(57)【要約】【課題】構造が単純で、製造するために精密で高価な張り合わせ装置を必要としない、微小な逆止弁を提供すること。【解決手段】流入口６と流出口７とを有する弁室４を有し、該弁室４内にゲルで形成された弁体５が配設されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口と流出口とを有する弁室を有し、該弁室内にゲルで形成された弁体が配設されていることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
前記弁体が、前記弁室の内壁面もしくは前記弁室内に固定された構造物に固着されている請求項１記載の逆止弁。
【請求項３】
前記弁体が、前記弁室の内壁面には固定されず浮動状態に保持されている請求項１記載の逆止弁。
【請求項４】
前記弁室が、板状又はフィルム状の部材中の該部材の表面に平行な方向に延びる毛細管状の流路の途中に形成されており、前記流入口の、前記部材の表面から深さ方向の寸法が、前記弁室の同方向の寸法と同じであり、前記部材の表面から見た前記弁室の前記流入口付近の形状が、前記流入口から前記流出口方向に漸次広がる形状である請求項１から３のいずれか一項に記載の逆止弁。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の逆止弁と、外部からの圧迫により容積が変化するポンプ室を備えてなることを特徴とするポンプ機構を有するマイクロ流体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小な逆止弁に関し、更に詳しくは、弁体としてゲルを用いた逆止弁に関する。特に、マイクロ流体素子で使用される逆止弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微少な逆止弁を有するマイクロ流体素子として、柔軟なフィルムから切り出した舌状の弁体を、流路の開口部を塞ぐ位置にその一端に於いて貼り付けて逆止弁を構成したマイクロ流体素子が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、マイクロ流体素子が有する微小な流路の開口部に微小な弁体をその一端において貼り付けることは相当に困難であり、一辺０．５ｍｍ以下の逆止弁を工業的に製造することは非常に困難であった。
【０００３】
上記の困難を回避する逆止弁の製造方法として、硬化して柔軟な重合体を形成するエネルギー線硬化性組成物を使用して、フォトリソグラフィーにより弁体を形成すると同時に所定の位置に貼り付ける方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この製造方法は舌状の弁体を形成する樹脂層を設ける必要があることから、単に流路のみを形成する場合に比べてマイクロ流体素子を構成する層の数が多くなり、製造の工数が増す上、極微少な逆止弁を形成する場合には、弁体と流路の精密な位置あわせが必要であり、位置をあわせて張り合わせるための精密で高価な張り合わせ装置を必要とした。
【０００４】
また、微小な逆止弁の他の構造として、通常の寸法の各種逆止弁の寸法を小さくした構造、例えば、案内枠を有する剛体球と、該剛体球で塞がれる孔から成る逆止弁の構造、が考えられるが、これらの構造はいずれも複雑であり、上記の方法にも増して精密な加工装置と工数を必要とした。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８８０９８号公報
【特許文献２】
特開２００２−８６３９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、構造が単純で精密な位置あわせを必要とせず製造が容易な微小な逆止弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、弁体としてゲルを使用し、これを流路途上に設けられた弁室に装着することによって、少ない工程で容易に逆止弁を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、流入口と流出口とを有する弁室を有し、該弁室内にゲルで形成された弁体が配設されていることを特徴とする逆止弁を提供する。また、本発明は、逆止弁と、外部からの圧迫により容積が変化するポンプ室を備えてなることを特徴とするポンプ機構を有するマイクロ流体素子を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の逆止弁は、部材中に空洞状の弁室（弁体の作動空間）を有し、該弁室には、該弁室への流入口と、該弁室からの流出口が設けられており、該弁室内に前記流入口を塞ぐ大きさのゲルで形成された弁体が装着されている。前記流入口の開口面積は、前記弁室の横断面積（本明細書に於いては、「横断面」とは、流線に直角な方向の断面を言い、その断面積を「横断面積」と言う。）より小さく、該弁体は、前記流入口の前記弁室への開口面積より大きく、前記流入口を閉塞できる大きさである。また、該弁体は、前記弁室の横断面を閉塞しないか、或いは、常態では閉塞していても、該弁室を通過する流体によって変形させられることによって、該流体の流通を遮断しない寸法である。
【００１０】
前記流入口及び前記流出口には、毛細管状の流路（以下、「毛細管状の流路」を、単に「流路」と称する場合がある）がそれぞれ接続されている。該流路の他端は、前記部材の外部に開口していてもよいし、接続配管に連絡していてもよいし、本発明の逆止弁の用途目的に応じて、任意の機構に接続されていてもよい。
【００１１】
この流路に流体を流し、前記弁室の前記流入口側から前記流出口側に向かって流体を通過させる際には、前記弁体は前記流入口も前記流出口も前記弁室の横断面も閉塞せず、流体は前記弁室を通過可能であるが、前記流出口側から前記流入口側に向かって流体を通過させようとすると、前記弁体が前記流入口を塞ぐことによって、該流体は前記弁室を通過しない構造を採っている。
【００１２】
前記弁体の装着形態に関する第一実施例は、前記弁体が前記弁室の内壁に固着されていて、該固着位置が前記流入口に近く、前記流入口は閉塞可能であるが、流出口からは遠いために閉塞できない位置としたものである。或いは、前記固着姿勢が、前記流入口を閉塞可能であるが前記流出口は閉塞不可能である姿勢としたものである。本第一の実施態様に於いては、弁体となるゲルは、内壁に固着されているため、弁室から流出することはない。
【００１３】
前記弁体の装着形態に関する第二実施例は、前記流出口が複数個形成されており、前記弁体は前記弁室の内壁に非固着状態で装着されている。前記弁体は前記流入口も前記いずれの流出口も通過できない寸法であり、かつ、全ての前記流出口を同時に完全には閉塞できない寸法である。逆に、前記流出口は、前記弁体によって、同時に完全には閉塞できない位置と寸法で弁室に開口している。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
図１及び図２は、本発明の逆止弁の第一実施例を示したもので、図１は平面模式図、図２は図１中のＡ−Ａ線を含む要部断面図である。
【００１５】
図２に示すように、本実施例の逆止弁は、平板状の支持体（基板）１上に、第一樹脂層２、及び第二樹脂層（最上層）１１が順に積層され、これらが一体化されて概略構成されており、全体の外形は、例えば、２．５ｃｍ×７．５ｃｍ×厚み約１．２ｍｍの図１に示されたような板状であるが、形状や寸法はこれに限定されず任意であり、この他に、例えば、柔軟なフィルム状（シート状、リボン状などを含む。以下同様）、棒状、チューブ状、塊状、その他複雑な形状の成型物などであり得る。しかし、他のマイクロ流体素子との一体化しやすさ及び成形しやすさの面から、フィルム状、板状、又はチューブ状であることが好ましい。
【００１６】
支持体１としては、好ましくはポリスチレン板等の透明樹脂製平板が用いられるが、その素材は任意であり、例えば、その他の重合体、ガラス、ステンレススチールなどの金属、水晶などの結晶、炭素、セラミックなどが使用できる。
【００１７】
第一樹脂層２及び第二樹脂層１１の素材としては、例えば紫外線等のエネルギー線の照射によって硬化するエネルギー線硬化性組成物（ｘ）の硬化物が好適に用いられる。第一樹脂層２及び第二樹脂層１１の各層を構成する素材は互いに異なっていてもよいし、同じ素材で構成されてもよい。用途目的により選択できる。第一樹脂層２及び第二樹脂層１１の素材についても任意であり、上記の他に、感光性ガラスや、前記支持体１の場合と同様のものが使用出来る。前記支持体１と同様の素材を使用する場合には、公知のフォトリソグラフィーなどの方法によって後述の欠損部を形成できる。
【００１８】
第一樹脂層２には、層の表面から裏面に貫通する、平面視で細線状の欠損部が形成されている。欠損部の一部は毛細管状の流路３（後述の第一流路３−１、第二流路３−２、及び第三実施例で説明する第三流路３−３、第四流路３−４を併せて流路３とする）となり、また一部は空洞状の弁室４となる。すなわち、図１図等に示すように、第一流路３−１となる直線状欠損部３−１’、該直線状欠損部３−１’の末端が一頂点に接続された三角形の弁室４となる欠損部４’、該弁室４の前記頂点に対向する底辺の中央部に接続された第二流路３−２となる直線状欠損部３−２’が形成されている。この第一樹脂層２が、支持体１の上面と第二樹脂層１１の下面で挟まれた状態で、前記欠損部３−１’は第一流路３−１となり、前記欠損部４’は同様にして弁室４に、前記欠損部３−２’は第二流路３−２となるようにされている。第二樹脂層１１が支持体１に積層して固着されると、前記層を貫通する欠損部は、積層部材表面の凹状の欠損部となる。
【００１９】
第二樹脂層１１には、層の表面から裏面に貫通する孔１２，１３が形成されている。孔１２は、第一樹脂層２の第一流路３−１の上流端に連通している。孔１３は、第一樹脂層２の第二流路３−２の下流端に連通している。
【００２０】
第二樹脂層１１の孔１２の上には、配管接続用のルアーフィッティング１６ｃが接着されて第一流路３−１の上流端に連通した注入部１４が形成されている。同様に、孔１３の上に配管接続用のルアーフィッティング１７が接着されて第二流路３−２の下流端に連通した排出部１９が形成されている。
【００２１】
第一樹脂層２及び第二樹脂層１１の厚さは、本第一実施例では約１００μｍとされているが、これに限定されず任意であり、好ましくは３〜１０００μｍ、さらに好ましくは、１０〜５００μｍ程度の厚さに形成される。第一樹脂層の厚みは、流路３及び弁室４の高さとなる。
また、第一流路３−１及び第二流路３−２の幅は、本第一実施例では約１００μｍとされているが、これに限定されずに任意であり、好ましくは、１〜２０００μｍ、さらに好ましくは３〜５００μｍである。
流路の高さと幅を上記上限以下とすることによって、微小デバイスとしての利点を生かすことが出来る上、逆止方向の耐圧の低下や液体の漏洩量の増加を防ぐことができ、流路の高さや幅を上記下限より大とすることによって、製造の困難さを免れる。上記、第一流路３−１と第二流路３−２の幅は互いに異なっていて良いし、また、それぞれ一定幅である必要はない。
【００２２】
弁室４は、例えば平面視で一辺が約５００μｍの正三角形に成形されており、該弁室４には、その一つの頂点に第一流路３−１の下流端が接続されており、該第一流路の断面寸法と同じ寸法、即ち幅１００μｍ、高さ１００μｍの流入口６と成っている。また、前記流入口６が設けられた頂点に対する底辺の中央部には、第二流路３−２の上流端が接続されていて、該第二流路３−２の断面寸法と同じ寸法、即ち幅１００μｍ、高さ１００μｍの流出口７と成っている。
【００２３】
しかしながら、これらの寸法、形状に限定されるものではなく、弁室４の幅、長さ、高さは、それぞれ好ましくは１０〜２０００μｍ、さらに好ましくは３０〜５００μｍである。上記範囲の上限以下にするとすることにより、死容積が過度に増加すること無く、微小デバイスとしての利点が発揮できる。寸法を上記下限以上とすることによって、製造の困難さを免れる。前記弁室の各寸法は、それぞれ、流路３の各寸法の好ましくは１〜２００倍、さらに好ましくは、３〜３０倍である。この範囲にすることによって、死容積と流路抵抗や耐圧とのバランスが良好となる。
【００２４】
弁室４の形状は、ゲルで形成された弁体５が作動することが出来れば任意であるが、該弁室４の横断面積が、流入口６付近において、流入口６から下流方向に増加する形状であることが、逆流の阻止が確実に行えるため好ましい。
弁室４の形状は、本第一実施例のように、高さが均一で、しかも第一流路３−１及び第二流路３−２と同じ高さであることが、構造が単純となり、生産性が高く好ましい。この時、該弁室４の横断面積が、流入口６付近において、流入口６から下流方向に増加する形状であること、即ち、平面視で流入口６を頂点とするテーパー状や半円状などの凹状に形成されていることが、逆流を確実に遮断できるため好ましい。前記弁室４の横断面積が、流入口６付近において、流入口６から下流方向に増加する形状であることによって、流入口６の高さが弁室４の高さと同じであっても、逆流方向に圧力が掛かったとき、弁室４の両側壁によって側方から圧迫されたゲル状の弁体５が弁室４の天井と底面を圧迫して、天井や底面からの漏洩を確実に遮断することができる。
【００２５】
前記弁室４内の前記流入口６に接する位置に、例えば一辺が約３００μｍ、高さ１００μｍの三角形の弁体５が、底面のみにおいて前記弁室４に固着して装着されている。即ち、該弁体５は、常態において、前記流入口６に接して前記流入口６を塞いでおり、また、上面は弁室４の天井に、側面は弁室４の壁面にそれぞれ非接着で接触している。好ましい弁体の形状は、ゲルの硬度に依存し、ゲルの硬度が低いほど、厚みを大とすることが好ましいが、一般的には、厚さ（弁体が装着された状態で、流入口に直角な方向の寸法）が幅（前記厚さに直角な方向の平均寸法）の０．２〜３０倍であることが好ましく、０．３〜５倍であることがさらに好ましい。この下限以上とすることで、逆流方向の耐圧を充分な値とすることが出来、この上限以下とすることで、逆止弁が無駄に大きくなることもない。
【００２６】
弁体５となるゲルは、例えば（メタ）アクリロイル基などの活性エネルギー線で重合する化合物を含有する水溶性モノマーの水溶液であるゲル形成原料組成物（ｙ）を前記弁室４となる凹状部４’に充填し、紫外線のパターン照射によって必要部分のみをゲルと成し、非ゲル化部分を洗浄除去して弁体５を成形し、その後、非固着とする両側面を、微小なノミ状の刃で押し切って非固着とした後、第二樹脂層１１を天井部分に、該弁体５部分を除いて接着する方法により装着できる。該弁体５部分を除いて接着する方法は、例えば本発明者による前記特許文献２に記載されている方法、即ち、エネルギー線硬化性組成物（ｘ）で形成された前記第二樹脂層を前記第一樹脂層に積層固着する際、前記弁室４となる凹状の欠損部４’に相対する前記第二樹脂層部分のみを完全硬化させ、他の部分を半硬化させた状態で積層し、エネルギー線を再照射して全体を完全硬化させると同時に固着する方法により製造できる。
【００２７】
上記の構成により、注入部１４から供給された液体が、孔１２、第一流路３−１を経て、流入口６から弁体５を変形させて弁室４に入り、流出口７から第二流路３−２、孔１３を経て、排出部１５から排出される。逆に、排出部１５から注入部１４方向に液体を流そうとすると、弁体５が流入口６を塞ぐため、流体は弁室４を通過することができず、そのため、前記流路３には流体が流れない。
【００２８】
上記の３層から成る構成の代わりに、支持体１と第一樹脂層２を一体化して、表面に溝を有する部材として形成しても良い。このような構造は、周知の射出成形、プレス成形、フォトリソグラフィー、マイクロ光造形法により形成できる。
【００２９】
また、前記流入口６、流出口７のいずれか又は両者を弁室４の底面又は天井に形成する場合には、それらの構造に応じた任意の構造、例えば、前記支持体１と弁室４が形成された第一樹脂層２との間に、第一流路３−１が形成された層と、該第一流路３−１に連絡する孔状の流入口６が形成された層が積層された構造を採ることが出来る。
【００３０】
さらに、上記の構成の代わりに、支持体１、第一樹脂層２、第二樹脂層１１、最上層１２の全てが一体化された構造を、公知のマイクロ光造形法にて一挙に形成することも出来る。
【００３１】
弁体５は、前記流入口６は閉塞可能であるが流出口７は閉塞できない位置において、前記弁室４の一部に固着して装着されていれば、形状や固着位置や固着対象は任意である。例えば、前記弁体５は、前記弁室４の横断面を塞ぐ寸法であっても、順方向（流入口６から流出口７に向かう方向）に流すべく駆動される流体によって変形し、該流体が流れる間隙が出来ればよい。また、弁体５の固着位置は、流体を順方向に流す場合に弁体５が変形しても流出口７に届かない位置の他、流出口７を塞ぐほど弁体５が変形できない位置であってもよい。弁体５の固着対象は弁室４の壁、底、又は天井の他、弁室４内に設けられた柱などであっても良い。
【００３２】
弁体５を構成するゲルの種類は任意であり、本逆止弁に流す流体に応じて設計できる。ゲルは水性ゲルであっても非水ゲルであっても良い。逆止弁に流す液体とゲルの膨潤媒の関係は任意であり、例えば、水性液体を流す場合に非水ゲルを使用することも、その逆も可能である。しかし、弁体となるゲルの膨潤媒である液体を、本逆止弁に流す液体の溶媒と同じ液体にすることが、汚染防止やゲル寸法の安定性の面から好ましい。流す流体が気体である場合には、不揮発性液体を膨潤媒とすることが好ましい。
【００３３】
ゲル材料も任意であるが、柔軟性と強度の面から有機重合体が好ましい。有機重合体は、その濃度と架橋度の制御によって、広範囲の力学特性のゲルを作製することが出来る。弁体の寸法、必要な耐圧、膨潤媒の種類等によって、好適なものを選択できる。なかでも、本第一実施例のように、弁室４の一部に固着した弁体を形成する場合には、その場重合（ｉｎ−ｓｉｔｕ重合）可能なゲル材料が好ましく、中でも、エネルギー線硬化性化合物、特に紫外線硬化性化合物が好ましい。ここで言うエネルギー線硬化性化合物や紫外線硬化性化合物は、重合開始剤の存在下でのみ重合するものも含む。
【００３４】
弁体をゲルで形成することにより、バルクの素材に比べて柔軟性が高く、変形量の大きな弁体を形成できる為、弁体の自己変形によるシール性が高く、弁室４の寸法の製作誤差や弁体が当接する部分の荒れの許容量が飛躍的に高く成る。特に一辺の長さが１ｍｍ以下であるような微細な逆止弁の場合には、高い生産性を維持しながら、弁体とその当接面の精度を上げることが困難であるため、本発明は特に効果を発揮する。
【００３５】
以上のようにして形成したマイクロ流体素子に、マイクロシリンジ（図示略）を前記注入部１４に接続し、前記着色水を注入すると、水は第一流路３−１を通って弁室４に至り、前記流入口６から前記ゲル状の弁体５を変形させて弁室４に入り、前記流出口７から流出し、第二流路３−２を通って前記排出部１５から流出した。
【００３６】
次いで、前記マイクロシリンジを注入部１４から外して前記排出部１５に接続し、前記着色水を注入しようとしたが、流入口６が弁体５によって塞がれて、着色水は流入口６から流出できず、前記注入部からは着色水は流出しなかった。
【００３７】
次に、第二実施例として、図３、４に示した逆止弁について述べる。図３は弁室４付近を示した部分平面図、図４は図３中のＡ−Ａ線を含む部分断面図である。なお、本第二実施例に於いて、前記第一実施例と同じ構造に関しては、前記第一実施例と同じ符号を付け、説明を省略する場合がある。
【００３８】
本発明の第二実施例は、前記第一実施例と比較して、弁室４の寸法形状と、弁体５が弁室４中に非固着状態で装着されている点が異なる。弁室４は、平面視で幅５００μｍ、長さ１ｍｍの変形六角形に形成されており、前記六角形の一頂点に流入口６が開口していること、及び、前記六角形の弁室４の中央部に長径３００μｍ、短径約１５０μｍの楕円状の柱が形成されていて、幅方向に於ける該円柱の両側の各幅約１００μｍの空隙が２つの流出口７となっており、そこから下流部分が前記第二流路３−２となっていること、が前記第一実施例と異なる。
【００３９】
また、弁体５として、直径約２５０μｍの概略扁平球形の塊状のゲルが非固着状態で前記弁室４内に装着されている。弁室４の高さは前述のように１００μｍであるが、ゲル状の弁体５は天井と底面で圧迫変形されて装着されており、弁体５は底と天井に接触している。
流路や接続部などの、その他の構造については、第一実施例と同様である。
【００４０】
本第二実施例に於ける前記流入口６及び前記流出口７は、一般的には、弁体５を通過させない寸法であって、かつ、流入口６は弁体５によって完全には閉塞できない形状であれば任意である。例えば、流出口７は、前記弁体５が完全には閉塞できないない長穴状に形成されているか、若しくは複数形成されていて前記弁体５がその全ての流出口７を同時には閉塞しない位置関係で設けられる。前記複数の流出口７は、分岐した第一流路３−１が異なる弁室４の位置に接続された形状であっても良いし、弁室内に、柱、杭、邪魔板などの邪魔構造を設けて、実質的に複数の流入口６を形成しても良い。
【００４１】
以上のようにして形成した逆止弁に、先ず、前記排出部にマイクロシリンジを接続して、該マイクロシリンジからメチレンブルーで着色した水を注入したところ、注入速度が極遅い場合には、弁体５は移動せず、着色水は第一流路３−１に入り込んだが、注入速度を上げると弁体５は弁室４内で移動して流入口６を塞ぎ、水の流通は遮断された。
次いで、前記マイクロシリンジを排出部から外して前記注入部に接続し、前記着色水を注入すると、弁体５は変形し、弁室４の側壁面との間に間隙が生じ、水は弁室４を通過して前記排出部１５から流出した。
さらに、前記マイクロシリンジを注入部から外して再び前記排出部に接続し、前記着色水を極遅い流速で注入しようとしたが、今回は、弁体５は流入口６を塞いでいて、前記注入部からは着色水は流出しなかった。
【００４２】
さらに、前記マイクロシリンジを排出部から外して前記注入部に接続し、前記着色水を高い流速で注入すると、弁体５は弁室内を移動し、一方の流出口７を塞いだが、他方を同時に塞ぐことは出来ず、水は前記弁室４を通過して前記排出部から流出した。
【００４３】
次に、第三実施例として、図５、６に、本発明の第一実施例の逆止弁を二つ用いたマイクロ・ダイヤフラム・ポンプ機構を有するマイクロ流体素子について述べる。図５は平面模式図、図６は図５中のＡ−Ａ線を含む断面模式図である。
このマイクロ・ダイヤフラム・ポンプ機構は、前記注入部と前記排出部の間の流路に、前記第一実施例の逆止弁が２個直列に同方向に向けて形成され、該２個の逆止弁の間の流路にポンプ室となる空洞を有し、該空洞に相対する第３樹脂層部がダイヤフラムと成されている。
【００４４】
図５中あるいは図６中に示す符号１、２、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７はそれぞれ、基板、第一樹脂層、第二樹脂層、孔、孔、注入部、排出部、ルアーフィッティング、ルアーフィッティングを示しており、これら部材については第一実施例のところで述べたものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４５】
また、図５中あるいは図６中に示す符号３−１、３−２、３−３、３−４、４−１、４−２、５−１、５−２はそれぞれ、第一流路（流路）、第二流路（流路）、第三流路（流路）、第四流路（流路）、第一弁室（弁室）、第二弁室（弁室）、第一弁体（弁体）、第二弁体（弁体）を示している。
本実施例における第一流路３−１ａおよび第三流路３−３は、前述した第一実施例の第一流路３−１に相当するものであり、第二流路３−２ａおよび第四流路３−４は、前述した第一実施例の第二流路３−２に相当するものである。
また、第一弁室４−１および第二弁室４−２は、前述した第一実施例の弁室４に相当するものであり、第一弁体５−１および第二弁体５−２は、前述した第一実施例の弁体５に相当するものである。
よって、これら部材についても第一実施例のところで述べているので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施例では、一方の逆止弁と他方の逆止弁との間に、ポンプ室（空洞）２１、およびダイヤフラム２２が設けられている。
このポンプ室（空洞）２１、およびダイヤフラム２２は、上記２つの逆止弁と共にマイクロ・ダイヤフラム・ポンプ機構を構成している。
ポンプ室２１は第二流路３−２ａと第三流路３−３との間の、第一樹脂層２に形成された空間部であり、第二流路３−２ａおよび第三流路３−３の流路幅よりも幅広に形成されたものである。このポンプ室２１の平面視形状は、たとえば図５に示すような長円形（あるいは楕円形または円形）を有している。また、ポンプ室２１は第一樹脂層２を貫通して形成されたものであるため、図６に示すように、第一弁室４−１および第二弁室４−２と同じ高さを有している。
【００４７】
ポンプ室２１の上方、すなわち基板１と反対の側には、弾性を有するダイヤフラム２２が設けられているとともに、このダイヤフラム２２のさらに上方には、アクチュエーター２３が設けられている。上記のポンプ室２１、ダイヤフラム２２、及び、２つの逆止弁とでマイクロ流体流体デバイスにマイクロ・ダイヤフラム・ポンプ機構が構成される。該マイクロ・ダイヤフラム・ポンプ機構は、マイクロ流体素子外に設けられた、又は、マイクロ流体素子と一体化されたアクチュエーターとを合わせて、ポンプとしての機能を発揮する。上記アクチュエーターによりダイヤフラム２２を駆動する代わりに、他のダイヤフラム駆動方法を用いてもよい。そのようなダイヤフラム駆動方法としては、例えば上記ダイヤフラム２２のポンプ室２１と反対の側に設けられた駆動用圧力室への気体や液体の間欠的圧入や間欠的吸引による方法、ダイヤフラム２２に固定された磁石や強磁性体とそれを磁力により往復運動させる方法などあり得る。
【００４８】
この構成により、マイクロ流体素子外部から、例えば先端が半球形のアクチュエーター２３で前記ダイヤフラム２２を繰り返し圧迫すると、ダイヤフラム２２を圧迫した際には、ポンプ室２１から、第二弁室４−２方向に流体が押し出され、ダイヤフラム２２の圧迫を解除してダイヤフラム２２が元の位置に復帰する際には、第一弁室４−１からポンプ室２１に流体が流入する。これを繰り返すことによって、注入部１４から流体は吸引され、排出部１５から流体が排出される。
【００４９】
本第三実施例に見られるように、本発明の逆止弁が有する流路は、本逆止弁がマイクロ流体素子に組み込まれている場合には、該マイクロ流体デバイス内の他の機構、例えば、ダイヤフラムポンプやピストンポンプなど、容積が変化するポンプ室室に接続されていても良い。
【００５０】
以下、本発明の実施例において、逆止弁の形成に使用した装置や材料について詳細に説明する。なお、以下の実施例において、数量の単位を表す「部」は、特に断りがない限り「質量部」を表わす。
【００５１】
［エネルギー線照射装置］
２００ｗメタルハライドランプが組み込まれた、ウシオ電機株式会社製のマルチライト２００型露光装置用光源ユニットを用いた。紫外線強度は５０ｍｗ／ｃｍ２である。
【００５２】
［紫外線硬化性組成物（ｘ）の調製］
活性エネルギー線重合性化合物として、大日本インキ化学工業株式会社製の平均分子量約２０００の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー「ユニディックＶ−４２６３」６０部、第一工業製薬株式会社製１，６−ヘキサンジオールジアクリレート「ニューフロンティアＨＤＤＡ」２０部、及び、第一工業製薬株式会社製ノニルフェノキシポリエチレングリコール（ｎ＝１７）アクリレート「Ｎ−１７７Ｅ」２０部、光重合開始剤としてチバガイギー社製１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「イルガキュア１８４」５部、及び、重合遅延剤として関東化学株式会社製２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン０．１部を均一に混合して組成物（ｘ）を調製した。
なお、この組成物（ｘ）の塗膜を紫外線硬化させて作製した厚さ１００μｍのフィルムは、ヤング率５８０ＭＰａ、破断伸度７．２％を示した。
【００５３】
［ゲルを形成原料組成物（ｙ）の調製］
活性エネルギー線重合性化合物として和光純薬社製アクリルアミド１０部及びＮ，Ｎ−ジメチルビスアクリルアミド０．１５部、光重合開始剤として「イルガキュア１８４」２部、及び、蒸留水９０部を均一に混合して、ゲルを形成原料組成物（ｙ）を調製した。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の逆止弁は、弁体をゲルで形成することにより、弁体の自己変形によるシール性が高く、弁室４の寸法の製作誤差や弁体が当接する部分の荒れの許容量が飛躍的に高く成る。特に微細な逆止弁の場合には、高い生産性を維持しながら、弁体やその当接面の精度を上げることが困難と成るため、本発明は特に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例にかかる逆止弁を有するマイクロ流体素子の子の平面模式図である。
【図２】図１に示すマイクロ流体素子のＡ−Ａ線要部断面模式図である。
【図３】本発明の第二実施例にかかるマイクロ流体素子の弁室４付近の要部平面模式図である。
【図４】図３に示すマイクロ流体素子のＡ−Ａ線要部断面模式図である。
【図５】本発明の第三実施例にかかるマイクロ流体素子の平面模式図である。
【図６】図５に示すマイクロ流体素子のＡ−Ａ線要部断面模式図である。
【符号の説明】
１        基板
２        第一樹脂層
３−１    第一流路（流路）
３−１ａ  第一流路（流路）
３−２    第二流路（流路）
３−２ａ  第二流路（流路）
３−３    第三流路（流路）
３−４    第四流路（流路）
４        弁室
４−１    第一弁室（弁室）
４−２    第二弁室（弁室）
５        弁体（ゲル）
５−１    第一弁体（弁体）
５−２    第二弁体（弁体）
６        流入口
７        流出口
８        柱
１１        第二樹脂層
１２、１３  孔
１４        注入部
１５        排出部
１６、１７  ルアーフィッティング
２１        ポンプ室（空洞）
２２        ダイヤフラム
２３        アクチュエーター
【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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