JP2018023962A - 流体取扱装置、流体取扱方法および流路チップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体取扱装置は、基板、フィルムおよび摺動部材を有する。基板は、第1流路と、第2流路と、第1流路の一端および第2流路の一端の間に形成されている隔壁と、を有する。フィルムは、略球冠形状のダイヤフラムを含んでおり、ダイヤフラムおよび隔壁が対向するように、基板上に配置されている。摺動部材は、その裏面に凸部が形成されており、かつ裏面を前記フィルム側に向けた状態でフィルム上に配置されている。摺動部材は、フィルム上を摺動可能である。摺動部材は、フィルム上の摺動により、凸部がダイヤフラムを挟んで隔壁に対向しないように配置されている第1状態と、凸部がダイヤフラムを挟んで隔壁に対向するように配置されている第2状態とを交互に切替え可能である。
【選択図】図6
Description
(流体取扱装置の構成)
図1A、Bは、本実施の形態に係る流体取扱装置100の構成を示す図である。図1Aは、流体取扱装置100の平面図であり、図1Bは、流体取扱装置100の正面図である。
次いで、本実施の形態に係る流体取扱装置100を使用して流体を取り扱うための流体取扱方法の一例について説明する。図5A、Bおよび図6A、Bは、本実施の形態に係る流体取扱方法を説明するための図である。図5A、Bは、第1状態における流体取扱装置100の断面図であり、図6A、Bは、第2状態における流体取扱装置100の断面図である。図5Bは、図5Aの破線で囲まれる領域の部分拡大断面図であり、図6Bは、図6Aの破線で囲まれる領域の部分拡大断面図である。
本実施の形態に係る流体取扱装置100では、ロータリー部材160を回転するという単一の動作により、流路を開閉することができる。本実施の形態に係る流体取扱装置100では、流路チップ110の流路を構成する基材(基板120)と、ロータリー部材160との間に第1フィルム130が配置されている。この結果として、流路を開閉するためにロータリー部材160を回転操作したときに、ロータリー部材160が回転したときの摺動に起因して、流路を構成する基材が磨耗することがない。
(流体取扱装置の構成)
図7A、Bは、実施の形態2に係る流体取扱装置200の構成を示す図である。図7Aは、流体取扱装置200の底面図であり、図7Bは、正面図である。図8A〜Cは、実施の形態2に係る流路チップ210の構成を示す図である。図8Aは、流路チップ210の底面図であり、図8Bは、図8AのB−B線における断面図であり、図8Cは、図8AのC−C線における断面図である。図9A〜Cは、実施の形態2に係るロータリー部材260の構成を示す図である。図9Aは、ロータリー部材260の平面図であり、図9Bは、正面図であり、図9Cは、図9AのC−C線における断面図である。
次いで、実施の形態2に係る流体取扱装置200を用いて流体を取り扱うための方法(実施の形態2に係る流体取扱方法)の一例について説明する。本実施の形態では、3つの第1流路ユニット2A1〜3の第1収容部221からの流体を、第2収容部226にそれぞれ移動させて混合する方法について説明する。
実施の形態2に係る流路チップ210、流体取扱装置200および流体取扱方法は、実施の形態1と同様の効果を有する。
図10A〜Cは、実施の形態3に係る流路チップ310の構成を示す図である。図10Aは、流路チップ310の底面図であり、図10Bは、図10AのB−B線における断面図であり、図10Cは、図10AのC−C線における断面図である。
実施の形態3に係る流路チップ310、流体取扱装置および流体取扱方法は、実施の形態1と同様の効果を有する。さらに、実施の形態3では、1回の洗浄操作で、隔壁223の下流側に位置している流路の全部を洗浄することができる。
図11A〜Cは、実施の形態4に係る流路チップ410の構成を示す図である。図11Aは、流路チップ410の底面図であり、図11Bは、図11AのB−B線における断面図であり、図11Cは、図11AのC−C線における断面図である。
実施の形態4に係る流路チップ410、流体取扱装置および流体取扱方法は、実施の形態3と同様の効果を有する。さらに、実施の形態4では、第3流路425は、流路チップ410を底面視したときに、ロータリー部材260の凸部261と、第1フィルム430との摺動部分を横断しないように配置されている。これにより、ロータリー部材260の凸部261によって、第3流路425上の第1フィルム430が押圧されるのを防止することができる。
(流体取扱装置の構成)
図12A、Bは、実施の形態5に係る流体取扱装置500の構成を示す図である。図12Aは、流体取扱装置500の底面図であり、図12Bは、正面図である。図13A〜Cは、実施の形態5に係る流路チップ510の構成を示す図である。図13Aは、流路チップ510の底面図であり、図13Bは、図13AのB−B線における断面図であり、図13Cは、図13AのC−C線における断面図である。図14A〜Cは、実施の形態5に係るロータリー部材560の構成を示す図である。図14Aは、ロータリー部材560の平面図であり、図14Bは、正面図であり、図14Cは、図14AのC−C線における断面図である。
次いで、実施の形態5に係る流体取扱装置500を用いて流体を取り扱うための方法(実施の形態5に係る流体取扱方法)の一例について説明する。本実施の形態では、3つの第1流路ユニット2A1〜3における第1収容部221からの反応液を、第2収容部526にそれぞれ移動させて所期の反応を行うとともに、当該反応液を移動させる毎に第1流路ユニット5A4における第1収容部221からの洗浄液を第2収容部526に移動させて第2収容部526を洗浄する方法について説明する。すなわち、本実施の形態では、上記反応と上記洗浄とは、交互に行われる。
第1流路ユニット2A1〜3の第1収容部221内に所定の反応液をあらかじめ収容し、第1流路ユニット5A4の第1収容部221内に洗浄液をあらかじめ収容しておく。次いで、ロータリー部材560を回転させて、第1流路ユニット2A1におけるマイクロバルブを第1状態に切替える(バルブ開放状態;図15A参照)。このとき、第1流路ユニット2A2,3、5A4におけるマイクロバルブは、いずれも第2状態となる(バルブ閉鎖状態;図15A参照)。これにより、第1流路ユニット2A1における第1収容部221内の反応液は、第2収容部526に移動する。第2収容部526内では、所期の反応が行われる。第1工程における反応後、第1流路ユニット2A1における第1収容部221から第2収容部526内に導入された反応液は除去される。
次いで、ロータリー部材560をさらに回転させて、第1流路ユニット5A4におけるマイクロバルブを第1状態に切替える(バルブ開放状態;図15B参照)。このとき、第1流路ユニット2A1〜3におけるマイクロバルブは、いずれも第2状態となる(バルブ閉鎖状態;図15B参照)。これにより、第1流路ユニット5A4における第1収容部221内の洗浄液は、第2収容部526に移動し、第2収容部526内が洗浄されうる。第2工程における洗浄後、第1流路ユニット5A4における第1収容部221から第2収容部526内に導入された洗浄液は除去される。
次いで、ロータリー部材560をさらに回転させて、第1流路ユニット2A2におけるマイクロバルブを第1状態に切替える(バルブ開放状態;図15C参照)。このとき、第1流路ユニット2A1,3、5A4におけるマイクロバルブは、いずれも第2状態となる(バルブ閉鎖状態;図15C参照)。上記第1工程と同様に、第1流路ユニット2A2における第1収容部221内の反応液が、第2収容部526に移動して、所期の反応が行われる。第3工程における反応後、第1流路ユニット2A2における第1収容部221から第2収容部526内に導入された反応液は除去される。
次いで、ロータリー部材560をさらに回転させて、上記第2工程と同様に第2収容部526内を洗浄する(図15D参照)。第4工程における洗浄後、第1流路ユニット5A4における第1収容部221から第2収容部526内に導入された洗浄液は除去される。
次いで、ロータリー部材560をさらに回転させて、第1流路ユニット2A3におけるマイクロバルブを第1状態に切替える(バルブ開放状態;図15E参照)。このとき、第1流路ユニット2A1,2、5A4におけるマイクロバルブは、いずれも第2状態となる(バルブ閉鎖状態;図15E参照)。上記第1工程と同様に、第1流路ユニット2A3における第1収容部221内の反応液が、第2収容部526に移動して、所期の反応が行われる。第5工程における反応後、第1流路ユニット2A3における第1収容部221から第2収容部526内に導入された反応液は除去される。
最後に、ロータリー部材560をさらに回転させて、上記第2工程と同様に第2収容部526内を洗浄する(図15F参照)。第6工程における洗浄後、第1流路ユニット5A4における第1収容部221から第2収容部526内に導入された洗浄液は除去される。
実施の形態5に係る流路チップ510、流体取扱装置500および流体取扱方法は、実施の形態1と同様の効果を有する。
実施の形態5に係る流体取扱方法は、上記の流体取扱方法に限定されない。図16A〜Eは、実施の形態5の変形例に係る流体取扱方法における各工程について説明するための流体取扱装置500の底面模式図である。図16A〜Eに示されるように、本変形例に係る流体取扱方法は、第1工程〜第5工程を含む。
実施の形態5の変形例における第1工程、第3工程および第4工程は、上記実施の形態5に係る流体取扱方法における第1工程、第2工程および第3工程とそれぞれ同様である(図15Aおよび図16A、図15Bおよび図16C、ならびに図15Cおよび図16Dをそれぞれ比較参照)。そこで、以下、実施の形態5の変形例における第2工程および第5工程について説明する。
本変形例における第2工程では、第1流路ユニット5A4におけるマイクロバルブだけでなく、第1流路ユニット2A1におけるマイクロバルブも開放される(図16B参照)。このとき、ロータリー部材560は、凸部561がダイヤフラム231、531を挟んで、第1流路ユニット2A1、5A4における隔壁223の一部と対向するように配置されている。すなわち、本変形例における第2工程では、第1流路ユニット2A1、5A4におけるマイクロバルブは、部分的に開放状態となる。これにより、第1流路ユニット5A4における第1収容部221内からの洗浄液は、第2収容部526を通って、第1流路ユニット2A1における第1収容部221に移動することができる。結果として、本変形例における第2工程では、第2収容部526内だけでなく第1流路ユニット2A1の第2流路224内も洗浄することができる。このため、第1流路ユニット2A1の第2流路224内に反応液が残留することを抑制できる。
本変形例における第5工程でも、第1流路ユニット5A4におけるマイクロバルブだけでなく、第1流路ユニット2A2におけるマイクロバルブも部分的に開放状態となる(図16E参照)。結果として、本変形例における第2工程と同様に、第2収容部526内だけでなく第1流路ユニット2A2の第2流路224内も洗浄することができる。このため、第1流路ユニット2A2の第2流路224内に反応液が残留することを抑制できる。
図17A〜Cは、実施の形態6に係るロータリー部材660の構成を示す図である。図17Aは、ロータリー部材660の平面図であり、図17Bは、正面図であり、図17Cは、図17AのC−C線における断面図である。
実施の形態6に係る流体取扱装置は、流路チップ510およびロータリー部材660を有する。実施の形態6に係る流体取扱装置では、ロータリー部材660の構成のみが実施の形態5に係る流体取扱装置500と異なる。そこで、実施の形態5に係る流体取扱装置500と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図18A〜Fは、実施の形態6に係る流体取扱方法における各工程について説明するための流体取扱装置の底面模式図である。図18A〜Fに示されるように、実施の形態6に係る流体取扱方法は、第1工程〜第6工程を含む。
実施の形態6における第1工程、第3工程および第5工程は、上記実施の形態5における第1工程、第3工程および第5工程とそれぞれ同様である(図15Aおよび図18A、図15Cおよび図18C、ならびに図15Eおよび図18Eをそれぞれ比較参照)。以下、実施の形態6における第2工程、第4工程および第6工程について説明する。
実施の形態6における第2工程は、上記実施の形態5の変形例における第2工程と同様である(図16Bおよび図18Bを比較参照)。すなわち、実施の形態6における第2工程では、第1流路ユニット5A4におけるマイクロバルブだけでなく、第1流路ユニット2A1におけるマイクロバルブも第1状態となる(バルブ開放状態;図18B参照)。このとき、ロータリー部材660は、凸部661がダイヤフラム231、531を挟んで、第1流路ユニット2A1、5A4における隔壁223と対向しないように配置されている。これにより、第2収容部526内だけでなく第1流路ユニット2A1における第2流路224内も洗浄することができ、第1流路ユニット2A1における第2流路224内に反応液が残留することを抑制できる。第2工程における洗浄後、第1流路ユニット5A4における第1収容部221から第2収容部526内に導入された洗浄液は除去される。
実施の形態6における第4工程は、上記実施の形態5の変形例における第5工程と同様である(図16Eおよび図18Dを比較参照)。実施の形態6における第4工程では、第1流路ユニット5A4におけるマイクロバルブだけでなく、第1流路ユニット2A2におけるマイクロバルブも第1状態となる(バルブ開放状態;図18D参照)。これにより、実施の形態6における第2工程と同様に、第2収容部526内だけでなく第1流路ユニット2A2の第2流路224内も洗浄することができ、第1流路ユニット2A2の第2流路224内に反応液が残留することを抑制できる。第4工程における洗浄後、第1流路ユニット5A4における第1収容部221から第2収容部526内に導入された洗浄液は除去される。
実施の形態6における第6工程では、第1流路ユニット5A4におけるマイクロバルブだけでなく、第1流路ユニット2A3におけるマイクロバルブも第1状態となる(バルブ開放状態;図18F参照)。これにより、実施の形態6における第2工程と同様に、第2収容部526内だけでなく第1流路ユニット2A3における第2流路224内も洗浄することができ、第1流路ユニット2A3における第2流路224内に反応液が残留することを抑制できる。第6工程における洗浄後、第1流路ユニット5A4における第1収容部221から第2収容部526内に導入された洗浄液は除去される。
実施の形態6に係る流路チップ610、流体取扱装置および流体取扱方法は、実施の形態5の変形例と同様の効果を有する。
(流体取扱装置の構成)
図19A〜Cは、実施の形態7に係る流体取扱装置700または流路チップ710の構成を示す図である。図19Aは、流体取扱装置700の底面図であり、図19Bは、正面図であり、図19Cは、流路チップ710の底面図である。図20A〜Cは、実施の形態7に係るロータリー部材760の構成を示す図である。図20Aは、ロータリー部材760の平面図であり、図20Bは、正面図であり、図20Cは、図20AのC−C線における断面図である。
実施の形態7に係る流路チップ710、流体取扱装置700および流体取扱方法は、実施の形態5と同様の効果を有する。
図22は、実施の形態8に係る流路チップ810の構成を示す図である。
実施の形態8に係る流路チップ810、流体取扱装置および流体取扱方法は、実施の形態7と同様の効果を有する。さらに、実施の形態8では、第1流路222内に洗浄液が流れ込むことを防ぎつつ、第2流路224内に反応液が残留することを抑制できる。
図24A、Bは、実施の形態9に係る流体取扱装置900の構成を示す図である。図24Aは、流体取扱装置900の構成を示す底面図であり、図24Bは、正面図である。である。実施の形態9に係る流体取扱装置900は、流路チップ910およびロータリー部材960を有する。実施の形態9に係る流体取扱装置900の構成の一部は、実施の形態3に係る流体取扱装置と同様である。そこで、実施の形態3に係る流体取扱装置と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態9に係る流路チップ910、流体取扱装置900および流体取扱方法は、実施の形態3と同様の効果を有する。さらに、実施の形態9では、ロータリー部材960の回転位置を正確に検出することができる。
(流体取扱装置の構成)
図25A〜Cは、実施の形態10に係る流体取扱装置1000の構成を示す図である。図25Aは、流体取扱装置1000の構成を示す平面図であり、図25Bは、底面図であり、図25Cは、正面図である。図26A〜Cは、実施の形態10に係る流路チップ1010の構成を示す図である。図26Aは、流路チップ1010の底面図であり、図26Bは、図26AのB−B線における断面図であり、図26Cは、図26AのC−C線における断面図である。
次いで、実施の形態10に係る流体取扱装置1000を使用して流体を取り扱うための方法(実施の形態10に係る流体取扱方法)の一例について説明する。以下、第1流路ユニット10A1,2の第1収容部221内の液体をそれぞれ第2収容部526に移動させて混合し、得られた混合液を第1流路ユニット10A14の第1収容部221に移動させる方法について説明する。
実施の形態10に係る流路チップ1010、流体取扱装置1000および流体取扱方法は、実施の形態1と同様の効果を有する。さらに、実施の形態10では、第2収容部526内の気圧に応じて、流体を適切に移動させることができる。
図27A〜Cは、実施の形態11に係る流路チップ1110の構成を示す図である。図27Aは、流路チップ1110の底面図であり、図27Bは、図27AのB−B線における断面図であり、図27Cは、図27AのC−C線における断面図である。
実施の形態11に係る流路チップ1110、流体取扱装置および流体取扱方法は、実施の形態2と同様の効果を有する。さらに、実施の形態11では、別途、送液用ポンプを準備する必要がない。
100、200、500、700、900、1000 流体取扱装置
110、210、310、410、510、710、810、910、1010、1110 流路チップ
120、220、320、420、520、720、820、1020、1120 基板
121a,121b 流体導入口
221 第1収容部
122a,122b、222 第1流路
123a,123b、223 (第1)隔壁
124、224 第2流路
125a,125b 第2隔壁
126a,126b、225、325、425、1125 第3流路
226、526、1126 第2収容部
127a,127b 流体取出口
827 第4流路
1128 第5流路
1129 第6流路
130、230、430、530、730、830、1030、1130 (第1)フィルム
131a〜d、231、431、531、731、831、1031 ダイヤフラム
1132 ポンプ用ダイヤフラム
140 位置決め部
141 段部
150 第2フィルム
160、260、560、660、760、960 ロータリー部材
161a,161b、261、561、661 凸部
761a 第1凸部
761b 第2凸部
162、262、562a〜f、662a〜c、762a〜e 切り欠き部
163 把手部
963 第2電極
940 第1電極
1070 カバー
2A1〜3、3A1〜3、4A1〜3、5A4、7A4、10A1〜14 第1流路ユニット
2B、3B、4B 第2流路ユニット
8C1〜3 第3流路ユニット
10D 減圧ユニット
1021 減圧口
1022 減圧流路
10E 加圧ユニット
1023 加圧口
1024 加圧流路
11F 第5流路ユニット
Claims (11)
- 第1流路と、第2流路と、前記第1流路の一端および前記第2流路の一端の間に形成されている隔壁と、を有する基板と、
略球冠形状のダイヤフラムを含んでおり、前記ダイヤフラムおよび前記隔壁が対向するように、前記基板上に配置されているフィルムと、
その裏面に凸部が形成されており、かつ前記裏面を前記フィルム側に向けた状態で前記フィルム上に配置されている、前記フィルム上を摺動可能な摺動部材と、
を有し、
前記摺動部材は、前記フィルム上の摺動により、前記凸部が前記ダイヤフラムを挟んで前記隔壁に対向しないように配置されている第1状態と、前記凸部が前記ダイヤフラムを挟んで前記隔壁に対向するように配置されている第2状態とを切替え可能であり、
前記第1状態では、前記第1流路および前記第2流路は、前記ダイヤフラムおよび前記隔壁の隙間を介して互いに連通し、
前記第2状態では、前記ダイヤフラムが前記凸部により前記隔壁に接触するように押圧されることにより、前記第1流路および前記第2流路は、互いに連通していない、
流体取扱装置。 - 前記摺動部材は、回転可能なロータリー部材である、請求項1に記載の流体取扱装置。
- 前記フィルムおよび前記摺動部材の間に、動かないように配置されている、可撓性を有する第2フィルムをさらに有する、請求項1または2に記載の流体取扱装置。
- 前記第2フィルムは、ゴム製のフィルムである、請求項3に記載の流体取扱装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の流体取扱装置を使用して流体を取り扱うための流体取扱方法であって、
前記フィルム上で前記摺動部材を摺動させることにより前記第1状態に切替えて、前記隙間を介して前記第1流路から前記第2流路に流体を移動させる工程と、
前記フィルム上で前記摺動部材を摺動させることにより前記第2状態に切替えて、前記ダイヤフラムを前記隔壁に接触するように押圧させて、前記隙間を介した前記第1流路から前記第2流路への前記流体の流れを止める工程と、
を含む、流体取扱方法。 - 前記摺動部材は、回転可能なロータリー部材であり、
前記第1流路から前記第2流路に前記流体を移動させる工程では、前記ロータリー部材を回転させることにより前記第1状態に切替え、
前記第1流路から前記第2流路への前記流体の流れを止める工程では、前記ロータリー部材を回転させることにより前記第2状態に切替える、
請求項5に記載の流体取扱方法。 - フィルム上を摺動可能な摺動部材が前記フィルム上を摺動することにより、流体が流れる流路が開閉され得る流路チップであって、
第1流路と、第2流路と、前記第1流路の一端および前記第2流路の一端の間に形成されている隔壁と、を有する基板と、
略球冠形状のダイヤフラムを含んでおり、前記ダイヤフラムおよび前記隔壁が対向するように、前記基板上に配置されているフィルムと、
前記フィルム上に配置されており、前記摺動部材を位置決めしつつ、前記フィルム上を摺動可能に保持するための位置決め部と、
を有する、流路チップ。 - 前記摺動部材は、回転可能なロータリー部材である、請求項7に記載の流路チップ。
- 前記位置決め部は、前記摺動部材を前記フィルム上で摺動可能に保持するための枠体である、請求項7または8に記載の流路チップ。
- 前記フィルムおよび前記位置決め部の間に配置されている、可撓性を有する第2フィルムをさらに有する、請求項7〜9のいずれか一項に記載の流路チップ。
- 前記第2フィルムは、ゴム製のフィルムである、請求項10に記載の流路チップ。
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