微量流体设备及微量液体稀释方法

专利名称：微量流体设备及微量液体稀释方法
技术领域：
本发明涉及在基板内形成有将微量流体混合的微细流路结构的微量流 体设备，更详细地说，涉及对各种分析时的被检测物(検体)或试剂等进4亍混 合或稀释所使用的微量流体设备。
背景技术：
以往，在对被检测物进行分析或使各种物质进行化学反应时，多凄史情 况下需要将被检测物或试剂稀释。特别是，在对微量的液体进行稀释时，利用使用微量板(7一夕口7°1/—卜)及分注移液管的操作方法或4吏用自 动液体分注机械手(口求7卜)装置的方法。在使用微量板及分注移液管的操 作方法中，操作繁杂且需要熟练的实验员。另外，在实验室外的户外或临 床检查时的床边等，难以便捷地混合被检测物或试剂。另一方面，在使用自动液体分注机械手装置的稀释方法中，必将导致 装置大型化，仍然不能在户外或床边等便捷地利用。近年来，作为对微量液体进行操作分析的设备，微量流体设备越来越 受到关注。微量流体设备例如具有容易用手搬运且大小易于操作的基板。 在该基板内形成有用于输送被检测物、试剂、稀释液等的微细流路结构。 在上述微细流路结构中，可适当设置试剂收纳部、被检测物供给部、稀释 液收纳部、反应室及/或混合部等。成，基板的厚度为0.5-10mm左右。另外，上述微细流路结构中的流路直 径通常非常细，通常为5pm lmm左右。在此，当流路平坦时，^t细流路 的直径规定为平坦流路的截面较小一方的宽度。另外，输送的微量流体多 利用空气等输送，且多数情况下为液滴状。因此，在上述微量流体设备内稀释被检测物或试剂时，因微量流体被 输送到宽度非常细的微细流路中，故与输送液体的通常流路不同，孩i量流 体的表面张力或微细流路的壁面润湿性等会产生很大的影响。另外，难以 定量地称取上述微量的微量流体，因此，存在必须采用复杂的流路结构的 问题。在下述专利文献1中，公开了使用微量流体设备在层流中生成蛋白质 晶体的方法。另外，在下述非专利文献1中，公开了严格地控制微量流体 设备内的温度，由此，由微量液体生成晶体的方法。但是，在专利文献1及非专利文献1记载的各方法中，反应场所非常 小，可高精度地控制反应，但在将蛋白质溶液导入到结晶部位的方法中， 存在难以缩小死体积的问题。为了解决上述问题，在下述专利文献2中公开了利用单纯的结构，通 过简单的操作来称取微量液体的微量液体称取结构。专利文献2中记载的微量液体称取结构为使用被动阀(z 、7 、>7》《》:/)的微量液体称取结构。该微量液体称取结构具有分别沿规定方向延长的第 一微细流路及第二流路、 在第 一微细流路的流路壁上开口的第三流路、在第二流路的流路壁上开口 并连接第三流路的 一 端和第二流路且比第一 ~第三流路更细的第四流^各。 第四流路具有如下性质，即与第二流路及第三流路相比难以润湿或者相对 来说不易产生毛细管力的性质。另外，导入到第一微细流路的液体，经由 在第 一微细流路的流路壁上开口的第三流路的开口部被引入第三流^各内 后，除去残留在第一微细流路的上述液体，从而可称取体积与第三流^各的 容积对应的液体。专利文献l:美国专利第6409832号说明书专利文献2:日本特开2004-163104号公报非专利文献1:《分析化学(Analytical Chemistry)》(2002 ), 74, p3505 ~3512发明内容但是，在具有专利文献2记载的微量液体称取结构的微量流体设备中， 若混合比增大到10倍以上，则存在不能正确且再现性好地进行混合的缺点。 并且，在进行分析或反应时，有时需要对被检测物或药剂进行10倍、100 倍及1000倍那样地累进地高倍率稀释。但是，以往，在这种微量流体设备中，不能采用将多个混合单元连接 而构成的多级结构式微细流路结构来发挥作用。这是因为，在这种孩t量流
体设备中，为了在非常小的流路内以类似液滴的形态运送非常少量的樣支量 流体，并利用微量液体的表面张力或流路壁面的润湿性及毛细管现象的影 响进行称取汇合，前提为被称取的多个微量流体从称取部挤入到汇合部的 时刻相同，但在多个混合单元的连接中，第二混合单元利用第一混合单元 的输出，在存在上述制约的情况下，在第二混合单元内称取的多个孩i量流 体从称取部挤入到汇合部的时刻难以相同，故即便将第一、第二混合单元 简单地连接，第二混合单元也不能发挥作用。因此，在微量流体设备内同 时形成包含多种稀释倍率的混合溶液的稀释倍率系列是非常困难的。实际 情况是，能够满足上述需求的微量流体设备到现阶段为止还未开发出来。另外，作为以往的稀释方法，包括向稀释对象的溶液中一次添加较多 的緩冲溶液并进行混合而调制稀释溶液的方法、分成多次并依次对〉容液进 行稀释的多阶段稀释等方法。其中，为了制备均匀浓度的高稀释倍率溶液 而使用多阶段稀释方法。在进行这样的稀释操作时，可以使用通常的方法 定量地采集溶液并混合。与此相对，为了在微量流体设备内制备高稀释倍 率的均匀溶液，需要在微量流体设备内实现多阶段稀释方法。为了以准确的浓度进行多阶段稀释并最终得到高稀释倍率的溶液，需要进行如下才喿作 1)准确地称取稀释对象的溶液和緩沖溶液，2)均匀地混合稀释对象〉容液 和緩沖溶液。但是，在微量流体设备内完成上述操作是非常困难的课题。本发明是鉴于现有技术的现状而作出的，其目的在于提供一种具有微 细流路结构的微量流体设备，该微细流路结构不仅能够高精度地称耳又多个 微量流体，而且可以混合该多个微量流体，容易且可靠地提供多种稀释倍 率的微量流体。本发明的微量流体设备，具有基板和设于所述基板内用于输送《效量流 体的微细流路结构，所述微细流路结构具有第一混合单元和连接在第一混 合单元下游侧的第二混合单元。各混合单元具有第一称取部，用于称取 一定量的第一微量流体，其包括容积与该一定量的第一微量流体的体积相 等的微细流路；第二称取部，用于称取一定量的第二微量流体，其包括容 积与所述一定量的第二微量流体的体积相等的微细流路；汇合部，其将由 第一、第二称取部称取的第一、第二微量流体汇合；混合部，其与所述汇 合部的下游连接，将所述第一、第二微量流体混合；排出部，其排出通过 混合所述第一、第二微量流体而得到的混合微量流体；第一 第三入口端
及第一 第三出口端；第一微细流路，其将第一入口端和第一出口端连接； 第二微细流路，其将第二入口端和第二出口端连接，且具有所述汇合部、 所述混合部及所述排出部；第三微细流路，其将第三入口端和第三出口端 连接；其中，所述第一称取部的一端与所述第一微细流路连接，另一端在 设于第二微细流路的所述汇合部开口 ，所述第二称取部的一端与所述第三 微细流路连接，另一端在设于第二微细流路的所述汇合部开口，所述第二 出口端与所述排出部连接，所述第 一混合单元的第一 第三出口端中的任 一个出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连接。在本发明的微量流体设备的某种具体实施方式
下，所述第一混合单元 的所述第二出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连4娄，由 此，在第一混合单元被混合的微量流体在第二混合单元作为一定量的第一 或第二微量流体而使用。此时，由于第一混合单元和第二混合单元如上所 述地进行连接，故可构成倍率更高的稀释倍率系列。另外，在本发明的微量流体设备的另一具体实施方式
下，所述第一混 合单元的所述第一出口端与所述第二混合单元的所述第一入口端连^t妄，所 述第一混合单元的所述第三出口端与所述第二混合单元的所述第三入口端 连接。此时，由于第一、第二混合单元并联连接，故通过同样地构成第一、 第二混合单元的第一、第二称取部，可容易地得到相同稀释倍率的多个微 量流体。另外，若使第一混合单元和第二混合单元的稀释倍率不同，也可 得到不同稀释倍率的微量流体。在本发明的微量流体设备中，也可在第二混合单元的下游侧，进一步 连接至少一个第三混合单元，由此，可容易地得到稀释倍率相同但数量更 多或者稀释倍率种类更多的微量流体。在本发明的微量流体设备的另一特定的状况下，在所述第一及/第二混 合单元中，第一称取部的出口开口和所述第二称取部的出口开口在所述汇 合部相对。也可为，在所述第一及/或第二混合单元，所述第一称取部的出口开口 和所述第二称取部的出口开口，配置在所述汇合部，并位于微量流体流向 上的不同位置。优选为，所述第一称取部的出口开口和所述第二称取部的出口开口在 所述汇合部的微量流体流向上的距离如下选择该距离使得从所述第一
称取部向汇合部供给的第 一微量流体和从第二称取部向汇合部供给的第二 微量流体之间不会形成气泡，并且，以不同时刻从第一、第二称取部向所 述汇合部输出第一、第二微量流体时，第一、第二微量流体不会与第二称 取部的出口开口或第一称取部的出口开口接触。此时，即便第一、第二微 量流体以不同时刻从第一、第二称取部输出到汇合部，也不易导致气泡混 入，在汇合部可以切实地使第一、第二微量流体汇合。优选为，所述汇合部中的第二微细流路的宽度比输出的微量流体在所 述流路的宽度方向上的尺寸大，以使该输出的微量流体在汇合部不会到达 与该称取部出口开口相反侧的壁面，该输出的微量流体从所述第一、第二 称取部中在汇合部内的出口开口位于下游侧的 一侧的称取部输出。此时， 同样地，气泡不易挤入从第 一称取部输出的第 一微量流体和从第二称取部 输出到的汇合部的第二微量流体之间。本发明的微量流体设备优选为，在所述混合部，流路宽度方向两侧的 壁面不对称，并且/或者流路的基板高度方向两侧的壁面不对称。此时，在 混合部，在流路的宽度方向两侧及基板厚度方向两侧的至少之一 非对称的 情况下，在一侧及另一侧，微量流体的流动状态不同，故微量流体中生成 涡流，第一、第二微量流体可以更加均匀地被混合。在本发明的微量流体设备的其他特定的状况下，还具有第 一微型泵装 置和第二、第三微型泵装置，该第一微型泵装置与所述第二入口端连接， 在该汇合部供给用于输送第一、第二微量流体的气体，第二、第三微型泵 装置分别与所述第一、第三微细流路连接，用于在第一、第二称取部称取 一定量的微量流体且从第一、第二称取部向所述汇合部输出第一、第二微 量流体。通过驱动第一 第三微型泵装置，可以在第一、第二称取部称取第一、 第二微量流体且将它们输出到汇合部，并且可以将输出后的第一、第二微 量流体输送到混合部侧。在本发明的微量流体设备的其他特定的状况下，在至少一个微细流路 中，为了实现微量流体能够流过各微细流路内的状态和停止微量流体的输 送的状态，还具有至少与 一个微细流路相关联并设于基板内的流路开闭装 置，利用该流路开闭装置使微细流路处于打开状态时，微量流体在所述微 细流路内移动，利用所述流路开闭装置使微细流路处于关闭状态时，微量流体的移动停止。因此，通过驱动上述流路开闭装置，可以将微量流体输送到微细流路内，或停止输送。优选为，所述流路开闭装置具有可以在 所述打开状态和所述关闭状态之间移动的限制器；以及使该限制器在所述 打开状态和所述关闭状态之间移动的限制器驱动机构。此时，通过驱动设 于基板内的限制器驱动机构，靠近称取部的流路内的气压上升，微量流体 /人称耳又部向混合部4齐出。本发明的微量液体稀释方法是使用按照本发明构成的微量流体设备的 微量液体稀释方法，具有如下步骤在所述第一混合单元的第一或第二称 取部称取作为被检测物的第 一微量流体，在所述第二或第 一称取部称Jf又作为稀释液的第二微量流体；在所述第一混合单元，混合作为所述被检测物的第一微量流体和作为稀释液的第二微量流体，制成混合微量流体，再将第一被检测物稀释液排出；在所述第二混合单元的第一或第二称取部，称 取从所述第一混合单元排出的第一混合微量流体的至少一部分，在所述第 二混合单元的第二或第 一称取部，称取作为第二或第 一微量流体的稀释液； 在所述第二混合单元，将所述第一被检测物稀释液和所述稀释液混合，得 到作为第二混合微量流体的第二被检测物稀释液，并将作为所述第二^:量 流体的所述第二被检测物稀释液从所迷第二混合单元的排出部排出；由此， 能够得到浓度不同的第一、第二被检测物稀释液。在本发明的微量液体稀释方法的其他特定的状况下，在所述第一、第 二混合单元的后端至少连接一个第三混合单元，从而能够得到浓度不同的 至少三种被^r测物稀释液。在本发明的微量液体稀释方法的其他特定的状况下，在第一、第二混 合单元的后端连接n-2个(n为3以上的自然数)混合单元，从各混合单元 的排出部分别排出作为被检测物稀释液的混合流体，由此，能够得到浓度 不同的n种被检测物稀释液。发明效果在本发明的微量流体设备中，在基板内形成有微细流路结构，该微细 流路结构具有第一混合单元和连接在第一混合单元下游侧的第二混合单 元，在各混合单元，从第一、第二称取部供给的第一、第二微量流体在汇 合部汇合，并且在混合部被混合，因此，在各混合单元，可取出从第一、 第二称取部输出的第一、第二微量流体混合后得到的混合微量流体。另外，
由于第一混合单元的第一 第三出口端中的任一个出口端与第二混合单元 的第一或第三入口端中的一个或两个连接，故可得到从第一、第二混合单 元分别被混合而得到的微量流体，或者可以得到浓度不同的混合微量流体， 该混合微量流体为在各混合单元利用第 一或第二微量流体稀释第二或第一 微量流体而得到的混合微量流体。因此，在使用单一的基板而构成的微量 流体设备内，可容易且迅速地准备多个被稀释的微量流体或多种浓度的被 稀释的微量流体。特别是，在第一混合单元的第二出口端与第二混合单元的第一或第三 入口端连接时，在第 一 混合单元被混合的微量流体在第二混合单元可作为 一定量的第一或第二微量流体而使用，故在第二混合单元可得到以更高倍 率被稀释的微量流体。以往，在这种微量流体设备中，未采用将多个混合单元连接而构成的 多级结构式微细流路结构。这是因为，在这种微量流体设备中，为了在非 常小的流路内以类似液滴的形态输送非常少量的微量流体，并利用微量液 体的表面张力或流路壁面的润湿性及毛细管现象的影响进行称取汇合，其 前提为被称取的多个微量流体从称取部挤入到汇合部的时刻相同，但在多 个混合单元的连接中，第二混合单元利用第一混合单元的输出，在存在上 述制约的情况下，在第二混合单元内称取的多个微量流体从称取部挤入到 汇合部的时刻难以相同，故即便将第一、第二混合单元简单地连接，第二 混合单元也不能发挥作用。与此相反，在本发明中，致力于如下研究即便将多个微量流体从称 取部挤入到汇合部的时刻不相同，也可作为混合单元发挥作用，故在上述 连接第一、第二混合单元的结构中，第二混合单元可以发挥作用。因此， 可进行多个混合单元的多种组合，并且可迅速且准确地输送以各种组合进 行混合的微量流体。因此，根据本发明，其适用于需要采用不同的混合比进行多级混合/稀 释的各种分析或化学反应，通过在微量流体设备内迅速地准备各种浓度的 微量流体或多个微量流体，从而可以实现分析或反应所需的操作的自动化 及操作时间的缩短。


图1是示意地表示本发明的一个实施方式的微量流体设备的微细流路结构的平面图；图2是示意地表示本发明的一个实施方式的微量流体设备的局部的正 面剖面图；图3是用于说明图1所示实施方式的微细流路结构中的第一混合单元 的平面示意图；图4(a)、 (b)是用于说明流路切换装置的一例的各平面示意图，(c) 是示出该流路切换装置的变化例的平面示意图；图5是用于说明在图1的实施方式中，在第一称取部称取一定量的第 一微量流体的工序的局部放大平面图；图6是用于说明在图1的实施方式中，在第一称取部称取一定量的第 一微量流体的工序的局部放大平面图；图7是用于说明在图1的实施方式中，在第一称取部称取一定量的第 一微量流体的工序的局部放大平面图；图8是表示在第一实施方式中，微量流体从第一、第二称取部输出到 第二微细流路中的状态的局部平面示意图；图9是表示在第一实施方式中，微量流体通过混合部的状态的局部平 面图；图IO是用于说明第一实施方式的变化例中的第一、第二称取部的位置 关系的平面示意图；图11是表示为了使汇合部中的混合比例不同而设置多个第二称取部的 变化例平面示意图；图12 (a)是表示第二微细流路的形状改变，从而使汇合部中的混合比 例变化的其他变化例的平面示意图，(b)是用于说明汇合部的形状的变化 例的局部平面示意图；图13是概略地表示连接有第一、第二混合单元的微细流路结构的其他 变化例的平面图；图14是表示本发明的微量流体设备的微细流路结构的其他变化例的平 面示意图；图15是表示图14所示的微细流路结构的变化例的平面示意图；图16表示本发明的微量流体设备的微细流路结构的其他变化例，是概 略地表示多个混合单元配置成矩阵状的变化例的平面图；图17是表示本发明的微量流体设备的微细流路结构的其他变化例的平 面示意图；图18 (a)、 (b)是表示混合部的形状的变化例的各平面图。附图标记说明1微量流体设备2基板3底座4~6中间板4a车餘出孑L5a开口部6a 1|_孑匕7顶板8气体生成室9光响应性气体生成部件10微细流路结构11第一混合单元lla第一微细流路lib气体供给孔llc微量流体供给孔lid第一称取部lie连^妻孩i细流^各llf开口部12第二微细流路12a汇合部12b混合部12b!、 12b2壁面12c排出部12d气体供给孔12e气体排出口13a第三微细流路13b气体供给孔13c液体供给孔13d第二称取部13e连接微细流路13f开口部14a第一微量流体14b第二微量流体21第二混合单元31第三混合单元41粘弹性限制器42限制器驱动装置43a ~ 43c圓形部62~66流;洛开闭装置71收纳腔91、 92混合单元93流路开闭装置104a~ 104c收纳腔111、 121混合单元llla孩i细流^各llld、 121d称取部113a孩i细流^各113d、 123d称取部112、 122孩i细流路131、 132收纳腔
具体实施方式
以下，通过参照

本发明的具体实施方式
来进一步明确本发明。 图1是表示本发明的一个实施方式的微量流体设备的微细流路结构的平面示意图，图2是示意地表示本实施方式的微量流体设备的局部的正面剖面示意图。如图2所示，微量流体设备1具有基板2。基板2具有将透明底座(X 一77。^一卜)3、中间板4~6以及顶板7叠层而成的结构。在底座3内设 有气体生成室8。气体生成室8在底座3的上面开口 ，并且在气体生成室8 内收纳有利用光的照射或加热而生成气体的响应性气体生成部件9。通过在 上述气体生成室8内收纳响应性气体生成部件9，从而形成有作为驱动微量 流体的驱动源的微型泵装置。作为响应性气体生成部件，从便于控制气体 生成量的观点来看，优选使用利用光的照射而生成气体的光响应性气体生 成部件。由于底板3具有透明性，故通过从基板2的下侧照射光，从而可从光 响应性气体生成部件9生成气体。该气体作为在后述的微细流路中驱动微 量流体的压力源。上述光响应性气体生成部件9并没有特别限定，可以使用在照射光时 使其生成气体的适当的光响应性组合物。作为这样的光敏性组合物，优选 使用例如包含粘合剂树脂和因照射光而分解并生成气体的气体发生剂的组 合物。作为这样的气体发生剂，例如可例举叠氮化合物、偶氮化合物、聚 氧化烯烃树脂、光产酸剂和碳酸氢钠的混合物等。在中间板4上形成有用于输出气体的输出孔4a。输出孔4a从中间板4 的下面贯通到上面，其下方开口面对气体生成室8。在中间板5上设有贯通中间板5的开口部5a。该开口部5a构成孩i细流 路结构的微细流路的一部分。另外，在中间板6上形成有在开口部5a处开 口的通孔6a。通孔6a的上方开口位于形成在顶板7下面的微细流路7a处。 该-徵细流路7a与前述的开口部5a及通孔6a —并形成樣么细流3各结构。上述中间板4 ~ 6及顶板7由合适的合成树脂板或合成树脂制成。图2概略地表示在上述微量流体设备1中形成了微型泵装置的部分和 微细流路结构的局部，所述微型泵装置用于产生驱动微流体的气压。在前 述专利文献3等中公开了微量流体设备的微细流路。一般地，如前所述，微量流体设备1使用如下较小的基板2构成，该基板2具有便于用手携带的大小，其平面面积为数百cn^以下，优选为 100cm、乂下。另外，基板2的厚度设为0.5 10mm左右。在基板2内，不 仅形成有用于输送上述微量流体的驱动部分，而且形成有输送作为被检测 物或稀释液的微量流体的各种微细流路。这样的微细流路结构通常包含有 供给被检测物或稀释液的供给部、将它们混合的混合部、使它们反应的反 应部等。上述供给部、混合部及反应部在基板2内形成为具有某种程度体 积的空间，与较细的樣t细流路例如微细流;洛7a连接。本实施方式的微量流体设备1的特征在于，图1的平面示意图所示的 微细流路结构10形成于基板2内。微细流路结构IO具有作为必需结构的 第一混合单元11和第二混合单元21。在第一混合单元11的下游侧连接有 第二混合单元21。另外，在本实施方式中，在第二混合单元21的下游还连 接有第三混合单元31。参照图3的放大平面示意图更详细地说明第一混合单元11的结构。第一混合单元11具有第一微细流路lla。在第一微细流路lla的一端 连接有气体供给孔llb。另外，在第一微细流路lla的另一端连接有第一微 量流体供给孔llc。第一微量流体供给孔llc在基板1的外部开口 ，将第一 微量流体供给到基板1的微细流路结构。气体供给孔lib与前述微型泵装置等气体生成驱动源连接，且构成为 可适当开闭的结构。与第一微细流路lla平行地配置有第二微细流路12。在第二微细流路 12中，孩i量流体沿箭头方向流动。在上游侧设有汇合部12a,在下游侧设有 混合部12b 。在混合部12b的下游侧连接有排出部12c 。另外，隔着第二微细流路12，在第一微细流路lla的相反侧，设有第 三微细流路13a。第三微细流路13a的一端与气体供给孔13b连接，另一端 与液体供给孔13c连接。气体供给孔13b及液体供给孔13c与气体供给孔 llb及气体供给孔llc具有同样结构。另外，设有由从第 一微细流路11 a分支出来的微细流路构成的第 一称取 部lld。第一称取部lld的容积与需要称取的微量流体的体积相等。同样地，形成有从第三微细流路13a分支出来且具有一定量的容积的微 细流路，利用该孩i细流路形成了第二称取部13d。第二称取部13d的容积与在第二称取部13d中需要称取的微量流体的 容积相等。因此，第一、第二称取部lld、 13d的一端分别与第一微细流路lla和 第三微细流路13a连接，另一端分别在设于第二微细流路12的汇合部12 处开口。另外，上述第一、第二称取部lld、 13d的容积并没有特别限定，通常 为皮升 微升数量级的非常小的容积。即，如前所述，在本发明的微量流 体设备中，在微细流路中输送如上所述的容积非常小的微量流体。在第二微细流路12的上游侧配置有气体供给孔12d及气体排出口 12e。 气体供给孔12d及气体排出口 12e与前述的气体供给孔lib及液体供给孔 llc同样地形成。参照图5~图7说明在第一称取部lld称取一定量的微量流体的结构。从液体供给孔llc注入微量流体。此时，第一微细流路lla内预先与大 气连通。即，将气体供给孔llb与大气连通即可。在从液体供给孔llc注入 微量流体时，使用微注射器等从液体注入孔llc压入即可。其结果如图5 所示，微量流体14被输送到第一微细流路lla内，且充满由分支微细流路 构成的第一称取部lld。在本实施方式中，在第一称取部lld的前端侧设有直径比构成第一称 取部lld的微细流路的直径小的连接微细流路lle。连接微细流路lie的直 径非常小，因此，因表面张力而导致在该注入压力程度下微量流体14不能 流过连接微细流路lle，而在连接微细流路的入口或出口停止。接着，从气体供给孔lib向第一微细流路lla供给气体。此时，液体供 给孔llc预先与大气连通。其结果如图6所示，在第一称取部lld内以一定 量的微量流体的形式残留有第一微量流体14a。这样，为了使微量流体14a 残留于第一称取部lld，在供给气体时优选预先关闭第二流路12侧使其不 与大气连通。连接微细流路lie非常细，在该连接微细流路lle，当毛细管 反作用力发生作用时，也可密闭第二微细流路12侧。接着，利用后述的流路开闭装置的阀等关闭第 一微细流路11 a的液体供 给孔llc侧的一部分，在该状态下，从气体供给孔lib向第一孩i细流路lla 供给气体。其结果是，如图7所示，在第一称取部lld称取的第一微量流
体14a输出到第二微细流路12内。由于在第 一称取部1 ld称取的第 一微量流体14a的体积与该第 一称取部 lld的容积相等，故根据本实施方式，可以将一定量的第一微量流体14a切 实地输出到第二微细流路12内。作为上述流路开闭装置，可以由能够在微细流路的 一部分打开的状态 和将其关闭的状态之间适当切换的阀形成。作为这样的阀，可以使用在电 磁阀或压电元件等驱动元件上连接限制器(7卜、;/八。一)而得到的机构，该限 制器可以在流路变细的状态和打开流路的状态之间移动。另外，如图4(a)所示，也可使用将粘弹性限制器41与采用气体或液 体进行驱动的限制器驱动源42组合而成的流路开闭装置。在此，粘弹性限 制器41包括具有弹性且随着流路内压力的增大而可移动的合适材料例如弹 性体或凝胶等。当输送的微量流体为水溶液时，优选使用非水溶性粘弹性 体，当输送的微量流体为有机溶剂时优选使用非有机溶剂溶解性粘弹性体。如图4(a)所示，在可开闭的液体纟鼓细流路lla的一部分，形成有可 收纳粘弹性限制器41的限制器流路部43。在本实施方式中，限制器流路部 43具有三个圓形部分重叠且在与樣i细流路lla的延伸方向垂直的方向上排 列的形状。在该三个的圓形部43a 43c中， 一个圆形部43a设于所述第一 微细流路lla的中途，剩下的圓形部43b、 43c配置于第一微细流路lla的 侧面。图4 (a)中，粘弹性限制器41填充于第二、第三圆形部43b、 43c 内，在该状态下，樣B田流路1 la构成打开状态。如图4(b)所示，从驱动源42生成气体，利用其压力，使粘弹性体限 制器41向侧面移动。其结果是，粘弹性体限制器41移动到第一、第二圆 形部43a、 43b—侧，与第一圓形部43a的内面紧靠。因此，第一微细流路 lla成为关闭状态。这样，可以将第一微细流路lla从打开状态切换到关闭状态。另外，为 了再次返回到打开状态，例如预先将第二驱动源与第一圓形部43a连结，从 第二驱动源侧再次供给气体，从而将粘弹性限制器41移动到图4 (a)的状 态即可。或者，也可如下返回到打开状态，即，连接气体抽吸源来代替气体驱 动源42，利用抽吸使限制器41从图4 (b)所示的状态返回到图4 (a)所 示的打开状态。
回到图3，通过将上述流路开闭装置设于第一微细流路lla的中途，如 上所述，可以利用从气体供给孔llb供给的气体的压力，在第一称取部lld 称取一定量的第一微量流体14a,并且如上所述，将其输出到第二微细流路 12。同样地，在第三微细流路13a，与上述同样地，可以利用第二称取部13d 称取与第二称取部13d的容积对应的第二微量流体，并将其输出到第二微 细流^各12。另外，第二称取部13d具有与第二微量流体的体积对应的容积，在本 实施方式中，如图8的局部概略放大平面图所示，第二称取部13d在前端 还具有宽度比构成第二称取部13d的微细流路窄的连接微细流路13e。通过设置上述连接微细流路llc、 13e，在将第一、第二微量流体输出 到第二微细流路12之前，可以切实地抑制微量流体向第二微细流路12侧 的泄漏。当微量流体为水溶液且连接微细流路的壁面为亲水性时，微量流 体停滞于微细流路的出口 。另外，当微量流体为水溶液且连接微细流路的 壁面为疏水性时，微量流体停滞于微细流路的入口。并且，当微量流体为 油性溶液且连接微细流路的壁面为亲水性时，微量流体停滞于微细流路的入口，另外，当微量流体为油性溶液且连接微细流路的壁面为疏水性时， 微量流体停滞于微细流路的出口 。特别是，降低第一、第二称取部lld、 13d在第二流路12上开口的部分 的壁面的润湿性来替代上述连接微细流路lle、 13e，由此，也可抑制第一 微量流体14a或第二微量流体从向上述第二微细流路12开口的部分泄漏。 作为降低润湿性的方法，可釆用已知的局部疏水处理方法。在本实施方式中，第二称取部13d在第二微细流;洛12上开口的开口部 13f和第一称取部11f在第二微细流路12上开口的开口部lie,在第二微细 流路12的微量流体的流向上，配置于不同位置。即，开口部13f和开口部 llf在图8中相隔距离R。另外，距离R为开口部13f和开口部llf的中心 之间3巨离。第一称取部lld的开口部llf和第二称取部13d的开口部13f也可在第 二微细流路12上相对配置。但是，使两者相对配置，并且在大致相同的时 机从第一、第二称取部lld、 13d将第一、第二微量流体输出到第二微细流 路12中是非常困难的。即便在相同的时机驱动流路开闭装置等，实际上，
第一、第二微量流体的输出时机也会稍有偏差。若第一、第二微量流体输出的时机稍有偏差，会导致一边的微量流体 附着在另 一边称取部开口部分，另 一边称取部称取的微量流体发生泄漏， 从而难以以正确的体积比来混合第 一 、第二微量流体。与此相反，在本实施方式中，第一称取部lld的开口部lle和第二称取 部13d的开口部13d相隔上述距离R。因此，当第一孩i量流体14a从第一称 取部lld输出的时机和第二微量流体从第二称取部13d输出的时机存在差 异时，例如，第一微量流体14a先输出到下游部时，第一微量流体14a不易 附着在第二称取部13d的开口部13e。因此，在第二称取部13d称取的微量 流体不易泄漏。即，上述距离R优选设置成防止输出的微量流体与另一称 取部的开口部接触所需的足够距离。特别是，若上述距离R过长，则如图8(b)的概略图所示，从第一称 取部11d输出的第一微量流体14a和从第二称取部13d输出的第二微量流体 13b的液滴相距甚远，在它们之间形成空气层X。因此，空气的气泡挤入到 它们之间，可能难以充分混合微量流体14a和微量流体14b。因此，如图8 (a)所示，距离R优选为使得两者靠近到第一微量流体 14a和第二微量流体14b之间不会巻入气泡的程度。但是，即便上述距离R较大，通过充分增大第二微细流路12的汇合部 12a的宽度W，也可防止空气挤入。即，如图8 (c)所示，优选为，位于 汇合部12a的第二微细流路12的宽度W比输出的第一微量流体14a在上述 宽度W方向上的尺寸大，以使在第一微量流体14a的输出结束的阶段，第 一微量流体14a不会接触开口部14e相反侧的第二微细流路内壁。此时，即 便在第一微量流体14a和第二微量流体14b之间形成空气层，在输送第二微 量流体14b时，空气通过第一孩t量流体14a和相反侧的流路内壁之间而逸 出。因此，空气不易挤入。回到图3，通过从设于第二微细流路12上游侧的气体供给孔12d供给 气体，上述第一、第二微量流体14a、 14b在汇合的状态下流到下游侧。接 着，如图9所示，在混合部12b,由于微细流路的平面形状采用上述第二微 细流路12b的宽度方向两侧的形状不对称的形状，故混合微量流体14c被混 合。即，在混合微量流体14c内因上述非对称而生成涡流，混合微量流体 14c被搅拌而切实地被混合。在此，第二微细流路12 —侧的内壁12e面向
相反侧的内壁12f，越往下游侧越靠近而形成锥形。因此，在上述混合微量 流体14内生成涡流，利用搅拌作用，第一、第二微量流体被充分混合。因此，在本实施方式中，在混合单元11内或混合单元11的下游侧不需 要设置大的混合室。不需要混合室在实现微量流体设备的集成化、短时间 处理化、相互连接性方面是具有优势的。在本实施方式中，充分混合后的混合樣i量流体从设于混合部12b下游 侧的排出部12c排出。另外，在本实施方式中，从第一混合单元ll的排出 部12c排出的混合微量流体14c从后述的第一入口端供给到第二混合单元 21的第一称取部。即，第一混合单元11的混合结果被第二混合单元21利 用。在混合微量流体的第一混合单元11处直接连接第二混合单元21而构 成多级结构，由此，与单级结构相比，可荻得较高稀释倍率的微量流体。另外，在本实施方式中，与第一称取部lld相比，容积大的第二称取 部13d的开口部位于汇合部12a的上游侧。与此相对，如图10的变化例所 示，也可将第一称取部lld配置成在第二称取部13d的上游侧的汇合部12a 处开口。在该变化例中，使上游侧的第一称取部lld的容积比下游侧的第 二称取部12d的容积大即可。与此相对，如图11中的其他变化例所示，也可将多个第二称取部13d、 13d与汇合部12a连接。此时，可提高第二微量流体的混合比例。另外，如图12的变化例所示，也可在第二微量流路12中，使设置有 第一称^l部lld开口的开口部llf的相反侧的壁面向该开口部llf侧突出， 由此，缩小输出第一微量流体14a的部分的第二微细流路12的宽度。此时， 即使第 一称取部的容积很小，第 一微量流体也会到达汇合部的相反侧的壁 面，因此就算第一称取部和第二称取部的容积比率小，也可稳定地进行运 行。例如，可以使第一、第二微量流体以一比一的比例在汇合部12a混合。并且，如图12 (b)的变化例所示，第二微细流路12也可在微量流体 的流动方向的中途即汇合部12a设置宽度比其余部分要窄的窄部12f。在此， 汇合部12a在微量流体的流动方向的中央具有窄部12f。而且，第一称取部 lld在窄部12f的上游侧设置开口部llf,第二称取部13d在窄部12f的下游 侧设置开口部13f。在此同样地，在窄部12f的下游侧，如果将第二微细流路12的宽度设 为比从第二称取部13d输出的微量流体的液滴的直径大，则可防止空气的
挤入并且可以将第一、第二微量流体在汇合部12a汇合。即，利用来自气体 供给孔12d的气体压力，使输出到上游侧的第一微量流体14a向下方移动 时，位于第一微量流体14a和第二微量流体14b之间的空气从下游侧逸出。 因此，第一、第二微量流体14a、 14b在不挤入气泡的情况下被汇合。其中， 第一微量流体和第二微量流体在汇合后必须成为填满第二微细流路12的宽 度的液滴。本发明的 一种微量流体设备至少具有连接了第 一 、第二混合单元的结 构。此时，混合单元如上所述具有第一 第三微细流路，第二微细流路从 上游侧开始具有汇合部、混合部及排出部。这样的第一、第二混合单元能 以多种方式连接。参照图13 ~图17分别说明第二混合单元与这样的第一混合单元连接的 连接方式的变化例。图13是示意地表示与图1所示的上述实施方式同样地，第一、第二混 合单元利用第一混合单元中的混合结果而连接的结构的平面图。在此，与 上述实施方式同样地，在第一混合单元11的后端连接有第二混合单元21。 在图13以下的微细流路结构的附图中，适当地将混合单元及流路开闭装置 等以用虚线包围的方框表示出来。图13所示的微细流路结构61与上述实施方式同样地，在第一混合单 元11的下游侧连接有第二混合单元21。在此，可以表示第一混合单元11 具有第一 第三入口端A C和第一-第三出口端D F。即，在第一入口 端A和第一出口端D之间连接有第一孩"田流路lla。在第一孩i细流路lla 上连接有第一称取部lld的一端，第一称取部lla的另一端与第二微细流路 12连接。在第二入口端B和第二出口端E之间连接有第二微细流路12。在 第三入口端C和第三出口端F之间连接有第三微细流路13。第二出口端E 相当于与排出部连接并将混合的微量流体排出到外部的部分。另外，第三 出口端F与流路开闭装置62连接。第二混合单元21的第 一入口端A与第 一混合单元11的第 一 出口端D 连接，第二混合单元21的第二入口端B与气体供给孔连接。第三入口端C 与上述第一混合单元11的第二出口端E连接。因此，从第二混合单元21 的第三入口端C供给在第一混合单元11被混合的混合#:量流体，并在第二 混合单元11的第二称取部13d称取该微量流体。 因此，在第二混合单元21中，利用在第一混合单元11混合后的结果。 因此，当釆用从第一称取部lld供给稀释液的结构时，通过如上所述连接 第一、第二混合单元ll、 21，可以更高倍率地进行稀释。另外，在上述第二混合单元21的第三出口端也连接有流路开闭装置63。 同样地，在第二混合单元21的第一出口端D也连接有流路开闭装置64， 被高倍率地稀释后的微量流体从第二出口端E输出，并输送到设于后端的 测量部或反应部。图14是示意地表示在上述第一、第二混合单元11、 21的下游侧，进一 步连接第三混合单元31的结构的平面图。这样，也可在第一、第二混合单 元ll、 21的下游侧进一步连接一个以上的混合单元31。另外，在图14所 示的结构中，第一-第三混合单元11、 21、 31的各第三出口端F分别与流 路开闭装置62、 63、 65连接，在该出口端F和流路开闭装置之间形成有分 支流路，该分支流路与收纳腔71连接。也可采用反应池来代替收纳腔71。因此，在与第一 ~第三混合单元的各第三出口端F连接的收纳腔71 、 71、 71中，分别准备有不同稀释倍率的微量流体。并且，在与第三混合单 元31的排出部连接的第二出口端E,同样地连接有流路开闭装置66和收纳 腔71，在该收纳腔71中也准备有不同稀释倍率的微量流体。图15是示意地表示图14所示的微量流体结构的变化例的平面图。在 图14中，上述收纳腔71连接在第一-第三混合单元11、 21、 31的第三出 口端F和流路开闭装置之间，在图15中，在第一混合单元的第三入口端C 的前端连接有收纳腔81,并且在第一 第三混合单元11、 21、 31的第二出 口端E的下游侧分别连接有收纳腔82 ~ 84。在该收納腔82 ~ 84中，测量各 阶段的混合单元ll、 21、 31中的混合结果。利用具有图14或图15所示的微细流路结构的微量流路设备，可以实 施本发明的微量液体稀释方法。例如，在图14所示的微细流路结构中，在 第一混合单元11的第一称取部lld，称取作为第一微量流体的稀释液。另 一方面，在第二称取部13d，称取作为第二微量流体的需要稀释的被检测物。 该被检测物和稀释液在第 一混合单元11 一皮混合，并经由第二出口端E从第 一混合单元11的第二微细流路12的排出部排出。接着，在第二混合单元 21中，在第一称耳又部lld，与第一混合单元11的情况相同，在第一称取部 1 ld称取作为第一微量流体的稀释液。
另一方面，在第二称取部13d，称取作为第一混合单元11的混合结果 的上述被检测物稀释液即从出口端E排出的、作为第一混合微量流体的被 检测物稀释液。在图14中，在第二混合单元21的第三出口端F配置有收 纳腔71，在该收纳腔71内收纳有上述第一混合微量流体即第一被检测物稀 释液。另外，在第二混合单元21中，第一被检测物稀释液和稀释液混合， 将得到的作为第二混合微量流体的被检测物稀释液从第二混合单元21的出 口端E排出，并将其供给到通过第三混合单元31的出口端F连接的收纳腔 71中。因此，浓度不同的第一、第二被检测物稀释液被供给至与第二混合 单元21及第三混合单元31的侧面连接的各收纳腔71、 71。在图15所示的微细流路结构中，向连接在第一混合单元11和第二混合 单元21之间的收纳腔82中供给第一被检测物稀释液，向连接在第二混合 单元21和第三混合单元31之间的收纳腔83中供给第二被检测物稀释液。这样，通过使用图14及图15所示的微细流路结构，可以实施本发明 的微量液体稀释方式，并得到浓度不同的多种被检测物稀释液。另外，在 图14及图15中，如前所述，进一步连接有第三混合单元31，故可提供浓 度不同的三种被检测物稀释液。另外，如后述实施方式所述，也可在第一、第二混合单元的后端连接 更多的混合单元，此时，在第一、第二混合单元的下游侧连接n-2个(n为 自然数)的混合单元时，可得到浓度不同的n种被检测物稀释液。另外，与图14及图15所示的情况相反，也可在第一称取部称取被检 测物，在第二称取部称取稀释液。并且，图16是示意地表示更多的混合单元连接成矩阵状的微细流路结 构的平面图。在此，第一-第三混合单元11、 21、 31与图14所示的微细 流路结构具有相同的结构。特别是，在各混合单元ll、 21、 31的各第三出 口端F，不仅连接有流路开闭装置和收纳腔，而且在第三出口端还连接了由 第四、第五混合单元串联连接而成的微细流路结构。即，将第一 第三混 合单元ll、 21、 31设为两方向时，在由行和列构成的矩阵的列方向上，第 四、第五混合单元91、 92与各混合单元11、 21、 31连接。第四、第五混 合单元的连接结构与第一、第二混合单元相同。即，第四、第五混合单元91、 92与第一、第二混合单元ll、 21的连接 关系同样地连接，以便在第五混合单元92利用第四混合单元91的混合结
果。另外，在第五混合单元的第二出口端E，连接有流路开闭装置93及收 纳腔。在第四、第五混合单元91、 92的各第三出口端F, F，同样地连接有 流路开闭装置93及收纳腔。因此，在图16所示的微细流路结构中，若从各混合单元中的第一称取 部lld和第二称取部13d输出相同量的微量流体，则配置成矩阵状的多个 收纳腔中的稀释倍率分别如下。稀释倍率指的是，例如在第一混合单元11 的第二称取部13d称取原液并在以下各混合单元进行稀释时，混合微量流 体中原液的比例。例如，在收纳腔101a中，由于具有最初的原液，故稀释 倍率为1/1，在收纳腔101b中，原液的稀释倍率变为1/3。即，在位于与第 一混合单元11连接的第四、第五混合单元91、 92侧面的收纳腔101a~ 101c 中，稀释倍率分别为1/1、 1/3、 1/32。在配置于与第二混合单元21连接的第 四、第五混合单元侧面的收纳腔102a~ 102c中的稀释倍率分别为1/33、 1/34、 1/35。同样地，在配置于与第三混合单元31下侧连接的第四、第五混合单 元侧面的收纳腔103a~ 103c中，稀释倍率分别为1/36、 1/37、 1/38。另外，在配置于与第三混合单元31的第二出口端连接的第四、第五混 合单元侧面的收纳腔104a~ 104c中，稀释倍率分别为1/39、 1/310、 1/311。 因此，可制作下述微量流体设备，即如上所述，通过将收纳腔101a-104c 配置成矩阵状，可在短时间内自动制作一系列的稀释倍率系列。另外，不 言而喻，根据各混合单元的混合比的选择方法不同，也可制作与上述不同 的稀释倍率系列。例如，通过替换为可进行图13所示的一比一混合的混合 单元，也可构成的1/2"的稀释倍率系列。这样，可容易地提供多种稀释倍 率的微量流体。图17是示意地表示本发明的微量流体设备中的微细流路结构的其他变 化例的平面图。在上述实施方式及变化例中，第一、第二混合单元相连接 以便利用第一混合单元的混合结果，但如图17所示，也可将第一混合单元 111和第二混合单元121并联连接。在此，第一混合单元111的第一称取部 llld和第二混合单元121的第一称取部121d利用第一微细流路llla进行 共同连接。同样地，第一混合单元121的第二称取部113d和第二混合单元121的 第二称取部123d利用第三微细流路113a进行共同连接。另外，在设于第一 、 第二混合单元lll、 121的各第二微细流路112、 122下游侧的排出部，分别
连接有收纳腔131、 132。因此，从与第一、第二混合单元lll、 121连接的 各收纳腔131、 132,可得到相同稀释倍率的微量流体。换言之，第一混合单元的第一、第三出口端D、 F分别与第二混合单元 121的第一、第三入口端A、 C连接，从各混合单元111、 121的第二出口 端E、 E输出相同倍率的微量流体。另外，在本发明中，也可组合使用下述两种连接形式图17所示的得 到相同稀释倍率的微量流体的并联连接形式和上述实施方式及变化例所示 的连接形式。在上述实施方式中，在第二微细流路中，混合部位于宽度方向两侧的 壁面不对称， 一侧的壁面面向另 一侧的壁面越往下游侧越靠近而形成锥形。 混合部的形状并不限于这种形状。例如，如图18 (a)所示，混合部12b也 可形成为一侧的壁面12b!朝向下游侧先扩展，接着，呈直线状地变化以靠 近相反侧的壁面12b2，另一侧的壁面12b2同样地，在与壁面12b!不同的部 分向外侧膨胀，之后逐渐靠近相反侧的壁面121^。另外，如图18(b)所示，两壁面12b,、 12b2的平面形状也可为类似相 位不同的正弦函^t的形状，此时，孩t细流;洛的宽度方向两侧的壁面也配置 成不对称。并且，也可将位于微细流路上面及下面的壁面配置成不对称来替代宽 度方向两侧的壁面配置成不对称的结构，或者组合使用下述两种结构宽 度方向两侧的壁面配置成不对称的结构和位于上面及下面即基板厚度方向 两侧的壁面配置成不对称的结构。无论是哪种情况，由于微细流路在宽度方向两侧及基板厚度方向两侧 的至少一种情况下为不对称，故在微量流体流动时，生成涡流，从而可以 充分混合微量流体。因此，不需要另外形成较大的混合室或盘管状(小状)的混合部，故可谋求微量流体设备的小型化。上述微量流体设备可用于例如物质的分离/分析、生物化学、化学反应 或蛋白质结晶等，从用途方面来说，优选用后即丢弃或仅在有限的使用次 数内进行交换，但也可长久地使用。此时，也可与分注机(分注機)或测 定仪等器件一体地使用。以下论述本发明可使用的材料。上述微量流体设备的基板材料只要能够实现上述流路结构，对其种类
不作限定，可以使用无机材料或有机材料。作为材料，可列举聚二曱基硅 氧烷(PDMS)、玻璃、硅、石英、热塑性树脂、因光或热而引起硬化的热 固性树脂或其他树脂、金属、陶瓷及它们的组合物等。树脂组合物，只要是以热塑性树脂那样的粘合树脂为主体，利用光的照射而生成气体的树脂组合物即可，没有特别的限定，优选通过照射330nm~ 410nm的光而生成气体的 一对脂组合物。作为上述树脂组合物，也可为包含粘合树脂和利用光的照射而生成气 体的气体生成剂的树脂组合物。作为粘合剂树脂,可选择聚酯、聚(曱基)丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯、聚醚、聚氨基曱酸乙酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺等热塑 性树脂、聚乙烯醇、丁缩醛等乙缩醛树脂、具有刺激响应气体产生能的聚 氧烯烃树脂等。作为光照射引发气体产生的气体产生剂，上述气体产生剂没有特别的 限制，例如可以使用重氮化合物、叠氮化合物等、聚氧烯烃树脂、光氧产 生剂和碳酸氢钠的混合物等，优选重氮化合物、叠氮化合物，因为其气体 产生效率高。作为上述偶氮化合物，可以举例，2,2，-偶氮双(N-丁基-2-曱基丙酰胺)、 2,2，-偶氮双(2-曱基-N-[l,l-二(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}、 2，2，-偶氮双{2-曱基-N-P- (l-羟丁基)]丙酰胺}、 2,2，-偶氮双[2-曱基-^ (2-羟乙基)丙酰 胺]、2,2，-偶氮双[N- (2画丙烯基)-2-曱基丙酰胺]、2,2，-偶氮双(N-丁基陽2隱 曱基丙酰胺)、2，2，-偶氮双(N-环己基-2-曱基丙酰胺)、2，2，-偶氮双[2-(5-曱 基_2_咪唑啉_2_基)丙烷]二盐酸盐、2,2，-偶氮双[2-(2_咪唑啉-2-基)丙烷]二盐 酸盐、2，2，-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二碌u酸盐二水合物 (disulfatedihydrate, ^廿小7工Y卜八< K 口 P —卜)、2,2，-偶氮双 [2-(3,4，5,6-四氢嘧啶-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2，-偶氮双{2-[1-(2-羟乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二盐酸盐、2,2，-偶氮双[2- (2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2，2，-偶氮双(2-曱基丙酰脒)盐酸盐、2,2，-偶氮双(2-氨基丙烷)二盐酸盐、2,2，-偶氮双[N- (2-羧基酰基)-2-曱基-丙酰脒(pr叩ioneamidine， 7°口匕。才乂7 ;夕、V乂) ]、 2，2，-偶氮双(2-[N-(2-羧基乙基)脒]丙烷}、 2,2，-偶氮双(2-曱 基丙酰胺肟)、2，2，-偶氮双(2-曱基丙酸曱酯)、2，2，-偶氮双异丁酸曱酯、4,4，-
偶氮双(4-氰基碳酸)(4，4，-7 、/匕、、7 (4-cyan carbonic acid, 4- 、>7 乂力求 二y夕":y K) )、 4,4，-偶氮双(4-氰基戊酸)、2，2，-偶氮双(2,4,4-三曱基 戊烷)等。其中优选2,2，-偶氮双(N-丁基-2-曱基丙酰胺)、2,2，-偶氮双(N-丁基-2-曱基丙酰胺)、2，2，-偶氮双(N-环己基-2-曱基丙酰胺)。这些偶氮化 合物通过光、热等刺激而产生氮气。作为上述叠氮化合物，可以举例，3-叠氮基曱基-3-曱基氧杂环丁烷、 对苯二曱酰叠氮、对叔丁基苯酰叠氮；将3-叠氮基曱基-3-曱基氧杂环丁烷 开环聚合得到的缩水甘油基叠氮聚合物等具有叠氮基的聚合物等。作为光产酸剂，可以使用双(环己基磺酰基)二偶氮曱烷、双(叔丁 基磺酰基)二偶氮曱烷、双(对曱苯磺酰基)二偶氮曱烷、三苯基锍三氟 曱磺酸盐、二曱基-4-曱基苯基锍三氟曱磺酸盐、二苯基-2,4,6-三甲基苯基锍 对曱苯磺酸盐等二偶氮二砜类、三苯基锍类等偶氮二砜类、三苯基锍类等 光产酸剂等。此外，为了提高响应性，上述光响应产气性树脂组合物中也可含有公 知的增敏剂。作为增敏剂，可以举例，苯乙酮类、二苯曱酮、米贵酮、苯偶酰、苯 偶因、苯偶因醚、千基二曱基酮缩醇、苯曱酰苯曱酯、a-酰肟酯(acyloxim ester，7、乂口年、>厶工7于/1<)、四曱基秋兰姆单硫化物、噻吨酮、脂肪族胺、 含有芳香基的胺、哌啶等氮杂环类、烯丙基硫脲、邻曱苯基硫脲、二硫代 磷酸二乙基钠、芳香族亚磺酸的可溶性盐、N,N-二取代对氨基千腈类化合 物、三正丁基膦、N-亚硝基羟基胺衍生物、魂唑烷化合物、四氢-1，3-魂。秦 化合物、曱醛或乙醛与二胺的缩合物、蒽(或其衍生物)、黄噪呤、N-苯基 甘氨酸、酞菁、萘菁、硫菁等菁染料类卟啉(或其衍生物)等。这些增敏 剂可单独使用也可将两种以上合用。向光学窗口照射光时，气体生成室内部的光响应产气性树脂组合物生 成气体，气体的生成在被光照射的光响应产气性树脂组合物的表面最剧烈。 因此，为了易于生成气体且易于从微细流路排出生成的气体，优选在气体 生成室内在光响应产气性树脂组合物和光学窗口之间形成空气层。另外，若光响应产气性树脂组合物的表面形成有凹凸，则表面积增大， 容易放出气体，故是优选的，并且，优选为在气体生成室内，光响应产气 性树脂组合物和光学窗口以多点形式接触而形成多个接触部和空气层。
在微量流体设备中，因使用多种试样、稀释液、洗脱液等， 一个微量 流体设备需要多个微型泵，故优选在基板上形成多个气体生成室。另外， 由于需要对气体生成室照射光，故优选气体生成室形成于基体的一个面。本发明的微量液体称取结构的制造方法可以是能够实现上述微量液体 称取结构的任意方法，例如，可列举机械加工、以注射成形或压缩成形为代表的转印技术、纳米印刷光刻法(于乂一 乂7。y 乂卜u 乂夕、'，7^—)、觉铸成形、电铸、干蚀刻(RIE、正、IBE、等离子体蚀刻、激光蚀刻、激光 烧蚀、喷射加工、电火花加工、LIGA、电子束蚀刻、FAB)、湿式蚀刻(化 学浸蚀)、光造型或陶瓷敷设等一体成形、将各种物质涂敷、蒸镀、'减射或 堆积成层状并部分地去除而形成微细结构物的表面微加工(Surface Micro-machining )、利用一张以上的片状物质(薄膜、胶带等)形成开口部 分而形成槽的方法、利用喷墨器(ink jet)或分离器(disposition)滴下并注入流 路构成材料而形成的方法等。为了制成微量流体设备，在上述方法中也可使用掩模。只要能够最终 制成微量流体设备，掩模可以任意设计，也可设置多个。掩模通常设计成 将流路投影为平面得到的形状，但在对贴合的流路构成件的两侧进行加工 时或使用多个部件形成流路时等情况下，可使用多个掩模或局部不使用掩 模而直接进行加工，故掩模的形状并不限于最终流路形状的投影。作为用 于光固化性树脂等电磁波屏蔽用掩模，可例举对水晶或玻璃涂敷铬而形成 的掩模，或对树脂的薄膜进行激光烘烤处理(焼含付^)而得到的掩模等。上述掩模也可如下制成例如使用计算机，并利用适当的软件，对上 述流路结构的至少局部进行描绘，再印刷到透明的树脂薄膜上而制成。为 了制作上述掩模或母片(7 7夕 一于y 7°)而使用的计算机可读取的记录介 质(其中收纳有利用上述软件描绘的上述流路结构的至少一部分的电子信 息)，或生成上述流路结构图案的程序代码及其存储介质也包含在本发明中。 在此，作为适当的记录介质，例如可列举软盘、硬盘、磁带等磁性介质， CD-ROM、 MO、 CD-R、 CD-RW、 DVD等光盘，半导体存储器等。另外，在制作微量流体设备时，也可利用上述方法制作直接片(直接于 、7 7°),也可将其作为模具进行微量流体设备成形。当然，还可将其制成模 型来成形微量流体设备。本发明的微量流体设备也可为将上部基板和下部基板贴合的两层结
构。作为贴合的方法，可例举利用粘接剂进行粘接、利用底涂料(7。，^ 7—)进行树脂接合、扩散接合、阳极接合、共晶接合、热熔接、超声波 接合、激光熔融、采用溶剂/溶解溶剂进行贴合、粘接胶带、接合胶带、压 接、利用自吸附剂进行接合、物理方式的保持、凹凸组合等。另外，也可 通过保持连接结构并使多层基板重合来实现。另外，也可不需要进行贴合处理而采用将上述流体分支部分和独立流 路一体形成的方法。具体来说，可利用光造形法等一体成形法来形成包含 封闭空间的结构。这样制成的片的一边的长度、形状、厚度并没有限定，例如可设定一边为5mm~ 100mm的^壬意^f直。
权利要求
1. 一种微量流体设备，具有基板和设于所述基板内用于输送微量流体的微细流路结构，其中，所述微细流路结构具有第一混合单元和连接在第一混合单元下游侧的第二混合单元，各混合单元具有第一称取部，用于称取一定量的第一微量流体，其包括容积与该一定量的第一微量流体的体积相等的微细流路；第二称取部，用于称取一定量的第二微量流体，其包括容积与所述一定量的第二微量流体的体积相等的微细流路；汇合部，其将由第一、第二称取部称取的第一、第二微量流体汇合；混合部，其与所述汇合部的下游连接，将所述第一、第二微量流体混合；排出部，其排出通过混合所述第一、第二微量流体而得到的混合微量流体；第一～第三入口端及第一～第三出口端；第一微细流路，其将第一入口端和第一出口端连接；第二微细流路，其将第二入口端和第二出口端连接，且具有所述汇合部、所述混合部及所述排出部；第三微细流路，其将第三入口端和第三出口端连接；所述第一称取部的一端与所述第一微细流路连接，另一端在设于第二微细流路的所述汇合部开口，所述第二称取部的一端与所述第三微细流路连接，另一端在设于第二微细流路的所述汇合部设置开口，所述第二出口端与所述排出部连接，所述第一混合单元的第一～第三出口端中的任一个出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连接。
2. 如权利要求1所述的微量流体设备，其中，所述第一混合单元的所 述第二出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连接，由此， 在第 一混合单元混合后的微量流体在第二混合单元作为-定量的第 一或第 二微量流体而使用。
3. 如权利要求1所述的微量流体设备，其中，所述第一混合单元的所述第一出口端与所述第二混合单元的所述第一入口端连接，所述第一';昆合 单元的所述第三出口端与所述第二混合单元的所述第三入口端连接。
4. 如权利要求1 ~3中任一项所述的微量流体设备，其中，还具有与所 述第二混合单元的下游侧连接的至少 一 个第三混合单元。
5. 如权利要求1 ~4中任一项所述的微量流体设备，其中，在所述第一 及/或第二混合单元中，第一称取部的出口开口和所述第二称取部的出口开 口在所述汇合部相对。
6. 如权利要求1~4中任一项所述的微量流体设备，其中，在所述第一 及/或第二混合单元中，所述第一称取部的出口开口和所述第二称取部的出 口开口，配置在所述汇合部，并位于孩i量流体流动方向上的不同位置。
7. 如权利要求6中所述的微量流体设备，其中，在第一、第二称取部 的出口之间，设置所述第一称取部的出口开口和所述第二称取部的出口开 口在所述汇合部的微量流体流动方向上的距离，以使从所述第 一称耳又部向 汇合部供给的第 一微量流体和从第二称取部向汇合部供给的第二微量流体 之间不形成气泡，并且，以不同时机从第一、第二称取部向所述汇合部输 出第一、第二微量流体时，第一、第二微量流体与第二称取部的出口开口 或第 一称取部的出口开口不接触。
8. 如权利要求1 ~7中任一项所述的微量流体设备，其中，所述汇合部 的宽度比输出的微量流体的尺寸大，以使该输出的微量流体在汇合部不会 到达与该称取部的出口开口位于相反侧的壁面，该输出的微量流体从所述 第 一 、第二称取部中在汇合部内的出口开口位于下游侧的 一侧的称取部输出。
9. 如权利要求1 ~ 8中任一项所述的微量流体设备，其中，在所述混合 部，流路宽度方向两侧的壁面不对称，并且/或者流路的基板高度方向两侧 的壁面不对称。
10. 如权利要求1 ~9中任一项所述的微量流体设备，其中，还具有第 一微型泵装置和第二、第三微型泵装置，该第一微型泵装置与所述汇合部 连接，在该汇合部供给用于输送第一、第二微量流体的气体，第二、第三 微型泵装置分别与所述第一、第二称取部连接，为了在第一、第二称取部 称取一定量的微量流体且从第一、第二称取部向所述汇合部输出第一、第二微量流体而与所述第一、第二称取部连接。
11. 如权利要求1 ~ 10中任一项所述的微量流体设备，其中，在多个微 细流路中，为了实现微量流体能够流过各微细流路内的状态和停止樣i量流 体的输送的状态，还具有设于各微细流路的流路开闭装置，利用该流^各开 闭装置使微细流路呈打开状态时，微量流体在所述微细流路内移动，利用 所述流路开闭装置使微细流路呈关闭状态时，微量流体的移动停止。
12. 如权利要求11所述的微量流体设备，其中，所述流路开闭装置具 有能够在所述打开状态和所述关闭状态之间移动的限制器；使该限制器 在所述打开状态和所述关闭状态之间移动的限制器驱动机构。
13. —种微量液体稀释方法，使用权利要求1 ~ 12中任一项所述的樣吏量 流体设备，其中，具有如下步骤在所述第 一 混合单元的第 一或第二称取部称取作为被检测物的第 一微 量流体，在所述第二或第一称取部称取作为稀释液的第二微量流体；在所述第 一混合单元，混合作为所述被检测物的第 一微量流体和作为 稀释液的第二微量流体，制成混合微量流体，再将第一被检测物稀释液排 出；在所述第二混合单元的第 一或第二称取部，称取从所述第 一混合单元 排出的第 一混合微量流体的至少 一部分，在所述第二混合单元的第二或第 一称取部，称取作为第二或第一微量流体的稀释液；在所述第二混合单元，将所述第一被检测物稀释液和所述稀释液混合， 得到作为第二混合微量流体的第二被检测物稀释液，并将作为所述第二微 量流体的所述第二被检测物稀释液从所述第二混合单元的排出部排出；由此，得到浓度不同的第一、第二被检测物稀释液。
14. 如权利要求13所述的微量液体稀释方法，其中，在所述第一、第 二混合单元的后端至少连接 一 个第三混合单元，从而能够得到浓度不同的 至少三种#皮4全测物稀释液。
15. 权利要求13所述的微量液体稀释方法，其中，在第一、第二混合 单元的后端连接n-2个(n为3以上的自然数)混合单元，从各混合单元的 排出部分别排出作为被检测物稀释液的混合流体，由此，得到浓度不同的n 种^皮^r测物稀释液。
全文摘要
本发明提供一种具有微细流路结构的微量流体设备，该微细流路结构在内部可容易且切实地提供各种稀释倍率的微量流体。设于基板(2)内的微细流路结构具有第一混合单元(11)和与该第一混合单元(11)的下游侧连接的第二混合单元(21)。各混合单元(11、21)分别具有第一～第三微细流路。由容积与一定量的第一微量流体的体积相等的微细流路构成的第一称取部(11d)的一端与第一微细流路(11a)连接，另一端朝设于第二微细流路(12)的汇合部(12a)开口。由容积与一定量的第二微量流体的体积相等的微细流路构成的第二称取部(13d)的一端与第三微细流路(13)连接，另一端朝汇合部(12a)开口。第一混合单元的第一～第三出口端中的任一个与第二混合单元(21)的第一或第三入口端连接。
文档编号G01N37/00GK101400432SQ20078000846
公开日2009年4月1日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月9日
发明者实 关, 山本一喜, 福井弘司 申请人:积水化学工业株式会社