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マイクロチップ用の流体制御デバイスおよびその利用 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P190016279
整理番号 08049
掲載日 2019年8月21日
出願番号 特願2013-127810
公開番号 特開2014-029327
登録番号 特許第6172711号
出願日 平成25年6月18日(2013.6.18)
公開日 平成26年2月13日(2014.2.13)
登録日 平成29年7月14日(2017.7.14)
優先権データ
  • 特願2012-151915 (2012.7.5) JP
発明者
  • 田中 陽
  • 上田 泰己
出願人
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 マイクロチップ用の流体制御デバイスおよびその利用 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 【課題】高圧下にて利用可能であり、有機溶媒を用いることができる、汎用的なマイクロチップシステムを開発すること。
【解決手段】中空部3が設けられたガラス基板1bを備え、中空部3には、ガラス基板1bの上面および底面へ向けて第1開口部3’および第2開口部4が形成されており、厚さ1~50μmのガラス薄板2が第1開口部3’を封止しており、ガラス薄板2は、中空部3へ向かう押力に応じて変位して中空部3の容積を変更する、マイクロチップ100に搭載するための流体制御デバイス10を提供する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

半導体の微細加工技術を用いて100μm以下の流路を加工した基板は、一般に「マイクロチップ」とよばれており、近年、このような基板を用いた分析、合成、細胞実験等の種々の化学プロセスおよび/または生化学プロセスを集積化するマイクロナノ化学(科学)が注目されている。

マイクロチップの流路における流れ方向を規定したり、流体の流れを制御したりするために、バルブやポンプのような機械的な流体制御デバイスが流路上に設けられている。特許文献1には、スライド可能なガラス基板を用いて流路を切り替えるスライド型バルブが開示されている。特許文献2や非特許文献1には、流路中にニードル型の金属ピンを差し込んで流れを停止するデバイスが開示されている。

特許文献1のバルブは、デッドボリュームがほとんどない点で優れている。しかし、ガラス基板そのものを動かしてしまうので流路設計が制限され、並列化・自動化が難しい。さらに、水が漏れないように、ガラス基板の間隙にてフッ素コーティング剤などの疎水修飾を行っているため、有機溶媒を用いたり、100kPaを超えるような高圧下にて使用したりすることは難しい。

特許文献2や非特許文献1に記載のデバイスは、流路を一点で塞ぐことができるので、特許文献1のバルブよりも並列化・自動化が比較的容易である。しかし、ニードルとガラスとの間に隙間が形成されることは不可避であり、この隙間に疎水修飾を行うことが必要となり、特許文献1と同様の問題に直面する。

ガラスは非常に固い材料であるために、ガラス製の流体制御デバイスを構成することが容易でないだけでなく、ガラス製の流体制御デバイスをガラス基板上に組み込むこともまた非常に困難である。そこで、マイクロチップに用いられる流体制御デバイスには、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を代表とする高分子材料が、近年用いられている。PDMSは、非常に安価であり、加工が容易であり、かつ柔軟性に富むという特性を有している。図12に示すような、円状空隙部13および円状空隙部13を横切るマイクロ流路が形成されたPDMS製の流体素子チップ12がガラス基板11に対向して設けられたマイクロバルブ機構が知られており、このマイクロバルブ機構において、押圧体19の圧力を流体素子チップ12に給排することによって流体素子チップ12が変形して、マイクロ流路の流体の通過と遮断を円状空隙部13にて行う構成が記載されている(特許文献3参照)。

産業上の利用分野

本発明は、微小な流路が形成されたマイクロチップに搭載する流体制御デバイスおよびその利用に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
中空部が設けられたガラス基板を備え、
上記中空部には、上記ガラス基板の上面および底面へ向けて第1開口部および第2開口部が形成されており、
厚さ1~50μmのガラス薄板が上記第1開口部を封止しており、
上記ガラス薄板が上記中空部へ向けて押圧されたときに上記ガラス薄板によって封止されうる位置に上記第2開口部が設けられており、
上記ガラス薄板は、上記中空部へ向かう押力に応じて変位して上記中空部の容積を変更し、上記第2開口部を封止しうる、
マイクロチップ用の流体制御デバイス。

【請求項2】
中空部が設けられたガラス基板を備え、
上記中空部には、上記ガラス基板の上面および底面へ向けて第1開口部および第2開口部が形成されており、
厚さ1~25μmのガラス薄板が上記第1開口部を封止しており、
上記ガラス薄板が上記中空部へ向けて押圧されたときに上記ガラス薄板によって封止されうる位置に上記第2開口部が設けられており、
上記ガラス薄板は、上記中空部へ向かう押力に応じて変位して上記中空部の容積を変更し、上記第2開口部を封止しうる、
マイクロチップ用の流体制御デバイス。

【請求項3】
上記第1開口部を封止したガラス薄板を、記中空部へ向けて押圧する押圧部をさらに備えている、請求項1または2に記載の流体制御デバイス。

【請求項4】
請求項1~3のいずれか一項に記載の流体制御デバイスと、マイクロ流路が形成されたチャネル基板とを備え、
上記流体制御デバイスの中空部と上記マイクロ流路とが連通している、マイクロチップ。

【請求項5】
記流体制御デバイスを介して連通する第1および第2のマイクロ流路が、記チャネル基板に形成されている、請求項4に記載のマイクロチップ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013127810thum.jpg
出願権利状態 登録
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