CN111819446A - 液体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的液体处理装置具有：第一液体可流动的第一流路；第二液体可移动的第二流路；第二液体可移动的第三流路；以及液滴生成部，是所述第二流路及所述第三流路相对于所述第一流路的汇合部，构成为利用在所述第二流路及所述第三流路内流动的所述第二液体将在所述第一流路内流动的所述第一液体分割为液滴状。所述第二流路及所述第三流路分别在下游侧具有主流路及副流路。所述第二流路的所述主流路的开口部与所述第三流路的所述主流路的开口部彼此相对地配置。所述第二流路的所述副流路的开口部与所述第三流路的所述副流路的开口部彼此相对地配置。

Description

液体处理装置
技术领域
本发明涉及液体处理装置。
背景技术
在临床检查、食物检查、或环境检查等检查中，已知用于高精度地分析细胞、蛋白质、核酸等微量的被分析物的液体处理装置。例如，已知对从包含上述被分析物的液体中生成的、直径为0.1～1000μm的微小的微滴(以下，也称作“液滴”)进行处理的液体处理装置(例如，参照非专利文献1)。在该液体处理装置中，第二液体所流动的流路与包含被分析物的第一液体所流动的流路汇合，包含被分析物的第一液体被第二液体分割，从而生成液滴。
现有技术文献
专利文献
非专利文献1：C.Wyatt Shields IV，et al.，Microfluidic cell sorting：areview of the advances in the separation of cells from debulking to rare cellisolation，Lab on a Chip，Vol.15，pp.1230-1249
发明内容
发明要解决的问题
通常，以每一个液滴中包含的被分析物的数量最多为1个的方式，从被稀释而成的液体中生成液滴。这时，液滴内包含的被分析物的数量遵循泊松分布(poissondistribution)这一概率分布。即使在如上述那样，以每一个液滴中包含的被分析物的数量最多为1个的方式从被稀释而成的液体中生成液滴的情况下，根据所生成的液滴的大小，也有时会生成不包含被分析物的空的液滴及包含多个被分析物的液滴。例如，在第二液体所流动的流路与包含被分析物的第一液体所流动的流路汇合的液体处理装置中，若第二液体的流量增大，则液滴的大小容易变小，其结果，容易生成空的液滴。相反地，若第二液体的流量减小，则液滴的大小容易变大，其结果，容易生成包含多个被分析物的液滴。因此，在不能够高精度地控制第二液体的流量的情况下，液滴的大小变化，因而容易生成空的液滴或包含多个被分析物的液滴。这样的空的液滴及包含多个被分析物的液滴会使检查的精度降低或使检查所需要的时间增大，因此不优选。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供即使液体的流量发生某种程度的变化也能够稳定地生成所希望的大小的液滴的液体处理装置。
解决问题的方案
本发明的液体处理装置具有：第一液体可流动的第一流路；第二液体可移动的第二流路，该第二流路与所述第一流路汇合；第二液体可移动的第三流路，该第三流路与所述第一流路汇合；以及液滴生成部，是所述第二流路及所述第三流路相对于所述第一流路的汇合部，构成为利用在所述第二流路及所述第三流路内流动的所述第二液体将在所述第一流路内流动的所述第一液体分割为液滴状，所述第二流路及所述第三流路分别在下游侧具有主流路及副流路，所述第二流路的所述主流路相对于所述第一流路的开口部与所述第三流路的所述主流路相对于所述第一流路的开口部彼此相对地配置，所述第二流路的所述副流路相对于所述第一流路的开口部与所述第三流路的所述副流路相对于所述第一流路的开口部彼此相对地配置。
发明效果
根据本发明，能够提供即使液体的流量发生某种程度的变化也能够稳定地生成所希望的大小的液滴的液体处理装置。
附图说明
图1A及图1B是表示本发明的实施方式的液体处理装置图。
图2A及图2B是表示液体处理装置的液滴生成部的一例的部分放大图。
图3A及图3B是表示液体处理装置的液滴生成部的一例的部分放大图。
图4A是表示在使第二流路及第三流路的主流路以及第二流路及第三流路的副流路的开口部的宽度发生变化的情况下所生成的液滴的大小的变化的曲线。图4B是表示在改变第一流路与第二流路及第三流路的主流路汇合的汇合部处的第一流路的宽度、以及第一流路与第二流路及第三流路的副流路汇合的汇合部处的第一流路的宽度时所生成的液滴的大小的变化的曲线。
图5A是表示在改变第二流路及第三流路的副流路的数量时所生成的液滴的大小的变化的曲线。图5B是表示在改变第二流路及第三流路的副流路的开口部的间隔时所生成的液滴的大小的变化的曲线。
图6是表示在对在第一流路中流动的第一液体添加了界面活性剂的情况下所生成的液滴的大小的变化的曲线。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一实施方式详细地进行说明。此外，在以下的说明中，“流路的剖面面积”是指与该流路的流动方向正交的剖面的面积。
(液体处理装置的结构)
图1A是表示本发明的一实施方式的液体处理装置100的俯视图，图1B是表示液体处理装置100的立体图。这些图中，为了表示流路的结构而省略了薄膜。
液体处理装置100具有形成有通孔及槽的基板110、以及以封闭所述通孔及槽的开口部的方式在基板110的一个面配置的薄膜(省略图示)。如之后说明的那样，通过利用薄膜将形成于基板110的通孔的一方的开口部封闭，从而形成了第一液体导入口120、第二液体导入口140及液滴取出口200(都将在后面进行说明)。另外，通过利用薄膜将形成于基板110的槽的开口部封闭，从而形成了第一流路130、第二液体共同流路150、第二流路160、第三流路170、液滴生成部180及液滴流路190(都将在后面进行说明)。
如图1A及图1B所示，液体处理装置100具有第一液体导入口120、第一流路130、第二液体导入口140、第二液体共同流路150、第二流路160、第三流路170、液滴生成部180、液滴流路190及液滴取出口200。
第一液体导入口120是用于收纳成为液滴的第一液体的有底的凹部。如上所述，第一液体导入口120是通过利用薄膜将形成于基板110的通孔的一方的开口部封闭而形成的。第一液体导入口120与第一流路130连接。对于第一液体导入口120的形状及大小，只要能够从外部向第一液体导入口120导入第一液体即可，不特别地限定。第一液体导入口120的形状的例子包括圆柱形状、圆锥台形状。在本实施方式中，第一液体导入口120的形状是圆柱形状。
对于从第一液体导入口120导入的第一液体的种类，不特别地限定。第一液体例如是包含细胞或核酸(例如，DNA或RNA)、蛋白质(例如，酶)等被分析物的液体。对于该液体中的被分析物的分散媒介或溶剂，只要能够将被分析物分散或溶解即可，不特别地进行限定，例如是水或缓冲液、生理盐水等。另外，第一液体也可以是血液或血浆、血清、或它们的稀释液等。
第一流路130是用于将从第一液体导入口120导入的第一液体向液滴生成部180引导的流路。第一流路130的上游端与第一液体导入口120连接，第一流路130的下游端与液滴生成部180连接。也可以这样认为，即，第一流路130的下游端构成液滴生成部180的一部分。不特别地限定第一流路130的形状。在本实施方式中，第一流路130是直线状。对于第一流路130的剖面面积，不特别地进行限定，可以根据要生成的液滴的大小适当设定。第一流路130的流路宽度例如是30μm～100μm左右。第一流路130的流路深度例如是30μm～100μm左右。
第二液体导入口140是用于收纳第二液体的有底的凹部，该第二液体用于将第一液体分割成为液滴状。如上所述，第二液体导入口140是通过利用薄膜将形成于基板110的通孔的一方的开口部封闭而形成的。第二流路160及第三流路170经由第二液体共同流路150与第二液体导入口140连接。即，第二流路160和第三流路170连接于同一个第二液体导入口140。对于第二液体导入口140的形状及大小，只要能够从外部向第二液体导入口140导入第二液体即可，不特别地限定。第二液体导入口140的形状的例子包括圆柱形状、圆锥台形状。在本实施方式中，第二液体导入口140的形状与第一液体导入口120同样地是圆柱形状。
对于从第二液体导入口140导入的第二液体的种类，可以根据第一液体的种类适当选择。第二液体由于作为第一液体的液滴的分散媒介而发挥功能，因此是不与第一液体相溶且不使第一液体变性的液体即可。例如，在第一液体是血液的情况下，第二液体是矿物油或硅油等在常温下液状的各种油。另外，第二液体也可以是添加了界面活性剂的油。
第二液体共同流路150是将从第二液体导入口140导入的第二液体向第二流路160及第三流路170引导的流路。在第二流路160及第三流路170与第二液体导入口140直接连接的情况下，也可以省略第二液体共同流路150。第二液体共同流路150的上游端与第二液体导入口140连接，第二液体共同流路150的下游端与第二流路160及第三流路170的上游端连接。不特别地限定第二液体共同流路150的形状。在本实施方式中，第二液体共同流路150是直线状。不特别地限定第二液体共同流路150的宽度及深度。
第二流路160及第三流路170是将从第二液体导入口140导入的第二液体向液滴生成部180引导的流路。在本实施方式中，第二流路160及第三流路170的上游端与第二液体共同流路150的下游端连接，第二流路160及第三流路170的下游端与液滴生成部180连接。也可以这样认为，即，第二流路160及第三流路170的下游端构成液滴生成部180的一部分。如之后说明的那样，第二流路160及第三流路170在液滴生成部180与第一流路130汇合。不特别地限定第二流路160及第三流路170的形状。在本实施方式中，第二流路160及第三流路170以围绕第一液体导入口120及第一流路130的方式配置，第二流路160在第一流路130的一方的侧面开口，第三流路170在第一流路130的另一方的侧面开口。
另外，如之后说明的那样，第二流路160的下游部分支为主流路161和1个或2个以上的副流路162～164。同样地，第三流路170的下游部分支为主流路171和1个或2个以上的副流路172～174。因此，第二流路160的主流路161及副流路162～164在第一流路130的一方的侧面开口，第三流路170的主流路171及副流路172～174在第一流路130的另一方的侧面开口。第二流路160的主流路161的开口部与第三流路170的主流路171的开口部彼此相对地配置(参照图2A～图3B)。同样地，第二流路160的副流路162～164的开口部与第三流路170的副流路172～174的开口部彼此相对地配置(参照图2A～图3B)。
此外，在本实施方式中，第二流路160及第三流路170经由第二液体共同流路150与第二液体导入口140连接，但是，也可以与第二液体导入口140直接连接。
液滴生成部180是第一流路130与第二流路160及第三流路170汇合的汇合部，构成为利用在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体将在第一流路130内流动的第一液体分割为液滴状。在液滴生成部180中，通过利用在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体将在第一流路130内流动的第一液体分割，从而，在第二液体中生成第一液体的液滴。如上所述，在液滴生成部180中，第二流路160的主流路161的开口部与第三流路170的主流路171的开口部彼此相对地配置。同样地，第二流路160的副流路162～164的开口部与第三流路170的副流路172～174的开口部彼此相对地配置。本实施方式的液体处理装置100的主要的特征在于液滴生成部180的结构。因此，另外详细地对液滴生成部180进行说明。
液滴流路190是将在液滴生成部180中所生成的液滴向液滴取出口200引导的流路。液滴流路190的上游端与液滴生成部180连接，液滴流路190的下游端与液滴取出口200连接。对于液滴流路190的形状，只要能够适当地使液滴移动即可，不特别地限定。在本实施方式中，液滴流路190是直线状，与第一流路130配置于同一直线上。因此，也可以这样认为，即，第二流路160及第三流路170在由第一流路130及液滴流路190构成的直线状的流路的、第一流路130与液滴流路190的边界区域汇合。对于液滴流路190的剖面面积，只要不会破坏液滴即可，不特别地限定，可以根据要生成的液滴的大小适当设定。液滴流路190的流路宽度例如是50μm～300μm左右。液滴流路190的流路深度例如是30μm～100μm左右。
液滴取出口200是用于将在液滴流路190内移动来的液滴收纳的有底的凹部。如上所述，液滴取出口200是通过利用薄膜将形成于基板110的通孔的一方的开口部封闭而形成的。对于液滴取出口200的形状及大小，只要能够从外部取出液滴即可，不特别地限定。液滴取出口200的形状的例子包括圆柱形状、圆锥台形状。在本实施方式中，液滴取出口200的形状是圆柱形状。
关于液体处理装置100的使用方法，简单地进行说明。当在第一液体导入口120及第二液体导入口140分别收纳了第一液体及第二液体后，利用泵等的外力，使第一液体导入口120内的第一液体及第二液体导入口140内的第二液体以规定的速度向液滴生成部180移动。在液滴生成部180中，通过利用在第二流路160及第三流路170内流动来的第二液体将在第一流路130内流动来的第一液体分割，来生成液滴。液滴以在第二液体中分散的状态存在。包含液滴的液体在液滴流路190内移动并被收纳于液滴取出口200内，成为可取出的状态。
(液滴生成部的结构)
接着，对液滴生成部180的结构进行说明。如上所述，液滴生成部180是第一流路130与第二流路160及第三流路170汇合的汇合部。
图2A及图2B是表示液体处理装置100的液滴生成部180的一例的部分放大图。在图2A中，将第一流路130、第二流路160的主流路161及副流路162、163的开口部的宽度表示为W0～W3。在图2B中，将与第二流路160及第三流路170汇合的汇合部处的第一流路130的宽度表示为W4～W6。
如图2A所示，液滴生成部180是第二流路160及第三流路170相对于第一流路130的汇合部，构成为利用在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体将在第一流路130内流动的第一液体分割为液滴状。在此，在液滴生成部180中，第二流路160的主流路161及副流路162、163相对于第一流路130的开口部、与第三流路170的主流路171及副流路172、173相对于第一流路130的开口部彼此相对地配置。这样，通过将第二流路160的主流路161的开口部与第三流路170的主流路171的开口部相对于第一流路130彼此相对地配置，从而，即使在第二流路160及第三流路170中流动的第二液体的流量发生变化，所生成的液滴的大小也不易变化。在本实施方式中，第二流路160具有主流路161、和第一副流路162及第二副流路163，第三流路170具有主流路171、和第一副流路172及第二副流路173。第二流路的主流路161相对于第一流路130的开口部配置于比第二流路160的副流路162、163相对于第一流路130的开口部更靠第一流路130的上游侧(图2A及图2B中的上侧)的位置。同样地，第三流路170的主流路171相对于第一流路130的开口部配置于比第三流路170的副流路172、173相对于第一流路130的开口部更靠第一流路130的上游侧(图2A及图2B中的上侧)的位置。
在本实施方式中，第二流路160在第一流路130的一方(图2A及图2B中的左侧)的侧面开口，第三流路170在第一流路130的另一方(图2A及图2B中的右侧)的侧面开口。第二流路160的主流路161的开口部与第三流路170的主流路171的开口部彼此相对地配置。同样地，第二流路160的第一副流路162的开口部与第三流路170的第一副流路172的开口部彼此相对地配置。第二流路160的第二副流路163的开口部与第三流路170的第二副流路173的开口部也彼此相对地配置。在此，第二流路160的第一副流路162的开口部配置于比第二流路160的第二副流路163的开口部更靠第一流路130的上游侧的位置。同样地，设为，第三流路170的第一副流路172的开口部配置于比第三流路170的第二副流路173的开口部更靠第一流路130的上游侧的位置。
如图2A所示，优选，第二流路160的主流路161相对于第一流路130的开口部的宽度(图2A中，用W1表示第二流路160的主流路161的开口部的宽度)比第二流路160的第一副流路162及第二副流路163相对于第一流路130的开口部的宽度(图2A中，用W2表示第一副流路162的开口部的宽度，用W3表示第二副流路163的开口部的宽度)大。更具体地，优选，第二流路的主流路161的开口部的宽度W1与第一副流路162的开口部的宽度W2及第二副流路163的开口部的宽度W3之差，在25～50μm的范围内。关于第三流路170也是同样的。通过将第二流路160的主流路161的开口部的宽度、以及第三流路170的主流路171的开口部的宽度设为比第二流路160的第一副流路162及第二副流路163的开口部的宽度、以及第三流路170的第一副流路172及第二副流路173的开口部的宽度大，从而能够抑制偶尔发生的产生较小液滴的情况(参照实施例的实验1)。此外，该较小液滴是大小与通常生成的液滴完全不同的液滴，不对检查精度带来特别的影响。此外，在本实施方式中，第二流路160的主流路161的开口部的宽度W1与第三流路170的主流路171的开口部的宽度相同。另外，第二流路160的第一副流路162的开口部的宽度W2及第二副流路163的开口部的宽度W3分别与第三流路170的第一副流路172的开口部的宽度及第二副流路173的开口部的宽度相同。
另外，优选，相对于第一流路130的、第二流路160的第一副流路162的开口部的宽度W2及第二副流路163的开口部的宽度W3小于或等于液滴生成部180中的第一流路130的宽度W0。更具体地，优选，第二流路160的第一副流路162的开口部的宽度W2及第二副流路163的开口部的宽度W3与第一流路130的宽度W0之差在0～50μm的范围内。关于第三流路170也是同样的。通过将第二流路160的第一副流路162的开口部的宽度W2及第二副流路163的宽度W3以及第三流路170的第一副流路172的开口部的宽度及第二副流路173的开口部的宽度设为小于或等于第一流路130的宽度W0，从而即使在第二流路160及第三流路170中流动的第二液体的流量发生变化，所生成的液滴的大小也更不易变化(参照实施例的实验1)。
另外，如本实施方式那样，在第二流路160具有多个副流路的情况下(图2A中，用162、163表示第二流路160的副流路)，优选，第二流路160的副流路162、163相对于第一流路130的开口部的宽度大致相同。更具体地，优选，第二流路160的副流路162与副流路163的开口部的宽度的最大差在0～25μm的范围内。关于第三流路170也是同样的。通过将第二流路160的副流路162、163的宽度设为大致相同，且将第三流路170的副流路172、173的开口部的宽度也设为大致相同，从而能够抑制偶尔发生的产生较小液滴的情况(参照实施例的实验1)。
如图2B所示，优选，第一流路130与第二流路160的主流路161及第三流路170的主流路171汇合的汇合部处的第一流路的宽度W4、第一流路130与第二流路160的第一副流路162及第三流路170的第一副流路172汇合的汇合部处的第一流路130的宽度W5、以及第一流路130与第二流路160的第二副流路163及第三流路170的第二副流路173汇合的汇合部处的第一流路130的宽度W6均大致相同。更具体地，优选，第一流路130的宽度W4、W5、W6的最大差在0～50μm的范围内。在液滴生成部180中，通过将与各流路汇合的汇合部处的第一流路130的宽度(W4～W6)设为大致相同，从而能够抑制偶尔发生的产生较小液滴的情况(参照实施例的实验2)。
图3A及图3B是表示液体处理装置100的液滴生成部180的一例的部分放大图。图3A中，示出与图2A、图2B及图3B所示的形态相比副流路的数量更多的形态。另外，图3A中，将第二流路160的主流路161及副流路162～164的开口部的宽度设为W1～W3、W7来表示，将与第二流路160的主流路161及第三流路170的主流路171汇合的汇合部、以及与第二流路160的副流路162～164及第三流路170的副流路172～174汇合的汇合部处的第一流路130的宽度设为W4～W6、W8来表示。图3B中，将第二流路160的主流路161及副流路162、163的开口部的宽度设为W1～W3来表示，将与第二流路160的主流路161及副流路162、163汇合的汇合部处的第一流路130的宽度设为W4～W6来表示，将第二流路160的主流路161的开口部与第一副流路162的开口部之间的间隔设为LS1，并将第一副流路162的开口部与第二副流路163的开口部之间的间隔设为LS2来表示。
对于第二流路160及第三流路170均不特别地限定与第一流路130汇合的副流路的数量，优选为1条～3条，更优选为1条或2条。通过将第二流路160及第三流路170与第一流路130汇合的副流路的数量均设为2条以上，从而即使在第二流路160及第三流路170中流动的第二液体的流量发生变化，所生成的液滴的大小也更不易变化(参照实施例的实验3)。图3A中，第二流路160的副流路162～164的数量及第三流路170的副流路172～174的数量分别为3条，图3B中，第二流路160的副流路162、163的数量及第三流路170的副流路172、173的数量分别为2条。
在第二流路160及第三流路170分别具有多个副流路的情况下，优选，第二流路160的主流路161的开口部与配置于最上游侧的第一副流路162的开口部之间的间隔及副流路162～164的开口部之间的间隔在某种程度上较小。更具体地，优选，第二流路160的主流路161的开口部与配置于最上游侧的第一副流路162的开口部之间的间隔及副流路162～164的开口部之间的间隔都小于100μm。关于第三流路170也是同样的。例如，如图3B所示，在第二流路160的副流路为2条的情况下(图3B中，用162、163表示第二流路160的副流路)，优选，第二流路160的主流路161的开口部与第一副流路162的开口部之间的间隔LS1、以及第二流路160的第一副流路162的开口部与第二副流路163的开口部之间的间隔LS2都小于100μm。同样地，在第三流路170的副流路为2条的情况下(图3B中，用172、173表示第三流路170的副流路)，优选，第三流路170的主流路171的开口部与第一副流路172的开口部之间的间隔、以及第三流路170的第一副流路172的开口部与第二副流路173的开口部之间的间隔小于100μm。通过将这些间隔设为小于100μm，从而能够抑制偶尔发生的产生较小液滴的情况(参照实施例的实验4)。
(效果)
如以上那样，本发明的液体处理装置100中，第二流路160及第三流路170分别在下游侧具有主流路及副流路，因此，即使在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量发生变化，也能够稳定地生成所希望大小的液滴。
此外，在本实施方式中，对第二流路160和第三流路170连接于同一个第二液体导入口140的形态进行了说明，但是，本发明不限定于此。例如，也可以是，液体处理装置100具有两个第二液体导入口140，第二流路160及第三流路170分别与不同的第二液体导入口140连接。
下面，参照实施例详细地对本发明进行说明，但本发明不被这些实施例所限定。
【实施例】
[实验1]
以使图2A所示的、液滴生成部180中的第一流路130的开口部的宽度W0、主流路161、171的开口部的宽度W1及第一副流路162、172的开口部的宽度W2及第二副流路163、173的开口部的宽度W3如表1所示那样变化的方式，制作了No.1～No.5的液体处理装置100。将第一流路130、第二流路160及第三流路170的流路深度都设定为30μm。
【表1】
Figure BDA0002652658450000111
关于各液体处理装置，调查了在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量与所生成的液滴的大小之间的关系。作为在第一流路130内流动的第一液体，使用了纯水。作为在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体，使用了探针法微滴生成油(Droplet Generator Oil for Probes)(伯乐(Bio-Rad)公司制)。另外，将在第一流路130内流动的第一液体的流量固定为0.198μL/s，使在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量(以下，也称作“油流量”)在0.0492μL/s～3.444μL/s的范围内变化。将实验结果示于图4A。
如图4A所示，在不具有副流路的No.1的液体处理装置中，随着油流量增大，液滴的尺寸明显变小。相对于此，在具有副流路的No.2～No.5的液体处理装置中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化。据此可知，通过不仅设置主流路还设置副流路，从而即使油流量有某种程度的变化，也能够稳定地生成所希望大小的液滴。
另外，在No.4的液体处理装置(W1<W2<W3)及No.5的液体处理装置(W1>W2>W3)中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化，但是，偶尔有生成明显较小尺寸的液滴的情况发生。同样地，在No.3的液体处理装置(W1＝W2＝W3)中，极偶尔地也有生成明显较小尺寸的液滴的情况发生。另一方面，在No.2的液体处理装置(W1>W2＝W3)中，完全没有生成明显较小尺寸的液滴的情况发生。据此可知，从抑制明显较小尺寸的液滴的生成的观点来看，优选，主流路161、171的开口部的宽度W1比第一副流路162、172的开口部的宽度W2及第二副流路163、173的开口部的宽度W3大，且第一副流路162、172的开口部的宽度W2与第二副流路163、173的开口部的宽度W3大致相同。
[实验2]
以使图2B所示的、与主流路161、171汇合的汇合部处的第一流路130的宽度W4、与第一副流路162、172汇合的汇合部处的第一流路130的宽度W5、与第二副流路163、173汇合的汇合部处的第一流路130的宽度W6如表2所示那样变化的方式，制作了No.6～No.10的液体处理装置100。将第一流路130、第二流路160及第三流路170的流路深度都设定为30μm。
【表2】
Figure BDA0002652658450000121
关于各液体处理装置，调查了在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量与所生成的液滴的大小之间的关系。所使用的第一液体的种类、第一液体的流量、第二液体的种类及第二液体的流量与实验1相同。将实验结果示于图4B。
如图4B所示，在不具有副流路的No.6的液体处理装置中，随着油流量增大，液滴的尺寸明显变小。相对于此，在具有副流路的No.7～No.10的液体处理装置中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化。据此可知，通过不仅设置主流路还设置副流路，从而即使油流量有某种程度的变化，也能够稳定地生成所希望大小的液滴。
另外，在No.9的液体处理装置(W4>W5>W6)及No.10的液体处理装置(W4<W5<W6)中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化，但是，偶尔有生成明显较小尺寸的液滴的情况发生。另一方面，在No.7的液体处理装置(W4＝W5＝W6)及No.8的液体处理装置(W4＝W5＝W6)中，完全没有生成明显较小尺寸的液滴的情况发生。据此可知，从抑制明显较小尺寸的液滴的生成的观点来看，优选，各流路的汇合部处的第一流路130的宽度W4～W6均大致相同。
[实验3]
以如图3A及图3B所示那样，使副流路的数量如表3所示那样变化的方式，制作了No.11～No.14的液体处理装置100。将第一流路130、第二流路160及第三流路170的流路深度都设定为30μm。
【表3】
Figure BDA0002652658450000131
关于各液体处理装置，调查了在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量与所生成的液滴的大小之间的关系。所使用的第一液体的种类、第一液体的流量、第二液体的种类及第二液体的流量与实验1相同。将实验结果示于图5A。
如图5A所示，在不具有副流路的No.11的液体处理装置中，随着油流量增大，液滴的尺寸明显变小。相对于此，在具有副流路的No.12～No.14的液体处理装置中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化。据此可知，通过不仅设置主流路还设置副流路，从而即使油流量有某种程度的变化，也能够稳定地生成所希望大小的液滴。
另外，与第二流路160及第三流路170分别具有2条副流路(第二流路160的副流路162、163及第三流路170的副流路172、173)的No.12的液体处理装置及No.13的液体处理装置相比，在第二流路160及第三流路170分别具有3条副流路(第二流路160的副流路162～164及第三流路170的副流路172～174)的No.14的液体处理装置中，液滴的尺寸的变化更小。另一方面，与第二流路160及第三流路170分别具有2条副流路的No.12的液体处理装置及No.13的液体处理装置相比，在第二流路160及第三流路170分别具有3条副流路的No.14的液体处理装置中，明显较小尺寸的液滴的数量更多。据此可知，从使液滴的尺寸稳定的观点来看，优选副流路的数量较多，但是从抑制明显较小尺寸的液滴的生成的观点来看，优选不使副流路的数量过多。
[实验4]
以使图3B所示的、主流路161、171的开口部与第一副流路162、172的开口部之间的间隔LS1及第一副流路162、172的开口部与第二副流路163、173的开口部之间的间隔LS2如表4那样变化的方式，制作了No.15～No.18的液体处理装置100。将第一流路130、第二流路160及第三流路170的流路深度都设定为30μm。
【表4】
Figure BDA0002652658450000141
关于各液体处理装置，调查了在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量与所生成的液滴的大小之间的关系。所使用的第一液体的种类、第一液体的流量、第二液体的种类及第二液体流量与实验1相同。将实验结果示于图5B。
如图5B所示，在不具有副流路的No.15的液体处理装置中，随着油流量增大，液滴的尺寸明显变小。相对于此，在具有副流路的No.16～No.18的液体处理装置中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化。据此可知，通过不仅设置主流路还设置副流路，从而即使油流量有某种程度的变化，也能够稳定地生成所希望大小的液滴。
另外，与开口部之间的间隔LS1、LS2为0.04～0.05mm的No.16的液体处理装置及No.17的液体处理装置相比，在开口部之间的间隔LS1、LS2为0.1mm的No.18的液体处理装置中，更能够稳定地生成尺寸较大的液滴。另一方面，与开口部之间的间隔LS1、LS2为0.04～0.05mm的No.16的液体处理装置及No.17的液体处理装置相比，在开口部之间的间隔LS1、LS2为0.1mm的No.18的液体处理装置中，明显较小尺寸的液滴的数量更多。据此可知，从稳定地生成尺寸较大的液滴的观点来看，优选流路之间的间隔LS1、LS2较大，但是从抑制明显较小尺寸的液滴的生成的观点来看，优选流路之间的间隔LS1、LS2小于0.1mm。
[实验5]
以如图3A及图3B所示那样，使副流路的数量变化的方式，制作了不具有副流路的No.19的液体处理装置100(未图示)、第二流路160及第三流路170分别具有1条副流路的No.20的液体处理装置100(未图示)、第二流路160及第三流路170分别具有2条副流路(第二流路160的副流路162、163及第三流路170的副流路172、173)的No.21的液体处理装置100。将第一流路130、第二流路160及第三流路170的流路深度都设定为50μm。
关于各液体处理装置，调查了在第二流路160及第三流路170内流动的第二液体的流量与所生成的液滴的大小之间的关系。第二液体的种类与实验1相同。作为第一液体，使用了界面活性剂(吐温20(Tween20))的0.1％水溶液。另外，将第一液体的流量设定为0.328μL/s，将第二液体的流量(油流量)设定在0.82μL/s～5.74μL/s的范围内。将实验结果示于图6。
如图6所示，在不具有副流路的No.19的液体处理装置中，随着油流量增大，液滴的尺寸明显变小。相对于此，在第二流路160及第三流路170分别具有1条副流路的No.20的液体处理装置及分别具有2条副流路的No.21的液体处理装置中，即使油流量增大，液滴的尺寸也没有发生大的变化。尤其是在分别具有2条副流路的No.21的液体处理装置中，即使油流量增大，液滴的尺寸也几乎没有变化。据此可知，即使在使用添加了界面活性剂的第一液体的情况下，也能通过不仅设置主流路还设置副流路，从而即使油流量有某种程度的变化，也可稳定地生成所希望大小的液滴。另外，在No.19～No.21的液体处理装置中，均未生成明显较小尺寸的液滴。据此可知，若在第一液体中添加界面活性剂也无妨的话，则可通过向第一液体添加界面活性剂，来抑制明显较小尺寸的液滴的生成。
本申请要求基于2018年3月1日提出的日本专利申请特愿2018-036453的优选权。该申请的说明书及附图中记载的内容全部引用于本申请说明书中。
工业实用性
本发明例如作为在临床检查中使用的液体处理装置是有用的。
附图标记说明
100 液体处理装置
110 基板
120 第一液体导入口
130 第一流路
140 第二液体导入口
150 第二液体共同流路
160 第二流路
161 第二流路的主流路
162 第二流路的第一副流路
163 第二流路的第二副流路
164 第二流路的第三副流路
170 第三流路
171 第三流路的主流路
172 第三流路的第一副流路
173 第三流路的第二副流路
174 第三流路的第三副流路
180 液滴生成部
190 液滴流路
200 液滴取出口
W0 第一流路的宽度
W1 第二流路的主流路的开口部的宽度
W2、W3、W7 第二流路的副流路的开口部的宽度
W4、W5、W6、W8 第一流路的宽度
LS1 第二流路的主流路的开口部与第一副流路的开口部之间的间隔
LS2 第一副流路的开口部与第二副流路的开口部的间隔

Claims (6)

1.一种液体处理装置，具有：
第一液体可流动的第一流路；
第二液体可移动的第二流路，该第二流路与所述第一流路汇合；
第二液体可移动的第三流路，该第三流路与所述第一流路汇合；以及
液滴生成部，是所述第二流路及所述第三流路相对于所述第一流路的汇合部，构成为利用在所述第二流路及所述第三流路内流动的所述第二液体将在所述第一流路内流动的所述第一液体分割为液滴状，
所述第二流路及所述第三流路分别在下游侧具有主流路及副流路，
所述第二流路的所述主流路相对于所述第一流路的开口部与所述第三流路的所述主流路相对于所述第一流路的开口部彼此相对地配置，
所述第二流路的所述副流路相对于所述第一流路的开口部与所述第三流路的所述副流路相对于所述第一流路的开口部彼此相对地配置。
2.如权利要求1所述的液体处理装置，其中，
在所述液滴生成部中，所述第二流路及所述第三流路的所述主流路的所述开口部分别配置于比所述第二流路及所述第三流路的所述副流路的所述开口部更靠所述第一流路的上游侧的位置，
在所述液滴生成部中，所述第二流路及所述第三流路的所述主流路的所述开口部的宽度分别比所述第二流路及所述第三流路的所述副流路的所述开口部的宽度大。
3.如权利要求1或2所述的液体处理装置，其中，
在所述液滴生成部中，所述第二流路及所述第三流路的所述副流路的所述开口部的宽度小于或等于所述第一流路的宽度。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的液体处理装置，其中，
该液体处理装置还具有用于导入所述第二液体的第二液体导入口，
所述第二流路和所述第三流路连接于同一个所述第二液体导入口。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的液体处理装置，其中，
所述第一流路与所述第二流路及所述第三流路的所述主流路汇合的汇合部处的所述第一流路的宽度、和所述第一流路与所述第二流路及所述第三流路的所述副流路汇合的汇合部处的所述第一流路的宽度之差的最大值为100μm以下。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的液体处理装置，其中，
所述第二流路及所述第三流路分别具有多个副流路，
所述第二流路的所述主流路的所述开口部与所述第二流路的所述副流路的所述开口部之间的间隔及所述第二流路的所述副流路的所述开口部之间的间隔都小于100μm，
所述第三流路的所述主流路的所述开口部与所述第三流路的所述副流路的所述开口部之间的间隔及所述第三流路的所述副流路的所述开口部之间的间隔都小于100μm。
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