JP2008286519A - 液体導入用デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャンバー部2が、深さ方向の片端の外周部に、当該チャンバー部2よりも深さを浅く形成した外周空間部21を有し、入口流路3及び空気抜き流路4が外周空間部21に連通され、チャンバー部2の内面全体の内、少なくとも、外周空間部21の内面全体、あるいは、外周空間部21内面の内の前記チャンバー部2において前記外周空間部21の内側のチャンバー主空間部22と入口流路3との間に位置する部分を除く部分を、チャンバー部に導入される液体に対する接触角が90度以上の低親和性表面とした液体導入用デバイス1を提供する。
【選択図】図1
Description
このようなマイクロチャンバーに液体を導入する際には一般的に気泡の混入が問題となることが多い。
気泡混入の原因としては、以下の2つが挙げられる。
(1)チャンバーへの液体導入時に、チャンバー内の空気がチャンバーから排出されずに残存して液体に混入した状態となる。
(2)液体中に混入した気泡が、液体とともにチャンバー内に導入される。
上記(1)、(2)の内、(2)については、例えば特許文献7−11のように、幾つかの解決方法が提案されている。
また、図4に示すように、マイクロチップ101のチャンバー102内の気泡103のサイズが大きく、チャンバー102内の容積に占める気泡103の範囲が大きい場合があることからすると、上記(1)の残存空気に起因する気泡混入が主因となっている場合があるものと考えられる。しかし、上記(1)の残存空気に起因する気泡混入を防ぐための有効な対策についての提案は発見できない。
なお、図4において、符号104は液体、105は液体導入用の入口流路、106は出口流路である。入口流路105及び出口流路106は微細な流路であり、出口流路106は、入口流路105よりも細く形成されている。チャンバー内の液体は、入口流路105からの空気等の気体の圧送などによって、出口流路106を介してチャンバー102から排出することができる。
特許文献10では、検体資料を検出部に導入する前に検出部をあらかじめ溶液で濡らしておく方法が開示されている。しかしながら、あらかじめ検出部を濡らす際にも気泡が混入する可能性もある。また、一般的にこの方法を適用できない場合も多い。
特許文献11ではマイクロチップに気泡を捕捉する構造をもうけることで下流部に気泡が流れていくのを防ぐ方法を開示している。しかしながら、この方法を用いても気泡の発生そのものを防ぐことはできない。
第1の発明は、液体が導入される空間であるチャンバー部と、このチャンバー部への液導入用の入口流路と、前記チャンバー部からの空気排出用の空気抜き流路とを内部に有する液体導入用デバイスであって、前記チャンバー部は、該チャンバー部の外周部に、当該チャンバー部よりも深さを浅く形成した外周空間部を有し、前記チャンバー部の内面全体の内、少なくとも、前記外周空間部の内面全体、あるいは、前記外周空間部内面の内の前記チャンバー部において前記外周空間部の内側のチャンバー主空間部と前記入口流路との間に位置する部分を除く部分が、前記チャンバー部に導入される液体に対する接触角が90度以上の低親和性表面であることを特徴とする液体導入用デバイスを提供する。
第2の発明は、前記外周空間部は、前記チャンバー部の内の前記外周空間部の内側のチャンバー主空間部と前記入口流路との間に位置する部分を除く部分の内面、あるいは、該外周空間部の内面全体の前記液体に対する親和性が、前記チャンバー主空間部内面の前記液体に対する親和性に比べて低くしてあることを特徴とする第1の発明の液体導入用デバイスを提供する。
第3の発明は、前記外周空間部の深さが前記チャンバー部の深さの半分以下であることを特徴とする第1又は第2の発明の液体導入用デバイスを提供する。
第4の発明は、前記外周空間部は、前記チャンバー主空間部から前記入口流路方向および前記空気抜き流路方向への延出寸法を他の部分の前記チャンバー部からの延出寸法に比べて大きくしてあることを特徴とする第1〜3のいずれかの発明の液体導入用デバイスを提供する。
第5の発明は、前記チャンバー部を複数具備することを特徴とする第1〜4のいずれかの発明の液体導入用デバイスを提供する。
第6の発明は、前記チャンバー部内での細胞培養用であることを特徴とする第1〜5のいずれかの発明の液体導入用デバイスを提供する。
図1は前記液体導入用デバイス1に形成されているチャンバー部2、入口流路3、出口流路4(空気抜き流路)の関係を示す図、図2はチャンバー部2、入口流路3、出口流路4の関係を示す断面図、図3は図1の前記液体導入用デバイス1のチャンバー部2に液体5を導入した状態を示す図である。
図1に示すように、前記液体導入用デバイス1(以下、単にデバイスとも言う)は、液体5が導入される空間であるチャンバー部2と、このチャンバー部2への液導入用の入口流路3と、前記チャンバー部2からの液体排出用の出口流路4とを内部に有している。
ここでは、Rapid Prototypingを用いて、圧膜フォトレジスト(SU−8)による型をSi基板上に作成し、これをPDMSに転写し、流路となるチャンネルパターンが形成された一方側のポリマー基材(下方側のチップ)を作成し、他方、平らなポリマー基板を下部とし、O2プラズマにより貼り合わせて検体試料用マイクロチップを作成した。
前記入口流路3及び出口流路4は、前記デバイス1内に形成された微細流路である。
前記入口流路3は、デバイス1内に形成された送液流路6から分岐するようにして形成されている。そして、送液流路6の延在方向(流路長方向)の複数箇所から延在する入口流路3が、それぞれ、前記チャンバー部2に接続されている。
また、出口流路4は、入口流路3からチャンバー部2に液体5を導入する際に、チャンバー部2内の空気を排気するための空気抜き流路としても機能する。
「チャンバー部2の深さ方向」とは、図2において上下方向を指す。
チャンバー部2の深さc1は、図2においてチャンバー部2の下側の底面(以下、下底面23とも言う)と、上側の底面(以下、上底面24とも言う)との間の距離である。外周空間部21の深さc2は、チャンバー部2の深さc1よりも小さくしてある。また、外周空間部21の深さc2は、チャンバー部2の深さc1の半分以下であることが好ましい。
外周空間部21は、換言すれば、チャンバー主空間部22の深さ方向の片側の端部の外周に、該チャンバー主空間部22から張り出すようにして、周設されている。
図1等では、前記入口流路3の前記外周空間部21との連通部分と、前記出口流路4の前記外周空間部21との連通部分とが、チャンバー部2を介して丁度向かい合う位置となっている。但し、これに限定されず、前記入口流路3の前記外周空間部21との連通部分と、前記出口流路4の前記外周空間部21との連通部分とは、チャンバー部2の外周に沿った方向に互いにずれた位置であれば良い。
また、図1では、チャンバー部2は、深さ方向に沿った軸線を中心とする円形に形成しているが、チャンバー部2の形状はこれに限定されない。
また、前記外周空間部21の内面全体、あるいは、前記外周空間部21の内、チャンバー主空間部22と前記入口流路3との間に位置する部分を除く部分の内面の前記液体5に対する親和性を、前記チャンバー主空間部22内面の前記液体5に対する親和性に比べて低くする(低親和性表面とする)構成でも良い。
つまり、前記外周空間部21の、チャンバー主空間部22と前記入口流路3との間に位置する部分を除く部分の内面の液体5に対する親和性は、前記チャンバー主空間部22内面の前記液体5に対する親和性と同等か、それよりも低くしてあれば良い。
なお、チャンバー部2への液体5の導入は、出口流路4からチャンバー部2内の空気を排気しつつ行う。
これにより、非常に簡単な構成により、チャンバー部2の主空間部22内の気泡残留を完全に解消でき、チャンバー部2内の気泡残留を殆ど解消することができる。
前記チャンバー主空間部22から前記出口流路4方向への延出寸法を大きく確保できることは、特に、チャンバー部2内に導入した液体5が、出口流路4のチャンバー部2との連通部分付近にチャンバー主空間部22よりも先行して入り込むことを効果的に防ぐことができ、チャンバー部2内の気泡残留に有利である。
また、前記チャンバー主空間部22から前記入口流路3方向の延出寸法を大きく確保できることは、外周空間部21への液体5の流入を、入口流路3側から出口流路4側に向かって進行させる点で有利である。
チャンバー部は直径1430マイクロメートル、深さ200マイクロメートルの構造を有しており、チャンバー部の周囲には直径1530マイクロメートル、深さ50マイクロメートルの浅い構造が設けられている。また、チャンバー部周囲の浅い構造は入口流路方向および出口流路方向に広がった形をしている。入口流路は流路幅50マイクロメートル、深さ50マイクロメートルの構造を有しており、出口流路は流路幅30マイクロメートル、深さ10マイクロメートルの構造を有している。デバイスはPDMSで作製されているので、内面全体の水に対する接触角が110度の低親和性表面となっている。この様な構造のチャンバー部に5kPaの圧力で水溶液を導入したところ、図3に示すように気泡の混入なく液体をチャンバー部に導入することが可能であった。40個のチャンバーに同時に液体を導入したところ、全てのチャンバー部に気泡の混入がなかった。一方、流路周囲に形成された浅い構造を有さないチャンバー部を有するデバイスを用いて、40個のチャンバー部に同時に液体を導入したところ、36個のチャンバーに気泡が混入した。
前記チャンバー部2は、該チャンバー部2の深さ方向の片端の外周部に、当該チャンバー部2よりも深さを浅く形成した外周空間部21を有する構成に限定されない。外周空間部の形成位置は、チャンバー部2の深さ方向の両端の間の中間部であっても良い。
なお、前記入口流路3及び前記出口流路4は、チャンバー部における外周空間部21の形成位置によらず、前記外周空間部21に連通させる。
Claims (6)
- 液体が導入される空間であるチャンバー部と、このチャンバー部への液導入用の入口流路と、前記チャンバー部からの空気排出用の空気抜き流路とを内部に有する液体導入用デバイスであって、
前記チャンバー部は、該チャンバー部の外周部に、当該チャンバー部よりも深さを浅く形成した外周空間部を有し、
前記チャンバー部の内面全体の内、少なくとも、前記外周空間部の内面全体、あるいは、前記外周空間部内面の内の前記チャンバー部において前記外周空間部の内側のチャンバー主空間部と前記入口流路との間に位置する部分を除く部分が、前記チャンバー部に導入される液体に対する接触角が90度以上の低親和性表面であることを特徴とする液体導入用デバイス。 - 前記外周空間部は、前記チャンバー部の内の前記外周空間部の内側のチャンバー主空間部と前記入口流路との間に位置する部分を除く部分の内面、あるいは、該外周空間部の内面全体の前記液体に対する親和性が、前記チャンバー主空間部内面の前記液体に対する親和性に比べて低くしてあることを特徴とする請求項1記載の液体導入用デバイス。
- 前記外周空間部の深さが前記チャンバー部の深さの半分以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の液体導入用デバイス。
- 前記外周空間部は、前記チャンバー主空間部から前記入口流路方向および前記空気抜き流路方向への延出寸法を他の部分の前記チャンバー部からの延出寸法に比べて大きくしてあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体導入用デバイス。
- 前記チャンバー部を複数具備することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液体導入用デバイス。
- 前記チャンバー部内での細胞培養用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液体導入用デバイス。
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