(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプ機構と、バルブ機構とを有するマイクロ流体デバイスの小型化及び製造容易化を図る。【解決手段】マイクロ流体デバイス１は、基板１０の第１の主面１０ａ上に、第１のマイクロ流路１１の端部１１ａを覆うように粘着している第１のガス発生フィルム１７ｅと、第１のマイクロ流路１１の端部１１ｂと、第２のマイクロ流路１５の端部１５ａとを覆うように粘着している第２のガス発生フィルムと、第１のガス発生フィルムに外部刺激を付与する第１の外部刺激付与機構２０ａと、第２のガス発生フィルムに外部刺激を付与する第２の外部刺激付与機構２０ｂとを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマイクロ流路に気体を供給するポンプ機構と、前記第１のマイクロ流路と第２のマイクロ流路との間を開閉するバルブ機構とを有するマイクロ流体デバイスであって、
互いに対向し合う第１及び第２の主面を有し、両端部のそれぞれが第１の主面に開口している前記第１のマイクロ流路と、少なくとも一方の端部が前記第１の主面に開口している前記第２のマイクロ流路とが形成されている基板と、
前記基板の第１の主面上に、前記第１のマイクロ流路の一方の端部を覆うように粘着しており、外部刺激を受けることによりガスを発生する第１のガス発生フィルムと、
前記基板の第１の主面上に、前記第１のマイクロ流路の他方の端部を覆うように粘着しており、外部刺激を受けることによりガスを発生する第２のガス発生フィルムと、
前記第１のガス発生フィルムに外部刺激を付与する第１の外部刺激付与機構と、
前記第２のガス発生フィルムに外部刺激を付与する第２の外部刺激付与機構とを備え、
前記第１のガス発生フィルムと、前記第１の外部刺激付与機構とにより前記ポンプ機構が構成されており、
前記第２のガス発生フィルムと、前記第２の外部刺激付与機構とにより前記バルブ機構とが構成されている、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記第２のガス発生フィルムに外部刺激が加わった際に、前記第２のガス発生フィルムの一部が前記基板から剥離することにより、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る、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記第１及び第２のガス発生フィルムのそれぞれは、フィルム基材と、前記フィルム基材と前記基板とを粘着させる粘着層とを有し、前記粘着層は、粘着性を有する粘着剤と、前記外部刺激に応答してガスを発生するガス発生剤とを含む、請求項１または２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記粘着層のゲル分率が７５重量％〜８０重量％の範囲内にある、請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記外部刺激は光であり、前記第１及び第２の外部刺激付与機構のそれぞれは、発光機構により構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の外部刺激付与機構のそれぞれは、ＬＥＤである、請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記基板には、前記第１のマイクロ流路の途中部に接続されている第３のマイクロ流路と、前記第１または第２の主面に開口している開口部と、該開口部と前記第３のマイクロ流路とを接続しており、前記第２のマイクロ流路よりも流路面積が小さい第４のマイクロ流路とがさらに形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記第１のマイクロ流路の前記第３のマイクロ流路が接続されている部分よりも前記ポンプ機構側の部分には、前記第１のマイクロ流路に供給された溶液を濃縮する濃縮部が設けられており、
前記第１のマイクロ流路の前記第３のマイクロ流路が接続されている部分よりも前記バルブ機構側の部分には、前記溶液に含まれる物質を検出する検出部が設けられている、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記ガス発生フィルムの前記基板とは反対側の表面に形成されており、前記第１及び第２のガス発生フィルムにおいて発生したガスが前記第１及び第２のガス発生フィルムの前記基板とは反対側の表面から漏洩することを抑制するバリア層をさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記バリア層は、ガラス、樹脂または金属からなる膜または基板により構成されている、請求項８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記第１のガス発生フィルムと前記第２のガス発生フィルムとは一体に形成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体デバイスに関する。詳細には、本発明は、ポンプ機構と、バルブ機構とを有するマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、微少なサンプルの分析などを行うデバイスとして、マイクロ流路を有するマイクロ流体デバイスが広く使用されるようになってきている。例えば、下記の特許文献１には、マイクロ流体デバイスの一例として、マイクロポンプシステムを有するマイクロ全分析システムが開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のマイクロ全分析システムでは、マイクロ流路に接続されたマイクロポンプ室が形成された基板を備えている。マイクロポンプ室には、光が照射されることによりガスを発生させるガス発生材料が充填されている。特許文献１に記載のマイクロ全分析システムでは、マイクロポンプ室に光が照射されることにより、ガス発生材料からガスが発生する。発生したガスは、マイクロ流路に供給される。その結果、マイクロポンプシステムが作動する。
【０００４】
特許文献１に記載のマイクロポンプシステムは、基板内に組み込むことが可能である。このため、このマイクロポンプシステムを用いることにより、基板とは別個に設けられたポンプシステムを基板に接続する必要がない。従って、容易にマイクロ全分析システムを構築することができる。また、マイクロ全分析システムを小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９７１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マイクロ全分析システムには、マイクロポンプシステムと共に、マイクロ流路の開閉やマイクロ流路の接続切り替えを行うためのバルブ機構も必要である。従来、このバルブ機構は、基板に外付けされていた。このため、たとえ特許文献１に記載のマイクロポンプシステムを用いたとしても、マイクロ全分析システムなどのマイクロ流体デバイスを十分に小型化することは困難であった。また、マイクロ流体デバイスの製造が困難であった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプ機構と、バルブ機構とを有するマイクロ流体デバイスの小型化及び製造容易化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るマイクロ流体デバイスは、第１のマイクロ流路に気体を供給するポンプ機構と、第１のマイクロ流路と第２のマイクロ流路との間を開閉するバルブ機構とを有するマイクロ流体デバイスである。本発明に係るマイクロ流体デバイスは、基板と、第１のガス発生フィルムと、第２のガス発生フィルムと、第１の外部刺激付与機構と、第２の外部刺激付与機構とを備えている。基板は、互いに対向し合う第１及び第２の主面を有する。基板には、第１のマイクロ流路と、第２のマイクロ流路とが形成されている。第１のマイクロ流路の両端部のそれぞれは、第１の主面に開口している。第２のマイクロ流路の少なくとも一方の端部は、第１の主面に開口している。第１のガス発生フィルムは、基板の第１の主面上に、第１のマイクロ流路の一方の端部を覆うように粘着している。第１のガス発生フィルムは、外部刺激を受けることによりガスを発生する。第２のガス発生フィルムは、基板の第１の主面上に、第１のマイクロ流路の他方の端部と、第２のマイクロ流路の少なくとも一方の端部とを覆うように粘着している。第２のガス発生フィルムは、外部刺激を受けることによりガスを発生する。第１の外部刺激付与機構は、第１のガス発生フィルムに外部刺激を付与する。第２の外部刺激付与機構は、第２のガス発生フィルムに外部刺激を付与する。第１のガス発生フィルムと、第１の外部刺激付与機構とによりポンプ機構が構成されている。第２のガス発生フィルムと、第２の外部刺激付与機構とによりバルブ機構とが構成されている。
【０００９】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのある特定の局面では、第２のガス発生フィルムに外部刺激が加わった際に、第２のガス発生フィルムの一部が基板から剥離することにより、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る。
【００１０】
本発明に係るマイクロ流体デバイスの他の特定の局面では、第１及び第２のガス発生フィルムのそれぞれは、フィルム基材と、フィルム基材と基板とを粘着させる粘着層とを有し、粘着層は、粘着性を有する粘着剤と、外部刺激に応答してガスを発生するガス発生剤とを含んでいる。
【００１１】
本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、ゲル分率が７５重量％〜８０重量％の範囲内にある。この構成によれば、ガス発生フィルムにおいて発生したガスをガス発生フィルムと基板との界面に集中させることができる。従って、バルブ機構及びポンプ機構が効果的に作動する。なお、ゲル分率が小さすぎると発生ガスが粘着剤のマトリクス中で発泡し、ゲル分率が大きすぎると表面へのガス分子の拡散が阻害される場合がある。
【００１２】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに他の特定の局面では、外部刺激は光であり、第１及び第２の外部刺激付与機構のそれぞれは、発光機構により構成されている。外部刺激を光とすることにより、光化学反応をガス発生の制御に用いることができるため、例えば、外部刺激を熱や通電、高エネルギー線、超音波とした場合と比較して、ガス発生の制御が容易になる。例えば、発生させたい量のガスを正確に発生させることも可能になる。
【００１３】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに別の特定の局面では、第１及び第２の外部刺激付与機構のそれぞれは、ＬＥＤである。小電力のＬＥＤであれば、発熱量も少なく、制御容易かつ安価である。従って、この構成によれば、制御容易かつ安価なマイクロ流体デバイスを実現し得る。
【００１４】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのまた他の特定の局面では、基板には、第１のマイクロ流路の途中部に接続されている第３のマイクロ流路と、第１または第２の主面に開口している開口部と、開口部と第３のマイクロ流路とを接続しており、第２のマイクロ流路よりも流路断面積が小さい第４のマイクロ流路とがさらに形成されている。この構成によれば、バルブ機構を駆動させることにより、第１のマイクロ流路の液体が第２のマイクロ流路側に流れるか、第３のマイクロ流路側に流れるかを切り換えることができる。
【００１５】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのまた別の特定の局面では、第１のマイクロ流路の第３のマイクロ流路が接続されている部分よりもポンプ機構側の部分には、第１のマイクロ流路に供給された溶液を濃縮する濃縮部が設けられており、第１のマイクロ流路の第３のマイクロ流路が接続されている部分よりもバルブ機構側の部分には、溶液に含まれる物質を検出する検出部が設けられている。
【００１６】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらにまた他の特定の局面では、マイクロ流体デバイスは、第１及び第２のガス発生フィルムの基板とは反対側の表面に形成されており、第１及び第２のガス発生フィルムにおいて発生したガスがガス発生フィルムの基板とは反対側の表面から漏洩することを抑制するバリア層をさらに備えている。この構成によれば、ガス発生フィルムにおいて発生したガスが基板とは反対側に漏洩することを効果的に抑制することができる。従って、ガス発生フィルムにおいて発生したガスを基板側に効率的に導くことができる。従って、ポンプ機構とバルブ機構とを効率的に作動させることができる。
【００１７】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらにまた別の特定の局面では、バリア層は、ガラス、樹脂または金属からなる膜または基板により構成されている。
【００１８】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのまたさらに他の特定の局面では、第１のガス発生フィルムと第２のガス発生フィルムとは一体に形成されている。この構成によれば、マイクロ流体デバイスの構成をよりシンプルにできる。また、マイクロ流体デバイスの製造がより容易になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、基板に粘着している第１及び第２のガス発生フィルムによりポンプ機構及びバルブ機構の一部が構成されており、これら第１及び第２のガス発生フィルムに選択的に外部刺激を付与することにより、ポンプ機構とバルブ機構とが作動する。このため、本発明のマイクロ流体デバイスは、非常にシンプルな構造を有しており、小型である。また、本発明のマイクロ流体デバイスは、基板に第１及び第２のガス発生フィルムを粘着させ、第１及び第２の外部刺激付与機構を配置することのみにより容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの一部分の略図的断面図である。
【図２】ポンプ機構を作動させた状態のマイクロ流体デバイスの一部分の略図的断面図である。
【図３】バルブ機構を作動させた状態のマイクロ流体デバイスの一部分の略図的断面図である。
【図４】第２の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの模式的平面図である。
【図５】図４における線Ｖ−Ｖ部分の略図的断面図である。
【図６】図４における線ＶＩ−ＶＩ部分の略図的断面図である。
【図７】変形例に係るマイクロ流体デバイスの一部分の略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
本実施形態では、本発明を実施した好ましい形態として、図１に示すマイクロ流体デバイス１を例に挙げて説明する。但し、図１に示すマイクロ流体デバイス１は、単なる例示である。本発明は、このマイクロ流体デバイス１に限定されない。
【００２２】
マイクロ流体デバイス１の用途は特に限定されない。マイクロ流体デバイス１は、例えば、重金属分析や生化学分析、電気化学分析、遺伝子分析、免疫分析、その他のアフィニティ分析を行うためのマイクロ分析デバイスであってもよいし、例えば、有機合成等を行うためのものであってもよい。
【００２３】
図１に示すように、マイクロ流体デバイス１は、基板１０を備えている。基板１０は、互いに対向し合う第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂを有する。
【００２４】
基板１０の材質は、特に限定されない。基板１０は、例えばガラス製または樹脂製であってもよい。具体的には、基板１０は、例えば、有機シロキサン化合物からなるものであってもよい。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：ｐｏｌｙ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ））、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
【００２５】
基板１０には、第１及び第２のマイクロ流路１１，１５が形成されている。第１のマイクロ流路１１と、第２のマイクロ流路１５とは、それぞれ独立した流路である。
【００２６】
なお、本明細書において、「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た流路をいう。すなわち、「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た流路をいう。
【００２７】
但し、どのような形状寸法の流路においてマイクロ効果が発現するかは、流路に導入される液体の物性によって異なる。例えば、マイクロ流路が横断面矩形状である場合には、一般的には、マイクロ流路の横断面における高さ及び幅のうちの小さい方が５ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下に設定される。マイクロ流路が横断面円形状である場合は、一般的には、マイクロ流路の直径は、５ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下に設定される。
【００２８】
第１のマイクロ流路１１の両端部１１ａ、１１ｂのそれぞれは、第１の主面１０ａに開口している。第２のマイクロ流路１５の端部１５ａも、第１の主面１０ａに開口している。
【００２９】
基板１０には、第１のマイクロ流路１１の端部１１ａ側の部分に接続されている液体供給ポート１３と、液体排出ポート１２とが形成されている。液体供給ポート１３は、基板１０の第２の主面１０ｂに開口している。液体供給ポート１３は、第１のマイクロ流路１１に液体１６を供給するためのポートである。液体供給ポート１３は、第１のマイクロ流路１１に液体１６を供給するときにのみ開けられ、それ以外は、閉鎖部材１４によって閉鎖されている。
【００３０】
液体排出ポート１２は、基板１０の第２の主面１０ｂに開口している。液体排出ポート１２は、第１のマイクロ流路１１内の液体１６を排出するためのポートである。液体排出ポート１２の流路断面積は、第２のマイクロ流路１５の流路断面積よりも小さく設定されている。
【００３１】
基板１０の第１の主面１０ａ上には、ガス発生フィルム１７が設けられている。ガス発生フィルム１７は、第１のマイクロ流路１１の両端部１１ａ、１１ｂと、第２のマイクロ流路１５の端部１５ａとを覆うように設けられている。ガス発生フィルム１７は、第１の主面１０ａに粘着している。
【００３２】
ガス発生フィルム１７は、外部刺激を受けることによりガスを発生させるフィルムである。外部刺激は、例えば、熱や光、電流、高エネルギー線、超音波、物理的圧力などであってもよい。以下、本実施形態では、外部刺激が光である場合について説明する。
【００３３】
ガス発生フィルム１７の基板１０とは反対側には、バリア層１８が形成されている。このバリア層１８は、ガス発生フィルム１７において発生したガスがガス発生フィルム１７の基板１０とは反対側の表面から漏洩することを抑制するためのものである。このバリア層１８を設けることにより、ガス発生フィルム１７において発生したガスを基板１０側に効率的に導くことができる。従って、後述のバルブ機構１ｂ及びポンプ機構１ａを効率的に作動させることができる。
【００３４】
バリア層１８は、ガスが透過しにくいものであることが好ましい。具体的には、バリア層１８は、粘着層１７ｂよりもガスの拡散速度が遅いものであることが好ましく、フィルム基材１７ａよりもガスの拡散速度が遅いものであることがより好ましく、粘着層１７ｂ及びフィルム基材１７ａよりもガスの拡散速度が一桁以上遅いものであることがさらに好ましい。
【００３５】
また、バリア層１８は、光応答性ガス発生剤が光照射によってガスを発生させるものである場合は、光を透過させるものであることが好ましい。
【００３６】
バリア層１８は、例えば樹脂製、ガラス製または金属製の膜、フィルム又は基板などにより構成することができる。バリア層１８の材質としては、例えば、ポリアクリル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリスチレン樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ガラス及び金属などが挙げられる。
【００３７】
図１に示すように、基板１０のガス発生フィルム１７側には、第１及び第２の外部刺激付与機構を構成している発光機構として、第１及び第２のＬＥＤ２０ａ、２０ｂが設けられている。第１の外部刺激付与機構としての第１のＬＥＤ２０ａは、ガス発生フィルム１７の、第１のマイクロ流路１１の第１の端部１１ａを覆っている第１の部分１７ｃに外部刺激としての光を照射する。一方、第２の外部刺激付与機構としての第２のＬＥＤ２０ｂは、基板１０の第１のマイクロ流路１１の第２の端部１１ｂと、第２のマイクロ流路１５の端部１５ａとの間に位置する部分を覆っているガス発生フィルム１７の第２の部分１７ｄに外部刺激としての光を照射する。
【００３８】
本実施形態では、第１のＬＥＤ２０ａと、ガス発生フィルム１７の第１の部分１７ｃとによりポンプ機構１ａが構成されている。このポンプ機構１ａにより第１のマイクロ流路１１に気体が供給される。また、第２のＬＥＤ２０ｂと、ガス発生フィルム１７の第２の部分１７ｄとによりバルブ機構１ｂが構成されている。このバルブ機構１ｂにより第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路１５との間の開閉が行われる。具体的には、バルブ機構１ｂは、第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路１５とを連通させる機能を有する。
【００３９】
なお、第１及び第２のＬＥＤ２０ａ、２０ｂの光の放射強度は、例えば、１０ｍＷ〜１００ｍＷ程度とすることができる。第１及び第２のＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光の波長範囲は、例えば３１０ｎｍから４１０ｎｍ程度の紫外光もしくは可視紫光とすることができる。
【００４０】
また、冷陰極線管、ＥＬ素子、プラズマ発光素子、マイクロ低圧水銀灯などの、ＬＥＤ以外の紫外光源を第１及び第２の外部刺激付与機構として使用してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、第１の部分１７ｃと第２の部分１７ｄとが同一のフィルムにより構成されている場合について説明した。但し、第１の部分１７ｃと第２の部分１７ｄとは、別個のフィルムにより構成されていてもよい。
【００４２】
次に、本実施形態のマイクロ流体デバイス１の動作について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４３】
図１に示すように、第２のＬＥＤ２０ｂから光が照射されていないときは、ガス発生フィルム１７の第２の部分１７ｄは、基板１０の第１の主面１０ａに粘着している。このため、第１のマイクロ流路１１の第２の端部１１ｂと、第２のマイクロ流路１５の端部１５ａとは隔離されている。この状態で、図２に示すように、ガス発生フィルム１７の第１の部分１７ｃに第１のＬＥＤ２０ａから光２１が照射されると、第１の部分１７ｃからガスが発生する。発生したガスは、第１のマイクロ流路１１に供給される。これにより、液体１６が移送される。但し、上述の通り、第１のマイクロ流路１１の第２の端部１１ｂと、第２のマイクロ流路１５の端部１５ａとは隔離されている。そして、第１のマイクロ流路１１の第２の端部１１ｂは、第２の部分１７ｄによって閉鎖されている。このため、液体１６は、第１のマイクロ流路１１の第２の端部１１ｂには移送されない。液体１６は、液体排出ポート１２から排出される。
【００４４】
次に、図３に示すように、第１のＬＥＤ２０ａを点灯状態としたまま、第２のＬＥＤ２０ｂを点灯状態とし、ガス発生フィルム１７の第２の部分１７ｄに光２１を照射する。すると、ガスにより、第２の部分１７ｄが基板１０の第１の主面１０ａから剥がれる。その結果、第１のマイクロ流路１１と第２のマイクロ流路１５とが連通する。そして、第１のマイクロ流路１１内の液体１６が第２のマイクロ流路１５に移送される。
【００４５】
このため、本実施形態では、第１のＬＥＤ２０ａを点灯状態としているときに、第２のＬＥＤ２０ｂを点灯することにより、液体１６の流動方向を容易に変更することができる。
【００４６】
なお、第１のＬＥＤ２０ａと第２のＬＥＤ２０ｂを同時に点灯することは、必須ではなく、第２のＬＥＤ２０ｂを一定時間点灯状態とした後で第１のＬＥＤ２０ａを点灯してもよい。また、第１のＬＥＤ２０ａと第２のＬＥＤ２０ｂを交互にパルス点灯してもよい。第１のＬＥＤ２０ａを一定時間点灯しておき、第１の流路内のガス圧を高めておいて第２のＬＥＤ２０ｂを点灯してもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、基板１０に粘着しているガス発生フィルム１７によりポンプ機構１ａ及びバルブ機構１ｂの一部が構成されている。そして、このガス発生フィルム１７の第１及び第２の部分１７ｃ、１７ｄに選択的に外部刺激を付与することにより、ポンプ機構１ａとバルブ機構１ｂとが作動する。このため、マイクロ流体デバイス１は、非常にシンプルな構造を有しており、小型である。また、マイクロ流体デバイス１は、基板１０にガス発生フィルム１７を粘着させ、第１及び第２のＬＥＤ２０ａ、２０ｂを配置することのみにより容易に作製することができる。
【００４８】
以下、ガス発生フィルム１７の詳細について説明する。
【００４９】
ガス発生フィルム１７は、外部刺激を受けることによりガスを発生させるものである限りにおいて特に限定されない。ガス発生フィルム１７は、例えば、フィルム基材１７ａと、フィルム基材１７ａの上に設けられており、外部刺激を受けることによりガスを発生する粘着層１７ｂとにより構成することができる。
【００５０】
粘着層１７ｂの厚みは、特に限定されないが、例えば、３０μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。粘着層１７ｂの厚みが小さすぎると、ガスの発生量が少なくなり、後述するポンプ機構１ａの出力が低下する場合がある。粘着層１７ｂの厚みが大きすぎると、気体分子の拡散に時間がかかり、接着界面に気泡が形成されるまでに要する時間が長くなりすぎる場合がある。
【００５１】
フィルム基材１７ａは、後述するＬＥＤ２０ａ、２０ｂからの光を透過させるものである限りにおいて特に限定されない。フィルム基材１７ａは、例えばガラスや樹脂により形成することができる。フィルム基材１７ａの材料として好適に用いられる樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及びシリコン樹脂等が挙げられる。
【００５２】
粘着層１７ｂは、粘着性を有する粘着剤と、粘着剤中に分散しているガス発生剤を含んでいる。そして、粘着層１７ｂのゲル分率は、７５重量％〜８０重量％の範囲内とされている。このように、粘着層１７ｂのゲル分率を７５重量％〜８０重量％の範囲内とすることにより、基板１０とガス発生フィルム１７との界面において選択的にガスを発生させることができる。
【００５３】
粘着剤としては、例えば、粘着性ポリマーを用いることができる。粘着性ポリマーは、フィルム基材１７ａと、基板１０とを粘着させることができるものである限りにおいて、特に限定されない。粘着性ポリマーは、ガスを発生させるために加えられる外部刺激によって硬化しないものであることが好ましい。粘着性ポリマーは、例えば、外部刺激によって架橋されないものであることが好ましい。言い換えれば、粘着性ポリマーは、例えば、外部刺激によって架橋する架橋成分を有さないものであることが好ましい。そうすることにより、外部刺激付与後にガス発生フィルム１７が基板１０から剥がれ落ちることを効果的に抑制することができる。
【００５４】
粘着性ポリマーの具体例としては、例えば、ゴム系粘接着剤樹脂、アクリル系粘接着剤樹脂、シリコン系粘接着剤樹脂、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、イソシアネート系粘接着剤樹脂等が挙げられる。
【００５５】
なかでも、粘着性ポリマーとしては、常温で粘着性を有するアクリル系粘接着剤樹脂が特に好適に用いられる。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、主モノマーとしてのアルキル基の炭素数が通常２〜１８の範囲にあるアクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルのうちの少なくとも一方と、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られる。官能基含有（メタ）アクリル系ポリマーの好ましい重量平均分子量は、通常２０万〜２００万程度である。
【００５６】
なお、粘着性ポリマーには、粘着剤としての凝集力の調節を図るなどの目的で、所望によりイソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物等の一般の粘着剤に配合される各種の多官能性化合物を適宜配合してもよい。また、粘着層１７ｂは、バインダー樹脂などのバインダー、可塑剤、界面活性剤、ワックス、フィラー、微粒子充填剤、光化学反応増感剤、色素などの充填剤などの添加剤をさらに含むものであってもよい。
【００５７】
ガス発生剤は、熱によりガスを発生する熱応答性ガス発生剤であってもよいが、ここでは、光によりガスを発生する光応答性ガス発生剤を用いる場合について説明する。
【００５８】
なお、外部刺激としての光の波長は、特に限定されない。外部刺激としての光は、例えば、可視光、紫外光、近紫外光、赤外光、近赤外光などであってもよい。なかでも、紫外線や近紫外線などの短波長の光が好ましい。具体的には、３１０ｎｍ〜４１０ｎｍ程度の波長の光が好ましい。
【００５９】
光応答性ガス発生剤は、外部刺激を受けることによりガスを発生させる材料のみにより構成されていてもよい。また、光応答性ガス発生剤は、外部刺激を受けることにより、別の刺激を発生させる刺激発生剤と、その刺激発生剤により発生した刺激を受けることによってガスを発生させる刺激ガス発生剤とを含んでいてもよい。ここで、別の刺激は、酸やアルカリであってもよい。また、刺激発生剤は、熱を受けることにより光を発生させる材料や、光が照射されることにより熱を発生させる材料であってもよい。
【００６０】
外部刺激を受けることにより直接ガスを発生させる光応答性ガス発生剤としては、アゾアミド化合物などのアゾ化合物、アジド化合物が挙げられる。これらのなかでも、アゾ化合物が好ましく用いられる。アゾ化合物は、衝撃によっては気体を発生しないことから取り扱いが極めて容易であるためである。また、バインダーに分散されたアゾ化合物は、連鎖反応を起こして爆発的に気体を発生することもなく、光の照射を中断することで気体の発生も中断できる。
【００６１】
アゾ化合物の具体例としては、例えば、２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−メチルプロピル）−２−メチルプロピオンアミド］等が挙げられる。
【００６２】
アジド化合物の具体例としては、例えば、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン、テレフタルアジド、アジド基を有するポリマー等が挙げられる。アジド基を有するポリマーの具体例としては、グリシジルアジドポリマー等が挙げられる。
【００６３】
外部刺激を受けることにより、与えられた外部刺激とは異なる刺激を発生させる刺激発生剤と、その刺激発生剤により発生した刺激を受けることによってガスを発生させる刺激ガス発生剤との組み合わせとしては、光酸発生剤及び酸刺激ガス発生剤と、光塩基発生剤及び塩基刺激ガス発生剤とが挙げられる。
【００６４】
光酸発生剤は、光が照射されることにより酸を発生させるものである。光酸発生剤の具体例としては、キノンジアジド化合物、オニウム塩、スルホン酸エステル類及び有機ハロゲン化合物等が挙げられる。
【００６５】
酸刺激ガス発生剤は、酸と接触することによりガスを発生させるものである。酸刺激ガス発生剤の具体例としては、炭酸塩及び重炭酸塩等が挙げられる。
【００６６】
光塩基発生剤は、光が照射されることにより塩基を発生させるものである。光塩基発生剤の具体例としては、コバルトアミン系錯体、カルバミン酸ｏ−ニトロベンジル、オキシムエステルなどが挙げられる。
【００６７】
塩基刺激ガス発生剤は、塩基と接触することによりガスを発生させるものである。塩基刺激ガス発生剤の具体例としては、−Ｏ−ｔＢｕの構造式で示されるｔｅｒｔ−ブチルオキシ基（ｔ−ブトキシ基）、−ＣＯ−Ｏ−ｔＢｕの構造式で示されるｔｅｒｔ−ブチルオキシカルボニル基（ｔ−ブトキシカルボニル基）、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−ｔＢｕ  の構造式で示されるｔｅｒｔ−ブチルカーボネート基（ｔ−ブトキシカルボニルオキシ基）、ケト酸およびケト酸エステル基などを分解性官能基として含む有機分子、ポリマーが挙げられる。なお、−ｔＢｕは−Ｃ（ＣＨ３）３を示す。これらの化合物は、酸または塩基により分解して、イソブテン、二酸化炭素等からなるガスを発生する。
【００６８】
また、光塩基発生剤と、塩基増殖剤とにより光応答性ガス発生剤を構成してもよい。
【００６９】
本発明において酸発生剤又は塩基発生剤は、上記の例に限定されるものではなく、一般的に化学増幅型フォトレジスト、及び光カチオン重合などに利用されている光酸発生剤や光塩基発生剤と呼ばれているものを用いることができる。
【００７０】
光応答性ガス発生剤は、光増感剤をさらに含むことが好ましい。光応答性ガス発生剤に光増感剤を含ませることにより、光が照射された際に、ガスをより一層速やかに発生させることができる。光増感剤は、光が照射されることによりガスを発生させるガス発生剤にエネルギーを移動させてガス発生剤の分解を促進する化合物である限りにおいて特に限定されない。光増感剤としては、例えば、チオキサントン、ベンゾフェノン等が挙げられる。
【００７１】
（第２の実施形態）
本実施形態では、図４に示す、液体に含まれる物質や検体等の検出が可能なマイクロ流体デバイス３について説明する。なお、本実施形態の説明において、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機能で参照し、説明を省略する。
【００７２】
図４に示すように、マイクロ流体デバイス３は、第１のマイクロ流路３３を備えている。第１のマイクロ流路３３の一方の端部は、第１のポート３２に接続されている。図５に示すように、第１のポート３２は、基板１０の第２の主面１０ｂに開口している。
【００７３】
図４に示すように、第１のマイクロ流路３３の第１のポート３２との接続部には、ポンプ機構３１が接続されている。このポンプ機構３１は、図５に示すように、上記第１の実施形態におけるポンプ機構１ａと実質的に同様の構成を有するものである。
【００７４】
図４に示すように、第１のマイクロ流路３３の途中部には、第３のマイクロ流路３５が接続されている。第３のマイクロ流路３５は、基板１０の第１または第２の主面１０ａ、１０ｂに開口している第２のポート３７と、第４のマイクロ流路３６により接続されている。この第４のマイクロ流路３６は、後述する第２のマイクロ流路４１よりも小さな流路断面積を有している。
【００７５】
第１のマイクロ流路３３の第１のポート３２とは反対側の端部は、バルブ機構４０を介して、第２のマイクロ流路４１と接続されている。バルブ機構４０は、図６に示すように、上記第１の実施形態におけるバルブ機構１ｂと実質的に同様の構成を有するものである。
【００７６】
図４に示すように、第２のマイクロ流路４１のバルブ機構４０とは反対側の端部は、第３のポート４２に接続されている。図６に示すように、第３のポート４２は、基板１０の第２の主面１０ｂに開口している。
【００７７】
図４に示すように、第１のマイクロ流路１１の第３のマイクロ流路３５との接続部よりもポンプ機構３１側の部分には、濃縮部３４が設けられている。この濃縮部３４は、第１のポート３２から、第１のマイクロ流路１１に供給された液体を濃縮するための部分である。濃縮部は、例えば、検出対象となる液体が抗原や抗体である場合は、抗体もしくは抗原が固定されているアフィニティ濃縮部や、抗原抗体複合体を濾し捕ることができる濾過濃縮部により構成することができる。
【００７８】
また、第１のマイクロ流路１１の第３のマイクロ流路３５との接続部よりもバルブ機構４０側の部分には、検出部３９が設けられている。
【００７９】
次に、このマイクロ流体デバイス３を用いた分析方法について説明する。まず、第１のポート３２から分析対象となる液体を第１のマイクロ流路３３に供給する。次に、第１のＬＥＤ２０ａを駆動させて、ポンプ機構３１を作動させる。これにより、液体が第１のマイクロ流路３３内を移送される。そして、液体が濃縮部３４を通過することにより濃縮される。濃縮部３４を通過した液体は、第３のマイクロ流路３５及び第４のマイクロ流路３６を経由して第２のポート３７から排出される。
【００８０】
次に、第１のポート３２から第１のマイクロ流路３３内に溶離液を供給する。そして、第１のＬＥＤ２０ａを駆動させて、ポンプ機構３１を作動させる。この際に、第２のＬＥＤ２０ｂも点灯状態としておき、バルブ機構４０を開状態としておく。これにより、溶離液が第１のマイクロ流路３３内を移送される。そして、溶離液が濃縮部３４を通過することにより、溶離液に被検出体が溶解する。ここで、バルブ機構４０が開状態となっているため、被検出体を含む溶離液は、第２のマイクロ流路４１側に移相される。そして、検出部３９により被検出体の検出が行われる。その後、溶離液は、第２のマイクロ流路４１を経由して排出される。
【００８１】
このように、マイクロ流体デバイス３を用いることにより、例えば、物質の検出等を容易に行うことができる。
【００８２】
（変形例）
上記第１の実施形態では、ポンプ機構１ａの一部分を構成している第１の部分１７ｃと、バルブ機構１ｂの一部分を構成している第２の部分１７ｄとが一体に形成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。ポンプ機構１ａの一部分を構成するガス発生フィルムと、バルブ機構１ｂの一部分を構成しているガス発生フィルムとを別個に設けてもよい。例えば、図７に示す例では、第１のマイクロ流路１１の第１の端部１１ａを覆うように形成されている第１のガス発生フィルム１７ｅと、第１のマイクロ流路１１の第２の端部１１ｂと、第２のマイクロ流路１５の端部１５ａとを覆うように形成されている第２のガス発生フィルム１７ｆとが設けられている。この場合であっても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。但し、製造容易性の観点からは、上記第１の実施形態のように、第１のガス発生フィルムと第２のガス発生フィルムとを一体に形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
１，３…マイクロ流体デバイス
１ａ…ポンプ機構
１ｂ…バルブ機構
１０…基板
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
１１…第１のマイクロ流路
１１ａ…第１の端部
１１ｂ…第２の端部
１２…液体排出ポート
１３…液体供給ポート
１４…閉鎖部材
１５…第２のマイクロ流路
１５ａ…端部
１６…液体
１７…ガス発生フィルム
１７ａ…フィルム基材
１７ｂ…粘着層
１７ｃ…第１の部分
１７ｄ…第２の部分
１８…バリア層
２０ａ…第１のＬＥＤ
２０ｂ…第２のＬＥＤ
２１…光
３１…ポンプ機構
３２…第１のポート
３３…第１のマイクロ流路
３４…濃縮部
３５…第３のマイクロ流路
３６…第４のマイクロ流路
３７…第２のポート
３９…検出部
４０…バルブ機構
４１…第２のマイクロ流路
４２…第３のポート
【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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【図７】
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