(57)【要約】  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。
2013128502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１４】
前記液滴は水溶液である、請求項１に記載の方法。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６２０１８６号公報（ファミリー：米国特許第８０５６３９５号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の項目１−１６に係る本発明は、上記課題を解決する。【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態１による基板１４を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１による基板１４の分解図である。
【図３】図３は、図１に含まれるＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】図４は、図２の変形例を示す図である。
【図５】図５は、図３の変形例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態２による基板１４を示す図である。
【図７】図７は、図６の変形例を示す図である。
【図８】図８は、工程（ｂ）の概略図である。
【図９】図９は、図８に続く、工程（ｂ）の概略図である。
【図１０】図１０は、不適切な例を示す図である。
【図１１】図１１は、工程（ｃ）の概略図を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１に続く、工程（ｃ）の概略図である。
【図１３】図１３は、図１２に続く、工程（ｃ）の概略図である。
【図１４】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（実施形態１）
（工程（ａ））
まず、基板１４が用意される。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
ＷＡ≦ＷＢ  （Ｉ）
以下の式（Ｉａ）が充足されることが望ましい。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
（工程（ｂ））
工程（ｂ）が、工程（ａ）の後に実施される。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
以下の関係（ａ）〜（ｃ）の全てが満たされることが望ましい。
【００５５】
（ａ）撥液膜９６の幅ＷＡは第１貫通孔８７ａの幅ＷＣよりも小さい。
【００５６】
（ｂ）毛細管８０の内部には撥液膜９６が配置されない。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
針１０７は、逆円錐の形状を有することが望ましい。
【００６６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
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
【図１】
2013128502.tif 000003
【図２】
2013128502.tif 000004
【図３】
2013128502.tif 000005
【図４】
2013128502.tif 000006
【図５】
2013128502.tif 000007
【図６】
2013128502.tif 000008
【図７】
2013128502.tif 000009
【図８】
2013128502.tif 000010
【図９】
2013128502.tif 000011
【図１０】
2013128502.tif 000012
【図１１】
2013128502.tif 000013
【図１２】
2013128502.tif 000014
【図１３】
2013128502.tif 000015
【図１４】
2013128502.tif 000016
【国際調査報告】
2013128502.tif 000017
2013128502.tif 000018
2013128502.tif 000019
2013128502.tif 000020