(57)【要約】【課題】流路内での液体の流動を制御しやすいマイクロ流路装置を提供する。【解決手段】マイクロ流路装置１０は、液体Ｌを収容する第一槽１１と、第一槽１１に接続され、第一槽１１からの液体Ｌを流す流路２０とを備えている。流路２０は、平坦な底面２１と、底面２１上に設けられ、底面２１を複数のウェル２２に区画する凸部２３とを有している。流路２０のウェル２２は、液体Ｌに外方から力が加わらない場合に、液体Ｌが凸部２３上に留まるように機能し、液体Ｌに外方から力が加わった場合に、液体Ｌがウェル２２上を流れるように機能する。【選択図】図１
2015171754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流れを制御するマイクロ流路装置であって、
前記液体を収容する第一槽と、
前記第一槽に接続され、前記第一槽からの前記液体を流す流路とを備え、
前記流路は、平坦な底面と、前記底面上に設けられ、前記底面を複数のウェルに区画する凸部とを有し、
前記流路の前記ウェルは、前記液体に外方から力が加わらない場合に、前記液体が前記凸部上に留まるように機能し、前記液体に外方から力が加わった場合に、前記液体が前記ウェル上を流れるように機能することを特徴とするマイクロ流路装置。
【請求項２】
前記流路の前記凸部は、前記液体の流れ方向に対して傾斜する２つの方向に沿って格子状に配置されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路装置。
【請求項３】
前記流路の前記凸部は、前記液体の流れ方向に対して垂直な方向に沿って配置された少なくとも一つの辺を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ流路装置。
【請求項４】
前記凸部の幅は、０．１μｍ以上かつ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項５】
前記ウェルの平面形状は矩形であり、前記ウェルの一辺の長さは、０．１μｍ以上かつ５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項６】
前記凸部は、平坦な上面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項７】
前記凸部の長手方向に垂直な断面において、前記凸部の下流側上端部に、角度が９０°以下となるコーナー部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項８】
前記凸部の長手方向に垂直な断面において、前記凸部は０．１以上かつ３．０以下のアスペクト比を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項９】
前記流路の前記底面は、前記第一槽の底面よりも上方に位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項１０】
前記流路は、前記凸部が形成された凸部形成領域を含み、前記凸部形成領域全体の面積に占める前記ウェルの面積は、１０％以上かつ９０％以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【請求項１１】
前記流路に、前記流路からの前記液体を流し込む第二槽が接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項記載のマイクロ流路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の流れを制御するマイクロ流路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造体の表面を撥水性または親水性にすることで、防曇性や防汚性の機能を持たせることが知られている。とりわけ近年、撥水性と親水性との差を利用することで、液体の移動を制御する受動弁の機能が注目され、これを利用したマイクロ流路の開発が活発に行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
従来技術では、特に撥水性を発現させるためにフッ素やシリコーンといった表面エネルギーの小さい材料を含有する薬剤により材料表面を化学処理している。例えば特許文献１では、撥水（疎水）部はフッ素系のポリマー、例えば、ＣＰＦＰをパーフルオロ溶媒で薄めたポリマー（商品名：ＣｙｔｏｐＣＴＬ−８０９Ｍ、旭硝子）を使用して形成することが記載されている（段落［００１３］および［発明の実施の形態］参照）。
【０００４】
一方、マイクロ流路の応用分野として最も期待される医療検査チップ、例えばμ−ＴＡＳやバイオセンサ等においては、薬剤の溶出により検査精度が劣化することが懸念される。このため、材料表面を非化学処理することにより撥水性および親水性を制御する手段を確立することが強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５９０５４２号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／１２３２４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題を解決する技術として、例えば特許文献２に開示されたものが知られている。これはマイクロ流路に微細凹凸を形成して親水性および疎水性を制御するという技術である。しかしながら、この技術を用いても液体の制御は未だに不十分であり、外方から力が加わらない場合に液体を流さず、外方から力が加わった場合に液体を流すという制御を的確に行うことは難しい。また、上記マイクロ流路を樹脂により作製しようとすると、樹脂の流動性の関係上、量産が難しく、とりわけ射出成形法を用いて成形することは不可能である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、流路内での液体の流動を制御しやすいマイクロ流路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置は、液体の流れを制御するマイクロ流路装置であって、前記液体を収容する第一槽と、前記第一槽に接続され、前記第一槽からの前記液体を流す流路とを備え、前記流路は、平坦な底面と、前記底面上に設けられ、前記底面を複数のウェルに区画する凸部とを有し、前記流路の前記ウェルは、前記液体に外方から力が加わらない場合に、前記液体が前記凸部上に留まるように機能し、前記液体に外方から力が加わった場合に、前記液体が前記ウェル上を流れるように機能することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記流路の前記凸部は、前記液体の流れ方向に対して傾斜する２つの方向に沿って格子状に配置されていてもよい。
【００１０】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記流路の前記凸部は、前記液体の流れ方向に対して垂直な方向に沿って配置された少なくとも一つの辺を有していてもよい。
【００１１】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記凸部の幅は、０．１μｍ以上かつ２０μｍ以下であってもよい。
【００１２】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記ウェルの平面形状は矩形であり、前記ウェルの一辺の長さは、０．１μｍ以上かつ５０μｍ以下であってもよい。
【００１３】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記凸部は、平坦な上面を有してもよい。
【００１４】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記凸部の長手方向に垂直な断面において、前記凸部の下流側上端部に、角度が９０°以下となるコーナー部が形成されていてもよい。
【００１５】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記凸部の長手方向に垂直な断面において、前記凸部は０．１以上かつ３．０以下のアスペクト比を有してもよい。
【００１６】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記流路の前記底面は、前記第一槽の底面よりも上方に位置してもよい。
【００１７】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記流路は、前記凸部が形成された凸部形成領域を含み、前記凸部形成領域全体の面積に占める前記ウェルの面積は、１０％以上かつ９０％以下であってもよい。
【００１８】
本発明の一実施の形態によるマイクロ流路装置において、前記流路に、前記流路からの前記液体を流し込む第二槽が接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、流路内での液体の流動を制御しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置を示す垂直断面図（図１のII−II線断面図）である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置を示す垂直断面図（図１のIII−III線断面図）である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置の流路を示す概略平面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置の流路を示す垂直断面図（図３のＶ−Ｖ線断面図）である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置の流路を示す垂直断面図（図３のVI−VI線断面図）である。
【図７】図７（ａ）（ｂ）は、凸部の変形例を示す垂直断面図である。
【図８】図８は、流路の変形例を示す概略平面図である。
【図９】図９は、流路の変形例を示す概略平面図である。
【図１０】図１０は、実施例に係るマイクロ流路装置の全体を示す平面図である。
【図１１】図１１は、実施例に係るマイクロ流路装置を示す平面図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は、実施例に係るマイクロ流路装置の流路を示す概略平面図である。
【図１３】図１３は、実施例に係るマイクロ流路装置と比較例に係るマイクロ流路装置との間で液移動量を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。図面は例示であり、説明のために特徴部を誇張することがあり、実物とは異なる場合がある。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。
【００２２】
（マイクロ流路装置の構成）
まず本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置の構成について説明する。図１乃至図３は、本実施形態に係るマイクロ流路装置を示す図である。
【００２３】
図１乃至図３に示すように、マイクロ流路装置１０は、液体Ｌの流れを制御するものであり、例えば合成樹脂等の固体材料から作製された装置本体１０ａを含んでいる。このようなマイクロ流路装置１０は、上流側に位置する第一槽１１と、下流側に位置する第二槽１２と、第一槽１１と第二槽１２との間に設けられた流路２０とを備えている。
【００２４】
第一槽１１は、流路２０に向けて液体Ｌを流し込むためのものであり、液体Ｌを収容するための一定の容積をもつ凹部から構成されている。この第一槽１１は、液体Ｌに対して親和性の高い（親液性をもつ）領域とすることが好ましい。また、第一槽１１の径は、例えば３ｍｍ〜１５ｍｍであり、第一槽１１の深さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍである。なお、図１において底面１１ａは平面円形状であるが、これに限らず、平面楕円形状、平面矩形形状等としても良い。このような第一槽１１は、例えば導入槽や反応槽等であっても良い。
【００２５】
第二槽１２は、流路２０からの液体Ｌを排出するためのものであり、液体Ｌを収容するための一定の容積をもつ凹部からなっている。この第二槽１２は、液体Ｌに対して親和性の高い（親液性をもつ）領域とすることが好ましい。また、第二槽１２の径は、例えば３ｍｍ〜１５ｍｍであり、第二槽１２の深さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍである。なお、図１において底面１２ａは平面円形状であるが、これに限らず、平面楕円形状、平面矩形形状等としても良い。このような第二槽１２は、例えば反応槽や廃液槽等であっても良い。なお、第二槽は必ずしも設けられていなくても良く、流路２０からマイクロ流路装置１０の外部へ直接液体Ｌを放出しても良い。
【００２６】
流路２０は、第一槽１１からの液体Ｌを第二槽１２へ流すためのものであり、一定の容積をもつ凹部からなっている。この流路２０は、平面から見て第一槽１１側（上流側）から第二槽１２側（下流側）へ向けて一直線状に延びている。この場合、流路２０の長さｌａは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍである。この流路２０は、液体Ｌに対して親和性の低い（撥液性をもつ）領域であり、液体Ｌに対して外方から力が加わった場合に、その内部に液体Ｌが流れるようになっている。なお、図１および図２において、矢印Ｆは液体Ｌの流れ方向を示している。
【００２７】
図２に示すように、流路２０は、平坦な底面２１を有しており、この底面２１は、第一槽１１の底面１１ａおよび第二槽１２の底面１２ａよりも上方に位置している。これにより、液体Ｌに外方から力が加わらない場合に、第一槽１１又は第二槽１２に収容された液体Ｌが流路２０上に流れることを防止している。
【００２８】
なお、図３に示すように、流路２０の長手方向に垂直な断面は矩形状であり、高さｈａおよび幅ｗａを有している。この場合、流路２０の高さｈａは、例えば０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、流路２０の幅ｗａは、例えば０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである。また、流路２０の幅ｗａに対する流路２０の高さｈａの値、すなわち（流路２０の高さｈａ）／（流路２０の幅ｗａ）の値は、２以下とすることが好ましく、１以下とすることが更に好ましい。上記値を２以下とすることにより、液体Ｌとウェル２２（後述）内の空気との接触面積が大きくなるので、流路２０の撥液性をより高めることができる。
【００２９】
さらに、第一槽１１と第二槽１２と流路２０とは、蓋体１３によって覆われている。なお、蓋体１３には、第一槽１１および／または第二槽１２を外気と連通させる空気孔（図示せず）が設けられていても良い。
【００３０】
次に、図４乃至図６を参照して、流路２０の構成について更に詳細に説明する。
【００３１】
図４乃至図６に示すように、流路２０は、底面２１と、底面２１上に設けられ、底面２１を複数のウェル２２に区画する凸部２３とを有している。
【００３２】
このうちウェル２２は、凸部２３によって取り囲まれており、空気を収容するための一定の容積をもつ凹部からなっている。このウェル２２は、後述するように、液体Ｌに外方から力が加わらない場合に、液体Ｌが凸部２３上に留まるように機能する。また、液体Ｌに外方から力が加わった場合に、液体Ｌがウェル２２上を流れるように機能する。
【００３３】
図４に示すように、互いに隣接するウェル２２同士は、凸部２３によって分離されており、ウェル２２同士は底面２１上で繋がらないようになっている。このため、各ウェル２２の内部に空気が確実に保持され、これにより、流路２０に撥液性を持たせることが可能となる。この場合、複数のウェル２２は互いに同一の形状を有しており、液体Ｌの流れ方向Ｆに沿って周期的に形成されているので、上流側に位置するウェル２２に液体Ｌが進入した場合であっても、その下流側に位置するウェル２２によって液体Ｌの進行を食い止めることができる。
【００３４】
なお、各ウェル２２の平面形状は矩形とすることが好ましく、ウェル２２内部の空気（気泡）を安定して保持できるようにするために、正方形とすることが更に好ましい。また、ウェル２２の一辺の長さｌｂは、０．１μｍ以上かつ５０μｍ以下とすることが好ましい。ウェル２２の一辺の長さｌｂを０．１μｍ以上とすることにより、ウェル２２内部の空気が液体Ｌへ溶出する現象が無視できる程度に小さくなる。ウェル２２の一辺の長さｌｂを５０μｍ以下とすることにより、ウェル２２内部の空気と入れ替わってウェル２２内部に液体Ｌが進入する不具合が防止される。なお、これに限らず、各ウェル２２の平面形状を三角形等の多角形又は円形等としても良い。
【００３５】
凸部２３は、底面２１上で上方に向けて突設されて土手部を形成している。また、図４に示すように、凸部２３は、平面から見て液体Ｌの流れ方向（矢印Ｆ）に対して平行な方向および垂直な方向に沿って格子状に配置されている。このように、凸部２３が液体Ｌの流れ方向に垂直な部分をもつことにより、凸部２３上の液体Ｌとウェル２２内の空気との境界線２５において、液体Ｌが下流側のウェル２２方向へ進行することが妨げられる。これにより、液体Ｌの流れが堰き止められ（ピン止め効果）、液体Ｌが下流側へ流れることを防止するので、流路２０の撥液性を高めることができる。
【００３６】
また、流路２０は、凸部２３が形成された凸部形成領域２８と、凸部２３が形成されていない凸部非形成領域２９とを含んでいる。このうち凸部形成領域２８は、凸部２３のうち最も上流側の部分と凸部２３のうち最も下流側の部分との間の領域によって定義される。一方、凸部非形成領域２９は、凸部２３が存在せず平坦な底面２１のみから構成される領域である。この場合、凸部形成領域２８全体の面積に占めるウェル２２の面積は、１０％以上かつ９０％以下とすることが好ましく、２０％以上かつ８０％以下とすることが更に好ましい。凸部形成領域２８全体の面積に占めるウェル２２の面積を１０％以上とすることにより、流路２０の撥液性を十分に高めることができる。また、凸部形成領域２８全体の面積に占めるウェル２２の面積を９０％以下とすることにより、凸部２３が細くなりすぎて凸部２３の成形が困難となる不具合を防止することができる。なお、凸部非形成領域２９は必ずしも設けられていなくても良く、流路２０全体が凸部形成領域２８からなっていても良い。
【００３７】
なお、図４において、凸部２３の幅ｗｂは、０．１μｍ以上かつ２０μｍ以下とすることが好ましく、０．５μｍ以上かつ１０μｍ以下とすることが更に好ましい。凸部２３の幅ｗｂを０．１μｍ以上とすることにより、凸部２３を成形することが容易となる。また、凸部２３の幅ｗｂを２０μｍ以下とすることにより、流路２０の撥液性を十分に高めることができる。この場合、凸部２３の幅ｗｂは、凸部２３の全域に亘り一定となっているが、これに限らず、凸部２３の幅ｗｂを場所によって異ならせても良い。
【００３８】
また、図５および図６に示すように、凸部２３の高さｈｂは、０．０１μｍ以上かつ６０μｍ以下とすることが好ましく、０．５μｍ以上かつ３０μｍ以下とすることが更に好ましい。さらに、凸部２３は０．１以上かつ３．０以下のアスペクト比を有することが好ましく、０．５以上かつ１．５以下のアスペクト比を有することが更に好ましい。アスペクト比を０．１以上とすることにより、ウェル２２内部に空気（気泡）を保持することが可能となる。また、アスペクト比を３．０以下とすることにより凸部２３を成形することが容易となる。なお、アスペクト比とは、（凸部２３の高さｈｂ）／（凸部２３の幅ｗｂ）によって定義される値である。
【００３９】
図５および図６に示すように、凸部２３の長手方向に垂直な断面形状は、矩形となっている。また、図６に示すように、凸部２３は、底面２１に平行かつ平坦な上面２３ａと、底面２１に垂直な上流側の側面２３ｂと、底面２１に垂直な下流側の側面２３ｃとを有している。そして上面２３ａと側面２３ｃとの間にはコーナー部２４が形成されており、この垂直断面において、コーナー部２４の角度θは９０°となっている。このように、凸部２３の上面２３ａを平坦面とし、コーナー部２４の角度θを９０°以下とした場合、図６に示すように、コーナー部２４において液体Ｌが下流側のウェル２２方向へ進行することを妨げる効果を高めることができる（ピン止め効果）。なお、角度θが９０°より大きい場合でもピン止め効果は発現するが、角度θを９０°以下とした場合にピン止め効果を顕著に発現させることができる。
【００４０】
なお、凸部２３の長手方向に垂直な断面形状は矩形に限られない。ただし、上述したピン止め効果を確実に発現するためには、凸部２３が平坦な上面２３ａを有し、凸部２３の下流側上端部に、角度θが９０°以下となるコーナー部２４が形成されていることが好ましい。
【００４１】
例えば、図７（ａ）に示すように、凸部２３の長手方向に垂直な断面形状を三角形とし、凸部２３の下流側上端部に、角度θが鋭角となるコーナー部２４を形成しても良い。
【００４２】
また、図７（ｂ）に示すように、凸部２３の上流側上端部および下流側上端部にそれぞれ上方に突出する角状部分２３ｄを設け、このうち下流側の角状部分２３ｄの先端に形成されたコーナー部２４の角度θを鋭角としても良い。
【００４３】
図４乃至図６において、凸部２３は、平面から見て液体Ｌの流れ方向（矢印Ｆ）に対して平行な方向および垂直な方向に沿って格子状に配置されている。とりわけ、凸部２３を構成する格子の少なくとも一辺が、液体Ｌの流れ方向に対して垂直なことが望ましい。このように、格子の少なくとも一辺を液体Ｌの流れ方向に対して垂直にすることで、堰き止め効果（ピン止め効果）を最大にすることができる。この場合、凸部２３を構成する辺同士は必ずしも直交していなくても良い（例えば、図８参照）。しかしながら、これに限らず、凸部２３は、平面から見て液体Ｌの流れ方向（矢印Ｆ）に対して傾斜する２つの方向に沿って格子状に配置されていても良い（図９参照）。
【００４４】
なお、このようなマイクロ流路装置１０のうち、少なくとも第一槽１１、第二槽１２および流路２０は、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の合成樹脂材料を用いることが、加工性の観点からは好ましい。マイクロ流路装置１０が合成樹脂材料からなる場合、マイクロ流路装置１０は例えば射出成形法等の成形法を用いて作製することができる。本実施の形態において、流路２０の凸部２３が格子状に配置されているので、射出成形時に溶融した樹脂が射出成形金型内を流動しやすく、このため流路２０の成形性を向上させることができる。なお、マイクロ流路装置１０は、例えば全体として直方体状の部材またはディスク状の部材（図１０参照）から構成されていても良い。また、マイクロ流路装置１０は、その全体が一つの材料から一体的に作製されても良く、あるいは複数の部材を組合せることにより作製されても良い。
【００４５】
なお、液体Ｌに対して薬剤が溶出することを防止するため、マイクロ流路装置１０のうち、少なくとも液体Ｌが接触する部分（とりわけ第一槽１１、第二槽１２および流路２０）は表面コーティング等の化学処理が行われることなく、マイクロ流路装置１０を構成する材料が露出していることが好ましい。
【００４６】
また、マイクロ流路装置１０内を流れる液体Ｌは、典型的には水であるが、これに限定されるものではない。例えば試薬、検査薬等、水を主成分とする水系の液体であっても良い。あるいは、ｎ−ヘキサデカン等の油系の液体であっても良い。なお、マイクロ流路装置１０は、液体Ｌの流れを正確に制御することが求められる流路、例えば医療用のマイクロ流路として用いることができる。
【００４７】
（本実施の形態の作用）
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００４８】
図１乃至図３に示すマイクロ流路装置１０において、まず液体Ｌを外部から第一槽１１に導入し、第一槽１１に貯留する。次に、第一槽１１と第二槽１２と流路２０とを蓋体１３によって覆う。
【００４９】
この際、液体Ｌの一部が第一槽１１から流路２０側に向けて流れ、流路２０の入口部分（凸部非形成領域２９）に達する。また、このとき流路２０の複数のウェル２２内には、空気が保持されている。このため、液体Ｌは、凸部２３とウェル２２との境界線２５（図４参照）において、下流側のウェル２２の方向へ進行することが妨げられ、ウェル２２周囲の凸部２３上に留まる。この結果、液体Ｌの流れがウェル２２によって堰き止められ（ピン止め効果）、液体Ｌが下流側へ流れることが防止される。
【００５０】
次に、液体Ｌに対して外方から、所定の力を上回る力が加わることを想定する。この力は、第一槽１１から第二槽１２に向けて作用する。このような力としては、ポンプ等による吸引力、マイクロ流路装置１０全体に加わる重力や遠心力、あるいは電気泳動による外力等を挙げることができる。
【００５１】
液体Ｌに対して力が加わった場合、上述したウェル２２による堰き止めが解除され、液体Ｌは、凸部２３とウェル２２との境界線２５を乗り越えて下流側のウェル２２へ向けて流れ出す。続いて、液体Ｌは、複数のウェル２２上を順次通過して下流側へ向けて流動する。外力によって流路２０内を通過した液体Ｌは、その後、流路２０から流出して第二槽１２に達し、第二槽１２に貯留される。
【００５２】
その後、液体Ｌに対して力を加えることを停止した場合、液体Ｌは、凸部２３とウェル２２との境界線２５で再び留められ、これ以降流路２０内を流動しなくなる。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、ウェル２２は、液体Ｌに外方から力が加わらない場合（または液体Ｌに加わる力が所定の力を下回る場合）に、液体Ｌを凸部２３上に留めるように機能する。また、ウェル２２は、液体Ｌに対して外方から所定の力を上回る力が加わった場合に、液体Ｌがウェル２２上を流れるように機能する。このため、流路２０は、第一槽１１から第二槽１２に向けて流れる液体Ｌを制御するバルブとしての役割を果たすことができる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、流路２０は、底面２１を複数のウェル２２に区画する凸部２３を有するので、ウェル２２による空気の保持効果が向上し、マイクロ流路装置１０の液体流動の制御性能を向上させることができる。また、流路２０が凸部２３によって区画された複数のウェル２２を有することにより、液体Ｌとウェル２２内の空気との接触面積を大きくすることができるので、流路２０の撥液性の効果をより高めることができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態によれば、化学処理を行うことなく、流路２０の微細形状によって、流路２０に撥液性をもたせることが可能となる。これにより、マイクロ流路装置１０内での液体Ｌの流動制御が容易となる。また、液体Ｌが接触する部分に表面コーティング等の化学処理を行う必要がないので、液体Ｌに薬剤が溶出するおそれもない。
【００５６】
さらにまた、本実施の形態によれば、流路２０の微細形状によって、液体Ｌの撥液性を高めることができるので、流路２０に浸入した液体Ｌの排液性を向上させることができる。この結果、流路２０中での液体Ｌの損失量を少なくすることができる。
【実施例】
【００５７】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００５８】
以下に挙げる３種のマイクロ流路装置（実施例１、実施例２、比較例）を作製した。
【００５９】
（実施例１）
図１０に示すマイクロ流路装置１０（実施例１）を作製した。具体的には、まず鋼材を機械切削加工し、マイクロ流路装置１０を反転した形状をもつ金型（図示せず）を作製した。次に、当該金型を用いて射出成形法により図１０に示すマイクロ流路装置１０を作製した。このマイクロ流路装置１０は、直径１５０ｍｍ、厚み２．０ｍｍのディスク形状を有していた。なお、マイクロ流路装置１０の材料は、ポリカーボネート樹脂（帝人株式会社製、パンライト（登録商標））を用いた。
【００６０】
図１１は、このマイクロ流路装置１０（実施例１）の第一槽１１、流路２０および第二槽１２を示す平面図である。図１１に示すように、第一槽１１および第二槽１２の平面形状をそれぞれ直径５ｍｍの円形とし、第一槽１１および第二槽１２の深さをそれぞれ０．８ｍｍとした。また、流路２０の長さを４ｍｍとし、幅を０．１ｍｍとし、深さ（表面から底面２１までの深さ）を０．０３ｍｍとした。なお、流路２０はマイクロ流路装置１０の半径方向に沿って延びるようにし、流路２０の中心をマイクロ流路装置１０の中心から４０ｍｍの位置に配置した（図１１参照）。
【００６１】
図１２（ａ）に示すように、マイクロ流路装置１０（実施例１）の流路２０は、正方形状の複数のウェル２２と、各ウェル２２を取り囲む凸部２３とを有しており、凸部２３は、液体Ｌの流れ方向に対して平行な方向および垂直な方向に沿って格子状に配置した。また、凸部２３の幅を０．０１ｍｍとし、高さを０．０１ｍｍとした。さらに、ウェル２２の一辺の長さを０．０４５ｍｍとした。
【００６２】
（実施例２）
流路２０の凸部２３が、液体Ｌの流れ方向に傾斜する格子状に配置されていること、以外は、実施例１と同様にして、マイクロ流路装置１０（実施例２）を作製した（図１２（ｂ）参照）。この場合、凸部２３は、液体Ｌの流れ方向に対して４５°の角度を持つ２つの方向に沿って格子状に延びている。
【００６３】
（比較例）
流路２０にウェル２２および凸部２３を設けず、流路２０を平坦な底面２１のみから構成したこと、以外は、実施例１と同様にして、マイクロ流路装置（比較例）を作製した。
【００６４】
上記３種のマイクロ流路装置（実施例１、実施例２、比較例）のそれぞれについて、流路２０内における液体の流動を制御する機能について次の２種類の試験を実施した。
【００６５】
＜試験１＞
まず各マイクロ流路装置の第一槽１１に１０μＬ（１０ｍｇ）の純水を滴下した。次に、予め質量を測定した濾紙を準備し、この濾紙を各マイクロ流路装置の第一槽１１にセットした。続いて、流路２０を覆うようにフィルムを貼りつけた。次に、ヴォルテックスシェーカー（Vortex Shaker）（VR-36D、タイテック株式会社製）上に各マイクロ流路装置を固定し、遠心加速度５．５９Ｇ（５００ｒ／ｍｉｎ）で１分間振動させた。その後、フィルムを剥がし、濾紙を取り外してその重量変化を計測した。具体的には、「振動前の濾紙の質量＋蒸留水の質量（１０ｍｇ）」と「振動後の濾紙の質量」との差から、純水の流出量を算出した。各マイクロ流路装置について、同様の実験をｎ＝５回繰り返して、平均値を求めた。
【００６６】
【表１】
2015171754.tif 000003
【００６７】
この結果、実施例１および２のマイクロ流路装置は、比較例のマイクロ流路装置に比べて、明らかに純水の流出量が小さかった（質量差が小さかった）。すなわち、堰き止め効果が顕著に大きかった。また実施例１のマイクロ流路装置は、実施例２のマイクロ流路装置に比べ、純水の流出量が小さかった（質量差が小さかった）。すなわち堰き止め効果が大きかった。
【００６８】
＜試験２＞
次に、各マイクロ流路装置の第一槽１１に１０μＬの純水を滴下した。次に、各マイクロ流路装置の第二槽１２に濾紙をセットした。続いて、流路２０を覆うようにフィルムを貼りつけた。次に、各マイクロ流路装置をスピンナーにセットし、遠心加速度が３００Ｇになるように設定して各マイクロ流路装置を回転させた。その後、フィルムを剥がし、濾紙を取り外してその重量変化を計測した。
【００６９】
同様に、遠心加速度を３００Ｇ、５５０Ｇ、８００Ｇに変化させ、各マイクロ流路装置（実施例１、実施例２、比較例）をそれぞれの回転数で回転させ、濾紙の重量が変化した場合の重量変化（液移動量）を計測した。
【００７０】
この結果を図１３に示す。図１３から明らかなように、実施例１および実施例２のマイクロ流路装置１０は、比較例のマイクロ流路装置１０と比べて、液移動量が大きかった。すなわち、撥液性を大きくしたため、流路２０内での液体損失が小さくなった。
【符号の説明】
【００７１】
１０        マイクロ流路装置
１０ａ      装置本体
１１        第一槽
１２        第二槽
１３        蓋体
２０        流路
２１        底面
２２        ウェル
２３        凸部
２４        コーナー部
２５        境界線
２８        凸部形成領域
２９        凸部非形成領域
【図１】
2015171754.tif 000004
【図２】
2015171754.tif 000005
【図３】
2015171754.tif 000006
【図４】
2015171754.tif 000007
【図５】
2015171754.tif 000008
【図６】
2015171754.tif 000009
【図７】
2015171754.tif 000010
【図８】
2015171754.tif 000011
【図９】
2015171754.tif 000012
【図１０】
2015171754.tif 000013
【図１１】
2015171754.tif 000014
【図１２】
2015171754.tif 000015
【図１３】
2015171754.tif 000016