JP2003112031A

JP2003112031A - 液体混合方法および液体開放弁

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Publication number: JP2003112031A
Application number: JP2001310437A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Mori; 義明森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-15
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP3876674B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微小領域内の２種類の液体を任意のタイミン
グで混合できるようにする。【解決手段】透明な枝管１８の内面には、透明な樹脂
膜２２が設けてある。樹脂膜２２の所定位置には、フッ
化などにより形成した撥液部２４ａ〜２４ｃが設けてあ
る。撥液部２４ａと撥液部２４ｂとの間、および撥液部
２４ｂと撥液部２４ｃとの間には、２液形接着剤の第１
の液体２６と第２の液体２８とが配置してある。第１の
液体２６と第２の液体２８との間に存在している撥液部
２４ｂに紫外線３２を照射すると、撥液部２８が親液化
されて第１の液体２６と第２の液体２８とが混合して硬
化し、枝管１８内の流路３６を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２種類以上の液体
を混合する方法に係り、特に微小領域に存在する２種類
の液体を混合するのに好適な液体混合方法および液体開
放弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体やガスなどの流体の流れ制御する場
合、一般に電磁弁等の弁装置を用いて行なわれる。とこ
ろが、直径１ｍｍ以下のような微小流路を流れる流体を
制御する場合、流路（管路）に弁装置等を設けることは
非常に困難である。

【０００３】例えば、微小な試料を気化させたり反応さ
せたりして得た微量のガスを、分析や液体に溶解させる
等のために複数の分析処理部や反応処理部に供給し、そ
れぞれの処理部への供給量を変えたいような場合、従来
は、各処理部のそれぞれに別々に試料ガスを供給するよ
うにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
各処理部に微少の試料ガスを別々に供給したのでは、配
管等が微小であるために取扱いが面倒で、作業性も悪
い。このため、微量なガスを複数の箇所に同時に供給
し、任意のタイミングで任意の箇所へのガスの供給を停
止できるような方法の開発が望まれる。このような方法
として、微小な配管内に２液形接着剤のそれぞれの液を
微小配管内に配置しておき、所望のタイミングで２液を
混合できれば便利である。

【０００５】また、微小な領域に配置した２種類の微量
な液体を任意のタイミングで混合したり、微小な領域に
配置した液体に所定のタイミングで試薬を添加できれば
便利であるが、従来は、そのような方法が存在しなかっ
た。さらに、微小な領域に貯溜してる液体を放出したい
場合もある。

【０００６】本発明は、上記の要請に鑑みてなされたも
ので、微小領域内の２種類の液体を任意のタイミングで
混合できるようにすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る液体混合方法は、撥液性の仕切部材
の両側に第１の液体と第２の液体とを配置し、前記仕切
部材に光を照射して仕切部材を親液化して前記第１の液
体と前記第２の液体とを混合することを特徴としてい
る。

【０００８】このように構成した本発明は、プラスチッ
クなどからなる撥液性の仕切部材に紫外線などの光を照
射すると、仕切部材が撥液性を失って親液化して濡れ性
を示すように変化する。このため、仕切部材の両側に存
在する第１の液体と第２の液体とが仕切部材を越えて移
動し、相互に混じり合う。従って、微小な管路内に配置
した例えば２液性接着剤のそれぞれの液体を、所望のタ
イミングで混合して微小な管路を閉塞したり、微小領域
に配置した液体に試薬を添加したりすることができる。

【０００９】そして、上記の液体混合方法を実施するた
めの本発明に係る液体開放弁は、液体の境界部に配置さ
れて液体が通流可能な空隙を有し、光の照射によって親
液化される撥液性部材からなることを特徴としている。
この液体開放弁は、透明な微細な管の内部や、微小間隙
を隔てて配置した２枚のガラス板の間などに形成するこ
とができる。

【００１０】そして、本発明は、撥液性部材に紫外線や
レーザ光などの光を照射して親液化することにより、液
体が親液化された部分を介して移動可能となる、このた
め、撥液性部材によって閉じ込めた（貯溜した）液体を
任意のタイミングで放出したり、２液の境界部に配置す
ることにより、この２液を任意のタイミングで混合する
ことができる。

【００１１】撥液性部材は、フッ素樹脂であってよい。
フッ素樹脂は、高い撥液性と耐液性とを有しており、各
種の液体に適用することが可能となる。また、撥液性部
材は、フッ化処理した樹脂を用いることができる。撥液
性部材を一般的な樹脂をフッ化処理して形成することに
より、取り扱う液体に適した樹脂を用いることがばかり
でなく、パイプないなどにも容易に形成することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る液体混合方法および
液体開放弁の好ましい実施の形態を、添付図面に従って
詳細に説明する。図１は本発明の第１実施の形態に係る
液体混合方法の説明図であり、図２は本発明に係る液体
混合方法を利用した流路遮断機構を有する微量ガス供給
システムの模式図である。図２において、微量ガス供給
システム１０は、微量ガス供給部１２と複数のガス処理
部１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、………）とを有す
る。ガス処理部１４は、例えば微量ガス供給部１２から
送られた試料ガスを分析したり、他のガスを添加したり
他のガスや液体と反応させたりする。

【００１３】微量ガス供給部１２には、主供給配管１６
の一端が接続してある。そして、主供給配管１６には、
枝管１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、………）を介して
各ガス処理部１４が接続してある。これらの枝管１８
は、内径が例えば１ｍｍ以下の微細管から形成してあ
る。また、各枝管１８には、図１に詳細を示したような
流路遮断機構２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、………）
が設けてある。

【００１４】枝管１８は、紫外線を透過可能な透光性の
ガラスまたはプラスチックなどから形成してあり、図１
（１）に示したように、内周面に親液性のレジストなど
から形成した樹脂膜２２が設けてある。この樹脂膜２２
も、枝管１８と同様に、紫外線を透過可能な透明樹脂か
ら形成してある。また、樹脂膜２２の所定位置には、詳
細を後述するようにして形成したリング状の撥液部２４
ａ、２４ｂ、２４ｃが設けてある。そして、枝管１８内
の流路３６の、第１の撥液部２４ａと第２の撥液部２４
ｂとの間には、２液形接着剤を構成している第１の液体
２６が配置してある。さらに、第２の撥液部２４ｂと第
３の撥液部２４ｃとの間の流路３６には、２液形接着剤
を構成する第２の液体２８が配置してある。そして、第
１の液体２６と第２の液体２８との境界部に設けた撥液
部２４ｂが、後述するように液体開放弁として作用す
る。

【００１５】このようになっている流路遮断機構２０に
おいては、第１の液体２６は、両側に撥液部２４ａ、２
４ｂが存在しているため、枝管１８内を移動することな
く撥液部２４ａ、２４ｂ間に定置される。また、第２の
液体２８も同様に撥液部２４ｂ、２４ｃ間に定置され
る。そして、枝管１８内の流路３６に流入した試料ガス
３０は、試料ガス３０に与える圧力を適宜に調整するこ
とにより、第１の液体２６および第２の液体２８を通過
して前記した処理部１４に流入する。

【００１６】ところで、任意の１つの処理部１４（例え
ば、処理部１４ａ）への試料ガス３０の供給を停止し、
他の処理部１４ｂ、１４ｃ、………への試料ガス３０の
供給を続行したい場合、図１（２）に示したように、第
１の液体２６と第２の液体２８との間に存在する撥液部
２４ｂに、枝管１８の外部から紫外線３２を照射して撥
液部２４ｂを親液化する。これにより、撥液部２４ｂは
濡れ性を示し、第１の液体２６が撥液部２４ｂを越えて
第２の液体２８側に移動を開始し、第２の液体２８が第
１の液体２６側に移動を開始し、符号３４に示したよう
に、両者は混合する。このため、第１の液体２６と第２
の液体２８とが混じり合って硬化が始まり、枝管１８内
の流路３６が遮断される。

【００１７】図３は、流路遮断機構２０の製造方法の説
明図である。まず、図３（１）に示したように、ガラス
管などの透明な細管４０に液状の親液性レジスト４２を
注入し、細管４０の内面に付着させる。そして、親液性
レジスト４２を乾燥、固化させ、同図（２）に示したよ
うに、細管４０の内面に親液性レジスト４２による透明
な樹脂膜２２を形成する。

【００１８】その後、同図（３）に示したように、細管
４０内に、フッ化水素（ＨＦ）などの光分解性のフッ素
系ガス４４を流すとともに、細管４０の所定位置に紫外
線４６を照射する。これにより、紫外線４６が照射され
ている部分においてフッ素系ガス４４が分解され、活性
なフッ素（Ｆ）が生成される。この活性なフッ素は、樹
脂膜２２の表面に付着してリング状の撥液部２４を形成
する。このようにして撥液部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを
形成したならば、細管４０内にさらに細い管（図示せ
ず）を挿入し、各撥液部２４間に２液形接着剤の第１の
液体と第２の液体とを配置することにより、流路遮断機
構を形成することができる。

【００１９】図４は、第２実施形態の説明図である。図
４において、透明な２枚のガラス板５０、５２は、微小
間隙ｄを隔てて対向させて配置してある。これらのガラ
ス板５０、５２には、対向面の対応位置に、フッ素樹脂
などの撥液性部材からなる額縁状の仕切部５４（５４
ａ、５４ｂ）が設けてある。また、仕切部５４ａと仕切
部５４ｂとは、液体開放弁を形成していて、両者間に間
隙を有し、後述するように、液体が両者間を通流できる
ようになっている。これらの仕切部材５４は、液状の撥
液性部材を薄く塗布したのち、不要部をエッチングして
除去することにより容易に形成することができる。

【００２０】仕切部５４の内側と外側とのそれぞれに
は、混合させたい第１の液体５６と第２の液体５８とが
配置してある。第１の液体５６は、ガラス板５２に形成
した仕切部５４ｂの内部に第１の液体５６を適量滴下し
たのち、ガラス板５２の上に間隙ｄを隔ててガラス板５
０を配置することにより、仕切部５４の内部に位置させ
ることができる。

【００２１】そして、第１の液体５６と第２の液体５８
とを混合したい場合、仕切部５４に紫外線を照射する。
これにより、仕切部材５４が親液化され濡れ性を示すた
め、第１の液体５６と第２の液体５８とが仕切部材５４
を越えて移動し、両者が混合する。従って、第１の液体
５６と第２の液体５８とを所望のタイミングで混合する
ことができる。

【００２２】なお、図４（１）の符号６０に示したよう
に、仕切部５４の一部に紫外線を照射することにより、
仕切部５４の一部のみを親液化することができ、第１の
液体５６と第２の液体５８との混合速度を任意に調節す
ることができる。

【００２３】図５は、第３実施形態の説明図である。こ
の第３実施形態は、図５（１）に示したように、ガラス
またはシリコンなどからなる平板状の基板６０の上面
に、フッ素樹脂などからなる撥液膜６２によって２つの
領域６４（６４ａ、６４ｂ）が隣接して区画してある。
そして、各領域６４ａ、６４ｂの境界に存在している撥
液膜６２からなる仕切部６６が、後述するように液体開
放弁の役割をなしている。また、各領域６４のそれぞれ
には、同図（２）に示したように、異なる種類の液体７
０ａ、７０ｂが貯溜してある。

【００２４】このようになっている第３実施形態におい
ては、液体７０ａと液体７０ｂとを混合させたい場合、
例えば図５（１）の斜線で示した開放部６８に紫外線や
レーザ光を照射する。これにより、開放部６８のフッ素
樹脂が分解されて親液化され、領域６４ａの液体７０ａ
と、領域６４ｂの液体７０ｂとが開放部６８を介して混
合される。

【００２５】図６は、第４実施形態の平面図である。こ
の第４実施形態においては、基板６０の上面に撥液膜７
２によって４つの領域７４（７４ａ〜７４ｄ）が形成し
てある。これらの領域７４は、マトリックス状に配置し
てあって、それぞれに異なった液体（図示せず）が貯溜
してある。このようになっている第４実施形態において
は、各領域７４ａ〜７４ｄ間の仕切部を、紫外線やレー
ザ光を照射して親液処理をすることにより、４種類の液
体を混合することができる。

【００２６】なお、必要に応じて任意の２液または３液
を混合することもできる。そして、撥液膜によって形成
する領域は、３つでも５つ以上であってもよい。また、
隣接させた複数の領域は、図４に示したように、対向さ
せて配置した一対のガラス板間に形成してもよい。

【００２７】図７は、第５実施形態の説明図である。図
７（１）に示した実施形態は、基板６０の上面に、撥液
膜８０によって額縁状の領域８２が区画してあり、この
領域８２に図示しない液体が貯溜してある。そして、撥
液膜８０の任意の位置、例えば斜線によって示した開放
部８４に紫外線またはレーザ光を照射すると、開放部８
４の撥液膜が分解されて親液化し、領域８２内の液体が
開放部８５を介して領域８２の外部に放出される。従っ
て、任意のタイミングで領域８２内の液体を流出させる
ことができる。

【００２８】図７（２）は、対面させて平行に配置した
２枚のガラス板８６ａ、８６ｂ間に液体８８を貯溜し、
この液体８８を任意のタイミングで放出できるようにし
たものである。各ガラス板８６（８６ａ、８６ｂ）のそ
れぞれには、対応位置に液体開放弁となる撥液膜９０
（９０ａ、９０ｂ）が設けてあり、これらの撥液膜９０
によって液体８８が一対のガラス板８６間に貯溜されて
いる。そして、液体８８を放出したい場合には、撥液膜
９０に紫外線などを照射して撥液膜９０の親液処理を行
なう。

【００２９】なお、透明なガラスパイプなどにおいて
も、前記したように内周面に撥液部を形成することによ
って液体を貯溜することができ、さらに撥液部を紫外線
などによって親液化することにより、任意のタイミング
で貯溜させた液体を放出することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、プラスチックなどからなる撥液性の仕切部材に紫外
線などの光を照射すると、仕切部材が撥液性を失って親
液性に変化する。このため、仕切部材の両側に存在する
第１の液体と第２の液体とが仕切部材を越えて移動し、
相互に混じり合う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る液体混合方法
の説明図である。

【図２】実施の形態に係る液体混合方法を適用した流
路遮断機構を備えた微量ガス供給システムの説明図であ
る。

【図３】実施の形態に係る液体混合方法を利用した流
路遮断機構の形成方法の説明図である。

【図４】本発明に係る第２実施の形態の説明図であ
る。

【図５】本発明に係る第３実施形態の説明図であって
（１）は平面図、（２）は（１）のＡ−Ａ線に沿った断
面図である。

【図６】本発明に係る第４実施形態を説明する平面図
である。

【図７】本発明に係る第５実施形態の説明図であっ
て、（１）は平板状の基板の上に貯溜した液体を放出さ
せる実施形態の説明図であり、（２）は２枚のガラス板
間に貯溜した液体を放出する実施形態の説明図である。

【符号の説明】

１０………微量ガス供給システム、１８………枝管、２
０………流路遮断機構、２２………樹脂膜、２４ｂ、５
４………液体開放弁（撥液部、仕切部）、２６、５６…
……第１の液体、２８、５８………第２の液体、３０…
……試料ガス、３２、４６………光（紫外線）、３６…
……流路、６０………基板、６２、７２、８０、９０
ａ、９０ｂ………撥液膜、６８、８４………開放部、７
０ａ、７０ｂ、８８………液体、８６ａ、８６ｂ………
ガラス板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撥液性の仕切部材の両側に第１の液体と
第２の液体とを配置し、前記仕切部材に光を照射して仕
切部材を親液化して前記第１の液体と前記第２の液体と
を混合することを特徴とする液体混合方法。
【請求項２】液体の境界部に配置されて液体が通流可
能な空隙を有し、光の照射によって親液化される撥液性
部材からなることを特徴とする液体開放弁。
【請求項３】前記撥液性部材は、フッ素樹脂であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の液体開放弁。
【請求項４】前記撥液性部材は、フッ化処理された樹
脂であることを特徴とする請求項２に記載の液体開放
弁。