(57)【要約】【課題】マイクロ流路デバイスにおいて液体の流量制御を容易に行うことができ、かつ作製も容易である流量調整デバイスを提供する。【解決手段】流量調整デバイス１は、フィルム６と光応答性ガス発生剤からなるガス発生フィルム７とを有する。フィルム６の表面には線状かつ有底のスリット１７が設けられている。スリット１７の両端はマイクロ流路２ａ，２ｂに面している。非使用時にはスリット１７は閉じている。ガス発生フィルム７に光を照射することによりガスが発生し、フィルム６の裏面側からガスによる圧力が付与される。これによりフィルム６が変形し、スリット１７が開く。スリット１７を通じて液体がマイクロ流路２ａ，２ｂに流入又は流出可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流路に設けられ、前記マイクロ流路から流出する液体又は前記マイクロ流路に流入する液体の流量を調整する流量調整デバイスであって、
光を照射することによりガスを発生する光応答性ガス発生剤と、フィルム状の部材に形成された流量調整用流路とを有し、
当該流量調整用流路を通じて、液体がマイクロ流路から流出又はマイクロ流路へ流入するものであり、
光応答性ガス発生剤から発生したガスによる圧力を前記フィルム状の部材に付与することにより、前記流量調整用流路の形状が変化し、前記液体の流量が調整されることを特徴とする流量調整デバイス。
【請求項２】
前記ガスによる圧力をフィルム状の部材に付与すると前記流量調整用流路が開いて前記マイクロ流路と連通し、付与された前記ガスを排出すると前記流量調整用流路が閉じることを特徴とする請求項１に記載の流量調整デバイス。
【請求項３】
前記流量調整用流路は、フィルム状の部材の表面に形成された線状かつ有底の切り込みであり、流量調整用流路の形状が変化することにより切り込みの一部または全部が開閉することを特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整デバイス。
【請求項４】
前記切り込みの端部は、前記マイクロ流路の内部に面していることを特徴とする請求項３に記載の流量調整デバイス。
【請求項５】
前記マイクロ流路は板状の基材に形成され、前記フィルム状の部材は当該基材に面接触しており、当該フィルム状の部材における前記基材とは反対側に光応答性ガス発生剤が設けられ、光応答性ガス発生剤から発生したガスによる圧力が、前記フィルム状の部材における前記基材とは反対側から付与されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流量調整デバイス。
【請求項６】
前記光応答性ガス発生剤は、フィルム状又はテープ状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流量調整デバイス。
【請求項７】
前記フィルム状の部材に付与されたガスを排出するためのガス排出機構をさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の流量調整デバイス。
【請求項８】
前記ガス排出機構は、ガス排出路と当該ガス排出路に設けられたバルブからなることを特徴とする請求項７に記載の流量調整デバイス。
【請求項９】
前記バルブは、光を照射することにより自己剥離する光刺激剥離フィルムを利用したものであることを特徴とする請求項８に記載の流量調整デバイス。
【請求項１０】
前記光応答性ガス発生剤は、アクリルバインダーと光増感剤をさらに含有させたものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の流量調整デバイス。
【請求項１１】
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１〜１０のいずれかに記載の流量調整デバイスと、一定体積を有する密閉空間とを有し、
前記流量調整デバイス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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量調整デバイス、並びに、液体秤取デバイスに関する。本発明は、マイクロ流路に流入又は流出する微量液体の流量調整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流路デバイス（マイクロデバイス、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流路デバイスが知られている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
近年、マイクロ流路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。このマイクロ流路デバイスには、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】
またマイクロ流路デバイスを用いて、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、液体等の流体の制御が難しくなる。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、マイクロ流路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、マイクロ流路デバイスにおいて液体の流量制御を容易に行うことができ、かつ作製も容易である流量調整デバイスと、当該流量調整デバイスを利用した液体秤取デバイス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、マイクロ流路に設けられ、前記マイクロ流路から流出する液体又は前記マイクロ流路に流入する液体の流量を調整する流量調整デバイスであって、光を照射することによりガスを発生する光応答性ガス発生剤と、フィルム状の部材に形成された流量調整用流路とを有し、当該流量調整用流路を通じて、液体がマイクロ流路から流出又はマイクロ流路へ流入するものであり、光応答性ガス発生剤から発生したガスによる圧力を前記フィルム状の部材に付与することにより、前記流量調整用流路の形状が変化し、前記液体の流量が調整されることを特徴とする流量調整デバイスである。
【０００９】
本発明の流量調整デバイスは、マイクロ流路に設けられ、マイクロ流路に流入又は流出する液体の流量を調整するものである。本発明の流量調整デバイスは、光応答性ガス発生剤を有しており、当該光応答性ガス発生剤に光を照射することにより、ガスを発生させることができる。また本発明の流量調整デバイスは、フィルム状の部材に形成された流量調整用流路を有している。そして、本発明の流量調整デバイスでは、光応答性ガス発生剤から発生したガスの圧力をフィルム状の部材に付与することにより、流量調整用流路の形状が変化し、これにより液体の流量が調整される。本発明の流量調整デバイスでは、光応答性ガス発生剤から発生したガスを利用するので、光を照射するだけの簡単な操作で流量調整を行うことができ、加熱や冷却といった操作を必要としない。さらに、フィルム状の部材に形成された流路形成流路の形状を変化させることで液体の流量を調整するものであり、光応答性ガス発生剤と流量調整用流路を基本とした簡単な構成からなるので、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、前記ガスによる圧力をフィルム状の部材に付与すると前記流量調整用流路が開いて前記マイクロ流路と連通し、付与された前記ガスを排出すると前記流量調整用流路が閉じる。
【００１２】
好ましくは、前記流量調整用流路は、フィルム状の部材の表面に形成された線状かつ有底の切り込みであり、流量調整用流路の形状が変化することにより切り込みの一部または全部が開閉する。
【００１３】
好ましくは、前記切り込みの端部は、前記マイクロ流路の内部に面している。
【００１４】
好ましくは、前記マイクロ流路は板状の基材に形成され、前記フィルム状の部材は当該基材に面接触しており、当該フィルム状の部材における前記基材とは反対側に光応答性ガス発生剤が設けられ、光応答性ガス発生剤から発生したガスによる圧力が、前記フィルム状の部材における前記基材とは反対側から付与される。
【００１５】
好ましくは、前記光応答性ガス発生剤は、フィルム状又はテープ状である。
【００１６】
好ましくは、前記フィルム状の部材に付与されたガスを排出するためのガス排出機構をさらに有する。
【００１７】
かかる構成により、流量調整用流路の閉鎖を容易に行うことができる。
【００１８】
好ましくは、前記ガス排出機構は、ガス排出路と当該ガス排出路に設けられたバルブからなる。
【００１９】
好ましくは、前記バルブは、光を照射することにより自己剥離する光刺激剥離フィルムを利用したものである。
【００２０】
好ましくは、前記光応答性ガス発生剤は、アクリルバインダーと光増感剤をさらに含有させたものである。
【００２１】
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、上記構成の流量調整デバイスと、一定体積を有する密閉空間とを有し、前記流量調整デバイス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。
【００２２】
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、上記構成の流量調整デバイスを有しており、流量調整デバイス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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の流量調整デバイスによれば、より簡単な操作で微量液体の流量調整を行うことができる。また、光応答性ガス発生剤と流量調整用流路を基本とした簡単な構成からなるので、製作が容易である。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る流量調整デバイス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】マイクロ流路デバイスの積層構造とマイクロ流路を表す断面斜視図である。
【図３】流量調整デバイスとマイクロ流路の部分のみを表す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】流量調整部の構成を表す斜視図である。
【図８】流量調整部の構成を表す分解斜視図である。
【図９】ガス発生部の積層構造を表す斜視図である。
【図１０】ガスによる圧力が付与されていない状態のスリットを表し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１１】ガスによる圧力が付与された状態のスリットを表し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１２】図１１の状態において液体がスリットを通過する様子を表す断面図である。
【図１３】ガス排出機構の基本構成を表す断面図である。
【図１４】図１３のガス排出機構を作動させる例を表す説明図である。
【図１５】図１３のガス排出機構を作動させる別の例を表す説明図である。
【図１６】遮光フィルムの設置例を表す断面図である。
【図１７】遮光フィルムの別の設置例を表す断面図である。
【図１８】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１９】（ａ）〜（ｃ）は、図１８の液体秤取デバイスの使用方法を表す説明図である。
【図２０】他の実施形態に係る流量調整デバイスの設置例を表す説明図であり、（ａ）と（ｂ）は液体の流れる方向が異なる例を示す。
【図２１】他の実施形態に係る流量調整デバイスの設置例を表す説明図である。
【図２２】他の実施形態に係る流量調整デバイスの設置例を表す説明図であり、（ａ）と（ｂ）は液体の流れる方向が異なる例を示す。
【図２３】他の実施形態に係る流量調整デバイスの設置例を表す説明図である。
【図２４】他の実施形態に係る流量調整デバイスの設置例を表す説明図であり、（ａ）と（ｂ）は液体の流れる方向が異なる例を示す。
【図２５】他の実施形態に係る流量調整デバイスの設置例を表す説明図であり、（ａ）と（ｂ）は液体の流れる方向が異なる例を示す。
【図２６】実施例１２で用いた流量調整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】
【００２６】
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方向は、基材５が上側、マスク１０が下側となる姿勢を基準とし、左右方向は、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。
【００２７】
本発明の一実施形態に係る流量調整デバイス１は、図１に示すように、例えば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調整するものである。
図２に示すように、本実施形態では、流量調整デバイス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流路デバイス３内に設けられている。
【００２８】
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は、基本的に同じ構成のものである。
【００２９】
マイクロ流路デバイス３における流量調整デバイス１の部分は、図２〜図６に示すように、板状の基材５に、薄膜フィルム（フィルム状の部材）６、ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）７、ガスバリア層８、及びマスク１０がこの順番に積層された基本構造を有している。そして、基材５の一部と薄膜フィルム６とで流量調整部１２が構成され、一方、ガス発生フィルム７、ガスバリア層８、及びマスク１０でガス発生部１５が構成されている。
【００３０】
基材５には、マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂが形成されている。マイクロ流路２ａ，２ｂは断面が長方形の筒状であり、天面と両側面が基材５の一部で構成され、底面が薄膜フィルム６で構成されている。またマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとの間には仕切り部１１が形成されている。仕切り部１１により、マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとが仕切られている。仕切り部１１はマイクロ流路２ａ，２ｂの端面を構成している。
【００３１】
基材５を構成する材料としては、樹脂、ガラス、セラミックス等が挙げられる。上記樹脂としては、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、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）、ポリメチル水素シロキサン等が挙げられる。
【００３２】
図４〜図６に示すように、基材５の下面には、薄膜フィルム６が設けられている。薄膜フィルム６は基材５の下面の略全面に設けられている。これにより、薄膜フィルム６はマイクロ流路２ａ，２ｂの底面を構成している。
【００３３】
また図３〜図８に示すように、薄膜フィルム６の上側の面には、スリット（流量調整用流路）１７が形成されている。スリット１７は、線状かつ有底の切り込みであり、基材５の仕切り部１１に接する位置に１個設けられている。詳細には、スリット１７は平面視において仕切り部１１の略中央の位置で左右に延びており、かつ両端部が仕切り部１１からはみ出ている。すなわち、左右方向において、スリット１７の長さは仕切り部１１の長さよりも大きい。そのため、スリット１７は仕切り部１１を跨いで位置し、スリット１７の端部はマイクロ流路２ａ，２ｂまで延びている。これにより、スリット１７の開口部１８の端部はマイクロ流路２ａ，２ｂ内に面している。流量調整デバイス１の非使用時において、スリット１７の開口部１８は閉じている。
なお、図７、図８においては、便宜上、仕切り部１１を直方体のように描いている。
【００３４】
スリット１７は有底の切り込みである。換言すれば、厚み方向において薄膜フィルム６が完全には切断されていない状態であり、途中で切断を止めた状態とも言える。そのため、薄膜フィルム６を単体で観察すると、スリット１７は、基材５側（上側）からは見えるが、ガス発生フィルム７側（裏側）からは見えない。
【００３５】
薄膜フィルム６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。また、薄膜フィルム６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。
【００３６】
図２、図４〜図６、図９に示すように、薄膜フィルム６の下面には、ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）７が設けられている。ガス発生フィルム７は、光を照射することによりガスを発生する材料で構成されており、光を照射することによりガスを発生する。ガス発生フィルム７は、薄膜フィルム６の略全面か、少なくともスリット１７の直下をカバーする領域に設けられている。
【００３７】
ガス発生フィルム７の厚みとしては特に限定はないが、好ましくは５μｍ以上かつ５ｍｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上かつ５００μｍ以下である。
ガス発生フィルム７を構成する材料の具体例等については後述する。
【００３８】
ガス発生フィルム７の下面には、ガスバリア層８が設けられている。ガスバリア層８は、ガス発生フィルム７から発生したガスが薄膜フィルム６側のみに供給されるように、かつ背圧を抑えるために、設けられている。ガスバリア層８はガス透過性が低く、かつ光透過性である。またガスバリア層８の光透過性については、紫外線領域の光の減衰が起きにくい性質であることが好ましい
ガスバリア層８を構成する材料としては、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、石英ガラス及びパイレックスガラス等が挙げられる。
ガスバリア層８の厚みは、ガスバリア層８を構成する材料等によって適宜選択すればよく、特に限定はないが、好ましくは１０μｍ以上かつ１ｍｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上かつ５００μｍ以下である。
【００３９】
ガスバリア層８の下面には、マスク１０が設けられている。マスク１０は、スリット１７の直下に対応する位置に円形の開口２０を有している（図９）。これにより、マスク１０の下から光を照射した場合に、光の照射エリアがスリット１７の直下部分に限定される。
マスク１０を構成する材料としては、グラファイト含有ポリエチレンフィルム等が挙げられる。また、ガラスの表面に金を蒸着してマスクパターンが形成することにより、マスク１０を構成することもできる。
【００４０】
本実施形態の流量調整デバイス１では、ガス発生フィルム７から発生したガスを薄膜フィルム６の裏面側に供給する。具体的には、マスク１０の開口２０の直下に光源を設置し、開口２０に向けて光を照射する。すると、光は開口２０から入光して、ガスバリア層８を透過し、ガス発生フィルム７に到達する。ここで、本実施形態ではマスク１０によって光の照射エリアを限定しているので、スリット１７の直下位置に対して重点的に光が照射される。これにより、ガス発生フィルム７からガスが発生し、薄膜フィルム６の裏面側にガスが供給される。このとき、スリット１７の直下部分に対して重点的にガスが供給される。これにより、薄膜フィルム６に対してガスによる圧力が付与され、特にスリット１７の直下部分に対して重点的に圧力が付与される。
【００４１】
本実施形態の流量調整デバイス１では、上記のようにして薄膜フィルム６に対してガスによる圧力を付与することにより、スリット（流量調整用流路）１７の形状が変化する。これにより、スリット１７が開いて液体が通過可能となり、かつマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとが連通する。ここで、スリット１７の形状変化について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。
【００４２】
図１０（ａ）、（ｂ）は、非使用時、すなわちガスによる圧力が付与されていない状態におけるスリット１７の様子を示している。非使用時においては、スリット１７は非常に細い溝となっており、直線状の開口部１８は殆ど塞がっている。この状態では、液体は開口部１８から入り込むことができず、液体はスリット１７を通過できない。
【００４３】
この状態から、薄膜フィルム６の裏面側（ガス発生フィルム７側）からガスを供給し、薄膜フィルム６にガスによる圧力を付与する（図１１（ａ）の矢印参照）。すると、薄膜フィルム６が下方から押し上げられて僅かに撓み、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、スリット１７の開口部１８が広げられる。これにより、スリット１７が断面Ｖ字状の溝のような形状に変化する。この状態になると、液体が開口部１８から入り込むことができ、液体はスリット１７を通過できる。
このように、本実施形態の流量調整デバイス１では、非使用時にはスリット１７の流路断面積は略ゼロであるが、ガスによる圧力を付与することによりスリット１７が一定の流路断面積を有するようになる。
【００４４】
図１１に示すようにスリット１７が開放すると、マイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとが連通し、一方のマイクロ流路から他方のマイクロ流路に液体を移送できるようになる。例えば図１２に示すように、マイクロ流路２ｂ内の液体がスリット１７の端部から入り込み、仕切り部１１の下を潜って、マイクロ流路２ａ内に移送される。
【００４５】
すなわち、本実施形態の流量調整デバイス１では、非使用時においては、流量調整用流路たるスリット１７が閉じており、液体はスリット１７を通過できない。換言すれば、液体はマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとの間を移動できない。一方、光照射によってスリット１７を開くことができ、液体がスリット１７を通過できるようになる。換言すれば、液体がマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂとの間を移動できるようになる。これが、流量調整デバイス１における流量調整の基本動作である。
【００４６】
次に、開いたスリット１７を再び閉じるためには、ガスによる圧力付与を解除する必要がある。例えば、薄膜フィルム６に供給されたガスを排出して、圧力付与を解除することができる。以下に、当該目的を達成するためのガス排出機構の例について説明する。
【００４７】
図１３に示すガス排出機構２１は、ガス排出路２２と封鎖用フィルム（バルブ）２３によって構成されている。ガス排出路２２の一端は、スリット１７の直下であって薄膜フィルム６とガス発生フィルム７との間に位置している。ガス排出路２２の他端は、マイクロ流路デバイス３の裏側から外部に開放している。そして、ガス排出路２２の他端の開口２５は、封鎖用フィルム２３で塞がれている。このガス排出機構２１によれば、封鎖用フィルム２３を剥がすことにより、開口２５からガスを排出し、圧力付与を解除することができる。
【００４８】
封鎖用フィルム２３を剥がすための方策の一例としては、封鎖用フィルム２３を微粘着フィルムで構成することが挙げられる。微粘着フィルムを用いることにより、ガス排出路２２に所定値以上の圧力が付与された時点で、封鎖用フィルム２３が圧力に耐えられなくなり、開口２５から剥がれる。具体的には、図１４に示すように、マスク１０の開口２０から光を照射し続ける（矢印参照）ことにより、ガスを連続的に供給する。これにより、ガス排出路２２内の圧力を所定値以上に高めることができ、微粘着フィルムで構成された封鎖用フィルム２３を剥がすことができる。
【００４９】
別の例としては、封鎖用フィルム２３を光刺激剥離フィルムで構成することが挙げられる。光刺激剥離フィルムは、光を照射することによりガスを発生し、その圧力で自己剥離するものである。具体的な操作としては、図１５に示すように、封鎖用フィルム２３に対して光を照射し続ける（矢印参照）。これにより、光刺激剥離フィルムで構成された封鎖用フィルム２３がガスを発生し、その圧力で自己剥離する。
なお図１４、図１５では、基材５の図示を省略している。
【００５０】
本実施形態の流量調整デバイス１については、未使用時には遮光フィルムで覆っておき、使用時に遮光フィルムを取り外して使用する構成を採用することができる。遮光フィルムで覆うことにより光を遮断し、非使用時における誤動作、例えば、意図しないスリット１７の開放や、意図しない上記ガス排出機構２１の作動を防ぐことができる。
遮光フィルムの設置例を図１６、図１７に示す。図１６に示す例では、マスク１０の裏面、に遮光フィルム２７が設けられている。図１７に示す例では、ガスバリア層８とマスク１０との間に遮光フィルム２７が設けられている。
【００５１】
なお、ガス発生フィルム７や封鎖用フィルム２３に光を照射するための光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。発光ダイオードは、応答速度が速い、発光効率が高い、発熱が少ない、消費電力が低い、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。上記発光ダイオードとして、例えば、波長が３３０ｎｍ〜４１０ｎｍ程度の光を発し、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剤等の温度の上昇を抑えつつ、ガスを発生させることができる。
発光ダイオード以外の光源としては、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。
また光源は、明滅を繰り返すことができるものが好ましい。
【００５２】
上記した実施形態では、スリット１７を全開及び全閉することにより液体の流量調整を行う例を示したが、スリット１７の開度を連続的又は段階的に変化させてもよい。例えば、ガス発生フィルム７からのガス供給量を調節することにより、スリット１７の開度を調節することができる。ガス供給量は、例えば、光の照射時間により調節することができる。
【００５３】
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、上記構成の流量調整デバイス１と同様の流量調整デバイスを２個備えている。図１７に示すように、液体秤取デバイス３０は、マイクロ流路２ａ、流量調整デバイス１ａ、密閉空間３２、流量調整デバイス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。すなわち流量調整デバイス１ａ，１ｂは、密閉空間３２の両端に設けられている。
【００５４】
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。
【００５５】
密閉空間３２には、ポンプ３３が接続されている。ポンプ３３により、密閉空間３２に満たされた液体をマイクロ流路２ａ又はマイクロ流路２ｂへ移送することができる。上記ポンプ３３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。
【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１９（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１９（ａ））。
次に、マイクロ流路２ａに隣接する流量調整デバイス１ａを開放し、密閉空間３２に液体を移送する。具体的には、流量調整デバイス１ａの下から光を照射してガスを発生させ、流量調整デバイス１ａのスリット１７を開放する。これにより、スリット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１９（ｂ））。
【００５７】
密閉空間３２が液体で完全に満たされたら、流量調整デバイス１ａを閉じる。具体的には、図１３に示したガス排出機構２１を作動させ、流量調整デバイス１ａのスリット１７を閉じる。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に隣接する流量調整デバイス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、流量調整デバイス１ｂの下から光を照射してガスを発生させ、流量調整デバイス１ｂのスリット１７を開放する。同時にポンプ３３を作動させ、液体をマイクロ流路２ｂ側に押し出す。これにより、スリット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１９（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】
上記した実施形態では、流量調整デバイス１がマイクロ流路２ａとマイクロ流路２ｂの間に設置され、且つこれらが直列に連結されているが、他の実施形態も可能である。図１９〜図２５に他の実施形態を示す。図２０、図２２、図２４、図２５において、（ａ）と（ｂ）は液体の流れる方向（矢印）が異なるのみであり、構造自体は同じである。
【００６０】
図２０（ａ），２０（ｂ）は、流路断面積が異なる２つのマイクロ流路２ｃ，２ｄの間に流量調整デバイス１を設けた例を示している。この例では、細いマイクロ流路２ｃの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。また流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部近傍に設けられている。
【００６１】
図２１に示す例でも、流路断面積が異なる２つのマイクロ流路２ｃ，２ｄの間に流量調整デバイス１を設けている。この例でも、細いマイクロ流路２ｃの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。ただし、流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部から離れた位置に設けられている。
【００６２】
図２２（ａ），２２（ｂ）に示す例では、細いマイクロ流路２ｃと太いマイクロ流路２ｄとの間、並びに、細いマイクロ流路２ｅと太いマイクロ流路２ｄとの間に、流量調整デバイス１が１個ずつ設けられている。この例では、細いマイクロ流路２ｃ，２ｅの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。また２個の流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部近傍に対向して設けられている。
【００６３】
図２３に示す例でも、細いマイクロ流路２ｃと太いマイクロ流路２ｄとの間、並びに、細いマイクロ流路２ｅと太いマイクロ流路２ｄとの間に、流量調整デバイス１が１個ずつ設けられている。この例でも、細いマイクロ流路２ｃ，２ｅの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。ただし、流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部から離れた位置に対向して設けられている。
【００６４】
図２４（ａ），２４（ｂ）に示す例では、細いマイクロ流路２ｃと太いマイクロ流路２ｄとの間、細いマイクロ流路２ｅと太いマイクロ流路２ｄとの間、並びに、細いマイクロ流路２ｆと太いマイクロ流路２ｄとの間に、流量調整デバイス１が１個ずつ設けられている。この例では、細いマイクロ流路２ｃ，２ｅの端面と、太いマイクロ流路２ｄの側面との間に流量調整デバイス１が接続されている。さらに、細いマイクロ流路２ｆの端面と太いマイクロ流路２ｄの端面との間に流量調整デバイス１が接続されている。マイクロ流路２ｃとマイクロ流路２ｅに接続された流量調整デバイス１は、マイクロ流路２ｄの側面であって端部近傍に対向して設けられている。
【００６５】
図２５（ａ），２５（ｂ）は、マイクロ流路とマイクロチャンバーとの間に流量調整デバイス１を設けた例である。この例では、１個のマイクロチャンバー３５に複数のマイクロ流路２ｇ〜２ｏが放射状に連結されている。そして、マイクロチャンバー３５とマイクロ流路２ｇ〜２ｏとの間に、それぞれ流量調整デバイス１が設けられている。なお、マイクロチャンバー３５には、別のマイクロ流路３６が直接接続されている。
【００６６】
ここで、ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）７を構成する材料について説明する。光照射によりガスを発生する当該材料（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、光照射により光分解反応が進行する。これらの化合物は、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。
上記アゾ化合物としては、例えば、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。上記アジド化合物としては、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン、グリシジルアジドポリマー等が挙げられる。
【００６７】
上記光応答性ガス発生剤は、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、光照射によりガスを発生する上記化合物を固定したり、上記ガス発生剤に粘着性を持たせたり、上記ガス発生剤に種々の機能を付加する役割を果たす。例えば、光照射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、光照射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、上記ガス発生剤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、ガス発生剤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。
【００６８】
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。ただし、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。
【００６９】
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。
【００７０】
なお、上記粘接着剤樹脂は、光の照射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、ガス発生剤に対して光照射が開始された後でも、ガス発生材と基剤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、光照射により、架橋しない性質を有することが好ましい。
【００７１】
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。
上記ガス発生剤は、光増感剤を含んでいてもよい。上記光増感剤としては、チオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン類及びポルフィリン等が挙げられる。
【００７２】
上記ガス発生剤は、上述した成分の他に、必要に応じて、種々の添加剤をさら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、架橋剤、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。
光応答性ガス発生剤を構成する上記材料は、いずれも、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、上記材料は、応答性の良いガス発生剤として好適に用いられる。
【００７３】
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】
【００７４】
上記構成の流量調整デバイス１とマイクロ流路を組み合わせて、図２０〜図２５に示す構成からなるマイクロ流路デバイスを作製し、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。細いマイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆのサイズは、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍとした。太いマイクロ流路２ｄのサイズは幅０．８ｍｍ、深さ０．８ｍｍとした。シリコン樹脂（東レダウコーニング製、SILPOT 184）を用いて、厚み０．０５ｍｍの薄膜フィルム６を作製した。
【００７５】
薄膜フィルム６の表面に、幅０．２ｍｍ、長さ１０ｍｍ、深さ０．０４ｍｍ（非切断部の厚み：０．０１ｍｍ）のスリット１７を形成した。薄膜フィルム６を基材５に貼り付け、さらにガス発生フィルム７、ガスバリア層８、及びマスク１０を貼り付けた。マスク１０は、グラファイト含有のポリエチレンフィルムを直径６ｍｍの円に打ち抜いて作製した。光照射用の光源として、ＬＥＤ（ナイトライドセミコンダクター製：NS375−５RFS）を用いた。
【００７６】
（実施例１）
図２０（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｃに液体を満たし、流量調整デバイス１に光を照射した。これにより、流量調整デバイス１のスリット１７が開放し、液体をマイクロ流路２ｄに移送させた。
【００７７】
（実施例２）
図２０（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｄに液体を満たし、流量調整デバイス１に光を照射した。これにより、流量調整デバイス１のスリット１７が開放し、液体をマイクロ流路２ｃに移送させた。
【００７８】
（実施例３）
図２１に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｃに液体を満たし、流量調整デバイス１に光を照射した。これにより、流量調整デバイス１のスリット１７が開放し、液体をマイクロ流路２ｄの両方向に移送させた。
【００７９】
（実施例４）
図２２（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｃ，２ｅに液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、各流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロ流路２ｃ，２ｅから液体をマイクロ流路２ｄに順次移送させた。
【００８０】
（実施例５）
図２２（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｄに液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロ流路２ｄから液体をマイクロ流路２ｃ，２ｅに順次移送させた。
【００８１】
（実施例６）
図２３に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｃ，２ｅに液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、各流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロ流路２ｃ，２ｅから液体をマイクロ流路２ｄの両方向に順次移送させた。
【００８２】
（実施例７）
図２４（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆに液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、各流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆから液体をマイクロ流路２ｄに順次移送させた。
【００８３】
（実施例８）
図２４（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｆに液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、各流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロ流路２ｆからから液体をマイクロ流路２ｃ，２ｅ，２ｆに順次移送させた。
【００８４】
（実施例９）
図２５（ａ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路２ｇ〜２ｏに液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、各流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロ流路２ｇ〜２ｏから液体をマイクロチャンバー３５に順次移送させた。さらに、マイクロチャンバー３５に集められた液体をマイクロ流路３６を通じて系外部に移送した。
【００８５】
（実施例１０）
図２５（ｂ）に示すマイクロ流路デバイスにおいて、マイクロ流路３６を通じてマイクロチャンバー３５に液体を満たし、各流量調整デバイス１に対して順番に光を照射した。これにより、各流量調整デバイス１のスリット１７が順番に開放し、マイクロチャンバー３５から液体をマイクロ流路２ｇ〜２ｏに順次移送させた。
【００８６】
（実施例１１）
図２６に示すように、図２０に示す構成にガス排出機構２１を追加したマイクロ流路デバイスを作製した。封鎖用フィルム２３として微粘着テープ（積水化学工業社製：品名６２４Ｌ）を用いた。光照射を続けてガスによる圧力を付与し続けることにより、封鎖用フィルム２３が剥離し、ガスが排出された。これによりスリット１７が閉鎖し、液体の移送を停止させることができた。
【００８７】
（実施例１２）
封鎖用フィルム２３として光刺激剥離フィルム（積水化学工業社製：品名ＳＥＬＦＡ）いる以外は実施例１１と同様の構成のマイクロ流路デバイスを作製し、実験を行った。封鎖用フィルム２３に光照射することにより、封鎖用フィルム２３が自己剥離し、ガスが排出された。これによりスリット１７が閉鎖し、液体の移送を停止させることができた。
【符号の説明】
【００８８】
１  流量調整デバイス
２ａ〜２ｏ  マイクロ流路
５  基材
６  薄膜フィルム（フィルム状の部材）
７  ガス発生フィルム（光応答性ガス発生剤）
１２  流量調整部
１５  ガス発生部
１７  スリット（切り込み）
２１  ガス排出機構
２２  ガス排出路
２３  封鎖用フィルム（バルブ）
３０  液体秤取デバイス
３２  密閉空間
【図１】
2015117829.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015117829.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015117829.tif 000009
【図８】
2015117829.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2015117829.tif 000016
【図１５】
2015117829.tif 000017
【図１６】
2015117829.tif 000018
【図１７】
2015117829.tif 000019
【図１８】
2015117829.tif 000020
【図１９】
2015117829.tif 000021
【図２０】
2015117829.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2015117829.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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