JP2018135983A - バルブ装置及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】設備の大型化、高価格化を抑制できるバルブ装置を提供する。【解決手段】基板９に設けられて流路Ｃを形成するとともに、流路に沿った可撓部を有する流路壁を対象物とする。可撓部と対向可能な対向面を有し、対向面を所定の軸線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３周りに回転可能な回転部１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃと、回転部を前記軸線周りに回転駆動する駆動部と、駆動部の駆動を制御する制御部と、を備える。対向面は、所定位置で可撓部と対向可能な、軸線を中心とした円周上に配置された対向部を有する。対向部は、所定位置で可撓部と対向したときに流路を第１状態に設定する第１部分と、所定位置で可撓部と対向したときに流路を第１状態とは異なる第２状態に設定する第２部分と、を含む状態設定部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ装置及びシステムに関するものである。

近年、体外診断分野における試験の高速化、高効率化、および集積化、又は、検査機器の超小型化を目指したμ−ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）の開発などが注目を浴びており、世界的に活発な研究が進められている。

μ−ＴＡＳは、少量の試料で測定、分析が可能なこと、持ち運びが可能となること、低コストで使い捨て可能なこと等、従来の検査機器に比べて優れている。
更に、高価な試薬を使用する場合や少量多検体を検査する場合において、有用性が高い方法として注目されている。

μ−ＴＡＳの構成要素として、ループ状流路と、該流路上に配置されるポンプとを備えたデバイスが報告されている（非特許文献１）。このデバイスでは、該ループ状の流路へと複数の溶液を注入し、ポンプを作動させることで、複数の溶液をループ状流路内で混合する。

Jong Wook Hong, Vincent Studer, Giao Hang, W French Anderson and Stephen R Quake,Nature Biotechnology 22, 435 - 439 (2004)

本発明の第１の態様に従えば、基板に設けられて流路を形成するとともに、前記流路に沿った可撓部を有する流路壁を対象物とし、前記可撓部と対向可能な対向面を有し、前記対向面を所定の軸線周りに回転可能な回転部と、前記回転部を前記軸線周りに回転駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、前記対向面は、所定位置で前記可撓部と対向可能な、前記軸線を中心とした円周上に配置された対向部を有し、前記対向部は、前記所定位置で前記可撓部と対向したときに前記流路を第１状態に設定する第１部分と、前記所定位置で前記可撓部と対向したときに前記流路を前記第１状態とは異なる第２状態に設定する第２部分と、を含む状態設定部を有するバルブ装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、試料物質を含む溶液が流動する流路を有する流体デバイスと、前記流路を開閉する第１の実施態様のバルブ装置と、を備えるシステムが提供される。

本実施形態に係るシステムＶＳを模式的に示した平面図。 本実施形態に係るシステムＶＳを模式的に示した断面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００における流路Ｃ、溶液貯溜部ＬＴおよび集合分岐部ＬＤを拡大した模式的な平面図。 本実施形態に係る流路Ｃの長さ方向と直交する方向の断面図。 本実施形態に係る回転部１２０Ａの平面図。 本実施形態に係る回転部１２０Ｂの平面図。 本実施形態に係る回転部１２０Ｃの平面図。 本実施形態に係る回転部１２０Ａにおける対向部１２３Ａが流路Ｃを閉状態に設定したときの断面図。 本実施形態に係る回転部１２０Ａにおける対向部１２３Ａが流路Ｃを開状態に設定したときの断面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理の工程図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 本実施形態に係る流体デバイス１００に対する処理工程を模式的に示した平面図。 流路壁の変形例を示す断面図。

以下、実施形態に係るバルブ装置およびシステムの実施の形態を、図１ないし図２０を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本実施形態のシステムＶＳを模式的に示した平面図である。図２は、本実施形態のシステムＶＳを模式的に示した断面図である。
システムＶＳは、流路Ｃを有する流体デバイス１００を対象物として、流路Ｃを開状態（第１状態）または閉状態（第２状態）に設定するバルブ装置１１０を備える。

流体デバイス１００は、一例として、検体試料に含まれる試料物質を精製および検出等するデバイスである。試料物質は、例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子である。流体デバイス１００は、平面視略矩形の直方体形状に形成されたカセット（ケース）９と、カセット９の内部空間に配置された流路Ｃと、流路Ｃに接続された溶液貯溜部ＬＴと、流路Ｃに接続された集合分岐部ＬＤとを備えている。

なお、以下の説明では、流体デバイス１００（カセット９）の厚さ方向（図２における上下方向）をＺ方向とし、Ｚ方向と直交するカセット９の平面視で長手方向（図１における左右方向）をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向として説明する。

カセット９は、例えば、樹脂材（ポリプロピレン、ポリカーボネイト等の硬質材）で形成されている。カセット９は、−Ｚ側に配置された第１基板（基板）９Ａと、＋Ｚ側に配置され第１基板９Ａとの間で内部空間を形成する第２基板９Ｂとを備えている。流路Ｃは、カセット９の内部空間に収容され第１基板（基板）９Ａの表面に配置されている。

図３は、流体デバイス１００における流路Ｃ、溶液貯溜部ＬＴおよび集合分岐部ＬＤを拡大した模式的な平面図である。
溶液貯溜部ＬＴは、試料物質を精製および検出する際に用いる溶液を貯留する。溶液としては、例えば、血液、血清又は血漿であり、試料物質としての核酸を含む検体液や、検体液に含まれる血液、血清又は血漿から核酸を抽出するための細胞溶解液等の各種試薬、流路の洗浄液等を例示できる。

溶液貯溜部ＬＴは、Ｚ方向に延びる軸線Ｊ１を中心とし所定の間隔をあけて設定されている円周Ｒ１１〜Ｒ１４のうち、同一の円周Ｒ１４上に配置された溶液貯溜部ＬＴ２１、ＬＴ２２と、軸線Ｊ１よりも−Ｘ側に配置されＺ方向に延びる軸線Ｊ２を中心とし所定の間隔をあけて設定されている円周Ｒ２１〜Ｒ２３のうち、同一の円周Ｒ２２上に配置された溶液貯溜部ＬＴ２３、ＬＴ２４、ＬＴ２５とを含む。

集合分岐部ＬＤは、流路Ｃを流動する溶液が集合または分岐する溶液溜まりであり、複数の流路が接続している。集合分岐部ＬＤは、軸線Ｊ１を含む領域に配置された集合分岐部ＬＤ１、円周Ｒ１４よりも径方向の外側に周方向に間隔をあけて配置された集合分岐部ＬＤ２、ＬＤ３と、軸線Ｊ２を含む領域に配置された集合分岐部ＬＤ１１、円周Ｒ２３よりも径方向の外側に周方向に間隔をあけて配置された集合分岐部ＬＤ１２、ＬＤ１３、ＬＤ１４と、円周Ｒ１４の−Ｙ側にＸ方向に沿った直線上に間隔をあけて配置された集合分岐部ＬＤ２１、ＬＤ２２、ＬＤ２３とを含む。

図４は、流路Ｃ、溶液貯溜部ＬＴおよび集合分岐部ＬＤの長さ方向と直交する方向の断面図である。
図４に示すように、流路Ｃ、溶液貯溜部ＬＴおよび集合分岐部ＬＤは、流路壁１１によって形成されている。流路壁１１は、可撓性材料で長さ方向に帯状に延びる一対のシート部（可撓部）１１Ａ、１１Ｂを有している。シート部１１Ａ、１１Ｂは、互いに対向して配置されており、幅方向の両側縁が接合することで筒状に形成されている。流路壁１１は、シート部１１Ａにおいて接着剤等によって第１基板９Ａに固定されている。

流路Ｃは、図３に示すように、流路Ｃ１〜Ｃ８、Ｃ１１〜Ｃ１７、Ｃ２１〜Ｃ２５を含む。流路Ｃ１は、集合分岐部ＬＤ１と集合分岐部ＬＤ２とを接続し、円周Ｒ１１〜１３と交差して配置されている。流路Ｃ２は、集合分岐部ＬＤ２と集合分岐部ＬＤ３とを接続し、円周Ｒ１３、１４と交差して配置されている。流路Ｃ３は、一端が集合分岐部ＬＤ２に接続し、円周Ｒ１２〜１４を経由して他端が円周Ｒ１４よりも外側に配置されている。流路Ｃ４は、集合分岐部ＬＤ１と集合分岐部ＬＤ２２とを接続し、円周Ｒ１１〜１４と交差して配置されている。流路Ｃ５は、集合分岐部ＬＤ１と集合分岐部ＬＤ１４とを接続し、円周Ｒ１１〜１４と交差して配置されている。流路Ｃ６は、集合分岐部ＬＤ１と集合分岐部ＬＤ３とを接続し、円周Ｒ１１〜１４と交差して配置されている。流路Ｃ７は、集合分岐部ＬＤ３と溶液貯溜部ＬＴ２２とを接続し、円周Ｒ１３〜１４と交差して配置されている。流路Ｃ８は、集合分岐部ＬＤ３と集合分岐部ＬＤ２２とを接続し、円周Ｒ２３と交差して配置されている。

流路Ｃ１１は、集合分岐部ＬＤ１１と集合分岐部ＬＤ１３とを接続し、円周Ｒ２１〜２３と交差して配置されている。流路Ｃ１２は、集合分岐部ＬＤ１１と溶液貯溜部ＬＴ２４とを接続し、円周Ｒ２１と交差して配置されている。流路Ｃ１３は、集合分岐部ＬＤ１１と集合分岐部ＬＤ１２とを接続し、円周Ｒ２１〜２３と交差して配置されている。流路Ｃ１４は、集合分岐部ＬＤ１２と溶液貯溜部ＬＴ２５とを接続し、円周Ｒ２３と交差して配置されている。流路Ｃ１５は、集合分岐部ＬＤ１２と集合分岐部ＬＤ１３とを接続し、円周Ｒ２３と交差して配置されている。流路Ｃ１６は、集合分岐部ＬＤ１４と溶液貯溜部ＬＴ２３とを接続し、円周Ｒ２３と交差して配置されている。流路Ｃ１７は、集合分岐部ＬＤ１３と集合分岐部ＬＤ１４とを接続している。

流路Ｃ２１は、集合分岐部ＬＤ２１と溶液貯溜部ＬＴ２１とを接続し、円周Ｒ１３〜１４と交差して配置されている。流路Ｃ２２は、集合分岐部ＬＤ２１と集合分岐部ＬＤ２２とを接続している。流路Ｃ２３は、集合分岐部ＬＤ２２と集合分岐部ＬＤ２３とを接続している。流路Ｃ２４は、集合分岐部ＬＤ２１と集合分岐部ＬＤ２３とを接続している。流路Ｃ２５は、一端が集合分岐部ＬＤ２３に接続され、他端が流路Ｃ２３と逆側に配置されている。

バルブ装置１１０は、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃと、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを回転駆動する駆動部１３０と、駆動部１３０の駆動を制御する制御部ＣＯＮＴとを備えている。

回転部１２０Ａは、カセット部９の内部空間に軸線Ｊ１周りに回転可能に収容されている。回転部１２０Ａの＋Ｚ側には、連結部１２１Ａが設けられている。連結部１２１Ａは軸線Ｊ１を中心とする円柱状に形成されており、先端がカセット９の第２基板９Ｂを貫通して外部に露出して設けられている。連結部１２１Ａの先端には、断面正六角形の窪み１２２Ａが設けられている。

回転部１２０Ｂは、カセット部９の内部空間に軸線Ｊ２周りに回転可能に収容されている。回転部１２０Ｂの＋Ｚ側には、連結部１２１Ｂが設けられている。連結部１２１Ｂは軸線Ｊ２を中心とする円柱状に形成されており、先端がカセット９の第２基板９Ｂを貫通して外部に露出して設けられている。連結部１２１Ｂの先端には、断面正六角形の窪み１２２Ｂが設けられている。

回転部１２０Ｃは、カセット部９の内部空間に軸線Ｊ３周りに回転可能に収容されている。回転部１２０Ｃの＋Ｚ側には、連結部１２１Ｃが設けられている。連結部１２１Ｃは軸線Ｊ３を中心とする円柱状に形成されており、先端がカセット９の第２基板９Ｂを貫通して外部に露出して設けられている。連結部１２１Ｃの先端には、断面正六角形の窪み１２２Ｃが設けられている。

図５は、回転部１２０Ａの平面図である。回転部１２０Ａは、−Ｚ側の面に流路Ｃ、溶液貯溜部ＬＴおよび集合分岐部ＬＤと対向可能な対向部１２３Ａを有している。なお、流路Ｃ、溶液貯溜部ＬＴおよび集合分岐部ＬＤは、いずれも溶液が流動可能であるため、回転部との相互作用に関して以下の説明では、流路Ｃと総称して記載する。

対向部１２３Ａは、軸線Ｊ１を中心とした上記の円周Ｒ１１〜Ｒ１４のそれぞれに沿って配置された位置設定部ＲＶ１１〜ＲＶ１４を有している。位置設定部ＲＶ１１〜ＲＶ１４は、流路壁１１（シート部１１Ｂ）と対向したときに流路Ｃを閉状態（第１状態）または開状態（第２状態）に設定する。位置設定部ＲＶ１１〜ＲＶ１４の詳細については後述する。

図６は、回転部１２０Ｂの平面図である。回転部１２０Ｂは、−Ｚ側の面に流路Ｃと対向可能な対向部１２３Ｂを有している。対向部１２３Ｂは、軸線Ｊ２を中心とした上記の円周Ｒ２１〜Ｒ２３のそれぞれに沿って配置された位置設定部ＲＶ２１〜ＲＶ２３を有している。位置設定部ＲＶ２１〜ＲＶ２３は、流路壁１１（シート部１１Ｂ）と対向したときに流路Ｃを閉状態または開状態に設定する。位置設定部ＲＶ２１〜ＲＶ２３の詳細については後述する。

図７は、回転部１２０Ｃの平面図である。回転部１２０Ｃは、−Ｚ側の面に流路Ｃと対向可能な対向部１２３Ｃを有している。対向部１２３Ｃは、流路壁１１（シート部１１Ｂ）と対向したときに流路Ｃを閉状態または開状態に設定する位置設定部ＲＶ３１〜ＲＶ３４を有している。位置設定部ＲＶ３１〜ＲＶ３４の詳細については後述する。

図８は、回転部１２０Ａにおける対向部１２３Ａが流路Ｃを閉状態に設定したときの断面図である。図９は、回転部１２０Ａにおける対向部１２３Ａが流路Ｃを開状態に設定したときの断面図である。なお、位置設定部ＲＶ２１〜ＲＶ２３による流路Ｃに対する開閉は同様の構成であるため、図８および図９においては、位置設定部ＲＶとして説明する。また、回転部１２０Ｂにおける対向部１２３Ｂの構成、および回転部１２０Ｃにおける対向部１２３Ｃの構成は、回転部１２０Ａにおける対向部１２３Ａの構成と同様であるため、図８および図９においては、括弧内に回転部１２０Ｂおよび回転部１２０Ｃに関する符号を記載してその説明を省略する。

図８に示すように、回転部１２０Ａは、流路Ｃと対向する面から突出して設けられ、流路Ｃと対向したときに流路壁１１（シート部１１Ｂ）を弾性変形させて流路Ｃを閉状態に設定する凸部（第１部分）１２５を有している。また、図９に示すように、回転部１２０Ａは、流路Ｃと対向する面と面一であり、流路Ｃと対向したときに流路壁１１（シート部１１Ｂ）と非接触で流路Ｃを開状態に設定する非凸部（第２部分）１２６を有している。

凸部１２５は、図１および図５においては、円周Ｒ１１〜Ｒ１４上で破線で囲まれた領域として図示されている。図１および図５においては、非凸部１２６は、円周Ｒ１１〜Ｒ１４上で凸部１２５が配置されていない領域として示されている。凸部１２５および非凸部１２６の図示は、図６に示す回転部１２０Ｂについても同様である。

図７に示した回転部１２０Ｃにおける対向部１２３Ｃの凸部１２５は、軸線Ｊ３周りに９０°間隔で配置されている。凸部１２５は、回転方向に進むに従って、軸線Ｊ３からの距離が漸次変化する形状である。凸部１２５は、一例として、回転部１２０Ｃが時計回り方向に回転したときに、回転方向の特定位置との交差部の位置は、軸線Ｊ３からの距離が漸次小さくなる形状である。

上記の凸部１２５および非凸部１２６は、流体デバイス１００に対する複数の処理の順序と、処理毎の流路Ｃの開閉状態とに基づく回転方向の長さで所定の円周上に配置されている。流路Ｃにおいては、対向部１２３Ａ（１２３Ｂ、１２３Ｃ）と交差する位置が凸部１２５および非凸部１２６によって閉状態または開状態が設定されるバルブとして機能する。

本実施形態のバルブ装置１１０においては、図３に示されるように、流路Ｃと対向部１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃとが交差する特定位置が、バルブＶ１〜Ｖ１８、Ｖ２１〜Ｖ２５として設定されている。図３においては、理解を容易にするために、バルブＶ１〜Ｖ１８、Ｖ２１〜Ｖ２５を円形で示している。具体的には、対向部１２３Ａと対向する領域については、円周Ｒ１１上にバルブＶ１〜Ｖ４が設定され、円周Ｒ１２上にバルブＶ５、Ｖ１６が設定され、円周Ｒ１３上にバルブＶ６〜Ｖ８が設定され、円周Ｒ１４上にバルブＶ２１〜Ｖ２２が設定されている。

また、対向部１２３Ｂと対向する領域については、円周Ｒ２１上にバルブＶ９〜Ｖ１１が設定され、円周Ｒ２２上にバルブＶ２３〜Ｖ２５が設定され、円周Ｒ２３上にバルブＶ１２〜Ｖ１５、Ｖ１７が設定されている。対向部１２３Ｃと対向する領域については、流路Ｃ２４と交差する位置にバルブＶ１８が設定されている。

バルブＶ１は、円周Ｒ１１（位置設定部ＲＶ１１）と流路Ｃ１とが交差する位置に設定されている。バルブＶ２は、円周Ｒ１１（位置設定部ＲＶ１１）と流路Ｃ４とが交差する位置に設定されている。バルブＶ３は、円周Ｒ１１（位置設定部ＲＶ１１）と流路Ｃ５とが交差する位置に設定されている。バルブＶ４は、円周Ｒ１１（位置設定部ＲＶ１１）と流路Ｃ６とが交差する位置に設定されている。バルブＶ５は、円周Ｒ１２（位置設定部ＲＶ１２）と流路Ｃ３とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１６は、円周Ｒ１２（位置設定部ＲＶ１２）と流路Ｃ１とが交差する位置に設定されている。

バルブＶ６は、円周Ｒ１３（位置設定部ＲＶ１３）と流路Ｃ２とが交差する位置に設定されている。バルブＶ７は、円周Ｒ１３（位置設定部ＲＶ１３）と流路Ｃ２１とが交差する位置に設定されている。バルブＶ８は、円周Ｒ１３（位置設定部ＲＶ１３）と流路Ｃ７とが交差する位置に設定されている。

バルブＶ９は、円周Ｒ２１（位置設定部ＲＶ２１）と流路Ｃ１１とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１０は、円周Ｒ２１（位置設定部ＲＶ２１）と流路Ｃ１２とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１１は、円周Ｒ２１（位置設定部ＲＶ２１）と流路Ｃ１３とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１２は、円周Ｒ２３（位置設定部ＲＶ２３）と流路Ｃ１６とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１３は、円周Ｒ２３（位置設定部ＲＶ２３）と流路Ｃ１５とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１４は、円周Ｒ２３（位置設定部ＲＶ２３）と流路Ｃ１４とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１５は、円周Ｒ２３（位置設定部ＲＶ２３）と流路Ｃ８とが交差する位置に設定されている。バルブＶ１７は、円周Ｒ２３（位置設定部ＲＶ２３）と流路Ｃ１１とが交差する位置に設定されている。

バルブＶ２３は、円周Ｒ２２（位置設定部ＲＶ２２）と溶液貯溜部ＬＴ２３とが交差する位置に設定されている。バルブＶ２４は、円周Ｒ２２（位置設定部ＲＶ２２）と溶液貯溜部ＬＴ２４とが交差する位置に設定されている。バルブＶ２５は、円周Ｒ２２（位置設定部ＲＶ２２）と溶液貯溜部ＬＴ２５とが交差する位置に設定されている。

図２に戻り、駆動部１３０は、回転部１２０Ａに対応する駆動軸１３１Ａ、回転部１２０Ｂに対応する駆動軸１３１Ｂ、回転部１２０Ｃに対応する駆動軸１３１Ｃ（１３１Ｃは不図示）を有している。駆動軸１３１Ａは、軸線Ｊ１方向に延び、連結部１２１Ａの窪み１２２Ａと相対回転不能に嵌合する断面正六角形に形成されている。駆動軸１３１Ｂは、軸線Ｊ２方向に延び、連結部１２１Ｂの窪み１２２Ｂと相対回転不能に嵌合する断面正六角形に形成されている。駆動軸１３１Ｃは、軸線Ｊ３方向に延び、連結部１２１Ｃの窪み１２２Ｃと相対回転不能に嵌合する断面正六角形に形成されている。駆動部１３０は、駆動軸１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃをそれぞれ軸線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３周りに互いに独立して回転駆動することにより、駆動軸１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃがそれぞれ窪み１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃに嵌合した連結部１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃを介して回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを軸線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３周りに互いに独立して回転駆動する。

駆動部１３０の駆動は、制御部ＣＯＮＴにより制御される。制御部ＣＯＮＴは、駆動部１３０を介して回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの回転動作（回転のＯＮ／ＯＦＦ、回転角度等）を制御する。制御部ＣＯＮＴは、流体デバイス１００に対する処理工程に応じ上記バルブＶ１〜Ｖ１８、Ｖ２１〜Ｖ２５の開状態と閉状態の切り替えの順序とタイミングとに基づいて駆動部１３０の駆動を制御して、上記の凸部１２５および非凸部１２６が配置された対向部１２３Ａ〜１２３Ｃの所定位置を、バルブＶ１〜Ｖ１８、Ｖ２１〜Ｖ２５と対向させる。

次に、本実施形態のシステムＶＳおよびバルブ装置１１０を用いた流体デバイス１００の流路Ｃへの溶液の流動制御について、図１０乃至図１９を参照して説明する。
なお、以下の説明においては、回転部１２０Ａ〜１２０Ｃの回転は、制御部ＣＯＮＴの制御により駆動部１３０の駆動軸１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃが所定方向に所定角度回転することにより行われるものとして、その説明は適宜省略する。以下の説明において、回転部１２０Ａ〜１２０Ｃの回転方向は、＋Ｚ側から視たときに反時計回り方向を正方向とし、時計回り方向を負方向とする。また、回転部１２０Ａ〜１２０Ｃの回転方向の位置制御（角度制御）は、例えば、回転部１２０Ａ〜１２０Ｃの外周部に形成したエンコーダスケールを当該エンコーダスケールと対向配置したヘッド部で検出し、制御部ＣＯＮＴがヘッド部で検出した結果に応じて駆動部１３０の駆動を制御することにより行われる。

上記のシステムＶＳにおいては、流路Ｃにおける溶液の搬送（流動）はバルブＶ１８の連続する開閉により主体的に行われる。具体的には、回転部１２０Ｃを負方向に連続的に回転させることにより、位置設定部ＲＶ３１〜ＲＶ３４の一つの凸部１２５がバルブＶ１８において流路Ｃ２４の流路壁１１と対向して当接する位置（閉状態の位置）が＋Ｘ側から−Ｘ側に流路Ｃ２４の延びる方向に沿って連続的に移動する。

また、バルブＶ１８において流路Ｃ２４における流路壁１１が非凸部１２６と対向して一旦開状態となった後に、引き続いて位置設定部ＲＶ３１〜ＲＶ３４の一つと隣り合う他の位置設定部ＲＶ３１〜ＲＶ３４の凸部１２５が流路Ｃ２４の流路壁１１と対向して当接する位置（閉状態の位置）が＋Ｘ側から−Ｘ側に流路Ｃ２４の延びる方向に沿って連続的に移動する。このように、バルブＶ１８において、流路Ｃ２４の閉状態の位置が＋Ｘ側から−Ｘ側に連続的に移動することと、流路Ｃ２４を一旦開状態とすることとが順次繰り返されることにより、ポンプとして流路Ｃ２４において溶液を＋Ｘ側から−Ｘ側に搬送することができる。

バルブ装置１１０の凸部１２５が流路ＣにおけるバルブＶ１〜Ｖ１７と対向して流路壁１１を弾性変形させた場合には流路Ｃが閉状態となるが、凸部１２５が溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５におけるバルブＶ２１〜Ｖ２５と対向して流路壁１１を弾性変形させた場合には、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液が当該溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５から押し出されることになる。一方、非凸部１２６が流路ＣにおけるバルブＶ１〜Ｖ１７と対向した場合には流路Ｃが開状態となり、非凸部１２６が溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５におけるバルブＶ２１〜Ｖ２５と対向した場合には、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液は押し出されることなく、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に保持される。

図１０は、流体デバイス１００に対する複数の処理工程０〜工程８と、各工程０〜８毎のバルブＶ１〜Ｖ１７、Ｖ２１〜Ｖ２５における流路Ｃの開状態（「開」で示す）または閉状態（「閉」で示す）等を示す工程図である。本実施形態における工程０〜８においては、回転部１２０Ａ、１２０Ｂは、回転停止または負方向に１５°のピッチで回転する。

図１１乃至図１９は、工程０〜工程８における流路Ｃ、バルブＶ１〜Ｖ１７、Ｖ２１〜Ｖ２５および位置設定部ＲＶ１１〜ＲＶ１４、ＲＶ２１〜ＲＶ２３の相対位置関係を模式的に示した平面図である。図１１乃至図１９においては、位置設定部ＲＶ１１〜ＲＶ１４、ＲＶ２１〜ＲＶ２３が回転方向、および回転方向における凸部１２５（閉状態）の位置を示す矢印として示されている。なお、図１１乃至図１９においては、閉状態のバルブＶ１〜Ｖ１７、Ｖ２１〜Ｖ２５については×印を付記する。また、各工程０〜８においては、開状態のバルブＶ１〜Ｖ１７と、閉状態で溶液が押し出される閉状態のバルブＶ２１〜Ｖ２５とを主として説明する。

工程０は、初期状態（回転部１２０Ａ、１２０Ｂの回転角度は０°）であり、図１０および図１１に示すように、バルブＶ２１〜Ｖ２５においては開状態に設定され、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液は保持される。また、工程０では、バルブＶ２〜Ｖ１７が閉状態に設定されている。バルブＶ１は開状態に設定されているが、バルブＶ１６が閉状態に設定されているため流路Ｃ１は閉状態となる。そのため、流路Ｃ１〜Ｃ８、Ｃ１１〜Ｃ１７、Ｃ２１〜Ｃ２５の全てで溶液は移動しない。

工程１では、回転部１２０Ｂは回転せずに停止状態を保持し、回転部１２０Ａは、工程０の状態から負方向に１５°回転する。これにより、バルブＶ２１〜Ｖ２５においては、バルブＶ２１、Ｖ２３〜Ｖ２５が開状態に設定され、バルブＶ２２が閉状態に設定されることにより、溶液貯溜部ＬＴ２１、ＬＴ２３〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液は保持され、溶液貯溜部ＬＴ２２に貯溜されている溶液は押し出される。また、バルブＶ１〜Ｖ１７においては、バルブＶ５、Ｖ６、Ｖ８が開状態に設定され、他のバルブは閉状態に設定される。従って、図１２にハッチングして示されるように、流路Ｃ７、集合分岐部ＬＤ３、流路Ｃ２、集合分岐部ＬＤ２、流路Ｃ３が連通流路を形成することで、溶液貯溜部ＬＴ２２に貯溜されている溶液は、当該連通流路を流動可能となる。

工程２では、回転部１２０Ｂは回転せずに停止状態を保持し、回転部１２０Ａは、工程１の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に３０°の位置に）回転する。これにより、バルブＶ２１〜Ｖ２５においては、開状態に設定されることにより、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液は保持される。また、バルブＶ１〜Ｖ１７においては、バルブＶ５が開状態に設定され、バルブＶ６、Ｖ８を含む他のバルブは閉状態に設定される。従って、図１３にハッチングして示されるように、バルブＶ８から集合分岐部ＬＤ３までの流路Ｃ７、集合分岐部ＬＤ３、バルブＶ６までの流路Ｃ２が連通流路を形成するとともに、バルブＶ６から集合分岐部ＬＤ２までの流路Ｃ２、集合分岐部ＬＤ２、流路Ｃ３が連通流路を形成する。

工程３では、回転部１２０Ｂは回転せずに停止状態を保持し、回転部１２０Ａは、工程２の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に４５°の位置に）回転する。これにより、バルブＶ２１〜Ｖ２５においては、開状態に設定されることにより、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液は保持される。また、バルブＶ１〜Ｖ１７においては、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ５、Ｖ１６が開状態に設定され、他のバルブは閉状態に設定される。従って、図１４にハッチングして示されるように、バルブＶ６から集合分岐部ＬＤ２までの流路Ｃ２、集合分岐部ＬＤ２、流路Ｃ３に加えて、流路Ｃ１、集合分岐部ＬＤ１、流路Ｃ４、集合分岐部ＬＤ２１〜ＬＤ２３、流路Ｃ２１〜Ｃ２５が連通流路を形成する。

工程４では、回転部１２０Ｂは回転せずに停止状態を保持し、回転部１２０Ａは、工程３の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に６０°の位置に）回転する。これにより、バルブＶ２１〜Ｖ２５においては、開状態に設定されることにより、溶液貯溜部ＬＴ２１〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液は保持される。また、バルブＶ１〜Ｖ１７においては、バルブＶ２、Ｖ４が開状態に設定され、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ１６を含む他のバルブは閉状態に設定される。従って、図１５にハッチングして示されるように、バルブＶ８から集合分岐部ＬＤ３までの流路Ｃ７、集合分岐部ＬＤ３、バルブＶ６までの流路Ｃ２に加えて、流路Ｃ６、集合分岐部ＬＤ１、流路Ｃ４、集合分岐部ＬＤ２１〜ＬＤ２３、流路Ｃ２１〜Ｃ２５が連通流路を形成する。

工程５では、回転部１２０Ａは回転せずに停止状態を保持するため、回転部１２０Ａにて設定されるバルブＶ１〜Ｖ８、Ｖ１６に関する連通流路は、工程４と同一状態である。回転部１２０Ｂは、工程４の状態（初期状態）から負方向に１５°の位置に回転する。これにより、バルブＶ２４〜Ｖ２５が閉状態に設定されることにより、溶液貯溜部ＬＴ２４〜ＬＴ２５に貯溜されている溶液が押し出される。また、バルブＶ９〜Ｖ１５、Ｖ１７においては、バルブＶ１０、Ｖ１１、Ｖ１４が開状態に設定され、他のバルブは閉状態に設定される。従って、図１６にハッチングして示されるように、バルブＶ２４から集合分岐部ＬＤ１１までの流路Ｃ１２、流路Ｃ１３、集合分岐部ＬＤ１２、流路Ｃ１４が連通流路を形成する。溶液貯溜部ＬＴ２４から押し出された溶液、および溶液貯溜部ＬＴ２５から押し出された溶液は当該連通流路を流動可能となる。

工程６では、回転部１２０Ａは、工程５の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に７５°の位置に）回転し、回転部１２０Ｂは、工程５の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に３０°の位置に）回転する。これにより、バルブＶ１〜Ｖ８、Ｖ１６においては、バルブＶ２、Ｖ４が閉状態に設定される。また、バルブＶ９〜Ｖ１５、Ｖ１７においては、バルブＶ９、Ｖ１０、Ｖ１２、Ｖ１７が開状態に設定され、バルブＶ１１、Ｖ１４を含む他のバルブは閉状態に設定される。そして、バルブＶ２３〜Ｖ２５においては、いずれも閉状態に設定される。バルブＶ２５については、閉状態に設定されるが流路Ｃ１４におけるバルブＶ１４が閉状態に設定される。バルブＶ２３が閉状態に設定されることにより、溶液貯溜部ＬＴ２３に貯溜されている溶液が押し出される。

従って、図１７にハッチングして示されるように、バルブＶ２４から集合分岐部ＬＤ１１までの流路Ｃ１２、流路Ｃ１３、集合分岐部ＬＤ１２、流路Ｃ１４によって形成されていた連通流路は、バルブＶ１１、Ｖ１４によって分離される。また、流路Ｃ１６、集合分岐部ＬＤ１４、流路Ｃ１７、集合分岐部ＬＤ１３、流路Ｃ１１、集合分岐部ＬＤ１１、流路Ｃ１２が連通流路を形成する。溶液貯溜部ＬＴ２３から押し出された溶液は、当該連通流路を流動可能となる。

工程７では、回転部１２０Ａは、工程６の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に９０°の位置に）回転し、回転部１２０Ｂは、工程６の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に４５°の位置に）回転する。これにより、バルブＶ１〜Ｖ８、Ｖ１６においては、バルブＶ２、Ｖ３が開状態に設定される。また、バルブＶ９〜Ｖ１５、Ｖ１７においては、バルブＶ９、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１５が開状態に設定され、バルブＶ９、Ｖ１０、Ｖ１７を含む他のバルブは閉状態に設定される。そして、バルブＶ２３においては閉状態が継続することで、溶液貯溜部ＬＴ２３に貯溜されている溶液が押し出される。従って、図１８にハッチングして示されるように、流路Ｃ１６、集合分岐部ＬＤ１４、流路Ｃ１７、集合分岐部ＬＤ１３、流路Ｃ１５、集合分岐部ＬＤ１２、流路Ｃ８、集合分岐部ＬＤ３が形成する連通流路の集合分岐部ＬＤ１４に対して、流路Ｃ５、集合分岐部ＬＤ１、流路Ｃ４、集合分岐部ＬＤ２１〜ＬＤ２３、流路Ｃ２１〜Ｃ２５が連通する。溶液貯溜部ＬＴ２３から押し出された溶液は、当該連通流路を流動可能となる。なお、工程７では、バルブＶ９は開状態に設定されるが、バルブＶ１７が閉状態に設定されているため、流路Ｃ１１は連通流路を形成しない。

工程８では、回転部１２０Ａは、工程７の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に１０５°の位置に）回転し、回転部１２０Ｂは、工程７の状態から負方向に１５°（初期状態から負方向に６０°の位置に）回転する。これにより、バルブＶ１〜Ｖ８、Ｖ１６においては、バルブＶ２、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７が開状態に設定され、バルブＶ３を含む他のバルブは閉状態に設定される。そして、バルブＶ２１を閉状態に設定することにより、溶液貯溜部ＬＴ２１に貯溜されている溶液が押し出される。また、バルブＶ９〜Ｖ１５、Ｖ１７においては、バルブＶ１３、Ｖ１５が開状態に設定され、バルブＶ９、Ｖ１２を含む他のバルブは閉状態に設定される。従って、図１９にハッチングして示されるように、集合分岐部ＬＤ１４、流路Ｃ１７、集合分岐部ＬＤ１３、流路Ｃ１５、集合分岐部ＬＤ１２、流路Ｃ８、集合分岐部ＬＤ３、流路Ｃ２、集合分岐部ＬＤ２、流路Ｃ３が形成する連通流路と、溶液貯溜部ＬＴ２１に接続する流路Ｃ２１〜Ｃ２５、集合分岐部ＬＤ２１〜ＬＤ２３、流路Ｃ４、集合分岐部ＬＤ１が形成する連通流路とが形成される。溶液貯溜部ＬＴ２１から押し出された溶液は、流路Ｃ２１〜Ｃ２５、集合分岐部ＬＤ２１〜ＬＤ２３、流路Ｃ４、集合分岐部ＬＤ１が形成する連通流路を流動可能となる。

このように、本実施形態のバルブ装置１１０およびシステムＶＳにおいては、可撓性材料の流路壁１１で形成された流路Ｃ、集合分岐部ＬＤ、溶液貯溜部ＬＴを有する流体デバイス１００に対して、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃがそれぞれ軸線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３周りに回転することにより、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃに設けられた位置設定部が流路壁１１を弾性変形させて開状態または閉状態に一括的に設定することが可能である。そのため、本実施形態のバルブ装置１１０およびシステムＶＳでは、バルブ毎に電磁弁等のアクチュエータを設けた場合と比較して、設備の大型化、高価格化を大幅に抑制することが可能である。

また、本実施形態のバルブ装置１１０およびシステムＶＳでは、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃがカセット９の内部に収容されているため、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃをカセット９の外部に設けた場合のように、位置設定部を流路Ｃ等と接触させるために流路Ｃを露出させる必要がなくなり、衛生的に優れた検査を実施することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態で説明した回転部の数は一例であり、回転部が一つ設けられる構成や、４つ以上設けられる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃをカセット９の内部に収容する構成を例示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃをカセット９の内部に設けない場合には、第１基板９Ａを第２基板９Ｂに対して分離可能としておき、流体デバイス１００に対する検査等を実施する際には、第１基板９Ａを第２基板９Ｂに対して分離して流路Ｃ等を露出させた後に回転部１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの位置設定部と対向して配置すればよい。

また、上記実施形態では、可撓性材料で形成された一対のシート部１１Ａ、１１Ｂを幅方向の両側縁が接合することで流路壁１１を筒状に形成する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、図２０に示すように、第１基板９Ａの表面に、可撓性材料で形成された帯状のシート部１１Ｃの幅方向の側縁を固定することで、第１基板９Ａの表面とシート部１１Ｃとにより流路壁１１を形成する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、本実施形態のバルブ装置１１０を流体デバイス１００に設けられたバルブＶの駆動に適用する構成を例示したが、対象物としては流体デバイス１００に限定されず、複数のバルブを有し、当該バルブを独立して駆動する対象物に広く適用可能である。

９…カセット（ケース）、 ９Ａ…第１基板（基板）、 １１…流路壁、 １１Ａ、１１Ｂ…シート部（可撓部）、 １００…流体デバイス、 １１０…バルブ装置、 １２０Ａ〜１２０Ｃ…回転部、 １２１Ａ〜１２１Ｃ…連結部、 １２３Ａ〜１２３Ｃ…対向部、 １２５…凸部（第１部分）、 １２６…非凸部（第２部分）、 Ｃ、Ｃ１〜Ｃ８、Ｃ１１〜Ｃ１７、Ｃ２１〜Ｃ２５…流路、 Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３…軸線、 ＲＶ、ＲＶ１１〜ＲＶ１４、ＲＶ２１〜ＲＶ２３…位置設定部、 Ｖ、Ｖ１〜Ｖ１８、Ｖ２１〜Ｖ２５…バルブ、 ＶＳ…システム

Claims (13)

1. 基板に設けられて流路を形成するとともに、前記流路に沿った可撓部を有する流路壁を対象物とし、
   前記可撓部と対向可能な対向面を有し、前記対向面を所定の軸線周りに回転可能な回転部と、
   前記回転部を前記軸線周りに回転駆動する駆動部と、
   前記駆動部の駆動を制御する制御部と、
   を備え、
   前記対向面は、所定位置で前記可撓部と対向可能な、前記軸線を中心とした円周上に配置された対向部を有し、
   前記対向部は、前記所定位置で前記可撓部と対向したときに前記流路を第１状態に設定する第１部分と、前記所定位置で前記可撓部と対向したときに前記流路を前記第１状態とは異なる第２状態に設定する第２部分と、を含む状態設定部を有するバルブ装置。
2. 前記第１部分は、前記可撓部に当接して前記流路を閉塞し、
   前記第２部分は、前記可撓部と離間して前記流路を開放する
   請求項１記載のバルブ装置。
3. 前記第１部分および前記第２部分は、前記対象物に対する複数の処理の順序と、前記処理毎の前記対象物の状態とに基づく長さで前記円周上に配置されている
   請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記円周上に前記所定位置が複数配置され、
   前記状態設定部は、前記複数の所定位置のそれぞれに対応して複数配置されている
   請求項３に記載のバルブ装置。
5. 前記所定位置は、前記軸線からの距離が互いに異なる位置に複数配置され、
   前記状態設定部は、前記複数の所定位置のそれぞれに対応して複数配置されている
   請求項２から４のいずれか一項に記載のバルブ装置。
6. 前記第１部分は、前記回転部の回転に伴い前記可撓部に対する当接位置が前記流路が延びる方向に連続的に移動する
   請求項２に記載のバルブ装置。
7. 前記第１部分は、前記回転部の回転に伴い前記軸線からの距離が漸次変化するように連続的な線状に形成されている
   請求項６に記載のバルブ装置。
8. 前記第１部分は、前記第２部分を挟んで前記回転方向に複数配置されている
   請求項６または請求項７に記載のバルブ装置。
9. 前記流路壁は、可撓性材料により筒状に形成されている
   請求項１から８のいずれか一項に記載のバルブ装置。
10. 前記流路壁は、前記基板と、前記基板の表面に幅方向の側縁が固定された帯状の可撓性材料とにより形成されている
    請求項１から８のいずれか一項に記載のバルブ装置。
11. 試料物質を含む溶液が流動する流路を有する流体デバイスと、
    前記溶液の流動に関する状態を設定する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のバルブ装置と、
    を備えるシステム。
12. 前記流体デバイスは、前記流路壁を収容するケースを備え、
    前記回転部は、前記ケース内に収容されている
    請求項１１記載のシステム。
13. 前記回転部と前記駆動部との連結部は、前記ケースの外側に露出して設けられている
    請求項１２記載のシステム。

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