分離型マイクロ流体流路制御装置
【課題】 流体流路制御機能を効率化し、多目的化し、より小型化し、使い捨て可能の分離型マイクロ流体流路制御装置を提供する。
【解決手段】 分離型マイクロ流体流路制御装置は、材料投入口１、２、取り出し口３、可動磁性体９、それを収納する空隙８、鉄心４、５、６、７を具える流体流路制御部Ａと、励磁コイル１０、１１、鉄心１２、磁極１３、１４、１５、１６を具える駆動制御部Ｂとから成る。励磁コイル１１に電流を流して励磁すると、磁束は磁極１４および流体流路制御部Ａの鉄心５を通り、空隙８を介して可動磁性体９を通る。磁束線は２手にわかれ、鉄心６および磁極１６、または鉄心７および磁極１５を通り、鉄心１２を通ってコイル１１に戻る。空隙８を通り可動磁性体９に入る磁束線が可動磁性体９を入口２方向に磁気力により吸引し、可動磁性体９は入口２をふさぐように右側に移動する。
【解決手段】 分離型マイクロ流体流路制御装置は、材料投入口１、２、取り出し口３、可動磁性体９、それを収納する空隙８、鉄心４、５、６、７を具える流体流路制御部Ａと、励磁コイル１０、１１、鉄心１２、磁極１３、１４、１５、１６を具える駆動制御部Ｂとから成る。励磁コイル１１に電流を流して励磁すると、磁束は磁極１４および流体流路制御部Ａの鉄心５を通り、空隙８を介して可動磁性体９を通る。磁束線は２手にわかれ、鉄心６および磁極１６、または鉄心７および磁極１５を通り、鉄心１２を通ってコイル１１に戻る。空隙８を通り可動磁性体９に入る磁束線が可動磁性体９を入口２方向に磁気力により吸引し、可動磁性体９は入口２をふさぐように右側に移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離型流体制御装置に関するものである。近年、マイクロマシン技術は、小さなサイズであるにもかかわらず機能的には大きな役割を担い、その威力を発揮している。また多くの応用分野において、その役割を拡大している。
【背景技術】
【０００２】
流体の運搬、混合、分離などを行うマイクロ流体装置として、流体出入口、当該流体出入り口と接続された凹部を具えた基板と、流体に作用する能動素子などを具えた基板とで構成されたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
本発明は、このようなマイクロ流体装置の制御機能を更に効率化し、多目的化し、しかも一層小型化した分離型マイクロ流体流路制御装置を得ようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、マイクロリアクタやマイクロＴＡＳ内にポンプ、バルブ、攪拌器、分離器などを搭載する場合には、小型のコイルが必要であった。このため、１）小型化が難しくなる、２）値段があがる、３）機器の洗浄などに手間や時間がかかる、という問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、これらの問題を解決した分離型のマイクロ流体流路制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば、複雑な駆動装置や電源装置を使うことなく、作製に有利な流動状態を安定に確実に実現できる。また、現場において電源を確保することが容易となり、本発明による分離型マイクロ流体流路制御装置の運搬、気遣いの配慮、負担を大幅に低減することができる。特に医療分野においては、従来は病院内の手術室や病室にて処置していたのに対し、本発明による分離型マイクロ流体流路制御装置を用いることにより、応急処置を病院外の場所で容易に行うことが可能となり、特に災害の際には、災害現場での対応が可能となる。即ち、災害現場での薬剤の調合などが可能となる。また、福祉分野においては、一般家庭内にて治療、調合、投薬などが可能となる。さらに、今次の国際貢献という観点からすると、外国における大災害の復興支援、戦闘地域などでの医療活動にも迅速に対応することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による分離型マイクロ流体流路制御装置は、複数の磁極を有する駆動制御装置と、流体を投入するための第１の流体流路、流体を取り出すための第２の流体流路、可動磁性体、および、該可動磁性体の可動先および可動元にそれぞれ配置されると共に、対応した前記磁極による磁気作用が施される第１の磁性体を有する流体流路装置とを備え、前記駆動制御装置の磁極から流体流路装置の第１の磁性体を介した可動磁性体への磁束により、磁気力が生じて可動磁性体を可動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安価なマイクロリアクタ、マイクロＴＡＳを供給することができる。これにより、ディスポーザザブル化、即ち使い捨て化が可能となり、危険物質や汚染物質の取り扱いが極めて容易になる。また、分離型マイクロ流体流路制御装置として極端な小型化が可能となり、マイクロリアクタやマイクロＴＡＳの利点がより一層効果的に利用可能となる。また、駆動制御装置の部分は多少大きくてもかまわないので、必要に応じて、冷却装置や制御装置などの付加的な機能装置の追加が可能となり、さらに利用が広がることになる。また、本発明によれば、小型化できるとともに、工場外、病院外でも迅速的確に対応可能となる。また、使い捨てが可能のため、装置の洗浄や必要な部品交換のための時間が不要となり、時間の節約にも役立つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置について、図面を用いて実施例について説明する。図１は、本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の概略の構成図である。本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置は、先ず、流体流路制御部Ａと、その流体流路制御部Ａを駆動する駆動手段を具えた駆動制御部Ｂとにより構成され、両制御部Ａ，Ｂは、夫々分離可能に別体に構成されている。
【００１１】
図１は、特に、バルブに適用した実施例を示し、図１（ａ）において、流体流路制御部Ａは、材料投入口１および２、取り出し口３、可動磁性体９を収納する空隙８、鉄心４、５、６、７を具え、空隙８内の可動磁性体９によりバルブ手段が構成される。駆動制御部Ｂは、流体流路制御部Ａの鉄心４、５、６、７を励磁するための励磁コイル１０、１１および鉄心１２を具え、磁極１３、１４、１５、１６を具える。
【００１２】
励磁コイル１０、１１を目的に応じて励磁することにより、材料投入入口１および２からの材料が目的に応じて所要の割合に調整配合される。例えば、図１（ａ）に示すように、可動磁性体９が入口１側に位置している場合には、可動磁性体９が入口１をふさぐため、入口１からの流体の流入はなくなる。逆に、入口２からは流体が流れ込み、空隙８、可動磁性体に設けられた溝（図１（ｂ）を参照）および取り出し口３を通って、入口２からの流体が取り出される。
【００１３】
次に、図１に示す状態から、可動磁性体９を入口２側に引き寄せる過程を説明する。励磁コイル１１に電流を流して励磁すると、発生した磁束は磁極１４、鉄心５を通り、さらに空隙８を通り、可動磁性体９を通る。ここで磁束線は２手にわかれ、鉄心６および磁極１６、または鉄心７および磁極１５を通り、鉄心１２を通ってコイル１１に戻る磁束ループが構成される。ここで、空隙８を通り可動磁性体９に入る磁束線が可動磁性体９を入口２方向に磁気力により吸引するので、可動磁性体９は入口２をふさぐように右側に移動する。
【００１４】
所用の配合材料、薬剤を入手する必要が生じた際には、バルブ手段を駆動するために、流体流路制御部Ａと駆動制御部Ｂを重ね合わせて、所用の励磁電流を印加する。目的に応じて、取り出し口３から目的とする流体、薬剤を入手することができる。
【００１５】
また、駆動制御部Ｂにおいて、流体流路制御部Ａに重ね合わせられる面にカバーを設けるようにする。これにより、流体流路制御部Ｂへの熱伝導を低減し、発熱を抑えることができる。
【００１６】
図２は、反応器を具えた流体流路制御部Ｃを示し、反応器２７の両端部には、粒子流出防止フィルター３１が配置されて、空隙２８内に磁性粒子２０が挿入されている。流体流路制御部Ｃには、磁性体２９ａと２９ｂが埋め込まれている。
【００１７】
上記磁性体２９ａと２９ｂの下にはそれぞれ設けた２つの励磁コイル３０ａと３０ｂ(図３には図示しない。図４に図示する。)が設けられており、これら２つの励磁コイルをそれぞれ駆動すると、発生する磁束線は磁性体２９ａ、２９ｂを通って、空隙２８内の磁場を変動させるので、これによって空隙２８内の磁性粒子２０は空隙２８内を高速に飛び回る。これにより、流路２４および２５を通って空隙２８に流入した２つの流体は空隙２８内の磁性粒子２０によって攪拌混合され、反応が促進され、流路２６を通じて、取り出し口２３より目的の流体が得られる。
【００１８】
この場合、必要に応じて、上記磁性粒子２０を磁性触媒粒にすることができる。これにより、反応をさらに加速することができる．
【００１９】
流体流路制御部Ｃの入口２１、２２、流路２４、２５、２６、取り出し口２３、空隙２８、磁性体２９ａ、２９ｂ以外は、樹脂、ガラス、プラスチックなどの所用の非磁性材料で埋め込むことができる。
【００２０】
図４に示すように、必要に応じて、コイルの冷却のために冷却パイプ３６を設けることもできる。更に図４に示すように、駆動制御部Ｄの端部に位置合わせのための係合部３５を設けている。３３は、供電端子である。
【００２１】
次に、本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置について、制御ポンプに適用した例について説明する。図８は正面図、図９は側面図、図１０は断面図をそれぞれ示している。図１１は要部の斜視図である。制御ポンプは、先ず、流体流路制御部Ａと、その流体流路制御部Ａを駆動する駆動手段を具えた駆動制御部Ｂとにより構成され、両制御部Ａ，Ｂは、夫々分離可能に別体に構成されている。
【００２２】
図８乃至１１において、流体流路制御部Ａは、材料吸入口１０１、排出口１０２、可動永久磁石１０５を配置するとともに、流体１０４を収納する空隙１０３を具え、空隙１０３内の可動永久磁石１０５により制御ポンプが構成される。
【００２３】
駆動制御部Ｂは、流体流路制御部Ａの可動永久磁石１０５を励磁するための鉄心１０６およびそれに巻回されたコイル１０７を具え、磁極１０８を具える。励磁コイル１０７を目的に応じて励磁することにより、材料（流体）を材料吸入口１０１から吸入し、排出口１０２から目的に応じて所要量の材料を排出する。駆動制御部Ｂは、図１０（ａ）および図１１に示すように、鉄心１０６が材料吸入口１０１および排出口１０２側に存在しないタイプと、図１０（ｂ）に示すように、鉄心１０６が材料吸入口１０１および排出口１０２側にも存在するが、材料吸入口１０１および排出口１０２側の部分や内側に設けられているタイプがある。
【００２４】
所用の配合材料、薬剤を入手する必要が生じた際には、ポンプを駆動するために、流体流路制御部Ａと駆動制御部Ｂを重ね合わせて、所用の励磁電流を印加する。目的に応じて、排出口１０２から目的とする流体、薬剤を入手する。図８乃至１１に示される分離型マイクロ流体流路制御装置において、流体流路制御部Ａと駆動制御部Ｂの係合の際の位置合わせを正確に行うために両制御部Ａ，Ｂに係合突起を設けることができる。
【００２５】
以下、図８乃至１１に示した分離型マイクロ流体流路制御装置を制御ポンプに適用した例について、その動作を具体的に説明する。尚、以下の説明は、図１０（ａ）および図１１に示した駆動制御部Ｂのタイプを用いて行う。図１１に示すように、可動永久磁石１０５が、材料吸入口１０１および排出口１０２側にＮ極が着磁され、反対側にＳ極が着磁されているものとする。いま、コイル１０７に通電することにより、磁極１０８の箇所にＮ極が現れると、可動永久磁石１０５は右側に移動し、このとき材料吸入口１０１から材料が吸入される。次に、コイル１０７の通電方向を変えることにより、磁極１０８の箇所にＳ極が現れると、可動永久磁石１０５は左側に移動し、このとき排出口１０２から材料が排出される。
【００２６】
このような材料の吸入および排出動作を行うために、材料吸入口１０１および排出口１０２の内部にそれぞれ埋め込まれた一方向弁が用いられる。図１２は、制御ポンプに用いる一方向弁の構造および動作を説明する図である。図１２（ａ）に示すように、材料吸入口１０１および排出口１０２は、段付きパイプ１３０、パイプ１３２、および、段付きパイプ１３０の段部分とパイプ１３２の端部分との間に挟み込まれた可動弁１３１から成り、一方向弁を形成する。図１２（ｂ）に示すように、可動弁１３１は、円形の薄い弾性板（例えば金属板）から成り、Ｃ字型の切り込み１３１ａを有している。また、可動弁１３１は、その周辺部１３１ｃが段付きパイプ１３０の段部分とパイプ１３２の端部分との間に挟み込まれ、固定される。
【００２７】
図１２（ｃ）に示すように、材料がｘ方向に流れると、可動弁１３１の可動部１３１ｂが図の点線に示すように弾性変形して弁が開く。逆に、材料をｙ方向に流そうとしても、可動部１３１ｂは段付きパイプ１３０の断部分に動きを妨げられ、弁が閉じたままとなり、ｙ方向へは材料が流れない。
【００２８】
このように、材料は、一方向弁によりｘ方向に流れ、ｙ方向には流れない。図１１を参照して、一方向弁は、材料吸入部１０１および排出口１０２において、図の矢印がｘ方向になるように設けられる。したがって、材料は、材料吸入部１０１から吸入され、排出口１０２から排出されるようになる。
【００２９】
次に、図５の実施例について説明する。本実施例のマイクロリアクタは、反応器を具えたマイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０と励磁コイルを具えた制御装置６０から構成されている。材料投入口５１から材料Ａ、Ｂが投入され、マイクロポンプ５３を介して、マイクロスターラ５４を通り、攪拌されて、さらにマイクロバルブ５５を介して、例えば、材料Ｃが混合されて製品取り出し口５２から取り出される。尚、マイクロポンプ５３については後述する。この場合、制御装置（駆動制御部）６０に設けられた励磁コイル５６、５６、５７ａ、５７ｂ、５８を制御目的に応じて励磁することにより、目的の制御が遂行される。
【００３０】
図示していないが、図４に示したように、制御装置（駆動制御部）６０に必要に応じて、コイルの冷却のために冷却パイプを設けることもできる。更に、図４に示したように、制御装置（駆動制御部）６０の端部に、マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０との間の位置合わせのための係合部、例えば凹凸部を設けてもよい。
【００３１】
図６および図７は、分離型マイクロ流体流路制御装置をバルブとして使用した場合と反応器として使用した場合の流体のフローを示している。図６において、材料Ａと材料Ｂをバルブとしての制御により製品Ｃを得る。図７において、材料Ｄと材料Ｅにより、反応器を介して製品Ｆを得る。
【００３２】
反応器を具えたマイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、ガラス、樹脂、非磁性金属などの非磁性体の本体に磁性体が埋め込まれて構成され、その内部に流路、反応器を配置する空間が形成されるとともに、マイクロポンプ、マイクロスターラ、マイクロバルブなどの可動部が設けられる。もとより、これら可動部を駆動するための駆動部としてのアクチュエータ部分は、内蔵されない。これらの反応器を具えたマイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、型成形などにより簡単に形成できる。
【００３３】
マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、磁場発生装置である制御装置（駆動制御部）６０における励磁部の上に載置して用いられる。制御装置（駆動制御部）６０には、マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０のマイクロポンプ、マイクロスターラ、マイクロバルブの対応する位置に励磁コイルが配備されており、これにより各機器を駆動する。
【００３４】
マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、使い捨てであるのに対して、制御装置（駆動制御部）６０は、化学材料や検体(マイクロＴＡＳの場合)と直接触れることがないので、繰り返し使用できる。従ってこの部分は、大きさは必ずしも小さくなくてもよいので、必要な場合には、その中に、コイル冷却用のファンや水冷パイプなどや、更に必要な場合には、各コイル制御用の電子回路、モータを配備することができる。
【００３５】
マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０には、制御装置（駆動制御部）６０で発生させた磁場を効果的に利用するために、その一部に強磁性体７０ａ、７０ｂを埋め込んで、磁路を構成することもできる。
【００３６】
また、マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０を制御装置（駆動制御部）６０の正確な位置に位置決めできるように、それぞれの一部に凸凹部などを設ける。
【００３７】
実施した反応部のサイズは、数ｃｍ角、厚さ１ｃｍ以下、励磁装置は、１０ｃｍ角、厚さ約５ｃｍ、反応器内の流体流路幅は、１ｍｍ程度、励磁コイルの電圧は、数Ｖ、電流は、１Ａ程度である。もとより目的とするプロセスによって種々の実施態様がある。
【００３８】
上記実施例において、励磁部の制御装置（駆動制御部）６０の部分は多少大きくてもかまわないので、必要に応じて、冷却装置や制御装置などの付加的な機能装置の追加が可能となる。
【００３９】
上記のようなデバイスに加えて、攪拌・混合器、分離器、分析器、ポンプ、モータ、バルブなどが、謂わば、マイクロ工場のように各機器が配置されて、操作盤にあたる分離型の両制御装置により操作される。
【００４０】
油および水をそれぞれポンプで送出し、攪拌混合器で攪拌して、エマルションを生成することもできることは、勿論である。
【００４１】
本発明によれば、複雑な駆動装置、電源装置を使うことなく、作製に有利な流動状態を安定に確実に実現できる。現地での電源確保が可能となり、装置の運搬気遣いの配慮、負担が大幅に低減することができる。とりわけ医療分野においては、従来は、病院での手術室や病室での処置が必要であったのに対し、本発明では、病院外の場所での処置が可能となり、特に災害の際には、災害現場での対応が可能となる。即ち、災害現場での薬剤の調合などが容易に、迅速、的確にできることになる。また、福祉分野では、一般家庭内での治療、調合、投薬が可能となる。さらに、今次の国際貢献という観点にたっての外国における大災害の復興支援、さらには戦闘地域などでの医療活動にも容易に対応できる。
【００４２】
尚、本発明の実施の形態による分離型マイクロ流体流路制御装置は、以下のように構成するようにしてもよい。すなわち、分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも１個の流体通路と、投入された流体を混合または分離させて取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、可動磁性体を具える流体制御手段とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記流体制御手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（１−１）。
【００４３】
分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも２個の流体通路と、投入された流体を混合または分離させて取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、可動磁性体を具える流体制御手段とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記流体制御手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置と
を具えたことを特徴とする（１−２）。
【００４４】
分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも２個の流体通路と、該2個の流体通路が連結されて、前記投入された流体を混合させて取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、前記投入入口を具える流体通路の連結部に設けられる制御バルブ手段とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記制御バルブ手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（１−３）。
【００４５】
分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも２個の流体通路と、投入された流体を取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、前記投入入口を具える流体通路の連結部に設けられる反応器とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記反応器を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（１−４）。
【００４６】
前記（１−１）又は（１−２）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記可動磁性体が永久磁石であることを特徴とする（１−５）。
【００４７】
前記（１−４）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記反応器が、磁性粒子を具えることを特徴とする（１−６）。
【００４８】
前記（１−４）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記反応器が、磁性触媒粒を具えることを特徴とする（１−７）。
【００４９】
前記（１−４）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記反応器が、その両端部に粒子流出防止フィルターを具えることを特徴とする（１−８）。
【００５０】
前記（１−１）乃至（１−４）に何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、位置決め用係合手段を具えることを特徴とする（１−９）。
【００５１】
前記（１−９）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記前記位置決め用係合手段が凹凸突起であることを特徴とする（１−１０）。
【００５２】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段を具えることを特徴とする（１−１１）。
【００５３】
前記（１−１１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段が水冷パイプであることを特徴とする（１−１２）。
【００５４】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分離手段を具えることを特徴とする（１−１３）。
【００５５】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分析手段を具えることを特徴とする（１−１４）。
【００５６】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、ポンプ手段を具えることを特徴とする（１−１５）。
【００５７】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、小型モータを具えることを特徴とする（１−１６）。
【００５８】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数の機能手段を具えることを特徴とする（１−１７）。
【００５９】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数の能動手段を具えることを特徴とする（１−１８）。
【００６０】
さらに、分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を流入する流体通路と、流体を排出する流体通路と、流体通路に設けられた制御ポンプ手段とを具える流体流路装置と、前記制御ボンプ手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（２−１）。
【００６１】
前記（２−１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記流体流路装置が複数の制御ポンプ手段を具えたことを特徴とする（２−２）。
【００６２】
前記（２−１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記流体流路装置が少なくとも１個の制御ポンプ手段と少なくとも１個の反応器とを具えたことを特徴とする（２−３）。
【００６３】
前記（２−１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記制御ポンプ手段が可動永久磁石を具えることを特徴とする（２−４）。
【００６４】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、位置決め用係合手段を具えることを特徴とする（２−５）。
【００６５】
前記（２−５）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記位置決め用係合手段が凹凸突起であることを特徴とする（２−６）。
【００６６】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段を具えることを特徴とする（２−７）。
【００６７】
前記（２−７）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段が水冷パイプであることを特徴とする（２−８）。
【００６８】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分離手段を具えることを特徴とする（２−９）。
【００６９】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分析手段を具えることを特徴とする（２−１０）。
【００７０】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、小型モータを具えることを特徴とする（２−１１）。
【００７１】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数個の機能手段を具えることを特徴とする（２−１２）。
【００７２】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数個の能動手段を具えることを特徴とする（２−１３）。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るバルブを具えた分離型流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成図である。
【図２】本発明に係る反応器を具えた分離型マイクロ流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成図である。
【図３】本発明に係る反応器を具えた分離型マイクロ流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成の斜視図である。
【図４】本発明に係るバルブを具えた分離型流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成図である。
【図５】本発明に係るバルブ、反応器、攪拌器、ポンプなどを具えた分離型マイクロ流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成の斜視図である。
【図６】本発明に係る流体の混合のフローである。
【図７】本発明に係る流体の配合のフローである。
【図８】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの正面図である。
【図９】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの側面図である。
【図１０】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの断面図である。
【図１１】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの斜視図である。
【図１２】制御ポンプに用いる一方向弁の構造および動作を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 入口
２ 入口
３ 出口
４ 磁路
５ 磁路
１０ コイル
１２ 磁路
２０ 磁性粒子
２７ 反応器
２８ 空隙
３１ フィルター
３３ 電源
３５ 位置決め用凹凸
３６ パイプ
５０ 反応器
５１ 入口
５２ 取出口
５３ ポンプ
５４ マイクロスターラ
５６ 駆動コイル
５７ａ，５７ｂ 駆動コイル
５８ 駆動コイル
６０ 励磁装置
１０１ 入口
１０２ 出口
１０３ 空隙
１０４ 流体
１０５ 磁石
１０６ 鉄心
１０７ 励磁コイル
１０８ 磁極
１３０ 段付きパイプ
１３１ 可動弁
１３１ａ 切り込み
１３１ｂ 可動部
１３１ｃ 周辺部
１３２ パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離型流体制御装置に関するものである。近年、マイクロマシン技術は、小さなサイズであるにもかかわらず機能的には大きな役割を担い、その威力を発揮している。また多くの応用分野において、その役割を拡大している。
【背景技術】
【０００２】
流体の運搬、混合、分離などを行うマイクロ流体装置として、流体出入口、当該流体出入り口と接続された凹部を具えた基板と、流体に作用する能動素子などを具えた基板とで構成されたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
本発明は、このようなマイクロ流体装置の制御機能を更に効率化し、多目的化し、しかも一層小型化した分離型マイクロ流体流路制御装置を得ようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４８０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、マイクロリアクタやマイクロＴＡＳ内にポンプ、バルブ、攪拌器、分離器などを搭載する場合には、小型のコイルが必要であった。このため、１）小型化が難しくなる、２）値段があがる、３）機器の洗浄などに手間や時間がかかる、という問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、これらの問題を解決した分離型のマイクロ流体流路制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば、複雑な駆動装置や電源装置を使うことなく、作製に有利な流動状態を安定に確実に実現できる。また、現場において電源を確保することが容易となり、本発明による分離型マイクロ流体流路制御装置の運搬、気遣いの配慮、負担を大幅に低減することができる。特に医療分野においては、従来は病院内の手術室や病室にて処置していたのに対し、本発明による分離型マイクロ流体流路制御装置を用いることにより、応急処置を病院外の場所で容易に行うことが可能となり、特に災害の際には、災害現場での対応が可能となる。即ち、災害現場での薬剤の調合などが可能となる。また、福祉分野においては、一般家庭内にて治療、調合、投薬などが可能となる。さらに、今次の国際貢献という観点からすると、外国における大災害の復興支援、戦闘地域などでの医療活動にも迅速に対応することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による分離型マイクロ流体流路制御装置は、複数の磁極を有する駆動制御装置と、流体を投入するための第１の流体流路、流体を取り出すための第２の流体流路、可動磁性体、および、該可動磁性体の可動先および可動元にそれぞれ配置されると共に、対応した前記磁極による磁気作用が施される第１の磁性体を有する流体流路装置とを備え、前記駆動制御装置の磁極から流体流路装置の第１の磁性体を介した可動磁性体への磁束により、磁気力が生じて可動磁性体を可動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安価なマイクロリアクタ、マイクロＴＡＳを供給することができる。これにより、ディスポーザザブル化、即ち使い捨て化が可能となり、危険物質や汚染物質の取り扱いが極めて容易になる。また、分離型マイクロ流体流路制御装置として極端な小型化が可能となり、マイクロリアクタやマイクロＴＡＳの利点がより一層効果的に利用可能となる。また、駆動制御装置の部分は多少大きくてもかまわないので、必要に応じて、冷却装置や制御装置などの付加的な機能装置の追加が可能となり、さらに利用が広がることになる。また、本発明によれば、小型化できるとともに、工場外、病院外でも迅速的確に対応可能となる。また、使い捨てが可能のため、装置の洗浄や必要な部品交換のための時間が不要となり、時間の節約にも役立つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置について、図面を用いて実施例について説明する。図１は、本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の概略の構成図である。本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置は、先ず、流体流路制御部Ａと、その流体流路制御部Ａを駆動する駆動手段を具えた駆動制御部Ｂとにより構成され、両制御部Ａ，Ｂは、夫々分離可能に別体に構成されている。
【００１１】
図１は、特に、バルブに適用した実施例を示し、図１（ａ）において、流体流路制御部Ａは、材料投入口１および２、取り出し口３、可動磁性体９を収納する空隙８、鉄心４、５、６、７を具え、空隙８内の可動磁性体９によりバルブ手段が構成される。駆動制御部Ｂは、流体流路制御部Ａの鉄心４、５、６、７を励磁するための励磁コイル１０、１１および鉄心１２を具え、磁極１３、１４、１５、１６を具える。
【００１２】
励磁コイル１０、１１を目的に応じて励磁することにより、材料投入入口１および２からの材料が目的に応じて所要の割合に調整配合される。例えば、図１（ａ）に示すように、可動磁性体９が入口１側に位置している場合には、可動磁性体９が入口１をふさぐため、入口１からの流体の流入はなくなる。逆に、入口２からは流体が流れ込み、空隙８、可動磁性体に設けられた溝（図１（ｂ）を参照）および取り出し口３を通って、入口２からの流体が取り出される。
【００１３】
次に、図１に示す状態から、可動磁性体９を入口２側に引き寄せる過程を説明する。励磁コイル１１に電流を流して励磁すると、発生した磁束は磁極１４、鉄心５を通り、さらに空隙８を通り、可動磁性体９を通る。ここで磁束線は２手にわかれ、鉄心６および磁極１６、または鉄心７および磁極１５を通り、鉄心１２を通ってコイル１１に戻る磁束ループが構成される。ここで、空隙８を通り可動磁性体９に入る磁束線が可動磁性体９を入口２方向に磁気力により吸引するので、可動磁性体９は入口２をふさぐように右側に移動する。
【００１４】
所用の配合材料、薬剤を入手する必要が生じた際には、バルブ手段を駆動するために、流体流路制御部Ａと駆動制御部Ｂを重ね合わせて、所用の励磁電流を印加する。目的に応じて、取り出し口３から目的とする流体、薬剤を入手することができる。
【００１５】
また、駆動制御部Ｂにおいて、流体流路制御部Ａに重ね合わせられる面にカバーを設けるようにする。これにより、流体流路制御部Ｂへの熱伝導を低減し、発熱を抑えることができる。
【００１６】
図２は、反応器を具えた流体流路制御部Ｃを示し、反応器２７の両端部には、粒子流出防止フィルター３１が配置されて、空隙２８内に磁性粒子２０が挿入されている。流体流路制御部Ｃには、磁性体２９ａと２９ｂが埋め込まれている。
【００１７】
上記磁性体２９ａと２９ｂの下にはそれぞれ設けた２つの励磁コイル３０ａと３０ｂ(図３には図示しない。図４に図示する。)が設けられており、これら２つの励磁コイルをそれぞれ駆動すると、発生する磁束線は磁性体２９ａ、２９ｂを通って、空隙２８内の磁場を変動させるので、これによって空隙２８内の磁性粒子２０は空隙２８内を高速に飛び回る。これにより、流路２４および２５を通って空隙２８に流入した２つの流体は空隙２８内の磁性粒子２０によって攪拌混合され、反応が促進され、流路２６を通じて、取り出し口２３より目的の流体が得られる。
【００１８】
この場合、必要に応じて、上記磁性粒子２０を磁性触媒粒にすることができる。これにより、反応をさらに加速することができる．
【００１９】
流体流路制御部Ｃの入口２１、２２、流路２４、２５、２６、取り出し口２３、空隙２８、磁性体２９ａ、２９ｂ以外は、樹脂、ガラス、プラスチックなどの所用の非磁性材料で埋め込むことができる。
【００２０】
図４に示すように、必要に応じて、コイルの冷却のために冷却パイプ３６を設けることもできる。更に図４に示すように、駆動制御部Ｄの端部に位置合わせのための係合部３５を設けている。３３は、供電端子である。
【００２１】
次に、本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置について、制御ポンプに適用した例について説明する。図８は正面図、図９は側面図、図１０は断面図をそれぞれ示している。図１１は要部の斜視図である。制御ポンプは、先ず、流体流路制御部Ａと、その流体流路制御部Ａを駆動する駆動手段を具えた駆動制御部Ｂとにより構成され、両制御部Ａ，Ｂは、夫々分離可能に別体に構成されている。
【００２２】
図８乃至１１において、流体流路制御部Ａは、材料吸入口１０１、排出口１０２、可動永久磁石１０５を配置するとともに、流体１０４を収納する空隙１０３を具え、空隙１０３内の可動永久磁石１０５により制御ポンプが構成される。
【００２３】
駆動制御部Ｂは、流体流路制御部Ａの可動永久磁石１０５を励磁するための鉄心１０６およびそれに巻回されたコイル１０７を具え、磁極１０８を具える。励磁コイル１０７を目的に応じて励磁することにより、材料（流体）を材料吸入口１０１から吸入し、排出口１０２から目的に応じて所要量の材料を排出する。駆動制御部Ｂは、図１０（ａ）および図１１に示すように、鉄心１０６が材料吸入口１０１および排出口１０２側に存在しないタイプと、図１０（ｂ）に示すように、鉄心１０６が材料吸入口１０１および排出口１０２側にも存在するが、材料吸入口１０１および排出口１０２側の部分や内側に設けられているタイプがある。
【００２４】
所用の配合材料、薬剤を入手する必要が生じた際には、ポンプを駆動するために、流体流路制御部Ａと駆動制御部Ｂを重ね合わせて、所用の励磁電流を印加する。目的に応じて、排出口１０２から目的とする流体、薬剤を入手する。図８乃至１１に示される分離型マイクロ流体流路制御装置において、流体流路制御部Ａと駆動制御部Ｂの係合の際の位置合わせを正確に行うために両制御部Ａ，Ｂに係合突起を設けることができる。
【００２５】
以下、図８乃至１１に示した分離型マイクロ流体流路制御装置を制御ポンプに適用した例について、その動作を具体的に説明する。尚、以下の説明は、図１０（ａ）および図１１に示した駆動制御部Ｂのタイプを用いて行う。図１１に示すように、可動永久磁石１０５が、材料吸入口１０１および排出口１０２側にＮ極が着磁され、反対側にＳ極が着磁されているものとする。いま、コイル１０７に通電することにより、磁極１０８の箇所にＮ極が現れると、可動永久磁石１０５は右側に移動し、このとき材料吸入口１０１から材料が吸入される。次に、コイル１０７の通電方向を変えることにより、磁極１０８の箇所にＳ極が現れると、可動永久磁石１０５は左側に移動し、このとき排出口１０２から材料が排出される。
【００２６】
このような材料の吸入および排出動作を行うために、材料吸入口１０１および排出口１０２の内部にそれぞれ埋め込まれた一方向弁が用いられる。図１２は、制御ポンプに用いる一方向弁の構造および動作を説明する図である。図１２（ａ）に示すように、材料吸入口１０１および排出口１０２は、段付きパイプ１３０、パイプ１３２、および、段付きパイプ１３０の段部分とパイプ１３２の端部分との間に挟み込まれた可動弁１３１から成り、一方向弁を形成する。図１２（ｂ）に示すように、可動弁１３１は、円形の薄い弾性板（例えば金属板）から成り、Ｃ字型の切り込み１３１ａを有している。また、可動弁１３１は、その周辺部１３１ｃが段付きパイプ１３０の段部分とパイプ１３２の端部分との間に挟み込まれ、固定される。
【００２７】
図１２（ｃ）に示すように、材料がｘ方向に流れると、可動弁１３１の可動部１３１ｂが図の点線に示すように弾性変形して弁が開く。逆に、材料をｙ方向に流そうとしても、可動部１３１ｂは段付きパイプ１３０の断部分に動きを妨げられ、弁が閉じたままとなり、ｙ方向へは材料が流れない。
【００２８】
このように、材料は、一方向弁によりｘ方向に流れ、ｙ方向には流れない。図１１を参照して、一方向弁は、材料吸入部１０１および排出口１０２において、図の矢印がｘ方向になるように設けられる。したがって、材料は、材料吸入部１０１から吸入され、排出口１０２から排出されるようになる。
【００２９】
次に、図５の実施例について説明する。本実施例のマイクロリアクタは、反応器を具えたマイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０と励磁コイルを具えた制御装置６０から構成されている。材料投入口５１から材料Ａ、Ｂが投入され、マイクロポンプ５３を介して、マイクロスターラ５４を通り、攪拌されて、さらにマイクロバルブ５５を介して、例えば、材料Ｃが混合されて製品取り出し口５２から取り出される。尚、マイクロポンプ５３については後述する。この場合、制御装置（駆動制御部）６０に設けられた励磁コイル５６、５６、５７ａ、５７ｂ、５８を制御目的に応じて励磁することにより、目的の制御が遂行される。
【００３０】
図示していないが、図４に示したように、制御装置（駆動制御部）６０に必要に応じて、コイルの冷却のために冷却パイプを設けることもできる。更に、図４に示したように、制御装置（駆動制御部）６０の端部に、マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０との間の位置合わせのための係合部、例えば凹凸部を設けてもよい。
【００３１】
図６および図７は、分離型マイクロ流体流路制御装置をバルブとして使用した場合と反応器として使用した場合の流体のフローを示している。図６において、材料Ａと材料Ｂをバルブとしての制御により製品Ｃを得る。図７において、材料Ｄと材料Ｅにより、反応器を介して製品Ｆを得る。
【００３２】
反応器を具えたマイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、ガラス、樹脂、非磁性金属などの非磁性体の本体に磁性体が埋め込まれて構成され、その内部に流路、反応器を配置する空間が形成されるとともに、マイクロポンプ、マイクロスターラ、マイクロバルブなどの可動部が設けられる。もとより、これら可動部を駆動するための駆動部としてのアクチュエータ部分は、内蔵されない。これらの反応器を具えたマイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、型成形などにより簡単に形成できる。
【００３３】
マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、磁場発生装置である制御装置（駆動制御部）６０における励磁部の上に載置して用いられる。制御装置（駆動制御部）６０には、マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０のマイクロポンプ、マイクロスターラ、マイクロバルブの対応する位置に励磁コイルが配備されており、これにより各機器を駆動する。
【００３４】
マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０は、使い捨てであるのに対して、制御装置（駆動制御部）６０は、化学材料や検体(マイクロＴＡＳの場合)と直接触れることがないので、繰り返し使用できる。従ってこの部分は、大きさは必ずしも小さくなくてもよいので、必要な場合には、その中に、コイル冷却用のファンや水冷パイプなどや、更に必要な場合には、各コイル制御用の電子回路、モータを配備することができる。
【００３５】
マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０には、制御装置（駆動制御部）６０で発生させた磁場を効果的に利用するために、その一部に強磁性体７０ａ、７０ｂを埋め込んで、磁路を構成することもできる。
【００３６】
また、マイクロ流路制御装置（流体流路制御部）５０を制御装置（駆動制御部）６０の正確な位置に位置決めできるように、それぞれの一部に凸凹部などを設ける。
【００３７】
実施した反応部のサイズは、数ｃｍ角、厚さ１ｃｍ以下、励磁装置は、１０ｃｍ角、厚さ約５ｃｍ、反応器内の流体流路幅は、１ｍｍ程度、励磁コイルの電圧は、数Ｖ、電流は、１Ａ程度である。もとより目的とするプロセスによって種々の実施態様がある。
【００３８】
上記実施例において、励磁部の制御装置（駆動制御部）６０の部分は多少大きくてもかまわないので、必要に応じて、冷却装置や制御装置などの付加的な機能装置の追加が可能となる。
【００３９】
上記のようなデバイスに加えて、攪拌・混合器、分離器、分析器、ポンプ、モータ、バルブなどが、謂わば、マイクロ工場のように各機器が配置されて、操作盤にあたる分離型の両制御装置により操作される。
【００４０】
油および水をそれぞれポンプで送出し、攪拌混合器で攪拌して、エマルションを生成することもできることは、勿論である。
【００４１】
本発明によれば、複雑な駆動装置、電源装置を使うことなく、作製に有利な流動状態を安定に確実に実現できる。現地での電源確保が可能となり、装置の運搬気遣いの配慮、負担が大幅に低減することができる。とりわけ医療分野においては、従来は、病院での手術室や病室での処置が必要であったのに対し、本発明では、病院外の場所での処置が可能となり、特に災害の際には、災害現場での対応が可能となる。即ち、災害現場での薬剤の調合などが容易に、迅速、的確にできることになる。また、福祉分野では、一般家庭内での治療、調合、投薬が可能となる。さらに、今次の国際貢献という観点にたっての外国における大災害の復興支援、さらには戦闘地域などでの医療活動にも容易に対応できる。
【００４２】
尚、本発明の実施の形態による分離型マイクロ流体流路制御装置は、以下のように構成するようにしてもよい。すなわち、分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも１個の流体通路と、投入された流体を混合または分離させて取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、可動磁性体を具える流体制御手段とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記流体制御手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（１−１）。
【００４３】
分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも２個の流体通路と、投入された流体を混合または分離させて取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、可動磁性体を具える流体制御手段とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記流体制御手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置と
を具えたことを特徴とする（１−２）。
【００４４】
分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも２個の流体通路と、該2個の流体通路が連結されて、前記投入された流体を混合させて取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、前記投入入口を具える流体通路の連結部に設けられる制御バルブ手段とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記制御バルブ手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（１−３）。
【００４５】
分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を投入する投入入口を具える少なくとも２個の流体通路と、投入された流体を取り出す取出口を具える少なくとも１個の流体通路と、前記投入入口を具える流体通路の連結部に設けられる反応器とを具える流体流路装置と、前記流体流路装置の流体通路に設けられた前記反応器を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（１−４）。
【００４６】
前記（１−１）又は（１−２）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記可動磁性体が永久磁石であることを特徴とする（１−５）。
【００４７】
前記（１−４）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記反応器が、磁性粒子を具えることを特徴とする（１−６）。
【００４８】
前記（１−４）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記反応器が、磁性触媒粒を具えることを特徴とする（１−７）。
【００４９】
前記（１−４）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記反応器が、その両端部に粒子流出防止フィルターを具えることを特徴とする（１−８）。
【００５０】
前記（１−１）乃至（１−４）に何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、位置決め用係合手段を具えることを特徴とする（１−９）。
【００５１】
前記（１−９）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記前記位置決め用係合手段が凹凸突起であることを特徴とする（１−１０）。
【００５２】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段を具えることを特徴とする（１−１１）。
【００５３】
前記（１−１１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段が水冷パイプであることを特徴とする（１−１２）。
【００５４】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分離手段を具えることを特徴とする（１−１３）。
【００５５】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分析手段を具えることを特徴とする（１−１４）。
【００５６】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、ポンプ手段を具えることを特徴とする（１−１５）。
【００５７】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、小型モータを具えることを特徴とする（１−１６）。
【００５８】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数の機能手段を具えることを特徴とする（１−１７）。
【００５９】
前記（１−１）乃至（１−４）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数の能動手段を具えることを特徴とする（１−１８）。
【００６０】
さらに、分離型マイクロ流体流路制御装置であって、該装置は、流体を流入する流体通路と、流体を排出する流体通路と、流体通路に設けられた制御ポンプ手段とを具える流体流路装置と、前記制御ボンプ手段を駆動する励磁コイルを具えるとともに、前記流体流路装置と分離可能に別体形成された駆動制御装置とを具えたことを特徴とする（２−１）。
【００６１】
前記（２−１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記流体流路装置が複数の制御ポンプ手段を具えたことを特徴とする（２−２）。
【００６２】
前記（２−１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記流体流路装置が少なくとも１個の制御ポンプ手段と少なくとも１個の反応器とを具えたことを特徴とする（２−３）。
【００６３】
前記（２−１）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記制御ポンプ手段が可動永久磁石を具えることを特徴とする（２−４）。
【００６４】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、位置決め用係合手段を具えることを特徴とする（２−５）。
【００６５】
前記（２−５）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、前記位置決め用係合手段が凹凸突起であることを特徴とする（２−６）。
【００６６】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段を具えることを特徴とする（２−７）。
【００６７】
前記（２−７）に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、励磁コイル冷却手段が水冷パイプであることを特徴とする（２−８）。
【００６８】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分離手段を具えることを特徴とする（２−９）。
【００６９】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、分析手段を具えることを特徴とする（２−１０）。
【００７０】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、小型モータを具えることを特徴とする（２−１１）。
【００７１】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数個の機能手段を具えることを特徴とする（２−１２）。
【００７２】
前記（２−１）乃至（２−３）の何れかに記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、複数個の能動手段を具えることを特徴とする（２−１３）。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るバルブを具えた分離型流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成図である。
【図２】本発明に係る反応器を具えた分離型マイクロ流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成図である。
【図３】本発明に係る反応器を具えた分離型マイクロ流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成の斜視図である。
【図４】本発明に係るバルブを具えた分離型流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成図である。
【図５】本発明に係るバルブ、反応器、攪拌器、ポンプなどを具えた分離型マイクロ流体流路制御装置の一例を概略的に示した構成の斜視図である。
【図６】本発明に係る流体の混合のフローである。
【図７】本発明に係る流体の配合のフローである。
【図８】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの正面図である。
【図９】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの側面図である。
【図１０】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの断面図である。
【図１１】本発明に係る分離型マイクロ流体流路制御装置の制御ポンプの斜視図である。
【図１２】制御ポンプに用いる一方向弁の構造および動作を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 入口
２ 入口
３ 出口
４ 磁路
５ 磁路
１０ コイル
１２ 磁路
２０ 磁性粒子
２７ 反応器
２８ 空隙
３１ フィルター
３３ 電源
３５ 位置決め用凹凸
３６ パイプ
５０ 反応器
５１ 入口
５２ 取出口
５３ ポンプ
５４ マイクロスターラ
５６ 駆動コイル
５７ａ，５７ｂ 駆動コイル
５８ 駆動コイル
６０ 励磁装置
１０１ 入口
１０２ 出口
１０３ 空隙
１０４ 流体
１０５ 磁石
１０６ 鉄心
１０７ 励磁コイル
１０８ 磁極
１３０ 段付きパイプ
１３１ 可動弁
１３１ａ 切り込み
１３１ｂ 可動部
１３１ｃ 周辺部
１３２ パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有する駆動制御装置と、
流体を投入するための第１の流体流路、流体を取り出すための第２の流体流路、可動磁性体、および、該可動磁性体の可動先および可動元にそれぞれ配置されると共に、対応した前記磁極による磁気作用が施される第１の磁性体を有する流体流路装置とを備え、
前記駆動制御装置の磁極から流体流路装置の第１の磁性体を介した可動磁性体への磁束により、磁気力が生じて可動磁性体を可動させることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置が、さらに、可動磁性体が可動する両側面にそれぞれ配置されると共に、対応した前記磁極により磁気作用が施される第２の磁性体を有し、
前記駆動制御装置の磁極から流体流路装置の第１の磁性体および可動磁性体を介した第２の磁性体への磁束により、磁気力が生じて可動磁性体を可動させることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記駆動制御装置が、複数の磁極を覆うと共に、流体流路装置への熱伝導を低減するためのカバーを有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置が、流体を投入するための第１の流体流路を少なくとも２個有し、前記可動磁性体の可動によって、第１の流体流路のうちのいずれか１個の流体流路に投入した流体を、第２の流体流路から取り出すことを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記可動磁性体を磁性粒子とし、
前記流体流路装置が、流体を投入するための第１の流体流路を少なくとも２個有し、前記磁性粒子の可動により、少なくとも２個の第１の流体流路から投入した流体を攪拌し、該攪拌した流体を第２の流体流路から取り出すことを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置が、磁性粒子の流出を防止するためのフィルターを有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記可動磁性体を磁性触媒粒とし、
前記流体流路装置が、流体を投入するための第１の流体流路を少なくとも２個有し、前記磁性触媒粒の可動により、少なくとも２個の第１の流体流路から投入した流体を攪拌し、該攪拌した流体を第２の流体流路から取り出すことを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置がポンプの機能を有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記可動磁性体の代わりに、可動する永久磁石を用いることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記駆動制御装置と流体流路制御装置とを係合する手段を有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記係合手段を、凹凸状の突起部および突起受部であることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記駆動制御装置が、水冷パイプを有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１】
複数の磁極を有する駆動制御装置と、
流体を投入するための第１の流体流路、流体を取り出すための第２の流体流路、可動磁性体、および、該可動磁性体の可動先および可動元にそれぞれ配置されると共に、対応した前記磁極による磁気作用が施される第１の磁性体を有する流体流路装置とを備え、
前記駆動制御装置の磁極から流体流路装置の第１の磁性体を介した可動磁性体への磁束により、磁気力が生じて可動磁性体を可動させることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置が、さらに、可動磁性体が可動する両側面にそれぞれ配置されると共に、対応した前記磁極により磁気作用が施される第２の磁性体を有し、
前記駆動制御装置の磁極から流体流路装置の第１の磁性体および可動磁性体を介した第２の磁性体への磁束により、磁気力が生じて可動磁性体を可動させることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記駆動制御装置が、複数の磁極を覆うと共に、流体流路装置への熱伝導を低減するためのカバーを有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置が、流体を投入するための第１の流体流路を少なくとも２個有し、前記可動磁性体の可動によって、第１の流体流路のうちのいずれか１個の流体流路に投入した流体を、第２の流体流路から取り出すことを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記可動磁性体を磁性粒子とし、
前記流体流路装置が、流体を投入するための第１の流体流路を少なくとも２個有し、前記磁性粒子の可動により、少なくとも２個の第１の流体流路から投入した流体を攪拌し、該攪拌した流体を第２の流体流路から取り出すことを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置が、磁性粒子の流出を防止するためのフィルターを有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記可動磁性体を磁性触媒粒とし、
前記流体流路装置が、流体を投入するための第１の流体流路を少なくとも２個有し、前記磁性触媒粒の可動により、少なくとも２個の第１の流体流路から投入した流体を攪拌し、該攪拌した流体を第２の流体流路から取り出すことを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記流体流路装置がポンプの機能を有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記可動磁性体の代わりに、可動する永久磁石を用いることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記駆動制御装置と流体流路制御装置とを係合する手段を有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記係合手段を、凹凸状の突起部および突起受部であることを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の分離型マイクロ流体流路制御装置において、
前記駆動制御装置が、水冷パイプを有することを特徴とする分離型マイクロ流体流路制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２４５１４０（Ｐ２００７−２４５１４０Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３１０（Ｐ２００７−３２３１０）
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【Ｆターム（参考）】
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