【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、毛細管状流路中を流れる被制御流体の流路を切り替える方法、例えばマイクロ流体デバイスにおいて流路を切り替える方法に関する。
本発明はまた、本発明の流体制御方法によってマイクロ流体デバイス中の流路を切り替えることのできる流路切替装置に関する。
【０００２】
本発明は、例えば微小ケミカルデバイス、即ち、微小な流路、反応槽などの構造が形成された、化学・生化学反応用微小デバイス（マイクロ・リアクター）；膜濾過デバイス、透析デバイス、脱気・吸気デバイス、抽出デバイスなどの化学的・物理化学的処理デバイス；ＤＮＡ分析デバイス、免疫分析デバイス、電気泳動デバイス、クロマトグラフィー、ガス分析デバイス、水質分析デバイスなどの微小分析デバイスに使用できる。本発明は又、例えばＤＮＡチップなどのマイクロアレイ製造用のノズルやそれを組み込んだ装置に利用できる。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、流体が流れる流路を切り替えるには、流路にバルブを設け、このバルブを操作する方法がとられている。
従来、毛細管状の流路を有するマイクロ流体デバイスにおいては、構造が複雑な流路切り替えバルブ（多方活栓）を、流体の漏洩無くマイクロ流体デバイス内に形成することが困難であるため、流体の流路を切り替えるには、各流路にそれぞれ開閉バルブを設け、これら開閉バルブの開閉操作によって、流体の流れる流路を切り替える方法をとるしかなかった。
しかしながら、この方法では、デバイス内に存在する流路の数と同等またはそれ以上のバルブを設置する必要があった。
そのため、バルブを駆動するための配管や配線を接続するための構造が必要となり、マイクロ流体デバイスの構造が複雑化する問題があった。
また、この配管や配線のため、デバイスの強度を高める必要があることから、デバイスのサイズを小さくすることが困難になるという不都合があった。このため、多数並列処理が難しくなる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、微小な流路における被制御流体の流路を、容易かつ確実に切り替えることができる方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、毛細管状流路内に導入可能な磁性流体を用い、この磁性流体を配置する流路を選択することによって、被制御流体を所望の流路に流すことが可能であることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、被制御流体が流れる毛細管状流路を、該流路内に導入可能な磁性流体を用いて切り替える方法であって、毛細管状流路に対する磁性流体の位置を、該磁性流体に作用する磁界の変化により調整することによって、被制御流体が流れる流路を切り替えることを特徴とする流路切替方法を提供する。
本発明の流路切替方法は、流路に対する磁性流体の位置を磁界の変化により調整することによって、被制御流体が流れる流路を切り替えるので、微小な流路を有するマイクロ流体デバイスにおいて、簡単な操作で確実な流路切り替えを実現できる。このため、多数並列処理が容易となる。
また、従来の流路切替方法に比べ、バルブやこれを駆動するための配管などの複雑な機構が不要となるため、サイズの小さいマイクロ流体デバイスや、強度に劣るマイクロ流体デバイスにも適用可能である。
このため、デバイスの小型化が可能である。また強度を高める必要がないため、デバイスの構造を簡略化し、製造コスト低減を図ることができる。
【０００７】
本発明は、被制御流体が流れる毛細管状流路を有し、該流路内に磁性流体が導入可能とされたマイクロ流体デバイスにおける被制御流体の流路を切り替える装置であって、マイクロ流体デバイスを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたマイクロ流体デバイスの磁性流体に作用する磁界を発生する磁界発生手段と、該磁界を変化させることによって、毛細管状流路に対する磁性流体の位置を調整可能とされた磁界制御手段とを有することを特徴とするマイクロ流体デバイスの流路切替装置を提供する。
本発明の流路切替装置は、マイクロ流体デバイス内の磁性流体の位置を簡単な操作で正確に調整することができる。
従って、微小な流路を有するマイクロ流体デバイスにおいて、容易かつ確実な流路切り替えを実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の流路切替方法は、被制御流体が流れる毛細管状流路（以下、「毛細管状流路」を、単に「流路」と称する場合がある）を、該流路内に導入可能な磁性流体を用いて切り替える方法であって、流路に対する磁性流体の位置を、磁性流体に作用する磁界の変化により調整することによって、被制御流体が流れる流路を切り替える。
【０００９】
本発明において、流路の外形は任意であり、例えばチューブ状の毛細管であって良い。
流路はまた、塊状成形物の内部に形成されたものであってよく、いわゆるマイクロ流体デバイス内に形成された毛細管状の流路であって良い。
マイクロ流体デバイスは、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラブ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリティカル・システム（μ−ＴＡＳ）とも呼ばれるものであり、流体を流入し流出するまでの経路内で、流体が温度変化をうける機構、濃度調整される機構、化学反応をうける機構、流動の流速、流動の分岐、混合若しくは分離などの制御をうける機構、又は電気的、光学的な測定をうける機構等を設けた毛細管状の流路を有するデバイスである。
本発明において、流路は、その中を或いはそれを経て流体を移動させる空洞をいい、単なる移送用の流路の他、反応流路、検出用流路、抽出その他の処理流路、バルブやポンプ部の空洞等であり得る。
【００１０】
流路の断面形状は任意であり、矩形（角の丸められた矩形を含む）、台形、円形、半円形、スリット状、その他の複雑な形状であり得る。
流路の断面寸法は、幅と高さがそれぞれ好ましくは３μｍ〜３ｍｍ、更に好ましくは１０μｍ〜１ｍｍである。
流路の断面積は、好ましくは５×１０−１２ｍ２〜５×１０−６ｍ２、更に好ましくは１×１０−１０ｍ２〜１×１０−６ｍ２であり、最も好ましくは１×１０−１０ｍ２〜１×１０−７ｍ２である。
【００１１】
断面寸法または断面積が上記範囲未満では流量の制御が難しくなる。また、断面寸法または断面積が上記範囲を超えると制御がしにくくなるか、または制御不能となる。
なお、上記断面形状、断面寸法、断面積は、磁性流体が導入される部分についてのものであり、その他の部分、例えば被制御流体が流れる部分については任意であるが、磁性流体導入部分と同様であることが好ましい。
【００１２】
本発明の対象となる流路は、凹部を有する部材とその表面に密着されたカバーによって形成されたもの、あるいは少なくとも２つの部材に挟まれた層の欠損部で形成されたものであることが好ましい。
【００１３】
本発明の対象となる流路は、例えばＴ字型、Ｙ字型、Ｆ字型などの形態で３本の流路が集合した構成とすることができる。
本発明の流路切替方法は、十字型に集合した４本の流路にも適用することができる。
集合する流路は、すべてが同一平面上にある必要はなく、流路は立体的に集合していてもよい。
また、流路は必ずしも１点に集合する必要はなく、例えば、４本の流路が集合する場合には、Ｔ字型やＹ字型の２つの集合部を有する構成もあり得る。
流路の数は任意であり、５本以上とすることもできる。
【００１４】
本発明の方法では、対象となる被制御流体は任意であり、液体、気体、超臨界流体であり得る。勿論、被制御流体は溶液や分散流体（分散質を分散媒中に分散させた流体）であり得る。
【００１５】
本発明に用いる磁性流体は、強磁性を示す液状物であり、好ましい具体例としては、例えば鉄、コバルト、ニッケルなどの金属や合金；酸化鉄などの金属酸化物などの強磁性固体の粉末を安定的に液体中に分散した液状物を挙げることができる。
強磁性固体や分散媒は任意であり、流路が形成されたマイクロ流体デバイスの素材や、被制御流体に応じて選択できる。
例えば強磁性固体は、流路を閉塞しない粒径のものを選択して使用できる。
分散媒は被制御流体と相溶しないものや、マイクロ流体デバイスに影響を与えない種類のものを選択して使用できる。
【００１６】
磁性流体の粘度は、流路内における移動しやすさに応じて好適な値を選択できる。例えば磁界を変化させてから磁性流体が所望の位置に変位するまでの時間に応じて、磁性流体の粘度を選択することができる。
磁性流体は、粘度が１００〜１００００ｍＰａ／ｓであるものを用いるのが好ましい。
流路断面積が小さい場合には低粘度のものが好ましく、流路断面積が大きい場合には高粘度のものが好ましい。
【００１７】
本発明の方法は、流路が形成されたマイクロ流体デバイスを流れる流体を対象とするのが好ましい。
マイクロ流体デバイスは、流路を有し、流路内に磁性流体を導入可能とされ、流路に対する磁性流体の位置に応じて、被制御流体の流路を切り替えることができるように構成されたものが使用できる。
【００１８】
本発明で使用するマイクロ流体デバイスの形状は任意であり、用途、目的に応じた形状とすることができる。例えば、塊状、板状、シート状（フィルム状、リボン状、ベルト状を含む）、繊維状（中空繊維状）等であり得るし、これらの複合構造、例えば、流路の一部が中空糸状であり、磁性流体が導入される流路が形成された部分が板状である構造などであり得る。
マイクロ流体デバイスが微小ケミカルデバイスである場合には、板状又はシート状であることが好ましい。
本発明では、マイクロ流体デバイス内の磁性流体に磁界を作用させてその位置を調整するため、少なくとも磁性流体が配置される部分のマイクロ流体デバイスは、磁化率の小さい素材、例えば常磁性体、反磁性体、または比透磁率が１０００以下の強磁性体で形成されていることが好ましく、特に、常磁性体または反磁性体である材料で形成されていることがさらに好ましい。
なお、本発明では、デバイス内の流路は分岐していなくてもよい。
【００１９】
本発明の流路切替方法は、集合部で集合する３以上の流路のうち、被制御流体が流通可能な２以上の流路を除いた１以上の流路に磁性流体が充填されたものを対象とすることができる。
例えば、集合している流路数が３であり、１本の流路が磁性流体によって閉塞され、被制御流体が残りの２本の流路を流通する例を挙げることができる。
また、集合している流路数が４であり、１本または２本の流路が磁性流体によって閉塞され、閉塞されていない２本または３本の流路を、被制御流体が流通する例を挙げることができる。
【００２０】
磁性流体によって流路を閉塞するには、磁性流体の全量がこの流路に収容されていてもよいし、一部がこの流路に収容され、他部が集合部に存在しても良い。磁性流体は、強い磁界を作用させることによって流路内の所定位置に固定することもできるし、磁界を作用させず、重力や毛管現象を利用して所定位置から動かないようにすることもできるが、被制御流体の圧力によって磁性流体が所定位置から移動してしまうのを防ぐため、常時、磁界を作用させるのが好ましい。
【００２１】
本発明では、上記流路に充填された磁性流体を、被制御流体が流通可能な流路のうち少なくとも１つに移動することによりこの流路を閉塞することによって、被制御流体が流れる流路を切り替えることができる。
例えば、集合部（分岐部）で集合（分岐）する第１〜第３流路のうち、第２流路が磁性流体によって閉塞されると、被制御流体は第１流路から第３流路に向けて流れる。
磁性流体を第２流路から第３流路に移動し、この第３流路を閉塞すると、被制御流体は第１流路から第２流路に向けて流れるようになる。
このように、磁性流体を用いて、所定の流路を閉塞することによって、被制御流体が流れる流路を切り替えることができる。
【００２２】
本発明において、磁性流体の位置を調整するには、磁性流体に作用する磁界を変化させる。
磁界を発生する磁界発生手段としては、特に限定されないが、例えば永久磁石、電磁石などの磁石を使用できる。特に、永久磁石の使用が好ましい。
【００２３】
磁界を変化させるには、磁界の方向および／または強さを調整すればよい。
例えば、流路内の磁性流体と磁石との距離を変化させる方法；磁石を、磁性流体との距離をほぼ一定に保ったまま流路に沿って移動させる方法（逆に、流路を磁石に対し移動させる方法を含む）；磁石と磁性流体との間に磁力線遮蔽構造や磁力線ショートパス構造を設け、この磁力線遮蔽構造や磁力線ショートパス構造を移動させる方法；電磁石に供給する電流を変化させる方法；電磁石の電流供給位置を変化させるなどの方法によって、連続的または離散的に磁界の方向および／または強さを調整する方法をとることができる。
これらの中でも特に、永久磁石と流路との相対位置を変化させることによって、磁界を変化させる方法は、磁界強度の調節が最も容易であるため好ましい。
なお、磁性流体に作用させる磁界を変化させるとは、変化の前または後の磁界がゼロである場合も含む。
【００２４】
磁界の方向および／または強さを調整するには、１つの磁性流体に対し、複数の磁石を使用しても良い。また、一本の流路を塞ぐのに、複数の磁性流体の集団を使用しても構わない。
【００２５】
本発明のマイクロ流体デバイスの流路切替装置は、被制御流体が流れる流路を有し、流路内に磁性流体が導入可能とされたマイクロ流体デバイスにおける被制御流体の流路を切り替える装置であって、（１）マイクロ流体デバイスを保持する保持手段、（２）保持手段に保持されたマイクロ流体デバイスの磁性流体に作用する磁界を発生する磁界発生手段、（３）磁界を変化させることによって、流路に対する磁性流体の位置を調整可能とされた磁界制御手段とを有する。
【００２６】
保持手段は、磁界発生手段（磁石）により発生する磁界によって、マイクロ流体デバイス内の磁性流体を所定の位置まで移動することができるように、マイクロ流体デバイスを保持するものであれば任意である。
保持手段は、磁界発生手段（磁石）に対するマイクロ流体デバイスの位置を、再現性良く定めることができるものであることが好ましい。
保持手段は、マイクロ流体デバイスを、この保持手段における特定の位置に固定するものであってもよいし、マイクロ流体デバイスの位置を調整できるものであってもよい。
保持手段は、デバイスを固定する固定機構と、デバイスの位置を調整する位置決め機構とを備えたものとし、１回の操作でマイクロ流体素子を保持できるように構成するのが好ましい。
【００２７】
磁界発生手段としては、磁性流体に対し磁界を作用させることができるものであればよく、永久磁石、電磁石などの磁石を使用できる。特に、永久磁石の使用が好ましい。
磁石の種類、形状、寸法、位置などは、これにより発生する磁界によってマイクロ流体デバイス内の磁性流体の位置調整ができるものであれば任意である。磁石の、マイクロ流体デバイスに対向する部分の面積は１×１０−１１ｍ２〜１×１０−３ｍ２であることが好ましく、１×１０−６ｍ２〜１×１０−４ｍ２であることがさらに好ましい。
磁界発生手段としては、例えばモーター用の永久磁石や電磁石のように、磁界によりマイクロ流体デバイス内の磁性流体を移動させることができないものは好ましくない。
磁界発生手段として用いられる磁石は単数であっても複数であっても良い。磁石が複数である場合には、複数の磁石が、異なる磁性流体をそれぞれ位置調整（固定または移動）するものであってもよいし、１つの磁性流体を位置調整（固定または移動）するものであってもよい。
２つの磁石を、マイクロ流体デバイスの表側および裏側に配置し、これら２つの磁石によってマイクロ流体デバイス内の１つの磁性流体を位置調整（固定または移動）することもできる。
【００２８】
磁界制御手段は、磁界の方向および／または強さを調整することができるものが好ましい。
例えば、磁石の移動機構；マイクロ流体デバイスの移動機構；磁石とマイクロ流体デバイスとの間の磁力線の遮蔽状態を変化させる機構；磁石とマイクロ流体デバイスとの間の磁力線のショートパス機構の駆動機構であり得る。
磁石が電磁石の場合には、複数の電磁石のうち所定のものに選択的に電流を供給する機構；複数の電磁石のうち所定のものに供給する電流を変化させる機構などであり得る。
これらの中でも特に、永久磁石を移動させる機構；複数の電磁石のうち所定のものに選択的に電流を供給する機構；複数の電磁石のうち所定のものに供給する電流を変化させる機構が好ましい。
複数の電磁石のうち所定のものに選択的に電流を供給する機構、または複数の電磁石のうち所定のものに供給する電流を変化させる機構は、電磁石や保持手段から分離され、筐体に納められたものであっても良い。
【００２９】
磁界制御手段は、コンピューター制御等により、シーケンス制御やフィードバック制御によって磁界を調節できるものであって良い。
【００３０】
本発明の流路切替装置は、マイクロ流体デバイスの使用目的に応じて、その他の機構、例えば、温度調節機構、光学的その他の検出機構、試料注入機構、バルブ機構、洗浄機構、等を有していても良い。
【００３１】
本発明の流路切替装置は、例えば、マイクロリアクター、ピー・シー・アール（ＰＣＲ；ポリメラーゼ連鎖反応）装置などの反応装置；膜濾過装置、透析装置、電気透析装置、気体分離装置、気体溶解装置、抽出装置などの、化学分析の前処理装置；遺伝子分析装置、免疫分析装置、ガス分析装置、水質分析装置などの化学または生化学分析装置；ＤＮＡチップや免疫チップなどのマイクロアレイ製造用スポッタ等に好ましく用いることができる。
【００３２】
図４は、本発明の流路切替装置の一例を示すものである。
ここに示す流路切替装置は、マイクロ流体デバイス２０を保持する保持手段２１と、デバイス２０内の磁性流体に作用する磁界を発生する永久磁石２２（磁界発生手段）と、磁界の変化によって磁性流体の位置を調整する磁界制御手段２３とを備えている。
保持手段２１は、デバイス２０を固定する固定機構２５と、デバイス２０の高さ位置を調整する位置決め機構２６とを備えている。
固定機構２５は、デバイス２０を載置する載置台２７と、デバイス２０を載置台２７に対し押さえつけるバネである押付機構２８とを備えている。
位置決め機構２６は、固定機構２５を昇降させることができるようになっている。
【００３３】
磁界制御手段２３は、永久磁石２２を昇降させる昇降機構２９と、永久磁石２２を、図４（ｂ）における左右方向に移動させる第１移動機構３０と、永久磁石２２を、図４（ｂ）における紙面手前側および奥側に移動させる第２移動機構３１とを備えている。
磁界制御手段２３は、昇降機構２９、移動機構３０、３１によって永久磁石２２を所定の位置に配置することによって、デバイス２０内の磁性流体に作用する磁界の方向および／または強さを調整し、磁性流体の位置を調整することができるようになっている。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例の範囲に限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例における「部」は「重量部」である。
【００３５】
［エネルギー線照射装置］
２５０Ｗの超高圧水銀ランプが組み込まれたウシオ電機株式会社製のマルチライト２５０型露光装置用光源ユニットを用いた。紫外線強度は、記載の無い限り５０ｍＷ／ｃｍ２である。
【００３６】
［粘度測定方法］
山一電機（株）製のＶＭ−１００Ａ型振動式粘度計を用い、室温（２４±２℃）にて測定した。
【００３７】
［製造例１］
〔エネルギー線硬化性組成物（ｉ）の調製〕
活性エネルギー線架橋重合性化合物として、平均分子量約２０００の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー（大日本インキ化学工業株式会社製の「ユニディックＶ−４２６３」）を６０部、及び１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（第一工業製薬株式会社製の「ニューフロンティアＨＤＤＡ」）を２０部、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（ｎ＝１７）アクリレート（第一工業製薬株式会社製の「Ｎ−１７７Ｅ」；両親媒性の単量体）を２０部、及び光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイギー社製の「イルガキュア１８４」）５部を均一に混合して組成物（ｉ）を調製した。
【００３８】
〔エネルギー線硬化性組成物（ｉｉ）の調製〕
活性エネルギー線架橋重合性化合物として、平均分子量約２０００の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー（大日本インキ化学工業株式会社製の「ユニディックＶ−４２６３」）を６０部、及び１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（第一工業製薬株式会社製の「ニューフロンティアＨＤＤＡ」）を２０部、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（ｎ＝１７）アクリレート（第一工業製薬株式会社製の「Ｎ−１７７Ｅ」；両親媒性の単量体）を２０部、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイギー社製の「イルガキュア１８４」）を５部、及び重合遅延剤として２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン（和光純薬工業株式会社製）０．５部を均一に混合して組成物（ｉｉ）を調製した。
【００３９】
〔マイクロ流体デバイスの作製〕
基材１としてポリアクリレート（三菱レイヨン社製の「アクリライトＬ ０００番」）製の板材を用い、これにバーコーターを用いて組成物（ｉ）を塗布し（厚さ１２７μｍ）、５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を窒素雰囲気中で３秒間照射して、組成物（ｉ）を半硬化させて塗膜２（樹脂層２）を得た。
【００４０】
この半硬化状態の塗膜２の上に、バーコーターを用いて組成物（ｉｉ）を塗布し（厚さ１２７μｍ）、フォトマスクを使用して、図１に示された集合部１３（分岐部）から分岐して延びる３本の流路４、５、６となる部分以外の部分に、５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を窒素雰囲気で３秒間照射して、照射部分の塗膜３（樹脂層３）を半硬化させた。
次いで、エタノールにて塗膜３の未照射部分の未硬化の組成物（ｉｉ）を洗浄除去し、図１に示す流路４、５、６となる溝状の樹脂欠損部（幅２００μｍ、深さ１４０μｍ）が形成された塗膜３を形成し、部材Ａを得た。
【００４１】
一時的な支持体（図示せず）として５ｃｍ×５ｃｍ×３０μｍのポリプロピレン製のフィルム（二村化学工業社製の「二軸延伸ポリプロピレンフィルム「太閤」ＦＯＲ ３０番」）を使用し、この上にバーコーターを用いて組成物（ｉ）を塗布して塗膜７（樹脂層７）を形成し（厚さ１２７μｍ）、５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を窒素雰囲気中にてフォトマスク無しで３秒間照射し、塗膜７を半硬化させ、部材Ｂとした。
次いで、半硬化状態の塗膜７を部材Ａの塗膜３と密着させて、紫外線を更に３０秒間照射することによって、塗膜３の上に塗膜７及び一時的な支持体を接着し、塗膜３の欠損部を毛細管状の第１〜第３流路４、５、６とした。
流路５、６は、連続的な直線をなすように形成され、これらの集合部１３には、流路５、６に対し垂直な流路４が接続されている。
すなわち、これら流路４、５、６は、集合部１３において集合している。
【００４２】
〔接続口の形成〕
接着後の部材Ｂの塗膜７から支持体を剥離し、それにより露出する塗膜７上に組成物（ｉ）を塗布して塗膜８（樹脂層８）を形成し、さらにその上に前述の基材１と同じポリアクリレート製（三菱レイヨン社製の「アクリライトＬ ０００番」の５ｃｍ×５ｃｍ×１ｍｍの板材９を重ね合わせ、５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を窒素雰囲気中にてフォトマスク無しで４０秒間照射することによって、アクリレート製の板材９と塗膜８から成る部材Ｃを塗膜７上に積層形成した。
次いで、流路４、５、６の端部に相当する位置の塗膜７、８、９に、直径３ｍｍのドリルを用いて、導入口１０、第１流出口１１、第２流出口１２を形成し、これらに内径３ｍｍ、高さ５ｍｍのポリ塩化ビニル管を接着して、マイクロ流体デバイス１４を得た。
【００４３】
［実施例１］
製造例１で得られたマイクロ流体デバイス１４の第１流出口１１から約５μｌ（５×１０−９ｍ３）の磁性流体Ｍ（リティルマネジメント社、粘度４００ｍＰａ・ｓ）を流路５に導入した。
図１（ｂ）に示すように、先端部が直径３ｍｍの円形とされた円錐台状のポールピースを装着した直径６ｍｍ、長さ３０ｍｍの永久磁石１５（アルニコ磁石）をデバイス１４下面に近接させた。
図２に示すように、永久磁石１５を集合部１３に近い位置に配置することによって、磁性流体Ｍを、先端部が集合部１３に至るまで移動させた。
この状態では、流路５は磁性流体Ｍによって閉塞している。
次いで、メチレンブルーで着色した２０μｌ（２×１０−８ｍ３）の蒸留水（着色水）を導入口１０から約５ｋＰａの圧力で流路４に導入すると、着色水は流路４から集合部１３を経て流路６に流れ、第２流出口１２から流出した。
【００４４】
図３に示すように、永久磁石１５を流路６に相当する位置に移動させると、永久磁石１５の動きに伴って磁性流体Ｍも流路５を出て流路６内に移動し、流路６を閉塞した。
このため、着色水は流路４から集合部１３を経て流路５に流れ、第１流出口１１から流出した。この際、磁性流体Ｍと着色水は混合しなかった。
【００４５】
［実施例２］
製造例１で得られたマイクロ流体デバイス１４の流路５に相当する位置と、流路６に相当する位置に、それぞれ実施例１で用いた永久磁石１５のボールピースと同じ形状のボールピースを有する電磁石を設置した。
第１流出口１１から約５μｌ（５×１０−９ｍ３）の磁性流体Ｍ（リティルマネジメント社、粘度４００ｍＰａ・ｓ）を流路５に導入し、実施例１と同様にしてその先端部が集合部１３に至るまで移動させた。
【００４６】
図２に示すように、流路５に相当する位置に配置した第１電磁石に電流を流し、磁性流体Ｍを流路５内に固定した状態で、着色水を導入口１０から流路４に導入した。着色水は、流路４から集合部１３を経て流路６に流れ、第２流出口１２から流出した。
次いで、流路５に相当する位置の第１電磁石において電流を停止し、流路６に相当する位置の第２電磁石に電流を流し、磁界を発生させた。
図３に示すように、磁性流体Ｍは流路５を出て流路６内に移動し、流路６を閉塞した。
このため、着色水は流路４から集合部１３を経て流路５に流れ、第１流出口１１から流出した。この際、磁性流体Ｍと着色水は混合しなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の流路切替方法は、流路に対する磁性流体の位置を磁界の変化により調整することによって、被制御流体が流れる流路を切り替えるので、微小な流路を有するマイクロ流体デバイスにおいて、簡単な操作で確実な流路切り替えを実現できる。このため、多数並列処理が容易となる。
また、従来の流路切替方法に比べ、バルブやこれを駆動するための配管などの複雑な機構が不要となるため、サイズの小さいマイクロ流体デバイスや、強度に劣るマイクロ流体デバイスにも適用可能である。
このため、デバイスの小型化が可能である。また強度を高める必要がないため、デバイスの構造を簡略化し、製造コスト低減を図ることができる。
【００４８】
本発明の流路切替装置は、マイクロ流体デバイスを保持する保持手段と、磁性流体に作用する磁界を発生する磁界発生手段と、磁界の変化によって磁性流体の位置を調整する磁界制御手段とを有するので、マイクロ流体デバイス内の磁性流体の位置を、簡単な操作で正確に調整することができる。
従って、微小な流路を有するマイクロ流体デバイスにおいて、容易かつ確実な流路切り替えを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流路切替方法を適用可能なマイクロ流体デバイスの一例を示すものであり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１に示すマイクロ流体デバイスにおいて、流路切り替えを行う方法を説明する説明図である。
【図３】図１に示すマイクロ流体デバイスにおいて、流路切り替えを行う方法を説明する説明図である。
【図４】本発明の流路切替装置の一例を示すものであり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
４、５、６・・・流路、１３・・・集合部、１４、２０・・・マイクロ流体デバイス、２１・・・保持手段、２２・・・永久磁石（磁界発生手段）、２３・・・磁界制御手段、Ｍ・・・磁性流体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for switching a flow path of a controlled fluid flowing in a capillary flow path, for example, a method for switching a flow path in a microfluidic device.
The present invention also relates to a flow path switching device capable of switching a flow path in a microfluidic device by the fluid control method of the present invention.
[0002]
The present invention relates to, for example, a microchemical device, that is, a microdevice for a chemical or biochemical reaction (microreactor) in which a structure such as a microchannel or a reaction tank is formed; a membrane filtration device, a dialysis device, It can be used for chemical and physicochemical processing devices such as suction devices and extraction devices; microanalysis devices such as DNA analysis devices, immunoanalysis devices, electrophoresis devices, chromatography, gas analysis devices, and water quality analysis devices. The present invention can also be applied to a nozzle for producing a microarray such as a DNA chip and an apparatus incorporating the same.
[0003]
[Prior art]
Generally, in order to switch the flow path through which a fluid flows, a method is provided in which a valve is provided in the flow path and this valve is operated.
Conventionally, in a microfluidic device having a capillary flow path, it is difficult to form a flow path switching valve (multiway cock) having a complicated structure in the microfluidic device without leakage of the fluid. The only way to switch the path is to provide an open / close valve in each flow path, and switch the flow path of the fluid by opening and closing these open / close valves.
However, in this method, it was necessary to install valves equal to or more than the number of flow paths existing in the device.
Therefore, a structure for connecting piping and wiring for driving the valve is required, and there has been a problem that the structure of the microfluidic device is complicated.
In addition, since the piping and the wiring need to increase the strength of the device, there is an inconvenience that it is difficult to reduce the size of the device. For this reason, there was a problem that many parallel processing became difficult.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide a method and an apparatus capable of easily and surely switching a flow path of a controlled fluid in a minute flow path.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by using a magnetic fluid that can be introduced into the capillary channel and selecting a channel in which the magnetic fluid is arranged, the controlled fluid is controlled. The inventors have found that it is possible to flow a fluid through a desired flow path, and have completed the present invention based on this finding.
[0006]
That is, the present invention is a method of switching a capillary channel through which a controlled fluid flows by using a magnetic fluid that can be introduced into the channel, wherein the position of the magnetic fluid with respect to the capillary channel is changed by the magnetic fluid. A flow path switching method characterized in that the flow path through which the controlled fluid flows is switched by adjusting the change in the magnetic field acting on the flow path.
The channel switching method of the present invention switches the channel through which the controlled fluid flows by adjusting the position of the magnetic fluid with respect to the channel by changing the magnetic field. Reliable channel switching can be realized by operation. For this reason, many parallel processing becomes easy.
In addition, compared with the conventional flow path switching method, since a complicated mechanism such as a valve and a pipe for driving the valve is not required, it can be applied to a microfluidic device having a small size or a microfluidic device having a low strength. is there.
Therefore, the size of the device can be reduced. Further, since it is not necessary to increase the strength, the structure of the device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
[0007]
The present invention is an apparatus for switching a flow path of a controlled fluid in a microfluidic device having a capillary flow path through which a controlled fluid flows, and in which a magnetic fluid can be introduced into the flow path, the microfluidic device Holding means, a magnetic field generating means for generating a magnetic field acting on the magnetic fluid of the microfluidic device held by the holding means, and by changing the magnetic field, the position of the magnetic fluid with respect to the capillary channel is changed. A flow switching device for a microfluidic device, comprising: an adjustable magnetic field control means.
ADVANTAGE OF THE INVENTION The flow-path switching device of this invention can adjust the position of the magnetic fluid in a microfluidic device accurately by simple operation.
Therefore, in a microfluidic device having a minute channel, easy and reliable channel switching can be realized.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The flow path switching method of the present invention can introduce a capillary flow path through which a controlled fluid flows (hereinafter, the “capillary flow path” may be simply referred to as a “flow path”) into the flow path. A switching method using a magnetic fluid, wherein the position of the magnetic fluid relative to the flow path is adjusted by a change in a magnetic field acting on the magnetic fluid, thereby switching the flow path through which the controlled fluid flows.
[0009]
In the present invention, the outer shape of the flow path is arbitrary, and may be, for example, a tubular capillary.
The flow path may also be formed inside the bulk molded article, and may be a capillary flow path formed in a so-called microfluidic device.
A microfluidic device, also called a microfluidic device, a microfabricated device, a lab-on-a-chip, or a micro total analytical system (μ-TAS) In the path to the outflow, a mechanism in which the fluid undergoes temperature changes, a mechanism in which the concentration is adjusted, a mechanism in which a fluid undergoes a chemical reaction, a mechanism in which flow is controlled, such as flow velocity, flow branching, mixing or separation, or electrical, This is a device having a capillary channel provided with a mechanism for receiving an optical measurement.
In the present invention, the channel refers to a cavity for moving a fluid therein or therethrough, and in addition to a mere transfer channel, a reaction channel, a detection channel, an extraction or other processing channel, a valve or the like. It may be a cavity of a pump section or the like.
[0010]
The cross-sectional shape of the flow channel is arbitrary, and may be rectangular (including rounded rectangles), trapezoidal, circular, semi-circular, slit-like, and other complex shapes.
As for the cross-sectional dimension of the flow channel, the width and the height are each preferably 3 μm to 3 mm, more preferably 10 μm to 1 mm.
The cross-sectional area of the channel is preferably 5 × 10 −12 m 2 to 5 × 10 −6 m 2 , more preferably 1 × 10 −10 m 2 to 1 × 10 −6 m 2 , and most preferably 1 × 10 −6 m 2. × 10 −10 m 2 to 1 × 10 −7 m 2 .
[0011]
If the cross-sectional dimension or cross-sectional area is less than the above range, it becomes difficult to control the flow rate. If the cross-sectional dimension or cross-sectional area exceeds the above range, the control becomes difficult or impossible.
Note that the cross-sectional shape, cross-sectional dimensions, and cross-sectional area are for the portion into which the magnetic fluid is introduced, and other portions, for example, the portion through which the controlled fluid flows, are arbitrary, but are the same as the magnetic fluid introduction portion. It is preferable that
[0012]
The flow path targeted by the present invention may be formed by a member having a concave portion and a cover adhered to the surface thereof, or may be formed by a defective portion of a layer sandwiched between at least two members. preferable.
[0013]
The flow path targeted by the present invention may have a configuration in which three flow paths are gathered in, for example, a T-shape, a Y-shape, or an F-shape.
The flow path switching method of the present invention can also be applied to four cross-shaped flow paths.
The channels to be assembled do not need to be all on the same plane, and the channels may be three-dimensionally assembled.
Further, the flow paths do not necessarily have to be gathered at one point. For example, when four flow paths are gathered, a configuration having two T-shaped or Y-shaped gathering parts may be possible.
The number of channels is arbitrary, and may be five or more.
[0014]
In the method of the present invention, the controlled fluid of interest is arbitrary and can be a liquid, a gas, a supercritical fluid. Of course, the controlled fluid may be a solution or a dispersion fluid (a fluid in which a dispersoid is dispersed in a dispersion medium).
[0015]
The magnetic fluid used in the present invention is a liquid material exhibiting ferromagnetism. Preferred specific examples include powders of ferromagnetic solids such as metals and alloys such as iron, cobalt and nickel; and metal oxides such as iron oxide. A liquid material stably dispersed in a liquid can be given.
The ferromagnetic solid and the dispersion medium are arbitrary, and can be selected according to the material of the microfluidic device in which the flow path is formed and the fluid to be controlled.
For example, a ferromagnetic solid having a particle size that does not block the flow path can be selected and used.
As the dispersion medium, one that is incompatible with the controlled fluid or one that does not affect the microfluidic device can be selected and used.
[0016]
A suitable value can be selected for the viscosity of the magnetic fluid according to the ease of movement in the flow channel. For example, the viscosity of the magnetic fluid can be selected according to the time from when the magnetic field is changed to when the magnetic fluid is displaced to a desired position.
It is preferable to use a magnetic fluid having a viscosity of 100 to 10000 mPa / s.
When the cross-sectional area of the flow path is small, a low-viscosity one is preferable, and when the cross-sectional area of the flow path is large, a high-viscosity one is preferable.
[0017]
The method of the present invention is preferably directed to a fluid flowing through a microfluidic device in which a flow channel is formed.
The microfluidic device has a flow path, and a magnetic fluid can be introduced into the flow path, and the flow path of the controlled fluid can be switched according to the position of the magnetic fluid with respect to the flow path. Things can be used.
[0018]
The shape of the microfluidic device used in the present invention is arbitrary, and can be formed according to the application and purpose. For example, it may be in the form of a lump, a plate, a sheet (including a film, a ribbon, and a belt), a fiber (a hollow fiber), or the like, or a composite structure thereof, for example, a part of a flow channel is a hollow fiber. And a structure in which the portion where the flow path into which the magnetic fluid is introduced is formed is plate-like.
When the microfluidic device is a microchemical device, it is preferably in the form of a plate or a sheet.
In the present invention, the position of the microfluidic device is adjusted by applying a magnetic field to the magnetic fluid in the microfluidic device. It is preferably formed of a magnetic material or a ferromagnetic material having a relative permeability of 1,000 or less, and more preferably a paramagnetic material or a diamagnetic material.
In the present invention, the flow path in the device may not be branched.
[0019]
In the method for switching a flow path according to the present invention, the magnetic fluid is filled in at least one flow path excluding two or more flow paths through which a controlled fluid can flow among three or more flow paths gathered in the collecting part. Can be targeted.
For example, there is an example in which the number of assembled flow paths is 3, one flow path is closed by a magnetic fluid, and the controlled fluid flows through the remaining two flow paths.
Further, an example in which the number of assembled flow paths is 4, one or two flow paths are closed by a magnetic fluid, and a controlled fluid flows through two or three flow paths that are not closed. Can be mentioned.
[0020]
In order to close the flow channel with the magnetic fluid, the entire amount of the magnetic fluid may be stored in the flow channel, or a part of the magnetic fluid may be stored in the flow channel and another portion may be present in the collecting portion. The magnetic fluid can be fixed at a predetermined position in the flow channel by applying a strong magnetic field, or can be prevented from moving from a predetermined position using gravity or capillary action without applying a magnetic field. However, in order to prevent the magnetic fluid from moving from a predetermined position due to the pressure of the controlled fluid, it is preferable to always apply a magnetic field.
[0021]
In the present invention, the magnetic fluid filled in the flow path is moved to at least one of the flow paths through which the controlled fluid can flow, thereby closing the flow path, thereby forming a flow path through which the controlled fluid flows. Can be switched.
For example, when the second flow path is blocked by the magnetic fluid among the first to third flow paths that are collected (branched) at the collection part (branch part), the controlled fluid flows from the first flow path to the third flow path. Flows towards
When the magnetic fluid is moved from the second flow path to the third flow path and the third flow path is closed, the controlled fluid flows from the first flow path toward the second flow path.
As described above, by closing the predetermined flow path using the magnetic fluid, the flow path through which the controlled fluid flows can be switched.
[0022]
In the present invention, to adjust the position of the magnetic fluid, the magnetic field acting on the magnetic fluid is changed.
The magnetic field generating means for generating a magnetic field is not particularly limited, but for example, a magnet such as a permanent magnet or an electromagnet can be used. In particular, the use of a permanent magnet is preferred.
[0023]
To change the magnetic field, the direction and / or strength of the magnetic field may be adjusted.
For example, a method of changing the distance between the magnetic fluid and the magnet in the flow path; a method of moving the magnet along the flow path while keeping the distance to the magnetic fluid substantially constant (conversely, the flow path may be changed to a magnet A method of providing a magnetic line shielding structure or a magnetic line short path structure between a magnet and a magnetic fluid, and moving the magnetic line shielding structure or the magnetic line short path structure; and a method of changing a current supplied to an electromagnet. A method of continuously or discretely adjusting the direction and / or intensity of the magnetic field by changing the current supply position of the electromagnet.
Among them, the method of changing the magnetic field by changing the relative position between the permanent magnet and the flow path is preferable because the adjustment of the magnetic field strength is easiest.
Note that changing the magnetic field applied to the magnetic fluid includes a case where the magnetic field before or after the change is zero.
[0024]
To adjust the direction and / or strength of the magnetic field, a plurality of magnets may be used for one magnetic fluid. Further, a group of a plurality of magnetic fluids may be used to close one flow path.
[0025]
The channel switching device for a microfluidic device of the present invention is a device for switching a channel of a controlled fluid in a microfluidic device having a channel through which a controlled fluid flows, and in which a magnetic fluid can be introduced into the channel. (1) holding means for holding the microfluidic device, (2) magnetic field generating means for generating a magnetic field acting on the magnetic fluid of the microfluidic device held by the holding means, and (3) changing the magnetic field. Magnetic field control means capable of adjusting the position of the magnetic fluid with respect to the flow path.
[0026]
The holding means is arbitrary as long as it holds the microfluidic device so that the magnetic fluid in the microfluidic device can be moved to a predetermined position by the magnetic field generated by the magnetic field generating means (magnet).
Preferably, the holding means is capable of determining the position of the microfluidic device with respect to the magnetic field generating means (magnet) with good reproducibility.
The holding means may fix the microfluidic device at a specific position in the holding means, or may adjust the position of the microfluidic device.
The holding means preferably includes a fixing mechanism for fixing the device and a positioning mechanism for adjusting the position of the device, and is preferably configured to be able to hold the microfluidic element by one operation.
[0027]
As the magnetic field generating means, any means can be used as long as it can apply a magnetic field to the magnetic fluid, and a magnet such as a permanent magnet or an electromagnet can be used. In particular, the use of a permanent magnet is preferred.
The type, shape, size, position, and the like of the magnet are arbitrary as long as the position of the magnetic fluid in the microfluidic device can be adjusted by the magnetic field generated thereby. The area of the part of the magnet facing the microfluidic device is preferably 1 × 10 −11 m 2 to 1 × 10 −3 m 2 , and preferably 1 × 10 −6 m 2 to 1 × 10 −4 m 2 . More preferably, there is.
As the magnetic field generating means, those which cannot move the magnetic fluid in the microfluidic device by a magnetic field, such as a permanent magnet or an electromagnet for a motor, are not preferable.
One or more magnets may be used as the magnetic field generating means. When there are a plurality of magnets, the plurality of magnets may adjust (fix or move) different magnetic fluids respectively, or may adjust (fix or move) one magnetic fluid. There may be.
Two magnets can be placed on the front and back sides of the microfluidic device, and the two magnets can position (fix or move) one magnetic fluid in the microfluidic device.
[0028]
Preferably, the magnetic field control means can adjust the direction and / or strength of the magnetic field.
For example, a moving mechanism of a magnet; a moving mechanism of a microfluidic device; a mechanism for changing a shielding state of a magnetic field line between the magnet and the microfluidic device; a driving mechanism of a short path mechanism of a magnetic field line between the magnet and the microfluidic device. possible.
When the magnet is an electromagnet, a mechanism for selectively supplying a current to a predetermined one of the plurality of electromagnets; a mechanism for changing a current supplied to a predetermined one of the plurality of electromagnets may be used.
Among these, a mechanism for moving a permanent magnet; a mechanism for selectively supplying a current to a predetermined one of a plurality of electromagnets; and a mechanism for changing a current supplied to a predetermined one of a plurality of electromagnets are particularly preferable.
A mechanism for selectively supplying a current to a predetermined one of the plurality of electromagnets, or a mechanism for changing the current to be supplied to a predetermined one of the plurality of electromagnets is separated from the electromagnets and holding means and housed in a housing. May be used.
[0029]
The magnetic field control means may be capable of adjusting the magnetic field by sequence control or feedback control by computer control or the like.
[0030]
The channel switching device of the present invention has other mechanisms, for example, a temperature control mechanism, an optical or other detection mechanism, a sample injection mechanism, a valve mechanism, a cleaning mechanism, etc., depending on the intended use of the microfluidic device. May be.
[0031]
The channel switching device of the present invention is, for example, a reaction device such as a microreactor, a PCR (polymerase chain reaction) device; a membrane filtration device, a dialysis device, an electrodialysis device, a gas separation device, a gas dissolution device. Pre-processing equipment for chemical analysis, such as extraction equipment; chemical or biochemical analyzers, such as gene analyzers, immunoanalyzers, gas analyzers, and water analyzers; spotters for microarray manufacturing such as DNA chips and immune chips It can be preferably used.
[0032]
FIG. 4 shows an example of the flow path switching device of the present invention.
The channel switching device shown here includes a holding unit 21 for holding a microfluidic device 20, a permanent magnet 22 (magnetic field generating unit) for generating a magnetic field acting on a magnetic fluid in the device 20, and a magnetic fluid for changing the magnetic field. And a magnetic field control means 23 for adjusting the position of.
The holding means 21 includes a fixing mechanism 25 for fixing the device 20 and a positioning mechanism 26 for adjusting the height position of the device 20.
The fixing mechanism 25 includes a mounting table 27 on which the device 20 is mounted, and a pressing mechanism 28 which is a spring for pressing the device 20 against the mounting table 27.
The positioning mechanism 26 can move the fixing mechanism 25 up and down.
[0033]
The magnetic field control means 23 includes an elevating mechanism 29 for elevating and lowering the permanent magnet 22, a first moving mechanism 30 for moving the permanent magnet 22 in the left-right direction in FIG. 4B, and a permanent magnet 22 shown in FIG. And a second moving mechanism 31 that moves the paper toward the near side and the far side in FIG.
The magnetic field control means 23 adjusts the direction and / or intensity of the magnetic field acting on the magnetic fluid in the device 20 by arranging the permanent magnet 22 at a predetermined position by the elevating mechanism 29 and the moving mechanisms 30 and 31. The position of the magnetic fluid can be adjusted.
[0034]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the scope of the following examples. In the following examples and comparative examples, “parts” is “parts by weight”.
[0035]
[Energy beam irradiation device]
A light source unit for a multi-light 250 type exposure apparatus manufactured by Ushio Inc. incorporating a 250 W ultra-high pressure mercury lamp was used. The ultraviolet intensity is 50 mW / cm 2 unless otherwise stated.
[0036]
[Viscosity measurement method]
The measurement was performed at room temperature (24 ± 2 ° C.) using a VM-100A vibrating viscometer manufactured by Yamaichi Electric Co., Ltd.
[0037]
[Production Example 1]
[Preparation of energy ray-curable composition (i)]
As the active energy ray crosslinkable polymerizable compound, 60 parts of a trifunctional urethane acrylate oligomer having an average molecular weight of about 2000 (“Unidick V-4263” manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), and 1,6-hexanediol diacrylate 20 parts of "New Frontier HDDA" manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., and nonylphenoxy polyethylene glycol (n = 17) acrylate ("N-177E" manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.); 20 parts) and 5 parts of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (“Irgacure 184” manufactured by Ciba Geigy) as a photopolymerization initiator were uniformly mixed to prepare a composition (i).
[0038]
[Preparation of energy ray-curable composition (ii)]
As the active energy ray crosslinkable polymerizable compound, 60 parts of a trifunctional urethane acrylate oligomer having an average molecular weight of about 2000 (“Unidick V-4263” manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), and 1,6-hexanediol diacrylate 20 parts of "New Frontier HDDA" manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., and nonylphenoxy polyethylene glycol (n = 17) acrylate ("N-177E" manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.); 20 parts), 5 parts of 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone (“Irgacure 184” manufactured by Ciba Geigy) as a photopolymerization initiator, and 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (2) as a polymerization retarder 0.5 part of Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was uniformly mixed to prepare composition (ii).
[0039]
[Production of microfluidic device]
As the base material 1, a plate material made of polyacrylate ("Acrylite L 000" manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was used, and the composition (i) was applied thereto using a bar coater (127 μm in thickness), and 50 mW / cm. The composition (i) was semi-cured by irradiating ultraviolet rays of No. 2 in a nitrogen atmosphere for 3 seconds to obtain a coating film 2 (resin layer 2).
[0040]
The composition (ii) is applied to the semi-cured coating film 2 using a bar coater (127 μm in thickness), and a photomask is used to collect the composition 13 (branch portion) shown in FIG. ) Is irradiated with 50 mW / cm 2 ultraviolet light for 3 seconds in a nitrogen atmosphere to a portion other than the three flow paths 4, 5, and 6 extending from the coating film 3 (resin layer 3). ) Was semi-cured.
Next, the uncured composition (ii) in the unirradiated portion of the coating film 3 was washed and removed with ethanol, and a groove-shaped resin deficient portion (width 200 μm, depth A coating A having a thickness of 140 μm) was formed, and a member A was obtained.
[0041]
As a temporary support (not shown), a 5 cm × 5 cm × 30 μm polypropylene film (“biaxially stretched polypropylene film“ Taiko ”FOR No. 30” manufactured by Nimura Chemical Industry Co., Ltd.) was used, and a bar was placed on the film. The composition (i) is applied using a coater to form a coating film 7 (resin layer 7) (thickness: 127 μm), and is irradiated with 50 mW / cm 2 ultraviolet light for 3 seconds in a nitrogen atmosphere without a photomask. Then, the coating film 7 was semi-cured to obtain a member B.
Next, the coating film 7 in a semi-cured state is brought into close contact with the coating film 3 of the member A, and the coating film 7 and the temporary support are adhered on the coating film 3 by irradiating ultraviolet rays for another 30 seconds. The defective portions of the coating film 3 were formed into first to third capillary channels 4, 5, and 6 of a capillary shape.
The flow paths 5 and 6 are formed so as to form a continuous straight line, and the flow path 4 that is perpendicular to the flow paths 5 and 6 is connected to these assembly portions 13.
That is, these flow paths 4, 5 and 6 are gathered in the gathering unit 13.
[0042]
[Formation of connection port]
The support is peeled off from the coating film 7 of the member B after bonding, and the composition (i) is applied on the exposed coating film 7 to form a coating film 8 (resin layer 8). A 5 cm × 5 cm × 1 mm plate 9 made of the same polyacrylate as the above-mentioned substrate 1 (“Acrylite L 000” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) is superposed, and a photomask is irradiated with 50 mW / cm 2 ultraviolet light in a nitrogen atmosphere. By irradiating for 40 seconds without the above, a member C composed of an acrylate plate material 9 and a coating film 8 was laminated on the coating film 7.
Next, using a drill having a diameter of 3 mm, an inlet 10, a first outlet 11, and a second outlet 12 are formed in the coating films 7, 8, 9 at positions corresponding to the ends of the flow paths 4, 5, 6. A microfluidic device 14 was obtained by bonding a polyvinyl chloride tube having an inner diameter of 3 mm and a height of 5 mm to these.
[0043]
[Example 1]
About 5 μl (5 × 10 −9 m 3 ) of the magnetic fluid M (Ritile Management, viscosity 400 mPa · s) was introduced into the flow channel 5 from the first outlet 11 of the microfluidic device 14 obtained in Production Example 1. .
As shown in FIG. 1B, a permanent magnet 15 (alnico magnet) having a diameter of 6 mm and a length of 30 mm, which is fitted with a truncated conical pole piece having a circular tip having a diameter of 3 mm, is brought close to the lower surface of the device 14. Was.
As shown in FIG. 2, by disposing the permanent magnet 15 at a position close to the collecting portion 13, the magnetic fluid M was moved until the tip end reached the collecting portion 13.
In this state, the flow path 5 is closed by the magnetic fluid M.
Next, when 20 μl (2 × 10 −8 m 3 ) of distilled water (colored water) colored with methylene blue is introduced into the flow channel 4 from the inlet 10 at a pressure of about 5 kPa, the colored water flows from the flow channel 4 to the collecting portion 13. , And flowed out of the second outlet 12.
[0044]
As shown in FIG. 3, when the permanent magnet 15 is moved to a position corresponding to the flow path 6, the magnetic fluid M also moves out of the flow path 5 and moves into the flow path 6 with the movement of the permanent magnet 15. Road 6 was blocked.
For this reason, the colored water flowed from the flow channel 4 to the flow channel 5 via the collecting portion 13 and flowed out of the first outlet 11. At this time, the magnetic fluid M and the coloring water were not mixed.
[0045]
[Example 2]
At the position corresponding to the flow path 5 and the position corresponding to the flow path 6 of the microfluidic device 14 obtained in Production Example 1, ball pieces having the same shape as the ball piece of the permanent magnet 15 used in Example 1 are respectively provided. An electromagnet was installed.
About 5 μl (5 × 10 −9 m 3 ) of a magnetic fluid M (Ritile Management Co., Ltd., viscosity: 400 mPa · s) was introduced into the flow channel 5 from the first outlet 11, and the tip of the magnetic fluid M was formed in the same manner as in Example 1. It was moved to the collecting part 13.
[0046]
As shown in FIG. 2, a current flows through the first electromagnet disposed at a position corresponding to the flow path 5, and the colored water is supplied from the inlet 10 to the flow path 4 while the magnetic fluid M is fixed in the flow path 5. Introduced. The colored water flowed from the flow path 4 to the flow path 6 via the collecting part 13 and flowed out from the second outlet 12.
Next, the current was stopped at the first electromagnet at the position corresponding to the flow path 5, and the current was passed to the second electromagnet at the position corresponding to the flow path 6, thereby generating a magnetic field.
As shown in FIG. 3, the magnetic fluid M exited the flow path 5 and moved into the flow path 6, and closed the flow path 6.
For this reason, the colored water flowed from the flow channel 4 to the flow channel 5 via the collecting portion 13 and flowed out of the first outlet 11. At this time, the magnetic fluid M and the coloring water were not mixed.
[0047]
【The invention's effect】
The channel switching method of the present invention switches the channel through which the controlled fluid flows by adjusting the position of the magnetic fluid with respect to the channel by changing the magnetic field. Reliable channel switching can be realized by operation. For this reason, many parallel processing becomes easy.
In addition, compared to the conventional flow path switching method, since a complicated mechanism such as a valve and a pipe for driving the valve is not required, it can be applied to a microfluidic device having a small size or a microfluidic device having a low strength. is there.
Therefore, the size of the device can be reduced. Further, since it is not necessary to increase the strength, the structure of the device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
[0048]
The flow path switching device of the present invention includes a holding unit that holds a microfluidic device, a magnetic field generating unit that generates a magnetic field acting on a magnetic fluid, and a magnetic field control unit that adjusts the position of the magnetic fluid by changing the magnetic field. Therefore, the position of the magnetic fluid in the microfluidic device can be accurately adjusted by a simple operation.
Therefore, in a microfluidic device having a minute channel, easy and reliable channel switching can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a microfluidic device to which a flow path switching method of the present invention can be applied, wherein (a) is a plan view and (b) is a side view.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a method of switching a flow channel in the microfluidic device shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory view illustrating a method of performing flow path switching in the microfluidic device shown in FIG.
4A and 4B show an example of the flow path switching device of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view.
[Explanation of symbols]
4, 5, 6 ... flow path, 13 ... gathering part, 14, 20 ... microfluidic device, 21 ... holding means, 22 ... permanent magnet (magnetic field generating means), 23 ... .Magnetic field control means, M: magnetic fluid