of the liquid repellent film 96 has a width WL in a cross-sectional view, and (c) by further moving the needle 107 along the Z direction to increase the width WL, b) a step of causing the droplet 206 disposed on the surface of the liquid repellent film 96 to reach the entrance of the capillary 80 and sucking the droplet 206 into the capillary 80 by capillary action.
  • Item 2 The method according to item 1, wherein the substrate 14 includes a capillary tube 80 therein,
  • the substrate 14 includes a first plate 14a, a second plate 14b, and a third plate 14c.
  • the second plate 14b is sandwiched between the first plate 14a and the third plate 14c,
  • a slit or groove 88 is formed in the second plate 14 b, and the capillary tube 80 is formed from the slit or groove 88.
  • Item 3 The method according to item 2, wherein the flexible thin film 95 is sandwiched between the first plate 14a and the second plate 14b, and the flexible thin film 95 is not only the upper end of the hole 100 but also the capillary tube 80. It is also arranged inside.
  • Item 4 The method according to item 2, wherein the second plate 14b includes a first through hole 87a, The first through hole 87a overlaps the liquid repellent film 96 and the hole 100, The cross-sectional area of the first through hole 87a is larger than the area of the liquid repellent film 96,
  • the third plate 14 c includes a second through hole 87 b, and the second through hole 87 b overlaps the first through hole 87 a, the liquid repellent film 96, and the hole 100.
  • Item 5 The method according to Item 4, wherein the first through hole 87a has a width WC in a sectional view, The width WA and the width WC satisfy the following relationship (II): WA ⁇ WC (II) Inside the capillary 80, the liquid repellent film 96 is not disposed, and the flexible thin film 95 has a hydrophilic surface except for a portion where the liquid repellent film 96 is formed.
  • Item 6 The method according to item 4, wherein the area of the first through hole 87a is equal to the area of the second through hole 87b.
  • Item 7 The method according to item 1, wherein the flexible thin film 95 has the same area as the first plate 14a.
  • Item 8 The method according to item 1, wherein the area of the flexible thin film 95 is smaller than the area of the first plate 14a.
  • Item 9 The method according to item 1, wherein The substrate 14 has a capillary tube 80 on its surface.
  • the capillary tube is a glass tube or a plastic tube.
  • Item 11 The method according to item 9, wherein A ring 99 surrounding the liquid repellent film 96 is provided on the surface of the substrate 14, and the capillary tube 80 is inserted into the ring 99.
  • Item 12 The method according to item 11, wherein The entrance of the capillary tube 80 is located at a part of the inner wall of the ring 99.
  • Item 14 The method according to item 1, wherein The droplet 206 is an aqueous solution.
  • Item 15 The method according to item 1, wherein The droplet 206 contains a chemical substance, and the chemical substance contained in the droplet 206 collected inside the capillary tube 80 is detected optically or electrochemically inside the capillary tube 80 after the step (c). Is done.
  • Item 16 The method according to item 15, wherein The droplet 206 is an aqueous solution containing a chemical substance.
  • the present invention provides a method for collecting droplets adhering to the outer surface of a needle into a capillary tube.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a substrate 14 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded view of the substrate 14 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA included in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a modification of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a modification of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the substrate 14 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a modification of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the step (b).
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the step (b) following FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an inappropriate example.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic diagram of the step (c).
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the step (c) following FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the step (c) following FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating movement of the droplet 206 on the flexible thin film 95 having a hydrophilic surface in the first embodiment.
  • FIG. 1 shows the substrate 14.
  • FIG. 2 shows an exploded view of the substrate 14.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA included in FIG.
  • the substrate 14 includes a first plate 14a, a second plate 14b, and a third plate 14c.
  • a flexible thin film 95 is sandwiched between the first plate 14a and the second plate 14b.
  • the first plate 14a includes a hole 100.
  • the hole 100 has a central axis parallel to the normal direction of the substrate 14, that is, the Z direction in FIG.
  • the flexible thin film 95 has a liquid repellent film 96 on the surface.
  • the upper end of the hole 100 is covered with a flexible thin film 95. Therefore, the area of the flexible thin film 95 is larger than the cross-sectional area of the hole 100.
  • cross-sectional area of the hole 100 means an area of a cross-section of the hole 100 that appears by cutting the substrate 14 along a direction orthogonal to the Z direction. Details of the liquid repellent film 96 will be described later.
  • the hole 100 is preferably a through hole. However, the hole 100 may have a bottom. As described above, the liquid repellent film 96 overlaps the hole 100. The area of the liquid repellent film 96 may be larger, smaller or equal to the cross-sectional area of the hole 100.
  • the liquid repellent film 96 is located at the upper end of the hole 100 through the flexible thin film 95.
  • the liquid repellent film 96 and the flexible thin film 95 have a width WA and a width WB, respectively, in a cross-sectional view that appears when the substrate 14 is cut along the Z direction.
  • the width WA and the width WB satisfy the following formula (I).
  • the second plate 14b includes a first through hole 87a and a slit 88. One end of the slit 88 communicates with the side surface of the first through hole 87a.
  • the cross-sectional area of the first through hole 87a is desirably larger than the area of the liquid repellent film 96.
  • the “cross-sectional area of the first through hole 87a” means the area of the cross section of the first through hole 87a that appears when the substrate 14 is cut along the direction orthogonal to the Z direction.
  • the first through hole 87 a overlaps the liquid repellent film 96 and the hole 100.
  • the second plate 14 may have a groove on the surface.
  • the third plate 14c includes a second through hole 87b.
  • the second through hole 87b overlaps the first through hole 87a, the liquid repellent film 96, and the hole 100.
  • the area of the second through hole 87b is desirably equal to the area of the first through hole 87a.
  • the third plate 14 c includes air holes 36.
  • the first plate 14a, the flexible thin film 95, the second plate 14b, and the third plate 14c have the same size.
  • the capillary tube 80 is formed inside the substrate 14 by the slit 88.
  • One end of the slit 88 forms the entrance of the capillary tube 80.
  • the capillary 80 is parallel to the surface of the substrate 14.
  • the flexible thin film 95 may have a size smaller than any of the first plate 14a to the third plate 14c. In any case, the flexible thin film 95 completely covers the upper end of the hole 100. 4 and 5 also satisfy the formula (I). It is desirable that formula (Ia) is satisfied.
  • the small flexible thin film 95 having the liquid repellent film 96 on the surface is stuck on the first plate 14 a so that the small flexible thin film 95 completely covers the upper end of the hole 100. Thereafter, the second plate 14b and the third plate 14c are stacked on the first plate 14a in this order. 4 and 5, the liquid repellent film 96 is located at the upper end of the hole 100.
  • the small flexible thin film 95 having the liquid repellent film 96 on the surface is formed into the first through hole 87a and the first plate 14a. It is affixed on the 1st plate 14a through 2 through-holes 87b. In this way, the upper end of the hole 100 can be completely covered by the flexible thin film 95.
  • the liquid repellent film 96 is not disposed inside the capillary tube 80. This is because the liquid repellent film 96 disposed inside the capillary tube 80 can inhibit the liquid droplet 206 that has reached the entrance of the capillary tube 80 from being sucked into the capillary tube 80.
  • the flexible thin film 95 preferably has a hydrophilic surface. This is because the flexible thin film 95 having a hydrophilic surface facilitates the recovery of the droplet 206 into the capillary 80. See FIG. It is more desirable that the flexible thin film 95 located inside the capillary 80 has a hydrophilic surface.
  • the liquid repellent film 96 can be composed of a fluoroalkyl group formed on a flexible thin film 95 having hydrophilicity. More specifically, fluoroalkyltrialkoxysilane or fluoroalkyltrihalogenated silane is supplied to the flexible thin film 95 having a hydroxyl group, and such a liquid repellent film 96 is formed on the flexible thin film 95.
  • An example of the flexible thin film 95 is a rubber film.
  • the liquid repellent film 96 desirably has a contact angle of 90 degrees to 110 degrees.
  • the contact angle of the flexible thin film 95 is preferably 0 degree or greater and 30 degrees or less.
  • the term “contact angle” means a contact angle with water.
  • Step (b) is performed after step (a).
  • step (b) the needle 107 having the droplet 206 on the outer peripheral surface is moved in the Z direction, and the needle 107 penetrates the liquid repellent film 96 and the flexible thin film 95. In this way, a through hole 91 that penetrates the flexible thin film 95 is formed by the needle 107.
  • the flexible thin film 95 is pushed in the Z direction by the needle 107 and bent.
  • the droplet 206 adheres onto the liquid repellent film 96.
  • the droplet 206 attached on the liquid repellent film 96 has a width WL.
  • width means the lateral width of the droplet 206 that appears when the substrate 14 is cut in a direction parallel to the Z-axis.
  • the liquid repellent film 96 is essential.
  • the tip of the needle 107 is pointed.
  • the cross-sectional area of the needle 107 gradually decreases toward the tip.
  • the term “cross-sectional area of the needle 107” means a cross-sectional area of the needle 107 that appears when the needle 107 is cut in the Z direction.
  • Step (c) is performed after step (b). Step (c) is preferably carried out continuously after step (b).
  • the needle 107 further advances in the Z direction, and the droplet 206 moves from the liquid repellent film 96 onto the flexible thin film 95.
  • the width WL increases and the droplet 206 reaches the entrance of the capillary 80.
  • the droplet 206 When the droplet 206 reaches the entrance of the capillary tube 80, the droplet 206 is sucked into the capillary tube 80 by capillary action as shown in FIG. In this way, the droplet 206 is collected inside the capillary tube 80.
  • the substrate 14 preferably includes a first electrode 85 and a second electrode 86 exposed on the inner surface of the capillary tube 80.
  • the collected droplet 206 is desirably subjected to electrochemical analysis inside the capillary tube 80 using the first electrode 85 and the second electrode 86. In this way, the chemical substance contained in the droplet 206 is detected.
  • electrochemical analysis optical analysis can be used.
  • the droplet 206 is preferably an aqueous solution containing a chemical substance.
  • the width WA of the liquid repellent film 96 is smaller than the width WC of the first through hole 87a.
  • the flexible thin film 95 has a hydrophilic surface. It is desirable.
  • the droplet 206 that has moved from the liquid repellent film 96 onto the flexible thin film 95 is formed on the peripheral wall of the first through hole 87. Along the flexible thin film 95 and reach the entrance of the capillary 80. In this way, more droplets 206 can be collected by the capillary 80. Note that in FIG. 14, the third plate 14c is not shown.
  • a capillary tube 80 can be formed on the surface of the substrate 14 without using the first, second, and third plates 14a-14c.
  • An example of the capillary tube 80 is a glass tube or a plastic tube.
  • the hole 100 is formed in the substrate 14. The upper end of the hole 100 is completely covered by the flexible thin film 95 having the liquid repellent film 96 on the surface.
  • the ring 99 is provided on the surface of the substrate 14 or the surface of the flexible thin film 95. Similar to the description with reference to FIG. 14, the droplet 206 that has moved from the liquid repellent film 96 onto the flexible thin film 95 can move on the flexible thin film 95 along the inner wall of the ring 99 and reach the entrance of the capillary 80. .
  • the capillary tube 80 is inserted into the ring 99.
  • the entrance of the capillary tube 80 is preferably formed in a part of the inner wall of the ring 99.
  • a small flexible thin film 95 having a liquid repellent film 96 on its surface is stuck on the surface of the substrate 14 to completely cover the hole 100.
  • the flexible thin film 95 may have the same size as the substrate 14 as shown in FIG. 7.
  • the liquid repellent film 96 has a circular shape.
  • first through hole 87a has a circular shape.
  • the second through hole 87b is preferably the same as the first through hole 87a.
  • the needle 107 has an inverted conical shape.
  • the needle 107 desirably penetrates the center of the circular liquid repellent film 96.
  • the present invention provides a method for collecting droplets adhering to the outer surface of a needle into a capillary tube.

Abstract

　本発明は、針の外表面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法を提供する。本発明の方法は、（ａ）毛細管、柔軟性薄膜、撥液膜、および孔１００を具備する基板を準備する工程、（ｂ）針が撥液膜および柔軟性薄膜をこの順で貫通するようにＺ方向に沿って針を移動させ、液滴を針の外周面から撥液膜の表面に移す工程、（ｃ）Ｚ方向に沿ってさらに針を移動させて、撥液膜の表面に配置された液滴を毛細管の入り口に到達させ、毛細管現象によって液滴を毛細管の内部に吸い込ませる工程とを、備える。

Description

針の外周面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法
　本発明は、針の外周面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法に関する。
　特許文献１は、静電噴霧法により、針の外表面に微量の（例えば、１マイクロリットル）凝縮液を付着させる方法を開示している。
特許第４６２０１８６号公報（ファミリー：米国特許第８０５６３９５号明細書）
　本発明の目的は、針の外表面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法を提供することである。
　以下の項目１－１６に係る本発明は、上記課題を解決する。
　項目１．針１０７の外表面に付着している液滴２０６を毛細管８０の内部に回収する方法であって、以下の工程を具備する：
　（ａ）以下を具備する基板１４を用意する工程
　毛細管８０、
　柔軟性薄膜９５、
　撥液膜９６、および
　孔１００、ここで
　前記基板１４は、表面または内部に毛細管８０を具備し、
　前記毛細管８０の長手方向は、基板１４の表面に平行であり、
　前記撥液膜９６は、前記柔軟性薄膜９５上に形成されており、
　Ｚ方向に沿って前記基板１４を切断することによって現れる断面視において、撥液膜９６および柔軟性薄膜９５は、それぞれ、幅ＷＡおよび幅ＷＢを有し、
　Ｚ方向は、前記基板１４の法線方向を表し、
　幅ＷＡおよび幅ＷＢは、以下の関係（Ｉ）を充足し、
　　ＷＡ≦ＷＢ　（Ｉ）
　前記孔１００はＺ方向に形成されており、
　前記孔１００の上端は、前記柔軟性薄膜９５および前記撥液膜９６によって被覆されており、
　（ｂ）針１０７が前記撥液膜９６および前記柔軟性薄膜９５をこの順で貫通するようにＺ方向に沿って針１０７を移動させ、液滴２０６を前記針１０７の外周面から前記撥液膜９６の表面に移す工程、ここで、
　撥液膜９６の表面に配置された液滴２０６は、断面視において幅ＷＬを有し、および
　（ｃ）Ｚ方向に沿ってさらに針１０７を移動させて幅ＷＬを大きくすることによって、工程（ｂ）において撥液膜９６の表面に配置された液滴２０６を前記毛細管８０の入り口に到達させ、毛細管現象によって液滴２０６を毛細管８０の内部に吸い込ませる工程。
　項目２．項目１に記載の方法であって、ここで
　前記基板１４は、内部に毛細管８０を具備し、
　前記基板１４は、第１プレート１４ａ、第２プレート１４ｂ、および第３プレート１４ｃから構成されており、
　前記第２プレート１４ｂは、前記第１プレート１４ａおよび前記第３プレート１４ｃの間に挟まれており、
　前記第２プレート１４ｂにはスリットまたは溝８８が形成されており、かつ
　毛細管８０は、前記スリットまたは溝８８から形成されている。
　項目３．項目２に記載の方法であって、ここで
　柔軟性薄膜９５が第１プレート１４ａおよび第２プレート１４ｂの間に挟まれており、かつ柔軟性薄膜９５は、孔１００の上端だけでなく毛細管８０の内部にも配置されている。
　項目４．項目２に記載の方法であって、ここで
　前記第２プレート１４ｂは、第１貫通孔８７ａを具備し、
　前記第１貫通孔８７ａは、前記撥液膜９６および前記孔１００に重なり合い、
　前記第１貫通孔８７ａの断面積は、前記撥液膜９６の面積よりも大きく、
　前記第３プレート１４ｃは、第２貫通孔８７ｂを具備し、かつ
　前記第２貫通孔８７ｂは、前記第１貫通孔８７ａ、前記撥液膜９６、および前記孔１００に重なり合う。
　項目５．項目４に記載の方法であって、ここで
　前記第１貫通孔８７ａは、断面視において幅ＷＣを有し、
　前記幅ＷＡおよび幅ＷＣは以下の関係（ＩＩ）を充足し
　　ＷＡ＜ＷＣ　（ＩＩ）
　前記毛細管８０の内部には、前記撥液膜９６は配置されず、かつ
　撥液膜９６が形成された部分を除き、柔軟性薄膜９５は親水性の表面を具備する。
　項目６．項目４に記載の方法であって、ここで
　第１貫通孔８７ａの面積は、第２貫通孔８７ｂの面積と等しい。
　項目７．項目１に記載の方法であって、ここで
　柔軟性薄膜９５は、第１プレート１４ａと同じ面積を有する。
　項目８．項目１に記載の方法であって、ここで
　柔軟性薄膜９５の面積は、第１プレート１４ａの面積よりも小さい。
　項目９．項目１に記載の方法であって、
　前記基板１４は、表面に毛細管８０を具備する。
　項目１０．請求項９に記載の方法であって、
　前記毛細管はガラス管またはプラスチック管である。
　項目１１．項目９に記載の方法であって、
　前記撥液膜９６を取り囲むリング９９が基板１４の表面に設けられ、かつ
　毛細管８０は、リング９９に挿入されている。
　項目１２．項目１１に記載の方法であって、
　毛細管８０の入り口が、リング９９の内壁の一部に位置している。
　項目１３．項目１に記載の方法であって、
　撥液膜９６が形成された部分を除き、柔軟性薄膜９５は親水性の表面を有する。
　項目１４．項目１に記載の方法であって、
　液滴２０６は水溶液である。
　項目１５．項目１に記載の方法であって、
　液滴２０６は化学物質を含有し、かつ
　工程（ｃ）の後に、毛細管８０の内部に回収された液滴２０６に含有される化学物質が、毛細管８０の内部において光学的または電気化学的に検出される。
　項目１６．項目１５に記載の方法であって、
　液滴２０６は化学物質を含有する水溶液である。
　本発明は、針の外表面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法を提供する。
図１は、実施形態１による基板１４を示す図である。 図２は、実施形態１による基板１４の分解図である。 図３は、図１に含まれるＡ－Ａ線の断面図である。 図４は、図２の変形例を示す図である。 図５は、図３の変形例を示す図である。 図６は、実施形態２による基板１４を示す図である。 図７は、図６の変形例を示す図である。 図８は、工程（ｂ）の概略図である。 図９は、図８に続く、工程（ｂ）の概略図である。 図１０は、不適切な例を示す図である。 図１１は、工程（ｃ）の概略図を示す図である。 図１２は、図１１に続く、工程（ｃ）の概略図である。 図１３は、図１２に続く、工程（ｃ）の概略図である。 図１４は、実施形態１において、親水性の表面を有する柔軟性薄膜９５上での液滴２０６の移動を表す図である。
　本発明の実施形態が、図面を参照しながら、以下、説明される。
　（実施形態１）
　（工程（ａ））
　まず、基板１４が用意される。
　図１は、基板１４を示す。図２は、基板１４の分解図を示す。図３は、図１に含まれるＡ－Ａ線の断面図を示す。
　図１～図３に示されるように、この基板１４は、第１プレート１４ａ、第２プレート１４ｂ、および第３プレート１４ｃを具備する。
　柔軟性薄膜９５が、第１プレート１４ａおよび第２プレート１４ｂに挟まれている。
　第１プレート１４ａは、孔１００を具備する。この孔１００は、基板１４の法線方向、すなわち、図１におけるＺ方向、に平行な中心軸を有する。
　柔軟性薄膜９５は、表面に撥液膜９６を具備する。孔１００の上端は、柔軟性薄膜９５に被覆されている。そのため、柔軟性薄膜９５の面積は、孔１００の断面積よりも大きい。厳密には、用語「孔１００の断面積」は、Ｚ方向に直交する方向に沿って基板１４を切断することによって現れる孔１００の断面の面積を意味する。撥液膜９６の詳細は、後に説明される。孔１００は、貫通孔であることが望ましい。しかし、孔１００は底を具備し得る。上記のように、撥液膜９６は、孔１００に重なり合う。撥液膜９６の面積は、孔１００の断面積よりも大きくても、小さくても、等しくても良い。撥液膜９６は、柔軟性薄膜９５を介して孔１００の上端に位置する。
　図３に示されるように、Ｚ方向に沿って前記基板１４を切断することによって現れる断面視において、撥液膜９６および柔軟性薄膜９５は、それぞれ、幅ＷＡおよび幅ＷＢを有する。幅ＷＡおよび幅ＷＢは、以下の式（Ｉ）を充足する。
　ＷＡ≦ＷＢ　（Ｉ）
　以下の式（Ｉａ）が充足されることが望ましい。
　ＷＡ＜ＷＢ　（Ｉａ）
　第２プレート１４ｂは、第１貫通孔８７ａおよびスリット８８を具備する。スリット８８の一端は、第１貫通孔８７ａの側面に連通している。第１貫通孔８７ａの断面積は、撥液膜９６の面積よりも大きいことが望ましい。「第１貫通孔８７ａの断面積」とは、Ｚ方向に直交する方向に沿って基板１４を切断することによって現れる第１貫通孔８７ａの断面の面積を意味する。第１貫通孔８７ａは、撥液膜９６および孔１００に重なり合う。スリット８８に代え、第２プレート１４は表面に溝を具備し得る。
　第３プレート１４ｃは、第２貫通孔８７ｂを具備している。第２貫通孔８７ｂは、第１貫通孔８７ａ、撥液膜９６、および孔１００に重なり合う。第２貫通孔８７ｂの面積は、第１貫通孔８７ａの面積と等しいことが望ましい。第３プレート１４ｃは、空気孔３６を具備する。
　図２に示されるように、第１プレート１４ａ、柔軟性薄膜９５、第２プレート１４ｂ、および第３プレート１４ｃは、同じ大きさを有することが望ましい。
　第１プレート１４ａ上に、柔軟性薄膜９５、第２プレート１４ｂ、および第３プレート１４ｃをこの順に積層して、基板１４を形成することが望ましい。このようにして、毛細管８０が、スリット８８により基板１４の内部に形成される。スリット８８の一端は、毛細管８０の入り口を形成している。図１から明らかなように、この毛細管８０は、基板１４の表面に平行である。
　図４および図５は、基板１４の変形例を示す。図４および図５に示されるように、柔軟性薄膜９５は、第１プレート１４ａ～第３プレート１４ｃのいずれよりも小さい大きさを有し得る。いずれにせよ、柔軟性薄膜９５は、孔１００の上端を完全に被覆する。図４および図５においても、式（Ｉ）が満たされる。式（Ｉａ）が満たされることが望ましい。
　図４および図５では、小さな柔軟性薄膜９５が孔１００の上端を完全に被覆するように、撥液膜９６を表面に有する小さな柔軟性薄膜９５が、第１プレート１４ａ上に貼付される。その後、第２プレート１４ｂおよび第３プレート１４ｃが、第１プレート１４ａ上に、この順で積層される。図４および図５においても、撥液膜９６は、孔１００の上端に位置する。
　あるいは、第２プレート１４ｂおよび第３プレート１４ｃが、第１プレート１４ａ上に、この順で積層された後に、撥液膜９６を表面に有する小さな柔軟性薄膜９５が、第１貫通孔８７ａおよび第２貫通孔８７ｂを介して、第１プレート１４ａ上に貼付される。このようにして、柔軟性薄膜９５によって孔１００の上端が完全に被覆され得る。
　撥液膜９６は、毛細管８０の内部には配置されないことが望ましい。なぜなら、毛細管８０の内部に配置された撥液膜９６は、毛細管８０の入り口に到達した液滴２０６が毛細管８０の内部に吸い込まれることを阻害し得るからである。
　撥液膜９６が形成された部分を除き、柔軟性薄膜９５は親水性の表面を有することが望ましい。なぜなら、親水性の表面を有する柔軟性薄膜９５は、液滴２０６の毛細管８０の内部への回収を促進するためである。図１４を参照せよ。毛細管８０の内部に位置する柔軟性薄膜９５は親水性の表面を有することが、より望ましい。
　（撥液膜９６の詳細）
　撥液膜９６は、親水性を有する柔軟性薄膜９５上に形成されたフルオロアルキル基から構成され得る。より詳細には、水酸基を有している柔軟性薄膜９５に、フルオロアルキルトリアルコキシシランまたはフルオロアルキルトリハロゲン化シランが供給され、このような撥液膜９６を柔軟性薄膜９５上に形成する。柔軟性薄膜９５の例は、ゴム膜である。
　撥液膜９６は、９０度以上１１０度以下の接触角度を有することが望ましい。柔軟性薄膜９５の接触角は０度以上３０度以下が望ましい。本明細書において用いられる用語「接触角」とは、水に対する接触角を意味する。
　（工程（ｂ））
　工程（ｂ）が、工程（ａ）の後に実施される。
　工程（ｂ）では、図８に示されるように、外周面に液滴２０６を有する針１０７がＺ方向に動かされ、針１０７が撥液膜９６および柔軟性薄膜９５を貫通する。このようにして、柔軟性薄膜９５を貫通する貫通孔９１が、針１０７によって形成される。柔軟性薄膜９５は針１０７によりＺ方向に押され、そして曲がる。
　図９に示されるように、針１０７がＺ方向にさらに進むと、液滴２０６は撥液膜９６上に付着する。撥液膜９６上に付着した液滴２０６は、幅ＷＬを有する。ここで用語「幅」とは、Ｚ軸に平行な方向で基板１４を切断することによって現れる液滴２０６の横方向の幅を意味する。
　基板１４が撥液膜９６を有さない場合、図１０に示されるように、貫通孔９１および針１０７の間に形成される隙間から液滴２０６が漏れる。従って、撥液膜９６は必須である。
　図９では、針１０７の先端は尖っている。言い換えれば、針１０７の断面積は、先端に向かって徐々に小さくなる。ここで、用語「針１０７の断面積」とは、Ｚ方向で針１０７を切断した際に現れる針１０７の断面積を意味する。
　（工程（ｃ））
　工程（ｃ）は、工程（ｂ）の後に実施される。工程（ｃ）は、工程（ｂ）の後に連続的に実施されることが望ましい。
　図１１に示されるように、針１０７はＺ方向にさらに進み、液滴２０６は撥液膜９６から柔軟性薄膜９５の上に移動する。このようにして、幅ＷＬは大きくなり、液滴２０６は毛細管８０の入り口に到達する。
　液滴２０６は毛細管８０の入り口に到達すると、図１２に示されるように、毛細管現象により液滴２０６は毛細管８０に吸い込まれる。このようにして、毛細管８０の内部に液滴２０６が回収される。
　図１３に示されるように、基板１４は、毛細管８０の内表面に露出する第１電極８５および第２電極８６を具備することが望ましい。回収された液滴２０６は、毛細管８０の内部において、第１電極８５および第２電極８６を用いて、電気化学的な分析に供されることが望ましい。このようにして、液滴２０６に含有される化学物質が検出される。電気化学的分析に代えて、光学的分析が用いられ得る。
　液滴２０６は、化学物質を含有する水溶液であることが望ましい。
　以下の関係（ａ）～（ｃ）の全てが満たされることが望ましい。
　（ａ）撥液膜９６の幅ＷＡは第１貫通孔８７ａの幅ＷＣよりも小さい。
　（ｂ）毛細管８０の内部には撥液膜９６が配置されない。
　（ｃ）撥液膜９６の部分を除き、柔軟性薄膜９５は親水性の表面を有する。
ことが望ましい。
　関係（ａ）～（ｃ）の全てが満たされた場合、図１４に示されるように、撥液膜９６から柔軟性薄膜９５上に移動した液滴２０６が、第１貫通孔８７の周壁に沿って柔軟性薄膜９５の上を移動し、毛細管８０の入り口に到達する。このようにして、液滴２０６が毛細管８０により多く回収され得る。図１４では、第３プレート１４ｃが示されていないことに注意せよ。
　（実施形態２）
　図６に示されるように、第１、第２、および第３プレート１４ａ～１４ｃを用いずに、基板１４の表面に毛細管８０が形成され得る。この毛細管８０の例は、ガラス管またはプラスチック管である。図６では、孔１００は基板１４に形成されている。表面に撥液膜９６を有する柔軟性薄膜９５によって、孔１００の上端は完全に被覆されている。
　リング９９が基板１４の表面または柔軟性薄膜９５の表面に設けられることが望ましい。図１４に関する説明と同様、撥液膜９６から柔軟性薄膜９５上に移動した液滴２０６が、リング９９の内壁に沿って柔軟性薄膜９５の上を移動し、毛細管８０の入り口に到達し得る。
　毛細管８０は、リング９９に挿入されている。毛細管８０の入り口が、リング９９の内壁の一部に形成されることが望ましい。
　図６では、表面に撥液膜９６を有する小さな柔軟性薄膜９５が基板１４の表面に貼付され、孔１００を完全に被覆している。図６に代えて、図７に示すように、柔軟性薄膜９５は、基板１４と同一の大きさを有し得る。
　一例として、撥液膜９６は、円の形状を有することが望ましい。
　第１貫通孔８７ａは、円の形状を有することが望ましい。第２貫通孔８７ｂは、第１貫通孔８７ａと同一であることが望ましい。
　針１０７は、逆円錐の形状を有することが望ましい。
　針１０７は、円形の撥液膜９６の中心を貫通することが望ましい。
　本発明は、針の外表面に付着した液滴を毛細管内に回収する方法を提供する。
　１４　　基板
　１４ａ　　第１プレート
　１４ｂ　　第２プレート
　１４ｃ　　第３プレート
　８０　　毛細管
　８７ａ　　第１貫通孔
　８７ｂ　　第２貫通孔
　８８　　スリット又は溝
　９９　　リング
　９５　　柔軟性薄膜
　９６　　撥液膜
　１００　　孔
　１０７　　針
　２０６　　液滴

Claims (16)

  1. 　針の外表面に付着している液滴を毛細管の内部に回収する方法であって、以下の工程を具備する：
    　（ａ）以下を具備する基板を用意する工程
    　毛細管、
    　柔軟性薄膜、
    　撥液膜、および
    　孔、ここで
    　前記基板は、表面または内部に前記毛細管を具備し、
    　前記毛細管の長手方向は、前記基板の表面に平行であり、
    　前記撥液膜は、前記柔軟性薄膜上に形成されており、
    　Ｚ方向に沿って前記基板を切断することによって現れる断面視において、前記撥液膜および前記柔軟性薄膜は、それぞれ、幅ＷＡおよび幅ＷＢを有し、
    　Ｚ方向は、前記基板の法線方向を表し、
    　幅ＷＡおよび幅ＷＢは、以下の関係（Ｉ）を充足し、
    　　ＷＡ≦ＷＢ　（Ｉ）
    　前記孔はＺ方向に形成されており、
    　前記孔の上端は、前記柔軟性薄膜および前記撥液膜によって被覆されており、
    　（ｂ）針が前記撥液膜および前記柔軟性薄膜をこの順で貫通するようにＺ方向に沿って針を移動させ、液滴を前記針の外周面から前記撥液膜の表面に移す工程、ここで、
    　前記撥液膜の表面に配置された前記液滴は、断面視において幅ＷＬを有し、および
    　（ｃ）Ｚ方向に沿ってさらに針を移動させて幅ＷＬを大きくすることによって、前記工程（ｂ）において前記撥液膜の表面に配置された前記液滴を前記毛細管の入り口に到達させ、毛細管現象によって前記液滴を前記毛細管の内部に吸い込ませる工程。
  2. 　前記基板は、内部に前記毛細管を具備し、
    　前記基板は、第１プレート、第２プレート、および第３プレートから構成されており、
    　前記第２プレートは、前記第１プレートおよび前記第３プレートの間に挟まれており、
    　前記第２プレートにはスリットまたは溝が形成されており、かつ
    　前記毛細管は、前記スリットまたは溝から形成されている、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記柔軟性薄膜が前記第１プレートおよび前記第２プレートの間に挟まれており、かつ
    　前記柔軟性薄膜は、前記孔の上端だけでなく前記毛細管の内部にも配置されている、請求項２に記載の方法。
  4. 　前記第２プレートは、第１貫通孔を具備し、
    　前記第１貫通孔は、前記撥液膜および前記孔に重なり合い、
    　前記第１貫通孔の断面積は、前記撥液膜の面積よりも大きく、
    　前記第３プレートは、第２貫通孔を具備し、かつ
    　前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔、前記撥液膜、および前記孔に重なり合う、請求項２に記載の方法。
  5. 　前記第１貫通孔は、断面視において幅ＷＣを有し、
    　前記幅ＷＡおよび幅ＷＣは以下の関係（ＩＩ）を充足し
    　　ＷＡ＜ＷＣ　（ＩＩ）
    　前記毛細管の内部には、前記撥液膜は配置されず、かつ
    　前記撥液膜が形成された部分を除き、前記柔軟性薄膜は親水性の表面を具備する、請求項４に記載の方法。
  6. 　前記第１貫通孔の面積は、前記第２貫通孔の面積と等しい、請求項４に記載の方法。
  7. 　前記柔軟性薄膜は、前記第１プレートと同じ面積を有する、請求項１に記載の方法。
  8. 　前記柔軟性薄膜の面積は、前記第１プレートの面積よりも小さい、請求項１に記載の方法。
  9. 　前記基板は、表面に前記毛細管を具備する、請求項１に記載の方法。
  10. 　前記毛細管はガラス管またはプラスチック管である、請求項９に記載の方法。
  11. 　前記撥液膜を取り囲むリングが前記基板の表面に設けられ、かつ
    　前記毛細管は、前記リングに挿入されている、請求項９に記載の方法。
  12. 　前記毛細管の入り口が、前記リングの内壁の一部に位置している、請求項１１に記載の方法。
  13. 　前記撥液膜が形成された部分を除き、前記柔軟性薄膜は親水性の表面を有する、請求項１に記載の方法。
  14. 　前記液滴は水溶液である、請求項１に記載の方法。
  15. 　前記液滴は化学物質を含有し、かつ
    　前記工程（ｃ）の後に、前記毛細管の内部に回収された前記液滴に含有される化学物質が、前記毛細管の内部において光学的または電気化学的に検出される、請求項１に記載の方法。
  16. 　前記液滴は前記化学物質を含有する水溶液である、請求項１５に記載の方法。
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