(57)【要約】【課題】微量液体の流量制御を容易に行うことができるとともに、作製も容易であるマイクロバルブを提供する。【解決手段】マイクロバルブ１はマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとの間に設けられている。マイクロバルブ１は一対の可動片１０，１０と該可動片の間の隙間１７（開閉部１８）からなる。可動片１０，１０は傾斜壁たる第一平面１１，１１を有する。マイクロ流路２ａからマイクロバルブ１に向けて液体による圧力を付与すると、可動片１０，１０の第一平面１１，１１が押され、隙間１７が押し広げられる。これにより液体がマイクロ流路２ｂ側へ移送される。圧力付与を解除すると、可動片１０，１０が元の状態に戻り隙間１７が閉じる。【選択図】図２
2015096285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチップに形成されたマイクロ流路に設けられ、その開閉により前記マイクロ流路を流れる液体の流量を制御するマイクロバルブであって、
前記マイクロ流路の内壁と一体化していると共に前記マイクロ流路内に張り出した一対の可動片と、
前記一対の可動片の間の隙間で構成され、当該隙間の開閉により液体の流量が制御される開閉部とを有し、
前記可動片は、マイクロ流路の内壁から前記隙間に至ると共に液体の流れ方向に対して所定の角度を成す傾斜壁を有し、
前記傾斜壁同士で挟まれた流路では、液体の流れ方向に沿って流路断面積が漸減しており、
前記傾斜壁に対して液体による圧力を付与することにより、前記開閉部が開放して液体が通過可能となり、前記傾斜壁に対して前記圧力を解除することにより前記開閉部が閉塞することを特徴とするマイクロバルブ。
【請求項２】
前記開閉部が閉塞した状態において、前記傾斜壁と前記マイクロ流路の内壁とが成す角度は、１００度以上かつ１７０度以下であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロバルブ。
【請求項３】
前記可動片は、前記開閉部の出口からマイクロ流路の内壁に至る出口側壁面をさらに有し、出口側壁面に対して液体による圧力を付与しても前記開閉部は開かず、液体が通過できないことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロバルブ。
【請求項４】
前記開閉部が閉塞した状態において、前記出口側壁面と前記マイクロ流路の内壁とが成す角度は、９０度以下であることを特徴とする請求項３に記載のマイクロバルブ。
【請求項５】
前記開閉部は、スリット状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロバルブ。
【請求項６】
前記可動片は、可撓性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロバルブ。
【請求項７】
マイクロチップに設けられ、一定体積の微量液体を量り取るための液体秤取デバイスであって、
請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロバルブと、一定体積を有する密閉空間とを有し、
前記マイクロバルブを通じて前記密閉空間に液体を導入することにより、一定体積の液体を秤取可能であることを特徴とする液体秤取デバイス。
【請求項８】
前記密閉空間はマイクロ流路であり、当該マイクロ流路の両端に前記マイクロバルブが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液体秤取デバイス。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロバルブが複数接続された密閉空間を備え、当該密閉空間内に各々のマイクロバルブを通じて液体を導入し、当該密閉空間内で前記液体を混合可能であることを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項１０】
前記密閉空間は平面視において多角形状であり、当該多角形の頂点に前記マイクロバルブが接続されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバルブ、液体秤取デバイス、並びに、マイクロデバイスに関する。本発明は、マイクロ流路を流れる液体の流量制御等に有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
微量の液体試料を取り扱うことができるマイクロデバイス（マイクロ流路デバイス、マイクロ流体デバイス）が知られている。例えば、手で容易に取り扱い得る大きさの基板（チップ）内に、液体試料等を搬送するためのマイクロ流路が形成され、必要に応じて、試料の導入部、試薬類の保持部、反応槽等が設けられたマイクロデバイスが知られている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
近年、マイクロデバイスを用いた携帯性に優れる分析装置が、医療現場や環境測定の分野で用いられている。このマイクロデバイスには、サンプル溶液の流量調整用の流量調整デバイスが用いられ、希釈、濃縮などを行い、血液や環境分析等を行うことができる。このような流量調整デバイスは、例えば、下記の特許文献３に開示されている。特許文献３に開示されている流量調整デバイスは、温度変化により膨張又は収縮して体積が変化する変形部を有し、当該変形部を変形させることで、マイクロ流路を流れる液体の流量を調整するものである。
【０００４】
またマイクロデバイスを用いて、一定体積の微量液体を秤取することができる技術が知られている（例えば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３２８７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１５５３５号公報
【特許文献３】特開２０１２−３１８９４号公報
【特許文献４】特開２００７−２７９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３に記載されている流量調整デバイスでは、デバイスの開閉に加熱部と冷却部の制御が必要となる。しかし、この構成では、熱の伝送の仕方によってはバルブ開閉に時間差が生じ、液体の流量制御が難しくなる。また、この流量調整デバイスでは、熱変化する材料をマイクロ流路内に配置する必要があり、マイクロ流体デバイス自体の作製も難しくなる。
【０００７】
上記現状に鑑み、本発明は、液体の流量制御を容易に行うことができるとともに、作製も容易であるマイクロバルブと、当該マイクロバルブを利用した液体秤取デバイス等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するための本発明の１つの様相は、マイクロチップに形成されたマイクロ流路に設けられ、その開閉により前記マイクロ流路を流れる液体の流量を制御するマイクロバルブであって、前記マイクロ流路の内壁と一体化していると共に前記マイクロ流路内に張り出した一対の可動片と、前記一対の可動片の間の隙間で構成され、当該隙間の開閉により液体の流量が制御される開閉部とを有し、前記可動片は、マイクロ流路の内壁から前記隙間に至ると共に液体の流れ方向に対して所定の角度を成す傾斜壁を有し、前記傾斜壁同士で挟まれた流路では、液体の流れ方向に沿って流路断面積が漸減しており、前記傾斜壁に対して液体による圧力を付与することにより、前記開閉部が開放して液体が通過可能となり、前記傾斜壁に対して前記圧力を解除することにより前記開閉部が閉塞することを特徴とするマイクロバルブである。
【０００９】
本発明は、マイクロチップに形成されたマイクロ流路に設けられるマイクロバルブに関するものである。本発明のマイクロバルブは、マイクロ流路の内壁と一体化した一対の可動片を有しており、当該可動片がマイクロ流路から張り出している。また本発明のマイクロバルブは、当該一対の可動片の間の隙間で構成された開閉部を有しており、当該開閉部によって液体の流量が制御される。さらに本発明のマイクロバルブでは、前記可動片が、マイクロ流路の内壁から前記隙間に至る壁であって、液体の流れ方向に対して所定の角度を成す傾斜壁を有している。そして、傾斜壁に対して液体による圧力を付与することにより、開閉部が開放して液体が通過可能となり、一方、傾斜壁に対して前記圧力を解除することにより開閉部が閉塞する。
本発明のマイクロバルブは液体の圧力によって開閉するものであり、バルブの開閉に加熱や冷却といった操作を必要としない。さらに、バルブの開閉にマイクロ流路の内壁と一体化した可動片を用いているので、マイクロ流路内に別体を設置する必要がなく、マイクロバルブの製作が容易である。
【００１０】
ここで「マイクロ流路」とは、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微細な流路をいう。具体的には、流路を流れる液体が表面張力と毛細管現象の影響を強く受け、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微細な流路である。
【００１１】
好ましくは、前記開閉部が閉塞した状態において、前記傾斜壁と前記マイクロ流路の内壁とが成す角度は、１００度以上かつ１７０度以下である。
【００１２】
かかる構成により、傾斜壁に対して液体による圧力が確実に付与される。
【００１３】
好ましくは、前記可動片は、前記開閉部の出口からマイクロ流路の内壁に至る出口側壁面をさらに有し、出口側壁面に対して液体による圧力を付与しても前記開閉部は開かず、液体が通過できない。
【００１４】
かかる構成により、一方向のみに液体が通過可能なマイクロバルブが提供される。
【００１５】
好ましくは、前記開閉部が閉塞した状態において、前記出口側壁面と前記マイクロ流路の内壁とが成す角度は、９０度以下である。
【００１６】
かかる構成により、液体の逆流がより確実に防止される。
【００１７】
好ましくは、前記開閉部は、スリット状である。
【００１８】
好ましくは、前記可動片は、可撓性を有する材料で構成されている。
【００１９】
かかる構成により、可動片の動作がより容易に行われる。
【００２０】
本発明の他の様相は、マイクロチップに設けられ、一定体積の微量液体を量り取るための液体秤取デバイスであって、上記構成のマイクロバルブと、一定体積を有する密閉空間とを有し、前記マイクロバルブを通じて前記密閉空間に液体を導入することにより、一定体積の液体を秤取可能であることを特徴とする液体秤取デバイスである。
【００２１】
本発明は液体秤取デバイスに係るものである。本発明の液体秤取デバイスは、上記構成のマイクロバルブを有しており、マイクロバルブを通じて一定体積を有する密閉空間に液体を量り取る。かかる構成により、より簡単な構成をもって一定体積の微量液体を秤取することができる。
【００２２】
好ましくは、前記密閉空間はマイクロ流路であり、当該マイクロ流路の両端に前記マイクロバルブが設けられている。
【００２３】
本発明の他の様相は、上記構成のマイクロバルブが複数接続された密閉空間を備え、当該密閉空間内に各々のマイクロバルブを通じて液体を導入し、当該密閉空間内で前記液体を混合可能であることを特徴とするマイクロデバイスである。
【００２４】
本発明のマイクロデバイスは、上記構成のマイクロバルブを利用して、密閉空間内で液体を混合可能なものである。本発明のマイクロデバイスによれば、簡単な操作で微量液体を混合することができる。さらに、マイクロデバイス自体の製作も容易である。
【００２５】
好ましくは、前記マイクロチャンバーは平面視において多角形状であり、当該多角形の頂点に前記マイクロバルブが接続されている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のマイクロバルブによれば、液体の圧力を利用して開閉できるので、より簡単な操作で微量液体の流量調整等を行うことができる。また、マイクロバルブ自体の製作が容易である。
【００２７】
本発明の液体秤取デバイスによれば、マイクロチップ上において、より簡単な構成をもって一定体積の微量液体を秤取することができる。
【００２８】
本発明のマイクロデバイスによれば、簡単な操作で微量液体を混合することができる。さらに、マイクロデバイス自体の製作も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るマイクロバルブとマイクロ流路の基本構成を模式的に表す説明図である。
【図２】（ａ）はマイクロバルブとマイクロ流路を含むマイクロチップを表す平面図、（ｂ）は（ａ）において上側のフィルムを取り除いた状態を表す平面図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】マイクロバルブの可動片を表す斜視図であり、（ａ）は一対の可動片、（ｂ）は片方の可動片のみを表す。
【図６】可動片における傾斜壁等の角度を説明する説明図である。
【図７】可動片の隙間の開閉状態を表す説明図であり、（ａ）は圧力を付与した状態、（ｂ）は圧力付与を解除した状態、（ｃ）は逆側から圧力を付与した状態を表す。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、マイクロバルブの使用方法を表す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るマイクロバルブを表す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る液体秤取デバイスの基本構成を模式的に表す説明図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、図１０の液体秤取デバイスの使用方法を表す説明図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係る液体秤取デバイスの使用方法を表す説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るマイクロデバイスの構成を表す説明図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るマイクロデバイスの構成を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。ただし、下記の実施形態は単なる例示であり、本発明は下記の実施形態に何ら限定されない。また、各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、図面に描画された部材等の寸法の比率等は、実際の部材等の寸法の比率等とは異なる場合がある。具体的な部材等の寸法の比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、特に断らない限り、下記の説明における上下・左右方向は、図３の姿勢を基準とする。すなわち、フィルム６が上側、フィルム７が下側、マイクロ流路２ａが左側、マイクロ流路２ｂが右側となる姿勢を基準とする。
【００３１】
本発明の一実施形態に係るマイクロバルブ１は、図１に示すように、例えばマイクロチップに形成された２つのマイクロ流路２ａ，２ｂの間に設けられ、マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとの間を通過する液体の流量を制御するものである。本実施形態では、マイクロバルブ１とマイクロ流路２ａ，２ｂは、いずれも積層構造を有する平板状のマイクロチップ３内に設けられている。
【００３２】
図２〜図４に示すように、マイクロチップ３は、平板状の基材５の上面と下面にそれぞれフィルム６とフィルム７が設けられた積層構造を有している。そして、マイクロ流路２ａ,２ｂは、基材５に形成された細長いスリット状の開口と、当該開口を上下から挟むフィルム６，７とで形成されている。すなわち、マイクロ流路２ａ，２ｂは断面が長方形の筒状であり、２つの側面（側壁２３）は基材５で構成され、天面と底面はそれぞれフィルム６とフィルム７で構成されている。
マイクロ流路２ａ，２ｂにおける液体の流れ方向は、マイクロ流路２ａ，２ｂの側壁２３ａ，２３ｂと平行である。
【００３３】
マイクロ流路２ａ，２ｂの流路径（内径）は、好ましくは５０μｍ以上かつ３ｍｍ以下である。マイクロ流路２ａ，２ｂの流路長さは、好ましくは１μｍ以上かつ１０００μｍ以下である。マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとは基本的に同じ構成のものであり、マイクロバルブ１によって、１つのマイクロ流路２がマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂに区分されているともいえる。
【００３４】
基材５は可撓性の樹脂で構成されている。当該樹脂の例としては、有機シロキサン化合物等が挙げられる。当該有機シロキサン化合物の例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチル水素シロキサン、等が挙げられる。
【００３５】
フィルム６，７は基材５の上面と下面にそれぞれ設けられている。フィルム６，７の厚みは、好ましくは５μｍ以上かつ１ｍｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上かつ５００μｍ以下であり、さらに好ましく２０μｍ以上かつ１００μｍ以下である。
フィルム６，７を構成する材料としては、プラスチック樹脂、シリコン樹脂、ガラス、セラミック、シリコンなどが挙げられる。上記樹脂としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリエステル・ポリプロピレン・ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリジメチルシロキサン等の有機シロキサン化合物、などが挙げられる。
【００３６】
マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとの間にマイクロバルブ１が設けられている。図２〜図６に示すように、マイクロバルブ１は、一対の可動片１０，１０と、可動片１０，１０の間に形成された隙間１７（開閉部１８）とで主に構成されている。
【００３７】
可動片１０は、マイクロ流路２の側壁２３からマイクロ流路２の内部に張り出している。可動片１０は基材５の一部で構成されており、マイクロ流路２の側壁２３と一体化している。
可動片１０を平面視すると、その上面２０及び下面２１は略台形状を成している。可動片１０の側面は、第一平面１１、第二平面１２、及び第三平面１５の３つの平面からなる。すなわち可動片１０は、その側面の３方を第一平面１１、第二平面１２、及び第三平面１５で囲まれている。
【００３８】
第一平面（傾斜壁）１１は、マイクロ流路２ａの側壁２３ａに繋がる平面である。第一平面１１は側壁２３ａから隙間１７に至る平面（壁）であり、図６に示すように、側壁（内壁）２３ａに対して９０度以上の角度α１を成して傾斜している。そのため、一対の第一平面１１，１１で挟まれた領域（流路）においては、流れ方向（左から右）に沿って流路断面積が漸減している。また平面視において、一対の第一平面１１，１１間の距離が漸減するテーパ状を成している。
【００３９】
第三平面（出口側壁面）１５は、マイクロ流路２ｂの側壁２３ｂに繋がる平面である。第三平面１５は、図６に示すように、側壁（内壁）２３ｂに対して９０度（直角）あるいは９０度よりもやや小さい角度（鋭角）を成している（角度β１）。そのため、第三平面１５，１５同士の間には流路は形成されていない。第三平面１５，１５の部分を平面視すると、側壁２３ｂに対して略垂直の線状、あるいは隙間１７の部分で折れ曲がった逆「く」字状となっている。
【００４０】
第二平面１２は、第一平面１１と第三平面１５とで挟まれた位置にある。第二平面１２，１２は互いに対向しており、かつ平行である。また第二平面１２，１２は、側壁２３ａ，２３ｂと平行である。
【００４１】
２つの可動片１０，１０における第二平面１２，１２の間には、スリット状（直線状）の隙間１７（開閉部１８）が形成されている。ただし、マイクロバルブ１の閉塞時において、第二平面１２，１２同士は面接触しており、隙間１７は実質的に塞がっている。
隙間１７の高さは、可動片１０の上下方向の長さ（高さ）と等しい。また、隙間１７はマイクロ流路２の底面及び天面に対して垂直である。
隙間１７は、例えば、打ち抜き歯やカッター等の刃物で切れ目を入れることにより作製することができる。
本実施形態では、第二平面１２，１２同士が密着及び離間することにより、隙間１７（開閉部１８）が開閉し、液体の流量が制御される。
【００４２】
可動片１０の上下方向の長さ（高さ）は、マイクロ流路２の上下方向の長さ（深さ）と略等しい。そのため、可動片１０の上面２０はフィルム６と面接触しており、可動片１０の下面２１はフィルム７と面接触している。
【００４３】
ここで、基材５とフィルム６，７との間の接着は、例えば、接着剤、両面テープ、コロナ／プラズマ処理、等を使用して行うことができる。
ただし、可動片１０の上面２０とフィルム６とは面接触しているが、両者は接着されていないか、横ずれが許容される程度の弱い接着しかなされていない。そのため、上面２０とフィルム６とは面接触しながら横ずれ可能であり、例えば摺動可能である。下面２１とフィルム７との間についても同様である。
具体的には、基材５とフィルム６，７との間の上記接着について、接着剤を用いて行うのであれば、上面２０とフィルム６との間及び下面２１とフィルム７との間には接着剤を塗布しなければよい。両面テープを用いるのであれば、上面２０や下面２１の形状を打ち抜いた両面テープを使用すればよい。コロナ／プラズマ処理を用いるのであれば、上面２０や下面２１の部分をマスクで覆えばよい。
【００４４】
次に、マイクロバルブ１の動作と液体の流れとの関係について説明する。
上記したように、本実施形態では、可動片１０の第一平面１１が、側壁２３ａに対して９０度以上の角度α１を成す傾斜壁となっている。別の表現をすると、隙間１７を含み液体の流れ方向（左右方向）に沿う平面Ｘ（図２のＡ−Ａ断面に相当）を想定すると、平面Ｘと第一平面１１とが成す角度α２は、９０度未満である（図６）。
一方、本実施形態では、可動片１０の第三平面１５が、側壁２３ｂに対して９０度以下の角度β１を成している。別の表現をすると、上記平面Ｘと第三平面１５とが成す角度β２が９０度以上である（図６）。
なお本実施形態では、側壁２３ａ，２３ｂと平面Ｘとは互いに平行である。
【００４５】
本実施形態では、第一平面１１が上記構成の傾斜壁となっているので、液体をマイクロ流路２ａからマイクロ流路２ｂに向けて流すと、傾斜壁たる第一平面１１に液体による圧力が付与され、図７（ａ）に示すように、隙間１７が押し広げられる方向に力が働く。これにより可動片１０，１０が、その根元部２２を支点として弾性変形し、第二平面１２，１２が離間して隙間１７（開閉部１８）が開く。その結果、マイクロ流路２ａ内の液体が、隙間１７を通じてマイクロ流路２ｂへ移動することができる。すなわち、マイクロ流路２ａ側から液体による圧力付与を続けることにより、隙間１７（開閉部１８）が開いた状態が維持され、液体をマイクロ流路２ａからマイクロ流路２ｂ側へ移送することができる。
【００４６】
一方、この状態から液体による圧力付与を停止すると、図７（ｂ）に示すように、可動片１０，１０が元の状態に戻り、第二平面１２，１２が近接及び密着して隙間１７（開閉部１８）が閉じる。これにより、液体のマイクロ流路２ｂへの移送を止めることができる。
すなわち、本実施形態のマイクロバルブ１では、マイクロ流路２ａ側からの液体による圧力付与を調節することにより、隙間１７（開閉部１８）を開閉することができる。
【００４７】
なお本実施形態において、第一平面１１と側壁２３ａとが成す角度α１は９０度以上であるが、１００度以上かつ１７０度以下であることが好ましく、１２０度以上１６０度以下であることがより好ましい。換言すれば、平面Ｘと第一平面１１とが成す角度α２が１０度以上かつ８０度以下であることが好ましく、２０度以上かつ６０度以下であることがより好ましい。角度α１が１７０度以上（角度α２が１０度以下）であると、第一平面１１の流れ方向（左右方向）の長さが大きくなり、マイクロバルブ１のサイズが必要以上に大きくなってしまう。一方、角度α１が１００度以下（角度α２が８０度以上）であると、隙間１７を押し広げる力が弱くなり、隙間１７の開閉が不安定となるおそれがある。
【００４８】
一方、マイクロ流路２ｂ側に目を移すと、第三平面１５は、側壁２３ｂに対して９０度（直角）或いは９０度より僅かに小さい角度（鋭角）を成している（β１≦９０度、β２≧９０度）から、マイクロ流路２ｂ側から第三平面１５に向けて液体による圧力を付与しても、隙間１７（開閉部１８）は開かない（図７（ｃ））。逆に、第二平面１２，１２同士がより近接する方向に力が掛かるので、隙間１７（開閉部１８）はむしろ積極的に閉じる。
【００４９】
このように、本実施形態では、マイクロバルブ１によって液体の流れが一方向に制限され、マイクロバルブ１は逆止弁として機能することができる。
【００５０】
なお本実施形態では、第三平面１５と側壁２３ｂとがなす角度β１は９０度以下であるが、マイクロ流路２ｂからマイクロ流路２ａへの逆流が起こらない範囲であれば、９０度を多少上回ってもよい。一方、角度β１の下限（角度β２の上限）は、第一平面１１に係る角度α１、α２と干渉しない範囲であれば、特に限定はない。
【００５１】
マイクロバルブ１の使用方法について、図８を参照しながら説明する。図８においては、移送対象である液体をハッチングで表している。
まず、マイクロ流路２ａに液体を導入していき（図８（ａ））、隙間１７の入口まで充填する（図８（ｂ））。これにより、傾斜壁たる第一平面１１，１１に液体が接触する。
次に、液体に対して圧力を加える。圧力付与は、例えばマイクロ流路２ａに接続した外部のポンプを用いて行うことができる。これにより隙間１７が広がり、液体がマイクロ流路２ｂ側へ移送される（図８（ｃ））。
所望量の液体を移送できたら、圧力付与を解除する。例えばポンプを停止させるとともに圧を抜く。これにより隙間１７が閉塞し、液体の移送が止まる。以上がマイクロバルブ１の基本動作である。
【００５２】
上記した実施形態では、傾斜壁がマイクロ流路２ａ側、すなわち流れ方向の上流側のみに設けられ、逆止弁として機能するマイクロバルブ１を例示したが、下流側にも傾斜壁を設けることができる。図９に示すマイクロバルブ２５では、可動片２６の第三平面２７が第一平面１１と同様の傾斜壁となっている。マイクロバルブ２５によれば、マイクロ流路２ａ，２ｂ間の双方向について、液体の流量を制御することができる。マイクロバルブ２５の他の構成は、マイクロバルブ１の構成と同じである。
【００５３】
上記した実施形態では、開閉部１８を全開及び全閉することにより液体の流量制御を行う例を示したが、開閉部１８の開度を連続的又は段階的に変化させてもよい。例えば、付与する圧力を調節することにより、開閉部１８の開度を調節することができる。
【００５４】
次に、本発明の液体秤取デバイスの実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係る液体秤取デバイス３０はマイクロチップに設けられるものであり、上記構成のマイクロバルブ１と同様のマイクロバルブを２個備えている。図１０に示すように、液体秤取デバイス３０は、マイクロ流路２ａ、マイクロバルブ１ａ、密閉空間３２、マイクロバルブ１ｂ、及びマイクロ流路２ｂがこの順番に直列に連結された構造を有している。すなわちマイクロバルブ１ａ，１ｂは、密閉空間３２の両端に設けられている。
【００５５】
密閉空間３２は、一定体積を有する空間である。本実施形態では、密閉空間３２はマイクロ流路２ａ，２ｂと同様の細長い筒状である。なお密閉空間３２は、マイクロ流路以外、例えば所謂マイクロチャンバーのような形状であってもよい。
【００５６】
液体秤取デバイス３０を用いて一定体積の液体を量り取る（秤取する）手順について説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）においては、液体をハッチングで表している。
まずマイクロ流路２ａに秤取対象となる液体を導入する。導入量は、密閉空間３２の体積以上とする（図１１（ａ））。
次に、マイクロ流路２ａに隣接するマイクロバルブ１ａを開放し、密閉空間３２に液体を移送する。具体的には、マイクロバルブ１ａに液体による圧力を付与し、隙間１７を開放する。これにより、隙間１７を通じて液体が密閉空間３２に導入される。密閉空間３２が液体で完全に満たされるまで、液体の移送を続ける（図１１（ｂ））。
【００５７】
密閉空間３２が液体で完全に満たされたら、マイクロバルブ１ａを閉じる。具体的には、液体に対する圧力付与を解除する。これにより、一定体積の液体が密閉空間３２に量り取られる。
【００５８】
次に、マイクロ流路２ｂに隣接するマイクロバルブ１ｂを開放し、マイクロ流路２ｂに液体を移送する。具体的には、密閉空間３２内の液体に圧力を加え、マイクロバルブ１ｂの隙間１７を開放する。これにより、隙間１７を通じて液体がマイクロ流路２ｂに導入され、一定体積の液体がマイクロ流路２ｂに回収される（図１１（ｃ））。このようにして、液体秤取デバイス３０を用いて一定体積の液体を量り取ることができる。
【００５９】
なお、密閉空間３２内の液体に圧力を加える方法としては、適宜のポンプを密閉空間３２に接続し、これを作動させることが挙げられる。このとき、マイクロバルブ１は逆止弁として機能するから、液体がマイクロ流路２ａ側に逆流することはない。上記ポンプとしては特に限定されず、ダイヤグラム式のポンプ、電気浸透流式のポンプ、光や熱分解でガスを発生するポンプ、過酸化水素と過マンガン酸ナトリウムによる酸素の発生を利用した化学反応によるポンプ、などを採用することができる。
【００６０】
マイクロ流路２ａに液体を導入し、圧力を付与する態様として、図１２に示すような構成も可能である。図１２に示す構成では、マイクロ流路２ａの上流側に、マイクロ流路２ａと直交する別のマイクロ流路３７が設けられている。そして、マイクロ流路３７から分岐するようにマイクロ流路２ａの上流側が接続されている。
図１２に示す実施形態では、まず、マイクロ流路３７に液体を流し、マイクロ流路３７の側面から分岐させてマイクロ流路２ａに液体を導入する（図１２（ａ））。マイクロバルブ１ａの隙間１７の入口まで液体を導入できたら、マイクロ流路３７に空気を流して、マイクロ流路２ａ内の液体に圧力を付与する。これにより、マイクロバルブ１ａが開放し、液体が密閉空間３２に移送される。これにより、一定体積の液体が秤取される。その後の手順は、図１１と同様である。
【００６１】
上記構成の複数のマイクロバルブと少なくとも１つの密閉空間を利用して、微量液体を混合するためのマイクロデバイスを構築することができる。以下、液体混合用のマイクロデバイスの実施形態について説明する。
【００６２】
図１３に示すマイクロデバイス４０は、５個のマイクロバルブ４１ａ〜４１ｅと、６個のマイクロ流路４２ａ〜４２ｆとで構成されている。マイクロバルブ４１ａ〜４１ｅは、上記したマイクロバルブ１と同じ構成のものである。マイクロ流路４２ａ〜４２ｆは、上記したマイクロ流路２ａ，２ｂと同じ構成のものである。
【００６３】
本実施形態では、マイクロ流路４２ｂとマイクロ流路４２ｄは、液体混合用の密閉空間として機能する。
マイクロ流路（密閉空間）４２ｂには、マイクロ流路４２ａとマイクロ流路４２ｃが、それぞれマイクロバルブ４１ａとマイクロバルブ４１ｃを介して接続されている。マイクロバルブ４１ａに関して、液体は、マイクロ流路４２ａからマイクロ流路４２ｂに向かってのみ移送可能である。マイクロバルブ４１ｃに関して、液体は、マイクロ流路４２ｃからマイクロ流路４２ｂに向かってのみ移送可能である。
【００６４】
マイクロ流路（密閉空間）４２ｄには、マイクロ流路４２ｂとマイクロ流路４２ｅが、それぞれマイクロバルブ４１ｂとマイクロバルブ４１ｅを介して接続されている。マイクロバルブ４１ｂに関して、液体は、マイクロ流路４２ｂからマイクロ流路４２ｄに向かってのみ移送可能である。マイクロバルブ４１ｅに関して、液体は、マイクロ流路４２ｅからマイクロ流路４２ｄに向かってのみ移送可能である。
【００６５】
マイクロ流路４２ｄとマイクロ流路４２ｆは、マイクロバルブ４１ｄを介して接続されている。液体は、マイクロ流路２ｄからマイクロ流路４２ｆに向かってのみ移送可能である。
【００６６】
マイクロデバイス４０では、マイクロ流路（密閉空間）４２ｂに、マイクロ流路４２ａとマイクロ流路４２ｃから液体を導入し、混合することができる。例えば、マイクロ流路４２ａ，４２ｃから一定の体積比で各液体を導入し、所望の混合比で液体を混合することができる。導入する液体の体積比（混合比）は、例えば、マイクロバルブ４１ａ，４１ｃからの流入速度の比率を変えることにより、調整することができる。
【００６７】
同様にして、マイクロデバイス４０では、マイクロ流路（密閉空間）４２ｄに、マイクロ流路４２ｂとマイクロ流路４２ｅから液体を導入し、混合することができる。混合された液体は、マイクロ流路４２ｆから回収可能である。
【００６８】
図１４に示すマイクロデバイス５０は、５種類の液体を混合可能なものである。マイクロデバイス５０は、平面視が星形の十角形（凹多角形）である密閉空間５５を有する。そして、５個のマイクロ流路５２ａ〜５２ｅが、マイクロバルブ５１ａ〜５１ｅを介して放射状に密閉空間５５に接続されている、接続位置は、内側に突出した５個の頂点（内角が１８０度以上の頂点）である。マイクロバルブ５１ａ〜５１ｅは、上記したマイクロバルブ１と同じ構成のものである。マイクロバルブ５１ａ〜５１ｅの接続方向は、液体が、マイクロ流路５２ａ〜５２ｅから密閉空間５５に向かってのみ移動できる方向である。マイクロ流路５２ａ〜５２ｅは、一定の体積を有する。
【００６９】
また、５個のマイクロ流路５２ｆ〜５２ｊが、放射状に密閉空間５５に接続されている、接続位置は、外側に突出した５個の頂点（内角が１８０度未満の頂点）である。
【００７０】
また、マイクロ流路５２ａ〜５２ｅには、マイクロバルブ６１ａ〜６１ｅを介して別のマイクロ流路６２ａ〜６２ｅが接続されている。マイクロバルブ６１ａ〜６１ｅも、上記したマイクロバルブ１と同じ構成のものである。マイクロバルブ６１ａ〜６１ｅの接続方向は、液体が、マイクロ流路６２ａ〜６２ｅからマイクロ流路５２ａ〜５２ｅに向かってのみ移動できる方向である。
【００７１】
さらに、マイクロ流路５２ｆ〜５２ｊには、マイクロバルブ６１ｆ〜６１ｊを介して別のマイクロ流路６２ｆ〜６２ｊが接続されている。マイクロバルブ６１ｆ〜６１ｊも、上記したマイクロバルブ１と同じ構成のものである。マイクロバルブ６１ｆ〜６１ｊの接続方向は、液体が、マイクロ流路５２ｆ〜５２ｊからマイクロ流路６２ｆ〜６２ｊに向かってのみ移動できる方向である。
【００７２】
マイクロデバイス５０を用いて液体を混合する場合は、まず、マイクロバルブ６１ａ〜６１ｅを介して、マイクロ流路６２ａ〜６２ｅからマイクロ流路５２ａ〜５２ｅに液体を導入して満たす。これにより、一定体積の５種類の液体が秤取される。次に、マイクロバルブ５１ａ〜５１ｅを順番に開放し、各液体を密閉空間５５に導入する。これにより、密閉空間５５で液体が混合される。
【００７３】
次に、密閉空間５５に空気を送り込み、マイクロ流路５２ｆ〜５２ｊに混合液体を移送する。さらに、マイクロバルブ６１ｆ〜６１ｊを介して、混合液体をマイクロ流路６２ｆ〜６２ｊに移送する。これにより、混合液体をマイクロ流路６２ｆ〜６２ｊに回収できる。
【００７４】
本発明の対象となる液体としては、水、油、生化学的緩衝液、血液、リンパ液、尿、土壌抽出水、水耕水、等の液体が挙げられる。またマイクロ流路は微小な流路であることから、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。
【実施例】
【００７５】
図１２に示す構成からなる液体秤取デバイス３０を作製し、液体を流す実験を行った。
基材５は、ソフトリソグラフィーにより、シリコン樹脂（東レダウコーニング製、SILPOT 184）で作製した。マイクロ流路２ａ，２ｂ及び密閉空間３２のサイズは、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍとした。可動片１０の第一平面（傾斜壁）１１の角度α２は２０度とした。第三平面１５の角度β２は９０度とした。
隙間１７は、刀歯（幅0.２mm長さ１０mm）で加工して作製した。
基材５を上下から挟むフィルム６，７として、シリコン樹脂（東レダウコーニング製、SILPOT 184）を用いた。
基材５とフィルム６，７との接着は、それぞれ基材５の表面にプラズマ処理を行った後、貼り合わせることにより行った。
液体として、リン酸緩衝液を用いた。
【００７６】
上記した手順により、液体をマイクロ流路３７からマイクロ流路２ａに導入した。さらに、空気を送り込んでマイクロバルブ１ａを開放し、密閉空間３２に液体を移送した。密閉空間３２を液体で満たした後、マイクロバルブ１ｂを開放してマイクロ流路２ｂに液体を移送した。これにより、一定体積の液体をマイクロ流路２ｂに回収することができた。
【符号の説明】
【００７７】
１  マイクロバルブ
２，２ａ，２ｂ  マイクロ流路
３  マイクロチップ
５  基材
６  フィルム
７  フィルム
１０  可動片
１１  第一平面（傾斜壁）
１５  第三平面（出口側壁面）
１７  隙間
１８  開閉部
２３，２３ａ，２３ｂ  側壁（内壁）
２５  マイクロバルブ
２６  可動片
２７  第三平面（傾斜壁）
３０  液体秤取デバイス
３２  密閉空間
４０  マイクロデバイス
４１ａ〜４１ｅ  マイクロバルブ
４２ａ〜４２ｆ  マイクロ流路
５０  マイクロデバイス
５１ａ〜５１ｊ  マイクロバルブ
５２ａ〜５２ｊ  マイクロ流路
５５  密閉空間
６１ａ〜６１ｊ  マイクロバルブ
６２ａ〜６２ｊ  マイクロ流路
【図１】
2015096285.tif 000003
【図２】
2015096285.tif 000004
【図３】
2015096285.tif 000005
【図４】
2015096285.tif 000006
【図５】
2015096285.tif 000007
【図６】
2015096285.tif 000008
【図７】
2015096285.tif 000009
【図８】
2015096285.tif 000010
【図９】
2015096285.tif 000011
【図１０】
2015096285.tif 000012
【図１１】
2015096285.tif 000013
【図１２】
2015096285.tif 000014
【図１３】
2015096285.tif 000015
【図１４】
2015096285.tif 000016