JP2019174375A - 流体取扱装置および流体取扱システム - Google Patents

Abstract

【課題】流路チップが多数のバルブを有していても、ロータリー部材の回転に起因して複数種類の液体が意図せずに混ざることを抑制できる流体取扱装置を提供すること。【解決手段】流路チップは、共通流路と、前記共通流路にそれぞれ接続された複数の導入流路と、前記複数の導入流路のそれぞれに配置された複数の導入バルブと、前記共通流路に接続された洗浄液流路と、前記洗浄液流路に配置された洗浄液バルブとを有する。流体取扱装置は、前記導入バルブの開閉を制御するためのロータリー部材と、前記洗浄液バルブの開閉を制御するための洗浄液バルブ制御部とを有する。前記洗浄液バルブ制御部は、前記ロータリー部材が回転して前記導入バルブを開閉させた後、前記ロータリー部材が回転して他の前記導入バルブを開閉させる前に、前記洗浄液バルブを開かせて前記共通流路内に洗浄液を流させる。【選択図】図４

Description

本発明は、複数のバルブを有する流路チップの流路内の流体を制御するための流体取扱装置、ならびに前記流路チップおよび前記流体取扱装置を有する流体取扱システムに関する。

近年、タンパク質や核酸などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、流路チップが使用されている。流路チップは、分析に必要な試薬および試料の量が少なくてよいという利点を有しており、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途での使用が期待されている。たとえば、特許文献１には、複数のマイクロバルブを有する流路チップと、複数のマイクロバルブの開閉を制御するための加圧部とを有する、マイクロバルブユニットが開示されている。流路チップにおいて、複数のマイクロバルブは、同一円周上に配置されている。また、加圧部は、平面視形状が円弧状の当接面を有している。加圧部を回転させることで、加圧部の当接面が移動する。これにより、マイクロバルブのダイヤフラムは、加圧部により押圧されたり、押圧されなくなったりする。マイクロバルブは、加圧部により押圧されているときは閉じ、加圧部により押圧されていないときは開く。

特開２００７−８５５３７号公報

上記のとおり、特許文献１に記載の装置（マイクロバルブユニット）では、平面視形状が円弧状の凸部（端面）を有するロータリー部材（加圧部）を回転させて、複数のバルブ（マイクロバルブ）の開閉を制御している。このような装置において、流路チップが多数のバルブを有している場合、バルブを意図した順番で開閉できないことがある。この問題について、図１Ａ〜図２Ｂを参照して説明する。

図１Ａは、従来の技術の問題点を説明するための流路チップの平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示される流路チップと組み合わせて使用されるロータリー部材の底面図である。図１Ａに示されるように、流路チップは、第１導入口１０、第１導入流路１１、第１バルブ１２、第２導入口２０、第２導入流路２１、第２バルブ２２、第３導入口３０、第３導入流路３１、第３バルブ３２、共通流路４０および取出口４１を有する。第１導入流路１１の上流端は、第１導入口１０に接続されており、第１導入流路１１の下流端は、共通流路４０の上流端に接続されている。第２導入流路２１の上流端は、第２導入口２０に接続されており、第２導入流路２１の下流端は、共通流路４０の上流端に接続されている。第３導入流路３１の上流端は、第３導入口３０に接続されており、第３導入流路３１の下流端は、共通流路４０の上流端に接続されている。第１導入流路１１、第２導入流路２１および第３導入流路３１には、第１バルブ１２、第２バルブ２２および第３バルブ３２がそれぞれ設けられている。共通流路４０の下流端は、取出口４１に接続されている。

また、図１Ｂに示されるように、ロータリー部材は、第１バルブ１２、第２バルブ２２および第３バルブ３２を押圧するための平面視形状が円弧状の凸部５０と、凸部５０と同一円周上に配置された凹部５１とを有する。図１Ｂでは、凸部５０の底面（流路チップに接触する面）にハッチングを付している。第１バルブ１２、第２バルブ２２および第３バルブ３２は、凸部５０により押圧されているときは閉じ、凸部５０により押圧されていないときは開く。

たとえば、図２Ａに示されるように、凹部５１が第１バルブ１２上に位置し、凸部５０が第２バルブ２２および第３バルブ３２上に位置するようにロータリー部材を回転させる。この場合、第１バルブ１２が開き、第１導入口１０内の流体は、第１導入流路１１および共通流路４０を通って取出口４１に流れることができる。一方、第２バルブ２２および第３バルブ３２は閉じるため、第２導入口２０内の液体および第３導入口３０内の流体は、取出口４１に向けて流れることができない。

この後、第３導入口３０内の流体を取出口４１に向けて流したい場合、凹部５１が第３バルブ３２上に位置し、凸部５０が第１バルブ１２および第２バルブ２２上に位置するようにロータリー部材を回転させる。しかしながら、図２Ｂに示されるように、ロータリー部材を回転させている間に、一時的に、凹部５１が第２バルブ２２上に位置し、凸部５０が第１バルブ１２および第３バルブ３２上に位置することとなる。したがって、第２導入口２０内の流体を流す意図が無いのに、第２導入口２０内の流体が、取出口４１に向けて流れてしまうおそれがある。

このように、第２導入口２０内の流体の一部が、取出口４１に向けて流れてしまうと、この後第３導入口３０内の流体を取出口４１に向けて流したときに、共通流路４０において、複数種類の液体が意図せずに混ざってしまうこととなる。

以上のように、従来の装置には、流路チップが多数のバルブを有している場合、共通流路において複数種類の液体が意図せずに混ざってしまうという問題がある。

本発明の目的は、流路チップが多数のバルブを有していても、ロータリー部材の回転に起因して複数種類の液体が意図せずに混ざることを抑制できる流体取扱装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、前記流路チップおよび前記流体取扱装置を有する流体取扱システムを提供することである。

本発明の流体取扱装置は、流路チップの流路内の流体を制御するための流体取扱装置であって、前記流路チップは、共通流路と、前記共通流路にそれぞれ接続された複数の導入流路と、前記複数の導入流路のそれぞれについて、前記導入流路内または前記導入流路と前記共通流路との合流部に配置された複数の導入バルブと、前記複数の導入流路よりも上流において前記共通流路に接続された洗浄液流路と、前記洗浄液流路内または前記洗浄液流路と前記共通流路との合流部に配置された洗浄液バルブと、を有し、前記流体取扱装置は、前記導入バルブのダイヤフラムを押圧して前記導入バルブを閉じさせるための第１凸部と、前記導入バルブのダイヤフラムを押圧せずに前記導入バルブを開かせるための第１凹部とが中心軸を中心とする第１円の円周上に配置されている、前記中心軸を中心として回転可能なロータリー部材と、前記洗浄液バルブの開閉を制御する洗浄液バルブ制御部と、を有し、前記洗浄液バルブ制御部は、前記ロータリー部材が回転して前記導入バルブを開閉させた後、前記ロータリー部材が回転して他の前記導入バルブを開閉させる前に、前記洗浄液バルブを開かせて前記共通流路内に洗浄液を流させる。

本発明の流体取扱システムは、流路チップと、本発明の流体取扱装置とを有する、流体取扱システムであって、前記流路チップは、共通流路と、前記共通流路にそれぞれ接続された複数の導入流路と、前記複数の導入流路のそれぞれについて、前記導入流路内または前記導入流路と前記共通流路との合流部に配置された複数の導入バルブと、前記複数の導入流路よりも上流において前記共通流路に接続された洗浄液流路と、前記洗浄液流路内または前記洗浄液流路と前記共通流路との合流部に配置された洗浄液バルブと、を有する。

本発明によれば、流路チップが多数のバルブを有していても、ロータリー部材の回転に起因して複数種類の液体が意図せずに混ざることを抑制することができる。

図１Ａは、従来の技術の問題点を説明するための流路チップの平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示される流路チップと組み合わせて使用されるロータリー部材の底面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ａに示される流路チップおよび図１Ｂに示されるロータリー部材の使用例を示す模式図である。 図３は、実施の形態１に係る流体取扱装置および流路チップの構成を示す断面図である。 図４は、実施の形態１に係る流体取扱装置および流路チップの構成を示す断面図である。 図５は、実施の形態１に係る流路チップの構成を示す平面図である。 図６Ａは、実施の形態１に係る流体取扱装置のロータリー部材の平面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＣ−Ｃ線の断面図である。 図７は、実施の形態１に係る流体取扱装置の動作を説明するための模式図である。 図８は、実施の形態１に係る流体取扱装置の動作を説明するための模式図である。 図９は、実施の形態１に係る流体取扱装置の動作を説明するための模式図である。 図１０は、実施の形態２に係る流体取扱装置および流路チップの構成を示す断面図である。 図１１は、実施の形態２に係る流体取扱装置および流路チップの構成を示す断面図である。 図１２Ａは、実施の形態２に係る流体取扱装置のロータリー部材の平面図であり、図１２Ｂは、図１２ＡのＤ−Ｄ線の断面図である。 図１３は、実施の形態２に係る流体取扱装置の動作を説明するための模式図である。 図１４は、実施の形態２に係る流体取扱装置の動作を説明するための模式図である。 図１５は、実施の形態２に係る流体取扱装置の動作を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（流体取扱装置および流路チップの構成）
図３および図４は、実施の形態１に係る流体取扱システム（流体取扱装置１００および流路チップ２００）の構成を示す断面図である。図３は、図５のＡ−Ａ線の断面図であり、図４は、図５のＢ−Ｂ線の断面図である。図３および図４に示されるように、流体取扱装置１００は、ロータリー部材１１０および洗浄液バルブ制御部１２０を有する。ロータリー部材１１０は、図示しない外部の駆動機構により中心軸ＣＡを中心に回転させられる。流路チップ２００は、基板２１０およびフィルム２２０を有し、フィルム２２０がロータリー部材１１０に接触するように流体取扱装置１００に設置される。本明細書では、流体取扱装置１００および流路チップ２００を組み合わせたものを「流体取扱システム」とも称する。なお、図３および図４では、流体取扱装置１００および流路チップ２００の構成をわかりやすくするために、これらを離して図示している。

図５は、実施の形態１に係る流路チップ２００の構成を示す平面図である。図５では、基板２１０のフィルム２２０側の面に形成された溝（流路）と、フィルム２２０に形成されたダイヤフラムを破線で示している。

前述のとおり、流路チップ２００は、基板２１０およびフィルム２２０を有する（図３および図４参照）。基板２１０には、流路となるための溝、および導入口または取出口となる貫通孔が形成されている。フィルム２２０は、基板２１０に形成された凹部および貫通孔の開口部を塞ぐように基板２１０の一方の面に接合されている。フィルム２２０の一部の領域は、ダイヤフラムとして機能する。フィルム２２０により塞がれた基板２１０の溝は、試薬や液体試料、洗浄液、気体、紛体などの流体を流すための流路となる。

基板２１０の厚みは、特に限定されない。たとえば、基板２１０の厚みは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、基板２１０の材料も、特に限定されない。たとえば、基板２１０の材料は、公知の樹脂およびガラスから適宜選択されうる。基板２１０の材料の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂およびエラストマーが含まれる。

フィルム２２０の厚みは、ダイヤフラムとして機能することが可能であれば特に限定されない。たとえば、フィルム２２０の厚みは、３０μｍ以上３００μｍ以下である。また、フィルム２２０の材料も、ダイヤフラムとして機能することが可能であれば特に限定されない。たとえば、フィルム２２０の材料は、公知の樹脂から適宜選択されうる。フィルム２２０の材料の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂およびエラストマーが含まれる。フィルム２２０は、例えば熱溶着やレーザ溶着、接着剤などにより基板２１０に接合される。

図５に示されるように、本実施の形態に係る流路チップ２００は、洗浄液導入口２３０、洗浄液流路２３１、洗浄液バルブ２３２、第１導入口２４０、第１導入流路２４１、第１導入バルブ２４２、第２導入口２５０、第２導入流路２５１、第２導入バルブ２５２、第３導入口２６０、第３導入流路２６１、第３導入バルブ２６２、第４導入口２７０、第４導入流路２７１、第４導入バルブ２７２、共通流路２８０および取出口２９０を有する。

洗浄液導入口２３０は、洗浄液を導入するための有底の凹部である。第１導入口２４０、第２導入口２５０、第３導入口２６０および第４導入口２７０は、流体を導入するための有底の凹部である。本実施の形態では、これらの導入口は、それぞれ、基板２１０に形成されている貫通孔と、当該貫通孔の一方の開口部を閉塞しているフィルム２２０とから構成されている。これらの導入口の形状および大きさは、特に限定されず、必要に応じて適宜設定されうる。これらの導入口の形状は、例えば、略円柱形状である。これらの導入口の幅は、例えば２ｍｍ程度である。洗浄液導入口２３０に収容される洗浄液の種類は、特に限定されず、第１導入口２４０、第２導入口２５０、第３導入口２６０および第４導入口２７０に導入される流体の種類に応じて適宜選択されうる。洗浄液は、例えば水または緩衝液である。第１導入口２４０、第２導入口２５０、第３導入口２６０および第４導入口２７０に収容される流体の種類は、流路チップ２００の用途に応じて適宜選択されうる。当該流体は、試薬や液体試料、紛体などの流体である。

洗浄液流路２３１は、その内部を洗浄液が移動しうる流路である。第１導入流路２４１、第２導入流路２５１、第３導入流路２６１および第４導入流路２７１は、その内部を流体が移動しうる流路である。洗浄液流路２３１、第１導入流路２４１、第２導入流路２５１、第３導入流路２６１および第４導入流路２７１の上流端は、それぞれ、洗浄液導入口２３０、第１導入口２４０、第２導入口２５０、第３導入口２６０および第４導入口２７０に接続されている。洗浄液流路２３１、第１導入流路２４１、第２導入流路２５１、第３導入流路２６１および第４導入流路２７１の下流端は、それぞれ異なる位置で共通流路２８０に接続されている。なお、洗浄液流路２３１は、第１導入流路２４１、第２導入流路２５１、第３導入流路２６１および第４導入流路２７１よりも上流において共通流路２８０に接続されている。本実施の形態では、これらの流路は、それぞれ、基板２１０に形成されている溝と、当該溝の開口部を閉塞しているフィルム２２０とから構成されている。これらの流路の断面積および断面形状は、特に限定されない。本明細書において、「流路の断面」とは、流体が流れる方向に直交する流路の断面を意味する。これらの流路の断面形状は、例えば、一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形状である。これらの流路の断面積は、流体の流れ方向において、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。本実施の形態では、これらの流路の断面積は、一定である。

洗浄液バルブ２３２は、洗浄液流路２３１内の洗浄液の流れを制御するダイヤフラムバルブである。第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２は、それぞれ、第１導入流路２４１、第２導入流路２５１、第３導入流路２６１および第４導入流路２７１内の流体の流れを制御するダイヤフラムバルブである。洗浄液バルブ２３２は、洗浄液流路２３１内または洗浄液流路２３１と共通流路２８０との合流部に配置される。第１導入バルブ２４２は、第１導入流路２４１内または第１導入流路２４１と共通流路２８０との合流部に配置される。第２導入バルブ２５２は、第２導入流路２５１内または第２導入流路２５１と共通流路２８０との合流部に配置される。第３導入バルブ２６２は、第３導入流路２６１内または第３導入流路２６１と共通流路２８０との合流部に配置される。第４導入バルブ２７２は、第４導入流路２７１内または第４導入流路２７１と共通流路２８０との合流部に配置される。本実施の形態では、洗浄液バルブ２３２は洗浄液流路２３１と共通流路２８０との合流部に配置される。また、第１導入バルブ２４２は第１導入流路２４１と共通流路２８０との合流部に配置され、第２導入バルブ２５２は第２導入流路２５１と共通流路２８０との合流部に配置され、第３導入バルブ２６２は第３導入流路２６１と共通流路２８０との合流部に配置され、第４導入バルブ２７２は第４導入流路２７１と共通流路２８０との合流部に配置されている。また、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２は、中心軸ＣＡを中心とする円の円周上に配置されている。一方、洗浄液バルブ２３２は、この円の円周上に位置しないように配置されている。本実施の形態では、洗浄液バルブ２３２は、この円よりも外側に位置するように配置されている。

洗浄液バルブ２３２は、隔壁２３３およびダイヤフラム２３４を有する。同様に、第１導入バルブ２４２は、第１隔壁２４３および第１ダイヤフラム２４４を有し、第２導入バルブ２５２は、第２隔壁２５３および第２ダイヤフラム２５４を有し、第３導入バルブ２６２は、第３隔壁２６３および第３ダイヤフラム２６４を有し、第４導入バルブ２７２は、第４隔壁２７３および第４ダイヤフラム２７４を有する。本実施の形態では、隔壁２３３は、洗浄液流路２３１と共通流路２８０との間に配置されている。同様に、第１導入バルブ２４２は、第１導入流路２４１と共通流路２８０との間に配置されており、第２導入バルブ２５２は、第２導入流路２５１と共通流路２８０との間に配置されており、第３導入バルブ２６２は、第３導入流路２６１と共通流路２８０との間に配置されており、第４導入バルブ２７２は、第４導入流路２７１と共通流路２８０との間に配置されている。また、ダイヤフラム２３４は、隔壁２３３と対向するように配置されている。同様に、第１ダイヤフラム２４４は、第１隔壁２４３と対向するように配置されており、第２ダイヤフラム２５４は、第２隔壁２５３と対向するように配置されており、第３ダイヤフラム２６４は、第３隔壁２６３と対向するように配置されており、第４ダイヤフラム２７４は、第４隔壁２７３と対向するように配置されている。

隔壁２３３は、洗浄液流路２３１と共通流路２８０との間を開閉するためのダイヤフラムバルブの弁座として機能する。同様に、第１隔壁２４３は、第１導入流路２４１と共通流路２８０との間を開閉するためのダイヤフラムバルブの弁座として機能し、第２隔壁２５３は、第２導入流路２５１と共通流路２８０との間を開閉するためのダイヤフラムバルブの弁座として機能し、第３隔壁２６３は、第３導入流路２６１と共通流路２８０との間を開閉するためのダイヤフラムバルブの弁座として機能し、第４隔壁２７３は、第４導入流路２７１と共通流路２８０との間を開閉するためのダイヤフラムバルブの弁座として機能する。これらの隔壁の形状および高さは、上記の機能を発揮することができれば、特に限定されない。これらの隔壁の形状は、例えば、四角柱形状である。これらの隔壁の高さは、例えば、各流路の深さと同じである。

ダイヤフラム２３４、第１ダイヤフラム２４４、第２ダイヤフラム２５４、第３ダイヤフラム２６４および第４ダイヤフラム２７４は、可撓性を有するフィルム２２０の一部であり、略球冠形状を有している（図３および図４参照）。フィルム２２０は、それぞれのダイヤフラムが対応する隔壁に非接触でかつ対向するように基板２１０上に配置されている。

第１ダイヤフラム２４４、第２ダイヤフラム２５４、第３ダイヤフラム２６４および第４ダイヤフラム２７４は、ロータリー部材１１０の凸部１１２（後述）により押圧されたときに対応する隔壁に向かって撓む（図３および図４参照）。このように、これらのダイヤフラムは、ダイヤフラムバルブの弁体として機能する。たとえば、凸部１１２が第１ダイヤフラム２４４を押圧していないとき、第１導入流路２４１および共通流路２８０は、第１ダイヤフラム２４４および第１隔壁２４３の隙間を介して互いに連通した状態となる。一方、第１ダイヤフラム２４４が第１隔壁２４３に接触するように凸部１１２が第１ダイヤフラム２４４を押圧しているとき、第１導入流路２４１および共通流路２８０は互いに連通しない状態となる。

一方、洗浄液バルブ２３２のダイヤフラム２３４は、洗浄液バルブ制御部１２０の当接部１２２（後述）により押圧されたときに隔壁２３３に向かって撓む（図４参照）。このように、ダイヤフラム２３４は、ダイヤフラムバルブの弁体として機能する。たとえば、当接部１２２がダイヤフラム２３４を押圧していないとき、洗浄液流路２３１および共通流路２８０は、ダイヤフラム２３４および隔壁２３３の隙間を介して互いに連通した状態となる。一方、ダイヤフラム２３４が隔壁２３３に接触するように当接部１２２がダイヤフラム２３４を押圧しているとき、洗浄液流路２３１および共通流路２８０は互いに連通しない状態となる。

共通流路２８０は、その内部を流体が移動しうる流路である。共通流路２８０は、洗浄液バルブ２３２を介して洗浄液流路２３１に接続されており、第１導入バルブ２４２を介して第１導入流路２４１に接続されており、第２導入バルブ２５２を介して第２導入流路２５１に接続されており、第３導入バルブ２６２を介して第３導入流路２６１に接続されており、第４導入バルブ２７２を介して第４導入流路２７１に接続されている。したがって、共通流路２８０には、洗浄液導入口２３０に導入された洗浄液、第１導入口２４０に導入された流体、第２導入口２５０に導入された流体、第３導入口２６０に導入された流体、および第４導入口２７０に導入された流体が流れる。前述のとおり、洗浄液流路２３１は、第１導入流路２４１、第２導入流路２５１、第３導入流路２６１および第４導入流路２７１よりも共通流路２８０の上流側で共通流路２８０に接続されている。共通流路２８０の下流端は、取出口２９０に接続されている。本実施の形態では、共通流路２８０は、基板２１０に形成されている溝と、当該溝の開口部を閉塞しているフィルム２２０とから構成されている。共通流路２８０の断面積および断面形状は、特に限定されない。共通流路２８０の断面形状は、例えば、一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形状である。共通流路２８０の断面積は、流体の流れ方向において、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。本実施の形態では、共通流路２８０の断面積は、一定である。

取出口２９０は、有底の凹部である。取出口２９０は、空気孔として機能したり、共通流路２８０内の流体を取り出すための取り出し口として機能したりする。本実施の形態では、取出口２９０は、基板２１０に形成されている貫通孔と、当該貫通孔の一方の開口部を閉塞しているフィルム２２０とから構成されている。取出口２９０の形状および大きさは、特に限定されず、必要に応じて適宜設定されうる。取出口２９０の形状は、例えば、略円柱形状である。取出口２９０の幅は、例えば２ｍｍ程度である。

図６Ａは、実施の形態１に係る流体取扱装置１００のロータリー部材１１０の平面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＣ−Ｃ線の断面図である。図６Ａでは、見やすくするために、凸部１１２の天面にハッチングを付している。

ロータリー部材１１０は、円柱形状の本体１１１と、本体１１１の天面に配置された凸部１１２と、本体１１１の天面に配置された凹部１１３とを有する。本体１１１は、中心軸ＣＡを中心として回転可能である。本体１１１は、図示しない外部の駆動機構により回転させられる。

本体１１１の上部には、第１ダイヤフラム２４４、第２ダイヤフラム２５４、第３ダイヤフラム２６４または第４ダイヤフラム２７４を押圧して第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２または第４導入バルブ２７２を閉じさせるための凸部１１２と、これらのダイヤフラムを押圧せずにこれらの導入バルブを開かせるための凹部１１３とが設けられている。凸部１１２および凹部１１３は、中心軸ＣＡを中心とする第１円の円周上に配置されている。本実施の形態では、凸部１１２の平面視形状は、中心軸ＣＡを中心とする第１円の一部に対応する円弧状である。第１円の円周上において凸部１１２が存在しない領域が、凹部１１３である。

なお、凸部１１２は、凹部１１３に対して相対的に突出していればよく、凹部１１３は、凸部１１２に対して相対的に凹んでいればよい。すなわち、凸部１１２は、押圧部として機能できればよく、凹部１１３は、非押圧部として機能できればよい。たとえば、図６Ｂに示される例では、凸部１１２は、本体１１１の天面（基準面）から突出しており、凹部１１３の底面は、本体１１１の天面（基準面）と同じ高さの面である。逆に、凸部１１２の天面は、本体１１１の天面（基準面）と同じ高さの面であってもよく、この場合は、凹部１１３は、本体１１１の天面（基準面）から凹んでいる。

一方、図４に示されるように、洗浄液バルブ制御部１２０は、駆動部１２１および当接部１２２を有する。駆動部１２１は、当接部１２２を中心軸ＣＡに沿う方向に移動させて、当接部１２２が洗浄液バルブ２３２のダイヤフラム２３４を押圧する状態と押圧しない状態とを切り替える。駆動部１２１は、洗浄液バルブ２３２を閉じさせるときは当接部１２２で洗浄液バルブ２３２のダイヤフラム２３４を押圧し、洗浄液バルブ２３２を開かせるときは当接部１２２で洗浄液バルブ２３２のダイヤフラム２３４を押圧しない。本実施の形態では、駆動部１２１は、ソレノイドアクチュエーターである。洗浄液バルブ制御部１２０は、当接部１２２が洗浄液バルブ２３２のダイヤフラム２３４に対向するように配置されている。洗浄液バルブ制御部１２０は、洗浄液バルブ２３２の開閉を制御する。この後説明するように、洗浄液バルブ制御部１２０は、ロータリー部材１１０が回転して少なくとも一つのバルブ（例えば第１導入バルブ２４２）を開閉させた後、ロータリー部材１１０が回転して他のバルブ（例えば第４導入バルブ２７２）を開閉させる前に、洗浄液バルブ２３２を開かせて共通流路２８０内に洗浄液を流させる。

（流体取扱装置の動作）
次に、図７〜９を参照しながら、流体取扱装置１００の動作について説明する。説明の便宜上、図７〜９では、凸部１１２および当接部１２２について、流路チップ２００のフィルム２２０に当接している場合はハッチングを付して図示し、当接していない場合は図示しないこととする。なお、洗浄液導入口２３０には洗浄液が収容されており、第１導入口２４０には第１液体が収容されており、第２導入口２５０には、第２液体が収容されており、第３導入口２６０には、第３液体が収容されており、第４導入口２７０には、第４液体が収容されているものとする。また、洗浄液導入口２３０、第１導入口２４０、第２導入口２５０、第３導入口２６０および第４導入口２７０は、加圧されているものとする。

まず、洗浄液バルブ制御部１２０は、ダイヤフラム２３４を押圧するように当接部１２２を移動させて、洗浄液バルブ２３２を閉じさせる。また、第１導入バルブ２４２の上に凹部１１３が位置し、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２の上に凸部１１２が位置するようにロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させて、第１導入バルブ２４２を開かせ、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２を閉じさせる。これにより、図７に示されるように、第１導入口２４０内の第１液体は、第１導入流路２４１、第１導入バルブ２４２および共通流路２８０を通って取出口２９０に移動する。このとき、洗浄液バルブ２３２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２は閉じているため、洗浄液導入口２３０内の洗浄液、第２導入口２５０内の第２液体、第３導入口２６０内の第３液体および第４導入口２７０内の第４液体が共通流路２８０に流れ込むことはない。

次に、第４導入口２７０内の第４液体を共通流路２８０に流したいとする。この場合、第４導入バルブ２７２の近くに凹部１１３が位置するまで、ロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させる。ここでは、凹部１１３がいずれのバルブの上にも位置せず、かつ、他のバルブの上を通らずに、この後開く第４導入バルブ２７２の上に移動可能になるように、ロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させる（図８参照）。なお、ロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させている途中に、第２導入バルブ２５２および第３導入バルブ２６２の上を凹部１１３が通過するため、第２導入口２５０内の第２液体、および第３導入口２６０内の第３液体が、一時的に共通流路２８０に流れ込むことがある。しかしながら、この後説明するように、第４導入バルブ２７２を開く前に共通流路２８０内を洗浄液で洗浄するため、このように意図しないバルブが一時的に開くことは特に問題ない。

このようにロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させた後、洗浄液バルブ制御部１２０は、ダイヤフラム２３４を押圧しないように当接部１２２を移動させて、洗浄液バルブ２３２を開かせる。これにより、図８に示されるように、洗浄液導入口２３０内の洗浄液は、洗浄液流路２３１、洗浄液バルブ２３２および共通流路２８０を通って取出口２９０に移動する。したがって、共通流路２８０内は、洗浄液により洗浄される。また、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２は閉じているため、第１導入口２４０内の第１液体、第２導入口２５０内の第２液体、第３導入口２６０内の第３液体、および第４導入口２７０内の第４液体が共通流路２８０に流れ込むことはない。

次に、洗浄液バルブ制御部１２０は、ダイヤフラム２３４を押圧するように当接部１２２を移動させて、洗浄液バルブ２３２を閉じさせる。また、第４導入バルブ２７２の上に凹部１１３が位置し、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２および第３導入バルブ２６２の上に凸部１１２が位置するように、ロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させる。これにより、第４導入バルブ２７２のみが開く。これにより、図９に示されるように、第４導入口２７０内の第４液体は、第４導入流路２７１、第４導入バルブ２７２および共通流路２８０を通って取出口２９０に移動する。このとき、洗浄液バルブ２３２、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２および第３導入バルブ２６２は閉じているため、洗浄液導入口２３０内の洗浄液、第１導入口２４０内の第１液体、第２導入口２５０内の第２液体、および第３導入口２６０内の第３液体が共通流路２８０に流れ込むことはない。

以上の手順により、ロータリー部材１１０（本体１１１）を回転させている途中に意図しないバルブが一時的に開いてしまったとしても、目的のバルブを開く直前に共通流路２８０内を洗浄液で洗浄しているため、共通流路２８０内において複数種類の液体が意図せずに混ざることを抑制することができる。

（効果）
以上のように、実施の形態１に係る流体取扱装置１００は、ロータリー部材１１０とは別に設けた洗浄液バルブ制御部１２０により、洗浄液専用の洗浄液バルブ２３２の開閉を制御する。このため、実施の形態１に係る流体取扱装置１００は、ロータリー部材１１０を回転させている途中に意図しないバルブが開いてしまう場合であっても、共通流路２８０内を洗浄液で洗浄して、共通流路２８０内において複数種類の液体が意図せずに混ざることを抑制することができる。

［実施の形態２］
（流体取扱装置および流路チップの構成）
実施の形態２に係る流体取扱装置３００は、図５に示される流路チップ２００（実施の形態１に係る流路チップ２００と同じもの）の流路内の流体を制御するための流体取扱装置である。実施の形態２に係る流体取扱システム（流体取扱装置３００および流路チップ２００）は、ロータリー部材が洗浄液バルブ制御部としても機能する点において実施の形態１に係る流体取扱装置１００および流路チップ２００と異なる。実施の形態１に係る流体取扱装置１００および流路チップ２００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０および図１１は、実施の形態２に係る流体取扱装置３００および流路チップ２００の構成を示す断面図である。図１０は、図５のＡ−Ａ線の断面図であり、図１１は、図５のＢ−Ｂ線の断面図である。図１０および図１１に示されるように、流体取扱装置３００は、ロータリー部材３１０を有する。ロータリー部材３１０は、図示しない外部の駆動機構により中心軸ＣＡを中心に回転させられる。流路チップ２００は、フィルム２２０がロータリー部材３１０に接触するように流体取扱装置３００に設置される。なお、図１０および図１１では、流体取扱装置３００および流路チップ２００の構成をわかりやすくするために、これらを離して図示している。

図１２Ａは、実施の形態２に係る流体取扱装置３００のロータリー部材３１０の平面図であり、図１２Ｂは、図１２ＡのＤ−Ｄ線の断面図である。図１２Ａでは、見やすくするために、第１凸部１１２の天面および第２凸部３１２の天面にハッチングを付している。

ロータリー部材３１０は、円柱形状の本体３１１と、本体３１１の天面に配置された第１凸部１１２、第１凹部１１３、複数の第２凸部３１２および複数の第２凹部３１３を有する。第１凸部１１２および第１凹部１１３は、実施の形態１に係る流体取扱装置１００の凸部１１２および凹部１１３と同じである。本体３１１は、中心軸ＣＡを中心として回転可能である。本体３１１は、図示しない外部の駆動機構により回転させられる。

本体３１１の上部には、第１ダイヤフラム２４４、第２ダイヤフラム２５４、第３ダイヤフラム２６４または第４ダイヤフラム２７４を押圧して第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２または第４導入バルブ２７２を閉じさせるための第１凸部１１２と、これらのダイヤフラムを押圧せずにこれらの導入バルブを開かせるための第１凹部１１３とが設けられている。第１凸部１１２および第１凹部１１３は、中心軸ＣＡを中心とする第１円の円周上に配置されている。本実施の形態では、第１凸部１１２の平面視形状は、中心軸ＣＡを中心とする第１円の一部に対応する円弧状である。第１円の円周上において第１凸部１１２が存在しない領域が、第１凹部１１３である。

なお、第１凸部１１２は、第１凹部１１３に対して相対的に突出していればよく、第１凹部１１３は、第１凸部１１２に対して相対的に凹んでいればよい。すなわち、第１凸部１１２は、押圧部として機能できればよく、第１凹部１１３は、非押圧部として機能できればよい。たとえば、図１２Ｂに示される例では、第１凸部１１２は、本体３１１の天面（基準面）から突出しており、第１凹部１１３の底面は、本体３１１の天面（基準面）と同じ高さの面である。逆に、第１凸部１１２の天面は、本体３１１の天面（基準面）と同じ高さの面であってもよく、この場合は、第１凹部１１３は、本体３１１の天面（基準面）から凹んでいる。

また、本体３１１の上部には、ダイヤフラム２３４を押圧して洗浄液バルブ２３２を閉じさせるための複数の第２凸部３１２と、ダイヤフラム２３４を押圧せずに洗浄液バルブ２３２を開かせるための複数の第２凹部３１３とが設けられている。本実施の形態では、これらの第２凸部３１２および第２凹部３１３が、洗浄液バルブ２３２の開閉を制御するための洗浄液バルブ制御部として機能する。この後説明するように、洗浄液バルブ制御部（複数の第２凸部３１２および複数の第２凹部３１３）は、ロータリー部材３１０が回転して少なくとも一つのバルブ（例えば第１導入バルブ２４２）を開閉させた後、ロータリー部材３１０が回転して他のバルブ（例えば第４導入バルブ２７２）を開閉させる前に、洗浄液バルブ２３２を開かせて共通流路２８０内に洗浄液を流させる。

複数の第２凸部３１２および複数の第２凹部３１３は、中心軸ＣＡを中心とする第２円の円周上に配置されている。本実施の形態では、複数の第２凸部３１２および複数の第２凹部３１３は、前記第１円の外側に配置された中心軸ＣＡを中心とする第２円の円周上に配置されている。本実施の形態では、複数の第２凸部３１２のそれぞれの平面視形状は、中心軸ＣＡを中心とする第２円の一部に対応する円弧状である。第２円の円周上において第２凸部３１２が存在しない領域が、第２凹部３１３である。複数の第２凸部３１２は、第１凹部１１３が第１ダイヤフラム２４４、第２ダイヤフラム２５４、第３ダイヤフラム２６４または第４ダイヤフラム２７４の上に位置したときに、洗浄液バルブ２３２の上に位置するように配置されている。一方、複数の第２凹部３１３は、第１凸部１１２が第１ダイヤフラム２４４、第２ダイヤフラム２５４、第３ダイヤフラム２６４および第４ダイヤフラム２７４の上に位置したときに、洗浄液バルブ２３２の上に位置するように配置されている。

なお、第２凸部３１２は、第２凹部３１３に対して相対的に突出していればよく、第２凹部３１３は、第２凸部３１２に対して相対的に凹んでいればよい。すなわち、第２凸部３１２は、押圧部として機能できればよく、第２凹部３１３は、非押圧部として機能できればよい。たとえば、図１２Ｂに示される例では、第２凸部３１２は、本体３１１の天面（基準面）から突出しており、第２凹部３１３の底面は、本体３１１の天面（基準面）と同じ高さの面である。逆に、第２凸部３１２の天面は、本体３１１の天面（基準面）と同じ高さの面であってもよく、この場合は、第２凹部３１３は、本体３１１の天面（基準面）から凹んでいる。

（流体取扱装置の動作）
次に、図１３〜１５を参照しながら、流体取扱装置１００の動作について説明する。説明の便宜上、図１３〜１５では、第１凸部１１２および第２凸部３１２について、流路チップ２００のフィルム２２０に当接している場合はハッチングを付して図示し、当接していない場合は図示しないこととする。なお、洗浄液導入口２３０には洗浄液が収容されており、第１導入口２４０には第１液体が収容されており、第２導入口２５０には、第２液体が収容されており、第３導入口２６０には、第３液体が収容されており、第４導入口２７０には、第４液体が収容されているものとする。また、洗浄液導入口２３０、第１導入口２４０、第２導入口２５０、第３導入口２６０および第４導入口２７０は、加圧されているものとする。

まず、第１導入バルブ２４２の上に第１凹部１１３が位置し、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２の上に第１凸部１１２が位置するようにロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させて、第１導入バルブ２４２を開かせ、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２を閉じさせる。このようにロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させると、洗浄液バルブ２３２の上に第２凸部３１２が位置し、洗浄液バルブ２３２も閉じる。その結果、図１３に示されるように、第１導入口２４０内の第１液体は、第１導入流路２４１、第１導入バルブ２４２および共通流路２８０を通って取出口２９０に移動する。このとき、洗浄液バルブ２３２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２は閉じているため、洗浄液導入口２３０内の洗浄液、第２導入口２５０内の第２液体、第３導入口２６０内の第３液体および第４導入口２７０内の第４液体が共通流路２８０に流れ込むことはない。

次に、第４導入口２７０内の第４液体を共通流路２８０に流したいとする。この場合、第４導入バルブ２７２の近くに第１凹部１１３が位置するまで、ロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させる。ここでは、第１凹部３１３がいずれのバルブの上にも位置せず、かつ、他のバルブの上を通らずに、この後開く第４導入バルブ２７２の上に移動可能になるように、ロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させる（図１４参照）。なお、ロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させている途中に、第２導入バルブ２５２および第３導入バルブ２６２の上を第１凹部１１３が通過するため、第２導入口２５０内の第２液体、および第３導入口２６０内の第３液体が、一時的に共通流路２８０に流れ込むことがある。しかしながら、この後説明するように、第４導入バルブ２７２を開く前に共通流路２８０内を洗浄液で洗浄するため、このように意図しないバルブが一時的に開くことは特に問題ない。

このようにロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させると、洗浄液バルブ２３２の上に第２凹部３１３が位置し、洗浄液バルブ２３２が開く。その結果、図１４に示されるように、洗浄液導入口２３０内の洗浄液は、洗浄液流路２３１、洗浄液バルブ２３２および共通流路２８０を通って取出口２９０に移動する。したがって、共通流路２８０内は、洗浄液により洗浄される。また、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２、第３導入バルブ２６２および第４導入バルブ２７２は閉じているため、第１導入口２４０内の第１液体、第２導入口２５０内の第２液体、第３導入口２６０内の第３液体、および第４導入口２７０内の第４液体が共通流路２８０に流れ込むことはない。

そして、第４導入バルブ２７２の上に第１凹部１１３が位置し、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２および第３導入バルブ２６２の上に第１凸部１１２が位置するように、ロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させる。このようにロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させると、洗浄液バルブ２３２の上に第２凸部３１２が位置し、洗浄液バルブ２３２も閉じる。その結果、第４導入バルブ２７２のみが開く。これにより、図１５に示されるように、第４導入口２７０内の第４液体は、第４導入流路２７１、第４導入バルブ２７２および共通流路２８０を通って取出口２９０に移動する。このとき、洗浄液バルブ２３２、第１導入バルブ２４２、第２導入バルブ２５２および第３導入バルブ２６２は閉じているため、洗浄液導入口２３０内の洗浄液、第１導入口２４０内の第１液体、第２導入口２５０内の第２液体、および第３導入口２６０内の第３液体が共通流路２８０に流れ込むことはない。

以上の手順により、ロータリー部材３１０（本体３１１）を回転させている途中に意図しないバルブが一時的に開いてしまったとしても、目的のバルブを開く直前に共通流路２８０内を洗浄液で洗浄しているため、共通流路２８０内において複数種類の液体が意図せずに混ざることを抑制することができる。

（効果）
実施の形態２に係る流体取扱装置３００は、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同様の効果を有する。

本発明の流体取扱装置は、例えば、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途において有用である。

１０ 第１導入口
１１ 第１導入流路
１２ 第１バルブ
２０ 第２導入口
２１ 第２導入流路
２２ 第２バルブ
３０ 第３導入口
３１ 第３導入流路
３２ 第３バルブ
４０ 共通流路
４１ 取出口
５０ ロータリー部材の凸部
５１ ロータリー部材の凹部
１００ 流体取扱装置
１１０、３１０ ロータリー部材
１１１、３１１ 本体
１１２ 凸部、第１凸部
１１３ 凹部、第１凹部
１２０ 洗浄液バルブ制御部
１２１ 駆動部
１２２ 当接部
２００ 流路チップ
２１０ 基板
２２０ フィルム
２３０ 洗浄液導入口
２３１ 洗浄液流路
２３２ 洗浄液バルブ
２３３ 隔壁
２３４ ダイヤフラム
２４０ 第１導入口
２４１ 第１導入流路
２４２ 第１導入バルブ
２４３ 第１隔壁
２４４ 第１ダイヤフラム
２５０ 第２導入口
２５１ 第２導入流路
２５２ 第２導入バルブ
２５３ 第２隔壁
２５４ 第２ダイヤフラム
２６０ 第３導入口
２６１ 第３導入流路
２６２ 第３導入バルブ
２６３ 第３隔壁
２６４ 第３ダイヤフラム
２７０ 第４導入口
２７１ 第４導入流路
２７２ 第４導入バルブ
２７３ 第４隔壁
２７４ 第４ダイヤフラム
２８０ 共通流路
２９０ 取出口
３１２ 第２凸部
３１３ 第２凹部
ＣＡ 中心軸

Claims (5)

1. 流路チップの流路内の流体を制御するための流体取扱装置であって、
   前記流路チップは、
   共通流路と、
   前記共通流路にそれぞれ接続された複数の導入流路と、
   前記複数の導入流路のそれぞれについて、前記導入流路内または前記導入流路と前記共通流路との合流部に配置された複数の導入バルブと、
   前記複数の導入流路よりも上流において前記共通流路に接続された洗浄液流路と、
   前記洗浄液流路内または前記洗浄液流路と前記共通流路との合流部に配置された洗浄液バルブと、
   を有し、
   前記流体取扱装置は、
   前記導入バルブのダイヤフラムを押圧して前記導入バルブを閉じさせるための第１凸部と、前記導入バルブのダイヤフラムを押圧せずに前記導入バルブを開かせるための第１凹部とが中心軸を中心とする第１円の円周上に配置されている、前記中心軸を中心として回転可能なロータリー部材と、
   前記洗浄液バルブの開閉を制御する洗浄液バルブ制御部と、
   を有し、
   前記洗浄液バルブ制御部は、前記ロータリー部材が回転して前記導入バルブを開閉させた後、前記ロータリー部材が回転して他の前記導入バルブを開閉させる前に、前記洗浄液バルブを開かせて前記共通流路内に洗浄液を流させる、
   流体取扱装置。
2. 前記洗浄液バルブ制御部は、
   前記洗浄液バルブのダイヤフラムに当接させられる当接部と、
   前記当接部を前記中心軸に沿う方向に移動させる駆動部と、
   を有し、
   前記駆動部は、前記洗浄液バルブを閉じさせるときは前記当接部で前記洗浄液バルブのダイヤフラムを押圧し、前記洗浄液バルブを開かせるときは前記当接部で前記洗浄液バルブのダイヤフラムを押圧しない、
   請求項１に記載の流体取扱装置。
3. 前記駆動部は、ソレノイドアクチュエーターである、請求項２に記載の流体取扱装置。
4. 前記洗浄液バルブ制御部は、前記ロータリー部材の前記第１凸部および前記第１凹部が配置されている面において前記中心軸を中心とする第２円の円周上に配置されている、
   前記洗浄液バルブのダイヤフラムを押圧して前記洗浄液バルブを閉じさせるための第２凸部と、前記洗浄液バルブのダイヤフラムを押圧せずに前記洗浄液バルブを開かせるための第２凹部とである、請求項１に記載の流体取扱装置。
5. 流路チップと、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取扱装置とを有する、流体取扱システムであって、
   前記流路チップは、
   共通流路と、
   前記共通流路にそれぞれ接続された複数の導入流路と、
   前記複数の導入流路のそれぞれについて、前記導入流路内または前記導入流路と前記共通流路との合流部に配置された複数の導入バルブと、
   前記複数の導入流路よりも上流において前記共通流路に接続された洗浄液流路と、
   前記洗浄液流路内または前記洗浄液流路と前記共通流路との合流部に配置された洗浄液バルブと、を有する、
   流体取扱システム。

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