液体混合装置及び液体混合方法
【課題】２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する。
【解決手段】光触媒機能を有する２本以上の流路を基板１１上に形成し、紫外線の照射と振動波の印加とにより２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を搬送しながらこれらの液体（Ｌ１，Ｌ２）を混合したり、又は、混合攪拌するなどの機能を備え、更に、流路モジュール１０と光源・振動モジュール３０とをそれぞれモジュール化し、使用時には流路モジュール１０と光源・振動モジュール３０とを分離可能に一体化させ、且つ、流路モジュール１０を交換する場合には光源・振動モジュール３０から取り外し可能になっていることを特徴とする液体混合装置１を提供する。
【解決手段】光触媒機能を有する２本以上の流路を基板１１上に形成し、紫外線の照射と振動波の印加とにより２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を搬送しながらこれらの液体（Ｌ１，Ｌ２）を混合したり、又は、混合攪拌するなどの機能を備え、更に、流路モジュール１０と光源・振動モジュール３０とをそれぞれモジュール化し、使用時には流路モジュール１０と光源・振動モジュール３０とを分離可能に一体化させ、且つ、流路モジュール１０を交換する場合には光源・振動モジュール３０から取り外し可能になっていることを特徴とする液体混合装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学反応の分析や検査を総合的に行うマイクロＴＡＳ（Micro Total Analysis System）の技術的思想を適用して、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置及び液体混合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な薬液，培養液や血液などに対して生化学反応の分析や検査を総合的に行うマイクロＴＡＳの研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
生化学反応を進行させるためにマイクロＴＡＳの技術的思想を適用した提案は各種あるが、複数種類の液体を搬送する速度やタイミングを非接触で容易に制御できる液体搬送装置及び液体搬送方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された液体搬送装置及び液体搬送方法では、ここでの図示を省略するが、リソグラフィなどの微細加工技術を用いてガラス基板上に微細な流路が形成され、且つ、この流路の壁面に光触媒機能を有する酸化チタン，酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化鉄，チタン酸ストロンチウムなどのうちいずれかの金属酸化物が予めコートされている。
【０００５】
そして、流路に沿って例えば紫外線を照射することで、光触媒機能を有する流路の壁面が親水性になるので、流路内の液体は紫外線の照射位置に追従するように搬送される。
【０００６】
一方、光触媒機能を有する流路に振動波を印加することで親水性が緩和されて、流路の壁面が元の初期状態に戻る。
【０００７】
上記した動作原理により、光触媒機能を有する流路の壁面及び液体に対して、紫外線の照射と振動波の印加とを交互に繰り返して行うか、又は、紫外線の照射と振動波の印加とを同時に行うことにより、流路に沿って液体を搬送するときに、液体の搬送速度やタイミングを非接触で容易に制御できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−８０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記した特許文献１に開示された液体搬送装置及び液体搬送方法によれば、液体の搬送速度やタイミングを非接触で容易に制御しながら流路に沿って液体を搬送する技術的思想を備えているものの、生化学反応を進行させる際に必要な液体の混合機能や混合攪拌機能などを備えていないために、液体搬送装置及び液体搬送方法の使い勝手が悪いという問題がある。
【００１０】
そこで、マイクロＴＡＳの技術的思想を適用して、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有する２本以上の流路をそれぞれ形成し、２種類以上の液体を紫外線の照射と振動波の印加とにより搬送しながらこれらの液体を混合したり、又は、混合攪拌するなどの機能を備えた液体混合装置及び液体混合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路に沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置である。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記混合液体搬送用流路の下流端に連接され、前記混合液体搬送用流路から搬送された前記混合液体を混合攪拌する混合攪拌ゾーンと、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体、並びに、前記混合攪拌ゾーンに搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路と前記混合攪拌ゾーン内とに沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置である。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、上記した請求項２記載の液体混合装置において、
前記混合液体搬送用流路と前記混合攪拌ゾーンは、前記２以上の振動板から固有振動周波数がそれぞれ異なる各振動波が印加される前記基板上の異なる領域に設けられていることを特徴とする液体混合装置である。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、上記した請求項２項又は請求項３記載の液体混合装置において、
前記混合攪拌ゾーン内の底面から１以上の突起を突出形成したことを特徴とする液体混合装置である。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、上記した請求項１〜請求項４のうちいずれか１項記載の液体混合装置において、
前記基板の下面にスリットを前記２以上の領域の各境界線に沿って形成したことを特徴とする液体混合装置である。
【００１６】
また、請求項６記載の発明は、上記した請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の液体混合装置において、
前記紫外線光源部は、半導体基板上に前記紫外線を射出する複数の紫外線ＬＥＤをマトリックス状に配列させて、紫外線ＬＥＤ駆動回路により前記複数の紫外線ＬＥＤを前記紫外線の移動方向に向かって順次点灯させることを特徴とする液体混合装置である。
【００１７】
また、請求項７記載の発明は、上記した請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載の液体混合装置において、
前記基板を流路モジュールとしてモジュール化し、且つ、前記振動板部上に前記紫外線光源部を重ね合わせて光源・振動モジュールとしてモジュール化すると共に、前記光源・振動モジュールの前記紫外線光源部上に前記流路モジュールを着脱可能に取り付けたことを特徴とする液体混合装置である。
【００１８】
また、請求項８記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法である。
【００１９】
また、請求項９記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンが連接され、前記混合液体搬送用流路から前記混合攪拌ゾーン内に搬送された前記混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合攪拌ゾーン内での搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合攪拌ゾーンと対応する振動板からの振動波を前記混合攪拌ゾーンを形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合攪拌ゾーン内で混合攪拌するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の液体混合装置及び請求項８記載の液体混合方法によれば、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する際に、２種類以上の液体及び２種類以上の液体を混合した混合液体に対して各液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射し、この紫外線を２本以上の液体搬送用流路及び混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、２以上の領域に対応して設けられた２以上の振動板からの各振動波を２本以上の液体搬送用流路を形成した各領域に印加すると共に、２以上の振動板のうちで混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、２種類以上の液体が２本以上の液体搬送用流路内を搬送される際に各振動波の異なりにより混合速度を調整できるので、２種類以上の液体を混合液体搬送用流路内で所定の割合で混合させることができる。
【００２１】
また、請求項２記載の液体混合装置及び請求項９記載の液体混合方法によれば、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合した後に混合攪拌する際に、２種類以上の液体及び２種類以上の液体を混合した混合液体に対して各液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射し、この紫外線を２本以上の液体搬送用流路及び混合液体搬送用流路並びに混合攪拌ゾーン内に沿って搬送方向に移動させると共に、２以上の領域に対応して設けられた２以上の振動板からの各振動波を２本以上の液体搬送用流路を形成した各領域に印加すると共に、２以上の振動板のうちで混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を混合液体搬送用流路を形成した領域を形成した領域に印加し、更に、２以上の振動板のうちで混合攪拌ゾーン側と対応する振動板からの振動波を混合攪拌ゾーンを形成した領域に印加することで、２種類以上の液体が２本以上の液体搬送用流路内を搬送される際に各振動波の異なりにより混合速度を調整できるので、２種類以上の液体を混合液体搬送用流路内で所定の割合で混合させることができ、その後、混合液体を混合攪拌ゾーン内で確実に混合攪拌することができる。
【００２２】
また、請求項３記載の液体混合装置によれば、混合液体搬送用流路と混合攪拌ゾーンは、２以上の振動板から固有振動周波数がそれぞれ異なる各振動波が印加される基板上の異なる領域に設けられているので、振動条件が混合時と混合攪拌時とでは異なるために、混合性能又は混合攪拌性能をより一層向上させることができる。
【００２３】
この際、混合液体搬送用流路よりも混合攪拌ゾーンの振動周波数が低い場合には、顕微鏡下で混合攪拌ゾーン内の混合攪拌状態を観察しやすい。一方、混合攪拌ゾーンよりも混合液体搬送用流路の振動周波数が低い場合には、顕微鏡下で混合液体搬送用流路内の混合状態を観察しやすい。
【００２４】
また、請求項４記載の液体混合装置によれば、混合攪拌ゾーン内の底面から１以上の突起を突出形成したために、混合液体が混合攪拌ゾーン内で１以上の突起を中心にして対流しながら混合攪拌するので、混合液体を良好に混合攪拌できる。
【００２５】
また、請求項５記載の液体混合装置によれば、基板の下面にスリットを２以上の領域の各境界線に沿って形成したために、２以上の領域に印加される固有振動周波数が異なる振動波の干渉を低減することができる。
【００２６】
また、請求項６記載の液体混合装置によれば、紫外線光源部は、半導体基板上に紫外線を射出する複数の紫外線ＬＥＤをマトリックス状に配列させて、複数の紫外線ＬＥＤを紫外線の移動方向に向かって順次点灯させることにより、紫外線を機械的に移動させずに紫外線ＬＥＤ回路により電気的に処理しているので、装置の小型且つ薄型化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項７記載の液体混合装置によれば、基板を流路モジュールとしてモジュール化し、且つ、振動板部上に紫外線光源部を重ね合わせて光源・振動モジュールとしてモジュール化すると共に、光源・振動モジュールの紫外線光源部上に流路モジュールを着脱可能に取り付けているので、流路パターンが異なる流路モジュールを交換することができる一方、光源・振動モジュールは何度でも使い回しができるので、使い勝手の良い液体混合装置を提供できる。また、流路モジュールが交換可能であることにより、異なる液体の混合時に不純物を除去するための洗浄工程を省き、流路モジュールを使い捨てすることにより、異なる液体の混合時間を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法において、液体搬送メカニズを説明するために模式的に示した動作図である。
【図２】本発明に係る液体混合装置を説明するための斜視図であり、（ａ）は液体混合装置の全体構成を示し、（ｂ）は液体混合装置を流路モジュールと光源・振動モジュールとに分離した状態を示した図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２に示した透明な基板に形成した第１，第２液体搬送用流路の形状を説明するための断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は図２に示した透明な基板に形成した混合攪拌ゾーンを説明するための断面図，斜視図である。
【図５】本発明に係る液体混合装置において、第１振動板からの低周波数の振動波と、第２振動板からの高周波数の振動波とによる振動干渉を透明な基板の下面に形成したスリットにより低減させる状態を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明に係る液体混合装置の制御回路を示した図である。
【図７】本発明に係る液体混合装置を用いて２種類の第１，第２液体を混合する液体混合方法の動作を説明するためのフロー図である。
【図８】本発明に係る液体混合装置を顕微鏡のステージ上に搭載させた状態を模式的に示したである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法の一実施例について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
【００３０】
本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法を説明する前に、液体を搬送する際の液体搬送メカニズについて、図１（ａ）〜（ｄ）を用いて先に説明する。
【００３１】
図１（ａ）〜（ｄ）に示した液体搬送メカニズは、先に背景技術で説明した特許文献１に開示された液体搬送装置及び液体搬送方法の技術的思想を利用すると共に、装置内の構成部材に対して一部改良を図っている。
【００３２】
即ち、図１（ａ）〜（ｄ）に示した液体搬送メカニズでは、透明な基板１１上に液体Ｌを搬送するための微細な流路１３が光触媒機能を有して形成されている。
【００３３】
この際、透明な基板１１は、ガラス基板，石英基板や、光触媒樹脂基板を用いており、透明な基板１１の一例としてガラス基板を用いた場合には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）の技術を用いて微細な流路１３を形成した後に、この流路１３内の壁面に光触媒機能を有する酸化チタン，酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化鉄，チタン酸ストロンチウムなどのうちいずれかの金属酸化物が予めコートされているが、例えば酸化チタンを用いた場合には二酸化チタン（ＴｉＯ２）を流路１３の壁面に予めコートしている。
【００３４】
一方、透明な基板１１の他例として光触媒樹脂基板を用いた場合には、射出成形加工により微細な流路１３が形成されるが、透明な樹脂中に上記した光触媒機能を有する金属酸化物を含有させているので、流路１３の壁面が光触媒機能を有することになる。
【００３５】
また、半導体基板２１の上面に複数の紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２２を配列させた紫外線光源部２０が、透明な基板１１の下面に沿って配置されているが、図１中では、図示の都合上、複数の紫外線ＬＥＤ２２を流路１３の側面側に図示しており、液体搬送動作の説明上での支障は生じない。
【００３６】
上記した紫外線光源部２０内に設けた複数の紫外線ＬＥＤ２２は、波長が２３０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を射出して、流路１３に沿って順次点灯できるように配列されている。
【００３７】
この際、後述するように、本発明に係る液体搬送装置及び液体搬送方法では、２種類以上の液体を混合するために透明な基板１１上に流路１３が複数本存在し、且つ、流路１３のパターンも直線状だけでなく曲線状も有り得るために、複数の紫外線ＬＥＤ２２が半導体基板２１のＸＹ平面上にマトリックス状に配列されているが、図１中では説明の通合上、複数の紫外線ＬＥＤ２２を流路１３に沿って１列に配置した状態を図示している。
【００３８】
尚、特許文献１では、一つの紫外線光源を可動ステージ上に搭載して紫外線光源を直線的に移動させているが、特許文献１の技術的思想を本発明に係る液体搬送装置及び液体搬送方法に適用する場合には、２種類以上の液体に対応して紫外線光源を可動ステージによりＸＹ平面上を二次元的に移動させる構造に変更し、且つ、混合する液体の数に応じて可動ステージの数を用意すれば良いが、複数の可動ステージを有する紫外線光源は構造が複雑となるので、本発明では複数の紫外線ＬＥＤ２２を半導体基板２１上にマトリックス状に配列させて紫外線光源の簡素化を図っている。
【００３９】
更に、上記した半導体基板２１の裏面に、ピエゾ素子などによる振動板を用いた振動板部２５が接着などにより一体的に固着されている。
【００４０】
そして、図１（ａ）に示した状態は、液体Ｌが流路１３内で停止している初期状態を示している。この初期状態では、複数の紫外線ＬＥＤ２２及び振動板部２５が作動していないので、液体Ｌを搬送することができない。この際、液体Ｌの搬送方向側の端面Ｌａと流路１３内の壁面とがなす接触角、及び、上記した液体Ｌの端面Ｌａとは反対側に位置する液体Ｌの端面Ｌｂと流路１３内の壁面とがなす接触角は、共に同じで大きいので、液体Ｌが流路１３内で停止している。
【００４１】
次に、図１（ｂ）に示した状態は、流路１３内で液体Ｌが搬送を開始する状態を示している。ここで、液体Ｌの搬送方向側の端面Ｌａに向けて紫外線ＬＥＤ２２から射出させた紫外線を局所的に照射すると、前述したように流路１３内の壁面は光触媒機能を有しているので、流路１３内の壁面が親水化されて、液体Ｌの搬送方向側の端面Ｌａの界面状態が変化して、液体Ｌの端面Ｌａ側の方が端面Ｌｂ側よりも親水性になるために、液体Ｌの端面Ｌａと流路１３内の壁面とがなす接触角は、液体Ｌの端面Ｌｂと流路１３内の壁面とがなす接触角よりも小さくなり、液体Ｌの端面Ｌａ側が搬送方向側に向かって搬送（移動）を開始する。
【００４２】
次に、図１（ｃ）に示した状態は、流路１３内の液体Ｌが移動を続けている搬送途中状態を示している。ここで、図１（ｂ）に示した状態から複数の紫外線ＬＥＤ２２を流路１３に沿いながら液体Ｌの搬送方向に向かって順次点灯させることで、紫外線が液体Ｌの搬送方向に移動している状態と等価となり、液体Ｌが更に搬送方向に向かって移動する。この液体Ｌの移動に伴って液体Ｌの端面Ｌｂ側も搬送方向側に向かって引っ張られるので、液体Ｌの端面Ｌａと流路１３内の壁面とがなす接触角と、液体Ｌの端面Ｌｂと流路１３内の壁面とがなす接触角とが、共に小さくなる。
【００４３】
次に、図１（ｄ）に示した状態は、流路１３内を移動した液体Ｌをその位置で元の初期状態に戻す動作を示している。ここでは、紫外線ＬＥＤ２２の点灯を停止して、振動板部２５で発生させた振動波を透明な基板１１に印加しており、振動波の印加により流路１３内の壁面の親水化が緩和されて元の初期状態に戻るために、液体Ｌの移動が停止する。
【００４４】
従って、紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線の照射は、液体Ｌの搬送を行う機能を有し、一方、振動板部２５からの振動波の印加は、液体Ｌの搬送を停止して元の初期動作に戻す機能を備えることにより、紫外線の照射と振動波の印加とを交互に繰り返して行うか、又は、紫外線の照射と振動波の印加とを同時に行うことで、流路１３に沿って液体Ｌを搬送方向に向かって搬送（移動）させることができる。
【００４５】
そして、上記した液体搬送メカニズを適用して２種類以上の液体を搬送しながらこれらの液体を混合させたり、又は、混合攪拌するために、本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法を提案するものである。
【００４６】
即ち、本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法では、様々な薬液，培養液や血液などの液体に対して基板上で生化学分析を行うマイクロＴＡＳ（Micro Total Analysis System）の技術的思想を適用しており、２種類以上の液体を搬送するために２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有する２本以上の流路を各領域ごとに１本ずつ形成し、且つ、基板の下面側からの紫外線の照射と振動波の印加とにより２種類以上の液体を搬送しながらこれらの液体を混合したり、又は、混合攪拌するなどの機能を備え、更に、２種類以上の液体を搬送して混合する流路モジュールと、紫外線光源部と振動板部とを有する光源・振動モジュールとをそれぞれモジュール化し、使用時には流路モジュールと光源・振動モジュールとを分離可能に一体化させ、且つ、流路モジュールを交換する場合には光源・振動モジュール上から流路モジュールを取り外し可能になっていることを特徴としている。
【００４７】
また、本発明に係る液体混合装置は、流路モジュールと光源・振動モジュールとを一体化させた状態で顕微鏡下でも観察できるように小型且つ薄型化が図られている点も特徴としている。
【実施例】
【００４８】
図２（ａ），（ｂ）に示した如く、本発明に係る実施例の液体混合装置１は、最上層に設けられた流路モジュール１０と、紫外線光源部２０と振動板部２５とを不図示の接着剤により接着して一体化して中間層に設けられた光源・振動モジュール３０と、最下層に設けられた基台４０とで３層構造に構成されており、且つ、流路モジュール１０は一体化された光源・振動モジュール３０の紫外線光源部２０上に着脱可能に取り付けられているので、流路パターンが異なる流路モジュール１０を交換することができる一方、光源・振動モジュール３０は何度でも使い回しができるようになっている。
【００４９】
従って、流路モジュール１０が交換可能であることにより、異なる液体の混合時に不純物を除去するための洗浄工程を省き、流路モジュール１０を使い捨てすることにより、異なる液体の混合時間を大幅に削減できる。
【００５０】
上記した流路モジュール１０は、前述したように光触媒機能を有する透明な基板（１１）が２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）に対応して２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）に分割されており、且つ、２以上の領域（Ｌ１，Ｌ２）に対応して光源・振動モジュール３０も２以上に分割されて透明な基板１１の下面に設置されている。
【００５１】
また、透明な基板（１１）の上面上には、２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）に対応して２以上に分割された各領域（１１Ａ，１１Ｂ）にそれぞれ形成され、２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を注入する注入部となる２箇所以上の液体注入口（１２Ａ，１２Ｂ）と、２箇所以上の液体注入口（１２Ａ，１２Ｂ）に連接されて２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）にそれぞれ形成され、２箇所以上の液体注入口（１２Ａ，１２Ｂ）からそれぞれ注入された２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を搬送する２本以上の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）と、２本以上の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）うち、少なくとも２本の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）の各下流端に連接されて最終的に１本となり、且つ、２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）のうちいずれかの領域（１１Ｂ）に形成され、２本以上の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）から搬送された２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を混合した混合液体（Ｌ３）を搬送する混合液体搬送用流路（１４）と、混合液体搬送用流路（１４）の下流端に連接され、且つ、２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）のうちいずれかの領域（１１Ａ）に形成され、混合液体搬送用流路（１４）から搬送された混合液体（Ｌ３）を混合攪拌する混合攪拌ゾーン（１５）と、が光触媒機能を有して形成されている。
【００５２】
この際、例えば２種類の液体を混合したり、混合攪拌する場合には、流路モジュール内の透明な基板を２分割して２つの領域内に第１，第２液体注入口及び第１，第２液体搬送用流路を各領域ごとに１箇所ずつ及び１本ずつ形成し、且つ、２液を混合する混合液体搬送用流路を１本形成して、この混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンを形成すれば良い。更に、２分割した透明な基板に対応させて光源・振動モジュールも２分割させれば良いものである。
【００５３】
また、例えば３種類の液体を混合したり、混合攪拌する場合には、流路モジュール内の透明な基板を３分割して３つの領域内に第１〜第３液体注入口及び第１〜第３液体搬送用流路を各領域ごとに１箇所ずつ及び１本ずつ形成し、且つ、２液を混合した後に残りの１液を混合して３液を混合する場合には２本の混合液体搬送用流路を形成して、２本のうちで後方（最終）の混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンを形成する一方、３液を略同時に混合する場合には１本の混合液体搬送用流路を形成して、１本の混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンを形成すれば良い。更に、３分割した透明な基板に対応させて光源・振動モジュールも３分割させれば良いものである。
【００５４】
尚、２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を混合するだけで、混合液体（Ｌ３）を混合攪拌する必要がない場合には、上記した混合攪拌ゾーン（１５）を省略することが可能である。
【００５５】
以下に説明する実施例では、流路モジュール１０及び光源・振動モジュール３０が、例えば２種類の液体Ｌ１，Ｌ２を混合した後に混合攪拌できるように構成されている。
【００５６】
より具体的に説明すると、透明な基板１１は、外形形状が矩形状に形成されて顕微鏡６０（図８）に搭載できるサイズに設定されていると共に、基板厚みは２〜３ｍｍ程度に設定されており、且つ、透明な基板１１の下面に光源・振動モジュール３０及び基台４０を重ね合わせたときの合計厚みは５〜６ｍｍ程度に薄く設定されている。
【００５７】
また、透明な基板１１は、第１液体Ｌ１と対応した第１領域１１Ａと、第２液体Ｌ２と対応した第２領域１１Ｂとがこの基板１１の下面に第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂの境界線に沿って溝幅を１ｍｍ程度に幅狭く形成したスリット１１Ｃを介して２分割されている。
【００５８】
また、透明な基板１１の上面には、２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を注入する２箇所の第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂが最上流位置に設けられ、且つ、２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ搬送する２本の第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂが２箇所の第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂに連接して設けられ、且つ、２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合して混合液体Ｌ３を生成する１本の混合液体搬送用流路１４が２本の第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの各下流端で合流した後に設けられ、更に、混合された混合液体Ｌ３を混合攪拌する混合攪拌ゾーン１５が１本の混合液体搬送用流路１４の下流端に連接されている。
【００５９】
この際、この実施例では、第１液体注入口１２Ａ及び混合攪拌ゾーン１５が基板１１の第１領域１１Ａ内に互に間隔を離して設けられ、且つ、第１液体搬送用流路１３Ａは基板１１の第１領域１１Ａから第２領域１１Ｂに向かい、この第２領域１１Ｂ内で第１液体搬送用流路１３Ａの下流端が第２液体搬送用流路１３Ｂの下流端と合流される一方、第２液体注入口１２Ａ及び第２液体搬送用流路１３Ｂは基板１１の第２領域１１Ｂ内に設けられ、且つ、混合液体搬送用流路１４は基板１１の第２領域１１Ｂから第１領域１１Ａに向かい、この第１領域１１Ａ内で混合液体搬送用流路１４の下流端が混合攪拌ゾーン１５に接続されている。
【００６０】
そして、第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂの内壁と、第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの内壁と、混合液体搬送用流路１４の内壁と、混合攪拌ゾーン１５の内壁は、前述したように、光触媒機能を有している。
【００６１】
また、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を搬送する第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの形状は、図３（ａ）に示したように基板１１の上部がＵ字状に開口して形成されるか、又は、図３（ｂ）に示したように基板１１の上部が逆Ω字状に開口して形成されており、且つ、第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂは共に同じ形状で流路幅が３０μｍ程度、且つ、基板１１の上部からの流路深さは透明な基板１１の裏面に形成したスリット１１Ｃに接しないように適宜な値に設定されている。
【００６２】
また、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合した混合液体Ｌ３を搬送する混合液体搬送用流路１４は、第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂと同じ形状で略同じ流路深さに設定されており、且つ、混合液体搬送用流路１４の流路幅を第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の流路幅に対して略２倍程度広げることで混合液体Ｌ３が溢れ出ないようになっている。
【００６３】
更に、図４（ａ），（ｂ）に示した如く、混合液体Ｌ３を後述する光源・振動モジュール３０の振動板部２５の作用により混合攪拌する混合攪拌ゾーン１５は、基板１１の上部において最大直径が１００μｍ程度にお椀状に開口されており、且つ、中心部近傍に１以上の突起１５ａがお椀状の底部から上部に向かって山形状又は螺旋状に突出されており、振動板部２５からの上下方向の振動波により混合液体Ｌ３が１以上の突起１５ａを中心にして図４（ｂ）に示した矢印方向に対流しながら混合攪拌するので、混合液体Ｌ３を良好に混合攪拌できるようになっている。
【００６４】
尚、ここでの図示を省略するが、実施例とは異なって、混合液体搬送用流路１４を基板１１の第１領域１１Ａ内に設け、且つ、混合攪拌ゾーン１５を基板１１の第２領域１１Ｂ内に設ける構造も可能である。更に、混合攪拌ゾーン１５を混合液体搬送用流路１４を形成した領域内に設ける構造も可能であることは言うまでもない。
【００６５】
図２（ａ），（ｂ）に戻り、流路モジュール１０の下方に着脱可能（分離可能）に取り付けられる光源・振動モジュール３０のうちで紫外線光源部２０は、図１を用いて説明した液体搬送メカニズムに基いて、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂに沿って略同時に搬送し、且つ、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合した混合液体Ｌ３を混合液体搬送用流路１４に沿って搬送すると共に、混合液体Ｌ３を混合攪拌ゾーン内に沿って混合攪拌するために設けられている。
【００６６】
この紫外線光源部２０では、半導体基板２１が、透明な基板１１の第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂと対応して第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂに仮想的に２分割されており、且つ、これらの第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂの上面上に複数の紫外線ＬＥＤ２２がＸ軸方向及びＹ軸方向にマトリックス状にそれぞれ配列されているが、複数の紫外線ＬＥＤ２２はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して等間隔に設置されているために実質的には１枚の半導体基板２１上にマトリックス状に配列されていることになる。
【００６７】
従って、紫外線光源部２０は、複数の紫外線ＬＥＤ２２から射出される波長が２３０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を機械的に移動させずに後述する紫外線ＬＥＤ回路５３〜５５（図６）により複数の紫外線ＬＥＤが搬送方向に順次点灯するように電気的に処理しているので、装置１の小型且つ薄型化を図ることができる。
【００６８】
また、光源・振動モジュール３０のうちで振動板部２５は、図１を用いて説明した液体搬送メカニズムに基いて、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の搬送中及び混合液体Ｌ３の搬送中に親水状態を緩和させて元の初期状態に戻す機能の他に、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合して混合液体Ｌ３を生成すると共に、混合液体Ｌ３を混合攪拌する機能を備えている。
【００６９】
この振動板部２５では、ピエゾ素子を用いた第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂが、透明な基板１１の第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂ及び半導体基板２１の第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂと対応して２つに分割した状態に設けられており、これらの第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂが不図示の接着剤を用いて半導体基板２１の第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂの下面にそれぞれ分離した状態で接着されている。
【００７０】
この実施例において、第１振動板２５Ａは固有振動周波数が４０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動する低周波振動板として機能する一方、第２振動板２５Ｂは固有振動周波数が１２０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動する高周波振動板として機能している。
【００７１】
上記したように、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数を異なる値に設定することで、前述したように第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂを同一形状に形成したときに、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数に応じて第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の液体混合速度を調整することができるので、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合液体搬送用流路１４内で所定の割合で混合させることができる。
【００７２】
言い換えると、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数の異なりにより、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２に対して親水化を初期状態に戻す時間が異なるために、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２に対して単位時間当たりの搬送流量が異なることになるので、結果的に第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の液体混合速度を調整することができ、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合液体搬送用流路１４内で所定の割合で混合させることができる。
【００７３】
更に、上記とは異なって、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数をそれぞれ異なる値な可変できるようにすることも可能であり、この場合には第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合する際の液体混合速度を可変できる。
【００７４】
そして、基台４０上に光源・振動モジュール３０を不図示の接着剤により接着した状態で流路モジュール１０を光源・振動モジュール３０上に取り付けたときに、図５に拡大して示した如く、第１振動板２５Ａからの低周波数の振動波が透明な基板１１の第１領域１１Ａに印加され、且つ、第２振動板２５Ｂからの高周波数の振動波が透明な基板１１の第２領域１１Ｂに印加されたときに、透明な基板１１の裏面に形成したスリット１１Ｃにより低周波数の振動波と高周波数の振動波とによる振動干渉を低減させている。
【００７５】
ここで、本発明に係る液体混合装置１を制御する制御回路について、図６を用いて説明する。
【００７６】
まず、制御回路５０内に設けた制御部５１は、液体混合装置１の動作プログラムを格納したＲＯＭ５１ａと、判断処理するＣＰＵ５１ｂと、流路パターン入力部５２から入力された流路パターンを格納したＲＡＭ５１ｃとを内部に備えている。
【００７７】
上記した基板パターン入力部５２は、第１液体Ｌ１，第２液体Ｌ２，混合液体Ｌ３が移動する各流路の移動軌跡を、図２（ｂ）に示した透明な基板１１の原点（Ｘ０，Ｙ０）を基準としてＸ軸，Ｙ軸に沿って座標化しているが、この際に透明な基板１１の座標化は、図２（ｂ）に示した半導体基板２１の原点（Ｘ０，Ｙ０）を基準としてＸ軸，Ｙ軸に沿って座標化した複数の紫外線ＬＥＤ２２の座標位置と対応させているので、各流路の移動軌跡と点灯させる複数の紫外線ＬＥＤ２２とが対をなしている。
【００７８】
尚、各流路のパターンに対する座標化は、各流路が透明な基板１１の第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂに跨って形成されているので、各領域１１Ａ，１１Ｂごとに座標化せずに、第１液体Ｌ１，第２液体Ｌ２，混合液体Ｌ３をそれぞれ搬送する複数の紫外線ＬＥＤ２２の点灯順に対応できるように、透明な基板１１の原点（Ｘ０，Ｙ０）を基準にしている。
【００７９】
そして、透明な基板１１上を第１液体Ｌ１，第２液体Ｌ２，混合液体Ｌ３の各流路ごとに座標化した各値を制御部５１内のＲＡＭ５１ｃに格納していると共に、制御部５１内のＲＡＭ５１ｃに格納した各流路ごとに座標化した各値に基いて、制御部５１からの指令により第１液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５３，第２液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５４，混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５５を選択的に作動させて各紫外線ＬＥＤ２２をマトリックス状に点灯制御している。
【００８０】
また、制御部５１は、低周波発生器５６Ａを作動して第１振動板２５Ａを固有振動周波数が４０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動させていると共に、高周波発生器５６Ｂを作動して第２振動板２５Ｂを固有振動周波数が１２０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動させている。
【００８１】
更に、制御部５１は、電源部５７により各部に電源を供給している。
【００８２】
ここで、上記した本発明に係る液体混合装置１を用いて２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合する液体混合方法の動作について、図１〜図７を併用して説明する。
【００８３】
本発明に係る液体混合方法では、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を搬送する際に、先に図１を用いて説明した液体搬送メカニズを適用することで、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２に触れることなく非接触で搬送することができる。
【００８４】
即ち、図７に示した如く、本発明に係る液体混合方法の動作フローを開始すると、まず、ステップＳ１では、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を不図示のスポイトなどを用いて透明な基板１１上に形成した第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂ内に注入する。
【００８５】
次に、ステップＳ２では、第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂ内に注入された第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を透明な基板１１上に形成した第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂに沿って略同時に搬送する。
【００８６】
この際、透明な基板１１上に形成した第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの各内壁は光触媒機能を有しているので、第１，第２液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５３，５４を作動させて第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の搬送方向側の各端面に紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線を局所的に照射しながら複数の紫外線ＬＥＤ２２を制御部５１のＲＡＭ５１ｃ内に記憶させた第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂのパターンに沿って順次点灯させることで、紫外線ＬＥＤ２２から射出された紫外線を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂに沿って搬送方向に移動させ、且つ、低周波発生器５６Ａを介して第１振動板２５Ａを振動させて第１液体搬送用流路１３Ａに対して４０ｋＨｚ程度の低周波数の振動波を印加する一方、高周波発生器５６Ｂを介して第２振動板２５Ｂを振動させて第２液体搬送用流路１３Ｂに対して１２０ｋＨｚ程度の高周波数の振動波を印加している。
【００８７】
これにより、第１液体Ｌ１は第１振動板２５Ａからの低周波数の振動波により第１液体搬送用流路１３Ａ内を低速で移動する一方、第２液体Ｌ２は第２振動板２５Ｂからの高周波数の振動波により第２液体搬送用流路１３Ｂ内を第１液体Ｌ１よりも高速で移動するので、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの下流端で合流させて混合液体搬送用流路１４内で混合液体Ｌ３を生成するときに、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂからの振動周波数の異なりにより液体混合速度を調整できる。
【００８８】
次に、ステップＳ３では、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの下流端で合流させて混合液体搬送用流路１４内に導いて混合液体Ｌ３を生成し、この混合液体Ｌ３を混合液体搬送用流路１４内で混合しながら下流に向けて搬送する。
【００８９】
この際、透明な基板１１上に形成した混合液体搬送用流路１４の内壁も光触媒機能を有しているので、混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５５を作動させて混合液体Ｌ３の搬送方向側の端面に紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線を局所的に照射しながら複数の紫外線ＬＥＤ２２を制御部５１のＲＡＭ５１ｃ内に記憶させた混合液体搬送用流路１４のパターンに沿って順次点灯させることで、紫外線ＬＥＤ２２から射出された紫外線を混合液体搬送用流路１４に沿って搬送方向に移動させ、且つ、混合液体搬送用流路１４は透明な基板１１の第２領域内に形成されているために、高周波発生器５６Ｂを介して第２振動板２５Ｂを振動させて第２液体搬送用流路１３Ｂに対して１２０ｋＨｚ程度の高周波数の振動波を印加することにより、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合液体搬送用流路１４で高速に混合することができる。
【００９０】
次に、ステップＳ４では、混合液体搬送用流路１４の下流端に連接させた混合攪拌ゾーン１５内で混合液体Ｌ３を混合攪拌する。
【００９１】
この際、混合攪拌ゾーン１５は、透明な基板１１の第２領域１１Ｂ内に設けた混合液体搬送用流路１４とは異なって透明な基板１１の第１領域１１Ａ内に設けられ、且つ、混合攪拌ゾーン１５の内壁も光触媒機能を有しているので、混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５５を作動させて混合液体Ｌ３の搬送方向側の端面に紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線を局所的に照射しながら複数の紫外線ＬＥＤ２２を制御部５１のＲＡＭ５１ｃ内に記憶させた混合攪拌ゾーン１５のパターンに応じた移動方向｛図４（ｂ）に示した矢印方向｝に沿って順次点灯させることで、紫外線ＬＥＤ２２から射出された紫外線を混合攪拌ゾーン１５内での搬送方向に移動させ、且つ、低周波発生器５６Ａを介して第１振動板２５Ａを振動させて混合攪拌ゾーン１５に対して４０ｋＨｚ程度の低周波数の振動波を印加することにより、混合液体Ｌ３が混合攪拌ゾーン１５内に設けた突起１５ａを中心にして図４（ｂ）に示した矢印方向に対流しながら良好に混合攪拌できる。
【００９２】
ここで、透明な基板１１上に形成した混合液体搬送用流路１４と混合攪拌ゾーン１５とを異なる振動領域内に設け、且つ、各領域に対応した異なる周波数で振動させる理由について述べると、混合液体搬送用流路１４に対してここで対応する周波数の振動が加わることにより混合液体搬送用流路１４内で混合液体Ｌ３が混合されながら攪拌動作も行われるが、混合液体搬送用流路１４と混合攪拌ゾーン１５とを異なる周波数の振動領域に設けることにより、振動条件が混合時と混合攪拌時とでは異なるために、混合性能又は混合攪拌性能をより一層向上させることができる。
【００９３】
この際、実施例のように、混合液体搬送用流路１４を高周波数の振動波の領域に設定し、且つ、攪拌ゾーン１５を低周波数の振動波の領域に設定するか、実施例とは逆に、混合液体搬送用流路１４を低周波数の振動波の領域に設定し、且つ、攪拌ゾーン１５を高周波数の振動波の領域に設定するかは、流路パターンに応じて適宜設定すれば良い。
【００９４】
尚、上記とは異なって、透明な基板１１上に形成した混合液体搬送用流路１４と混合攪拌ゾーン１５とを同一振動領域内に設けることも可能であるが、この場合には混合時と混合攪拌時の振動条件が同一になるために、混合時と混合攪拌時の振動条件が異なる場合よりも混合性能又は混合攪拌性能が少し劣る。
【００９５】
そして、混合液体Ｌ３が良好に混合攪拌できたらこの動作フローを終了する。
【００９６】
また、上記した本発明に係る液体混合方法の動作フローは、前述したように液体混合装置１が小型且つ薄型化されているので、液体混合装置１を図８に示した顕微鏡６０のステージ６１上に搭載して観察することができる。
【００９７】
この際、顕微鏡６０は、ステージ６１，レンズ６２，ハーフミラー６３，対物レンズ６４，レンズ６５，ＣＣＤカメラ６６，モニタＴＶ６７などにより構成されている。
【００９８】
そして、顕微鏡６０により液体混合装置１内での液体混合動作を観察する場合に、流路モジュール１０の下方に設けた光源・振動モジュール３０を動作させて紫外線光源部２０からの紫外線を透明な基板１１に照射しているので、対物レンズ６４を通して人間の目Ｅ又はＣＣＤカメラ６６を介してモニタＴＶ６７で観察できる。
【００９９】
この際、実施例では、第２振動板２５Ｂからの高周波数の振動波により混合液体Ｌ３が混合液体搬送用流路１４内で高速に混合されるが、混合液体Ｌ３を混合攪拌する混合攪拌ゾーン１５は第１振動板２５Ａからの低周波数の振動波が加わって混合液体搬送用流路１４内の振動よりも遅いために、顕微鏡６０下で混合攪拌ゾーン１５内の混合攪拌状態を観察しやすい。
【０１００】
一方、実施例とは異なって、混合液体搬送用流路１４を低周波数の振動波により振動させ、且つ、混合攪拌ゾーン１５を高周波数の振動波により振動させた場合には、顕微鏡６０下で混合液体搬送用流路１４内の混合状態を観察しやすい。
【符号の説明】
【０１０１】
１…実施例の液体混合装置、
１０…流路モジュール、
１１…透明な基板、１１Ａ…第１領域、１１Ｂ…第２領域、１１Ｃ…スリット、
１２Ａ…第１液体注入口、１２Ｂ…第２液体注入口、
１３Ａ…第１液体搬送用流路、１３Ｂ…第２液体搬送用流路、
１４…混合液体搬送用流路、１５…混合攪拌ゾーン、１５ａ…突起、
２０…紫外線光源部、２１…半導体基板、２２…紫外線ＬＥＤ、
２５…振動板部、２５Ａ…第１振動板、２５Ｂ…第２振動板、
３０…光源・振動モジュール、
４０…基台、
５０…制御回路、５１…制御部、５１ａ…ＲＯＭ、５１ｂ…ＣＰＵ、５１ｃ…ＲＡＭ、
５２…流路パターン入力部、５３…第１液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路、
５４…第２液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路、５５…混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路、
５６Ａ…低周波発生器、５６Ｂ…高周波発生器、５７…電源部、６０…顕微鏡、
Ｌ１…第１液体、Ｌ２…第１液体、Ｌ３…混合液体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学反応の分析や検査を総合的に行うマイクロＴＡＳ（Micro Total Analysis System）の技術的思想を適用して、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置及び液体混合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な薬液，培養液や血液などに対して生化学反応の分析や検査を総合的に行うマイクロＴＡＳの研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
生化学反応を進行させるためにマイクロＴＡＳの技術的思想を適用した提案は各種あるが、複数種類の液体を搬送する速度やタイミングを非接触で容易に制御できる液体搬送装置及び液体搬送方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された液体搬送装置及び液体搬送方法では、ここでの図示を省略するが、リソグラフィなどの微細加工技術を用いてガラス基板上に微細な流路が形成され、且つ、この流路の壁面に光触媒機能を有する酸化チタン，酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化鉄，チタン酸ストロンチウムなどのうちいずれかの金属酸化物が予めコートされている。
【０００５】
そして、流路に沿って例えば紫外線を照射することで、光触媒機能を有する流路の壁面が親水性になるので、流路内の液体は紫外線の照射位置に追従するように搬送される。
【０００６】
一方、光触媒機能を有する流路に振動波を印加することで親水性が緩和されて、流路の壁面が元の初期状態に戻る。
【０００７】
上記した動作原理により、光触媒機能を有する流路の壁面及び液体に対して、紫外線の照射と振動波の印加とを交互に繰り返して行うか、又は、紫外線の照射と振動波の印加とを同時に行うことにより、流路に沿って液体を搬送するときに、液体の搬送速度やタイミングを非接触で容易に制御できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−８０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記した特許文献１に開示された液体搬送装置及び液体搬送方法によれば、液体の搬送速度やタイミングを非接触で容易に制御しながら流路に沿って液体を搬送する技術的思想を備えているものの、生化学反応を進行させる際に必要な液体の混合機能や混合攪拌機能などを備えていないために、液体搬送装置及び液体搬送方法の使い勝手が悪いという問題がある。
【００１０】
そこで、マイクロＴＡＳの技術的思想を適用して、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有する２本以上の流路をそれぞれ形成し、２種類以上の液体を紫外線の照射と振動波の印加とにより搬送しながらこれらの液体を混合したり、又は、混合攪拌するなどの機能を備えた液体混合装置及び液体混合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路に沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置である。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記混合液体搬送用流路の下流端に連接され、前記混合液体搬送用流路から搬送された前記混合液体を混合攪拌する混合攪拌ゾーンと、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体、並びに、前記混合攪拌ゾーンに搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路と前記混合攪拌ゾーン内とに沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置である。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、上記した請求項２記載の液体混合装置において、
前記混合液体搬送用流路と前記混合攪拌ゾーンは、前記２以上の振動板から固有振動周波数がそれぞれ異なる各振動波が印加される前記基板上の異なる領域に設けられていることを特徴とする液体混合装置である。
【００１４】
また、請求項４記載の発明は、上記した請求項２項又は請求項３記載の液体混合装置において、
前記混合攪拌ゾーン内の底面から１以上の突起を突出形成したことを特徴とする液体混合装置である。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、上記した請求項１〜請求項４のうちいずれか１項記載の液体混合装置において、
前記基板の下面にスリットを前記２以上の領域の各境界線に沿って形成したことを特徴とする液体混合装置である。
【００１６】
また、請求項６記載の発明は、上記した請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の液体混合装置において、
前記紫外線光源部は、半導体基板上に前記紫外線を射出する複数の紫外線ＬＥＤをマトリックス状に配列させて、紫外線ＬＥＤ駆動回路により前記複数の紫外線ＬＥＤを前記紫外線の移動方向に向かって順次点灯させることを特徴とする液体混合装置である。
【００１７】
また、請求項７記載の発明は、上記した請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載の液体混合装置において、
前記基板を流路モジュールとしてモジュール化し、且つ、前記振動板部上に前記紫外線光源部を重ね合わせて光源・振動モジュールとしてモジュール化すると共に、前記光源・振動モジュールの前記紫外線光源部上に前記流路モジュールを着脱可能に取り付けたことを特徴とする液体混合装置である。
【００１８】
また、請求項８記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法である。
【００１９】
また、請求項９記載の発明は、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンが連接され、前記混合液体搬送用流路から前記混合攪拌ゾーン内に搬送された前記混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合攪拌ゾーン内での搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合攪拌ゾーンと対応する振動板からの振動波を前記混合攪拌ゾーンを形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合攪拌ゾーン内で混合攪拌するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の液体混合装置及び請求項８記載の液体混合方法によれば、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する際に、２種類以上の液体及び２種類以上の液体を混合した混合液体に対して各液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射し、この紫外線を２本以上の液体搬送用流路及び混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、２以上の領域に対応して設けられた２以上の振動板からの各振動波を２本以上の液体搬送用流路を形成した各領域に印加すると共に、２以上の振動板のうちで混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、２種類以上の液体が２本以上の液体搬送用流路内を搬送される際に各振動波の異なりにより混合速度を調整できるので、２種類以上の液体を混合液体搬送用流路内で所定の割合で混合させることができる。
【００２１】
また、請求項２記載の液体混合装置及び請求項９記載の液体混合方法によれば、２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合した後に混合攪拌する際に、２種類以上の液体及び２種類以上の液体を混合した混合液体に対して各液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射し、この紫外線を２本以上の液体搬送用流路及び混合液体搬送用流路並びに混合攪拌ゾーン内に沿って搬送方向に移動させると共に、２以上の領域に対応して設けられた２以上の振動板からの各振動波を２本以上の液体搬送用流路を形成した各領域に印加すると共に、２以上の振動板のうちで混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を混合液体搬送用流路を形成した領域を形成した領域に印加し、更に、２以上の振動板のうちで混合攪拌ゾーン側と対応する振動板からの振動波を混合攪拌ゾーンを形成した領域に印加することで、２種類以上の液体が２本以上の液体搬送用流路内を搬送される際に各振動波の異なりにより混合速度を調整できるので、２種類以上の液体を混合液体搬送用流路内で所定の割合で混合させることができ、その後、混合液体を混合攪拌ゾーン内で確実に混合攪拌することができる。
【００２２】
また、請求項３記載の液体混合装置によれば、混合液体搬送用流路と混合攪拌ゾーンは、２以上の振動板から固有振動周波数がそれぞれ異なる各振動波が印加される基板上の異なる領域に設けられているので、振動条件が混合時と混合攪拌時とでは異なるために、混合性能又は混合攪拌性能をより一層向上させることができる。
【００２３】
この際、混合液体搬送用流路よりも混合攪拌ゾーンの振動周波数が低い場合には、顕微鏡下で混合攪拌ゾーン内の混合攪拌状態を観察しやすい。一方、混合攪拌ゾーンよりも混合液体搬送用流路の振動周波数が低い場合には、顕微鏡下で混合液体搬送用流路内の混合状態を観察しやすい。
【００２４】
また、請求項４記載の液体混合装置によれば、混合攪拌ゾーン内の底面から１以上の突起を突出形成したために、混合液体が混合攪拌ゾーン内で１以上の突起を中心にして対流しながら混合攪拌するので、混合液体を良好に混合攪拌できる。
【００２５】
また、請求項５記載の液体混合装置によれば、基板の下面にスリットを２以上の領域の各境界線に沿って形成したために、２以上の領域に印加される固有振動周波数が異なる振動波の干渉を低減することができる。
【００２６】
また、請求項６記載の液体混合装置によれば、紫外線光源部は、半導体基板上に紫外線を射出する複数の紫外線ＬＥＤをマトリックス状に配列させて、複数の紫外線ＬＥＤを紫外線の移動方向に向かって順次点灯させることにより、紫外線を機械的に移動させずに紫外線ＬＥＤ回路により電気的に処理しているので、装置の小型且つ薄型化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項７記載の液体混合装置によれば、基板を流路モジュールとしてモジュール化し、且つ、振動板部上に紫外線光源部を重ね合わせて光源・振動モジュールとしてモジュール化すると共に、光源・振動モジュールの紫外線光源部上に流路モジュールを着脱可能に取り付けているので、流路パターンが異なる流路モジュールを交換することができる一方、光源・振動モジュールは何度でも使い回しができるので、使い勝手の良い液体混合装置を提供できる。また、流路モジュールが交換可能であることにより、異なる液体の混合時に不純物を除去するための洗浄工程を省き、流路モジュールを使い捨てすることにより、異なる液体の混合時間を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法において、液体搬送メカニズを説明するために模式的に示した動作図である。
【図２】本発明に係る液体混合装置を説明するための斜視図であり、（ａ）は液体混合装置の全体構成を示し、（ｂ）は液体混合装置を流路モジュールと光源・振動モジュールとに分離した状態を示した図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２に示した透明な基板に形成した第１，第２液体搬送用流路の形状を説明するための断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は図２に示した透明な基板に形成した混合攪拌ゾーンを説明するための断面図，斜視図である。
【図５】本発明に係る液体混合装置において、第１振動板からの低周波数の振動波と、第２振動板からの高周波数の振動波とによる振動干渉を透明な基板の下面に形成したスリットにより低減させる状態を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明に係る液体混合装置の制御回路を示した図である。
【図７】本発明に係る液体混合装置を用いて２種類の第１，第２液体を混合する液体混合方法の動作を説明するためのフロー図である。
【図８】本発明に係る液体混合装置を顕微鏡のステージ上に搭載させた状態を模式的に示したである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法の一実施例について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
【００３０】
本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法を説明する前に、液体を搬送する際の液体搬送メカニズについて、図１（ａ）〜（ｄ）を用いて先に説明する。
【００３１】
図１（ａ）〜（ｄ）に示した液体搬送メカニズは、先に背景技術で説明した特許文献１に開示された液体搬送装置及び液体搬送方法の技術的思想を利用すると共に、装置内の構成部材に対して一部改良を図っている。
【００３２】
即ち、図１（ａ）〜（ｄ）に示した液体搬送メカニズでは、透明な基板１１上に液体Ｌを搬送するための微細な流路１３が光触媒機能を有して形成されている。
【００３３】
この際、透明な基板１１は、ガラス基板，石英基板や、光触媒樹脂基板を用いており、透明な基板１１の一例としてガラス基板を用いた場合には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）の技術を用いて微細な流路１３を形成した後に、この流路１３内の壁面に光触媒機能を有する酸化チタン，酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化鉄，チタン酸ストロンチウムなどのうちいずれかの金属酸化物が予めコートされているが、例えば酸化チタンを用いた場合には二酸化チタン（ＴｉＯ２）を流路１３の壁面に予めコートしている。
【００３４】
一方、透明な基板１１の他例として光触媒樹脂基板を用いた場合には、射出成形加工により微細な流路１３が形成されるが、透明な樹脂中に上記した光触媒機能を有する金属酸化物を含有させているので、流路１３の壁面が光触媒機能を有することになる。
【００３５】
また、半導体基板２１の上面に複数の紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２２を配列させた紫外線光源部２０が、透明な基板１１の下面に沿って配置されているが、図１中では、図示の都合上、複数の紫外線ＬＥＤ２２を流路１３の側面側に図示しており、液体搬送動作の説明上での支障は生じない。
【００３６】
上記した紫外線光源部２０内に設けた複数の紫外線ＬＥＤ２２は、波長が２３０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を射出して、流路１３に沿って順次点灯できるように配列されている。
【００３７】
この際、後述するように、本発明に係る液体搬送装置及び液体搬送方法では、２種類以上の液体を混合するために透明な基板１１上に流路１３が複数本存在し、且つ、流路１３のパターンも直線状だけでなく曲線状も有り得るために、複数の紫外線ＬＥＤ２２が半導体基板２１のＸＹ平面上にマトリックス状に配列されているが、図１中では説明の通合上、複数の紫外線ＬＥＤ２２を流路１３に沿って１列に配置した状態を図示している。
【００３８】
尚、特許文献１では、一つの紫外線光源を可動ステージ上に搭載して紫外線光源を直線的に移動させているが、特許文献１の技術的思想を本発明に係る液体搬送装置及び液体搬送方法に適用する場合には、２種類以上の液体に対応して紫外線光源を可動ステージによりＸＹ平面上を二次元的に移動させる構造に変更し、且つ、混合する液体の数に応じて可動ステージの数を用意すれば良いが、複数の可動ステージを有する紫外線光源は構造が複雑となるので、本発明では複数の紫外線ＬＥＤ２２を半導体基板２１上にマトリックス状に配列させて紫外線光源の簡素化を図っている。
【００３９】
更に、上記した半導体基板２１の裏面に、ピエゾ素子などによる振動板を用いた振動板部２５が接着などにより一体的に固着されている。
【００４０】
そして、図１（ａ）に示した状態は、液体Ｌが流路１３内で停止している初期状態を示している。この初期状態では、複数の紫外線ＬＥＤ２２及び振動板部２５が作動していないので、液体Ｌを搬送することができない。この際、液体Ｌの搬送方向側の端面Ｌａと流路１３内の壁面とがなす接触角、及び、上記した液体Ｌの端面Ｌａとは反対側に位置する液体Ｌの端面Ｌｂと流路１３内の壁面とがなす接触角は、共に同じで大きいので、液体Ｌが流路１３内で停止している。
【００４１】
次に、図１（ｂ）に示した状態は、流路１３内で液体Ｌが搬送を開始する状態を示している。ここで、液体Ｌの搬送方向側の端面Ｌａに向けて紫外線ＬＥＤ２２から射出させた紫外線を局所的に照射すると、前述したように流路１３内の壁面は光触媒機能を有しているので、流路１３内の壁面が親水化されて、液体Ｌの搬送方向側の端面Ｌａの界面状態が変化して、液体Ｌの端面Ｌａ側の方が端面Ｌｂ側よりも親水性になるために、液体Ｌの端面Ｌａと流路１３内の壁面とがなす接触角は、液体Ｌの端面Ｌｂと流路１３内の壁面とがなす接触角よりも小さくなり、液体Ｌの端面Ｌａ側が搬送方向側に向かって搬送（移動）を開始する。
【００４２】
次に、図１（ｃ）に示した状態は、流路１３内の液体Ｌが移動を続けている搬送途中状態を示している。ここで、図１（ｂ）に示した状態から複数の紫外線ＬＥＤ２２を流路１３に沿いながら液体Ｌの搬送方向に向かって順次点灯させることで、紫外線が液体Ｌの搬送方向に移動している状態と等価となり、液体Ｌが更に搬送方向に向かって移動する。この液体Ｌの移動に伴って液体Ｌの端面Ｌｂ側も搬送方向側に向かって引っ張られるので、液体Ｌの端面Ｌａと流路１３内の壁面とがなす接触角と、液体Ｌの端面Ｌｂと流路１３内の壁面とがなす接触角とが、共に小さくなる。
【００４３】
次に、図１（ｄ）に示した状態は、流路１３内を移動した液体Ｌをその位置で元の初期状態に戻す動作を示している。ここでは、紫外線ＬＥＤ２２の点灯を停止して、振動板部２５で発生させた振動波を透明な基板１１に印加しており、振動波の印加により流路１３内の壁面の親水化が緩和されて元の初期状態に戻るために、液体Ｌの移動が停止する。
【００４４】
従って、紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線の照射は、液体Ｌの搬送を行う機能を有し、一方、振動板部２５からの振動波の印加は、液体Ｌの搬送を停止して元の初期動作に戻す機能を備えることにより、紫外線の照射と振動波の印加とを交互に繰り返して行うか、又は、紫外線の照射と振動波の印加とを同時に行うことで、流路１３に沿って液体Ｌを搬送方向に向かって搬送（移動）させることができる。
【００４５】
そして、上記した液体搬送メカニズを適用して２種類以上の液体を搬送しながらこれらの液体を混合させたり、又は、混合攪拌するために、本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法を提案するものである。
【００４６】
即ち、本発明に係る液体混合装置及び液体混合方法では、様々な薬液，培養液や血液などの液体に対して基板上で生化学分析を行うマイクロＴＡＳ（Micro Total Analysis System）の技術的思想を適用しており、２種類以上の液体を搬送するために２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有する２本以上の流路を各領域ごとに１本ずつ形成し、且つ、基板の下面側からの紫外線の照射と振動波の印加とにより２種類以上の液体を搬送しながらこれらの液体を混合したり、又は、混合攪拌するなどの機能を備え、更に、２種類以上の液体を搬送して混合する流路モジュールと、紫外線光源部と振動板部とを有する光源・振動モジュールとをそれぞれモジュール化し、使用時には流路モジュールと光源・振動モジュールとを分離可能に一体化させ、且つ、流路モジュールを交換する場合には光源・振動モジュール上から流路モジュールを取り外し可能になっていることを特徴としている。
【００４７】
また、本発明に係る液体混合装置は、流路モジュールと光源・振動モジュールとを一体化させた状態で顕微鏡下でも観察できるように小型且つ薄型化が図られている点も特徴としている。
【実施例】
【００４８】
図２（ａ），（ｂ）に示した如く、本発明に係る実施例の液体混合装置１は、最上層に設けられた流路モジュール１０と、紫外線光源部２０と振動板部２５とを不図示の接着剤により接着して一体化して中間層に設けられた光源・振動モジュール３０と、最下層に設けられた基台４０とで３層構造に構成されており、且つ、流路モジュール１０は一体化された光源・振動モジュール３０の紫外線光源部２０上に着脱可能に取り付けられているので、流路パターンが異なる流路モジュール１０を交換することができる一方、光源・振動モジュール３０は何度でも使い回しができるようになっている。
【００４９】
従って、流路モジュール１０が交換可能であることにより、異なる液体の混合時に不純物を除去するための洗浄工程を省き、流路モジュール１０を使い捨てすることにより、異なる液体の混合時間を大幅に削減できる。
【００５０】
上記した流路モジュール１０は、前述したように光触媒機能を有する透明な基板（１１）が２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）に対応して２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）に分割されており、且つ、２以上の領域（Ｌ１，Ｌ２）に対応して光源・振動モジュール３０も２以上に分割されて透明な基板１１の下面に設置されている。
【００５１】
また、透明な基板（１１）の上面上には、２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）に対応して２以上に分割された各領域（１１Ａ，１１Ｂ）にそれぞれ形成され、２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を注入する注入部となる２箇所以上の液体注入口（１２Ａ，１２Ｂ）と、２箇所以上の液体注入口（１２Ａ，１２Ｂ）に連接されて２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）にそれぞれ形成され、２箇所以上の液体注入口（１２Ａ，１２Ｂ）からそれぞれ注入された２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を搬送する２本以上の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）と、２本以上の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）うち、少なくとも２本の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）の各下流端に連接されて最終的に１本となり、且つ、２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）のうちいずれかの領域（１１Ｂ）に形成され、２本以上の液体搬送用流路（１３Ａ，１３Ｂ）から搬送された２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を混合した混合液体（Ｌ３）を搬送する混合液体搬送用流路（１４）と、混合液体搬送用流路（１４）の下流端に連接され、且つ、２以上の領域（１１Ａ，１１Ｂ）のうちいずれかの領域（１１Ａ）に形成され、混合液体搬送用流路（１４）から搬送された混合液体（Ｌ３）を混合攪拌する混合攪拌ゾーン（１５）と、が光触媒機能を有して形成されている。
【００５２】
この際、例えば２種類の液体を混合したり、混合攪拌する場合には、流路モジュール内の透明な基板を２分割して２つの領域内に第１，第２液体注入口及び第１，第２液体搬送用流路を各領域ごとに１箇所ずつ及び１本ずつ形成し、且つ、２液を混合する混合液体搬送用流路を１本形成して、この混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンを形成すれば良い。更に、２分割した透明な基板に対応させて光源・振動モジュールも２分割させれば良いものである。
【００５３】
また、例えば３種類の液体を混合したり、混合攪拌する場合には、流路モジュール内の透明な基板を３分割して３つの領域内に第１〜第３液体注入口及び第１〜第３液体搬送用流路を各領域ごとに１箇所ずつ及び１本ずつ形成し、且つ、２液を混合した後に残りの１液を混合して３液を混合する場合には２本の混合液体搬送用流路を形成して、２本のうちで後方（最終）の混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンを形成する一方、３液を略同時に混合する場合には１本の混合液体搬送用流路を形成して、１本の混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンを形成すれば良い。更に、３分割した透明な基板に対応させて光源・振動モジュールも３分割させれば良いものである。
【００５４】
尚、２種類以上の液体（Ｌ１，Ｌ２）を混合するだけで、混合液体（Ｌ３）を混合攪拌する必要がない場合には、上記した混合攪拌ゾーン（１５）を省略することが可能である。
【００５５】
以下に説明する実施例では、流路モジュール１０及び光源・振動モジュール３０が、例えば２種類の液体Ｌ１，Ｌ２を混合した後に混合攪拌できるように構成されている。
【００５６】
より具体的に説明すると、透明な基板１１は、外形形状が矩形状に形成されて顕微鏡６０（図８）に搭載できるサイズに設定されていると共に、基板厚みは２〜３ｍｍ程度に設定されており、且つ、透明な基板１１の下面に光源・振動モジュール３０及び基台４０を重ね合わせたときの合計厚みは５〜６ｍｍ程度に薄く設定されている。
【００５７】
また、透明な基板１１は、第１液体Ｌ１と対応した第１領域１１Ａと、第２液体Ｌ２と対応した第２領域１１Ｂとがこの基板１１の下面に第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂの境界線に沿って溝幅を１ｍｍ程度に幅狭く形成したスリット１１Ｃを介して２分割されている。
【００５８】
また、透明な基板１１の上面には、２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を注入する２箇所の第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂが最上流位置に設けられ、且つ、２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ搬送する２本の第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂが２箇所の第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂに連接して設けられ、且つ、２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合して混合液体Ｌ３を生成する１本の混合液体搬送用流路１４が２本の第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの各下流端で合流した後に設けられ、更に、混合された混合液体Ｌ３を混合攪拌する混合攪拌ゾーン１５が１本の混合液体搬送用流路１４の下流端に連接されている。
【００５９】
この際、この実施例では、第１液体注入口１２Ａ及び混合攪拌ゾーン１５が基板１１の第１領域１１Ａ内に互に間隔を離して設けられ、且つ、第１液体搬送用流路１３Ａは基板１１の第１領域１１Ａから第２領域１１Ｂに向かい、この第２領域１１Ｂ内で第１液体搬送用流路１３Ａの下流端が第２液体搬送用流路１３Ｂの下流端と合流される一方、第２液体注入口１２Ａ及び第２液体搬送用流路１３Ｂは基板１１の第２領域１１Ｂ内に設けられ、且つ、混合液体搬送用流路１４は基板１１の第２領域１１Ｂから第１領域１１Ａに向かい、この第１領域１１Ａ内で混合液体搬送用流路１４の下流端が混合攪拌ゾーン１５に接続されている。
【００６０】
そして、第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂの内壁と、第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの内壁と、混合液体搬送用流路１４の内壁と、混合攪拌ゾーン１５の内壁は、前述したように、光触媒機能を有している。
【００６１】
また、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を搬送する第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの形状は、図３（ａ）に示したように基板１１の上部がＵ字状に開口して形成されるか、又は、図３（ｂ）に示したように基板１１の上部が逆Ω字状に開口して形成されており、且つ、第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂは共に同じ形状で流路幅が３０μｍ程度、且つ、基板１１の上部からの流路深さは透明な基板１１の裏面に形成したスリット１１Ｃに接しないように適宜な値に設定されている。
【００６２】
また、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合した混合液体Ｌ３を搬送する混合液体搬送用流路１４は、第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂと同じ形状で略同じ流路深さに設定されており、且つ、混合液体搬送用流路１４の流路幅を第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の流路幅に対して略２倍程度広げることで混合液体Ｌ３が溢れ出ないようになっている。
【００６３】
更に、図４（ａ），（ｂ）に示した如く、混合液体Ｌ３を後述する光源・振動モジュール３０の振動板部２５の作用により混合攪拌する混合攪拌ゾーン１５は、基板１１の上部において最大直径が１００μｍ程度にお椀状に開口されており、且つ、中心部近傍に１以上の突起１５ａがお椀状の底部から上部に向かって山形状又は螺旋状に突出されており、振動板部２５からの上下方向の振動波により混合液体Ｌ３が１以上の突起１５ａを中心にして図４（ｂ）に示した矢印方向に対流しながら混合攪拌するので、混合液体Ｌ３を良好に混合攪拌できるようになっている。
【００６４】
尚、ここでの図示を省略するが、実施例とは異なって、混合液体搬送用流路１４を基板１１の第１領域１１Ａ内に設け、且つ、混合攪拌ゾーン１５を基板１１の第２領域１１Ｂ内に設ける構造も可能である。更に、混合攪拌ゾーン１５を混合液体搬送用流路１４を形成した領域内に設ける構造も可能であることは言うまでもない。
【００６５】
図２（ａ），（ｂ）に戻り、流路モジュール１０の下方に着脱可能（分離可能）に取り付けられる光源・振動モジュール３０のうちで紫外線光源部２０は、図１を用いて説明した液体搬送メカニズムに基いて、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂに沿って略同時に搬送し、且つ、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合した混合液体Ｌ３を混合液体搬送用流路１４に沿って搬送すると共に、混合液体Ｌ３を混合攪拌ゾーン内に沿って混合攪拌するために設けられている。
【００６６】
この紫外線光源部２０では、半導体基板２１が、透明な基板１１の第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂと対応して第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂに仮想的に２分割されており、且つ、これらの第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂの上面上に複数の紫外線ＬＥＤ２２がＸ軸方向及びＹ軸方向にマトリックス状にそれぞれ配列されているが、複数の紫外線ＬＥＤ２２はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して等間隔に設置されているために実質的には１枚の半導体基板２１上にマトリックス状に配列されていることになる。
【００６７】
従って、紫外線光源部２０は、複数の紫外線ＬＥＤ２２から射出される波長が２３０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を機械的に移動させずに後述する紫外線ＬＥＤ回路５３〜５５（図６）により複数の紫外線ＬＥＤが搬送方向に順次点灯するように電気的に処理しているので、装置１の小型且つ薄型化を図ることができる。
【００６８】
また、光源・振動モジュール３０のうちで振動板部２５は、図１を用いて説明した液体搬送メカニズムに基いて、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の搬送中及び混合液体Ｌ３の搬送中に親水状態を緩和させて元の初期状態に戻す機能の他に、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合して混合液体Ｌ３を生成すると共に、混合液体Ｌ３を混合攪拌する機能を備えている。
【００６９】
この振動板部２５では、ピエゾ素子を用いた第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂが、透明な基板１１の第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂ及び半導体基板２１の第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂと対応して２つに分割した状態に設けられており、これらの第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂが不図示の接着剤を用いて半導体基板２１の第１，第２領域２１Ａ，２１Ｂの下面にそれぞれ分離した状態で接着されている。
【００７０】
この実施例において、第１振動板２５Ａは固有振動周波数が４０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動する低周波振動板として機能する一方、第２振動板２５Ｂは固有振動周波数が１２０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動する高周波振動板として機能している。
【００７１】
上記したように、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数を異なる値に設定することで、前述したように第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂを同一形状に形成したときに、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数に応じて第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の液体混合速度を調整することができるので、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合液体搬送用流路１４内で所定の割合で混合させることができる。
【００７２】
言い換えると、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数の異なりにより、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２に対して親水化を初期状態に戻す時間が異なるために、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２に対して単位時間当たりの搬送流量が異なることになるので、結果的に第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の液体混合速度を調整することができ、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合液体搬送用流路１４内で所定の割合で混合させることができる。
【００７３】
更に、上記とは異なって、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂの固有振動周波数をそれぞれ異なる値な可変できるようにすることも可能であり、この場合には第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合する際の液体混合速度を可変できる。
【００７４】
そして、基台４０上に光源・振動モジュール３０を不図示の接着剤により接着した状態で流路モジュール１０を光源・振動モジュール３０上に取り付けたときに、図５に拡大して示した如く、第１振動板２５Ａからの低周波数の振動波が透明な基板１１の第１領域１１Ａに印加され、且つ、第２振動板２５Ｂからの高周波数の振動波が透明な基板１１の第２領域１１Ｂに印加されたときに、透明な基板１１の裏面に形成したスリット１１Ｃにより低周波数の振動波と高周波数の振動波とによる振動干渉を低減させている。
【００７５】
ここで、本発明に係る液体混合装置１を制御する制御回路について、図６を用いて説明する。
【００７６】
まず、制御回路５０内に設けた制御部５１は、液体混合装置１の動作プログラムを格納したＲＯＭ５１ａと、判断処理するＣＰＵ５１ｂと、流路パターン入力部５２から入力された流路パターンを格納したＲＡＭ５１ｃとを内部に備えている。
【００７７】
上記した基板パターン入力部５２は、第１液体Ｌ１，第２液体Ｌ２，混合液体Ｌ３が移動する各流路の移動軌跡を、図２（ｂ）に示した透明な基板１１の原点（Ｘ０，Ｙ０）を基準としてＸ軸，Ｙ軸に沿って座標化しているが、この際に透明な基板１１の座標化は、図２（ｂ）に示した半導体基板２１の原点（Ｘ０，Ｙ０）を基準としてＸ軸，Ｙ軸に沿って座標化した複数の紫外線ＬＥＤ２２の座標位置と対応させているので、各流路の移動軌跡と点灯させる複数の紫外線ＬＥＤ２２とが対をなしている。
【００７８】
尚、各流路のパターンに対する座標化は、各流路が透明な基板１１の第１，第２領域１１Ａ，１１Ｂに跨って形成されているので、各領域１１Ａ，１１Ｂごとに座標化せずに、第１液体Ｌ１，第２液体Ｌ２，混合液体Ｌ３をそれぞれ搬送する複数の紫外線ＬＥＤ２２の点灯順に対応できるように、透明な基板１１の原点（Ｘ０，Ｙ０）を基準にしている。
【００７９】
そして、透明な基板１１上を第１液体Ｌ１，第２液体Ｌ２，混合液体Ｌ３の各流路ごとに座標化した各値を制御部５１内のＲＡＭ５１ｃに格納していると共に、制御部５１内のＲＡＭ５１ｃに格納した各流路ごとに座標化した各値に基いて、制御部５１からの指令により第１液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５３，第２液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５４，混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５５を選択的に作動させて各紫外線ＬＥＤ２２をマトリックス状に点灯制御している。
【００８０】
また、制御部５１は、低周波発生器５６Ａを作動して第１振動板２５Ａを固有振動周波数が４０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動させていると共に、高周波発生器５６Ｂを作動して第２振動板２５Ｂを固有振動周波数が１２０ｋＨｚ程度の振動波で上下方向に振動させている。
【００８１】
更に、制御部５１は、電源部５７により各部に電源を供給している。
【００８２】
ここで、上記した本発明に係る液体混合装置１を用いて２種類の第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合する液体混合方法の動作について、図１〜図７を併用して説明する。
【００８３】
本発明に係る液体混合方法では、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を搬送する際に、先に図１を用いて説明した液体搬送メカニズを適用することで、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２に触れることなく非接触で搬送することができる。
【００８４】
即ち、図７に示した如く、本発明に係る液体混合方法の動作フローを開始すると、まず、ステップＳ１では、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を不図示のスポイトなどを用いて透明な基板１１上に形成した第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂ内に注入する。
【００８５】
次に、ステップＳ２では、第１，第２液体注入口１２Ａ，１２Ｂ内に注入された第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を透明な基板１１上に形成した第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂに沿って略同時に搬送する。
【００８６】
この際、透明な基板１１上に形成した第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの各内壁は光触媒機能を有しているので、第１，第２液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５３，５４を作動させて第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２の搬送方向側の各端面に紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線を局所的に照射しながら複数の紫外線ＬＥＤ２２を制御部５１のＲＡＭ５１ｃ内に記憶させた第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂのパターンに沿って順次点灯させることで、紫外線ＬＥＤ２２から射出された紫外線を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂに沿って搬送方向に移動させ、且つ、低周波発生器５６Ａを介して第１振動板２５Ａを振動させて第１液体搬送用流路１３Ａに対して４０ｋＨｚ程度の低周波数の振動波を印加する一方、高周波発生器５６Ｂを介して第２振動板２５Ｂを振動させて第２液体搬送用流路１３Ｂに対して１２０ｋＨｚ程度の高周波数の振動波を印加している。
【００８７】
これにより、第１液体Ｌ１は第１振動板２５Ａからの低周波数の振動波により第１液体搬送用流路１３Ａ内を低速で移動する一方、第２液体Ｌ２は第２振動板２５Ｂからの高周波数の振動波により第２液体搬送用流路１３Ｂ内を第１液体Ｌ１よりも高速で移動するので、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの下流端で合流させて混合液体搬送用流路１４内で混合液体Ｌ３を生成するときに、第１，第２振動板２５Ａ，２５Ｂからの振動周波数の異なりにより液体混合速度を調整できる。
【００８８】
次に、ステップＳ３では、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を第１，第２液体搬送用流路１３Ａ，１３Ｂの下流端で合流させて混合液体搬送用流路１４内に導いて混合液体Ｌ３を生成し、この混合液体Ｌ３を混合液体搬送用流路１４内で混合しながら下流に向けて搬送する。
【００８９】
この際、透明な基板１１上に形成した混合液体搬送用流路１４の内壁も光触媒機能を有しているので、混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５５を作動させて混合液体Ｌ３の搬送方向側の端面に紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線を局所的に照射しながら複数の紫外線ＬＥＤ２２を制御部５１のＲＡＭ５１ｃ内に記憶させた混合液体搬送用流路１４のパターンに沿って順次点灯させることで、紫外線ＬＥＤ２２から射出された紫外線を混合液体搬送用流路１４に沿って搬送方向に移動させ、且つ、混合液体搬送用流路１４は透明な基板１１の第２領域内に形成されているために、高周波発生器５６Ｂを介して第２振動板２５Ｂを振動させて第２液体搬送用流路１３Ｂに対して１２０ｋＨｚ程度の高周波数の振動波を印加することにより、第１，第２液体Ｌ１，Ｌ２を混合液体搬送用流路１４で高速に混合することができる。
【００９０】
次に、ステップＳ４では、混合液体搬送用流路１４の下流端に連接させた混合攪拌ゾーン１５内で混合液体Ｌ３を混合攪拌する。
【００９１】
この際、混合攪拌ゾーン１５は、透明な基板１１の第２領域１１Ｂ内に設けた混合液体搬送用流路１４とは異なって透明な基板１１の第１領域１１Ａ内に設けられ、且つ、混合攪拌ゾーン１５の内壁も光触媒機能を有しているので、混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路５５を作動させて混合液体Ｌ３の搬送方向側の端面に紫外線ＬＥＤ２２からの紫外線を局所的に照射しながら複数の紫外線ＬＥＤ２２を制御部５１のＲＡＭ５１ｃ内に記憶させた混合攪拌ゾーン１５のパターンに応じた移動方向｛図４（ｂ）に示した矢印方向｝に沿って順次点灯させることで、紫外線ＬＥＤ２２から射出された紫外線を混合攪拌ゾーン１５内での搬送方向に移動させ、且つ、低周波発生器５６Ａを介して第１振動板２５Ａを振動させて混合攪拌ゾーン１５に対して４０ｋＨｚ程度の低周波数の振動波を印加することにより、混合液体Ｌ３が混合攪拌ゾーン１５内に設けた突起１５ａを中心にして図４（ｂ）に示した矢印方向に対流しながら良好に混合攪拌できる。
【００９２】
ここで、透明な基板１１上に形成した混合液体搬送用流路１４と混合攪拌ゾーン１５とを異なる振動領域内に設け、且つ、各領域に対応した異なる周波数で振動させる理由について述べると、混合液体搬送用流路１４に対してここで対応する周波数の振動が加わることにより混合液体搬送用流路１４内で混合液体Ｌ３が混合されながら攪拌動作も行われるが、混合液体搬送用流路１４と混合攪拌ゾーン１５とを異なる周波数の振動領域に設けることにより、振動条件が混合時と混合攪拌時とでは異なるために、混合性能又は混合攪拌性能をより一層向上させることができる。
【００９３】
この際、実施例のように、混合液体搬送用流路１４を高周波数の振動波の領域に設定し、且つ、攪拌ゾーン１５を低周波数の振動波の領域に設定するか、実施例とは逆に、混合液体搬送用流路１４を低周波数の振動波の領域に設定し、且つ、攪拌ゾーン１５を高周波数の振動波の領域に設定するかは、流路パターンに応じて適宜設定すれば良い。
【００９４】
尚、上記とは異なって、透明な基板１１上に形成した混合液体搬送用流路１４と混合攪拌ゾーン１５とを同一振動領域内に設けることも可能であるが、この場合には混合時と混合攪拌時の振動条件が同一になるために、混合時と混合攪拌時の振動条件が異なる場合よりも混合性能又は混合攪拌性能が少し劣る。
【００９５】
そして、混合液体Ｌ３が良好に混合攪拌できたらこの動作フローを終了する。
【００９６】
また、上記した本発明に係る液体混合方法の動作フローは、前述したように液体混合装置１が小型且つ薄型化されているので、液体混合装置１を図８に示した顕微鏡６０のステージ６１上に搭載して観察することができる。
【００９７】
この際、顕微鏡６０は、ステージ６１，レンズ６２，ハーフミラー６３，対物レンズ６４，レンズ６５，ＣＣＤカメラ６６，モニタＴＶ６７などにより構成されている。
【００９８】
そして、顕微鏡６０により液体混合装置１内での液体混合動作を観察する場合に、流路モジュール１０の下方に設けた光源・振動モジュール３０を動作させて紫外線光源部２０からの紫外線を透明な基板１１に照射しているので、対物レンズ６４を通して人間の目Ｅ又はＣＣＤカメラ６６を介してモニタＴＶ６７で観察できる。
【００９９】
この際、実施例では、第２振動板２５Ｂからの高周波数の振動波により混合液体Ｌ３が混合液体搬送用流路１４内で高速に混合されるが、混合液体Ｌ３を混合攪拌する混合攪拌ゾーン１５は第１振動板２５Ａからの低周波数の振動波が加わって混合液体搬送用流路１４内の振動よりも遅いために、顕微鏡６０下で混合攪拌ゾーン１５内の混合攪拌状態を観察しやすい。
【０１００】
一方、実施例とは異なって、混合液体搬送用流路１４を低周波数の振動波により振動させ、且つ、混合攪拌ゾーン１５を高周波数の振動波により振動させた場合には、顕微鏡６０下で混合液体搬送用流路１４内の混合状態を観察しやすい。
【符号の説明】
【０１０１】
１…実施例の液体混合装置、
１０…流路モジュール、
１１…透明な基板、１１Ａ…第１領域、１１Ｂ…第２領域、１１Ｃ…スリット、
１２Ａ…第１液体注入口、１２Ｂ…第２液体注入口、
１３Ａ…第１液体搬送用流路、１３Ｂ…第２液体搬送用流路、
１４…混合液体搬送用流路、１５…混合攪拌ゾーン、１５ａ…突起、
２０…紫外線光源部、２１…半導体基板、２２…紫外線ＬＥＤ、
２５…振動板部、２５Ａ…第１振動板、２５Ｂ…第２振動板、
３０…光源・振動モジュール、
４０…基台、
５０…制御回路、５１…制御部、５１ａ…ＲＯＭ、５１ｂ…ＣＰＵ、５１ｃ…ＲＡＭ、
５２…流路パターン入力部、５３…第１液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路、
５４…第２液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路、５５…混合液体用紫外線ＬＥＤ駆動回路、
５６Ａ…低周波発生器、５６Ｂ…高周波発生器、５７…電源部、６０…顕微鏡、
Ｌ１…第１液体、Ｌ２…第１液体、Ｌ３…混合液体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路に沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置。
【請求項２】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記混合液体搬送用流路の下流端に連接され、前記混合液体搬送用流路から搬送された前記混合液体を混合攪拌する混合攪拌ゾーンと、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体、並びに、前記混合攪拌ゾーンに搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路と前記混合攪拌ゾーン内とに沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置。
【請求項３】
前記混合液体搬送用流路と前記混合攪拌ゾーンは、前記２以上の振動板から固有振動周波数がそれぞれ異なる各振動波が印加される前記基板上の異なる領域に設けられていることを特徴とする請求項２記載の液体混合装置。
【請求項４】
前記混合攪拌ゾーン内の底面から１以上の突起を突出形成したことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の液体混合装置。
【請求項５】
前記基板の下面にスリットを前記２以上の領域の各境界線に沿って形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか１項記載の液体混合装置。
【請求項６】
前記紫外線光源部は、半導体基板上に前記紫外線を射出する複数の紫外線ＬＥＤをマトリックス状に配列させて、紫外線ＬＥＤ駆動回路により前記複数の紫外線ＬＥＤを前記紫外線の移動方向に向かって順次点灯させることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の液体混合装置。
【請求項７】
前記基板を流路モジュールとしてモジュール化し、且つ、前記振動板部上に前記紫外線光源部を重ね合わせて光源・振動モジュールとしてモジュール化すると共に、前記光源・振動モジュールの前記紫外線光源部上に前記流路モジュールを着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載の液体混合装置。
【請求項８】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法。
【請求項９】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンが連接され、前記混合液体搬送用流路から前記混合攪拌ゾーン内に搬送された前記混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合攪拌ゾーン内での搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合攪拌ゾーンと対応する振動板からの振動波を前記混合攪拌ゾーンを形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合攪拌ゾーン内で混合攪拌するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法。
【請求項１】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路に沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置。
【請求項２】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合装置であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域に、前記２種類以上の液体を注入する注入部がそれぞれ形成され、前記各注入部から注入された前記２種類以上の液体をそれぞれ搬送する２本以上の液体搬送用流路と、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体を搬送する混合液体搬送用流路と、
前記混合液体搬送用流路の下流端に連接され、前記混合液体搬送用流路から搬送された前記混合液体を混合攪拌する混合攪拌ゾーンと、
前記各液体搬送用流路にそれぞれ注入された前記２種類以上の液体、及び、前記混合液体搬送用流路に搬送された前記混合液体、並びに、前記混合攪拌ゾーンに搬送された前記混合液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記各流路と前記混合攪拌ゾーン内とに沿って搬送方向に移動させる紫外線光源部と、
前記２以上の領域に対応して設けられ、且つ、各振動波を前記２以上の領域にそれぞれ印加する２以上の振動板を有する振動板部と、
を備えたことを特徴とする液体混合装置。
【請求項３】
前記混合液体搬送用流路と前記混合攪拌ゾーンは、前記２以上の振動板から固有振動周波数がそれぞれ異なる各振動波が印加される前記基板上の異なる領域に設けられていることを特徴とする請求項２記載の液体混合装置。
【請求項４】
前記混合攪拌ゾーン内の底面から１以上の突起を突出形成したことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の液体混合装置。
【請求項５】
前記基板の下面にスリットを前記２以上の領域の各境界線に沿って形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか１項記載の液体混合装置。
【請求項６】
前記紫外線光源部は、半導体基板上に前記紫外線を射出する複数の紫外線ＬＥＤをマトリックス状に配列させて、紫外線ＬＥＤ駆動回路により前記複数の紫外線ＬＥＤを前記紫外線の移動方向に向かって順次点灯させることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか１項記載の液体混合装置。
【請求項７】
前記基板を流路モジュールとしてモジュール化し、且つ、前記振動板部上に前記紫外線光源部を重ね合わせて光源・振動モジュールとしてモジュール化すると共に、前記光源・振動モジュールの前記紫外線光源部上に前記流路モジュールを着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載の液体混合装置。
【請求項８】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法。
【請求項９】
２種類以上の液体を、２以上の領域に分割された基板の上面に光触媒機能を有して形成された流路内で混合する液体混合方法であって、
前記基板上の２以上に分割された各領域にそれぞれ形成された注入部から２本以上の液体搬送用流路内に注入された前記２種類以上の液体の搬送方向側の各端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の領域に対応してそれぞれ設けられた２以上の振動板からの各振動波を各領域にそれぞれ印加することで、前記２種類以上の液体を前記２本以上の液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記２本以上の液体搬送用流路のうち、少なくとも２本の液体搬送用流路の各下流端に混合液体搬送用流路が連接され、前記２本以上の液体搬送用流路から前記混合液体搬送用流路内に搬送された前記２種類以上の液体を混合した混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合液体搬送用流路側と対応する振動板からの振動波を前記混合液体搬送用流路を形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合液体搬送用流路に沿って搬送するステップと、
前記混合液体搬送用流路の下流端に混合攪拌ゾーンが連接され、前記混合液体搬送用流路から前記混合攪拌ゾーン内に搬送された前記混合液体の搬送方向側の端面に紫外線を照射して、該紫外線を前記混合攪拌ゾーン内での搬送方向に移動させると共に、前記２以上の振動板のうちで前記混合攪拌ゾーンと対応する振動板からの振動波を前記混合攪拌ゾーンを形成した領域に印加することで、前記混合液体を前記混合攪拌ゾーン内で混合攪拌するステップと、
を含むことを特徴とする液体混合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０６２１８（Ｐ２０１２−１０６２１８Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８９６０（Ｐ２０１０−２５８９６０）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
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