(57)【要約】    【課題】バルブ機構を流路基板の構造を複雑にすることなく組み込む。    【解決手段】流路基板１の内部に矩形状の空間であるバルブ室４が形成されている。バルブ室４には流路２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ異なる方向から接続されている。流路２ａと流路２ｂはバルブ室４の互いに対向する第１面５ａと第２面５ｂに接続されている。流路２ｃは第１面５ａ及び第２面５ｂとは異なる第３面５ｃに接続されている。バルブ室４内にはバルブ室４内を第１面５ａ側と第２面５ｂ側の間で摺動する弁体８が収容されている。バルブ室４外の第１面５ａと第２面５ｂの側方に、電磁石１０ａと１０ｂがバルブ室４を挟むようにして流路基板１に埋め込まれている。    【選択図】  図１
2007298126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内部に形成された複数の流路が接続されたバルブ室と、
前記バルブ室内に摺動可能に配置され、前記流路間の接続を切り替えるための磁性体を含む弁体と、
電磁力により前記弁体を移動させる電磁部と、を備えたバルブ機構。
【請求項２】
流路中に設けられ、一壁面が可変形材料で形成されたバルブ室と、
前記壁面に設けられ、前記流路を開閉するための磁性体を含む弁体と、
電磁力により前記弁体を前記流路を開閉する方向に移動させる電磁部と、を備えたバルブ機構。
【請求項３】
前記可変形材料は弾性材料である請求項２に記載のバルブ機構。
【請求項４】
複数の流路と、請求項１から３のいずれかに記載のバルブ機構が一体化されている流路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路中の流体の流れのオン・オフを切り替えたり、接続する流路を選択的に切り替えたりするためのバルブ機構に関し、特に、マイクロチップやキャピラリプレートなどの流路基板に組み込むことができるバルブ機構と、そのようなバルブ機構を組み込んだ流路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細な流路が形成された基板に多機能性をもたせて高集積化を図るためには、流路を流れる流体を制御するバルブ機構を流路基板自体に組み込むことが必要になる。しかし、流路基板にバルブ機構を組み込むことは容易ではなく、通常、流路基板自体の構造が複雑になり、流路基板の構造が複雑になると、流路基板の製造工程数が増大してコストが増加するという問題がある。
【０００３】
流路基板内にバルブ機構を組み込むことがいくつか提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１に開示されているバルブ機構は、対向する電極間に設けられた加圧槽内に満たされた作動流体を介して、基板内に設けられた流路の一部を構成する弾性変形可能な膜を圧迫することで、流路中の流体の流れを止めるようになっている。すなわちこのバルブ機構は、電極間に電圧を印加することで作動流体を介して間接的に流路の開閉の制御を行なうようになっている。
また、特許文献２には、マイクロ反応装置におけるマイクロバルブの開閉を空気圧を介して間接的に制御することが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９１１８７号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、直接的に制御可能なバルブ機構を流路基板の構造を複雑にすることなく組み込むことを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるバルブ機構の一形態は、基板内部に形成された複数の流路が接続されたバルブ室と、バルブ室内に摺動可能に配置され、流路間の接続を切り替えるための磁性体を含む弁体と、電磁力により弁体を移動させる電磁部と、を備えているものである。
【０００６】
また、本発明にかかるバルブ機構の他の形態は、流路中に設けられ、一壁面が可変形材料で形成されたバルブ室と、その壁面に設けられ、流路を開閉するための磁性体を含む弁体と、電磁力により弁体を流路を開閉する方向に移動させる電磁部と、を備えているものである。
【０００７】
上記一壁面を構成する可変形材料として弾性材料、例えばポリジメチルシロキサン（以下、ＰＤＭＳという）を挙げることができる。
【０００８】
本発明にかかる流路基板は、複数の流路と本発明のバルブ機構が一体化されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のバルブ機構は、磁性体を含む弁体を電磁力によって直接的に駆動するので応答性がよく、流路基板の構造を複雑にすることなく流路基板内部に組み込むことができる。
【００１０】
本発明の流路基板は、複数の流路と本発明のバルブ機構が一体化されているので、流路基板の多機能性をもたせて高集積化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は流路基板中のバルブ機構の一実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置における断面図である。
流路基板１の内部に矩形状の空間であるバルブ室４が形成されている。バルブ室４には流路２ａ，２ｂ，２ｃがそれぞれ異なる方向から接続されている。流路２ａと流路２ｂはバルブ室４の互いに対向する第１面５ａ,第２面５ｂに接続されている。流路２ｃは第１面５ａ及び第２面５ｂとは異なる第３面５ｃに接続されている。
【００１２】
バルブ室４内にはバルブ室４内を第１面５ａ側と第２面５ｂ側の間で摺動する弁体８が収容されている。弁体８はＦｅ、Ｃｕ又はＮｉなどの磁性材料からなっているか、又は樹脂からなり、その中に磁性体もしくは磁性粒子が埋設されている。弁体８が第１面５ａ側に移動したときも第２面５ｂ側に移動したときも、弁体８によって流路２ｃを閉じないように、流路２ｃの位置と弁体８の大きさが設定されている。
バルブ室４外の第１面５ａ,第２面５ｂの側方に、電磁部としての電磁石１０ａと１０ｂがバルブ室４を挟むようにして流路基板１に埋め込まれている。
【００１３】
弁体８は、電磁石１０ａが発生した磁場によりバルブ室４内を面２ａまで移動し、電磁石１０ｂが発生した磁場によりバルブ室４内を面２ｂまで移動する。
電磁石１０ａのみが通電されると、電磁石１０ａが発生させる磁場によって弁体８が面２ａまで移動し、流路２ａは閉じられる。このとき、残りの２つの流路２ｂ及び２ｃは開いた状態となっており、この２つの流路２ｂと２ｃが接続される。
また、電磁石１０ｂのみが通電されると、電磁石１０ｂが発生させる磁場によって弁体８が面２ｂまで移動し、流路２ｂは閉じられる。このとき、残りの２つの流路２ａ及び２ｃは開いた状態となっており、この２つの流路２ａと２ｃが接続される。
【００１４】
この実施例では、バルブ室４の側方に設けられた電磁石１０ａ,１０ｂのオン・オフを制御することで、流路基板１に形成された流路２ａ又は２ｂだけを閉じて残りの２つの流路を接続することができる。したがって、電磁石１０ａ,１０ｂが発生させた磁場により接続する流路を直接的に切り替えることができるので応答性が良い。また、バルブ機構の構成は、バルブ室８内に収容された弁体８と電磁石１０ａ,１０ｂだけであるので、流路基板１の構造を複雑にすることなく流路基板１に組み込むことができる。
【００１５】
ここで、この実施例では電磁石１０ａ,１０ｂが流路基板１を挟むようにして配置されているが、電磁石１０ａ，１０ｂは弁体８に対して摺動方向に磁場が発生させられればよく、例えば図２に示されるように、電磁石１０ａ,１０ｂがバルブ室４に対して斜めに配置されていてもよい。ここでは、電磁石の一方を表面側、他方を裏面側となるように配置しているが、ともに同じ側に配置してもよい。この場合は電磁石１０ａ，１０ｂは基板１に埋め込む必要がなく、基板表面又は裏面に張りつけるだけでよい。
【００１６】
次に、流路基板に組み込まれたバルブ機構の他の実施例を説明する。図３は流路基板中のバルブ機構の他の実施例を示す図であり、（Ａ）は流路が開いた状態、（Ｂ）は流路が閉じた状態を示している。
流路基板１１内部に流路１６が形成されている。流路基板１１はガラス基板１２上にＰＤＭＳ基板１４が重ね合わされて形成されている。流路１６の途中には矩形状の空間であるバルブ室１８が形成されている。バルブ室１８はＰＤＭＳ基板１４に成型により形成されたものであり、バルブ室１８の位置のＰＤＭＳ基板１４の肉厚は他の部分よりも薄くなっている。ＰＤＭＳ基板１４の肉厚の薄くなっている部分はバルブ室１８の一壁面２２を構成する。一壁面２２は（Ｂ）に示されるように弾性変形してバルブ室１８内の対向面、すなわちガラス基板１２側に撓むことができるようになっている。ＰＤＭＳ基板１４の一壁面２２を構成する部分に磁性体２０が埋め込まれている。
【００１７】
ガラス基板１２の下方に、下向きの磁場を発生させる電磁部としての電磁石２４が取り付けられている。バルブ室１８において下向きの磁場が発生すると、一壁面２２に埋め込まれた磁性体２０が一壁面２２を撓ませながらガラス基板１２側に移動し、一壁面２２がガラス基板１２に接触するようになっている。
すなわち、この実施例のバルブ機構は、電磁石２４が通電されると、電磁石２４が発生させた磁場によって磁性体２０が下向きの力を受けて一壁面２２を撓ませながらガラス基板１２側に移動し、流路１６をバルブ室１８において中断し、流路１６は閉じられる。電磁石２４に電圧を印加していない状態にすると、撓んでいた一壁面２２がＰＤＭＳの弾性による復元力によって図３（Ａ）に示す状態に戻り、流路１６は開けられる。
【００１８】
このように、この実施例のバルブ機構は、電磁石２４のオン・オフを制御することで、流路１６の開閉を制御することができる。このバルブ機構も、電磁石２４によって流路１６の開閉を直接的に制御するので応答性が良い。また、このバルブ機構は、例えばＰＤＭＳなど可変形材料からなる一壁面２２を有するバルブ室１８、ＰＤＭＳ基板１４の一壁面２２を構成する部分に埋め込まれた磁性体２０及び磁性体２０を駆動する電磁石２４のみで構成されているので、流路基板１１の構造が複雑にならない。
【００１９】
この実施例において、磁性体２０はＰＤＭＳ基板１４の一壁面２２を構成する部分に埋め込まれているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＤＭＳ基板１４の一壁面２２を構成する部分の上に取り付けられていてもよい。
【００２０】
また、この実施例では、流路１６が閉じた状態から開いた状態にするためにＰＤＭＳの復元力を利用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電磁石をＰＤＭＳ基板１４の上方に配置してその電磁石により上向きの磁場を発生させ、一壁面２２に埋め込まれた磁性体２０を上に移動させるようにしてもよいし、バネ機構を取り付けてバネの弾性力を利用して流路１６を開くようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】流路基板中のバルブ機構の一実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置における断面図である。
【図２】流路基板中のバルブ機構の他の実施例を示す図である。
【図３】流路基板中のバルブ機構のさらに他の実施例を示す図であり、（Ａ）は流路が開いた状態、（Ｂ）は流路が閉じた状態を示している。
【符号の説明】
【００２２】
１，１１  流路基板
２ａ，２ｂ，２ｃ，１６  流路
４，１８  バルブ室
８，２２  弁体
１０ａ，１０ｂ，２４  電磁石
１２  ガラス基板
１４  ＰＤＭＳ基板
２０  磁性体
【図１】
2007298126.tif 000003
【図２】
2007298126.tif 000004
【図３】
2007298126.tif 000005