(57)【要約】【課題】マイクロ流路の流量をフレキシブルに変更できる流量制御装置、かかる装置を有するマイクロチップ装置及びマイクロ流路の流量制御方法を提供する。【解決手段】マイクロ流路11の流量を制御する装置であって、電極層３と、電解質層４と、導電性高分子膜５とをこの順に有し、導電性高分子膜５はマイクロ流路11に露出しており、電極層３から電解質層４を介して導電性高分子膜５に通電されることによって流量が制御されることを特徴とする流量制御装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流路の流量を制御する装置であって、電極層と、電解質層と、導電性高分子膜とをこの順に有し、前記導電性高分子膜は前記マイクロ流路に露出しており、前記電極層から前記電解質層を介して前記導電性高分子膜に通電されることによって流量が制御されることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量制御装置において、前記電極層から通電されると、前記電解質層と前記導電性高分子膜との間にイオンの移動が生じることを特徴とする流量制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流量制御装置において、前記導電性高分子膜の親水・疎水特性が変えられることにより、流量が制御されることを特徴とする流量制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の流量制御装置において、前記導電性高分子膜がポリピロールからなる膜であることを特徴とする流量制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の流量制御装置を具備するマイクロチップ装置において、前記マイクロ流路に接続されたシリンジと、前記シリンジのピストンに連結されたリニアアクチュエータとをさらに具備し、前記リニアアクチュエータは導電性高分子からなる圧粉体を有し、前記圧粉体に通電されることによって前記リニアアクチュエータが駆動され、前記ピストンが動かされることを特徴とするマイクロチップ装置。
【請求項６】
基板に形成されたマイクロ流路に電極層、電解質層及び導電性高分子膜をこの順に設け、前記電極層によって前記電解質層を介して前記導電性高分子膜に通電することにより、前記導電性高分子膜の親水・疎水特性を変化させ、もって前記マイクロ流路の流量を制御することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路に露出した導電性高分子膜を具備し、マイクロ流路の流量をフレキシブルに変化させることができる流量制御装置、流量制御装置を有するマイクロチップ装置及び流量制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学物質の合成や分析の高効率化を目的として、これらのシステムをチップ上に集積したマイクロチップの開発が盛んに行われている。マイクロチップは数ミリメートル〜数センチメートル程度の大きさの基板に10〜数100マイクロメートルの微小流路（マイクロ流路）が形成されたものである。このマイクロチップを用いることにより、数マイクロリットル又はそれ以下の量の反応液で、化学物質の合成や分析を行うことができる。
【０００３】
マイクロチップの使用目的はさまざまであるが、化学物質の分析を行う場合に、マイクロ流路を通過させるだけで、サンプルに含まれた水と油を分離できると、非常に便利である。また化学物質の合成をする場合にも、溶液中に含まれる水分を分離することにより、反応系から不純物を除去できると考えられる。マイクロチップに設けられる複数のマイクロ流路のうち一部を疎水性にし、残りを親水性にすると、このような油と水を分離するマイクロチップを得ることができる。
【０００４】
特開2005-345279号（特許文献１）には、途中から２本に分岐したマイクロ流路を有するマイクロチップであって、分岐後の一方のマイクロ流路はフッ素、アルミニウム又はシリコンが添加された疎水性ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆され、他方は窒素が添加された親水性ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆されたものが記載されている。水と油を含む溶液をこのマイクロチップに流すと、水分は親水性ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆されたマイクロ流路を通過し、油分は疎水性ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆されたマイクロ流路を通過するので、水と油を分離することができる。しかし、ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆されたマイクロ流路の場合、疎水性であるか親水性であるかは常に一定である。そのため、サンプル中の水と油の割合に応じて疎水性の流路と親水性の流路の比率を変えたり、特定の流路を疎水性又は親水性にしたりすることはできず、汎用性が低いという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開2005-345279号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、マイクロ流路の流量をフレキシブルに変更できる流量制御装置、係る装置を有するマイクロチップ装置及びマイクロ流路の流量制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、マイクロ流路に導電性高分子膜を露出させ、導電性高分子膜に通電することによってその酸化還元状態を変化させると、マイクロ流路の親水・疎水特性が変化し、流量を制御できることを発見し、本発明に想到した。
【０００８】
すなわち、本発明の流量制御装置は、マイクロ流路用であって、電極層と、電解質層と、導電性高分子膜とをこの順に有し、前記導電性高分子膜は前記マイクロ流路に露出しており、前記電極層から前記電解質層を介して前記導電性高分子膜に通電されることによって流量が制御されることを特徴とする。
【０００９】
前記電極層から通電されると、前記電解質層と前記導電性高分子膜との間でイオンの移動が生じるのが好ましい。また導電性高分子膜の親水・疎水特性の変化によって、流量が制御されるのが好ましい。前記導電性高分子膜は、ポリピロールからなる膜であるのが好ましい。
【００１０】
本発明のマイクロチップ装置は、本発明の流量制御装置を有するもので、前記マイクロ流路に接続されたシリンジと、前記シリンジのピストンに連結されたリニアアクチュエータとをさらに具備し、前記リニアアクチュエータは導電性高分子からなる圧粉体を有し、前記圧粉体に通電されることによって前記リニアアクチュエータが駆動され、前記ピストンが動かされることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流量制御方法は、基板に形成されたマイクロ流路に電極層、電解質層及び導電性高分子膜をこの順に設け、前記電極層によって前記電解質層を介して前記導電性高分子膜に通電することにより、前記導電性高分子膜の親水・疎水特性を変化させ、もって前記マイクロ流路の流量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流量制御装置を用いると、導電性高分子膜と電極層との間に印加した電圧に対応した量でマイクロ流路の流量を変化させることができる。マイクロ流路に設けた導電性高分子膜に印加する電圧を変更するだけで、マイクロ流路の流量をフレキシブルに制御できる本発明の流量制御方法は、非常に汎用性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[1] マイクロチップ
図１は、本発明の流量制御装置が取り付けられたマイクロチップの一例を示す。マイクロチップ１の基板10に設けられたマイクロ流路11は、第一及び第二の流路11a，11bに分岐している。基板10の材料は、一般的にはシリコン、樹脂、ガラス、石英、セラミック、サファイア等である。溶媒耐性や、耐熱性の観点で好ましい基板10の材料は、パイレックス（登録商標）等の耐熱ガラスである。ガラス基板は高い透明度を有するので、分光学的分析に用いるマイクロチップ１の場合、特に好ましい。
【００１４】
マイクロ流路11はフォトマスクを用いたフォトレジスト法、ウェットエッチング法、型押し加工法、射出成形法、レーザー加工法、ドライエッチング法、ビーム加工法等によって基板10に形成される。マイクロ流路11の幅は一般的な範囲であればよく１〜600μmであるのが好ましく、10〜300μmであるのがより好ましい。またマイクロ流路11の深さ（又は高さ）も一般的な範囲であればよいが、流量制御のし易さの観点で、0.1〜2000μmであるのが好ましく、10〜500μmであるのがより好ましい。第一及び第二の流路11a，11bには、マイクロ流路11の分岐部に接するように、それぞれ流量制御装置2a，2bが取り付けられる。
【００１５】
図２は図１のA部を示す斜視図であり、図３は図１のX-X断面図である。図２及び３に示すように、マイクロチップ１は流量制御装置2a，2bが設けられた概略板状の第一の基板1aと、下面に溝が設けられた第二の基板1bが接合されたものである。流量制御装置2a，2bは、基材S上に電極層３、電解質層４及び導電性高分子膜５をこの順に有する。第一及び第二の基板1a，1bの一方の接合面に、必要に応じてマイクロ流路11の密封を確実にするシリコンゴム等のシール層12を設けても良い。
【００１６】
電極層３は白金、金、銀、銅、ニッケル、カーボン等のような一般的な電極材料からなればよい。電極層３には導電線30が接続される。電解質層４は、形状を保持しつつ導電性高分子膜５にイオンを供給できるように、ゲル状であるのが好ましい。電解質層４の好ましい厚さは0.1〜2000μmである。厚さが0.1μm未満であると、電極層３から導電性高分子膜５に電流が短絡し易すぎる。2000μm超としても、流量制御装置2a，2bが厚くなるだけで、流量制御機能は変化しない。好ましい電解質層４の例としてポリアクリルアミド及び／又はポリエチレングリコールに塩を分散させたものや、塩を含有する寒天溶液をゲル化したものものが挙げられる。電解質層４に含まれる塩の例として塩化ナトリウム、NaPF6、p-トルエンスルホン酸ナトリウム及び過塩素酸ナトリウムが挙げられる。
【００１７】
導電性高分子膜５はマイクロ流路11に露出し、マイクロ流路11を通過する流体Lに接触する。導電性高分子膜５には導電線50が接続されており、電極層３との間で通電可能である。導電性高分子膜５の厚さは0.1〜2000μmであるのが好ましい。0.1μm未満の導電性高分子膜５は、取扱いが難し過ぎる。2000μm超の導電性高分子膜５は、電極層３によって通電されたときに、疎水性又は親水性に変化するのが遅過ぎる。導電性高分子膜５を構成する導電性高分子は共役構造を有するのが好ましい。具体的にはポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン及びこれらの誘導体が好ましく、ポリピロール及びその誘導体がより好ましい。
【００１８】
導電性高分子膜５はドーパントを含有するのが好ましい。ドーパントはp型でもn型でも良く、一般的なものを使用することができる。p型ドーパントとしてはハロゲン（例えばCl2、Br2、I2、ICl、ICl3、IBr及びIF3）、ルイス酸（例えばPF5、PF6、BF4、AsF5及びSbF5）、硫酸、硝酸、過塩素酸、有機酸（例えばp-トルエンスルホン酸）並びに遷移金属塩（例えば三塩化鉄、四塩化チタン、硫酸鉄、硝酸鉄、過塩素酸鉄、リン酸鉄、スルホン酸鉄、臭化鉄、水酸化鉄、硝酸銅、硫酸銅及び塩化銅）が挙げられる。n型ドーパントとしてはアルカリ金属（例えばLi、Na、K、Rb及びCs）、アルカリ土類金属（例えばBe、Mg、Ca、Sc及びBa）、Ag、Eu及びYbが挙げられる。ドーパントを含有する導電性高分子膜５は、モノマー及びドーパントを含有する電解液に正極及び負極を浸漬させ、両極間に通電する方法（電解重合法）によって作製することができる。
【００１９】
導電性高分子膜５がドーパントとしてp-トルエンスルホン酸を含有するポリピロール膜であり、電解質層４が塩化ナトリウムを含有する寒天である場合を例にとって、通電によって導電性高分子膜５に生じる変化を説明する。
【００２０】
図５(a) に示すように、導電性高分子膜５の酸化状態では、ポリピロール鎖には正電荷があるので、p-トルエンスルホン酸やその他の陰イオンが電気的中性のためにポリピロール鎖の近くに存在する。この電荷の存在のため、導電性高分子膜５は親水性である。この導電性高分子膜５に通電して中性にすると、図５(b)に示すようにポリピロール鎖に電荷がなくなり、導電性高分子膜５は疎水性になる。導電性高分子膜５をさらに還元しても、ポリピロール鎖の周りにあるイオンの状態はほとんど変化せず、導電性高分子膜５は疎水性のままである。導電性高分子膜５を再び酸化状態にすると、ポリピロール鎖は再び正電荷を帯びた状態になるため、電解質層４から塩化物イオンが供給される（図５(c) ）。このため、導電性高分子膜５は親水性になる。すなわち、この導電性高分子膜５は、通電により中性又は還元状態にすることによって疎水性になり、酸化状態にすることによって親水性になる。
【００２１】
マイクロ流路11に露出した導電性高分子膜５を酸化状態にすると、親水性流体はマイクロ流路11を通過できる一方、疎水性流体は導電性高分子膜５の表面張力抵抗を超える圧力で流れていない限り、マイクロ流路11を通過できない。本明細書中、「親水性流体」とは、水を溶媒又は分散剤とした流体の他、水と十分に混ざり合う有機溶剤を溶媒又は分散媒とした流体をいう。水と混ざり合う有機溶剤としては、メタノール、エタノール、ギ酸、酢酸、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン等が挙げられ、その炭素数は１〜３程度が好ましい。「疎水性流体」とは、水とほとんど混ざり合わない溶剤を溶媒又は分散媒とした流体をいい、概ね炭素数が４以上の有機溶剤である。導電性高分子膜５を酸化状態にした場合、表面張力抵抗以下の圧力でマイクロ流路11を流れる疎水性流体に対しては、導電性高分子膜５は閉バルブとして働く。表面張力抵抗を超える圧力で疎水性流体はマイクロ流路11を通過するが、印加電圧に比例して酸化状態になった導電性高分子膜５は親水性流体の通過の抵抗となる。従って、印加電圧によって導電性高分子膜５の親水・疎水特性を変化させることで、疎水性流体の流量を制御できる。
【００２２】
逆にマイクロ流路11に露出した導電性高分子膜５を中性又は還元状態にすると、疎水性流体はマイクロ流路11を通過できる一方、親水性流体は導電性高分子膜５の表面張力抵抗を超える圧力を有さない限り、マイクロ流路11を通過できない。従って、中性又は還元状態にした導電性高分子膜５は、表面張力抵抗以下の圧力の親水性流体に対して閉バルブとして働く。表面張力抵抗を超える圧力の親水性流体はマイクロ流路11を通過するが、印加電圧に比例して還元状態になった導電性高分子膜５は親水性流体の通過に抵抗する。従って、印加電圧によって導電性高分子膜５の親水・疎水特性を変化させることで、親水性流体の流量を制御できる。
【００２３】
図１に示すマイクロチップ１によってサンプルに含まれる親水性流体と疎水性流体を分離する場合、例えば第一の流量制御装置2aの導電性高分子膜５を酸化することによって親水性にし、第二の流量制御装置2bの導電性高分子膜５を還元することによって疎水性にし、導入口110から親水性流体と疎水性流体の混合物をマイクロ流路11に流す。導電性高分子膜５を酸化するには導電性高分子膜５が正極となって電極層３が負極となるように通電し、還元するには、その逆向きに通電する。サンプルに含まれる親水性流体成分は第一の流路11aを通過するが、第二の流路11bを通過せず、疎水性流体成分は第二の流路11bを通過するが第一の流路11aを通過しない。したがって、親水性流体と疎水性流体を分離することができる。もちろん、第一及び第二の流量制御装置2a，2bに上述と逆向きに通電すれば、第一及び第二の流路11a，11bを通過する成分を反対にすることができる。
【００２４】
導電性高分子膜５を中性又は還元状態にすることで、導電性高分子膜５が親水性になる場合もある。図６(a) に示すように、導電性高分子膜５に含まれるドーパントが長い疎水基を有する有機酸の場合、ポリピロール鎖が正電荷を帯びていると、ドーパントの長い疎水基がポリピロール鎖の近くにある。このため、この導電性高分子膜５は酸化状態において疎水性である。導電性高分子膜５を中性又は還元状態にすると、長い疎水基を有する有機酸はポリピロール鎖から遠ざかり、電解質層４から供給されたナトリウムイオンによって中和される（図６(b)）。ポリピロール鎖に電荷が無いことより、ドーパントのイオン的な作用が優勢であるために、この導電性高分子膜５は中性又は還元状態のときに親水性である。
【００２５】
導電性高分子膜５の酸化還元状態は印加された電圧によって連続的に変化するから、親水性又は疎水性の程度も連続的に変化する。したがって、印加電圧によって導電性高分子膜５の親水性又は疎水性のレベルを調整し、マイクロ流路11を通過するサンプルの流量を制御することができる。
【００２６】
[2] マイクロチップの製造方法
図１〜４に示すマイクロチップ１を製造する方法の一例を説明する。まず基材Sにマスクをして金属を蒸着するなどの方法により、電極層３及び導電線30を基材S上に設ける。次いで、基材S全面をフォトレジストのような樹脂で被覆することによって絶縁層６を形成した後、電極層３の上に形成した絶縁層６をエッチングする。エッチングによって形成した穴に電解質溶液を充填した後、電解質溶液をゾル化又はゲル化し、電解質層４を得る。電解重合によって作製した導電性高分子膜５で被覆すると、第一の基板1aが得られる。電解質層４が流体Lに接触すると、電解質が流体Lに溶け出してしまうので、電解質層４はマイクロ流路11に露出しないように導電性高分子膜５によって覆われる。
【００２７】
第二の基板1bにエッチングによりマイクロ流路11を形成するとともに、蒸着法等により導電性高分子膜５用の導電線50を設ける。図４に示すように、マイクロ流路11が導電性高分子膜５に対向するように第一の基板1aと第二の基板1bを接合すると、導電線50は導電性高分子膜５に接触する。第一の基板1aと第二の基板1bを圧着しても良い。
【００２８】
[3] マイクロチップ装置
図７は、本発明のマイクロチップ装置の一例を示す。このマイクロチップ装置は、マイクロチップ１と、マイクロチップ１の導入口110に接続された流体供給装置100と、マイクロチップ１のマイクロ流路11に取り付けられた流量制御装置2a，2bとを具備する。図７に示すマイクロチップ１及びマイクロチップ１に取り付けられた流量制御装置2a，2bは、図１〜４に示す例と同じであるので、相違点である流体供給装置100のみ説明する。
【００２９】
流体供給装置100は、シリンダ71及びその中で摺動するピストン72からなるシリンジ７と、ピストン72を移動させるリニアアクチュエータ８と、シリンジ７に接続された流体Lの保管部９とを有する。ピストン72の運動によって流体Lはシリンダ71から出たり入ったりする。シリンダ71は導管73によってマイクロチップ１に接続され、導管90によって保管部９に接続されており、保管部９から導管90を通ってシリンジ７に供給された流体Lは、導管73を通ってマイクロチップ１に入る。導管73，90にはそれぞれ第一及び第二のバルブV1，V2が設けられている。
【００３０】
リニアアクチュエータ８はセル80と、セル80に収容され、セル80の長手方向に伸縮する積層体81と、セル80内に積層体81と平行に設けられた対極82と、セル80に充填されたイオン供給体83とからなる。積層体81は、作用電極81aを介して、導電性粉末を圧縮した圧粉体81b及び多孔質スペーサ81cを交互に積層し、接着したものである。積層体81の一端はセル80に接着されており、他端はシリンジ７のピストン72の駆動棒84に連結している。積層体81が伸縮すると、駆動棒84が動いてピストン72がシリンダ71内で摺動する。
【００３１】
各圧粉体81bの好ましい厚さは、一般的には0.1〜20 mmである。厚さ0.1 mm未満であると、割れ易く取扱いが難しすぎる。厚さ20 mm超であると、イオン供給体83からイオン等を吸収及び放出するのが遅過ぎて、圧粉体81bの応答性が悪過ぎる。
【００３２】
圧粉体81bを作製するには、例えば錠剤用製錠器に導電性粉末を入れた後、製錠器内を減圧し、700〜900 MPaで３〜10分程度加圧する。導電性粉末の電気抵抗は、10-4Ω〜１MΩであるのが好ましい。本明細書中、導電性粉末の電気抵抗は、電極間隔1.5 mmの４端子法によって測定した値とする。電気抵抗が１MΩ超であると、導電性が小さすぎてリニアアクチュエータの効率が悪すぎる。電気抵抗が10-4Ω未満のものは作製困難である。
【００３３】
導電性粉末は導電性高分子及びドーパントを含有する。好ましい導電性高分子及びドーパントの例は、上述の導電性高分子膜５と同じである。導電性高分子及びドーパントの外に、金属（例えば鉄、銅、ニッケル、チタン、亜鉛、クロム、アルミニウム、コバルト、金、白金、銀、マンガン、タングステン、パラジウム、ルテニウム及びジルコニウム）、金属塩（例えば三塩化鉄及び塩化銅）、カーボン等を含有するのが好ましい。好ましい導電性粉末及びその製造方法については、特開2005-124293号に詳細に記載されている。
【００３４】
作用電極81aは接着剤で圧粉体81bに接合されても良いし、化学めっき、電気めっき、真空蒸着等によって圧粉体11上に形成されても良い。３つの作用電極81a及び対極82は電源85に接続されている。電源85の両側にはスイッチ86，86が設けられており、作用電極81a及び対極82への通電方向を切り替えられるようになっている。
【００３５】
イオン供給体83は、導電性粉末に供給するイオンを含有し、導電性を有する。イオン供給体83が含有する溶媒及び／又は分散媒は、水、極性有機溶剤又はイオン性液体であるのが好ましい。溶媒及び／又は分散媒が水、極性有機溶剤又はイオン性液体であると、流体Lは大きな導電性を示す。溶媒が水の場合、電解質水溶液の濃度は0.01〜５mol/L程度であるのが好ましい。
【００３６】
流体供給装置100によってマイクロ流路11に流体Lを供給するには、図８(a) に示すように、第一のバルブV1を開き、第二のバルブV2を閉じ、作用電極81aが正極となって対極82が負極となるようにこれらの間に通電する。圧粉体81bに含まれる導電性高分子は酸化され、イオン供給体83を取り入れて膨張する。これによりピストン72がマイクロチップ１の方へと動き、流体Lはシリンダ71から押し出され、導管73を通ってマイクロチップ１のマイクロ流路11に入る。
【００３７】
シリンダ71に流体Lを供給するには、図８(b) に示すように、第一のバルブV1が閉じ、第二のバルブV2が開いた状態で、スイッチ86，86を切り替えて作用電極81aが負極となって対極82が正極となるようにこれらの間に通電する。この通電により、圧粉体81bに含まれる導電性高分子は還元され、圧粉体81bはイオン供給体83を放出して収縮する。これによりピストン72はリニアアクチュエータ８の方へと動き、流体Lは導管90を通ってシリンダ71に流入する。
【００３８】
ピストン72が動く距離は積層体81の伸縮量と同じであり、伸縮量は作用電極81aと対極82に印加された電圧の大きさに比例する。したがって、作用電極81aと対極82の間に印加する電圧によって流体Lの供給量を決定することができる。積層体81の伸縮に必要とされる印加電圧は、その伸縮量や圧粉体81bとイオン供給体83の電気抵抗によって異なるが、概ね0.1〜1.5 Vである。なお圧粉体81bを膨張させて積層体81を伸張させるために作用電極81aと対極82の間にどちら向きで通電するかは、導電性高分子やイオン供給体83の種類によって決まる。
【００３９】
図９は、本発明のマイクロチップ装置の別の例を示す。このマイクロチップ装置は３つのシリンジ7a，7b，7cを有し、各シリンジ7a，7b，7cからマイクロ流路11a，11b，11cに流体La，Lb，Lcが供給される以外、図７及び８に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。
【００４０】
マイクロチップ１は、導入側に３つのマイクロ流路11a，11b，11cを有するが、これらは順次合体して一本の流路となる。まずマイクロ流路11aがマイクロ流路11bと合体して合流路11dとなり、それにマイクロ流路11cが合体して合流路11eとなる。このマイクロチップ１を使用すると、マイクロ流路11a，11b，11cに異なる流体La，Lb，Lcを供給し、これらを順次合流させることができる。したがって、このマイクロチップ１は例えば３種の化学種a，b，cを順次反応させるような合成に好適である。マイクロ流路11cと合流路11dには、それぞれ流量制御装置2c，2dが取り付けられている。
【００４１】
シリンダ71a，71b，71cには、それぞれ流体La，Lb，Lcが入れられた保管部9a，9b，9cが接続されている。ピストン72a，72b，72cは、３つに分岐した駆動棒84の先端にそれぞれ固定されており、積層体81が伸縮して駆動棒84が移動すると、ピストン72a，72b，72cはいずれもその伸縮量と同じだけ移動する。従って、マイクロ流路11a，11b，11cに供給される流体La，Lb，Lcの体積比は、シリンダ71a，71b，71cの断面積によって決定される。
【００４２】
各シリンジ7a，7b，7cで第一のバルブV1を開き、第二のバルブV2を閉じた状態で、積層体81の圧粉体81bに通電して圧粉体81bを酸化すると、積層体81は伸張する。駆動棒84は積層体81の伸張量だけマイクロチップ１の方へ動くので、ピストン72a，72b，72cもこれに伴って移動し、シリンダ71a，71b，71c内にあった流体La，Lb，Lcはピストン72a，72b，72cに押されてマイクロ流路11a，11b，11cに入る。
【００４３】
マイクロ流路11aに入った流体Laは、まず流体11bと合流し、それらに含まれる化学種aと化学種bは合流路11dで反応する。合流路11dに設けられた流量制御装置2dに通電し、その導電性高分子膜５の酸化還元状態を変化させると、合流路11dの流量を変化させ、化学種a及び化学種bを含む流体の通過速度を制御することができる。化学種aと化学種bとの反応生成物である化学種dを含む流体は、合流路11eで化学種cを含む流体Lcに合流する。マイクロ流路11cにも流量制御装置2cが設けられているので、化学種dの生成速度等に合わせて流体Lcがマイクロ流路11cを通過する速度を制御することができる。
【００４４】
各シリンジ7a，7b，7cで第二のバルブV2を開き、第一のバルブV1を閉じて、積層体81の圧粉体81bを通電により還元すると、積層体81は収縮するので、駆動棒84及びそれに固定されたピストン72a，72b，72cは積層体81の方へ移動する。ピストン72a，72b，72cの移動により、流体La，Lb，Lcはそれぞれ保管部9a，9b，9cからシリンダ71a，71b，71cに入る。
【実施例】
【００４５】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４６】
実施例１
(a) 導電性高分子膜の作製
ポリピロールからなる厚さ20μmの導電性高分子膜を、20分間下記条件の電解重合法により、作用電極上に形成した。
モノマー溶液       ピロールモノマー；0.1 mol/L
C10H21-C6H4-SO3Na；0.1 mol/L
溶媒；水
作用電極           白金板
対極               ニッケル板
参照電極           銀／塩化銀
電圧               0.55 V
【００４７】
(b) 導電性高分子膜の酸化還元反応
1.0 Mの塩化ナトリウム水溶液に、導電性高分子膜が形成した白金電極（作用電極）と、白金電極（対極）と、銀／塩化銀電極（参照電極）とを浸漬させた。作用電極と対極との間に0.8 Vの電圧を一分間印加することによって導電性高分子膜を酸化した後、導電性高分子膜を塩化ナトリウム水溶液から取り出した。導電性高分子膜を乾燥させてから導電性高分子膜上に水を滴下したところ、導電性高分子膜は水を弾き、疎水性であった。
【００４８】
同じ導電性高分子膜を塩化ナトリウム水溶液に浸漬させ、−0.8 Vの電圧を一分間印加することによって導電性高分子膜を還元してから取り出した。導電性高分子膜を乾燥させた後、水を滴下したところ、導電性高分子膜は水を吸着し、親水性であった。導電性高分子膜の酸化と還元を繰り返し、その都度乾燥させて水を滴下したところ、導電性高分子膜の疎水化及び親水化には再現性があることが確認された。
【００４９】
さらに、この導電性高分子膜を再び塩化ナトリウム水溶液に浸漬させ、０Vの電圧を一分間印加することによって導電性高分子膜を中性にしてから取り出した。なお導電性高分子膜の自然電位は約0.2 Vであったので、印加電圧が０Vのとき、導電性高分子膜には電圧が印加された状態である。導電性高分子膜を塩化ナトリウム水溶液から取り出し、乾燥させて水を滴下したところ、導電性高分子膜は酸化した時と同様に水を弾き、疎水性であった。
【００５０】
実施例２
(a) 導電性高分子膜の作製
ポリピロールからなる厚さ50μmの導電性高分子膜を、20分間下記条件の電解重合法により、作用電極上に形成した。
モノマー溶液       ピロールモノマー；0.3 mol/L
CH3-C6H4-SO3Na；0.2 mol/L
溶媒；水
作用電極           チタン板
対極               ニッケル板
参照電極           銀／塩化銀
電圧               0.8 V
【００５１】
(b) 導電性高分子膜の酸化還元反応
実施例２(a) で得られた導電性高分子膜を実施例１(b) と同様に酸化又は還元し、疎水性か親水性かを調べた。この導電性高分子膜は、実施例１(a) で得られたものとは逆に、−0.8 Vの電圧を印加して還元したときに疎水性であり、0.8 Vの電圧を印加して還元したときに親水性であった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の流量制御装置が取り付けられたマイクロチップの一例を示す上面図である。
【図２】図１のA部を示す斜視図である。
【図３】図１のX-X断面図である。
【図４】図１〜３に示す流量制御装置の分解図である。
【図５】導電性高分子膜の一例が酸化状態又は中性若しくは還元状態のときに親水性か否かを示す模式図であり、(a) は酸化状態において親水性であることを示し、(b) は中性及び還元状態において疎水性であることを示し、(c) は再び酸化状態にされると親水性に戻ることを示す。
【図６】導電性高分子膜の別の例が酸化状態又は中性若しくは還元状態のときに親水性か否かを示す模式図であり、(a) は酸化状態において疎水性であることを示し、(b) は中性及び還元状態において親水性であることを示す。
【図７】流体供給装置を具備するマイクロチップ装置の一例を示す一部破断上面図である。
【図８】流体供給装置の動作を示す一部破断上面図であり、(a) はリニアアクチュエータの積層体を伸張させて、流体をマイクロチップに供給する状態を示し、(b) は積層体を収縮させて流体をシリンジに入れる状態を示す。
【図９】流体供給装置を具備するマイクロチップ装置の別の例を示す一部破断上面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・マイクロチップ
10・・・基板
1a・・・第一の基板
1b・・・第二の基板
11、11a、11b、11c、11d・・・マイクロ流路
12・・・シール層
S・・・基材
２、2a、2b、2c、2d流量制御装置
３・・・電極
４・・・電解質層
５・・・導電性高分子膜
６・・・絶縁層
７・・・シリンジ
71・・・シリンダ
72・・・ピストン
73・・・導管
８・・・リニアアクチュエータ
80・・・セル
81・・・積層体
81a・・・作用電極
81b・・・圧粉体
81c・・・多孔質スペーサ
82・・・対極
83・・・イオン供給体
84・・・駆動棒
９・・・流体保管部
90・・・導管
100・・・流体供給装置
L・・・流体
【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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【図８】
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【図９】
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