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KR101159880B1 - 마이크로 유체 디바이스 및 미량 액체 희석 방법 - Google Patents

마이크로 유체 디바이스 및 미량 액체 희석 방법 Download PDF

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KR101159880B1
KR101159880B1 KR1020087021911A KR20087021911A KR101159880B1 KR 101159880 B1 KR101159880 B1 KR 101159880B1 KR 1020087021911 A KR1020087021911 A KR 1020087021911A KR 20087021911 A KR20087021911 A KR 20087021911A KR 101159880 B1 KR101159880 B1 KR 101159880B1
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catching
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가즈끼 야마모또
히로지 후꾸이
미노루 세끼
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 다양한 희석 배율의 마이크로 유체를 용이하면서 확실하게 제공할 수 있는 미세 유로 구조가 구비된 마이크로 유체 디바이스를 제공한다. 기판 (2) 내에 설치된 미세 유로 구조가, 제１ 혼합 유닛 (11)과, 제１ 혼합 유닛 (11)의 하류측에 접속되어 있는 제２ 혼합 유닛 (21)을 갖는다. 각 혼합 유닛 (11, 21)은 제1 내지 제３의 미세 유로를 갖는다. 일정량의 제１의 마이크로 유체의 부피와 동등한 용적을 갖는 미세 유로를 포함하는 제１의 칭취부 (11d)의 일단이 제１의 미세 유로 (11a)에, 타단이 제２의 미세 유로 (12)에 설치된 합류부 (12a)에 개구되어 있다. 일정량의 제２의 마이크로 유체의 부피와 동등한 용적을 갖는 미세 유로를 포함하는 제２의 칭취부 (13d)의 일단이 제３의 미세 유로 (13)에 접속되어 있고, 타단이 합류부 (12a)에 개구되어 있다. 제１ 혼합 유닛의 제1 내지 제３의 출구 포트 중 어느 하나가 제２의 혼합 유닛 (21)의 제1 또는 제３의 입구 포트에 접속되어 있다.
Figure R1020087021911
마이크로 유체 디바이스, 미량 액체 희석 방법, 기판, 미세 유로

Description

마이크로 유체 디바이스 및 미량 액체 희석 방법{MICRO FLUID DEVICE AND TRACE LIQUID DILUTING METHOD}
본 발명은 마이크로 유체를 혼합하는 미세 유로 구조가 기판 내에 형성된 마이크로 유체 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 분석에 있어서의 검체나 시약 등을 혼합하거나 희석하는 데 이용되는 마이크로 유체 디바이스에 관한 것이다.
종래, 검체를 분석하거나 다양한 물질을 화학 반응시킴에 있어서, 검체나 시약을 희석하는 경우가 많다. 특히, 미량의 액체의 희석을 행하는 경우에는, 마이크로 플레이트 및 분주 피펫을 이용한 조작 방법, 또는 자동 액체 분주 로봇 장치를 이용한 방법이 이용되었다. 마이크로 플레이트 및 분주 피펫을 이용한 조작 방법에서는 조작이 번잡하여, 숙련된 실험자가 필요하였다. 또한, 실험실 밖의 옥외나 임상 검사시의 베드사이드 등에 있어서 간편하게 검체나 시약을 혼합하는 것이 곤란하였다.
한편, 자동 액체 분주 로봇 장치를 이용한 희석 방법에서는 장치가 대형이 될 수밖에 없어, 역시 옥외나 베드사이드 등에 있어서 간편하게 이용할 수는 없었다.
최근, 미량의 액체를 취급하는 분석 디바이스로서, 마이크로 유체 디바이스가 주목받고 있다. 마이크로 유체 디바이스는, 예를 들면 손으로 용이하게 운반하고 취급할 수 있는 크기의 기판을 갖는다. 이 기판 내에, 검체, 시약, 희석액 등을 반송하는 미세 유로 구조가 형성되어 있다. 상기 미세 유로 구조에는 시약 수납부, 검체 공급부, 희석액 수납부, 반응실 및/또는 혼합부 등이 적절히 설치되어 있다.
상기 마이크로 유체 디바이스는 통상 평면적이 수백 cm2 이하인 기판을 이용하여 형성되어 있고, 기판의 두께는 0.5 내지 10 mm 정도로 되어 있다. 또한, 상기 미세 유로 구조에 있어서의 유로의 직경은 통상 5 ㎛ 내지 1 mm 정도로 매우 가늘다. 여기서 유로가 평탄한 경우에는 미세 유로의 직경은 평탄 유로의 단면이 좁은 쪽의 폭을 가지고 규정된다. 또한, 반송되는 마이크로 유체는 공기 등에 의해 이송되고, 액적형의 것도 많다.
따라서, 검체나 시약을 상기 마이크로 유체 디바이스 내에서 희석하는 경우, 폭이 매우 가는 미세 유로는 마이크로 유체가 반송되게 하기 때문에, 액체가 송액되는 통상의 회로와는 달리, 마이크로 유체의 표면 장력이나 미세 유로의 벽면의 습윤성 등이 크게 영향을 준다. 또한, 이러한 미량의 마이크로 유체를 정량적으로 칭취하는 것이 어렵고, 그 때문에, 복잡한 회로 구성이 필요하게 되는 문제가 있었다.
하기 특허 문헌 1에는 마이크로 유체 디바이스를 이용하여 층류 중에서 단백 질의 결정을 생성시키는 방법이 개시되어 있다. 또한, 하기 비특허 문헌 1에는 마이크로 유체 디바이스 내에서의 온도 제어를 엄격히 행하고, 이에 따라 미량의 액체로부터 결정을 생성하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 특허 문헌 1이나 비특허 문헌 1에 기재된 각 방법에서는 반응 장소가 매우 작고, 반응을 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 되어 있지만, 단백질 용액의 결정화 부위까지의 도입 방법에서는 데드 볼륨을 작게 할 수 없다는 문제가 있었다.
상기한 바와 같은 문제를 해결하여, 단순한 구성에 의해 간단한 조작만으로 미량인 액체를 칭취할 수 있는 미량 액체 칭취 구조가 하기의 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 특허 문헌 2에 기재된 미량 액체 칭취 구조는 패시브 밸브를 사용한 미량 유체 칭취 구조이다. 이 미량 유체 칭취 구조는 각각, 소정의 방향으로 연장되는 제1의 미세 유로 및 제2의 유로와, 제1의 미세 유로의 유로벽에 개구하는 제3의 유로와, 제2의 유로의 유로벽에 개구하여 제3의 유로의 일단과 제2의 유로를 연결하고, 제1 내지 제3의 유로보다 가는 제4의 유로를 갖는다. 제4의 유로는 제2의 유로 및 제3의 유로에 비하여 젖기 어렵거나, 또는 상대적으로 모관력이 기능하기 어려운 성질을 갖는다. 그리고, 제1의 미세 유로에 도입된 액체가, 제1의 미세 유로의 유로벽에 개구되어 있는 제3의 유로의 개구부를 개재하여 제3의 유로 내에 인입된 후, 제1의 미세 유로에 잔존하는 상기 액체가 제거되어, 제3의 유로의 용적에 따른 부피의 액체를 칭취하는 것이 가능하게 되어 있다.
특허 문헌 1: 미국 특허 제6409832호 명세서
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-163104호 공보
비특허 문헌 1: "애널리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)"(2002), 74, p.3505-3512
<발명의 개시>
그러나, 특허 문헌 2에 기재된 미량 액체 칭취 구조를 구비한 마이크로 유체 디바이스에 있어서, 혼합비를 10배 이상으로 크게 하면, 정확하고 재현성이 양호한 혼합을 할 수 없게 되는 결점이 있었다. 또한, 분석이나 반응에 있어서는, 검체나 시약을 10배, 100배 및 1000배로 누진적으로 고배율로 희석할 필요가 있는 경우가 있다.
그러나, 종래, 이 종류의 마이크로 유체 디바이스에서는 복수의 혼합 유닛을 접속하여 이루어지는 복수단 구식의 미세 유로 구조로서 기능시킬 수 없었다. 왜냐하면, 이 종류의 마이크로 유체 디바이스에서는 매우 작은 유로 내를, 매우 적은 양의 마이크로 유체가 액적과 같은 형태로 반송되고, 마이크로 유체의 표면 장력이나 유로 벽면의 젖음성 및 모관 현상의 영향을 이용하여 칭취합일을 행하기 때문에, 칭취된 복수의 마이크로 유체가 칭취부로부터 합류부로 압출되는 타이밍이 동일한 것을 전제로 하였지만, 복수의 혼합 유닛의 접속에 있어서는 제1의 혼합 유닛의 출력을 제2의 혼합 유닛이 이용한다는 제약상, 제2의 혼합 유닛 내에서 칭취된 복수의 마이크로 유체가 칭취부로부터 합류부로 압출되는 타이밍을 맞출 수 없기 때문에, 제1, 제2의 혼합 유닛을 단순히 연결하더라도, 제2의 혼합 유닛이 기능하지 않았기 때문이다. 그 때문에, 다양한 희석 배율의 혼합 용액을 포함하는 희석 계열을 마이크로 유체 디바이스 내에 동시 구성하는 것은 매우 곤란하였다. 이러한 요망을 만족시키는 마이크로 유체 디바이스는 현재까지 개발되지 않은 것이 실정이었다.
또한, 종래의 희석 방법으로서는, 희석 대상의 용액에 일회에 다량의 버퍼 용액을 첨가 혼합하여 희석 용액을 제조하는 방법이나 용액을 수회로 나누어 순차 희석해 가는 다단 희석 등이 있다. 그 중에서도 균일 농도의 고희석 배율 용액을 제조하기 위해서는 다단층 희석이 이용되어 왔다. 이러한 희석 조작의 경우, 정량적으로 용액을 채취·혼합하는 것은 통상적인 방법으로 가능하다. 이에 반해, 마이크로 유체 디바이스 내에서 고희석 배율의 균일한 용액을 제조하기 위해서는 마이크로 유체 디바이스 내에서 다단 희석 방법을 실현하는 것이 필요하였다. 이러한 정확한 농도로 다단 희석을 행하여 최종적으로 고희석 배율 용액을 얻기 위해서는, 1) 희석 대상의 용액과 버퍼 용액의 정확한 칭량, 2) 희석 대상 용액과 버퍼 용액의 균일한 혼합을 행할 필요가 있었다. 그러나, 이들을 마이크로 유체 디바이스 내에서 완료시키는 것은 매우 어려운 과제였다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 현실을 감안하여, 복수의 마이크로 유체를 고정밀도로 칭취할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 복수의 마이크로 유체를 혼합하여, 다양한 희석 배율의 마이크로 유체를 용이하면서 확실하게 제공하는 것을 가능하게 하는 미세 유로 구조가 구비된 마이크로 유체 디바이스를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스는 기판과, 상기 기판 내에 설치되어 있고, 마이크로 유체가 반송되는 미세 유로 구조를 구비하고, 상기 미세 유로 구조가 제1의 혼합 유닛과, 제1의 혼합 유닛의 하류측에 접속되어 있는 제2의 혼합 유닛을 갖는다. 각 혼합 유닛은 일정량의 제1의 마이크로 유체를 칭취하기 위해, 상기 일정량의 제1의 마이크로 유체의 부피와 동일한 용적을 갖는 미세 유로로 이루어지는 제1의 칭취부와, 일정량의 제2의 마이크로 유체를 칭취하기 위해, 상기 일정량의 제2의 마이크로 유체의 부피와 동일한 용적을 갖는 미세 유로로 이루어지는 제2의 칭취부와, 제1, 제2의 칭취부에서 칭취된 제1, 제2의 마이크로 유체가 합류되는 합류부와, 상기 합류부의 하류에 배열되어 있고, 상기 제1, 제2의 마이크로 유체를 혼합하는 혼합부와, 상기 제1, 제2의 마이크로 유체의 혼합에 의해 얻어진 혼합 마이크로 유체를 배출하는 배출부와, 제1 내지 제3의 입구 포트 및 제1 내지 제3의 출구 포트와, 제1의 입구 포트와 제1의 출구 포트를 연결하는 제1의 미세 유로와, 제2의 입구 포트와 제2의 출구 포트를 연결하고, 상기 합류부, 상기 혼합부 및 상기 배출부를 갖는 제2의 미세 유로와, 제3의 입구 포트와 제3의 출구 포트를 연결하는 제3의 미세 유로를 구비하며, 상기 제1의 칭취부의 일단이 상기 제1의 미세 유로에 접속되어 있고, 타단이 제2의 미세 유로에 설치된 상기 합류부에 개구되어 있고, 상기 제2의 칭취부의 일단이 상기 제3의 미세 유로에 접속되어 있고, 타단이 상기 제2의 미세 유로에 설치되어 있는 상기 합류부에 개구되어 있고, 상기 제2의 출구 포트가 상기 배출부에 접속되어 있고, 상기 제1의 혼합 유닛의 제1 내지 제3의 출구 포트 중 어느 하나의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제1 또는 제3의 입구 포트에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스의 어느 특정 국면에서는 상기 제1의 혼합 유닛의 상기 제2의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제1 또는 제3의 입구 포트에 접속되어 있고, 이에 따라 제1의 혼합 유닛에서 혼합된 마이크로 유체가 제2의 혼합 유닛에서 일정량의 제1 또는 제2의 마이크로 유체로서 이용된다. 이 경우에는 제1의 혼합 유닛과 제2의 혼합 유닛이 상기와 같이 접속되어 있기 때문에, 보다 고배율의 희석 계열을 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스의 다른 특정 국면에서는 상기 제1의 혼합 유닛의 상기 제1의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제1의 입구 포트에 접속되어 있고, 상기 제1의 혼합 유닛의 상기 제3의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제3의 입구 포트에 접속되어 있다. 이 경우에는, 제1, 제2의 혼합 유닛이 병렬로 접속되어 있기 때문에, 제1, 제2의 혼합 유닛의 제1, 제2의 칭취부를 동일하게 구성함으로써, 동일한 희석 배율의 복수의 마이크로 유체를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 제1의 혼합 유닛과 제2의 혼합 유닛에서 희석 배율을 다르게 하면, 다른 희석 배율의 마이크로 유체를 얻을 수도 있다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스에서는 제2의 혼합 유닛의 하류측에, 1개 이상의 제3의 혼합 유닛이 추가로 접속될 수 있고, 이에 따라 보다 많은 또는 보다 다종류의 희석 배율의 마이크로 유체를 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제1 및/또는 제2의 혼합 유닛에서, 제1의 칭취부의 출구 개구와, 상기 제2의 칭취부의 출구 개구가 상기 합류부에서 대향되어 있다.
그러나, 상기 제1 및/또는 제2의 혼합 유닛에서, 상기 제1의 칭취부의 출구 개구와, 상기 제2의 칭취부의 출구 개구가 상기 합류부에서 마이크로 유체가 흐르는 방향에서 다른 위치에 배치될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 제1의 칭취부의 출구 개구와 상기 제2의 칭취부의 출구 개구와의 상기 제2의 미세 유로에서의 마이크로 유체가 흐르는 방향에서의 거리가, 상기 제1의 칭취부로부터 합류부에 공급된 제1의 마이크로 유체와 제2의 칭취부로부터 합류부에 공급된 제2의 마이크로 유체 사이에 기포를 형성하지 않도록, 또한 제1, 제2의 칭취부로부터 다른 타이밍으로 상기 합류부에 제1, 제2의 마이크로 유체가 토출되었을 때에, 제1, 제2의 마이크로 유체가 제2의 칭취부의 출구 개구 또는 제1의 칭취부의 출구 개구에 접촉하지 않도록 선택되고 있다. 이 경우에는, 제1, 제2의 칭취부로부터 다른 타이밍으로 합류부에 제1, 제2의 마이크로 유체가 토출되었다 하더라도, 기포의 물림이 생기기 어려워 합류부에서 제1, 제2의 마이크로 유체가 확실하게 합일된다.
바람직하게는, 상기 제1, 제2의 칭취부 내, 합류부에서 하류측에 출구 개구가 위치하고 있는 측의 칭취부로부터 토출된 마이크로 유체가, 합류부에서 상기 칭취부의 출구 개구와는 반대측의 벽면에 이르지 않을 정도가 되도록, 상기 합류부에서의 제2의 미세 유로의 폭이, 상기 토출된 마이크로 유체의 상기 유로의 폭 방향을 따르는 치수보다 크게 되어 있다. 이 경우에 있어서도, 제1의 칭취부로부터 토출된 제1의 마이크로 유체와, 제2의 칭취부로부터 합류부에 토출하여 된 제2의 마이크로 유체 사이에 기포는 물리기 어렵다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스에서는, 바람직하게는 상기 혼합부에서는 유로의 폭 방향 양측의 벽면이 비대칭, 및/또는 유로의 기판 높이 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 되어 있다. 이 경우에는, 혼합부에서 유로의 폭 방향 양측 및 기판 높이 방향 양측의 적어도 한쪽에 있어서, 일방측과 타방측에 있어서 마이크로 유체가 흐르는 상태가 다르기 때문에, 마이크로 유체 중에 소용돌이가 발생하여 제1, 제2의 마이크로 유체가 보다 균일하게 혼합된다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스의 또 다른 특정 국면에서는 상기 제2의 입구 포트에 접속되어 있고, 상기 합류부에서 제1, 제2의 마이크로 유체를 반송하기 위한 가스를 공급하는 제1의 마이크로 펌프 장치와, 제1, 제2의 칭취부에서 일정량의 마이크로 유체를 칭취하고, 또한 제1, 제2의 칭취부로부터 상기 합류부에 제1, 제2의 마이크로 유체를 토출하기 위해 상기 제1, 제3의 미세 유로에 각각 접속된 제2, 제3의 마이크로 펌프 장치가 추가로 구비되어 있다.
제1 내지 제3의 마이크로 펌프 장치를 구동함으로써, 제1, 제2의 칭취부에서 제1, 제2의 마이크로 유체를 칭취하고, 또한 합류부로 이들을 토출할 수 있는 동시에, 토출된 제1, 제2의 마이크로 유체를 혼합부측으로 반송할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스의 또 다른 특정 국면에서는 하나 이상의 미세 유로에서 각 미세 유로 내를 마이크로 유체가 흐를 수 있는 상태와 마이크로 유체의 반송이 정지되는 상태를 실현하기 위해, 1개 이상의 미세 유로와 관련하여 기판 내에 설치된 유로 개폐 장치를 추가로 구비하고, 상기 유로 개폐 장치에 의해, 미세 유로가 열린 상태로 되어 있을 때에, 상기 미세 유로 내를 마이크로 유체가 이동하고, 상기 유로 개폐 장치에 의해 미세 유로가 닫힌 상태로 되어 있을 때에, 마이크로 유체의 이동이 정지된다. 따라서, 상기 유로 개폐 장치를 구동함으로써, 마이크로 유체를 미세 유로 내에 송액하거나, 송액을 정지시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 유로 개폐 장치가 상기 열린 상태와 상기 닫힌 상태 사이에서 이동될 수 있는 스토퍼와, 상기 스토퍼를 상기 열린 상태와 상기 닫힌 상태 사이에서 이동시키는 스토퍼 구동 수단이 구비되고 있다. 이 경우에는, 기판 내에 설치된 스토퍼 구동 수단을 구동함으로써, 칭취부 바로 앞의 유로 내의 가스압이 상승하여, 마이크로 유체가 칭취부로부터 혼합부로 압출된다.
본 발명에 따른 미량 액체 희석 방법은 본 발명에 따라 구성된 마이크로 유체 디바이스를 이용한 미량 액체 희석 방법으로서, 상기 제1의 혼합 유닛의 제1 또는 제2의 칭취부에서 검체로서의 제1의 마이크로 유체를 칭취하고, 상기 제2 또는 제1의 칭취부에 희석액으로서의 제2의 마이크로 유체를 칭취하는 공정과, 상기 제1의 혼합 유닛에서, 상기 검체로서의 제1의 마이크로 유체와 희석액으로서의 제2의 마이크로 유체를 혼합하고, 혼합 마이크로 유체로서 제1의 검체 희석액을 배출하는 공정과, 상기 제2의 혼합 유닛의 제1 또는 제2의 칭취부에서 상기 제1의 혼합 유닛으로부터 배출된 제1의 혼합 마이크로 유체의 적어도 일부를 칭취하고, 상기 제2의 혼합 유닛의 제2 또는 제1의 칭취부에 제2 또는 제1의 마이크로 유체로서 희석액을 칭취하는 공정과, 상기 제2의 혼합 유닛에서 상기 제1의 검체 희석액과 상기 희석액을 혼합하여 제2의 혼합 마이크로 유체로서의 제2의 검체 희석액을 얻고, 상기 제2의 마이크로 유체로서의 상기 제2의 검체 희석액을 상기 제2의 혼합 유닛의 배출부로부터 배출하는 공정을 구비하고, 이에 따라, 농도가 다른 제1, 제2의 검체 희석액을 얻는 미량 액체 희석 방법이다.
본 발명에 따른 미량 액체 희석 방법의 어느 특정 국면에서는 상기 제1, 제2의 혼합 유닛의 후단에 1개 이상의 제3의 혼합 유닛을 접속하고, 농도가 다른 3개 이상의 검체 희석액을 얻는, 청구항 13에 기재된 미량 액체 희석 방법이다.
본 발명에 따른 미량 액체 희석 방법의 다른 특정 국면에서는 제1, 제2의 혼합 유닛의 후단에 n-2개(n은 3 이상의 자연수)의 혼합 유닛을 접속하고, 각 혼합 유닛의 배출부로부터 각각 검체 희석액으로서의 혼합 유체를 배출시키고, 이에 따라, 농도가 다른 n종의 검체 희석액이 얻어진다.
(발명의 효과)
본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스에서는 기판 내에 미세 유로 구조가 형성되어 있고, 상기 미세 유로 구조가, 제1의 혼합 유닛과, 제1의 혼합 유닛의 하류측에 접속되어 있는 제2의 혼합 유닛을 갖고, 각 혼합 유닛에 있어서, 제1, 제2의 칭취부로부터 공급되는 제1, 제2의 마이크로 유체가 합류부에서 합일되고, 또한 혼합부에서 혼합되기 때문에, 각 혼합 유닛에 있어서, 제1, 제2의 칭취부로부터 토출된 제1, 제2의 마이크로 유체의 혼합된 혼합 마이크로 유체를 취출할 수 있다. 또한, 제1의 혼합 유닛의 제1 내지 제3의 출구 포트 중 어느 하나의 출구 포트가, 제2의 혼합 유닛의 제1 또는 제3의 입구 포트의 한쪽 또는 양쪽에 접속되어 있기 때문에, 제1, 제2의 혼합 유닛으로부터 각각 혼합된 마이크로 유체를 얻거나, 또는 각 혼합 유닛에서 제1 또는 제2의 마이크로 유체에 의해 제2 또는 제1의 마이크로 유체를 희석하여 이루어지는 혼합 마이크로 유체로서, 상이한 농도의 혼합 마이크로 유체를 얻을 수 있다. 따라서, 단일 기판을 이용하여 구성된 마이크로 유체 디바이스 내에서, 복수의 희석된 마이크로 유체나 복수종의 농도의 희석된 마이크로 유체를 용이하면서 빠르게 준비하는 것이 가능해진다.
특히, 제1의 혼합 유닛의 제2의 출구 포트가, 제2의 혼합 유닛의 제1 또는 제3의 입구 포트에 접속되는 경우에는, 이에 따라 제1의 혼합 유닛에서 혼합된 마이크로 유체가, 제2의 혼합 유닛에서 일정량의 제1 또는 제2의 마이크로 유체로서 이용되기 때문에, 보다 고배율로 희석된 마이크로 유체를 제2의 혼합 유닛에서 얻을 수 있다.
종래, 이 종류의 마이크로 유체 디바이스에서는 복수의 혼합 유닛을 접속하여 이루어지는 복수단 구식의 미세 유로 구조는 채용되지 않았다. 왜냐하면, 이 종류의 마이크로 유체 디바이스에서는 매우 작은 유로 내를 매우 적은 양의 마이크로 유체가 액적과 같은 형태로 반송되고, 마이크로 유체의 표면 장력이나 유로 벽면의 젖음성 및 모관 현상의 영향을 이용하여 칭취합일을 행하기 때문에, 칭취된 복수의 마이크로 유체가 칭취부로부터 합류부로 압출되는 타이밍이 동일한 것을 전제로 하였지만, 복수의 혼합 유닛의 접속에 있어서는 제1의 혼합 유닛의 출력을 제2의 혼합 유닛이 이용한다는 제약상, 제2의 혼합 유닛 내에서 칭취된 복수의 마이크로 유체가 칭취부로부터 합류부로 압출되는 타이밍을 맞출 수 없기 때문에, 제1, 제2의 혼합 유닛을 단순히 연결하더라도 제2의 혼합 유닛이 기능하지 않았기 때문이다.
이에 반해, 본 발명에서는 복수의 마이크로 유체가 칭취부로부터 합류부로 압출되는 타이밍이 동일하지 않은 경우에도 혼합 유닛으로서의 기능을 발휘할 수 있는 궁리를 하고 있기 때문에, 상기 제1, 제2의 혼합 유닛을 접속한 구조에 있어서도, 제2의 혼합 유닛이 기능을 발휘할 수 있다. 따라서, 복수의 혼합 유닛의 다양한 조합이 가능해져, 각각의 조합으로 혼합된 마이크로 유체를 신속하면서 정확하게 반송하는 것이 가능하게 되어 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 상이한 혼합비에 의한 다단의 혼합·희석을 필요로 하는 다양한 분석이나 화학 반응에 이용하는 데 적합하고, 다양한 농도의 마이크로 유체를 또는 다수의 마이크로 유체를 신속하게 마이크로 유체 디바이스 내에서 준비함으로써, 분석이나 반응에 요하는 조작의 자동화 및 조작 시간의 단축을 도모하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로 유체 디바이스의 미세 유로 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로 유체 디바이스의 일부를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 실시 형태의 미세 유로 구조에 있어서의 제1의 혼합 유닛을 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 4(a), (b)는 유로 전환 장치의 일례를 설명하기 위한 각 모식적 평면도이 고, (c)는 상기 유로 전환 장치의 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 실시 형태에 있어서, 제1의 칭취부에 일정량의 제1의 마이크로 유체를 칭취하는 공정을 설명하기 위한 부분 절결 확대 평면도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 실시 형태에 있어서, 제1의 칭취부에 일정량의 제1의 마이크로 유체를 칭취하는 공정을 설명하기 위한 부분 절결 확대 평면도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 실시 형태에 있어서, 제1의 칭취부에 일정량의 제1의 마이크로 유체를 칭취하는 공정을 설명하기 위한 부분 절결 확대 평면도이다.
도 8은 제1의 실시 형태에 있어서, 제1, 제2의 칭취부로부터 마이크로 유체가 제2의 미세 유로에 토출되는 상태를 나타내는 모식적 부분 절결 평면도이다.
도 9는 제1의 실시 형태에 있어서, 마이크로 유체가 혼합부를 통과하는 상태를 나타내는 부분 절결 평면도이다.
도 10은 제1의 실시 형태의 변형예에 있어서, 제1, 제2의 칭취부의 위치 관계를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.
도 11은 합류부에서의 혼합 비율을 다르게 하기 위해, 제2의 칭취부가 복수 설치된 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 12(a)는 제2의 미세 유로의 형상이 변형되고, 이에 따라 합류부에서의 혼합율이 변화된 다른 변형예를 나타내는 모식적 평면도이고, (b)는 합류부의 형상의 변형예를 설명하기 위한 모식적 부분 절결 평면도이다.
도 13은 제1, 제2의 혼합 유닛이 접속되어 있는 미세 유로 구조의 다른 변형예를 개략도적으로 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 마이크로 유체 디바이스의 미세 유로 구조의 또 다른 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 15는 도 14에 나타낸 미세 유로 구조의 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 16은 본 발명의 마이크로 유체 디바이스의 미세 유로 구조의 또 다른 변형예를 나타내고, 다수의 혼합 유닛이 매트릭스형으로 배치되어 있는 변형예를 나타내는 개략도적 평면도이다.
도 17은 본 발명의 마이크로 유체 디바이스의 미세 유로 구조의 또 다른 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다.
도 18(a), (b)는 혼합부의 형상의 변형예를 나타내는 각 평면도이다.
부호의 설명
1: 마이크로 유체 디바이스
2: 기판
3: 베이스 플레이트
4 내지 6: 중간 플레이트
4a: 토출 구멍
5a: 개구부
6a: 관통 구멍
7: 톱 플레이트
8: 가스 발생실
9: 광 응답성 가스 발생 부재
10: 미세 유로 구조
11: 제1의 혼합 유닛
11a: 제1의 미세 유로
11b: 가스 공급 구멍
11c: 마이크로 유체 공급 구멍
11d: 제1의 칭취부
11e: 접속 미세 유로
11f: 개구부
12: 제2의 미세 유로
12a: 합류부
12b: 혼합부
12b1, 12b2: 벽면
12c: 배출부
12d: 가스 공급 구멍
12e: 가스 배출구
13a: 제3의 미세 유로
13b: 가스 공급 구멍
13c: 액체 공급 구멍
13d: 제2의 칭취부
13e: 접속 미세 유로
13f: 개구부
14a: 제1의 마이크로 유체
14b: 제2의 마이크로 유체
21: 제2의 혼합 유닛
31: 제3의 혼합 유닛
41: 점탄성 스토퍼
42: 스토퍼 구동 장치
40: 미세 유로 개폐 장치
43a 내지 43c: 원형부
62 내지 66: 유로 개폐 장치
71: 수납 챔버
91, 92: 혼합 유닛
93: 유로 개폐 장치
104a 내지 104c: 수납 챔버
111, 121: 혼합 유닛
111a: 미세 유로
111d, 121d: 칭취부
113a: 미세 유로
113d, 123d: 칭취부
112, 122: 미세 유로
131, 132: 수납 챔버
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명함으로써 본 발명을 분명히 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로 유체 디바이스의 미세 유로 구조를 나타내는 모식적 평면도이고, 도 2는 본 실시 형태의 마이크로 유체 디바이스의 일부를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 마이크로 유체 디바이스 (1)은 기판 (2)를 갖는다. 기판 (2)는 투명한 베이스 플레이트 (3)과, 중간 플레이트 (4) 내지 (6)과, 톱 플레이트 (7)을 적층한 구조를 갖는다. 베이스 플레이트 (3) 내에는 가스 발생실 (8)이 설치되어 있다. 가스 발생실 (8)은 베이스 플레이트 (3)의 상면에 개구되어 있고, 또한 가스 발생실 (8) 내에는 빛의 조사에 의해, 또는 가열에 의해 가스를 발생하는 응답성 가스 발생 부재 (9)가 수납되어 있다. 상기 가스 발생실 (8)에 응답성 가스 발생 부재 (9)를 수납함으로써, 마이크로 유체를 구동하는 구동원으로서의 마이크로 펌프 장치가 형성되어 있다. 응답성 가스 발생 부재로서는, 가스 발생량의 제어의 용이성 면에서, 빛의 조사에 의해 가스를 발생하는 광 응답 가스 발생 부재가 바람직하게 이용된다.
베이스 플레이트 (3)이 투명성을 갖기 때문에, 기판 (2)의 하면측으로부터 빛을 조사함으로써, 광 응답성 가스 발생 부재 (9)로부터 가스를 발생시킬 수 있다. 이 가스는 후술하는 미세 유로에 있어서 마이크로 유체를 구동하는 압력원이 된다.
상기 광 응답성 가스 발생 부재 (9)에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 빛이 조사되었을 때에, 가스를 발생시키는 적절한 광 응답성 조성물을 사용할 수 있다. 이러한 광 응답성 조성물로서는, 예를 들면 결합제 수지와, 빛의 조사에 의해 분해되어 가스를 발생시키는 기체 발생제를 포함하는 조성물이 바람직하게 이용된다. 이러한 기체 발생제로서는, 예를 들면 아지드 화합물이나 아조 화합물, 폴리옥시알킬렌 수지, 광산 발생제와 탄산수소나트륨의 배합물 등을 들 수 있다.
중간 플레이트 (4)에는 가스를 토출하기 위한 토출 구멍 (4a)가 형성되어 있다. 토출 구멍 (4a)는 중간 플레이트 (4)의 하면으로부터 상면으로 관통하고 있고, 그의 하측 개구가 가스 발생실 (8)에 임하고 있다.
중간 플레이트 (5)에는 중간 플레이트 (5)를 관통하는 개구부 (5a)가 설치되어 있다. 이 개구부 (5a)는 미세 유로 구조의 미세 유로의 일부를 구성하고 있다. 또한, 중간 플레이트 (6)에는 개구부 (5a)로 개방된 관통 구멍 (6a)가 형성되어 있다. 관통 구멍 (6a)의 상측 개구는 톱 플레이트 (7)의 하면에 형성된 미세 유로 (7a)로 개방되어 있다. 이 미세 유로 (7a)는 상술한 개구부 (5a) 및 관통 구멍 (6a)와 함께 미세 유로 구조를 형성하고 있다.
상기 중간 플레이트 (4) 내지 (6) 및 톱 플레이트 (7)은 적절한 합성 수지 시트 또는 합성 수지로 이루어진다.
도 2는 상기 마이크로 유체 디바이스 (1)에 있어서, 마이크로 유체를 구동하기 위한 가스압을 발생하는 마이크로 펌프 장치가 구성되어 있는 부분과, 미세 유로 구조의 일부를 개략도적으로 나타내고 있다. 마이크로 유체 디바이스의 미세 유로에 대해서는 상술한 특허 문헌 3 등에 개시되어 있다.
일반적으로, 마이크로 유체 디바이스 (1)은 상술한 바와 같이, 손으로 휴대할 수 있는 크기로 되어, 평면적이 수백 cm2 이하, 바람직하게는 100 cm2 이하의 작은 기판 (2)를 이용하여 구성되어 있다. 또한, 기판 (2)의 두께는 0.5 내지 10 mm 정도로 되어 있다. 그리고, 기판 (2) 내에는 상기 마이크로 유체를 반송하기 위한 구동 부분뿐만 아니라, 검체나 희석액으로서의 마이크로 유체를 반송하는 다양한 미세 유로가 형성되어 있다. 이러한 미세 유로 구조는 통상, 검체나 희석액을 공급하는 공급부, 이들을 혼합하는 혼합부, 이들을 반응시키는 반응부 등을 포함하고 있다. 상기 공급부, 혼합부 및 반응부 등은 기판 (2) 내에서 어느 정도의 부피를 갖는 공간으로서 형성되어 있고, 가는 미세 유로, 예를 들면 미세 유로 (7a) 등에 배열되어 있다.
본 실시 형태의 마이크로 유체 디바이스 (1)의 특징은 도 1에 모식적 평면도로 나타내는 미세 유로 구조 (10)가 기판 (2) 내에 형성되어 있는 데에 있다. 미세 유로 구조 (10)은 필수적인 구성으로서 제1의 혼합 유닛 (11)과 제2의 혼합 유닛 (21)을 갖는다. 제1의 혼합 유닛 (11)의 하류측에 제2의 혼합 유닛 (21)이 접 속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제2의 혼합 유닛 (21)의 하류에 추가로 1개의 제3의 혼합 유닛 (31)이 접속되어 있다.
제1의 혼합 유닛 (11)의 구성을 도 3의 모식적 확대 평면도를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제1의 혼합 유닛 (11)은 제1의 미세 유로 (11a)를 갖는다. 제1의 미세 유로 (11a)의 일단에는 가스 공급 구멍 (11b)가 배열되어 있다. 또한, 제1의 미세 유로 (11a)의 타단은 제1의 마이크로 유체 공급 구멍 (11c)가 배열되어 있다. 제1의 마이크로 유체 공급 구멍 (11c)는 기판 (1)의 외부에 개구되어 있고, 제1의 마이크로 유체를 기판 (1)의 미세 유로 구조에 공급하는 부분이다.
가스 공급 구멍 (11b)는 상술한 마이크로 펌프 장치 등의 가스 발생 구동원에 접속되어 있고, 또한 적절하게 개폐할 수 있도록 구성되어 있다.
제1의 미세 유로 (11a)와 평행하게 제2의 미세 유로 (12)가 배치되어 있다. 제2의 미세 유로 (12)에서는 화살표 방향으로 마이크로 유체가 흐른다. 상류측에 합류부 (12a)가, 하류측에 혼합부 (12b)가 설치되어 있다. 혼합부 (12b)의 하류측에 배출부 (12c)가 배열되어 있다.
또한, 제2의 미세 유로 (12)를 사이에 끼워 제1의 미세 유로 (11a)와는 반대측에 제3의 미세 유로 (13a)가 설치되어 있다. 제3의 미세 유로 (13a)는 일단이 가스 공급 구멍 (13b)에 타단이 액체 공급 구멍 (13c)에 배열되어 있다. 가스 공급 구멍 (13b) 및 액체 공급 구멍 (13c)는 가스 공급 구멍 (11b) 및 가스 공급 구멍 (11c)와 마찬가지로 구성되어 있다.
또한, 제1의 미세 유로 (11a)로부터 분지한 미세 유로를 포함하는 제1의 칭취부 (11d)가 설치되어 있다. 제1의 칭취부 (11d)의 용적은 칭취되어야 할 마이크로 유체의 부피와 동일하게 되어 있다.
마찬가지로, 제3의 미세 유로 (13a)로부터 분지되어, 일정량의 용적을 갖는 미세 유로가 형성되어 있고, 상기 미세 유로에 의해 제2의 칭취부 (13d)가 형성되어 있다.
제2의 칭취부 (13d)의 용적은 제2의 칭취부 (13d)에서 칭취해야 할 마이크로 유체의 부피와 동일하게 되어 있다.
따라서, 제1, 제2의 칭취부 (11d, 13d)의 일단은 각각, 제1의 미세 유로 (11a) 및 제3의 미세 유로 (13a)에 접속되어 있고, 타단은 각각, 제2의 미세 유로 (12)에 설치된 합류부 (12)에 개구되어 있다.
한편, 상기 제1, 제2의 칭취부 (11d, 13d)의 용적은 특별히 한정되지 않지만, 피코리터로부터 마이크로리터 오더의 매우 작은 크기로 되어 있는 것이 보통이다. 즉, 상술한 바와 같이, 본 발명의 마이크로 유체 디바이스에서는 이러한 매우 미소한 용적의 마이크로 유체가 미세 유로에 있어서 반송된다.
제2의 미세 유로 (12)의 상류측에는 가스 공급 구멍 (12d) 및 가스 배출구 (12e)가 배치되어 있다. 가스 공급 구멍 (12d) 및 가스 배출구 (12e)는 상술한 가스 공급 구멍 (11b) 및 액체 공급 구멍 (11c)과 동일하게 형성되어 있다.
제1의 칭취부 (11d)에 있어서 마이크로 유체가 일정량 칭취되는 구조를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
액체 공급 구멍 (11c)로부터 마이크로 유체를 주입한다. 이 경우, 제1의 미세 유로 (11a) 내는 대기에 개방해 둔다. 즉, 가스 공급 구멍 (11b)를 대기에 개방해 두면 좋다. 액체 공급 구멍 (11c)로부터 마이크로 유체를 주입할 때에는 미량 주사기 등을 이용하여 액체 주입 구멍 (11c)로부터 압입하면 좋다. 그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 마이크로 유체 (14)가 제1의 미세 유로 (11a) 내에 송액되고, 또한 분지 미세 유로로 이루어지는 제1의 칭취부 (11d)를 채운다.
본 실시 형태에서는 제1의 칭취부 (11d)의 선단측에는 제1의 칭취부 (11)을 구성하고 있는 미세 유로보다 직경이 작은 접속 미세 유로 (11e)가 설치되어 있다. 접속 미세 유로 (11e)의 직경은 매우 가늘고, 따라서, 마이크로 유체 (14)는 표면 장력 때문에 그의 주입압 정도로는 접속 미세 유로 (11e)를 흐를 수 없고, 접속 미세 유로의 입구 또는 출구에서 정지한다.
다음으로, 가스 공급 구멍 (11b)로부터 제1의 미세 유로 (11a)에 가스를 공급한다. 이 경우, 액체 공급 구멍 (11c)는 대기에 개방해 둔다. 그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1의 칭취부 (11d) 내에 일정량의 마이크로 유체로서, 제1의 마이크로 유체 (14a)가 잔존하게 된다. 이와 같이, 제1의 칭취부 (11d)에, 마이크로 유체 (14a)를 잔존시키기 위해, 가스의 공급에 있어서는 제2의 유로 (12)측은 닫아 두고, 대기에 개방되지 않은 것이 바람직하다. 그러나, 접속 미세 유로 (11e)가 충분히 가늘고, 상기 접속 미세 유로 (11e)에 있어서, 모관 반력이 기능하는 경우에는 제2의 미세 유로 (12)측을 밀폐해 둘 수도 있다.
다음으로, 제1의 미세 유로 (11a)의 액체 공급 구멍 (11c)측의 일부를 후술 하는 유로 개폐 장치의 밸브 등에 의해 닫고, 그 상태에서 가스 공급 구멍 (11b)로부터 제1의 미세 유로 (11a)에 가스를 공급한다. 그 결과, 제1의 칭취부 (11d)에 칭취되어 있던 제1의 마이크로 유체 (14a)가, 도 7에 나타낸 바와 같이 제2의 미세 유로 (12) 내에 토출된다.
제1의 칭취부 (11d)에 칭취되어 있던 제1의 마이크로 유체 (14a)의 부피는 상기 제1의 칭취부 (11d)의 용적과 동일하기 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 일정량의 제1의 마이크로 유체 (14a)를 제2의 미세 유로 (12) 내에 확실하게 토출할 수 있다.
상기 유로 개폐 장치로서는, 미세 유로의 일부를 개방한 상태와 폐쇄한 상태를 전환할 수 있는 적절한 밸브에 의해 형성할 수 있다. 이러한 밸브로서는, 전자 밸브나 압전 소자 등의 구동 소자에, 유로를 가늘게 한 상태와 유로를 개방한 상태에서 이동할 수 있는 스토퍼를 연결한 구조 등을 사용할 수 있다.
또한, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 점탄성 스토퍼 (41)을 가스 또는 액체에 의한 스토퍼 구동원 (42)와 조합한 유로 개폐 장치를 이용할 수 있다. 여기서는 점탄성 스토퍼 (41)은 탄성을 갖고, 유로 내의 압력의 증대에 의해 이동할 수 있는 적절한 재료, 예를 들면 엘라스토머 또는 겔 등에 의해 구성할 수 있다. 송액되는 마이크로 유체가 수용액인 경우에는 비수용성 점탄성체가 바람직하게 이용되고, 유기 용매인 경우에는 비유기용매 용해성 점탄성체를 이용하는 것이 바람직하다.
도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 개폐되는 액 미세 유로 (11a)의 일부에 점탄성 스토퍼 (41)이 수납될 수 있는 스토퍼 유로부 (43)이 형성되어 있다. 스토퍼 유로 부 (43)은 본 실시 형태에서는 3개의 원형이 부분적으로 중첩되도록, 또한 미세 유로 (11a)가 신장하는 방향과 직교하는 방향으로 배열된 형상을 갖는다. 이 열의 원형부 (43a) 내지 (43c) 중, 1개의 원형부 (43a)가 상기 제1의 미세 유로 (11a)의 도중에 설치되어 있고, 나머지 원형부 (43b, 43c)는 제1의 미세 유로 (11a)의 측방에 배치되어 있다. 도 4(a)는 점탄성 스토퍼 (41)이 제2, 제3의 원형부 (43b, 43c) 내에 충전되어 있고, 이 상태에서는 미세 유로 (11a)는 열린 상태로 되어 있다.
도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 구동원 (42)로부터 가스를 발생하고, 그 압력에 의해 점탄성체 스토퍼 (41)을 측방으로 이동시킨다. 그 결과, 점탄성체 스토퍼 (41)이 제1, 제2의 원형부 (43a, 43b) 측으로 이동하고, 제1의 원형부 (43a)의 내면에 밀착된다. 그 때문에, 제1의 미세 유로 (11a)는 닫힌 상태로 된다.
이와 같이 하여, 제1의 미세 유로 (11a)를 열린 상태로부터 닫힌 상태로 전환할 수 있다. 한편, 열린 상태로 다시 복귀시키기 위해서는, 예를 들면 제1의 원형부 (43a)에 제2의 구동원을 연결해 두고, 제2의 구동원측으로부터 다시 가스를 공급하여, 점탄성 스토퍼 (41)을 도 4(a)의 상태로 이동시키면 좋다.
또는, 도 4(b)에 나타내는 상태로부터, 가스 구동원 (42) 대신에 가스 흡인원을 접속하고, 흡인에 의해 점탄성 스토퍼 (41)을 도 4(a)에 나타내는 열린 상태로 복귀시키면 좋다.
도 3으로 되돌아가서 상기와 같은 유로 개폐 장치를 제1의 미세 유로 (11a)의 도중에 설치함으로써, 상기와 같이 하여 가스 공급 구멍 (11b)로부터 공급되는 가스의 압력에 의해, 제1의 칭취부 (11d)에 일정량의 제1의 마이크로 유체 (14a)를 칭취하고, 또한 상기와 같이 제2의 미세 유로 (12)에 토출할 수 있다.
마찬가지로, 제3의 미세 유로 (13a)에 있어서도, 상기와 동일하게 하여 제2의 칭취부 (13d)의 용적에 따른 제2의 마이크로 유체를 제2의 칭취부 (13d)에서 칭취하고, 제2의 미세 유로 (12)에 토출할 수 있다.
한편, 제2의 칭취부 (13d)는 제2의 마이크로 유체의 부피에 따른 용적을 갖도록 형성되어 있고, 본 실시 형태에서는 도 8에 개략도적 부분 확대 평면도로 나타낸 바와 같이, 제2의 칭취부 (13d)도 또한, 선단에 제2의 칭취부 (13d)를 구성하고 있는 미세 유로보다 폭이 좁은 접속 미세 유로 (13e)를 갖는다.
상기 접속 미세 유로 (11e, 13e)를 설치함으로써, 제1, 제2의 마이크로 유체를 제2의 미세 유로 (12)에 토출하기에 앞서서, 제2의 미세 유로 (12)측으로의 마이크로 유체의 누설을 확실하게 억제할 수 있다. 마이크로 유체가 수용액이면서 접속 미세 유로의 벽면이 친수성일 때, 마이크로 유체는 미세 유로의 출구에서 멈춘다. 또한, 마이크로 유체가 수용액이면서 접속 미세 유로의 벽면이 소수성일 때, 마이크로 유체는 미세 유로의 입구에서 멈춘다. 또한, 마이크로 유체가 유성 용액이면서 접속 미세 유로의 벽면이 친수성일 때, 마이크로 유체는 미세 유로의 입구에서 멈추고, 또한 마이크로 유체가 유성 용액이면서 접속 미세 유로의 벽면이 소수성일 때, 마이크로 유체는 미세 유로의 출구에서 멈춘다.
그러나, 상기 접속 미세 유로 (11e, 13e) 대신에 제1, 제2의 칭취부 (11d, 13d)의 제2의 유로 (12)에 개구되어 있는 부분의 벽면의 젖음성을 낮게 하고, 이에 따라 제1의 마이크로 유체 (14a)나 제2의 마이크로 유체가 상기 제2의 미세 유로 (12)에 개구되어 있는 부분으로부터 누설되는 것을 억제할 수 있다. 습윤성을 낮게 하는 방책으로서는, 기지된 부분 발수 가공 수단을 취할 수 있다.
본 실시 형태에서는 제2의 칭취부 (13d)의 제2의 미세 유로 (12)에 개구되어 있는 개구부 (13f)와, 제1의 칭취부 (11f)의 제2의 미세 유로 (12)에 개구되어 있는 개구부 (11e)가 제2의 미세 유로 (12)에서의 마이크로 유체의 유동 방향에서 상이한 위치에 배치되어 있다. 즉, 개구부 (13f)와 개구부 (11f)는 도 8의 거리 R 만큼 이격되어 있다. 한편, 거리 R은 개구부 (13f)와 개구부 (11f)의 중심간 거리이다.
제1의 칭취부 (11d)의 개구부 (11f)와 제2의 칭취부 (13d)의 개구부 (13f)는 제2의 미세 유로 (12)에서 대향하도록 배치될 수 있다. 그러나, 양자를 대향시켜 배치하고, 거의 동일한 타이밍으로 제1, 제2의 칭취부 (11d, 13d)로부터 제1, 제2의 마이크로 유체를 제2의 미세 유로 (12)에 토출하는 것은 매우 곤란하다. 유로 개폐 장치 등을 동일한 타이밍으로 구동했다 하더라도, 실제로는 제1, 제2의 마이크로 유체가 토출되는 타이밍은 약간 어긋날 수 있다.
제1, 제2의 마이크로 유체가 토출되는 타이밍이 약간이라도 어긋나면, 한쪽의 마이크로 유체가 다른 쪽의 칭취부 개구 부분에 부착되고, 다른 쪽의 칭취부에 칭취되어 있던 마이크로 유체가 누설되거나, 정확한 부피비로 제1, 제2의 마이크로 유체를 혼합하는 것이 곤란해진다.
이에 반해, 본 실시 형태에서는 상기 거리 R 만큼 제1의 칭취부 (11d)의 개 구부 (11e)와 제2의 칭취부 (13d)의 개구부 (13f)가 이격되어 있다. 따라서, 제1의 칭취부 (11d)로부터의 제1의 마이크로 유체 (14a)의 토출 타이밍과, 제2의 칭취부 (13d)로부터의 제2의 마이크로 유체를 토출하는 타이밍이 다른 경우, 예를 들면 하류부에 제1의 마이크로 유체 (14a)를 먼저 토출한 경우, 제1의 마이크로 유체 (14a)가 제2의 칭취부 (13d)의 개구부 (13e)에 부착되기 어렵다. 그 때문에, 제2의 칭취부 (13d)에 칭취되어 있는 마이크로 유체의 누설이 생기기 어렵다. 즉, 상기 거리 R은, 토출된 마이크로 유체의 다른 쪽의 칭취부의 개구부로의 접촉을 방지하는 데 충분한 길이의 거리로 되어 있는 것이 바람직하다.
그러나, 상기 거리 (R)이 너무 크면, 도 8(b)에 개략도적으로 도시되어 있는 바와 같이, 제1의 칭취부 (11d)로부터 토출된 제1의 마이크로 유체 (14a)와 제2의 칭취부 (13d)로부터 토출된 제2의 마이크로 유체 (13b)의 액적이 매우 떨어져 있어 사이에 공기층 (X)가 형성된다. 따라서, 사이에 공기의 기포를 물어 마이크로 유체 (14a)와 마이크로 유체 (14b)가 충분히 혼합되기 어려운 우려가 있다.
따라서, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 거리 (R)은 제1의 마이크로 유체 (14a) 및 제2의 마이크로 유체 (14b) 사이에 기포를 개입시키지 않는 정도로 근접되어 있는 것이 바람직하다.
그러나, 상기 거리 (R)이 크더라도, 제2의 미세 유로 (12)의 합류부 (12a)에서의 폭 (W)를 충분히 크게 함으로써, 공기의 물림을 방지할 수도 있다. 즉, 도 8(c)에 도시되어 있는 바와 같이, 제1의 마이크로 유체 (14a)의 토출이 완료된 단계에서, 제1의 마이크로 유체 (14a)가 개구부 (14e)와는 반대측의 제2의 미세 유로 내벽에 접하지 않도록, 합류부 (12a)에서의 제2의 미세 유로 (12)의 폭 (W)가 토출된 제1의 마이크로 유체 (14a)의 상기 폭 (W) 방향의 치수보다 큰 것이 바람직하다. 그 경우에는 제1의 마이크로 유체 (14a)와 제2의 마이크로 유체 (14b) 사이에 공기층이 형성되었다 하더라도, 제2의 마이크로 유체 (14b)가 송액될 때에, 공기가 제1의 마이크로 유체 (14a)와 반대측의 유로 내벽 사이를 통과하여 공기가 밀어내어지게 된다. 따라서, 공기의 물림이 생기기 어렵다.
도 3으로 돌아가서 제2의 미세 유로 (12)의 상류측에 설치된 가스 공급 구멍 (12d)로부터 가스를 공급함으로써, 상기 제1, 제2의 마이크로 유체 (14a, 14b)가 합일한 상태에서 하류측으로 흐르게 된다. 그리고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 혼합부 (12b)에서는 미세 유로의 평면 형상이, 상기 제2의 미세 유로 (12b)의 폭 방향 양측의 형상이 비대칭으로 되어 있기 때문에, 혼합 마이크로 유체 (14c)가 혼합되게 된다. 즉, 혼합 마이크로 유체 (14c) 내에 상기 비대칭성에 의해 소용돌이가 발생하여, 혼합 마이크로 유체 (14c)가 교반되어 확실하게 혼합된다. 여기서는, 제2의 미세 유로 (12)의 한쪽 내벽 (12e)가 반대측의 내벽 (12f)를 향하여 하류로 감에 따라서 근접하도록 테이퍼가 부여되어 있다. 따라서, 상기 혼합 마이크로 유체 (14) 내에서 소용돌이가 생겨 교반 작용에 의해 충분히 제1, 제2의 마이크로 유체가 혼합된다.
따라서, 본 실시 형태에서는 혼합 유닛 (11) 내에, 또는 혼합 유닛 (11)의 하류측에 큰 혼합 챔버를 설치할 필요는 없다. 혼합 챔버가 필요없는 것은 마이크로 유체 디바이스의 집적화, 단시간 처리화, 상호 접속에 있어서 우위가 된다.
본 실시 형태에서는 충분히 혼합된 혼합 마이크로 유체가, 혼합부 (12b)의 하류측에 설치된 배출부 (12c)로부터 배출된다. 그리고, 본 실시 형태에서는 제1의 혼합 유닛 (11)의 배출부 (12c)로부터 배출된 혼합 마이크로 유체 (14c)가, 제2의 혼합 유닛 (21)의 제1의 칭취부에 후술하는 제1의 입구 포트로부터 공급되게 된다. 즉, 제1의 혼합 유닛 (11)의 혼합 결과가 제2의 혼합 유닛 (21)에서 이용된다. 마이크로 유체를 혼합하는 제1의 혼합 유닛 (11)에 제2의 혼합 유닛 (21)을 직접 접속하여 다단 구성으로 함으로써, 1단의 구성에 비하여 고희석 배율의 마이크로 유체를 얻을 수 있다.
한편, 상기 실시 형태에서는 제1의 칭취부 (11d)에 비하여 용적이 큰 제2의 칭취부 (13d)의 개구부가 합류부 (12a)에서 상류측에 위치해 있었다. 이에 반해, 도 10에 나타내는 변형예와 같이, 제1의 칭취부 (11d)를 제2의 칭취부 (13d)보다 상류측에서 합류부 (12a)에 개구하도록 배치할 수도 있다. 이 변형예에서는 상류측의 제1의 칭취부 (11d)의 용적 쪽이, 하류측의 제2의 칭취부 (12d)의 용적보다 커지도록 하면 좋다.
이에 반해, 도 11에 나타내는 다른 변형예와 같이, 복수의 제2의 칭취부 (13d, 13d)를 합류부 (12a)에 접속할 수 있다. 이 경우에는 제2의 마이크로 유체의 혼합 비율을 높일 수 있다.
또한, 도 12에 나타내는 변형예와 같이, 제2의 미세 유로 (12)에 있어서, 제1의 칭취부 (11d)가 개구되어 있는 개구부 (11f)의 반대측의 벽면을 상기 개구부 (11f)측으로 돌출시키고, 이에 따라 제1의 마이크로 유체 (14a)가 토출되는 부분의 제2의 미세 유로 (12)의 폭을 좁게 할 수 있다. 이 경우에는 제1의 칭취부의 용적이 작더라도 제1의 마이크로 유체가 합류부의 반대측의 벽에 도달하기 때문에, 제1의 칭취부와 제2의 칭취부의 용적 비율을 작게 하더라도 안정 동작을 시킬 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2의 마이크로 유체가 1대 1의 비율로 합류부 (12a)에서 혼합하도록 할 수 있다.
또한, 도 12(b)에 나타내는 변형예와 같이, 제2의 미세 유로 (12)는 마이크로 유체의 유동 방향 도중에 상대적으로 나머지 부분보다 폭이 좁은 세폭부 (12f)를 합류부 (12a)에 설치할 수 있다. 여기서는 합류부 (12a)는 마이크로 유체의 유동 방향 중앙에 세폭부 (12f)를 갖는다. 그리고, 세폭부 (12f)의 상류측에서 제1의 칭취부 (11d)의 개구부 (11f)가 개구되어 있고, 세폭부 (12e)의 하류측에서 제2의 칭취부 (13d)의 개구부 (13f)가 개구되어 있다.
여기서도, 세폭부 (12f)의 하류측에서는 제2의 미세 유로 (12)의 폭을, 제2의 칭취부 (13d)로부터 토출되는 마이크로 유체의 액적의 직경보다 크게 해 두면, 공기의 물음을 방지하면서, 제1, 제2의 마이크로 유체를 합류부 (12a)에서 합일할 수 있다. 즉, 가스 공급 구멍 (12d)로부터의 가스압에 의해, 상류측으로 토출된 제1의 마이크로 유체 (14a)를 아래쪽으로 이동시킴에 있어서, 제1의 마이크로 유체 (14a)와 제2의 마이크로 유체 (14b) 사이에 위치해 있는 공기가 하류측에 밀어내어진다. 따라서, 제1, 제2의 마이크로 유체 (14a, 14b)가 기포를 물지 않고 합일된다. 단, 제1의 마이크로 유체와 제2의 마이크로 유체가 합일된 후, 제2의 미세 유로 (12)의 폭을 모두 메우는 액적이 되는 것이 필요하다.
본 발명의 어느 마이크로 유체 디바이스는 적어도 제1, 제2의 혼합 유닛을 접속한 구조를 갖는다. 이 경우, 혼합 유닛이 상술한 바와 같이 제1 내지 제3의 미세 유로를 갖고, 제2의 미세 유로에, 상류측으로부터 합류부, 혼합부 및 배출부가 구성되어 있다. 이러한 제1, 제2의 혼합 유닛은 다양한 형태로 접속될 수 있다.
도 13 내지 도 17을 참조하여 이러한 제1의 혼합 유닛에 제2의 혼합 유닛의 접속 형태의 변형예를 각각 설명하도록 한다.
도 13은, 도 1에 나타낸 상기 실시 형태와 마찬가지로, 제1, 제2의 혼합 유닛이, 제1의 혼합 유닛에서의 혼합 결과를 이용하여 접속되어 있는 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 여기서는 상기 실시 형태와 마찬가지로, 제1의 혼합 유닛 (11)의 후단에 제2의 혼합 유닛 (21)이 접속되어 있다. 도 13 이하의 미세 유로 구조의 도면에서는 적절하게, 혼합 유닛 및 유로 개폐 장치 등을 파선으로 둘러싸인 블록으로서 나타내기로 한다.
도 13에 나타내는 미세 유로 구조 (61)은 상기 실시 형태와 마찬가지로, 제1의 혼합 유닛 (11)의 하류측에 제2의 혼합 유닛 (21)이 접속되어 있다. 여기서, 제1의 혼합 유닛 (11)은 제1 내지 제3의 입구 포트 (A) 내지 (C)와, 제1 내지 제3의 출구 포트 (D) 내지 (F)를 갖는 것으로 표시할 수 있다. 즉, 제1의 입구 포트 (A)와 제1의 출구 포트 (D) 사이에 제1의 미세 유로 (11a)가 접속되어 있다. 제1의 미세 유로 (11a)에, 제1의 칭취부 (11d)의 일단이 접속되어 있고, 제1의 칭취부 (11a)의 타단이 제2의 미세 유로 (12)에 접속되어 있다. 제2의 입구 포트 (B)와 제2의 출구 포트 (E) 사이에 제2의 미세 유로 (12)가 접속되어 있다. 제3의 입구 포트 (C)와 제3의 출구 포트 (F) 사이에 상기 제3의 미세 유로 (13)이 접속되어 있다. 제2의 출구 포트 (E)는 배출부에 접속되어 있고, 혼합된 마이크로 유체를 외부에 배출하는 부분에 상당한다. 또한, 제3의 출구 포트 (F)는 유로 개폐 장치 (62)에 접속되어 있다.
제2의 혼합 유닛 (21)의 제1의 입구 포트 (A)는 제1의 혼합 유닛 (11)의 제1의 출구 포트 (D)에 접속되어 있고, 제2의 혼합 유닛 (21)의 제2의 입구 포트 (B)는 가스 공급 구멍에 접속되어 있다. 제3의 입구 포트 (C)는 상기 제1의 혼합 유닛 (11)의 제2의 출구 포트 (E)에 접속되어 있다. 따라서, 제2의 혼합 유닛 (21)의 제3의 입구 포트 (C)로부터, 제1의 혼합 유닛 (11)에서 혼합된 혼합 마이크로 유체가 공급되고, 상기 마이크로 유체가 제2의 혼합 유닛 (11)의 제2의 칭취부 (13d)에 칭취된다.
따라서, 제2의 혼합 유닛 (21)에서는 제1의 혼합 유닛 (11)에서 혼합된 결과가 이용된다. 따라서, 제1의 칭취부 (11d)로부터 희석액을 공급하는 구조로 한 경우, 제1, 제2의 혼합 유닛 (11, 21)을 상기와 같이 접속함으로써 보다 고배율로 희석할 수 있다.
또한, 상기 제2의 혼합 유닛 (21)의 제3의 출구 포트에도 유로 개폐 장치 (63)이 접속되어 있다. 마찬가지로, 제2의 혼합 유닛 (21)의 제1의 출구 포트 (D)에도 유로 개폐 장치 (64)가 접속되어 있고, 제2의 출구 포트 (E)로부터, 고배율로 희석된 마이크로 유체가 토출되고, 후단에 설치된 측정부나 반응부에 송액된다.
도 14는 상기 제1, 제2의 혼합 유닛 (11, 21)의 하류측에, 추가로 제3의 혼합 유닛 (31)을 접속한 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이와 같이, 제1, 제2의 혼합 유닛 (11, 21)의 하류측에 추가로 하나 이상의 혼합 유닛 (31)을 접속할 수 있다. 또한, 도 14에 나타내는 구조에서는 제1 내지 제3의 혼합 유닛 (11, 21, 31)의 각 제3의 출구 포트 (F)가 각각 유로 개폐 장치 (62, 63, 65)에 접속되어 있지만, 상기 출구 포트 (F)와 유로 개폐 장치 사이에 분지 유로가 형성되어 있고, 상기 분지 유로가 수납 챔버 (71)에 접속되어 있다. 수납 챔버 (71) 대신에 반응 셀을 구성할 수 있다.
따라서, 제1 내지 제3의 혼합의 각 제3의 출구 포트 (F)에 접속된 수납 챔버 (71, 71, 71)에서는 각각 다른 희석 배율의 마이크로 유체가 준비된다. 또한, 제3의 혼합 유닛 (31)의 배출부에 접속되어 있는 제2의 출구 포트 (E)에도 마찬가지로 유로 개폐 장치 (66)과 수납 챔버 (71)이 접속되어 있고, 상기 수납 챔버 (71)에도 상이한 희석 배율의 마이크로 유체가 준비된다.
도 15는 도 14에 나타낸 미세 유로 구조의 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다. 도 14에서는 상기 수납 챔버 (71)이 제1 내지 제3의 혼합 유닛 (11, 21, 31)의 제3의 출구 포트 (F)와 유로 개폐 장치 사이에 접속되어 있지만, 도 15에서는 제1의 혼합 유닛의 제3의 입구 포트 (C)의 전단에 수납 챔버 (81)이 접속되어 있고, 또한 제1 내지 제3의 혼합 유닛 (11, 21, 31)의 제2의 출구 포트 (E)의 하류측에 각각 수납 챔버 (82) 내지 (84)가 접속되어 있다. 이 수납 챔버 (82) 내지 (84)에서는 각 단의 혼합 유닛 (11, 21, 31)에서의 혼합 결과가 측정되게 된다.
도 14나 도 15에 나타낸 미세 유로 구조를 갖는 마이크로 유체 디바이스를 이용함으로써, 본 발명의 미량 액체 희석 방법을 실시할 수 있다. 예를 들면, 도 14에 나타내는 미세 유로 구조에서는 제1의 혼합 유닛 (11)의 제1의 칭취부 (11d)에 제1의 마이크로 유체로서 희석액을 칭취한다. 한편, 제2의 칭취부 (13d)에, 제2의 마이크로 유체로서 희석되어야 할 검체를 칭취한다. 이 검체와 희석액이 제1의 혼합 유닛 (11)에서 혼합되고, 제1의 혼합 유닛 (11)의 제2의 미세 유로 (12)의 배출부로부터 제2의 출구 포트 (E)를 통해 배출된다. 그리고, 제2의 혼합 유닛 (21)에서는 제1의 칭취부 (11d)에, 제1의 혼합 유닛 (11)의 경우와 마찬가지로, 제1의 마이크로 유체로서 희석액이 제1의 칭취부 (11d)에 칭취된다.
한편, 제2의 칭취부 (13d)에는 제1의 혼합 유닛 (11)의 혼합 결과인 상기 검체 희석액, 즉 출구 포트 (E)로부터 배출된 제1의 혼합 마이크로 유체로서의 검체 희석액이 칭취된다. 도 14에서는 제2의 혼합 유닛 (21)의 제3의 출구 포트 (F)에 수납 챔버 (71)이 배치되어 있고, 상기 수납 챔버 (71)에 상기 제1의 혼합 마이크로 유체, 즉 제1의 검체 희석액이 수납된다. 또한, 제2의 혼합 유닛 (21)에서 제1의 검체 희석액과 희석액이 혼합되고, 얻어진 제2의 혼합 마이크로 유체로서의 검체 희석액이, 제2의 혼합 유닛 (21)의 출구 포트 (E)로부터 배출되고, 제3의 혼합 유닛 (31)의 출구 포트 (F)를 통해 접속된 챔버 (71)에 공급된다. 따라서, 제2의 혼합 유닛 (21) 및 제3의 혼합 유닛 (31)의 측방에 접속되어 있는 각 챔버 (71, 71)에, 농도가 다른 제1, 제2의 검체 희석액이 공급되게 된다.
도 15에 나타내는 미세 유로 구조에 있어서는 제1의 혼합 유닛 (11)과 제2의 혼합 유닛 (21) 사이에 접속된 수납 챔버 (82)에 제1의 검체 희석액이, 제2의 혼합 유닛 (21)과 제3의 혼합 유닛 (31) 사이에 접속되어 있는 수납 챔버 (83)에 제2의 검체 희석액이 제공된다.
이와 같이, 도 14 및 도 15에 나타낸 미세 유로 구조를 이용함으로써, 본 발명의 미량 액체 희석 방법을 실시하여, 농도가 다른 복수의 검체 희석액을 준비할 수 있다. 한편, 도 14 및 도 15에서는 상술한 바와 같이, 제3의 혼합 유닛 (31)이 추가로 접속되어 있고, 따라서 농도가 다른 3 종류의 검체 희석액을 제공할 수 있다.
또한, 후술하는 실시예와 같이, 제1, 제2의 혼합 유닛의 다음 단에 더 많은 혼합 유닛을 접속할 수도 있고, 그 경우, 제1, 제2의 혼합 유닛의 하류에 n-2개(n은 자연수)의 혼합 유닛을 접속한 경우, 농도가 다른 n 종류의 검체 희석액을 준비할 수 있다.
한편, 도 14 및 도 15의 경우와는 반대로, 제1의 칭취부에 검체가, 제2의 칭취부에 희석액이 칭취될 수 있다.
또한, 도 16은 보다 많은 혼합 유닛이 매트릭스형으로 접속된 미세 유로 구조를 나타내는 모식적 평면도이다. 여기서는 제1 내지 제3의 혼합 유닛 (11, 21, 31)은 도 14에 나타낸 미세 유로 구조와 마찬가지로 구성되어 있다. 그러나, 각 혼합 유닛 (11, 21, 31)의 각 제3의 출구 포트 (F)에는 유로 개폐 장치와 수납 챔버가 접속되어 있을 뿐만 아니라, 제3의 출구 포트에 추가로 제4, 제5의 혼합 유닛이 직렬로 접속된 미세 유로 구조가 접속되어 있다. 즉, 제1 내지 제3의 혼합 유 닛 (11, 12, 13)을 양방향으로 한 경우, 상 및 열로 이루어지는 매트릭스의 열 방향으로 제4, 제5의 혼합 유닛 (91, 92)이 각 혼합 유닛 (11, 21, 31)에 접속되어 있다. 제4, 제5의 혼합 유닛의 접속 구조는 제1, 제2의 혼합 유닛과 동일하다.
즉, 제4, 제5의 혼합 유닛 (91, 92)는 제5의 혼합 유닛 (92)에 있어서, 제4의 혼합 유닛 (91)에 있어서의 혼합 결과가 이용되도록 제1, 제2의 혼합 유닛 (11, 21)의 접속 관계와 마찬가지로 접속되어 있다. 그리고, 제5의 혼합 유닛의 제2의 출구 포트 (E)에 유로 개폐 장치 (93) 및 수납 챔버가 접속되어 있다. 또한, 제4, 제5의 혼합 유닛 (91, 92)의 각 제3의 출구 포트 (F, F)에도 마찬가지로 유로 개폐 장치 (93) 및 수납 챔버가 접속되어 있다.
따라서, 도 16에 나타내는 미세 유로 구조에서는 각 혼합 유닛에서의 제1의 칭취부 (11d)와 제2의 칭취부 (13d)로부터 동일량의 마이크로 유체가 토출된다고 하면, 매트릭스형으로 배치된 다수의 수납 챔버에서의 희석 배율은 각각 이하와 같이 된다. 한편, 희석 배율이란, 예를 들면 제1의 혼합 유닛 (11)의 제2의 칭취부 (13d)에 원액이 칭취되고, 이하의 각 혼합 유닛에 있어서 희석이 행해진 경우에, 혼합 마이크로 유체 중의 원액의 비율을 말하기로 한다. 예를 들면, 수납 챔버 (101a)에서는 당초의 원액이 준비되기 때문에, 희석 배율은 1/1이고, 수납 챔버 (101b)에서는 원액의 희석 배율은 1/3이 된다. 즉, 제1의 혼합 유닛 (11)에 접속된 제4, 제5의 혼합 유닛 (91, 92)의 측방에 위치하는 수납 챔버 (101a) 내지 (101c)에서는 희석 배율은 1/1, 1/3 및 1/32가 된다. 또한, 제2의 혼합 유닛 (21) 에 접속된 제4, 제5의 혼합 유닛의 측방에 배치된 수납 챔버 (102a) 내지 (102c)에서의 희석 배율은 각각 1/33, 1/34 및 1/35가 된다. 마찬가지로, 제3의 혼합 유닛 (31)의 하방에 접속된 제4, 제5의 혼합 유닛의 측방에 배치된 수납 챔버 (103a) 내지 (103c)에서는 희석 배율은 1/36, 1/37 및 1/38이 된다.
또한, 제3의 혼합 유닛 (31)의 제2의 출구 포트에 접속된 제4, 제5의 혼합 유닛의 측방에 배치된 수납 챔버 (104a) 내지 (104c)에서는 희석 배율은 1/39, 1/310 및 1/311이 된다. 따라서, 상기와 같이 매트릭스형으로 수납 챔버 (101a) 내지 (104c)를 배치함으로써, 일련의 희석계열을 단시간에 자동 제조하는 마이크로 유체 디바이스를 제조할 수 있다. 한편, 각 혼합 유닛의 혼합비의 선택 방법에 따라서 이와는 다른 희석계열도 만들 수 있음도 분명하다. 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같은 1대 1 혼합이 가능한 혼합 유닛으로 치환함으로써, 1/2n의 희석계열로 할 수도 있다. 이와 같이, 다종류의 희석 배율의 마이크로 유체를 용이하게 제공하는 것이 가능해진다.
도 17은 본 발명의 마이크로 유체 디바이스에서의 미세 유로 구조의 또 다른 변형예를 나타내는 모식적 평면도이다. 상술한 실시 형태 및 변형예에서는 제1의 혼합 유닛에서의 혼합 결과가 이용되도록 제1, 제2의 혼합 유닛이 접속되어 있었지만, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1의 혼합 유닛 (111)과 제2의 혼합 유닛 (121)이 병렬로 접속될 수 있다. 여기서는 제1의 혼합 유닛 (111)의 제1의 칭취부 (111d) 및 제2의 혼합 유닛 (121)의 제1의 칭취부 (121d)가 제1의 미세 유로 (111a)에 의해 공통 접속되어 있다.
마찬가지로, 제1의 혼합 유닛 (121)의 제2의 칭취부 (113d) 및 제2의 혼합 유닛 (121)의 제2의 칭취부 (123d)도 제3의 미세 유로 (113a)에 의해 공통 접속되어 있다. 그리고, 제1, 제2의 혼합 유닛 (111, 121)의 각 제2의 미세 유로 (112, 122)의 하류측에 설치된 배출부에 각각 수납 챔버 (131, 132)가 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2의 혼합 유닛 (111, 121)에 접속되어 있는 각 수납 챔버 (131, 132)로부터 동일한 희석 배율의 마이크로 유체가 얻어진다.
바꿔 말하면, 제1의 혼합 유닛의 제1, 제3의 출구 포트 (D, F)가 제2의 혼합 유닛 (121)의 제1, 제3의 입구 (A, C) 포트에 각각 접속되어 있고, 각 혼합 유닛 (111, 121)의 제2의 출구 포트 (E, E)로부터 동일한 희석 배율의 마이크로 유체가 토출되도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명에서는 도 17에 나타낸 동일한 희석 배율의 마이크로 유체가 얻어지는 병렬 접속과, 상술한 실시 형태 및 변형예에 나타낸 바와 같은 접속 형태의 양쪽이 병용될 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 혼합부는 제2의 미세 유로에 있어서, 다발 방향 양측에 위치해 가는 벽면이 비대칭으로 되어 있고, 한쪽 벽면이 다른 쪽 벽면에 하류측을 향하여 근접하도록 테이퍼가 부착되어 있었다. 혼합부의 형상은 이러한 형상으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 18(a)에 나타낸 바와 같이, 혼 합부 (12b)에 있어서, 한쪽 벽면 (12b1)이 하류측으로 감에 따라서 일단 넓어지고, 또한 다음으로, 반대측의 벽면 (12b2)에 근접하도록 직선적으로 변화하고, 다른 쪽 벽면 (12b2)도 또한 벽면 (12b1)과 상이한 부분에서 외측으로 팽창하고, 그 후, 반대측의 벽면 (12b1)에 근접하도록 형성될 수 있다.
또한, 도 18(b)에 나타낸 바와 같이, 양벽면 (12b1, 12b2)의 평면 형상이, 위상이 다른 사인 커브와 같은 형상일 수도 있고, 이 경우에 있어서도 미세 유로의 폭 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 배치되게 된다.
또한, 폭 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 배치되는 구조 대신에, 미세 유로의 상면 및 하면에 위치하는 벽면이 비대칭으로 배치될 수 있고, 또한 폭 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 배치된 구조와, 양면 및 하면, 즉 기판의 두께 방향 양측에 위치하는 벽면이 비대칭으로 배치된 구조가 병용될 수 있다.
어느 쪽이든, 미세 유로가 폭 방향 양측 및 기판의 두께 방향 양측의 적어도 한쪽에 있어서 비대칭으로 되어 있기 때문에, 마이크로 유체가 흐를 때에 소용돌이가 발생하여, 마이크로 유체가 충분히 혼합된다. 따라서, 별도로 큰 혼합 챔버나 코일형의 혼합부를 형성할 필요가 없기 때문에, 마이크로 유체 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다.
상기 마이크로 유체 디바이스는, 예를 들면 물질의 분리·분석, 생화학 또는 화학 반응 또는 단백질 결정화 등에 사용할 수 있고, 용도상, 일회용 또는 제한된 횟수만의 사용으로 교환되는 것이 바람직하지만, 항구적으로 사용하여도 상관없다. 이 경우, 분주기 또는 측정기 등의 기기와 일체화한 사용도 가능하다.
이하 본 발명에 사용 가능한 재료에 대하여 설명한다.
상기 마이크로 유체 디바이스의 기판 재료는 상기 유로 구조를 실현할 수 있는 한, 그의 종류를 막론하고 무기 재료 유기 재료를 사용할 수 있다. 재료로서는, 예를 들면 폴리디메틸실록산(PDMS), 유리, 실리콘, 석영, 열가소성 수지, 빛이나 열에 의한 경화성 수지나 그 밖의 수지, 금속, 세라믹 및 이들의 조합 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 광 응답 가스 발생재를 구성하는 광 응답 가스 발생성 수지 조성물로서는, 열가소성 수지와 같은 결합제 수지를 주체로 하고, 광 조사에 의해 가스를 발생하는 수지 조성물이면 특별히 한정되지 않지만, 330 nm 내지 410 nm의 광 조사로 가스를 발생하는 수지 조성물이 바람직하다.
상기 수지 조성물로서는, 결합제 수지와 광 조사함으로써 기체를 발생하는 기체 발생제를 포함하는 수지 조성물일 수 있다.
결합제 수지로서는, 폴리에스테르, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 열가소성 수지, 포발, 부티랄 등의 아세탈 수지, 자극 응답 기체 발생능을 갖는 폴리옥시알킬렌 수지 등을 선택할 수 있다.
광 조사함으로써 기체를 발생하는 기체 발생제로서는, 상기 기체 발생제로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 아조 화합물, 아지드 화합물 등, 폴리옥시 알킬렌 수지, 광산 발생제와 탄산수소나트륨의 배합물 등이 이용되고, 바람직하게는 아조 화합물, 아지드 화합물이 가스 발생 효율이 높기 때문에 바람직하게 이용된다.
상기 아조 화합물로서는, 예를 들면 2,2'-아조비스-(N-부틸-2-메틸프로피온아미드), 2,2'-아조비스{2-메틸-N-[1,1-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸]프로피온아미드}, 2,2'-아조비스{2-메틸-N-[2-(1-히드록시부틸)]프로피온아미드}, 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-히드록시에틸)프로피온아미드], 2,2'-아조비스[N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피온아미드], 2,2'-아조비스(N-부틸-2-메틸프로피온아미드), 2,2'-아조비스(N-시클로헥실-2-메틸프로피온아미드), 2,2'-아조비스[2-(5-메틸-2-이미다졸린-2-일)프로판]디하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]디하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]디술페이트하이드로레이트, 2,2'-아조비스[2-(3,4,5,6-테트라하이드로피리미딘-2-일)프로판]디하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스{2-[1-(2-히드록시에틸)-2-이미다졸린-2-일]프로판}디하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판], 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미다인)하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스(2-아미노프로판)디하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스[N-(2-카르복시아실)-2-메틸-프로피온아미다인], 2,2'-아조비스{2-[N-(2-카르복시에틸)아미다인]프로판}, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미드옥심), 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 디메틸-2,2'-아조비스이소부티레이트, 4,4'-아조비스(4-시안카르보닉애시드), 4,4'-아조비스(4-시아노펜타노익애시드), 2,2'-아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 2,2'-아조비스-(N-부틸-2-메틸프로피온아미드), 2,2'-아조비스(N-부틸-2-메틸프로피온아미드), 2,2'-아조비스(N-시클로헥실-2-메틸프로피온아미드)가 바람직하다. 이들 아조 화합물은 빛, 열 등에 의한 자극에 의해 질소 가스를 발생한다.
상기 아지드 화합물로서는, 예를 들면 3-아지드메틸-3-메틸옥세탄, 테레프탈아지드, p-tert-부틸벤즈아지드; 3-아지드메틸-3-메틸옥세탄을 개환 중합함으로써 얻어지는 글리시딜아지드 중합체 등의 아지드기를 갖는 중합체 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서는, 비스(시클로헥실술포닐)디아조메탄, 비스(t-부틸술포닐)디아조메탄, 비스(p-톨루엔술포닐)디아조메탄, 트리페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 디메틸-4-메틸페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 디페닐-2,4,6-트리메틸페닐술포늄 p-톨루엔술포네이트와 같은 디아조디술폰계, 트리페닐술포늄계와 같은 디아조디술폰계, 트리페닐술포늄계의 광산 발생제 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 광 응답 가스 발생성 수지 조성물 중에 응답성을 올릴 목적으로, 공지된 증감제가 함유될 수 있다.
증감제로서 예를 들면, 아세토페논류, 벤조페논, 미힐러 케톤, 벤질, 벤조인, 벤조인에테르, 벤질디메틸케탈, 벤조일벤디에이트, α-아실옥심에스테르, 테트라메틸티우람모노술피드, 티오크산톤, 지방족 아민, 방향족기를 포함하는 아민, 피페리딘과 같이 질소가 환계의 일부를 이루고 있는 것, 알릴티오요소, O-톨릴티오요소, 나트륨디에틸디티오포스페이트, 방향족 술핀산의 가용성염, N,N-디치환-p-아미노벤조니트릴계 화합물, 트리-n-부틸포스핀, N-니트로소히드록실아민 유도체, 옥사 졸리딘 화합물, 테트라히드로-1,3-옥사진 화합물, 포름알데히드나 아세트알데히드와 디아민의 축합물, 안트라센(또는 그의 유도체), 크산틴, N-페닐글리신, 프탈로시아닌, 나프토시아닌, 티오시아닌 등의 시아닌 색소류 포르피린(또는 그의 유도체) 등을 들 수 있다. 이들 증감제는 단독으로 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
광학 창에 광 조사했을 때에, 가스 발생실 내부의 광 응답 가스 발생성 수지 조성물이 가스를 발생하지만, 가스의 발생은 광 조사된 광 응답 가스 발생성 수지 조성물의 표면이 가장 왕성하다. 따라서, 가스가 발생하기 쉬우면서 발생한 가스가 미세 유로로부터 용이하게 배출되도록 가스 발생실 내에서 광 응답 가스 발생성 수지 조성물과 광학창 사이에 공기층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 광 응답 가스 발생성 수지 조성물의 표면은 요철이 형성되어 있으면, 표면적이 커져 가스의 방출이 용이해지기 때문에 바람직하고, 또한 가스 발생실 내에서 광 응답 가스 발생성 수지 조성물과 광학 창이 다수점에서 부분적으로 접촉하여, 다수의 접촉부와 공기층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
마이크로 유체 디바이스에 있어서는, 다양한 샘플, 희석액, 용리액 등을 사용하기 때문에, 하나의 마이크로 유체 디바이스에 다수의 마이크로 펌프가 필요하게 되므로, 기판에 복수의 가스 발생실이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 가스 발생실에는 빛을 조사할 필요가 있기 때문에, 가스 발생실은 기재의 일면에 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서의 미량 액체 칭취 구조의 제조법은 상기 미량 액체 칭취 구조를 실현할 수 있는 한 어떠한 방법이어도 좋고, 예를 들면 기계 가공, 사출 성형이나 압축 성형으로 대표되는 전사 기술, 나노임프린트 리소그래피, 캐스트 성형, 전기 주조, 드라이 에칭(RIE, IE, IBE, 플라즈마 에칭, 레이저 에칭, 레이저 박리, 블라스트 가공, 방전 가공, LIGA, 전자빔 에칭, FAB), 습윤 에칭(화학 침식), 광 조형이나 세라믹 깔개 등의 일체 성형, 각종 물질을 층상으로 코팅, 증착, 스퍼터링, 퇴적하고, 부분적으로 제거함으로써 미세 구조물을 형성하는 표면 미세가공(Surface Micro-machining), 1장 이상의 시트상 물질(필름, 테이프 등)에 의해 개구 부분을 형성하여 홈을 형성하는 방법, 잉크젯이나 디스펜서에 의해 유로 구성 재료를 적하, 주입하여 형성시키는 방법 등을 들 수 있다.
마이크로 유체 디바이스를 제조하기 위해, 상기 방법에 있어서 마스크를 이용할 수 있다. 마스크는 마이크로 유체 디바이스를 최종적으로 제조할 수 있는 한 어떠한 디자인이어도 좋고, 복수라도 상관없다. 마스크는 통상적으로는 유로를 평면에 사영한 형상으로 설계되지만, 접합시키는 유로 구성재의 양측에 가공을 행하는 경우나, 복수의 부재를 이용하여 유로를 형성하는 경우 등은 복수의 마스크를 이용하거나, 일부는 마스크를 이용하지 않고 직접 가공할 수 있기 때문에, 마스크는 반드시 최종적인 유로의 형상의 사영이라고는 할 수 없다. 광 경화성 수지 등에 이용하는 전자파 차폐용의 마스크로서는, 수정 또는 유리에 크롬을 코팅한 것, 또는 수지의 필름에 레이저의 베이킹을 행한 것 등을 들 수 있다.
상기 마스크는, 예를 들면 컴퓨터를 이용하여 적당한 소프트웨어에 의해 상기 유로 구조의 적어도 일부를 묘화하고, 투명한 수지 필름에 인쇄함으로써 제조할 수도 있다. 상기 소프트웨어에 의해 묘화된, 상기 유로 구조의 적어도 일부의 전자 정보가 저장된 상기 마스크 또는 마스터 칩을 제조하기 위해 이용하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 상기 유로 구조 패턴을 생성하는 프로그램 코드 및 그의 기억 매체도 본 발명에 포함된다. 여기서 적당한 기록 매체로서는, 예를 들면 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프 등의 자기 매체; CD-ROM, MO, CD-R, CD-RW, DVD 등의 광 디스크, 반도체 메모리 등을 들 수 있다.
또한, 마이크로 유체 디바이스를 제조함에 있어서, 상기 방법에 의해 직접 칩을 제작하여도 상관없고, 이것을 형으로 하여 마이크로 유체 디바이스 성형하여도 상관없다. 당연히, 또한 이것을 형으로 하여 마이크로 유체 디바이스를 성형하는 것도 가능하다.
본 발명에서의 마이크로 유체 디바이스는 상부 기판과 하부 기판이 접합된 2층 구조일 수 있다. 접합법으로서는, 접착제에 의한 접착, 프라이머에 의한 수지 접합, 확산 접합, 양극 접합, 공정 접합, 열 융착, 초음파 접합, 레이저 용융, 용제·용해 용매에 의한 접합, 점착 테이프, 접착 테이프, 압착, 자기흡착제에 의한 결합, 물리적인 유지, 요철에 의한 조합을 들 수 있다. 또한, 접속 구성을 유지하면서 다층 기판의 중첩에 의해 실현할 수도 있다.
또한, 접합을 필요로 하지 않고, 상기 유체 분지 부분과 독립 유로를 일체로 형성시키는 방법도 가능하다. 구체적으로는, 광 조형법 등의 일체 성형에 의해 폐쇄 공간을 포함하는 구조를 형성하는 것이 가능하다.
이렇게 하여 제조되는 칩의 한 변의 길이, 형상, 두께에 제한은 없고, 예를 들면 1변 5 mm 내지 100 mm의 임의의 값으로 설정할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판과,
    상기 기판 내에 설치되어 있고, 마이크로 유체가 반송되는 미세 유로 구조를 구비하고,
    상기 미세 유로 구조가 제1의 혼합 유닛과, 제1의 혼합 유닛의 하류측에 접속되어 있는 제2의 혼합 유닛을 갖고,
    각 혼합 유닛은
    일정량의 제1의 마이크로 유체를 칭취(秤取)하기 위해, 상기 일정량의 제1의 마이크로 유체의 부피와 동일한 용적을 갖는 미세 유로로 이루어지는 제1의 칭취부와,
    일정량의 제2의 마이크로 유체를 칭취하기 위해, 상기 일정량의 제2의 마이크로 유체의 부피와 동일한 용적을 갖는 미세 유로로 이루어지는 제2의 칭취부와,
    제1, 제2의 칭취부에서 칭취된 제1, 제2의 마이크로 유체가 합류되는 합류부와,
    상기 합류부의 하류에 배열되어 있고, 상기 제1, 제2의 마이크로 유체를 혼합하는 혼합부와,
    상기 제1, 제2의 마이크로 유체의 혼합에 의해 얻어진 혼합 마이크로 유체를 배출하는 배출부와,
    제1 내지 제3의 입구 포트 및 제1 내지 제3의 출구 포트와, 제1의 입구 포트 와 제1의 출구 포트를 연결하는 제1의 미세 유로와, 제2의 입구 포트와 제2의 출구 포트를 연결하고, 상기 합류부, 상기 혼합부 및 상기 배출부를 갖는 제2의 미세 유로와, 제3의 입구 포트와 제3의 출구 포트를 연결하는 제3의 미세 유로를 구비하며,
    상기 제1의 칭취부의 일단이 상기 제1의 미세 유로에 접속되어 있고, 타단이 제2의 미세 유로에 설치된 상기 합류부에 개구되어 있고, 상기 제2의 칭취부의 일단이 상기 제3의 미세 유로에 접속되어 있고, 타단이 상기 제2의 미세 유로에 설치되어 있는 상기 합류부에 개구되어 있고, 상기 제2의 출구 포트가 상기 배출부에 접속되어 있고,
    상기 제1의 혼합 유닛의 제1 내지 제3의 출구 포트 중 어느 하나의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제1 또는 제3의 입구 포트에 접속되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 혼합 유닛의 상기 제2의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제1 또는 제3의 입구 포트에 접속되어 있고, 이에 따라 제1의 혼합 유닛에서 혼합된 마이크로 유체가 제2의 혼합 유닛에서 일정량의 제1 또는 제2의 마이크로 유체로서 이용되는 마이크로 유체 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 혼합 유닛의 상기 제1의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제1의 입구 포트에 접속되어 있고, 상기 제1의 혼합 유닛의 상기 제3의 출구 포트가 상기 제2의 혼합 유닛의 상기 제3의 입구 포트에 접속되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2의 혼합 유닛의 하류측에 접속된 1개 이상의 제3의 혼합 유닛을 추가로 구비하는 마이크로 유체 디바이스.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 혼합 유닛, 제2의 혼합 유닛, 또는 제1의 혼합 유닛 및 제2의 혼합 유닛에서, 제1의 칭취부의 출구 개구와 상기 제2의 칭취부의 출구 개구가 상기 합류부에서 대향되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1의 혼합 유닛, 제2의 혼합 유닛, 또는 제1의 혼합 유닛 및 제2의 혼합 유닛에서, 상기 제1의 칭취부의 출구 개구와 상기 제2의 칭취부의 출구 개구가 상기 합류부에서 마이크로 유체가 흐르는 방향에서 다른 위치에 배치되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1의 칭취부의 출구 개구와 상기 제2의 칭취부의 출구 개구의 상기 합류부에서의 마이크로 유체가 흐르는 방향에서의 거리가, 상기 제1의 칭취부로부터 합류부에 공급된 제1의 마이크로 유체와 제2의 칭취부로부터 합류부에 공급된 제2의 마이크로 유체 사이에 기포를 형성하지 않도록, 또한 제1, 제 2의 칭취부로부터 다른 타이밍으로 상기 합류부에 제1, 제2의 마이크로 유체가 토출되었을 때에 제1, 제2의 마이크로 유체가 제2의 칭취부의 출구 개구 또는 제1의 칭취부의 출구 개구에 접촉하지 않도록 제1, 제2의 칭취부의 출구 사이에 배치되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2의 칭취부 내, 합류부에서 하류측에 출구 개구가 위치해 있는 측의 칭취부로부터 토출된 마이크로 유체가, 합류부에서 상기 칭취부의 출구 개구와는 반대측의 벽면에 이르지 않을 정도가 되도록 상기 합류부의 폭이 상기 토출된 마이크로 유체의 액체의 크기보다 크게 되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합부에서는 유로의 폭 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 되어 있거나, 유로의 기판 높이 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 되어 있거나, 또는 유로의 폭 방향 양측의 벽면 및 유로의 기판 높이 방향 양측의 벽면이 비대칭으로 되어 있는 마이크로 유체 디바이스.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합류부에 접속되어 있고, 상기 합류부에서 제1, 제2의 마이크로 유체를 반송하기 위한 가스를 공급하는 제1의 마이크로 펌프 장치와, 상기 제1, 제2의 칭취부에 각각 접속되어 있고, 제1, 제2의 칭취부에서 일정량의 마이크로 유체를 칭취하며, 제1, 제2의 칭취부로부터 상기 합류부에 제1, 제2의 마이크로 유체를 토출하기 위해 상기 제1, 제2의 칭취부에 접속된 제2, 제3의 마이크로 펌프 장치를 추가로 구비하는 마이크로 유체 디바이스.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 미세 유로에서 각 미세 유로 내를 마이크로 유체가 흐를 수 있는 상태와 마이크로 유체의 반송이 정지되는 상태를 실현하기 위해, 각 미세 유로에 설치된 유로 개폐 장치를 추가로 구비하고, 상기 유로 개폐 장치에 의해 미세 유로가 열린 상태로 되어 있을 때에 상기 미세 유로 내를 마이크로 유체가 이동하고, 상기 유로 개폐 장치에 의해 미세 유로가 닫힌 상태로 되어 있을 때에 마이크로 유체의 이동이 정지되는 마이크로 유체 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유로 개폐 장치가, 상기 열린 상태와 상기 닫힌 상태 사이에서 이동될 수 있는 스토퍼와, 상기 스토퍼를 상기 열린 상태와 상기 닫힌 상태 사이에서 이동시키는 스토퍼 구동 수단을 구비하는 마이크로 유체 디바이스.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 유체 디바이스를 이용한 미량 액체 희석 방법이며,
    상기 제1의 혼합 유닛의 제1 또는 제2의 칭취부에서 검체로서의 제1의 마이크로 유체를 칭취하고, 상기 제2 또는 제1의 칭취부에서 희석액으로서의 제2의 마이크로 유체를 칭취하는 공정과,
    상기 제1의 혼합 유닛에서 상기 검체로서의 제1의 마이크로 유체와 희석액으로서의 제2의 마이크로 유체를 혼합하고, 혼합 마이크로 유체로서 제1의 검체 희석액을 배출하는 공정과,
    상기 제2의 혼합 유닛의 제1 또는 제2의 칭취부에 상기 제1의 혼합 유닛으로부터 배출된 제1의 혼합 마이크로 유체의 적어도 일부를 칭취하고, 상기 제2의 혼합 유닛의 제2 또는 제1의 칭취부에 제2 또는 제1의 마이크로 유체로서 희석액을 칭취하는 공정과,
    상기 제2의 혼합 유닛에서 상기 제1의 검체 희석액과 상기 희석액을 혼합하고, 제2의 혼합 마이크로 유체로서의 제2의 검체 희석액을 얻고, 상기 제2의 마이크로 유체로서의 상기 제2의 검체 희석액을 상기 제2의 혼합 유닛의 배출부로부터 배출하는 공정을 구비하고, 이에 따라 농도가 다른 제1, 제2의 검체 희석액을 얻는 미량 액체 희석 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1, 제2의 혼합 유닛의 후단에 1개 이상의 제3의 혼합 유닛을 접속하고, 농도가 다른 3개 이상의 검체 희석액을 얻는 미량 액체 희석 방법.
  15. 제13항에 있어서, 제1, 제2의 혼합 유닛의 후단에 n-2개(n은 3 이상의 자연수)의 혼합 유닛을 접속하고, 각 혼합 유닛의 배출부로부터 각각 검체 희석액으로서의 혼합 유체를 배출시키고, 이에 따라 농도가 다른 n종의 검체 희석액을 얻는 미량 액체 희석 방법.
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