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ナノ流体デバイス及び化学分析装置 NEW

国内特許コード P180015425
整理番号 (AF46P001)
掲載日 2018年11月5日
出願番号 特願2017-545818
出願日 平成28年10月21日(2016.10.21)
国際出願番号 JP2016081315
国際公開番号 WO2017069256
国際出願日 平成28年10月21日(2016.10.21)
国際公開日 平成29年4月27日(2017.4.27)
優先権データ
  • 特願2015-209235 (2015.10.23) JP
発明者
  • 嘉副 裕
  • ピホシュ ユーリ
  • 北森 武彦
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 ナノ流体デバイス及び化学分析装置 NEW
発明の概要 このナノ流体デバイスは、一面にナノスケールの溝を有する第1基板と、該第1基板と互いの一面同士を接合して一体に設けられ、前記第1基板の溝とともにナノ流路を形成する第2基板とを備えたナノ流体デバイスであって、前記第1基板または前記第2基板のいずれか一方は、平面視して前記ナノ流路と重なる位置の一部に少なくとも薄肉部を備え、前記薄肉部が押圧によって変形して前記ナノ流路を開閉する。
従来技術、競合技術の概要


従来、マイクロスケールの微細空間は、混合・反応時間の短縮化、試料・試薬量の大幅な低減、小型デバイス化などを実現するものとして、診断・分析などの分野での利用が期待されている。例えば、数センチメートル角のガラス基板(マイクロチップ)上に、深さが数百μm以下の溝からなるマイクロチャネル(マイクロ流路)を形成し、化学システムを集積化したデバイスが知られている。



化学システムを集積化するための1つの要素デバイスとして、流体を制御することができるバルブ等のデバイスがある。バルブをデバイスに組み込むことにより、マイクロチャネルを流れる流体の流れ方向を規定したり、流体の流れそのものを制御したりすることができる。



例えば、非特許文献1には、柔らかいポリマー物質であるジメチルポリシロキサン(PDMS)の形状変化を利用して、マイクロ流路を開閉するデバイスが記載されている。



また例えば、特許文献1には、中空部が設けられたガラス基板を用い、中空部の容積を変更することで流体を制御することができるマイクロスケールのバルブが設けられた流体制御デバイスが記載されている。



ところで、近年、マイクロスケールの微細空間から更にスケールを小さくしたナノスケールの微細空間の検討が進められている。



ナノスケールの微細空間は、単一細胞よりも圧倒的に小さいため、単一細胞分析デバイスとしての利用も期待されている。例えば、大きさが数十μmの細胞一個の中のタンパク質などを、それよりも圧倒的に小さな数十~数百nmの拡張ナノ空間で分析することで、これまでの多数細胞の平均では分からなかった各細胞固有の機能解析が可能となる。また例えば、癌診断などを初期に発生した癌細胞一個で行うことなどが期待される。



さらに、ナノスケールの微細空間を用いたデバイスは、超高感度な分析ツールになることも期待される。
このように、拡張ナノ空間を利用することで、高感度、高速のクロマトグラフィ、単一分子や可算個分子(数えられる程度の分子)のイムノアッセイ等が実現可能となる。



表面の影響が支配的なナノスケールの微細空間内では、マイクロスケールの微細空間と比べて溶液物性が特異な性質を示す。そのため、この特異な溶液物性を利用した新たなデバイスに注目が集まっている。



このような数十~数百nmの拡張ナノ空間を利用した革新的な機能デバイスにおいても、ナノチャネル内を流れる流体を制御したいという要望がある。例えば、非特許文献2には、ナノ流路内に疎水部と親水部を設け、これらの界面のラプラス圧を利用したストップバルブが記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、ナノ流体デバイス及び化学分析装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一面にナノスケールの溝を有する第1基板と、該第1基板と互いの一面同士を接合して一体に設けられ、前記第1基板の溝とともにナノ流路を形成する第2基板とを備えたナノ流体デバイスであって、
前記第1基板または前記第2基板のいずれか一方は、平面視して前記ナノ流路と重なる位置の一部に少なくとも薄肉部を備え、
前記薄肉部が押圧によって変形して前記ナノ流路を開閉するナノ流体デバイス。

【請求項2】
前記薄肉部の厚みが10mm以下である請求項1に記載のナノ流体デバイス。

【請求項3】
前記薄肉部のナノ流路が延在する方向の幅が2~100μmである請求項1または2のいずれかに記載のナノ流体デバイス。

【請求項4】
前記第1基板及び前記第2基板により構成される前記ナノ流路は、一方向に延在する流路部と、平面視で前記薄肉部と重なる位置に設けられ、前記ナノ流路より幅が広い動作領域と、を備える請求項1~3のいずれか一項に記載のナノ流体デバイス。

【請求項5】
前記第1基板または前記第2基板のうち、前記薄肉部を備えない方の基板が、前記薄肉部に相対する前記ナノ流路内の位置に、変形した薄肉部が当たる突起部を有する請求項1~4のいずれか一項に記載のナノ流体デバイス。

【請求項6】
前記第1基板または前記第2基板のうち、前記薄肉部を備えない方の基板が、前記薄肉部に相対する前記ナノ流路内の位置に、変形した薄肉部の形状に合わせた凹部を有する請求項1~5のいずれか一項に記載のナノ流体デバイス。

【請求項7】
前記押圧を行う押圧機構を備えた請求項1~6のいずれか一項に記載のナノ流体デバイス。

【請求項8】
請求項1~7のいずれか一項に記載のナノ流体デバイスを備えた化学分析装置。

【請求項9】
請求項1~7のいずれか一項に記載のナノ流体デバイスと、該ナノ流体デバイスを挟むように配置されたマイクロスケールのマイクロ流路を有する2つ以上のマイクロ流路デバイスとを備え、
前記ナノ流体デバイスと前記2つ以上のマイクロ流路デバイスのそれぞれとは、前記ナノ流路と前記マイクロ流路との連通によって連結され、
前記ナノ流体デバイスで化学分析を行うことができる化学分析装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017545818thum.jpg
出願権利状態 公開
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