JP7231169B2 - マイクロ流体検出ユニット及び流体検出方法 - Google Patents
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Description
流体貯蔵領域は、少なくとも1つの通気管路を介して大気環境に気体連通する。
100:基材
101:底面
110:流体注入領域
111:流体出口
112:流体緩衝領域
113:開口部
120:流体貯蔵領域
121:流体入口
122:多孔質材料
123:隔離領域
130:検出領域
131:第1端
132:第2端
133:ビーム入射部
134:ビーム出射部
140:入力管路
150:出力管路
180:通気管路
190:蓋体
2:マイクロ流体検出ユニット
200:基材
201:底面
210a:第1流体注入領域
210b 第2流体注入領域
211a:流体出口
211b:流体出口
220:流体貯蔵領域
221:流体入口
222:多孔質材料
223:隔離領域
230:検出領域
231:第1端
232:第2端
240a :第1管路
240b:第2管路
250:出力管路
280a:第1通気管路
280b:第2通気管路
290:蓋体
3:マイクロ流体検出ユニット
300:基材
301:底面
310:流体注入領域
311:流体出口
320:流体貯蔵領域
321:流体入口
322:多孔質材料
323:隔離領域
324:流体収集領域
325:バリア構造
330:検出領域
331:第1端
332:第2端
340:入力管路
350:出力管路
360:把持部
380:通気管路
390:蓋体
4:マイクロ流体検出ユニット
400:基材
401:底面
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440a:第1管路
440b:第2管路
450:出力管路
480:通気管路
490:蓋体
A:第1流体
B:第2流体
P1、P2:液滴
S1~S4:ステップ
H1、H2:位置
Claims (26)
- 流体を検出し、及びユニット内で生化学又は化学反応が発生するためのマイクロ流体検出ユニットであって、
前記マイクロ流体検出ユニットは、基材を含み、
前記基材は、
それぞれ流体出口を有する少なくとも1つの流体注入領域と、
大気環境に気体連通するとともに、流体入口を有する流体貯蔵領域と、
前記流体注入領域の前記流体出口に連通する第1端、及び前記流体貯蔵領域の前記流体入口に連通する第2端を有する検出領域と、
を含み、
前記流体注入領域の前記流体出口での重力ポテンシャルエネルギが前記流体貯蔵領域の前記流体入口での重力ポテンシャルエネルギよりも大きいように、前記流体注入領域の前記流体出口と前記流体貯蔵領域の前記流体入口との間には、重力方向に沿って高低差が形成され、
少なくとも1つの前記流体注入領域から第1流体が注入され、前記第1流体が重力作用によって前記検出領域を通過して前記流体貯蔵領域の前記流体入口で集まって液滴を形成したときに、前記流体出口から前記液滴の液面と同じ高さの位置までの前記第1流体は、反重力方向の毛細管力と重力ポテンシャルエネルギとが互いに相殺することにより流体圧力平衡状態となる、マイクロ流体検出ユニット。 - 前記少なくとも1つの流体注入領域は、第1流体注入領域及び第2流体注入領域を含み、
前記第1流体注入領域は、第1管路を介して前記検出領域の前記第1端に連通し、
前記第2流体注入領域は、第2管路を介して前記検出領域の前記第1端に連通する、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。 - 前記第2流体注入領域の前記流体出口は、重力方向において前記第1流体注入領域の前記流体出口よりも高い、請求項2に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記第2管路の断面直径は、前記第1管路の断面直径よりも大きい、請求項3に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記第2管路は、前記第1管路に連通し、前記第2流体注入領域は、前記第2管路及び前記第1管路を介して前記検出領域の前記第1端に連通する、請求項4に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記流体出口には、流体緩衝領域が設けられ、
前記流体緩衝領域は、前記流体注入領域と前記流体出口との境界に位置する、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。 - 前記流体緩衝領域は、柱状空間若しくは球状空間の少なくとも一部又は曲面構造である、請求項6に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記流体緩衝領域内には、多孔質材料が設けられる、請求項6に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記多孔質材料は、ポリスルホン(polysulfone)、セルロースエステル(cellulose ester)、再生セルロース(regenerated cellulose)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone)、ポリアリールエーテルスルホン(polyarylethersulfone)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)及びポリアクリル酸ナトリウム塩(polyacrylic acid sodium salt)から選択される1種又は複数種の組み合わせである、請求項8に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記流体貯蔵領域内には、多孔質材料が設けられ、
前記多孔質材料と、前記流体貯蔵領域の前記流体入口との間には、互いに接触しないように隔離領域が形成される、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。 - 前記多孔質材料は、ポリスルホン、セルロースエステル、再生セルロース、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリビニルアルコール及びポリアクリル酸ナトリウム塩から選択される1種又は複数種の組み合わせである、請求項10に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記流体貯蔵領域には、流体収集領域がさらに設けられ、
前記流体収集領域は、前記隔離領域と前記流体入口との間に位置し、前記流体貯蔵領域に流入する流体量を制御するためのものである、請求項10に記載のマイクロ流体検出ユニット。 - 前記流体貯蔵領域には、前記流体収集領域と前記隔離領域とを分離するバリア構造がさらに設けられる、請求項12に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記検出領域には、検出素子が設けられる、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記検出素子は、光導波路素子である、請求項14に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記光導波路素子は、光ファイバである、請求項15に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記光ファイバの露出するファイバ芯線の表面にはナノ粒子層が塗布される、請求項16に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記検出領域には、反応材料が設けられる、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 少なくとも1つの通気管路をさらに含み、
前記流体貯蔵領域は、少なくとも1つの前記通気管路を介して大気環境に気体連通する、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。 - 前記基材の少なくとも一側を覆う少なくとも1つの蓋体をさらに含む、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記検出領域の前記第1端及び前記第2端は、重力方向において前記流体注入領域の前記流体出口よりも低い、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 前記流体出口と前記流体入口との間に重力方向に沿って形成される高低差は0.5~10cmである、請求項1に記載のマイクロ流体検出ユニット。
- 検出領域、少なくとも1つの流体注入領域、及び流体貯蔵領域を含むマイクロ流体検出ユニットを提供するステップと、
少なくとも1つの前記流体注入領域から第1流体を注入し、前記第1流体は重力作用によって前記検出領域を通過し、前記流体貯蔵領域の流体入口で集まって液滴となったときに、少なくとも1つの前記流体注入領域の流体出口から前記液滴の液面と同じ高さの位置までの第1流体は、反重力方向の毛細管力と重力ポテンシャルエネルギとが互いに相殺することにより流体圧力平衡状態となるステップと、
前記検出領域内の前記第1流体を検出するステップと、
を含む、流体検出方法。 - 前記少なくとも1つの流体注入領域から第2流体を注入することにより、前記液滴の蓄積量が減少し、前記第1流体が前記検出領域から離れるように駆動され、前記流体出口から前記液滴の液面と同じ高さの位置までの前記第2流体が反重力方向の毛細管力と重力ポテンシャルエネルギとが互いに相殺することにより前記流体圧力平衡状態となるまで、前記第2流体が前記検出領域を通過するステップをさらに含む、請求項23に記載の流体検出方法。
- 前記流体入口に近い位置に多孔質材料が設けられ、前記多孔質材料が前記流体入口に接触せず、前記多孔質材料により前記液滴の過剰の蓄積量を吸収する、請求項24に記載の流体検出方法。
- 前記流体入口に近い位置に流体収集領域が設けられ、前記液滴の蓄積量が前記流体収集領域の容積を超えたときに、前記液滴が前記流体収集領域から溢れ出ることで前記液滴の蓄積量を減少させる、請求項24に記載の流体検出方法。
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