JP2004333160A - 流体流通経路設定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】流体プロセッサー用デバイスについて流体流通経路を設定することができる流体流通経路設定装置を提供すること。
【解決手段】本発明の流体流通経路設定装置は、基材に、微小流路による微小流路網が形成されてなり、この微小流路網における流路部分にはバルブが設けられていると共に、バルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デバイスについて、流体流通経路を設定するためのものであって、流路部分開閉機構と、コンピュータと、二次元像による視覚的ユーザーインターフェースを利用した入力手段とよりなることを特徴とする。ここで、流体流通経路設定装置は、前記二次元像を表示する表示機構を備えていることが好ましい。また、前記入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることが好ましい。更に、前記表示機構は、二次元像の流路部分像に係る状態表示機能を有してなるものであることが好ましい。
【選択図】 図６
【解決手段】本発明の流体流通経路設定装置は、基材に、微小流路による微小流路網が形成されてなり、この微小流路網における流路部分にはバルブが設けられていると共に、バルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デバイスについて、流体流通経路を設定するためのものであって、流路部分開閉機構と、コンピュータと、二次元像による視覚的ユーザーインターフェースを利用した入力手段とよりなることを特徴とする。ここで、流体流通経路設定装置は、前記二次元像を表示する表示機構を備えていることが好ましい。また、前記入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることが好ましい。更に、前記表示機構は、二次元像の流路部分像に係る状態表示機能を有してなるものであることが好ましい。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小流路網が形成された流体プロセッサー用デバイスについて、容易に流体流通経路を設定し、これにより流体プロセッサーを得るための流体流通経路設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近においては、微量の液体試薬を反応させるマイクロリアクターが注目されており、それは、所期の反応の実行に要する液体試薬が微量でよいなどの微小サイズによる利点のみでなく、反応に要する時間がきわめて短時間でよいために、例えば、迅速性が求められる医療の分野における生体の検査などにおいて、きわめて便利だからである。
【０００３】
しかしながら、実際に実行されるべき微量反応のタイプは、その目的によってきわめて多様である。例えば、最も単純なものは２種の反応用液体を単に接触させる反応であるが、複数の接触反応を順次に行うことや重層的に行うことが要請される場合もある。
【０００４】
従来、微量反応を実行するためのマイクロリアクターとしては、例えば、板状の基材にマイクロチャンネルとも称される微小流路を形成したものが提案されている。
然るに、従来のマイクロリアクターは、特定のタイプの微量反応を行うためのものとして構成されており、従って、当然のことながら、異なるタイプの微量反応には用いることができない。
【０００５】
このように、従来のマイクロリアクターは、いわば専用型のものとして提供されているため、多くのタイプの微量反応を実行することが要請される場合には、必要とされる微量反応のタイプに応じて、多種のマイクロリアクターを予め用意しておくことが必要とされるが、これは、不可避的に多くの無駄が伴うこととなる。
【０００６】
以上のような事情から、液体流通経路を選択的に設定することのできる微小流路網が形成されてなる液体プロセッサー用デバイスが提案されている（例えば、「特願２００２−１５４１２４号」明細書参照。）。
【０００７】
この液体プロセッサー用デバイスは、板状の基材に、液体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、例えば、各々横方向に平行に伸びる複数の第１の微小流路と、この第１の微小流路と直角に交差する、各々縦方向に平行に伸びる複数の第２の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々に、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなるものである。
そして、当該液体プロセッサー用デバイスのすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該液体プロセッサー用デバイスの微小流路網情報およびバルブの位置に関する情報が記憶されたコンピュータとを備えてなる液体流通経路設定装置により液体流通経路が設定されて液体プロセッサーとされる。
【０００８】
具体的には、液体流通経路設定装置を構成するコンピュータに対して所期の液体流通経路設定指示が入力されることによって、選択された流路部分のバルブが閉止状態または開放状態となるよう、流路部分開閉機構によりバルブ制御機構が駆動され、これにより、少なくとも１つの液体入口とこの液体入口に通ずる液体出口とを有する液体流通経路が設定され、これにより、種々の態様の流通経路を有する液体プロセッサーが構成される。
【０００９】
そして、この液体プロセッサーによれば、被処理液体を、例えばマイクロポンプを利用して液体入口から流入させて設定された流通経路によって流通させることにより、流通の過程において適宜の処理が施された液体を液体出口から排出させることができ、従って、微量の被処理液体に対して所期の処理が施された結果物としての液体を得ることができる。例えば、２種の反応用液体を２つの液体入口から流入させて混合した状態で流通経路を流通させることにより反応させ、反応結果物である液体を液体出口から得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような液体プロセッサー用デバイスについて実用に供される流体流通経路を容易に、かつ、確実に設定することができる流体流通経路設定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体流通経路設定装置は、板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、第１の方向に伸びる複数の第１の微小流路および前記第１の方向と異なる第２の方向に伸びて、第１の微小流路と交差する複数の第２の微小流路を有し、この微小流路網における第１の微小流路と第２の微小流路との交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられていると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デバイスについて、実際に使用される流体流通経路を設定するための流体流通経路設定装置であって、
当該流体プロセッサー用デバイスにおけるすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該流体プロセッサー用デバイスの微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報が記憶されたコンピュータと、前記微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報を表す二次元像による視覚的ユーザーインターフェースを利用してバルブ開閉指令信号を入力する入力手段とよりなることを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明の流体流通経路設定装置は、前記二次元像を表示する表示機構を備えていることが好ましい。
また、前記入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることが好ましい。
【００１３】
更に、前記表示機構は、流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路の一部を形成する流路部分に対応する、二次元像の流路部分像において、当該流路部分に係る流体の流通許可状態が視覚的に識別可能となるよう、当該流路部分像に係る表示状態が変化される状態表示機能を有してなるものであることが好ましい。
【００１４】
【作用】
本発明の流体流通経路設定装置によれば、流体流通経路の設定に際して、全バルブの中から実際の制御対象であるバルブを視覚的に容易に特定し、当該特定したバルブを視覚的に確認しながらバルブ開閉指令信号の入力を実行することができるので、確実に、しかも短時間で所期の流体流通経路の設定を実行することが可能であり、多数のバルブについてバルブ開閉指令信号を入力することも容易である。
【００１５】
また、入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることにより、当該タッチスクリーンに表示された二次元像における、実際の制御対象であるバルブに対応するバルブ像を、単に触れる動作のみにより選択して当該バルブの制御状態を制御することができ、多数のバルブに対しても正確、容易、かつ、迅速にバルブ開閉指令信号の入力を実行することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、流体プロセッサーを構成する流体プロセッサー用デバイス（以下、単に「デバイス」という。）の構成の一例を模式的に示す説明図、図２は、図１に示す流体プロセッサー用デバイスにおける、閉止状態のバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図、図３は、図１に示す流体プロセッサー用デバイスにおける、開放状態のバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図、図４は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【００１７】
図１の例において、デバイス１０は、全体が矩形の板状の基材１２において、その肉厚部内を、その面方向において各々水平方向に伸びて両端が左右両側縁において開口し、トンネル状の２本の横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２が互いに上下方向に離間して形成されていると共に、当該面方向において各々垂直方向に伸びて両端が上下両端縁において開口する、トンネル状の２本の縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２が互いに左右方向に離間して形成されており、この横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２および縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２が、合計４つの流体滞留部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４において互いに交差する構成とされており、これにより微小流路網が形成されている。
この図において、Ｈ１１、Ｈ１２は、基材１２の左側縁に位置された開口、Ｈ２１、Ｈ２２は、基材１２の右側縁に位置された開口、Ｖ１１、Ｖ１２は、基材１２の上側縁に位置された開口、Ｖ２１およびＶ２２は、基材１２の下側縁に位置された開口である。
【００１８】
具体的に説明すると、上部の横方向微小流路（以下、「上部横流路」ともいう。）Ｈ１と左側の縦方向微小流路（以下、「左側縦流路」ともいう。）Ｖ１とが流体滞留部Ｘ１において交差しており、上部横流路Ｈ１と右側の縦方向微小流路（以下、「右側縦流路」ともいう。）Ｖ２とが流体滞留部Ｘ２において交差し、下部の横方向微小流路（以下、「下部横流路」ともいう。）Ｈ２と左側縦流路Ｖ１とが流体滞留部Ｘ３おいて交差しており、下部横流路Ｈ２と右側縦流路Ｖ２とが流体滞留部Ｘ４において交差している。
【００１９】
そして、上部横流路Ｈ１、下部横流路Ｈ２、左側縦流路Ｖ１および右側縦流路Ｖ２の各々が、当該流路上における２つの交差部によって分割されて形成されている３つの流路部分の各々には、当該流路部分を開閉するバルブが設けられている。
【００２０】
この図の例において、上部横流路Ｈ１および下部横流路Ｈ２で区画される上下方向に並ぶ３つの領域を上から順にＡ、ＢおよびＣとし、また左側縦流路Ｖ１および右側縦流路Ｖ２で区画される左右方向に並ぶ３つの領域を左から順にａ、ｂおよびｃとし、各バルブ並びに流路部分を、それが位置する微小流路の符号と領域の符号とを連記することにより、特定することとする。
例えば、上部横流路Ｈ１の左側領域ａにおける流路部分におけるバルブは「バルブＨ１ａ」のように表記される。
【００２１】
従って、上部横流路Ｈ１の各流路部分にはバルブＨ１ａ、Ｈ１ｂおよびＨ１ｃが、下部横流路Ｈ２の各流路部分にはバルブＨ２ａ、Ｈ２ｂおよびＨ２ｃが、左側縦流路Ｖ１の各流路部分にはバルブＶ１Ａ、Ｖ１ＢおよびＶ１Ｃが、右側縦流路Ｖ２の各流路部分にはバルブＶ２Ａ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃが、それぞれ設けられた状態とされている。
【００２２】
バルブの各々は、図２および図３に示すように、基材１２の肉厚部（図における斜線部）中には、下方に向かうに従ってその径が小さくなる、すり鉢状の底部を有する略円柱形状の空間よりなるバルブ室２０が形成されており、各々、このバルブ室２０に開口することによって互いに連通される一方の細孔２２と他方の細孔２４とにより、流路部分が形成されている。
【００２３】
一方の細孔２２は、基材１２の表面に沿って伸びる主部分２２Ａと、この主部分２２Ａに連続する「コ」字状の屈曲部分２２Ｂとを有してなり、屈曲部分２２Ｂは、バルブ室２０のすり鉢状底部の頂点部において円形の開口２３を介して当該バルブ室２０に連通している。この開口２３は、前記すり鉢状底部を形成するテーパー部の内周面によるその周縁がバルブの弁座となるものである。また、他方の細孔２４は、基材１２の表面に沿って伸び、バルブ室２０の側部に開口２５において連通している。
【００２４】
バルブ室２０内には、一方の細孔２２に係る開口２３および他方の細孔２４に係る開口２５の径のいずれよりも大きい外径を有する、バルブの弁体となるバルブ粒子を構成するバルブボール２８が配置されている。このバルブボール２８は磁場感応性物質、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性体よりなるものとされている。
【００２５】
ここで、バルブボール２８は、その表面に弾性物質よりなる弾性被膜層が形成されていてもよい。弾性被膜層を備えたバルブボールによれば、当該弾性被服層がＯ−リングとして作用するために、被処理流体がガス状である場合においてもバルブにおける高い気密性が確保される。
このような弾性物質の材質としては、適宜の弾性を有する物質であって、処理されるべき流体（被処理流体）に対して悪影響を与えないものが用いられればよい。
【００２６】
そして、このバルブボール２８を基材１２の厚さ方向に移動させるためのバルブ制御機構として作用する一対の電磁石３０１、および電磁石３０２が、それぞれ、基材１２の上面および下面における、バルブ室２０に対向する箇所に設けられている。
【００２７】
このバルブ制御機構が駆動されて、図２に示すように電磁石３０１がＯＦＦ状態とされ、電磁石３０２がＯＮ状態とされると、この一対の電磁石３０１、３０２に挟まれた空間領域に生ずる磁場の作用により、当該バルブ室２０のバルブボール２８が吸引されて一方の細孔２２に係る開口２３の周縁であって、すり鉢状底部のテーパー部の内周面に押圧され、これにより、当該開口２３を塞いで当該一方の細孔２２とバルブ室２０との連通が遮断され、もって当該流路部分を流体の流通が禁止された状態とされる。
【００２８】
一方、図３に示すように、電磁石３０１がＯＮ状態、電磁石３０２がＯＦＦ状態とされると、前記バルブボール２８が吸引されて、バルブ室２０の天井部に押圧され、これにより、一方の細孔２２とバルブ室２０との連通が達成され、もって当該流路部分が流体の流通が許可された状態とされる。
このように、バルブ制御機構が駆動されることにより、バルブが開放状態と閉止状態との間で可逆的に制御され、当該バルブがそのいずれかの制御状態において維持される。
【００２９】
バルブ制御機構としては、可磁性化膜が、基材１２の表面および裏面の全体に設けられて構成されていてもよく、この場合には、可磁性化膜における所期の部分が磁化されることによりバルブにおける制御状態が切り替えられる。ここで、可磁性化膜としては、現在公知のもの、例えば、磁気カードの処理に利用されているカードライターや、パソコンのハードデイスクドライブの記憶方式によるものを用いることができる。
【００３０】
図４は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路の延伸方向に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【００３１】
図示する例においては、流体滞留部３１は、基材１２の肉厚部中において、上下方向に伸びる全体が円柱状の空隙により形成されている。この流体滞留部３１の上部領域には、縦方向微小流路３５Ａおよび横方向微小流路３６Ａが開口し、また、下部領域には、縦方向微小流路３５Ｂおよび横方向微小流路３６Ｂが開口することによって４つの流路部分が互いに連通されて流体流通経路が形成されている。
【００３２】
ここで、流体滞留部３１の内部には、種々の被処理物などを支持するが流体の透過を許容する膜状支持部材が、面方向に伸びて、当該流体滞留部３１の内部空間を上部空間および下部空間に分割するよう配設されていてもよい。
【００３３】
このように、流体滞留部３１が膜状支持部材を備えた構成とされている場合には、前記上部空間および下部空間の各々に例えば２本の微小流路が開口する構成とされていることが好ましい。また、流体滞留部３１に開口する、微小流路に係る開口部の各々においては、必要に応じて、例えば種々のメッシュ状部材よりなる被処理物流失防止部材（図示せず）が設けられていてもよく、これにより流体の流過が許容されると共に、流体滞留部３１内に位置された被処理物が流失することを防止することができる。
【００３４】
以上において、基材１２の材質としては、特に限定されるものではなく、微小流路を流通する流体の種類などに応じて、適宜選択されることが好ましい。具体的には、例えばガラス、樹脂または金属などを好ましく用いることができ、ガラスまたは透明性樹脂などの光透過特性を有するものを利用することが好ましく、これにより、流体滞留部などの目視による観察を可能とすることができる。
そして、基材１２を樹脂により形成する場合には、加工成形が容易であることから、いわゆる光造形加工法を利用することが好ましい。
また、微小流路は、その内周壁面が、例えばフッ素系樹脂などによりコーティングされていてもよい。
【００３５】
以上のデバイスにおける基材１２に係る寸法、形状などの条件は自由に決定することができるが、その一例を挙げると、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの正方形のものである。
また、微小流路の各々は、例えば水などの液体または種々のガスなどによる流体が流通することのできるものであればよく、例えば内径が３０μｍの円形トンネル状とされ、この場合の流体の流量は例えば０．５μＬ／分とされる。
更に、バルブにおいて、バルブ室の内径は例えば８０μｍとされ、バルブボール２８の外径は例えば４０μｍとされればよい。
【００３６】
流体滞留部３１としては、例えば０．０００８〜２０μｌの容積を有するものとすることができ、例えば高さが１００〜３０００μｍ、特に好ましくは２００〜２０００μｍであり、直径が１００〜３０００μｍ、特に好ましくは２００〜２０００μｍである円柱状のものを好ましく用いることができるが、この流体滞留部の形態は、特に制限されるものではなく、目的とする反応に応じた大きさ、形状とすることができ、例えば球状、直方体形状としてもよい。
【００３７】
そして、デバイス１０において、適宜のバルブ制御機構が駆動されることにより、例えば図５に示すように、バルブＨ１ａ、Ｈ１ａ、Ｈ２ｂ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃが閉止状態に制御され、それ以外のバルブが開放状態に制御される。
これにより、図において太い実線で示されている、流路部分Ｈ１ｂ、Ｈ２ａ、Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１ＣおよびＶ２Ａにおいては、流体の流通が可能な流体流通経路が設定されると共に、二重線で示されている、他の流路部分Ｈ１ａ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｂ、Ｈ２ｃ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃにおいては流体の流通が禁止された状態が形成される。
【００３８】
この状態は、流体流通経路が設定された流体プロセッサーである。従って、基材１２の外周縁の開口Ｖ１１、Ｖ２１およびＨ２１から、流路部分Ｖ１Ａ、Ｖ２ＡおよびＨ２ａにそれぞれ被処理流体Ｌ１、Ｌ２およびＬ３を流入させると、被処理流体Ｌ１およびＬ２は交差点Ｘ１で合流して接触し、更に混合状態となって流路部分Ｖ１Ｂを流れ、交差点Ｘ３において流体Ｌ３が更に加えられ、その後に流路部分Ｖ１Ｃを流れて、基材１２の外周における開口Ｖ１２から排出される排出流体ＬＰが得られる。
ここに、基材１２の外周における開口から流体を流路部分に流入させるためには、マイクロポンプなどを利用することができる。
【００３９】
以上のようなデバイス１０を使用する際には、当該デバイス１０について、その目的によって異なる流体流通経路を設定することが必要であり、本発明によれば、そのような実際に使用される流体流通経路の設定を容易に、かつ、確実に実行することができる流体流通経路設定装置が提供される。
図６は、本発明の流体流通経路設定装置に係る構成の一例を模式的に示す説明図である。
本発明の流体流通経路設定装置１３は、図示するように、相互にケーブル１３４により接続された、例えば上記の構成を有するデバイス１０がセットされるプロセッサーユニット１３１と、このプロセッサーユニット１３１を制御管理するためのコンピュータ１３２と、このコンピュータ１３２と一体的に配設されたタッチスクリーン１３３とを備えた構成とされている。
【００４０】
プロセッサーユニット１３１は、セットされるデバイス１０に形成されたすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構を備えている。
【００４１】
コンピュータ１３２は、プロセッサーユニット１３１にセットされたデバイス１０に係る微小流路網の配置形態の二次元的な情報を包含する微小流路網の配置形態情報および、そのすべてのバルブの位置情報が記憶された記憶手段が設けられており、具体的には、当該デバイス１０に係る微小流路の数、延伸方向、微小流路同士の交差点の位置などに関する情報が記憶されている。
【００４２】
タッチスクリーン１３３は、前記記憶手段に記憶された、デバイス１０に係る微小流路網の配置形態情報および、そのすべてのバルブの各々の位置情報を表す二次元像（以下、単に「特定の二次元像」ともいう。）を、イメージとして表示する表示機構として機能すると共に、流体プロセッサー用デバイスに係る前記種々の情報を、特定の二次元像によるイメージを通じてオペレータに対して視覚的に媒介することにより伝達する視覚的ユーザーインターフェースを利用して、流体流通経路設定装置１３に対してバルブ開閉指示信号を入力するための入力手段として機能するものである。
【００４３】
そして、タッチスクリーン１３３は、後述するように、その画面上における、表示されたイメージの特定の領域に係る部分を、例えば指、またはペン型指示具などによって触れることによりバルブ開閉指令信号を入力することが可能な構成とされている。
【００４４】
具体的には、例えばプロセッサーユニット１３１に図１に示す構成のデバイス１０がセットされた場合には、前記記憶手段に記憶されている、当該デバイス１０に係る微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報に基づいて、図７に示すように、円形のバルブ像および直線形状の流路部分像により構成される特定の二次元像イメージ１０２がタッチスクリーン１３３に表示される。
【００４５】
そして、タッチスクリーン１３３には、図示するように、特定の二次元像１０２のバルブ像の各々に対応して、そのそれぞれがバルブ像を含むバルブ像領域ＡＨ１ａ、ＡＨ１ｂ、ＡＨ１ｃ、ＡＨ２ａ、ＡＨ２ｂ、ＡＨ２ｃ、ＡＶ１Ａ、ＡＶ１Ｂ、ＡＶ１Ｃ、ＡＶ２Ａ、ＡＶ２ＢおよびＡＶ２Ｃが設定されている。そして、これらのバルブ像領域の各々が選択可能な領域とされており、適宜の手段により選択されることにより、その度に選択状態と非選択状態との間で相互に切り換えられると共に、バルブ開閉指令信号が流体流通経路設定装置１３に対して入力される構成とされている。
【００４６】
このようなタッチスクリーンとしては、特に制限されるものではなく種々の公知のものを好ましく利用することができる。タッチスクリーンの具体例としては、赤外線走査方式タッチパネルおよび再帰反射式光タッチパネルなどの光学式タッチパネル、超音波方式表面弾性波方式タッチパネル、電磁授受作用方式タッチパネル、抵抗膜式タッチパネルなどを利用したもの、または容量結合方式タッチスクリーンなどを挙げることができる。
【００４７】
以上において、入力手段としては、特定の二次元像による視覚的インターフェースを利用するものであれば特に制限されず、具体的には、ディスプレイ装置などの表示機構と、この表示機構により表示される特定の二次元像イメージを利用して指令信号を入力するマウス、トラックボールなどのポインティングデバイスなどの入力手段との組み合わせよりなるもの、または、微小流路網の交差状態を模擬的に示す線状部よりなる線状模型と、この線状模型のバルブに対応する各々の位置に配設された、入力手段として機能するＯＮ／ＯＦＦ式の複数のボタンスイッチとにより特定の二次元像を表示する表示機構を有して構成されるものなどを挙げることができる。ここで、ボタンスイッチが配設された構成によれば、高い確実性をもって操作指示の入力を実行することができ、例えば手袋を着用したままであっても入力操作を確実に実行することができる。
【００４８】
本発明の流体流通経路設定システムは、以下のようにして、操作される。
すなわち、プロセッサーユニット１３１に、デバイス１０がセットされて固定装着されると共に、当該プロセッサーユニット１３１においてデバイス１０が初期状態にリセットされて、そのすべてのバルブが閉止状態とされる。
これにより、タッチスクリーン１３３には、図７に示すように、すべてのバルブ像領域が非選択状態とされた特定の二次元像１０２が表示される。
【００４９】
そして、タッチスクリーン１３３において、例えば制御対象であるバルブＨ１ａに対応するバルブ像領域ＡＨ１ａを選択することにより、当該バルブ像領域ＡＨ１ａが非選択状態から選択状態に移行されて、流体流通経路設定装置１３に対してバルブ開閉指令信号が入力されて、このバルブ開閉指令信号がコンピュータ１３２に送信される。このコンピュータ１３２においては、当該バルブ開閉指令信号に基づいた駆動制御信号が生成されると共に当該駆動制御信号がプロセッサーユニット１３１に送信される。更に、プロセッサーユニット１３１においては、当該駆動制御信号に従って、制御対象であるバルブＨ１ａに係るバルブ制御機構が流路部分開閉機構により駆動され、その結果、当該バルブＨ１ａが閉止状態から開放状態へ移行するよう制御される。
【００５０】
以上において、タッチスクリーン１３３におけるバルブ像領域に断続的に複数回触れて選択された場合には、当該選択される毎に、当該バルブ像領域に対応するバルブが開放状態と閉止状態との間で相互に切り換えられるよう制御される。すなわち、必要に応じて、当該選択状態にあるバルブ像領域ＡＨ１ａを再度選択することにより、当該バルブ像領域ＡＨ１ａが選択状態から非選択状態へ切り換えられ、これにより、バルブＨ１ａを閉止状態から開放状態へ制御することが可能である。
【００５１】
そして、上記と同様に、バルブ像領域ＡＨ１ｃ、ＡＶ２Ｂ、ＡＨ２ｂおよびＡＶ２Ｃを順次にまたは同時に選択することにより、例えば図８に示すように、バルブ像領域ＡＨ１ａ、ＡＨ１ｃ、ＡＶ２Ｂ、ＡＨ２ｂおよびＡＶ２Ｃが選択状態とされると共に、他のバルブ像領域は選択しないことにより、当該他のバルブ像領域における初期状態の非選択状態が維持される。
これにより、これらバルブ像領域の各々に対応する、制御対象であるバルブの各々が所期の態様で制御され、その結果、前記図５に示すように、特定の流体滞留部を介して連通する、実用に供されるべき流体流通経路が設定された、目的とする流体プロセッサーが得られる。
【００５２】
本発明の流体流通経路設定システムによれば、流体流通経路設定装置が視覚的ユーザーインターフェースを利用した入力手段を備えてなるものであることにより、流体プロセッサー用デバイスにおける実用に供される流体流通経路の設定に際して、微小流路網における多数のバルブの各々の、他のバルブとの相対的な位置関係、および微小流路網における絶対的な位置を視覚的に把握することが可能であるため、実際の制御対象であるバルブを容易に、確実に、かつ、迅速に特定し、当該特定したバルブについてのバルブ開閉指令信号を確実に入力することができる。その結果、実際に使用される流体流通経路が設定された流体プロセッサーを得ることが容易である。
【００５３】
また、タッチスクリーンにより前記入力手段および表示機構が構成されていることにより、前記バルブ開閉指令信号の入力を、当該タッチスクリーンにおいて、表示された特定の二次元像における実際の制御対象であるバルブに対応するバルブ像領域に単に指などで触れるという動作のみにより実行することができる。従って、当該バルブ開閉指令信号の入力操作がきわめて簡便であり、その結果、流体プロセッサー用デバイスにおける流体流通経路の設定を、容易に、確実に、かつ、迅速に実行することができる。
【００５４】
更に、本発明の流体流通経路設定システムによれば、複数の流体プロセッサー用デバイスを、適宜の手段によりプロセッサーユニットに順次にセットさせて、その各々について同一の、または異なる流体流通経路の設定を行うことにより、実用される流体流通経路が設定された流体プロセッサーの複数を容易に得ることができる。
【００５５】
以上、本発明を具体的な形態に基づいて説明したが、本発明は、上述の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、表示機構は、流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路の一部を形成する流路部分に対応する、二次元像の流路部分像において、当該流路部分に係る流体の流通許可状態が視覚的に識別可能となるよう、当該流路部分像に係る表示状態が変化される状態表示機能を有してなるものであることが好ましい。
【００５６】
具体的には、バルブ開閉指令信号に基づいて流体プロセッサー用デバイスにおける一のバルブが閉止状態から開放状態とされて当該バルブに係る流路部分における流体の流通が許可されている場合には、表示機構は、当該流路部分に対応する流路部分像を、例えば発光させることにより、または彩色を変化させることにより、当該流路部分において流体の流通が許可されていることが視覚的に識別可能とされる。これにより、目的に応じて設定された、または設定されるべき流体流通経路の全体をイメージとして、視覚的に把握することが可能となる。
【００５７】
また、特定の二次元像を、異なる縮尺で表示することができる像表示手段を備えてなるものであることが好ましい。これにより、多数のバルブを備えた比較的サイズの大きい基材よりなる流体プロセッサー用デバイスについても、バルブ像の選択操作を容易に、かつ、確実に実行することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
流体プロセッサー用デバイスにおいて、実用に供される流体流通経路を設定するためのバルブ開閉指令信号の入力は、例えば実際の制御対象となるバルブの個々を特定して選択するための座標などよりなるバルブ位置情報、並びに当該選択されたバルブを閉止状態と開放状態との間で制御するための状態制御情報などを包含する文字情報を、例えばコマンドラインなどの文字情報のみによりオペレータと装置との間で情報を媒介するいわゆるキャラクターユーザーインターフェースを利用して、キーボードなどの文字入力手段を用いることによっても実行することが可能であるが、目的とする流体プロセッサーを得るためには、当該バルブ開閉指令信号の入力に係る操作を、流体プロセッサー用デバイスに係るバルブの個々について実行することが要求される場合もある。
【００５９】
而して、既述の態様によるバルブ開閉指令信号の入力操作はそれ自体が煩雑であり、しかも、通常、流体プロセッサー用デバイスは数多くのバルブを備えた構成を有するため、当該入力操作が相当に煩雑となる。また、キャラクターユーザーインターフェースを介して、文字情報によって制御対象である一のバルブをその複数の内から特定し選択することが必要であるため、意図するバルブと混同して他の異なるバルブを選択してしまうなどの誤操作の可能性が高い。
【００６０】
しかしながら、上述の態様に比して、本発明の流体流通経路設定システムを用いた場合には、流体プロセッサー用デバイスに係る流体流通経路の設定に際して、全バルブの中から実際の制御対象であるバルブを視覚的に容易に特定し、当該特定したバルブを視覚的に確認しながらバルブ開閉指令信号の入力を実行することができるので、確実に、しかも短時間で所期の流体流通経路の設定を実行することが可能であり、多数のバルブについてバルブ開閉指令信号を入力することも容易である。
【００６１】
また、入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることにより、当該タッチスクリーンに表示された二次元像における、実際の制御対象であるバルブに対応するバルブ像を、単に触れる動作のみにより選択して当該バルブの制御状態を制御することができ、多数のバルブに対しても正確、容易、かつ、迅速にバルブ開閉指令信号の入力を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロセッサーユニットに装着される流体プロセッサー用デバイスの構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】流体プロセッサー用デバイスにおけるバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図である。
【図３】流体プロセッサー用デバイスにおけるバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図である。
【図４】縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【図５】図１に示す流体プロセッサー用デバイスにおいて流体流通経路が設定された流体プロセッサーを示す説明図である。
【図６】本発明の流体流通経路設定装置に係る構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】タッチスクリーンに表示された、図１に示す流体プロセッサー用デバイスに対応した特定の二次元像を示す説明図である。
【図８】タッチスクリーンに表示された、図７の特定の二次元像において複数のバルブ像領域が選択状態にある状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 流体プロセッサー用デバイス
１０２ 二次元像
１２ 基材
１３ 流体流通経路設定装置
１３１ プロセッサーユニット
１３２ コンピュータ
１３３ 入力手段
１３４ ケーブル
Ｈ１、Ｈ２ 横方向微小流路
Ｖ１、Ｖ２ 縦方向微小流路
Ｘ１〜Ｘ４ 流体滞留部
Ａ、Ｂ、Ｃおよびａ、ｂ、ｃ 領域
Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃ、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｃ、Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｃ、Ｖ２Ａ〜Ｖ２Ｃ バルブ
Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ２２ 開口
ＡＨ１ａ、ＡＨ１ｂ、ＡＨ１ｃ バルブ像領域
ＡＨ２ａ、ＡＨ２ｂ、ＡＨ２ｃ バルブ像領域
ＡＶ１Ａ、ＡＶ１Ｂ、ＡＶ１Ｃ バルブ像領域
ＡＶ２Ａ、ＡＶ２Ｂ、ＡＶ２Ｃ バルブ像領域
２０ バルブ室
２２ 一方の細孔
２２Ａ 主部分
２２Ｂ 屈曲部分
２３、２５ 開口
２４ 他方の細孔
２８ バルブボール
３０１、３０２ 電磁石
３１ 流体滞留部
３５Ａ、３５Ｂ 縦方向微小流路
３６Ａ、３６Ｂ 横方向微小流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小流路網が形成された流体プロセッサー用デバイスについて、容易に流体流通経路を設定し、これにより流体プロセッサーを得るための流体流通経路設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近においては、微量の液体試薬を反応させるマイクロリアクターが注目されており、それは、所期の反応の実行に要する液体試薬が微量でよいなどの微小サイズによる利点のみでなく、反応に要する時間がきわめて短時間でよいために、例えば、迅速性が求められる医療の分野における生体の検査などにおいて、きわめて便利だからである。
【０００３】
しかしながら、実際に実行されるべき微量反応のタイプは、その目的によってきわめて多様である。例えば、最も単純なものは２種の反応用液体を単に接触させる反応であるが、複数の接触反応を順次に行うことや重層的に行うことが要請される場合もある。
【０００４】
従来、微量反応を実行するためのマイクロリアクターとしては、例えば、板状の基材にマイクロチャンネルとも称される微小流路を形成したものが提案されている。
然るに、従来のマイクロリアクターは、特定のタイプの微量反応を行うためのものとして構成されており、従って、当然のことながら、異なるタイプの微量反応には用いることができない。
【０００５】
このように、従来のマイクロリアクターは、いわば専用型のものとして提供されているため、多くのタイプの微量反応を実行することが要請される場合には、必要とされる微量反応のタイプに応じて、多種のマイクロリアクターを予め用意しておくことが必要とされるが、これは、不可避的に多くの無駄が伴うこととなる。
【０００６】
以上のような事情から、液体流通経路を選択的に設定することのできる微小流路網が形成されてなる液体プロセッサー用デバイスが提案されている（例えば、「特願２００２−１５４１２４号」明細書参照。）。
【０００７】
この液体プロセッサー用デバイスは、板状の基材に、液体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、例えば、各々横方向に平行に伸びる複数の第１の微小流路と、この第１の微小流路と直角に交差する、各々縦方向に平行に伸びる複数の第２の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々に、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなるものである。
そして、当該液体プロセッサー用デバイスのすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該液体プロセッサー用デバイスの微小流路網情報およびバルブの位置に関する情報が記憶されたコンピュータとを備えてなる液体流通経路設定装置により液体流通経路が設定されて液体プロセッサーとされる。
【０００８】
具体的には、液体流通経路設定装置を構成するコンピュータに対して所期の液体流通経路設定指示が入力されることによって、選択された流路部分のバルブが閉止状態または開放状態となるよう、流路部分開閉機構によりバルブ制御機構が駆動され、これにより、少なくとも１つの液体入口とこの液体入口に通ずる液体出口とを有する液体流通経路が設定され、これにより、種々の態様の流通経路を有する液体プロセッサーが構成される。
【０００９】
そして、この液体プロセッサーによれば、被処理液体を、例えばマイクロポンプを利用して液体入口から流入させて設定された流通経路によって流通させることにより、流通の過程において適宜の処理が施された液体を液体出口から排出させることができ、従って、微量の被処理液体に対して所期の処理が施された結果物としての液体を得ることができる。例えば、２種の反応用液体を２つの液体入口から流入させて混合した状態で流通経路を流通させることにより反応させ、反応結果物である液体を液体出口から得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような液体プロセッサー用デバイスについて実用に供される流体流通経路を容易に、かつ、確実に設定することができる流体流通経路設定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体流通経路設定装置は、板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、第１の方向に伸びる複数の第１の微小流路および前記第１の方向と異なる第２の方向に伸びて、第１の微小流路と交差する複数の第２の微小流路を有し、この微小流路網における第１の微小流路と第２の微小流路との交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられていると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デバイスについて、実際に使用される流体流通経路を設定するための流体流通経路設定装置であって、
当該流体プロセッサー用デバイスにおけるすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該流体プロセッサー用デバイスの微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報が記憶されたコンピュータと、前記微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報を表す二次元像による視覚的ユーザーインターフェースを利用してバルブ開閉指令信号を入力する入力手段とよりなることを特徴とする。
【００１２】
ここで、本発明の流体流通経路設定装置は、前記二次元像を表示する表示機構を備えていることが好ましい。
また、前記入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることが好ましい。
【００１３】
更に、前記表示機構は、流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路の一部を形成する流路部分に対応する、二次元像の流路部分像において、当該流路部分に係る流体の流通許可状態が視覚的に識別可能となるよう、当該流路部分像に係る表示状態が変化される状態表示機能を有してなるものであることが好ましい。
【００１４】
【作用】
本発明の流体流通経路設定装置によれば、流体流通経路の設定に際して、全バルブの中から実際の制御対象であるバルブを視覚的に容易に特定し、当該特定したバルブを視覚的に確認しながらバルブ開閉指令信号の入力を実行することができるので、確実に、しかも短時間で所期の流体流通経路の設定を実行することが可能であり、多数のバルブについてバルブ開閉指令信号を入力することも容易である。
【００１５】
また、入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることにより、当該タッチスクリーンに表示された二次元像における、実際の制御対象であるバルブに対応するバルブ像を、単に触れる動作のみにより選択して当該バルブの制御状態を制御することができ、多数のバルブに対しても正確、容易、かつ、迅速にバルブ開閉指令信号の入力を実行することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、流体プロセッサーを構成する流体プロセッサー用デバイス（以下、単に「デバイス」という。）の構成の一例を模式的に示す説明図、図２は、図１に示す流体プロセッサー用デバイスにおける、閉止状態のバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図、図３は、図１に示す流体プロセッサー用デバイスにおける、開放状態のバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図、図４は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【００１７】
図１の例において、デバイス１０は、全体が矩形の板状の基材１２において、その肉厚部内を、その面方向において各々水平方向に伸びて両端が左右両側縁において開口し、トンネル状の２本の横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２が互いに上下方向に離間して形成されていると共に、当該面方向において各々垂直方向に伸びて両端が上下両端縁において開口する、トンネル状の２本の縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２が互いに左右方向に離間して形成されており、この横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２および縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２が、合計４つの流体滞留部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４において互いに交差する構成とされており、これにより微小流路網が形成されている。
この図において、Ｈ１１、Ｈ１２は、基材１２の左側縁に位置された開口、Ｈ２１、Ｈ２２は、基材１２の右側縁に位置された開口、Ｖ１１、Ｖ１２は、基材１２の上側縁に位置された開口、Ｖ２１およびＶ２２は、基材１２の下側縁に位置された開口である。
【００１８】
具体的に説明すると、上部の横方向微小流路（以下、「上部横流路」ともいう。）Ｈ１と左側の縦方向微小流路（以下、「左側縦流路」ともいう。）Ｖ１とが流体滞留部Ｘ１において交差しており、上部横流路Ｈ１と右側の縦方向微小流路（以下、「右側縦流路」ともいう。）Ｖ２とが流体滞留部Ｘ２において交差し、下部の横方向微小流路（以下、「下部横流路」ともいう。）Ｈ２と左側縦流路Ｖ１とが流体滞留部Ｘ３おいて交差しており、下部横流路Ｈ２と右側縦流路Ｖ２とが流体滞留部Ｘ４において交差している。
【００１９】
そして、上部横流路Ｈ１、下部横流路Ｈ２、左側縦流路Ｖ１および右側縦流路Ｖ２の各々が、当該流路上における２つの交差部によって分割されて形成されている３つの流路部分の各々には、当該流路部分を開閉するバルブが設けられている。
【００２０】
この図の例において、上部横流路Ｈ１および下部横流路Ｈ２で区画される上下方向に並ぶ３つの領域を上から順にＡ、ＢおよびＣとし、また左側縦流路Ｖ１および右側縦流路Ｖ２で区画される左右方向に並ぶ３つの領域を左から順にａ、ｂおよびｃとし、各バルブ並びに流路部分を、それが位置する微小流路の符号と領域の符号とを連記することにより、特定することとする。
例えば、上部横流路Ｈ１の左側領域ａにおける流路部分におけるバルブは「バルブＨ１ａ」のように表記される。
【００２１】
従って、上部横流路Ｈ１の各流路部分にはバルブＨ１ａ、Ｈ１ｂおよびＨ１ｃが、下部横流路Ｈ２の各流路部分にはバルブＨ２ａ、Ｈ２ｂおよびＨ２ｃが、左側縦流路Ｖ１の各流路部分にはバルブＶ１Ａ、Ｖ１ＢおよびＶ１Ｃが、右側縦流路Ｖ２の各流路部分にはバルブＶ２Ａ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃが、それぞれ設けられた状態とされている。
【００２２】
バルブの各々は、図２および図３に示すように、基材１２の肉厚部（図における斜線部）中には、下方に向かうに従ってその径が小さくなる、すり鉢状の底部を有する略円柱形状の空間よりなるバルブ室２０が形成されており、各々、このバルブ室２０に開口することによって互いに連通される一方の細孔２２と他方の細孔２４とにより、流路部分が形成されている。
【００２３】
一方の細孔２２は、基材１２の表面に沿って伸びる主部分２２Ａと、この主部分２２Ａに連続する「コ」字状の屈曲部分２２Ｂとを有してなり、屈曲部分２２Ｂは、バルブ室２０のすり鉢状底部の頂点部において円形の開口２３を介して当該バルブ室２０に連通している。この開口２３は、前記すり鉢状底部を形成するテーパー部の内周面によるその周縁がバルブの弁座となるものである。また、他方の細孔２４は、基材１２の表面に沿って伸び、バルブ室２０の側部に開口２５において連通している。
【００２４】
バルブ室２０内には、一方の細孔２２に係る開口２３および他方の細孔２４に係る開口２５の径のいずれよりも大きい外径を有する、バルブの弁体となるバルブ粒子を構成するバルブボール２８が配置されている。このバルブボール２８は磁場感応性物質、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性体よりなるものとされている。
【００２５】
ここで、バルブボール２８は、その表面に弾性物質よりなる弾性被膜層が形成されていてもよい。弾性被膜層を備えたバルブボールによれば、当該弾性被服層がＯ−リングとして作用するために、被処理流体がガス状である場合においてもバルブにおける高い気密性が確保される。
このような弾性物質の材質としては、適宜の弾性を有する物質であって、処理されるべき流体（被処理流体）に対して悪影響を与えないものが用いられればよい。
【００２６】
そして、このバルブボール２８を基材１２の厚さ方向に移動させるためのバルブ制御機構として作用する一対の電磁石３０１、および電磁石３０２が、それぞれ、基材１２の上面および下面における、バルブ室２０に対向する箇所に設けられている。
【００２７】
このバルブ制御機構が駆動されて、図２に示すように電磁石３０１がＯＦＦ状態とされ、電磁石３０２がＯＮ状態とされると、この一対の電磁石３０１、３０２に挟まれた空間領域に生ずる磁場の作用により、当該バルブ室２０のバルブボール２８が吸引されて一方の細孔２２に係る開口２３の周縁であって、すり鉢状底部のテーパー部の内周面に押圧され、これにより、当該開口２３を塞いで当該一方の細孔２２とバルブ室２０との連通が遮断され、もって当該流路部分を流体の流通が禁止された状態とされる。
【００２８】
一方、図３に示すように、電磁石３０１がＯＮ状態、電磁石３０２がＯＦＦ状態とされると、前記バルブボール２８が吸引されて、バルブ室２０の天井部に押圧され、これにより、一方の細孔２２とバルブ室２０との連通が達成され、もって当該流路部分が流体の流通が許可された状態とされる。
このように、バルブ制御機構が駆動されることにより、バルブが開放状態と閉止状態との間で可逆的に制御され、当該バルブがそのいずれかの制御状態において維持される。
【００２９】
バルブ制御機構としては、可磁性化膜が、基材１２の表面および裏面の全体に設けられて構成されていてもよく、この場合には、可磁性化膜における所期の部分が磁化されることによりバルブにおける制御状態が切り替えられる。ここで、可磁性化膜としては、現在公知のもの、例えば、磁気カードの処理に利用されているカードライターや、パソコンのハードデイスクドライブの記憶方式によるものを用いることができる。
【００３０】
図４は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路の延伸方向に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【００３１】
図示する例においては、流体滞留部３１は、基材１２の肉厚部中において、上下方向に伸びる全体が円柱状の空隙により形成されている。この流体滞留部３１の上部領域には、縦方向微小流路３５Ａおよび横方向微小流路３６Ａが開口し、また、下部領域には、縦方向微小流路３５Ｂおよび横方向微小流路３６Ｂが開口することによって４つの流路部分が互いに連通されて流体流通経路が形成されている。
【００３２】
ここで、流体滞留部３１の内部には、種々の被処理物などを支持するが流体の透過を許容する膜状支持部材が、面方向に伸びて、当該流体滞留部３１の内部空間を上部空間および下部空間に分割するよう配設されていてもよい。
【００３３】
このように、流体滞留部３１が膜状支持部材を備えた構成とされている場合には、前記上部空間および下部空間の各々に例えば２本の微小流路が開口する構成とされていることが好ましい。また、流体滞留部３１に開口する、微小流路に係る開口部の各々においては、必要に応じて、例えば種々のメッシュ状部材よりなる被処理物流失防止部材（図示せず）が設けられていてもよく、これにより流体の流過が許容されると共に、流体滞留部３１内に位置された被処理物が流失することを防止することができる。
【００３４】
以上において、基材１２の材質としては、特に限定されるものではなく、微小流路を流通する流体の種類などに応じて、適宜選択されることが好ましい。具体的には、例えばガラス、樹脂または金属などを好ましく用いることができ、ガラスまたは透明性樹脂などの光透過特性を有するものを利用することが好ましく、これにより、流体滞留部などの目視による観察を可能とすることができる。
そして、基材１２を樹脂により形成する場合には、加工成形が容易であることから、いわゆる光造形加工法を利用することが好ましい。
また、微小流路は、その内周壁面が、例えばフッ素系樹脂などによりコーティングされていてもよい。
【００３５】
以上のデバイスにおける基材１２に係る寸法、形状などの条件は自由に決定することができるが、その一例を挙げると、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの正方形のものである。
また、微小流路の各々は、例えば水などの液体または種々のガスなどによる流体が流通することのできるものであればよく、例えば内径が３０μｍの円形トンネル状とされ、この場合の流体の流量は例えば０．５μＬ／分とされる。
更に、バルブにおいて、バルブ室の内径は例えば８０μｍとされ、バルブボール２８の外径は例えば４０μｍとされればよい。
【００３６】
流体滞留部３１としては、例えば０．０００８〜２０μｌの容積を有するものとすることができ、例えば高さが１００〜３０００μｍ、特に好ましくは２００〜２０００μｍであり、直径が１００〜３０００μｍ、特に好ましくは２００〜２０００μｍである円柱状のものを好ましく用いることができるが、この流体滞留部の形態は、特に制限されるものではなく、目的とする反応に応じた大きさ、形状とすることができ、例えば球状、直方体形状としてもよい。
【００３７】
そして、デバイス１０において、適宜のバルブ制御機構が駆動されることにより、例えば図５に示すように、バルブＨ１ａ、Ｈ１ａ、Ｈ２ｂ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃが閉止状態に制御され、それ以外のバルブが開放状態に制御される。
これにより、図において太い実線で示されている、流路部分Ｈ１ｂ、Ｈ２ａ、Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１ＣおよびＶ２Ａにおいては、流体の流通が可能な流体流通経路が設定されると共に、二重線で示されている、他の流路部分Ｈ１ａ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｂ、Ｈ２ｃ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃにおいては流体の流通が禁止された状態が形成される。
【００３８】
この状態は、流体流通経路が設定された流体プロセッサーである。従って、基材１２の外周縁の開口Ｖ１１、Ｖ２１およびＨ２１から、流路部分Ｖ１Ａ、Ｖ２ＡおよびＨ２ａにそれぞれ被処理流体Ｌ１、Ｌ２およびＬ３を流入させると、被処理流体Ｌ１およびＬ２は交差点Ｘ１で合流して接触し、更に混合状態となって流路部分Ｖ１Ｂを流れ、交差点Ｘ３において流体Ｌ３が更に加えられ、その後に流路部分Ｖ１Ｃを流れて、基材１２の外周における開口Ｖ１２から排出される排出流体ＬＰが得られる。
ここに、基材１２の外周における開口から流体を流路部分に流入させるためには、マイクロポンプなどを利用することができる。
【００３９】
以上のようなデバイス１０を使用する際には、当該デバイス１０について、その目的によって異なる流体流通経路を設定することが必要であり、本発明によれば、そのような実際に使用される流体流通経路の設定を容易に、かつ、確実に実行することができる流体流通経路設定装置が提供される。
図６は、本発明の流体流通経路設定装置に係る構成の一例を模式的に示す説明図である。
本発明の流体流通経路設定装置１３は、図示するように、相互にケーブル１３４により接続された、例えば上記の構成を有するデバイス１０がセットされるプロセッサーユニット１３１と、このプロセッサーユニット１３１を制御管理するためのコンピュータ１３２と、このコンピュータ１３２と一体的に配設されたタッチスクリーン１３３とを備えた構成とされている。
【００４０】
プロセッサーユニット１３１は、セットされるデバイス１０に形成されたすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構を備えている。
【００４１】
コンピュータ１３２は、プロセッサーユニット１３１にセットされたデバイス１０に係る微小流路網の配置形態の二次元的な情報を包含する微小流路網の配置形態情報および、そのすべてのバルブの位置情報が記憶された記憶手段が設けられており、具体的には、当該デバイス１０に係る微小流路の数、延伸方向、微小流路同士の交差点の位置などに関する情報が記憶されている。
【００４２】
タッチスクリーン１３３は、前記記憶手段に記憶された、デバイス１０に係る微小流路網の配置形態情報および、そのすべてのバルブの各々の位置情報を表す二次元像（以下、単に「特定の二次元像」ともいう。）を、イメージとして表示する表示機構として機能すると共に、流体プロセッサー用デバイスに係る前記種々の情報を、特定の二次元像によるイメージを通じてオペレータに対して視覚的に媒介することにより伝達する視覚的ユーザーインターフェースを利用して、流体流通経路設定装置１３に対してバルブ開閉指示信号を入力するための入力手段として機能するものである。
【００４３】
そして、タッチスクリーン１３３は、後述するように、その画面上における、表示されたイメージの特定の領域に係る部分を、例えば指、またはペン型指示具などによって触れることによりバルブ開閉指令信号を入力することが可能な構成とされている。
【００４４】
具体的には、例えばプロセッサーユニット１３１に図１に示す構成のデバイス１０がセットされた場合には、前記記憶手段に記憶されている、当該デバイス１０に係る微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報に基づいて、図７に示すように、円形のバルブ像および直線形状の流路部分像により構成される特定の二次元像イメージ１０２がタッチスクリーン１３３に表示される。
【００４５】
そして、タッチスクリーン１３３には、図示するように、特定の二次元像１０２のバルブ像の各々に対応して、そのそれぞれがバルブ像を含むバルブ像領域ＡＨ１ａ、ＡＨ１ｂ、ＡＨ１ｃ、ＡＨ２ａ、ＡＨ２ｂ、ＡＨ２ｃ、ＡＶ１Ａ、ＡＶ１Ｂ、ＡＶ１Ｃ、ＡＶ２Ａ、ＡＶ２ＢおよびＡＶ２Ｃが設定されている。そして、これらのバルブ像領域の各々が選択可能な領域とされており、適宜の手段により選択されることにより、その度に選択状態と非選択状態との間で相互に切り換えられると共に、バルブ開閉指令信号が流体流通経路設定装置１３に対して入力される構成とされている。
【００４６】
このようなタッチスクリーンとしては、特に制限されるものではなく種々の公知のものを好ましく利用することができる。タッチスクリーンの具体例としては、赤外線走査方式タッチパネルおよび再帰反射式光タッチパネルなどの光学式タッチパネル、超音波方式表面弾性波方式タッチパネル、電磁授受作用方式タッチパネル、抵抗膜式タッチパネルなどを利用したもの、または容量結合方式タッチスクリーンなどを挙げることができる。
【００４７】
以上において、入力手段としては、特定の二次元像による視覚的インターフェースを利用するものであれば特に制限されず、具体的には、ディスプレイ装置などの表示機構と、この表示機構により表示される特定の二次元像イメージを利用して指令信号を入力するマウス、トラックボールなどのポインティングデバイスなどの入力手段との組み合わせよりなるもの、または、微小流路網の交差状態を模擬的に示す線状部よりなる線状模型と、この線状模型のバルブに対応する各々の位置に配設された、入力手段として機能するＯＮ／ＯＦＦ式の複数のボタンスイッチとにより特定の二次元像を表示する表示機構を有して構成されるものなどを挙げることができる。ここで、ボタンスイッチが配設された構成によれば、高い確実性をもって操作指示の入力を実行することができ、例えば手袋を着用したままであっても入力操作を確実に実行することができる。
【００４８】
本発明の流体流通経路設定システムは、以下のようにして、操作される。
すなわち、プロセッサーユニット１３１に、デバイス１０がセットされて固定装着されると共に、当該プロセッサーユニット１３１においてデバイス１０が初期状態にリセットされて、そのすべてのバルブが閉止状態とされる。
これにより、タッチスクリーン１３３には、図７に示すように、すべてのバルブ像領域が非選択状態とされた特定の二次元像１０２が表示される。
【００４９】
そして、タッチスクリーン１３３において、例えば制御対象であるバルブＨ１ａに対応するバルブ像領域ＡＨ１ａを選択することにより、当該バルブ像領域ＡＨ１ａが非選択状態から選択状態に移行されて、流体流通経路設定装置１３に対してバルブ開閉指令信号が入力されて、このバルブ開閉指令信号がコンピュータ１３２に送信される。このコンピュータ１３２においては、当該バルブ開閉指令信号に基づいた駆動制御信号が生成されると共に当該駆動制御信号がプロセッサーユニット１３１に送信される。更に、プロセッサーユニット１３１においては、当該駆動制御信号に従って、制御対象であるバルブＨ１ａに係るバルブ制御機構が流路部分開閉機構により駆動され、その結果、当該バルブＨ１ａが閉止状態から開放状態へ移行するよう制御される。
【００５０】
以上において、タッチスクリーン１３３におけるバルブ像領域に断続的に複数回触れて選択された場合には、当該選択される毎に、当該バルブ像領域に対応するバルブが開放状態と閉止状態との間で相互に切り換えられるよう制御される。すなわち、必要に応じて、当該選択状態にあるバルブ像領域ＡＨ１ａを再度選択することにより、当該バルブ像領域ＡＨ１ａが選択状態から非選択状態へ切り換えられ、これにより、バルブＨ１ａを閉止状態から開放状態へ制御することが可能である。
【００５１】
そして、上記と同様に、バルブ像領域ＡＨ１ｃ、ＡＶ２Ｂ、ＡＨ２ｂおよびＡＶ２Ｃを順次にまたは同時に選択することにより、例えば図８に示すように、バルブ像領域ＡＨ１ａ、ＡＨ１ｃ、ＡＶ２Ｂ、ＡＨ２ｂおよびＡＶ２Ｃが選択状態とされると共に、他のバルブ像領域は選択しないことにより、当該他のバルブ像領域における初期状態の非選択状態が維持される。
これにより、これらバルブ像領域の各々に対応する、制御対象であるバルブの各々が所期の態様で制御され、その結果、前記図５に示すように、特定の流体滞留部を介して連通する、実用に供されるべき流体流通経路が設定された、目的とする流体プロセッサーが得られる。
【００５２】
本発明の流体流通経路設定システムによれば、流体流通経路設定装置が視覚的ユーザーインターフェースを利用した入力手段を備えてなるものであることにより、流体プロセッサー用デバイスにおける実用に供される流体流通経路の設定に際して、微小流路網における多数のバルブの各々の、他のバルブとの相対的な位置関係、および微小流路網における絶対的な位置を視覚的に把握することが可能であるため、実際の制御対象であるバルブを容易に、確実に、かつ、迅速に特定し、当該特定したバルブについてのバルブ開閉指令信号を確実に入力することができる。その結果、実際に使用される流体流通経路が設定された流体プロセッサーを得ることが容易である。
【００５３】
また、タッチスクリーンにより前記入力手段および表示機構が構成されていることにより、前記バルブ開閉指令信号の入力を、当該タッチスクリーンにおいて、表示された特定の二次元像における実際の制御対象であるバルブに対応するバルブ像領域に単に指などで触れるという動作のみにより実行することができる。従って、当該バルブ開閉指令信号の入力操作がきわめて簡便であり、その結果、流体プロセッサー用デバイスにおける流体流通経路の設定を、容易に、確実に、かつ、迅速に実行することができる。
【００５４】
更に、本発明の流体流通経路設定システムによれば、複数の流体プロセッサー用デバイスを、適宜の手段によりプロセッサーユニットに順次にセットさせて、その各々について同一の、または異なる流体流通経路の設定を行うことにより、実用される流体流通経路が設定された流体プロセッサーの複数を容易に得ることができる。
【００５５】
以上、本発明を具体的な形態に基づいて説明したが、本発明は、上述の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、表示機構は、流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路の一部を形成する流路部分に対応する、二次元像の流路部分像において、当該流路部分に係る流体の流通許可状態が視覚的に識別可能となるよう、当該流路部分像に係る表示状態が変化される状態表示機能を有してなるものであることが好ましい。
【００５６】
具体的には、バルブ開閉指令信号に基づいて流体プロセッサー用デバイスにおける一のバルブが閉止状態から開放状態とされて当該バルブに係る流路部分における流体の流通が許可されている場合には、表示機構は、当該流路部分に対応する流路部分像を、例えば発光させることにより、または彩色を変化させることにより、当該流路部分において流体の流通が許可されていることが視覚的に識別可能とされる。これにより、目的に応じて設定された、または設定されるべき流体流通経路の全体をイメージとして、視覚的に把握することが可能となる。
【００５７】
また、特定の二次元像を、異なる縮尺で表示することができる像表示手段を備えてなるものであることが好ましい。これにより、多数のバルブを備えた比較的サイズの大きい基材よりなる流体プロセッサー用デバイスについても、バルブ像の選択操作を容易に、かつ、確実に実行することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
流体プロセッサー用デバイスにおいて、実用に供される流体流通経路を設定するためのバルブ開閉指令信号の入力は、例えば実際の制御対象となるバルブの個々を特定して選択するための座標などよりなるバルブ位置情報、並びに当該選択されたバルブを閉止状態と開放状態との間で制御するための状態制御情報などを包含する文字情報を、例えばコマンドラインなどの文字情報のみによりオペレータと装置との間で情報を媒介するいわゆるキャラクターユーザーインターフェースを利用して、キーボードなどの文字入力手段を用いることによっても実行することが可能であるが、目的とする流体プロセッサーを得るためには、当該バルブ開閉指令信号の入力に係る操作を、流体プロセッサー用デバイスに係るバルブの個々について実行することが要求される場合もある。
【００５９】
而して、既述の態様によるバルブ開閉指令信号の入力操作はそれ自体が煩雑であり、しかも、通常、流体プロセッサー用デバイスは数多くのバルブを備えた構成を有するため、当該入力操作が相当に煩雑となる。また、キャラクターユーザーインターフェースを介して、文字情報によって制御対象である一のバルブをその複数の内から特定し選択することが必要であるため、意図するバルブと混同して他の異なるバルブを選択してしまうなどの誤操作の可能性が高い。
【００６０】
しかしながら、上述の態様に比して、本発明の流体流通経路設定システムを用いた場合には、流体プロセッサー用デバイスに係る流体流通経路の設定に際して、全バルブの中から実際の制御対象であるバルブを視覚的に容易に特定し、当該特定したバルブを視覚的に確認しながらバルブ開閉指令信号の入力を実行することができるので、確実に、しかも短時間で所期の流体流通経路の設定を実行することが可能であり、多数のバルブについてバルブ開閉指令信号を入力することも容易である。
【００６１】
また、入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることにより、当該タッチスクリーンに表示された二次元像における、実際の制御対象であるバルブに対応するバルブ像を、単に触れる動作のみにより選択して当該バルブの制御状態を制御することができ、多数のバルブに対しても正確、容易、かつ、迅速にバルブ開閉指令信号の入力を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロセッサーユニットに装着される流体プロセッサー用デバイスの構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】流体プロセッサー用デバイスにおけるバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図である。
【図３】流体プロセッサー用デバイスにおけるバルブの具体的な構成の一例を示す説明用断面図である。
【図４】縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【図５】図１に示す流体プロセッサー用デバイスにおいて流体流通経路が設定された流体プロセッサーを示す説明図である。
【図６】本発明の流体流通経路設定装置に係る構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】タッチスクリーンに表示された、図１に示す流体プロセッサー用デバイスに対応した特定の二次元像を示す説明図である。
【図８】タッチスクリーンに表示された、図７の特定の二次元像において複数のバルブ像領域が選択状態にある状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 流体プロセッサー用デバイス
１０２ 二次元像
１２ 基材
１３ 流体流通経路設定装置
１３１ プロセッサーユニット
１３２ コンピュータ
１３３ 入力手段
１３４ ケーブル
Ｈ１、Ｈ２ 横方向微小流路
Ｖ１、Ｖ２ 縦方向微小流路
Ｘ１〜Ｘ４ 流体滞留部
Ａ、Ｂ、Ｃおよびａ、ｂ、ｃ 領域
Ｈ１ａ〜Ｈ１ｃ、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｃ、Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｃ、Ｖ２Ａ〜Ｖ２Ｃ バルブ
Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ２２ 開口
ＡＨ１ａ、ＡＨ１ｂ、ＡＨ１ｃ バルブ像領域
ＡＨ２ａ、ＡＨ２ｂ、ＡＨ２ｃ バルブ像領域
ＡＶ１Ａ、ＡＶ１Ｂ、ＡＶ１Ｃ バルブ像領域
ＡＶ２Ａ、ＡＶ２Ｂ、ＡＶ２Ｃ バルブ像領域
２０ バルブ室
２２ 一方の細孔
２２Ａ 主部分
２２Ｂ 屈曲部分
２３、２５ 開口
２４ 他方の細孔
２８ バルブボール
３０１、３０２ 電磁石
３１ 流体滞留部
３５Ａ、３５Ｂ 縦方向微小流路
３６Ａ、３６Ｂ 横方向微小流路
Claims (4)
- 板状の基材に、流体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、第１の方向に伸びる複数の第１の微小流路および前記第１の方向と異なる第２の方向に伸びて、第１の微小流路と交差する複数の第２の微小流路を有し、この微小流路網における第１の微小流路と第２の微小流路との交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々には、当該流路部分を閉止するバルブが設けられていると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなる流体プロセッサー用デバイスについて、実際に使用される流体流通経路を設定するための流体流通経路設定装置であって、
当該流体プロセッサー用デバイスにおけるすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構と、当該流体プロセッサー用デバイスの微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報が記憶されたコンピュータと、前記微小流路網の配置形態情報およびバルブの位置情報を表す二次元像による視覚的ユーザーインターフェースを利用してバルブ開閉指令信号を入力する入力手段とよりなることを特徴とする流体流通経路設定装置。 - 前記二次元像を表示する表示機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体流通経路設定装置。
- 前記入力手段および表示機構がタッチスクリーンにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の流体流通経路設定装置。
- 前記表示機構は、流体プロセッサー用デバイスの流体流通経路の一部を形成する流路部分に対応する、二次元像の流路部分像において、当該流路部分に係る流体の流通許可状態が視覚的に識別可能となるよう、当該流路部分像に係る表示状態が変化される状態表示機能を有してなるものであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流体流通経路設定装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007026121A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 情報入出力システム |
| JP2008544296A (ja) * | 2005-06-28 | 2008-12-04 | シェーン ユウ、ジャエ | バイオドライブ装置およびそれを用いた分析方法 |
-
2003
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