(57)【要約】【課題】マイクロポンプ部側に液体を移動させることなく、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体をより一層確実に移動させることができるマイクロポンプ装置を提供する。【解決手段】本発明に係るマイクロポンプ装置１０は、液体の流路であるマイクロ流路２０ａを有する基材２０と、外部刺激によりガスを発生するガス発生材２１ａを有する複数のマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄと、少なくとも１つの逆止弁２２Ａ〜２２Ｄとを備える。基材２０は、マイクロ流路２０ａに向かって一端が開口しておりかつマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄに向かって他端が開口しており、かつマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄにおいて発生したガスがマイクロ流路２０ａに移動する複数のガス流路２０ｂａ〜２０ｂｄを有する。ガス流路２０ｂａ〜２０ｂｄ内に、逆止弁２２Ａ〜２２Ｄが配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体を移動させることが可能であるマイクロポンプ装置であって、
液体の流路であるマイクロ流路を有する基材と、
外部刺激によりガスを発生するガス発生材を有する複数のマイクロポンプ部と、
少なくとも１つの逆止弁とを備え、
前記基材が、前記マイクロ流路に向かって一端が開口しておりかつ前記マイクロポンプ部に向かって他端が開口しており、かつ前記マイクロポンプ部において発生したガスが前記マイクロ流路に移動する複数のガス流路を有し、
前記ガス流路内に、前記逆止弁が配置されている、マイクロポンプ装置。
【請求項２】
複数の前記逆止弁を備え、
前記複数のガス流路のそれぞれに、少なくとも１つの前記逆止弁が配置されている、請求項１に記載のマイクロポンプ装置。
【請求項３】
前記マイクロポンプ部において発生したガスの圧力によって前記ガス流路が開口可能であるように、前記ガス流路内に、前記逆止弁が配置されている、請求項１又は２に記載のマイクロポンプ装置。
【請求項４】
前記ガス発生材がガス発生フィルムであり、
前記基材の表面に前記ガス発生フィルムが接合されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロポンプ装置。
【請求項５】
前記外部刺激が光の照射又は加熱である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロポンプ装置。
【請求項６】
前記複数のマイクロポンプ部に対して、上流側に位置する前記マイクロポンプ部から下流側に位置する前記マイクロポンプ部にかけて順に、外部刺激を付与することが可能である外部刺激付与部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロポンプ装置。
【請求項７】
前記外部刺激が光の照射であり、前記外部刺激付与部が光照射部である、請求項６に記載のマイクロポンプ装置。
【請求項８】
複数の前記外部刺激付与部を備え、
前記複数の外部刺激付与部がそれぞれ、前記複数のマイクロポンプ部の内の少なくとも１つのマイクロポンプ部に対して外部刺激を付与することが可能であるように配置されている、請求項６又は７に記載のマイクロポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体を移動させることが可能であるマイクロポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型であり、かつ携帯性に優れる分析装置として、マイクロポンプ装置を用いた分析装置が用いられてきている。このマイクロポンプ装置を用いた分析装置では、マイクロ流路内でサンプルの送液、希釈、濃縮及び分析等を行うことができる。
【０００３】
上記マイクロポンプ装置において、サンプルの希釈及び分析等の様々な作業を行うためには、ある程度の長さのマイクロ流路が必要である。このため、従来、マイクロ流路が長くても、液体を移動させることを可能にするために、複数のマイクロポンプ部が設けられることがある。
【０００４】
また、上記マイクロポンプ装置は、手で携帯可能な大きさに設計することができる。携帯性に優れた上記マイクロポンプ装置の使用により、臨床検査などの現場において、簡便にかつ速やかに分析作業を行うことが可能である。
【０００５】
携帯可能なマイクロポンプ装置は、小さな基材を有する。この基材内に、例えば、流路長さが１０μｍ〜１０００μｍ程度のマイクロ流路が形成される。このマイクロ流路内を、１ｎＬ〜５０μＬの容量のマイクロ流体が上流から下流に向かって移動される。
【０００６】
上記マイクロポンプ装置の一例として、下記の特許文献１には、基板と、該基板上に重ね合わせて基板との間に流体通路を形成するガイド体と、流体通路に沿って基板側に設けた移動磁界発生手段と、流体通路面を覆ってその周縁を基板に封着した弾性膜と、弾性膜と基板との間に封入した磁性流体とを備えるマイクロポンプ装置が開示されている。このマイクロポンプ装置では、上記移動磁界発生手段により生成した移動磁界に沿って磁性流体を集合状態で移動させ、その磁性流体の移動に伴う弾性膜の蠕動運動で被搬送流体を搬送させる。
【０００７】
下記の特許文献２には、マイクロ流体が搬送されるマイクロ流路が形成されている基板と、外部刺激を受けることによりガスを発生し、かつ上記マイクロ流路の流路方向において複数の位置で上記マイクロ流路にそれぞれ接続されている複数のマイクロポンプとを備えるマイクロポンプ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８７５７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のマイクロポンプ装置では、移動磁界発生手段によって、上流部から下流部に向かってマイクロ流路壁を変形させることにより、マイクロ流体を移動させる。このため、マイクロ流路壁を変形させる必要がある。従って、構造が複雑になり、マイクロポンプ装置の薄型化に対応できないことがある。さらに、マイクロポンプ装置を構成する材料も多くなり、製造コストが高くなりかつ製造工程も煩雑になる。
【００１０】
特許文献２では、マイクロポンプとマイクロ流路とを接続しているガス流路において、ラプラス圧を制御することで、液体がガス発生材側に逆流することをある程度防止可能である。しかし、ラプラス圧は、液体の表面張力に大きく影響される。例えば、分析対象の液体が界面活性剤を含むと、液体の表面張力が大きく変化して、ラプラス圧が変わることがある。このため、分析対象の液体に含まれる成分等を考慮して、分析対象に応じて、ラプラス圧が好適な値になるように、ガス流路等を設計する必要がある。
【００１１】
以上のように、特許文献２では、逆流を充分に防ぐことが困難なことがあったり、液体に応じてガス流路等を設計する必要があったりする。
【００１２】
また、特許文献２に記載のマイクロポンプ装置のように、複数のマイクロポンプ部が設けられている場合に、マイクロ流路からマイクロポンプ部に向かって、液体の逆流が発生しやすいという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、マイクロポンプ部側に液体を移動させることなく、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体をより一層確実に移動させることができるマイクロポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の広い局面によれば、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体を移動させることが可能であるマイクロポンプ装置であって、液体の流路であるマイクロ流路を有する基材と、外部刺激によりガスを発生するガス発生材を有する複数のマイクロポンプ部と、少なくとも１つの逆止弁とを備え、前記基材が、前記マイクロ流路に向かって一端が開口しておりかつ前記マイクロポンプ部に向かって他端が開口しており、かつ前記マイクロポンプ部において発生したガスが前記マイクロ流路に移動する複数のガス流路を有し、前記ガス流路内に、前記逆止弁が配置されている、マイクロポンプ装置が提供される。
【００１５】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記マイクロポンプ装置は、複数の前記逆止弁を備え、前記複数のガス流路のそれぞれに、少なくとも１つの前記逆止弁が配置されている。
【００１６】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記マイクロポンプ部において発生したガスの圧力によって前記ガス流路が開口可能であるように、前記ガス流路内に、前記逆止弁が配置されている。
【００１７】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記ガス発生材がガス発生フィルムであり、前記基材の表面に前記ガス発生フィルムが接合されている。
【００１８】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記外部刺激が光の照射又は加熱である。
【００１９】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記マイクロポンプ装置は、前記複数のマイクロポンプ部に対して、上流側に位置する前記マイクロポンプ部から下流側に位置する前記マイクロポンプ部にかけて順に、外部刺激を付与することが可能である外部刺激付与部をさらに備える。
【００２０】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記外部刺激が光の照射であり、前記外部刺激付与部が光照射部である。
【００２１】
本発明に係るマイクロポンプ装置のある特定の局面では、前記マイクロポンプ装置は、複数の前記外部刺激付与部を備え、前記複数の外部刺激付与部がそれぞれ、前記複数のマイクロポンプ部の内の少なくとも１つのマイクロポンプ部に対して外部刺激を付与することが可能であるように配置されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るマイクロポンプ装置は、液体の流路であるマイクロ流路を有する基材と、外部刺激によりガスを発生するガス発生材を有する複数のマイクロポンプ部と、少なくとも１つの逆止弁とを備え、上記基材が、上記マイクロ流路に向かって一端が開口しておりかつ上記マイクロポンプ部に向かって他端が開口しており、かつ上記マイクロポンプ部において発生したガスが上記マイクロ流路に移動する複数のガス流路を有し、上記ガス流路内に上記逆止弁が配置されているので、マイクロポンプ部側に液体を移動させることなく、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体をより一層確実に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロポンプ装置の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すマイクロポンプ装置における逆止弁付近の部分構造を拡大して示す図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、逆止弁の第１の変形例を示す図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、逆止弁の第２の変形例を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、逆止弁の第３の変形例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係るマイクロポンプ装置が組み込まれたマイクロ流体デバイスの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２５】
本発明に係るマイクロポンプ装置は、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体を移動させることが可能であるマイクロポンプ装置である。本発明に係るマイクロポンプ装置は、液体の流路であるマイクロ流路を有する基材と、外部刺激によりガスを発生するガス発生材を有する複数のマイクロポンプ部と、少なくとも１つの逆止弁とを備える。本発明に係るマイクロポンプ装置では、上記基材は、上記マイクロ流路に向かって一端が開口しておりかつ上記マイクロポンプ部に向かって他端が開口しており、かつ上記マイクロポンプ部において発生したガスが上記マイクロ流路に移動する複数のガス流路を有する。本発明に係るマイクロポンプ装置では、上記ガス流路内に、上記逆止弁が配置されている。
【００２６】
本発明に係るマイクロポンプ装置では、上述した構成が備えられているので、マイクロポンプ部側に液体を移動させることなく、マイクロ流路内を上流から下流に向かって液体をより一層確実に移動させることができる。例えば、上記ガス流路の下流側（マイクロ流路側）から上流側（マイクロポンプ部側）に向かって、液体が流れようとしたときに、上記逆止弁によって、液体の逆流を効果的に防ぐことができる。また、上記ガス流路内に上記逆止弁を配置するだけで、液体の逆流が防がれたマイクロポンプ装置を簡便に作製することができ、マイクロポンプ装置の薄型化に対応することも可能である。
【００２７】
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。
【００２８】
また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されており、図面に描画された物体の寸法の比率等は、現実の物体の寸法の比率等とは異なる場合がある。具体的な物体の寸法の比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロポンプ装置の概略構成図である。
【００３０】
図１に示すマイクロポンプ装置１０は、液体の流路であるマイクロ流路２０ａを有する基材２０を備える。基材２０は、例えば基板である。基材２０内に、マイクロ流路２０ａが配置されている。マイクロポンプ装置１０では、マイクロ流路２０ａ内を矢印で示す方向に、上流から下流に向かって、液体を移動させることが可能である。
【００３１】
基材２０において開口部を有するように、マイクロ流路２０ａが形成されている。
【００３２】
「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。
【００３３】
従って、上記マイクロ流路は、微小な流路である。上記マイクロ流路の流路径は、好ましくは５０μｍ以上、好ましくは２ｍｍ以下である。上記マイクロ流路の流路長さは、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以下である。上記マイクロポンプ装置では、液体のマイクロ流路内の移動距離は好ましくは１μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以下である。上記マイクロ流路の構造及び長さ等は適宜変更することができ、特に限定されない。また、上記マイクロ流路は、１つのみが存在していてもよく、複数の流路に分岐していてもよく、他のマイクロ流路と連通されていてもよい。
【００３４】
また、上記マイクロ流路は、直線状であってもよく、蛇行した形状であってもよく、ギザギザの形状であってもよく、スパイラル状であってもよい。
【００３５】
上記マイクロ流路内を流れる液体としては、例えば、水、油、生化学的緩衝液、血液、リンパ液、尿、土壌抽出水及び水耕水等が挙げられる。上記マイクロ流路は微小な流路であることから、上記マイクロ流路内において、上記液体は、例えば液滴であってもよい。
【００３６】
上記基材の材料としては、樹脂、ガラス及びセラミックス等が挙げられる。上記基材の材料である樹脂としては、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂及びポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記有機シロキサン化合物としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びポリメチル水素シロキサン等が挙げられる。
【００３７】
マイクロポンプ装置１０は、基材２０の一方の表面側に、マイクロポンプとして、複数のマイクロポンプ部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを備える。マイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ、光の照射によりガスを発生するガス発生材２１ａを有する。マイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄは、互いに距離を隔てている。マイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄはそれぞれ、マイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄから発生したガスが、マイクロ流路２０ａに供給可能であるように配置されている。
【００３８】
基材２０は、マイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄにおいて発生したガスがマイクロ流路２０ａに移動する複数のガス流路２０ｂａ〜２０ｂｄを有する。
【００３９】
ガス流路２０ｂａでは、マイクロ流路２０ａに向かって第１の端部（一端）が開口しており、マイクロポンプ２１Ａに向かって第２の端部（他端）が開口している。ガス流路２０ｂｂでは、マイクロ流路２０ａに向かって第１の端部（一端）が開口しており、マイクロポンプ２１Ｂに向かって第２の端部（他端）が開口している。ガス流路２０ｂｃでは、マイクロ流路２０ａに向かって第１の端部（一端）が開口しており、マイクロポンプ２１Ｃに向かって第２の端部（他端）が開口している。ガス流路２０ｂｄでは、マイクロ流路２０ａに向かって第１の端部（一端）が開口しており、マイクロポンプ２１Ｄに向かって第２の端部（他端）が開口している。
【００４０】
上記基材は、複数のプレートが積層された積層体であってもよく、複数のプレートの積層構造によって、上記マイクロ流路及び上記ガス流路が形成されていてもよい。
【００４１】
上記複数のマイクロポンプ部のそれぞれに、ガス発生材は１つずつ配置されていてもよく、上記複数のマイクロポンプ部の全体で、１つのガス発生材が配置されていてもよい。１つのみのガス発生材が用いられてもよく、複数のガス発生材が用いられてもよい。
【００４２】
上記マイクロポンプ部は、外部刺激によりガスを発生するガス発生材を有していてもよい。上記、外部刺激によりガスを発生するガス発生材は、外部刺激によりガスを発生させることが可能であれば、特に限定されない。上記外部刺激は、光の照射又は加熱であることが好ましい。この場合に、上記外部刺激として、光の照射と加熱との双方を用いてもよい。ガスの発生量を高精度に制御する観点からは、上記外部刺激は光の照射であることが好ましく、上記ガス発生材は、光の照射によりガスを発生するガス発生材であることが好ましい。
【００４３】
上記ガス発生材は、外部刺激によりガスを発生する化合物を含むことが好ましい。上記ガス発生材は、光の照射によりガスを発生する化合物を含むことが好ましい。上記光の照射によりガスを発生する化合物としては、光の照射により分解して、ガスを発生する化合物等が挙げられる。上記光の照射によりガスを発生させる化合物としては、アゾ化合物、アジド化合物及びポリオキシアルキレン化合物等が挙げられる。これらの化合物では、光の照射により、光分解反応が進行する。上記光の照射によりガスを発生する化合物は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４４】
上記アゾ化合物としては、アゾアミド化合物、アゾニトリル化合物、アゾアミジン化合物及びサイクリックアゾアミジン化合物等が挙げられる。上記アゾ化合物の具体例としては、２，２’−アゾビス−（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）等が挙げられる。
【００４５】
上記アジド化合物としては、４−ドデシルベンゼンスルホニルアジド、４−アセチルアミノベンゼンスルホニルアジド、ｐ−ｔ−ブチルベンズアジド、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン及びグリシジルアジドポリマー等が挙げられる。
【００４６】
上記外部刺激によりガスを発生する化合物は、ガス発生材中で、相溶化状態で存在することが好ましい。この場合には、ガスの発生効率がより一層高くなり、ガス発生材の表面の平滑性がより一層高くなる。ガス発生材の表面の平滑性が高いと、基材に対するガス発生材の接着性がより一層高くなる。
【００４７】
上記「相溶化状態」とは、電子顕微鏡によりガス発生材を観察したときに、上記外部刺激によりガスを発生する化合物を確認することができない程度に微分散又は相溶している状態をいう。
【００４８】
また、上記ガス発生材として、光の照射により酸を発生する酸発生材と、酸と接触することによりガスを発生する酸刺激ガス発生材とを含むガス発生材を用いてもよい。
【００４９】
上記外部刺激によりガスを発生する化合物が相溶化状態で存在するようにするために、ガス発生材中の他の成分に溶解可能である、外部刺激によりガスを発生する化合物を選択することが好ましい。但し、上記外部刺激によりガスを発生する化合物は、ガス発生材中の他の成分に対する溶解性が低い化合物であってもよい。この場合には、例えば、分散機を用いたり、分散剤を用いたりすることで、上記外部刺激によりガスを発生する化合物を分散させることが好ましい。
【００５０】
上記ガス発生材は、バインダー樹脂を含んでいてもよい。上記バインダー樹脂は、上記外部刺激によりガスを発生する化合物を固定したり、上記ガス発生材に粘着性を持たせたり、上記ガス発生材に種々の機能を付加する役割を果たす。例えば、上記外部刺激によりガスを発生する化合物をバインダー樹脂に分散させたり、上記外部刺激によりガスを発生させる化合物を上記バインダー樹脂に相溶させたりして、上記ガス発生材を用いることができる。上記バインダー樹脂の使用により、上記ガス発生材を所望の形状に加工することが容易である。上記バインダー樹脂の使用により、例えば、フィルム状などの固形のガス発生材が容易に得られる。
【００５１】
上記バインダー樹脂の好ましい例としては、アクリル系樹脂及びエポキシ系樹脂等が挙げられる。但し、上記バインダー樹脂は、これらの樹脂に限定されない。上記バインダー樹脂自体が、光の照射によりガスを発生する性質を有していてもよい。上記バインダー樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５２】
上記バインダー樹脂は、粘着性を付与するために、例えば、粘接着剤樹脂を含んでいてもよい。上記ガス発生材は、上記粘接着剤樹脂を含んでいてもよい。上記ガス発生材が粘接着剤樹脂を含むことにより、ガス発生材と基材との粘着性及び接着性がより一層高くなる。上記粘接着剤樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５３】
なお、上記粘接着剤樹脂は、外部刺激により粘着性が低下しない性質を有することが好ましい。この場合には、ガス発生材に対して外部刺激の付与が開始された後でも、ガス発生材と基材との高い粘接着性を維持可能である。また、上記粘接着剤樹脂は、例えば、外部刺激により、架橋しない性質を有することが好ましく、外部刺激により硬化しない性質を有することが好ましい。この場合には、外部刺激が付与された後であっても、ガス発生材の粘着性及び接着性を高く維持可能である。
【００５４】
上記粘接着剤樹脂としては、例えば、ゴム系粘接着剤樹脂、（メタ）アクリル系粘接着剤樹脂、シリコーン系粘接着剤樹脂、ウレタン系粘接着剤樹脂、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体系粘接着剤樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体粘接着剤樹脂、エポキシ系粘接着剤樹脂及びイソシアネート系粘接着剤樹脂等が挙げられる。
【００５５】
上記（メタ）アクリル系粘接着剤樹脂は、常温（２３℃）で粘着性を有するポリマーであることが好ましい。上記（メタ）アクリル系粘接着剤樹脂は、一般の（メタ）アクリル系ポリマーの場合と同様に、例えば、主モノマーとしてアルキル基の炭素数が通常２〜１８の範囲内である（メタ）アクリル酸アルキルエステルと、官能基含有モノマーと、更に必要に応じて共重合可能な他の改質用モノマーとを常法により共重合させることにより得ることが可能である。上記（メタ）アクリル系粘接着剤樹脂の重量平均分子量は好ましくは２０万以上、好ましくは２００万以下である。
【００５６】
上記外部刺激によりガスを発生させる化合物１００重量部に対して、上記粘接着剤樹脂及び上記（メタ）アクリル系粘接着剤樹脂の使用量は好ましくは３０重量部以上、より好ましくは５０重量部以上、好ましくは２００重量部以下、より好ましくは１５０重量部以下である。上記粘接着剤樹脂及び上記（メタ）アクリル系粘着剤樹脂の使用量が上記下限以上であると、ガス発生材の粘着性及び接着性がより一層高くなる。上記粘接着剤樹脂及び上記（メタ）アクリル系粘着剤樹脂の使用量が上記上限以下であると、外部刺激によりガスを発生する化合物の使用量が相対的に多くなって、ガスの発生効率がより一層高くなる。
【００５７】
なお、ガス発生材における凝集力を調節する目的で、上記ガス発生材は架橋剤を含んでいてもよい。上記架橋剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。上記架橋剤としては、イソシアネート化合物、メラミン化合物及びエポキシ化合物等が挙げられる。
【００５８】
上記ガス発生材は、光増感剤を含んでいてもよい。上記光増感剤は、光の照射によりガスを発生する化合物にエネルギーを移動させて、光の照射によりガスを発生する化合物の分解を促進する。上記光増感剤は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５９】
上記光増感剤としては、チオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン類、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンジエート、α−アシロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピペリジンのように窒素が環系の一部である化合物、アリルチオ尿素、ｏ−トリルチオ尿素、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩、Ｎ，Ｎ−ジ置換−ｐ−アミノベンゾニトリル化合物、トリ−ｎ−ブチルフォスフィン、Ｎ−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−１，３−オキサジン化合物、ホルムアルデヒド又はアセトアルデヒドとジアミンとの縮合物、アントラセン及びその誘導体、キサンチン、Ｎ−フェニルグリシン、フタロシアニン、ナフトシアニン、チオシアニン等のシアニン色素類ポルフィリン及びその誘導体等が挙げられる。
【００６０】
上記光の照射によりガスを発生する化合物１００重量部に対して、上記光増感剤の使用量は好ましくは０．１重量部以上、より好ましくは１重量部以上、好ましくは５０重量部以下、より好ましくは１０重量部以下である。上記光増感剤の使用量が上記下限以上及び上記上限以下であると、増感作用が効果的に得られる。
【００６１】
上記ガス発生材は、上述した成分の他に、必要に応じて、種々の添加剤を更に含んでいてもよい。上記添加剤としては、カップリング剤、可塑剤、界面活性剤、粘着付与剤及び安定剤等が挙げられる。また、上記添加剤の他の例としては、多孔質体、フィラー、金属箔、マイクロカプセル、及びその他の粒子等が挙げられる。上記ガス発生材に、多孔質体、フィラー、金属箔、マイクロカプセル及びその他の粒子が分散されていると、ガスの拡散がより一層早くなる。
【００６２】
上記で挙げた光の照射によりガスを発生する化合物の多くは、光源の消灯と共に、速やかにガス発生反応が停止する。従って、上記で挙げたガス発生材は、応答性の良いガス発生材として好適に用いられる。
【００６３】
上記ガス発生材は、ガス発生フィルムであることが好ましい。なお、フィルムにはテープ及びシートが含まれる。上記ガス発生材の厚みは特に限定されない。上記ガス発生材の厚みは好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下である。
【００６４】
上記ガス発生材がガス発生フィルムであり、上記基材の表面に上記ガス発生フィルムが接合されていることが好ましい。上記ガス発生フィルムが上記ガス流路の上記マイクロポンプ部に向かって開口している端部を塞いでいることが好ましい。
【００６５】
上記ガス発生フィルムの表面に保護フィルムが積層されていてもよい。上記保護フィルムの材料としては、ポリオレフィン及びポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。
【００６６】
マイクロポンプ装置１０は、少なくとも１つの逆止弁２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを備える。マイクロポンプ装置１０は、複数の逆止弁２２Ａ〜２２Ｄを備え、具体的には４つの逆止弁２２Ａ〜２２Ｄを備える。逆止弁２２Ａ〜２２Ｄは、ガス流路２０ｂａ〜２０ｂｄの下流側（マイクロ流路２０ａ側）から、上流側（マイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄ側）に液体が移動するのを防ぎ、液体が逆流するのを防ぐ。
【００６７】
複数のガス流路２０ｂａ〜２２ｂｄのそれぞれに、少なくとも１つの逆止弁２２Ａ〜２２Ｄが配置されている。ガス流路２０ｂａ内に逆止弁２２Ａが配置されている。ガス流路２０ｂｂ内に逆止弁２２Ｂが配置されている。ガス流路２０ｂｃ内に逆止弁２２Ｃが配置されている。ガス流路２０ｂｄ内に逆止弁２２Ｄが配置されている。
【００６８】
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すマイクロポンプ装置１０における逆止弁２２Ａ付近の部分構造を拡大して示す図である。図２（ａ）は、例えば、ガスが流れていないとき又はガス流路を液体が逆流しようとするときの状態を示す図であり、図２（ｂ）は、例えば、ガスが流れているときの状態を示す図である。
【００６９】
図２（ａ）及び（ｂ）では、左側がマイクロ流路２０ａ側であり、右側がマイクロポンプ部２１Ａ側である。後述する図３（ａ）及び（ｂ）、図４（ａ）及び（ｂ）及び図５（ａ）及び（ｂ）についても同様である。
【００７０】
図２（ａ）に示すように、逆止弁２２Ａは、逆止弁２２Ａのマイクロ流路２０ａ側の先端部分で、ガス流路２０ｂａを塞いでいる。なお、逆止弁２２Ａは、基材２０の内面の凸部上に配置されている。逆止弁２２Ａは、ガスの流れる方向に延びる板状部２２Ａａと、板状部２２Ａａのマイクロ流路２０ａ側の先端部分においてガスの流れる方向と直交する方向に突出している凸部２２Ａｂとを有する。板状部２２Ａａが、ガス流路２０ｂａのガスの流れる方向と直交する方向における略中央に配置されている。逆止弁２２Ａは、ガス流路２０ｂａを開口及び閉口するように、少なくとも一部が移動可能に配置されている。
【００７１】
図２（ｂ）に示すように、ガス流路２０ｂａをガスが上流から下流（矢印で示す方向）に流れるときには、ガス流路２０ｂａを開口するように逆止弁２２Ａが部分的に移動して、ガス流路２０ｂａをガスが流れる。板状部２２Ａａの主面の側方をガスが流れる。具体的には、ガス流路２０ｂａをガスが流れると、逆止弁２２Ａのマイクロ流路２０ａ側に位置する凸部２２Ａｂが、ガスの流れる方向と直交する方向に、ガス流路２０ｂａを開口するように移動する。また、ガス流路２０ｂａを液体が逆流しようとしたり、ガス圧が小さくなったりすると、図２（ａ）に示すように、逆止弁２２Ａのマイクロ流路２０ａ側に位置する凸部２２Ａｂが、ガスの流れる方向と直交する方向に、ガス流路２０ｂａを閉口するように移動する。マイクロ流路２０ａから液体がマイクロポンプ部２１Ａ側に流入しようとしたときに、ガス流路２０ｂａにおける逆止弁２２Ａよりもガスの下流側の空間Ｒに、液体が溜まり、逆止弁２２Ａにより、ガス流路２０ｂａが塞がれる。
【００７２】
図３（ａ）及び（ｂ）に、逆止弁の第１の変形例を示す。
【００７３】
図３（ａ）に示すように、逆止弁３１は、逆止弁３１のマイクロ流路２０ａ側部分で、ガス流路２０ｂａを塞いでいる。逆止弁３１は、移動しない本体部３１ａと、本体部３１ａのマイクロ流路２０ａ側部分においてガスの流れる方向と直交する方向に突出した凸部３１ｂとを有する。なお、本体部３１ａの一部は、基材２０Ａ内に埋め込まれており、固定されている。凸部３１ｂの側面には、ガス流路２０ｂａの上流側（マイクロポンプ部２１Ａ側）において、凸部３１ｂの厚みを薄くするくびれ部が形成されている。くびれ部は、凸部３１ｂを、ガスの流れる方向に移動可能にしている。逆止弁３１は、ガス流路２０ｂａを開口及び閉口するように、少なくとも一部が移動可能に配置されている。
【００７４】
図３（ｂ）に示すように、ガス流路２０ｂａをガスが上流から下流（矢印で示す方向）に流れるときには、ガス流路２０ｂａを開口するように逆止弁３１が部分的に移動して、すなわち凸部３１ｂが移動して、ガス流路２０ｂａをガスが流れる。具体的には、ガス流路２０ｂａをガスが流れると、逆止弁３１の凸部３１ｂが、ガスの流れる方向に、ガス流路２０ｂａを開口するように移動する。また、ガス流路２０ｂａを液体が逆流しようとしたり、ガス圧が小さくなったりすると、図３（ａ）に示すように、逆止弁３１の凸部３１ｂが、ガスの流れる方向と反対方向に、ガス流路２０ｂａを閉口するように移動する。マイクロ流路２０ａから液体がマイクロポンプ部２１Ａ側に流入しようとしたときに、ガス流路２０ｂａにおける逆止弁３１よりもガスの下流側の空間Ｒに、液体が溜まり、逆止弁３１により、ガス流路２０ｂａが塞がれる。
【００７５】
図４（ａ）及び（ｂ）に、逆止弁の第２の変形例を示す。
【００７６】
図４（ａ）に示すように、逆止弁３２は、逆止弁３２のマイクロポンプ部２１Ａ側の先端部分で、ガス流路２０ｂａを塞いでいる。逆止弁３２は、本体部３２ａと、本体部３２ａに接続されたバネ部３２ｂとを有する。本体部３２ａの径は、ガス流路２０ｂａのガスの下流側（マイクロ流路２０ａ側）よりも上流側（マイクロポンプ部２１Ａ側）の方が小さい。逆止弁３２では、バネ部３２ｂの一端に、本体部３２ａが接続されている。バネ部３２ｂの他端は、基材２０Ｂの内面に設けられた凸部の側面に取り付けられている。バネ部３２ｂは、ガスの流れる方向に伸縮可能である。基材２０Ｂの内面は、ガス流路２０ｂａの径を小さくする環状凸部を有する。基材２０Ｂの上記環状凸部に、本体部３２ａが接したときに、ガス流路２０ｂａが閉口される。基材２０Ｂの上記環状凸部に、本体部３２ａが接していないときに、ガス流路２０ｂａが開口される。逆止弁３２は、ガス流路２０ｂａを開口及び閉口するように、移動可能に配置されている。
【００７７】
図４（ｂ）に示すように、ガス流路２０ｂａをガスが上流から下流（矢印で示す方向）に流れるときには、ガス流路２０ｂａを開口するように逆止弁３２が部分的に移動して、すなわちバネ部３２ｂが収縮して本体部３２ａが移動して、ガス流路２０ｂａをガスが流れる。具体的には、ガス流路２０ｂａをガスが流れると、逆止弁３２の本体部３２ａに圧力がかかり、バネ部３２ｂが収縮して、本体部３２ａが、ガスの流れる方向に、ガス流路２０ｂａを開口するように移動する。また、ガス流路２０ｂａを液体が逆流しようとしたり、ガス圧が小さくなったりすると、図４（ａ）に示すように、バネ部３２ｂが伸長して、逆止弁３２の本体部３２ａが、ガスの流れる方向とは反対方向に、ガス流路２０ｂａを閉口するように移動する。なお、バネ部３２ｂが伸長したときに、本体部３２ａが、基材２０Ｂの上記環状凸部に接する。マイクロ流路２０ａから液体がマイクロポンプ部２１Ａ側に流入しようとしたときに、ガス流路２０ｂａにおける逆止弁３２よりもガスの下流側の空間Ｒに、液体が溜まり、逆止弁３２により、ガス流路２０ｂａが塞がれる。
【００７８】
図５（ａ）及び（ｂ）に、逆止弁の第３の変形例を示す。
【００７９】
図５（ａ）に示すように、逆止弁３３は、球体である。逆止弁３３を用いる場合には、ガス流路２０ｂａのガスの下流側（マイクロ流路２０ａ側）で、逆止弁３３が基材２０Ｃに接したときに、ガス流路２０ｂａを開口状態となるように、基材２０Ｃは内面に、ガス流路２０ｂａの径を小さくする第１の環状凸部を有する。一方で、ガス流路２０ｂａのガスの上流側（マイクロポンプ部２０Ａ側）で、逆止弁３３が基材２０Ｃに接したときに、ガス流路２０ｂａが閉口状態となるように、基材２０Ｃは内面に、ガス流路２０ｂａの径を小さくする第２の環状凸部を有する。逆止弁３３は、ガス流路２０ｂａを開口及び閉口するように、移動可能に配置されている。
【００８０】
図５（ｂ）に示すように、ガス流路２０ｂａをガスが上流から下流（矢印で示す方向）に流れるときには、ガス流路２０ｂａを開口するように逆止弁３３（球体）が移動して、ガス流路２０ｂａのガスの下流側（マイクロ流路２０ａ側）に位置する基材２０Ｃの上記第１の環状凸部に接する。逆止弁３３が第１の環状凸部に接した状態では、ガス流路２０ｂａが開口状態となる。また、ガス流路２０ｂａを液体が逆流しようとすると、逆止弁３３（球体）が移動して、図５（ａ）に示すように、ガス流路２０ｂａのガスの上流側（マイクロポンプ部２０Ａ側）に位置する基材２０Ｃの上記第２の環状凸部に接する。逆止弁３３が第２の環状凸部に接した状態では、ガス流路２０ｂａが閉口状態となる。マイクロ流路２０ａから液体がマイクロポンプ部２１Ａ側に流入しようとしたときに、ガス流路２０ｂａにおける逆止弁３３よりもガスの下流側の空間Ｒに、液体が溜まり、逆止弁３２により、ガス流路２０ｂａが塞がれる。
【００８１】
なお、上述した逆止弁２２Ａ〜２２Ｄ，３１〜３３は、一例であり、逆止弁の構造は適宜変更することができる。
【００８２】
上記逆止弁は、可撓性を有することが好ましく、可撓性材料により形成されていることが好ましい。上記可撓性材料としては、シリコーン等が挙げられる。上記シリコーンとしては、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。逆止弁２２Ａ〜２２Ｄ及び逆止弁３１における凸部３１ｂはそれぞれ、可撓性材料により形成されていることが好ましい。
【００８３】
逆止弁３２における本体部３２ａは、弾性材料により形成されていることが好ましい。上記弾性材料としては、ゴム材料及びシリコーン材料等が挙げられる。上記ゴム材料としては、天然ゴム、合成ゴム及びブチルゴム等が挙げられる。
【００８４】
上記逆止弁の表面は、粘着性を有していてもよい。上記逆止弁の表面が粘着性を有する場合には、ガス流路が閉口したときに、上記逆止弁がガス流路の内面により一層良好に密着して、液体の逆流をより一層効果的に防ぐことができる。
【００８５】
マイクロポンプ装置１０は、複数のマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄの基材２０側とは反対の表面に、ガスバリア層２３を備える。ガス発生材２１ａの基材２０側とは反対の表面は、ガスバリア層２３により覆われている。ガスバリア層２３は、ガス発生材２１ａから発生したガスを、マイクロ流路２０ａ側とは反対側に流出することを抑えるために、かつマイクロ流路２０ａ側に導くために用いられている。ガスバリア層２３の使用により、マイクロ流路２０ａにガスが効率的に供給される。ガスバリア層２３は、ガス発生材２１ａにおいて発生したガスの透過性が低い層であることが好ましい。
【００８６】
上記ガスバリア層は、ガス透過性が低い性質を有し、更に光を透過させる性質を有することが好ましい。上記ガスバリア層の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ガラス、石英ガラス及び耐熱ガラス等が挙げられる。
【００８７】
上記ガスバリア層の厚みは、上記ガスバリア層の材料等によって適宜変更でき、特に限定されない。上記ガスバリア層の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。光を透過させる場合に、上記ガスバリア層は、紫外線領域の光の減衰が起きにくい層であることが好ましい。
【００８８】
マイクロポンプ装置１０では、ガスバリア層２３のマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄ側とは反対の表面に、開口部２４ａと遮光部２４ｂとを有するマスク２４が配置されている。マスク２４の使用により、ガス発生材２１ａの特定の位置に、光を容易に照射可能である。ガス発生材２１ａの光を照射したい位置に、マスク２４の開口部２４ａを配置させることで、ガス発生材２１ａの所定の領域のみで、ガスを発生させることができる。
【００８９】
上記マスクとしては、グラファイト含有ポリエチレンフィルム、並びにガラスの表面に金を蒸着して、マスクパターンが形成されたマスク等が挙げられる。
【００９０】
マイクロポンプ装置１０は、複数の光照射部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを備える。マイクロポンプ装置１０は、１つのマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれに対して、光照射部２５Ａ〜２５Ｄの内の少なくとも１つの光照射部から、光を照射可能であるように構成されている。具体的には、光照射部２５Ａからマイクロポンプ部２１Ａに光を照射可能である。光照射部２５Ｂからマイクロポンプ部２１Ｂに光を照射可能である。光照射部２５Ｃからマイクロポンプ部２１Ｃに光を照射可能である。光照射部２５Ｄからマイクロポンプ部２１Ｄに光を照射可能である。
【００９１】
マイクロポンプ装置１０では、上流側に位置する光照射部２５Ａから下流側に位置する光照射部２５Ｄにかけて順に、すなわち光照射部２５Ａ、光照射部２５Ｂ、光照射部２５Ｃ及び光照射部２５Ｄの順に、光を照射することが可能である。従って、マイクロポンプ装置１０では、複数のマイクロポンプ部２１Ａ〜２１Ｄに対して、上流側に位置するマイクロポンプ部２１Ａから下流側に位置するマイクロポンプ部２１Ｄにかけて順に、すなわちマイクロポンプ部２１Ａ、マイクロポンプ部２１Ｂ、マイクロポンプ部２１Ｃ及びマイクロポンプ部２１Ｄの順に、光を照射することが可能である。
【００９２】
上記光照射部にかえて、適宜の外部刺激付与部を用いることができる。上記外部刺激付与部は、加熱部であってもよい。加熱部では、ヒーター及び赤外線照射装置などを適宜用いることができる。
【００９３】
上記マイクロ流路内を液体をより一層効率的に移動させる観点からは、上記マイクロポンプ装置は、上記複数のマイクロポンプ部に対して、上流側に位置する上記マイクロポンプ部から下流側に位置する上記マイクロポンプ部にかけて順に、外部刺激を付与することが可能である外部刺激付与部を備えることが好ましい。ガスの発生量をより一層高精度に制御する観点からは、上記外部刺激が光の照射であり、上記外部刺激付与部が光照射部であることが好ましい。ガスの発生量をより一層高精度に制御する観点からは、上記マイクロポンプ装置は、複数の外部刺激付与部を備えることが好ましい。ガスの発生量をより一層高精度に制御する観点からは、上記複数の外部刺激付与部がそれぞれ、上記複数のマイクロポンプ部の内の少なくとも１つのマイクロポンプ部に対して外部刺激を付与することが可能であるように配置されていることが好ましい。
【００９４】
上記光照射部における光源は、発光ダイオードであることが好ましい。上記発光ダイオードは、応答速度が速く、発光効率が高く、発熱が少なく、消費電力が低く、小型で高密度実装が可能であるという多くの利点を有する。従って、発光ダイオードは、光源として好適に用いることができる。
【００９５】
上記発光ダイオードとして、例えば、波長が３３０ｎｍ〜４１０ｎｍ程度の紫外光から紫の光を発し、発光出力が１０ｍＷ〜４００ｍＷ程度の紫外発光ダイオードを選んでもよい。このような特性の光は、光照射による上記ガス発生材の温度の上昇を抑えつつ、上記ガス発生材からガスを発生させることができる。
【００９６】
上記光源は、発光ダイオードに限定されない。上記光照射部は、明滅を繰り返すことが可能であることが好ましい。上記光源の他の例としては、レーザー、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）、プラズマ発光素子、外部電極形蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）、マイクロハロゲンランプ、光ファイバー、並びに光セレクタの組み合わせにより取り出すことができる光源等が挙げられる。
【００９７】
光照射部２５Ａ〜２５Ｄの発光パターンは、ポンプの出力指令記憶部４１にパソコン等から送られた信号を記憶し、この信号を制御信号生成部４２に送信することで、決定してもよい。
【００９８】
上述したマイクロポンプ装置は、様々なマイクロ流体デバイスに用いることがでる。
【００９９】
図６は、本発明の他の実施形態に係るマイクロポンプ装置が組み込まれたマイクロ流体デバイスの一例の概略構成図である。
【０１００】
図６に示すマイクロ流体デバイス５１は、濃縮ユニット６１に接続されている。濃縮ユニット（濃縮部）６１が、マイクロ流体デバイス５１本体内に一体に形成されていてもよい。濃縮ユニット６１は、液体を濃縮可能である。濃縮ユニット６１で濃縮された検体が、マイクロ流体デバイス５１の接続ポート５２から、マイクロ流体デバイス５１内のマイクロ流路５４に供給される。
【０１０１】
接続ポート５２に、マイクロ流体デバイス５１内に形成された希釈ユニット（希釈部）５３が接続されている。希釈ユニット５３は、液体を希釈可能である。希釈ユニット５３において、適宜希釈されたマイクロ流体が、マイクロ流路５４に供給される。マイクロ流路５４は蛇行した形状を有し、単位面積あたり大きな長さを有するように形成されている。
【０１０２】
マイクロ流路５２に、上記実施形態と同様に、複数のマイクロポンプ部５５Ａ〜５５Ｆがそれぞれ、ガス流路を介して、マイクロ流離５４に接続されている。
【０１０３】
マイクロ流体デバイス５１では、長いマイクロ流路５４において、複数の外部刺激付与部５６Ａ，５６Ｂが配置されており、イムノＰＣＲが行われる増幅ユニットが形成されている。
【０１０４】
このように、希釈ユニットや増幅ユニットなどが形成されているような適宜のマイクロ流体デバイスにおいて、長いマイクロ流路内を上流から下流に向かって液体（マイクロ流体）を移動させるために、本発明のマイクロポンプ装置を好適に用いることができる。
【０１０５】
なお、図６に示した応用例は、一例にすぎず、マイクロポンプ装置は適宜の形態で、適宜の構成のマイクロ流体デバイス等に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…マイクロポンプ装置
２０，２０Ａ〜２０Ｃ…基材
２０ａ…マイクロ流路
２０ｂａ〜２０ｂｄ…ガス流路
２１Ａ〜２１Ｄ…マイクロポンプ部
２１ａ…ガス発生材
２２Ａ〜２２Ｄ…逆止弁
２２Ａａ…板状部
２２Ａｂ…凸部
２３…ガスバリア層
２４…マスク
２４ａ…開口部
２４ｂ…遮光部
２５Ａ〜２５Ｄ…光照射部
３１…逆止弁
３１ａ…本体部
３１ｂ…凸部
３２…逆止弁
３２ａ…バネ部
３２ｂ…本体部
３３…逆止弁
４１…出力指令記憶部
４２…制御信号生成部
５１…マイクロ流体デバイス
５２…接続ポート
５３…希釈ユニット
５４…マイクロ流路
５５Ａ〜５５Ｆ…マイクロポンプ部
５６Ａ，５６Ｂ…外部刺激付与部
６１…濃縮ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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