WO2018037447A1 - 流体デバイス - Google Patents

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WO2018037447A1
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recess
flow path
fluidic device
substrate
substantially annular
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力 三宅
藤山　陽一
叶井　正樹
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株式会社島津製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B1/00—Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a fluid device such as a centrifuge device.
  • Microfluidic devices are widely used in fields such as collection and analysis of trace liquid samples.
  • a simple method for introducing a liquid sample there is a method using capillary action.
  • a fluid device utilizing capillary action there is a device for centrifugation (see Patent Document 1).
  • the centrifugal separation device disclosed in Patent Document 1 is provided with a thin channel for drawing a liquid into the disk-shaped substrate by applying a capillary force, and one end and the other end of the channel. Is provided in the substrate surface. A hole that communicates with one end of the flow path is used as an inlet for introducing liquid into the flow path, and a hole that communicates with the other end of the flow path is used as an air hole. When the sample is dropped into the hole serving as the introduction port, the sample is automatically introduced into the flow path by capillary action.
  • the behavior of the liquid is also affected by the minute structure inside the device.
  • an injection molding method using a resin is widely used.
  • the injection molding method generally, two molds are clamped, and a molding resin is poured into a cavity formed between the molds to be solidified.
  • the relative positional relationship between the molds is slightly shifted, and a slight step may be formed on the inner wall of the hole for the liquid introduction port.
  • an object of the present invention is to provide a fluid device having a small influence even when a positional deviation occurs in the mold when the mold is clamped during resin molding.
  • the fluidic device includes a recess having an opening on one surface side of the substrate, and a flow path having one end communicating with the bottom side surface of the recess. And the substantially annular plane which faced the said opening side is provided in the said opening side rather than the bottom face inside the said recessed part, and the plane which faced the said bottom face side is not provided.
  • the recess in the fluidic device of the present invention is used as a liquid inlet for introducing a liquid into the flow path, for example.
  • the liquid introduction port temporarily stores the dropped liquid and introduces it into the flow path by its own weight or by utilizing capillary action.
  • this part By designing this part so that a substantially annular flat surface facing the opening side is formed and a flat surface facing the bottom surface side is not formed, even if a mold misalignment occurs during resin molding, A recess that becomes a liquid pool does not occur on the wall surface, and the liquid is smoothly introduced into the flow path.
  • the width of the substantially annular plane formed inside the concave portion needs to be equal to or greater than the maximum width of the positional deviation of the mold during resin molding.
  • the “substantially annular” of the substantially annular plane includes shapes such as a circular frame and a rectangular frame, as well as a shape in which a part of the frame is missing.
  • the substantially annular plane is formed by a design that takes into account the deviation of the mold during resin molding. If the deviation width of the mold during resin molding is large, the plane formed inside the recess.
  • the shape of the frame may not be a perfect frame shape, and a part of the frame may be missing. Therefore, the present invention includes the case where a “substantially annular” plane that is not completely annular is formed inside the recess.
  • the present invention prevents the formation of a depression that becomes a liquid pool on the inner wall surface of the recess, the plane that faces the bottom surface of the recess even when the deviation width of the mold becomes maximum. Is not formed inside the recess.
  • the fluidic device of the present invention is constituted by a molded substrate molded so as to have a hole forming the recess and a groove forming the flow path, and a flat plate bonded to the molded substrate. Then, a fluid device can be configured at low cost.
  • the width dimension of the substantially annular plane is preferably uniform in the circumferential direction of the recess.
  • the wall surface on the opening side of the substantially annular plane preferably has a tapered shape that is inclined so that the inner diameter becomes smaller toward the bottom surface side. If it does so, it will become easy to introduce
  • the inner wall surface of the recess is tapered, if it is not designed so that a substantially annular flat surface is formed inside the recess as in the present invention, an acute corner is caused by the displacement of the mold during resin molding. A dimple with a will occur. It has been found that if such a depression having an acute corner is formed, the frequency at which the introduction of the liquid into the channel is hindered increases.
  • the present invention it is designed so that a substantially annular flat surface is formed inside the concave portion and a flat surface facing the bottom surface side is not formed. Combined with the effect of the tapered inner surface, smooth liquid introduction into the flow path is realized.
  • a protrusion that protrudes inward of the recess may be provided on the opening side of the substantially annular plane of the inner wall surface of the recess.
  • Such a structure was proposed by the present inventors in Utility Model Registration No. 3144444. By adopting such a structure, it is possible to suppress the generation of bubbles of liquid dripped into the recesses by the protrusions, and even if bubbles are generated, the bubbles are broken by the protrusions, and the bubbles enter the flow path. Interference with liquid introduction can be suppressed. However, when this structure is adopted, the opening area of the recess is reduced by the protrusion.
  • the fluid device of the present invention can be a centrifuge device that centrifuges the liquid introduced into the flow path through the recess by rotating the fluid device about the center of the fluid device.
  • the fluid device has a disk shape, and the flow path is a U-shaped flow path arranged so that the longitudinal direction thereof faces the radial direction of the laminated substrate, and one end communicates with the recess.
  • a hole communicating with the other end of the flow path is provided on the one surface side.
  • the recess connected to one end of the flow path is used as a liquid inlet, and the hole leading to the other end of the flow path is used as an air hole.
  • the fluidic device according to the present invention is designed so that a substantially annular flat surface facing the opening side is formed at a position inside the recess where the displacement of the mold during resin molding occurs, and a flat surface facing the bottom surface side is not formed. Therefore, even if the mold is misaligned during resin molding, there will be no depression that will cause a liquid pool on the inner wall surface of the recess, and the liquid will be smoothly introduced into the flow path.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view at the YY position in FIG. 1A. It is sectional drawing in the position corresponding to the XX position of FIG. 1A which shows the metal mold
  • FIG. 6A It is sectional drawing which shows the fluid device using the shaping
  • the fluidic device of this embodiment is constituted by joining a flat substrate 2 and a resin-molded molded substrate 4.
  • a hole forming the recess 6 and a groove forming the flow path 8 are formed.
  • the recess 6 is open at the top and the bottom surface 10 is constituted by the surface of the substrate 2.
  • a substantially annular plane 12 facing the opening side is provided inside the recess 6.
  • the planar shape of the concave portion 6 is circular
  • the planar shape of the substantially annular flat surface 12 is a circular frame shape.
  • the annular plane 12 also has a frame shape corresponding to the opening shape of the recess 6.
  • the portion below the substantially annular plane 12 is a vertical side surface orthogonal to the bottom surface 10, and the portion above the substantially annular plane 12 is the opening side (in FIGS. 1B and 1C). It has a tapered shape that is inclined so that its inner diameter becomes smaller from the upper side to the bottom surface 10 side (lower side in FIGS. 1B and 1C).
  • the flow path 8 is provided on the joint surface between the substrate 2 and the molded substrate 4, and one end thereof communicates with the bottom side surface 14 of the recess 6.
  • the substrate 2 and the molded substrate 4 are made of, for example, PDMS (Polydimethylsiloxane).
  • the width of the annular plane 12 is a dimension that takes into account the maximum amount of misalignment of the molds 20 and 22 (see FIGS. 2A and 2B) during resin molding, which will be described later, that is, a dimension that is greater than or equal to the maximum amount of misalignment. Designed.
  • FIG. 2A and 2B show a mold for resin-molding the molding substrate 4.
  • 2A is a cross-sectional view of the mold at a position corresponding to the XX position in FIG. 1A
  • FIG. 2B is a cross-sectional view at a position corresponding to the YY position in FIG. 1A.
  • the mold for molding the molding substrate 4 includes a first mold 20 and a second mold 22.
  • the first mold 20 includes an inverted conical protrusion 20a protruding toward the second mold 22, and the second mold 22 includes a cylindrical protrusion 22a and a protrusion 22b protruding toward the first mold. It has.
  • the tip surface of the protrusion 20a and the tip surface of the protrusion 22ab come into contact with each other, and a cavity 24 for pouring the molding resin is generated.
  • the protrusion 20a and the protrusion 22a are for forming a hole in the molded substrate 4 forming the recess 6.
  • the outer diameter of the front end surface of the protrusion 22 a is designed to be smaller than the outer diameter of the front end surface of the protrusion 20 a, whereby the substantially annular flat surface 12 is formed inside the recess 6.
  • the dimensional difference between the outer diameter of the front end surface of the protrusion 20a and the outer diameter of the front end surface of the protrusion 22a is a displacement between the first mold 20 and the second mold. Even when this occurs, the entire distal end surface of the protruding portion 22a is designed to always contact the distal end surface of the protruding portion 20a.
  • the mold misalignment as shown in FIG. 3A occurs, it becomes as shown in FIG. 4A, and the mold misalignment as shown in FIG. When it occurs, the result is as shown in FIG. 4B, and in any case, a recess that forms a liquid pool does not occur on the inner surface of the recess 6.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are cross-sectional views when the outer diameters of the tip surfaces of the protrusion 20a and the protrusion 22a are designed to be the same. Conventionally, it is common to design in this way. In such a design, the substantially annular plane 12 facing the opening side is not formed inside the recess 6. Even in such a design, if the first mold 20 and the second mold 22 are not misaligned as shown in FIGS. 5A and 5B, a recess that becomes a liquid pool is formed on the inner surface of the recess 6. It does not occur and does not become a problem.
  • FIGS. 6A and 6B when the first mold 20 and the second mold 22 are misaligned, as shown in FIGS. 7A and 7B, A dent is formed in the lower part of the side surface to form a liquid pool.
  • the corner of the recess becomes an acute angle, and the introduction of the liquid into the flow path 8 is likely to be hindered.
  • the depression of the inner wall surface of the recess 6 as shown in FIGS. 7A and 7B can be reliably prevented, the taper shape of the inner wall surface of the recess 6 In combination, the liquid dropped into the recess 6 can be smoothly introduced into the flow path 8.
  • the fluid device of this embodiment is obtained by adding a protrusion 26 to the configuration of the fluid device of the above embodiment, and the basic configuration is the same as that of the fluid device of the above embodiment. That is, the fluid device of this embodiment is also designed so that a substantially annular plane 12 facing the opening side is formed inside the recess 6 and a plane facing the bottom surface side is not formed. Thereby, the hollow used as a liquid pool does not generate
  • the protruding portion 26 is provided so as to protrude inward from the upper part of the inner wall surface of the recess 6. By providing the protruding portion 26, it is difficult for bubbles to be generated in the recess 6, and even if they are generated, the bubbles are broken by the protruding portion 26. Thereby, it can prevent that the liquid dripped at the recessed part 6 obstruct
  • the centrifuge device 1 of this embodiment has a disk shape, and a plurality of centrifuge flow paths 8 are provided side by side in the circumferential direction. ing. Each flow path 8 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the radial direction of the centrifuge device 1. A recess 6 as a liquid inlet is provided at a position corresponding to one end of each flow path 8, and an air hole 28 leading to the other end of each flow path 8 is provided.
  • Each channel 8 has, for example, a width of about 0.5 mm and a depth of about 0.2 mm.
  • the recess 6 has an opening having a diameter of about 2.6 mm and a bottom surface having a diameter of about 1.5 mm.
  • the structure of the fluid device according to the present invention that is, the structure designed such that an annular plane is formed inside the recess 6 can be applied to various fluid devices in addition to the centrifugal device as described above. it can.

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Abstract

流体デバイスは、基板の一表面側に開口を有する凹部と、一端が前記凹部の底部側面に通じる流路と、を備えている。そして、前記凹部の内側の底面よりも前記開口側に、前記開口側を向いた略環状平面が設けられている。この略環状平面は、凹部の内壁面を構成する孔をもつ基板を樹脂成型によって作製する際の金型の位置ずれを考慮した段差設計により現れるものであり、樹脂成型時に使用される２つの金型の境界部分に設けられる。

Description

流体デバイス
　本発明は、例えば遠心分離用デバイスなどの流体デバイスに関するものである。
　微量の液試料の採取や分析等の分野では、マイクロ流体デバイスが広く用いられている。液試料の簡潔な導入方法として、毛細管現象を利用した方法がある。毛細管現象を利用した流体デバイスとして、遠心分離用デバイスが挙げられる（特許文献１参照。）。
　特許文献１に開示された遠心分離用デバイスは、円盤形状の基板の内部に、毛管力を作用させて液を内部に引き込む細さの流路が設けられ、さらにその流路の一端と他端に通じる穴が基板表面に設けられている。流路の一端に通じる穴は、流路内に液を導入するための導入口として使用され、流路の他端に通じる孔は空気穴として使用される。導入口である穴に試料が滴下されると、試料が毛細管現象によって自動的に流路内に導入される。
特開２０１１－７５４２０号公報
　上記のようなマイクロ流体デバイスでは、液の挙動がデバイス内部の微小な構造にも影響を受ける。このようなデバイスを作製する方法として、樹脂による射出成型法が広く用いられている。射出成型法では、一般に、２つの金型を型締めし、それらの金型の間に形成された空洞内に成型用樹脂を流し込んで固化させる。２つの金型を型締めする際、それらの金型の相対的な位置関係が僅かにずれ、液導入口用の穴の内壁に僅かな段差が生じることがある。
　μＬオーダーの体積の流体を扱うマイクロ流体デバイスでは、試料導入用の穴の内壁に段差が僅かにでも生じると、その段差が液溜まりの窪みとなって流路内へのスムーズな液の導入を妨げる。
　そこで、本発明は、樹脂成型時の金型の型締め時に金型に位置ずれが生じた場合でも、その影響が小さい流体デバイスを提供することを目的とするものである。
　本発明に係る流体デバイスは、基板の一表面側に開口を有する凹部と、一端が前記凹部の底部側面に通じる流路と、を備えている。そして、前記凹部の内側の底面よりも前記開口側に前記開口側を向いた略環状平面が設けられ、かつ前記底面側を向いた平面が設けられていない。　　　
　本発明の流体デバイスにおける凹部は、例えば流路内に液を導入するための液導入口として使用される。液導入口は、滴下された液を一時的に貯留し、液の自重によって又は毛細管現象を利用して流路内へ導入するものであるから、本発明のように、その内側の底面よりも開口側に略環状平面が設けられている必要はない。この開口側を向いた略環状平面は、凹部の内壁面を構成する孔をもつ基板を樹脂成型によって作製する際の金型の位置ずれを考慮した段差設計により現れるものであり、樹脂成型時に使用される２つの金型の境界部分に設けられる。この部分に開口側を向いた略環状平面が形成され、底面側を向いた平面が形成されないように設計することで、樹脂成型の際に金型の位置ずれが発生しても、凹部の内壁面に液溜まりとなるような窪みが発生せず、流路内への液の導入がスムーズになされる。
　したがって、凹部の内側に形成された略環状平面の幅は、樹脂成型時の金型の位置ずれの最大幅以上であることが必要である。円環状平面の幅をそのように設計することで、凹部の内壁面に液溜まりとなるような窪みが発生することを確実に防止することができる。
　ここで、略環状平面の「略環状」とは、円形枠、矩形枠等の形状のほか、それらの枠の一部が欠けているような形状をも含む。上記のように、略環状平面は樹脂成型時の金型のずれを考慮した設計により形成されるものであり、樹脂成型時の金型のずれ幅が大きければ、凹部の内側に形成される平面の形状が完全な枠状ではなく、その枠の一部が欠けたような形状になることもあり得る。したがって、本発明は、凹部の内側に完全な環状ではない「略環状」の平面が形成されている場合も含んでいる。ただし、本発明は、凹部の内壁面に液溜まりとなるような窪みが形成されることを防止するものであるため、金型のずれ幅が最大になったときでも凹部の底面側を向く平面が凹部の内側に形成されないことが要件である。
　本発明の流体デバイスを、前記凹部をなす孔及び前記流路をなす溝をもつように成型された成型基板、及び前記成型基板と接合された平板によって構成することが好ましい。そうすれば、安価に流体デバイスを構成することができる。
　前記略環状平面の幅寸法は、前記凹部の周方向において均一であることが好ましい。このように設計することで、樹脂成型の際に金型の位置ずれがどのような方向に発生しても、凹部の内壁面に液溜まりとなる窪みが発生することを防止できる。
　前記凹部の内側壁面のうち前記略環状平面よりも前記開口側の壁面は、前記底面側へいくに従って内径が小さくなるように傾斜したテーパ形状を有することが好ましい。そうすれば、液を凹部に滴下するだけで、液が底部に導かれて流路内に導入されやすくなる。凹部の内壁面をテーパ形状とする場合、本発明のように、凹部の内側に略環状平面が形成されるように設計されていないと、樹脂成型時の金型の位置ずれによって鋭角の角部をもつ窪みが発生することになる。このような鋭角の角部をもつ窪みが形成されてしまうと、流路内への液の導入が妨げられる頻度が上昇することがわかっている。これに対し、本発明では、凹部の内側に略環状平面が形成され、かつ底面側を向いた平面が形成されないように設計されているため、そのような窪みが発生することがなく、凹部のテーパ形状の内側面の効果と相まって、流路内へのスムーズな液の導入が実現される。
　前記凹部の内側壁面の前記略環状平面よりも前記開口側に、前記凹部の内側へ突出した突出部が設けられていてもよい。かかる構造は、本発明者らが実用新案登録第３２０１４４４号において提案したものである。このような構造を採用すると、突出部によって凹部に滴下された液の泡の発生を抑制することができ、泡が発生したとしても突出部によってその泡が割られ、泡による流路内への液の導入の妨害を抑制することができる。ただし、この構造を採用すると、突出部により凹部の開口面積が減ることになる。したがって、この構造を採用し、さらに樹脂成型時の金型の位置ずれによって凹部の内壁に窪みが形成されていると、さらに液が流路に導入されにくくなることも考えられるが、本発明では、凹部内壁面にそのような窪みが形成されないように設計されているため、この構造を積極的に採用することができる。
　本発明の流体デバイスは、該流体デバイスの中心を回転中心として回転させることにより、前記凹部を通じて前記流路に導入された液を遠心分離する遠心分離用デバイスとすることができる。その場合、流体デバイスは、円盤形状を有し、前記流路は長手方向が前記積層基板の半径方向を向くように配置されたＵ字型の流路であって一端が前記凹部に通じており、前記流路の他端に通じる孔が前記一表面側に設けられる。流路の一端と接続された凹部は液導入口として使用され、流路の他端に通じる孔は空気穴として用いられる。
　本発明に係る流体デバイスでは、樹脂成型時の金型の位置ずれが発生する凹部の内側の位置に、開口側を向く略環状平面が形成され、かつ底面側を向く平面が形成されないように設計されているので、樹脂成型の際に金型の位置ずれが発生しても、凹部の内壁面に液溜まりとなるような窪みが発生せず、流路内への液の導入がスムーズになされる。
流体デバイスの一実施例を示す凹部の平面図である。 図１ＡのＸ－Ｘ位置における断面図である。 図１ＡのＹ－Ｙ位置における断面図である。 同実施例の流体デバイスの成型基板を樹脂成型するための金型を示す、図１ＡのＸ－Ｘ位置に対応する位置における断面図である。 同実施例の流体デバイスの成型基板を樹脂成型するための金型を示す、図１ＡのＹ－Ｙ位置に対応する位置における断面図である。 同実施例の流体デバイスの成型基板を樹脂成型するための金型が位置ずれした状態を示す、図１ＡのＸ－Ｘ位置に対応する位置における断面図である。 同実施例の流体デバイスの成型基板を樹脂成型するための金型が位置ずれした状態を示す、図１ＡのＹ－Ｙ位置に対応する位置における断面図である。 図３Ａのように金型が位置ずれした状態で成型された成型基板を用いた流体デバイスを示す断面図である。 図３Ｂのように金型が位置ずれした状態で成型された成型基板を用いた流体デバイスを示す断面図である。 凹部の内側に円環状平面が形成されるように設計されていない金型を参考図として示す、図１ＡのＸ－Ｘ位置に対応する位置における断面図である。 凹部の内側に円環状平面が形成されるように設計されていない金型を参考図として示す、図１ＡのＹ－Ｙ位置に対応する位置における断面図である。 同金型が位置ずれした状態を示す、図１ＡのＸ－Ｘ位置に対応する位置における断面図である。 同金型が位置ずれした状態を示す、図１ＡのＹ－Ｙ位置に対応する位置における断面図である。 図６Ａのように金型が位置ずれした状態で成型された成型基板を用いた流体デバイスを示す断面図である。 図６Ｂのように金型が位置ずれした状態で成型された成型基板を用いた流体デバイスを示す断面図である。 流体デバイスの他の実施例を示す平面図である。 図８ＡのＶ－Ｖ位置における断面図である。 図８ＢのＷ－Ｗ位置における断面図である。 流体デバイスの一例である遠心分離用デバイスを示す平面図である。
　以下、図面を用いて本発明に係る流体デバイスの実施形態について説明する。
　まず、図１Ａから図１Ｃを用いて、流体デバイスの凹部の構造について説明する。
　この実施例の流体デバイスは、平板状の基板２と樹脂成型された成型基板４が接合されて構成されている。成型基板４には凹部６をなす孔と流路８をなす溝が形成されている。凹部６は上方が開口し、底面１０が基板２の表面によって構成されている。凹部６の内側に開口側を向いた略環状平面１２が設けられている。この実施例では、凹部６の平面形状が円形であるため、略環状平面１２の平面形状が円形枠形状となっているが、凹部６の開口形状が円形以外の形状である場合には、略環状平面１２も凹部６の開口形状に応じた枠形状となる。
　凹部６の内側面のうち、略環状平面１２よりも下側の部分は、底面１０と直交する垂直側面であり、略環状平面１２よりも上側の部分は、開口側（図１Ｂ及び図１Ｃにおいて上側）から底面１０側（図１Ｂ及び図１Ｃにおいて下側）へいくに従ってその内径が小さくなるように傾斜したテーパ形状を有する。
　流路８は基板２と成型基板４との接合面に設けられており、その一端部が凹部６の底部側面１４に通じている。基板２及び成型基板４は、例えばＰＤＭＳ（Polydimethylsiloxane）によって構成されている。
　円環状平面１２の幅寸法は、後述する樹脂成型時の金型２０と２２（図２Ａ、図２Ｂ参照。）の位置ずれの最大量を考慮した寸法、すなわち位置ずれの最大量以上の寸法に設計されている。
　図２Ａ及び図２Ｂは成型基板４を樹脂成型するための金型を示している。図２Ａは図１ＡのＸ－Ｘ位置に対応する位置における金型の断面図であり、図２Ｂは図１ＡのＹ－Ｙ位置に対応する位置における断面図である。
　成型基板４を成型するための金型は、第１金型２０と第２金型２２からなる。第１金型２０は第２金型２２側へ突起した逆円錐型の突起部２０ａを備え、第２金型２２は第１金型側へ突起した円柱形状の突起部２２ａと凸条部２２ｂを備えている。第１金型部２０と第２金型部２２が型締めされると、突起部２０ａの先端面と突起部２２ａｂの先端面が当接し、成型用樹脂を流し込むための空洞２４が生じる。
　突起部２０ａと突起部２２ａは、凹部６をなす成型基板４の孔を形成するためのものである。突起部２２ａの先端面の外径は突起部２０ａの先端面の外径よりも小さく設計されており、これによって凹部６の内側に略環状平面１２が形成される。
　突起部２０ａの先端面の外径と突起部２２ａの先端面の外径の寸法差は、図３Ａや図３Ｂに示されているように、第１金型２０と第２金型の位置ずれが発生した場合でも、突起部２２ａの先端面全体が突起部２０ａの先端面に常に接するように設計されている。このように設計されることで、図３Ａに示されているような金型の位置ずれが発生した場合は図４Ａのようになり、図３Ｂに示されているような金型の位置ずれが発生した場合は図４Ｂのようになり、いずれの場合にも凹部６の内側面に液溜まりとなるような窪みが発生することがない。図３Ａや図３Ｂのように第１金型２０と第２金型２２の位置ずれが発生した場合は、図４Ａや図４Ｂに示されているように、凹部６の内側に、完全な枠形状ではなく、枠の一部が欠けたような形状の平面が略環状平面１２として形成されることとなる。
　図５Ａ及び図５Ｂは、突起部２０ａと突起部２２ａの先端面の外径が同一になるように設計した場合の断面図である。従来は、このように設計することが一般的であり、このように設計した場合は、凹部６の内側に開口側を向いた略環状平面１２は形成されない。このように設計した場合でも、図５Ａ及び図５Ｂのように第１金型２０と第２金型２２の位置ずれが発生しなければ、凹部６の内側面に液溜まりとなるような窪みが発生することはなく、特に問題となることはない。
　しかし、図６Ａや図６Ｂに示されているように、第１金型２０と第２金型２２の位置ずれが発生すると、図７Ａや図７Ｂに示されているように、凹部６の内側面下部に液溜まりとなるような窪みが発生する。特にこの例では、凹部６の内側面上部がテーパ形状となっているため、その窪みの角部が鋭角となり、流路８への液の導入が妨げられやすくなる。
　この実施例の流体デバイスでは、図７Ａ及び図７Ｂに示されているような凹部６の内壁面の窪みが発生することを確実に防止することができるため、凹部６の内壁面のテーパ形状と相まって、凹部６に滴下された液をスムーズに流路８内へ導入することができる。
　次に、図８Ａから図８Ｃを用いて、流体デバイスの他の実施例について説明する。
　この実施例の流体デバイスは、上記実施例の流体デバイスの構成に、さらに突出部２６が追加されたものであり、基本的な構成が上記実施例の流体デバイスと同じである。すなわち、この実施例の流体デバイスも、凹部６の内側に開口側を向く略環状平面１２が形成され、かつ底面側を向く平面が形成されないように設計されている。これにより、凹部６の内壁面に液溜まりとなる窪みが発生することがない。
　突出部２６は、凹部６の内壁面上部から内側へ突出するように設けられている。突出部２６が設けられていることで、凹部６内において気泡が発生しにくく、発生したとしても突出部２６によってその気泡が割られる。これにより、凹部６に滴下された液が気泡によって流路８内への導入が阻害されることを防止することができる。
　以上において説明した流体デバイスの適用例として、遠心分離用デバイスが挙げられる。遠心分離用デバイスの一実施例について図９を用いて説明すると、この実施例の遠心分離用デバイス１は円盤形状を有し、複数の遠心分離用流路８が円周方向に並んで設けられている。各流路８はその長手方向が遠心分離用デバイス１の半径方向を向くように配置されている。各流路８の一端に相当する位置に液導入口としての凹部６が設けられているとともに、各流路８の他端に通じる空気穴２８が設けられている。
　各流路８は、例えば幅が０．５ｍｍ程度、深さが０．２ｍｍ程度である。凹部６は、例えば開口部の直径が２．６ｍｍ程度、底面の直径が１．５ｍｍ程度である。各凹部６に検体となる液（例えば血液）を滴下すると、その液は毛細管現象によって各流路８内に導入される。各流路８に検体が導入された状態で、この遠心分離用デバイス１の中心を回転中心として該デバイス１を回転させると、流路８内に収容された検体が遠心分離される。検体が血液であれば、遠心分離によって血漿部分と血球部分に分離される。
　本発明に係る流体デバイスの構造、すなわち凹部６の内部に円環状平面が形成されるように設計された構造は、上記のような遠心分離用デバイスのほか、種々の流体デバイスに適用することができる。
　　　１　　　遠心分離用デバイス
　　　２　　　基板
　　　４　　　成型基板
　　　６　　　凹部
　　　８　　　流路
　　　１０　　　凹部の底面
　　　１２　　　略環状平面
　　　１４　　　底部側面
　　　１６　　　側面上部
　　　２０　　　第１金型
　　　２０ａ，２２ａ　　　突起部
　　　２２　　　第２金型
　　　２２ｂ　　　凸条部
　　　２４　　　成型用空洞
　　　２６　　　突出部
　　　２８　　　空気穴

Claims (6)

  1. 　基板の一表面側に開口を有する凹部と、
    　一端が前記凹部の底部側面に通じる流路と、を備え、
    　前記凹部の内側の底面よりも前記開口側に、前記開口側を向いた略環状平面が設けられかつ前記底面側を向いた平面が設けられていない流体デバイス。
  2. 　該流体デバイスは、前記凹部をなす孔及び前記流路をなす溝をもつように成型された成型基板、及び前記成型基板と接合された平板によって構成されている請求項１に記載の流体デバイス。
  3. 　前記略環状平面の幅寸法は、前記凹部の周方向において均一である請求項１に記載の流体デバイス。
  4. 　前記凹部の内側壁面のうち前記略環状平面よりも前記開口側の壁面は、前記底面側へいくに従って内径が小さくなるように傾斜したテーパ形状を有する請求項１に記載の流体デバイス。
  5. 　前記凹部の内側壁面の前記略環状平面よりも前記開口側に、前記凹部の内側へ突出した突出部が設けられている請求項１に記載の流体デバイス。
  6. 　該流体デバイスは円盤形状を有し、前記流路は長手方向が前記積層基板の半径方向を向くように配置されたＵ字型の流路であって一端が前記凹部に通じており、前記流路の他端に通じる孔が前記一表面側に設けられ、
    　該流体デバイスは、該流体デバイスの中心を回転中心として回転させることにより、前記凹部を通じて前記流路に導入された液を遠心分離する遠心分離用デバイスである請求項１から５のいずれか一項に記載の流体デバイス。
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