JP2020006343A - 流体取扱装置および流体取扱システム - Google Patents

Abstract

【課題】起動時のロータリー部材の回転位置および動作時のロータリー部材の回転角度を特定することができ、ロータリー部材を所期の位置まで確実に回転させることができる流体取扱装置を提供すること。【解決手段】流体取扱装置は、回転軸を中心とする円の円周上に配置され、流路チップのバルブのダイヤフラムを押圧する凸部と、当該円周上に配置され、バルブのダイヤフラムを押圧しない凹部とを有し、回転軸を中心として回転可能なロータリー部材と、ロータリー部材に配置された第１マーカーおよびロータリー部材にその回転方向に沿って配置された複数の第２マーカーと、第１マーカーを透過した光または第１マーカーで反射された光を検出する第１検出部と、第２マーカーを透過した光または第２マーカーで反射された光を検出する第２検出部とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、流体取扱装置および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。

図１Ａは、特許文献１のマイクロバルブユニット１０を示す図であり、図１Ｂは、流路チップ１の流路を開閉する様子を示す図である。すなわち、特許文献１には、流路１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、弾性膜を有する複数のマイクロバルブ１５ａおよび１５ｂとを有する流路チップ１と、複数のマイクロバルブ１５ａおよび１５ｂの開閉を制御するための加圧部６１とを有するマイクロバルブユニット１０が開示されている（図１ＡおよびＢ参照）。流路チップ１において、複数のマイクロバルブ１５ａおよび１５ｂは、同一円周上に配置されている（図１Ｂ参照）。加圧部６１は、平面視形状が円弧状の凸部を有し、ステッピングモーター６２およびバネ６４によって流路チップ１を加圧および回転可能に配置されている。

そして、ステッピングモーター６２およびバネ６４により、加圧部６１を流路チップ１に当接させた状態で回転させると、加圧部６１の凸部（図１Ｂにおいて、ハッチングした部分）が移動する。これにより、マイクロバルブ１５ａおよび１５ｂは、加圧部６１の凸部により押圧されたり、押圧されなくなったりする（図１Ｂ参照）。具体的には、マイクロバルブ１５ａおよび１５ｂのいずれかが、加圧部６１の凸部によって押圧されるときは閉じ、加圧部６１の凸部によって押圧されていないとき（加圧部６１の凸部が配置されていない部分、すなわち凹部と重なっているとき）は開く。

特開２０１３−１４３２１９号公報

このようなマイクロバルブユニット１００（以下、「流体取扱システム」という）では、加圧部６１（以下、「ロータリー部材」という）は、ステッピングモーター６２（以下、「モーター」という）と通常、ギアなどで連結されている。そして、ロータリー部材の回転角度（回転量）は、モーターの回転角度によって調整されている。

しかしながら、実際には、ギア間の隙間や、ギア間のすべり、ロータリー部材と流路チップとの間の摩擦などにより、モーターの回転角度が、ロータリー部材に１００％は反映されないことがあった。つまり、ロータリー部材の回転角度が、モーターの回転角度よりも少なくなり、ロータリー部材の凸部が、所期の位置まで移動しないことがあった。それにより、流路チップにおけるマイクロバルブ１５ａおよび１５ｂの開閉を精度よく行うことができない場合があった。そのため、ロータリー部材（ロータリー部材の凸部または凹部）を所期の位置まで正確に回転させるためには、ロータリー部材を回転させた時の、ロータリー部材の実際の回転角度を特定できることが必要とされている。

また、流体取扱システムを起動させた時の、ロータリー部材の回転位置（ロータリー部材の凸部または凹部の回転位置）を特定できることも望まれている。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、起動時のロータリー部材の回転位置および動作時のロータリー部材の回転角度を特定することができ、ロータリー部材を所期の位置まで確実に回転させることができる流体取扱装置および流体取扱システムを提供することを目的とする。

本発明に係る流体取扱装置は、第１流路、第２流路、および前記第１流路と前記第２流路との間に配置されたバルブを有する流路チップ内の流体を制御するための流体取扱装置であって、回転軸を中心とする円の円周上に配置され、前記バルブのダイヤフラムを押圧して前記バルブを閉じさせるための凸部と、前記円周上に配置され、前記バルブのダイヤフラムを押圧せずに前記バルブを開かせるための凹部とを有し、前記回転軸を中心として回転可能なロータリー部材と、前記ロータリー部材に配置された、前記ロータリー部材の回転位置を特定するための第１マーカーと、前記ロータリー部材に前記ロータリー部材の回転方向に沿って配置された、前記ロータリー部材の回転角度を特定するための複数の第２マーカーと、前記第１マーカーを透過した光または前記第１マーカーで反射された光を検出することにより、前記ロータリー部材の回転位置を検出する第１検出部と、前記第２マーカーを透過した光または前記第２マーカーで反射された光を検出することにより、前記ロータリー部材の回転角度を検出する第２検出部と、を有する。

本発明に係る流体取扱システムは、第１流路、第２流路、および前記第１流路と前記第２流路との間に配置されたバルブを有する流路チップと、本発明に係る流体取扱装置を有する。

本発明によれば、起動時のロータリー部材の回転位置および動作時のロータリー部材の回転角度を特定することができ、ロータリー部材を所期の位置まで確実に回転させることができる流体取扱装置および流体取扱システムを提供することができる。

図１Ａは、特許文献１のマイクロバルブユニットを示す図であり、図１Ｂは、特許文献１の流路チップの流路を開閉する様子を示す図である。 図２は、本実施の形態に係る流体取扱システム（流体取扱装置および流路チップ）の構成を示す図である。 図３Ａは、図２のＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２のＢ−Ｂ線の断面図である。 図４ＡおよびＢは、図２の流路チップにおいて、フィルムを取り外した状態を示す底面図である。 図５は、図２の流体取扱装置の構成を示す斜視図である。 図６Ａは、第１マーカーと凹部の位置関係を示す平面図であり、図６Ｂは、第２マーカーと凹部の大きさの関係を示す平面図である。 図７ＡおよびＢは、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。

（流体取扱システムの構成）
図２、３ＡおよびＢは、本実施の形態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）の構成を示す図である。図２は、平面図であり、図３Ａは、図２のＡ−Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２のＢ−Ｂ線の断面図である。

図２、３ＡおよびＢに示されるように、流体取扱装置１００は、ロータリー部材１１０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回転軸ＲＡ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３ＡおよびＢ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。

（流路チップの構成）
図４Ａは、本実施の形態における流路チップ２００において、フィルム２２０を取り外した状態を示す底面図であり、図４Ｂは、図４Ａの共通流路２５０付近の部分拡大図である。なお、図４Ｂでは、一部の導入口または取出口の図示を省略している。

図３Ｂ、４ＡおよびＢに示されるように、流路チップ２００は、基板２１０およびフィルム２２０を有する。

基板２１０には、流路となるための複数の溝（凹部）、および導入口または取出口となる複数の貫通孔が形成されている。

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は、基板２１０に形成された複数の溝および複数の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、気体、紛体などの流体を流すための流路となる。

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４ＡおよびＢに示されるように、流路チップ２００は、複数の導入口２３０ａ〜ｉ、複数の導入流路２４０ａ〜ｉ（第１流路）、共通流路２５０（第２流路）、複数のバルブ２６０ａ〜ｉ、および取出口２７０を有する。

複数の導入口２３０ａ〜ｊは、それぞれ、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、複数の導入口２３０ａ〜ｊ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。本実施の形態では、これらの導入口の形状は、例えば、略円柱形状であり、これらの導入口の幅は、例えば２ｍｍ程度である。これらの導入口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。

複数の導入流路２４０ａ〜ｊは、その内部を流体が移動しうる流路である。複数の導入流路２４０ａ〜ｊの上流端は、それぞれ、複数の導入口２３０ａ〜ｊに接続されている。複数の導入流路２４０ａ〜ｊの下流端は、それぞれ異なる位置で共通流路２５０に接続されている。

本実施の形態では、複数の導入流路２４０ａ〜ｊ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。これらの導入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。これらの導入流路の断面形状は、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。これらの導入流路の断面積は、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、これらの導入流路の断面積は、一定である。

複数のバルブ２６０ａ〜ｊは、それぞれ、複数の導入流路２４０ａ〜ｊ内の流体の流れを制御するダイヤフラムバルブである。たとえば、バルブ２６０ｂは、導入流路２４０ｂと共通流路２５０との合流部に配置されている。同様に、バルブ２６０ａおよびｃ〜ｊは、導入流路２４０ａおよびｃ〜ｊと共通流路２５０との合流部にそれぞれ配置されている。また、複数のバルブ２６０ａ〜ｊは、回転軸ＲＡを中心とする円の円周上に配置されている。

バルブ２６０ｂは、隔壁２６１ｂおよびダイヤフラム２６２ｂを有する（図３Ｂ参照）。同様に、他のバルブ２６０ａおよびｃ〜ｊも、それぞれ隔壁およびダイヤフラムを有する。

隔壁２６１ｂは、導入流路２４０ｂと共通流路２５０との間を開閉するためのバルブ２６０ｂの弁座として機能する。同様に、他の隔壁も、導入流路２４０ａおよびｃ〜ｊと共通流路２５０との間を開閉するためのバルブ２６０ａおよびｃ〜ｊの弁座としてそれぞれ機能する。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、導入流路２４０ａ〜ｊおよび共通流路２５０の深さと同じである。

ダイヤフラム２６２ｂ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３Ｂ参照）。ダイヤフラム２６２ｂは、隔壁２６１ｂと対向するように配置されている。そして、ダイヤフラム２６２ｂは、ロータリー部材１１０の凸部１６１（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。同様に、他のダイヤフラム２６２ａおよびｃ〜ｊも、対応する隔壁と対向するようにそれぞれ配置されている。

それぞれのダイヤフラム２６２ａ〜ｊは、バルブ２６０ａ〜ｊの弁体として機能する。たとえば、凸部１６１がダイヤフラム２６２ｂを押圧していないとき、導入流路２４０ｂおよび共通流路２５０は、ダイヤフラム２６２ｂおよび隔壁２６１ｂ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２６２ｂが隔壁２６１ｂに接触するように凸部１６１がダイヤフラム２６２ｂを押圧しているとき、導入流路２４０ｂおよび共通流路２５０は、互いに連通しない状態となる。

共通流路２５０は、その内部を流体が移動しうる流路である。共通流路２５０は、バルブ２６０ｂを介して導入流路２４０ｂに接続されている（図４ＡおよびＢ参照）。同様に、共通流路２５０は、バルブ２６０ａおよびｃ〜ｊを介して導入流路２４０ａおよびｃ〜ｊにそれぞれ接続されている。したがって、共通流路２５０には、導入口２３０ａ〜ｊに導入された流体が流れる。共通流路２５０の下流端は、取出口２７０に接続されている。

本実施の形態では、共通流路２５０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２５０の断面積および断面形状は、特に限定されない。共通流路２５０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２５０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２５０の断面積は、一定である。

取出口２７０は、有底の凹部である。取出口２７０は、空気孔として機能したり、共通流路２５０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２７０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２７０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２７０の形状は、例えば、略円柱形状である。取出口２７０の幅は、例えば２ｍｍ程度である。

（流体取扱装置１００の構成）
図５は、本実施の形態に係る流体取扱装置１００の斜視図である。図６Ａは、第１マーカー１２０と凹部１６２の位置関係を示す平面図であり、図６Ｂは、第２マーカー１３０と凹部１６２の大きさの関係を示す平面図である。図６Ｂでは、説明の都合上、第２マーカー１３０を１つだけ示している。

図５に示されるように、流体取扱装置１００は、ロータリー部材１１０、第１マーカー１２０、複数の第２マーカー１３０、第１検出部１４０および第２検出部１５０を有する。

ロータリー部材１１０は、円柱形状の本体１６０および円盤１７０を有する。

本体１６０は、回転軸ＲＡを中心として回転可能である。本体１６０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１６０は、その端面（上部）に、凸部１６１および凹部１６２を有する。

凸部１６１は、流路チップ２００の複数のダイヤフラム２６２ａ〜ｊを押圧して複数のバルブ２６０ａ〜ｊを閉じさせる機能を有する。凹部１６２は、複数のダイヤフラム２６２ａ〜ｊを押圧せずに複数のバルブ２６０ａ〜ｊを開かせる機能を有する。

凸部１６１および凹部１６２は、本体１６０の端面の回転軸ＲＡを中心とする円周上に配置されている。本実施の形態では、凸部１６１の平面視形状は、回転軸ＲＡを中心とする円の一部に対応する円弧状であり、当該円周上において凸部１６１が存在しない領域が、凹部１６２である。

なお、凸部１６１は、凹部１６２に対して相対的に突出していればよく、凹部１６２は、凸部１６１に対して相対的に凹んでいればよい。すなわち、凸部１６１は、押圧部として機能できればよく、凹部１６２は、非押圧部として機能できればよい。たとえば、本実施の形態では、凸部１６１は、本体１６０の端面（基準面）から突出しており、凹部１６２の底面は、本体１６０の端面（基準面）と同じ高さの面である（図３Ａ参照）。逆に、凸部１６１の天面は、本体１６０の端面（基準面）と同じ高さの面であってもよく、この場合、凹部１６２は、本体１６０の端面（基準面）から凹んでいる。

円盤１７０は、本体１６０の回転軸と同軸かつ本体１６０と一体的に配置されている。本実施の形態では、円盤１７０は、後述する第１マーカー１２０および複数の第２マーカー１３０を保持するとともに、第１検出部１４０および第２検出部１５０とともに、ロータリーエンコーダーを構成する。

第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０の回転位置、具体的には、流体取扱装置１００の起動時における、ロータリー部材１１０の凹部１６２の回転位置を特定するためのマーカーである。

第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０に配置されている。具体的には、第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０の本体１６０に配置されてもよいし、円盤１７０に配置されてもよい。本実施の形態では、第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０の円盤１７０に、回転軸ＲＡを中心とする第１円の円周上に配置されている。

また、第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０の凹部１６２と関連付けられて（対応するように）配置されている。それにより、流体取扱装置１００を起動した際に、第１マーカー１２０の回転位置を特定することで、ロータリー部材１１０の凹部１６２の回転位置を特定することができる。

第１マーカー１２０がロータリー部材１１０の凹部１６２と関連付けられている（対応している）とは、具体的には、第１マーカー１２０とロータリー部材１１０の凹部１６２とが、特定の位置関係（回転位置の関係）となるように配置されていることを意味する。本実施の形態では、ロータリー部材１１０を平面視したときに、第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０の凹部１６２の中心と回転軸ＲＡの中心とを結ぶ直線Ｌ１上に配置されている（図６Ａ参照）。

第１マーカー１２０の数は、流路チップ２００の構成などに応じて設定されればよく、１つであってもよいし、複数であってもよい。本実施の形態では、第１マーカー１２０の数は、１つである。

複数の第２マーカー１３０は、ロータリー部材１１０の回転角度、具体的には、流体取扱装置１００の動作時における、ロータリー部材１１０の凹部１６２の回転角度（回転変位量）を特定するためのマーカーである。

複数の第２マーカー１３０は、ロータリー部材１１０に、その回転方向（周方向）に沿って配置されている。具体的には、複数の第２マーカー１３０は、ロータリー部材１１０の本体１６０に配置されてもよいし、円盤１７０に配置されてもよい。本実施の形態では、複数の第２マーカー１３０は、ロータリー部材１１０の円盤１７０に、回転軸ＲＡを中心とする第２円の円周上に配置されている。

複数の第２マーカー１３０は、等間隔に配置されてもよいし、異なる間隔で配置されてもよい。本実施の形態では、等間隔に配置されている。

第１マーカー１２０および第２マーカー１３０は、第１検出部１４０および第２検出部１５０によって検出可能なものであれば、特に制限されず、第１検出部１４０および第２検出部の発光部１４１から発せられる光を透過する透過部（スリットなど）であってもよいし、当該光を反射する反射部であってもよい。本実施の形態では、第１マーカー１２０および第２マーカー１３０は、いずれも当該光を透過させるスリットである。

第２マーカー１３０の大きさは、第２検出部１５０によるロータリー部材１１０の回転位置の検出精度を低下させない程度の大きさであることが好ましい。具体的には、ロータリー部材１１０を平面視したとき、第２マーカー１３０の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角は、凹部１６２の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角よりも小さいことが好ましい（図６Ｂ参照）。

第２マーカー１３０の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角とは、第２マーカー１３０の回転方向の一方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ直線ａ１と、第２マーカー１３０の回転方向の他方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ直線ａ２とがなす角度をいう（図６Ｂ参照）。同様に、凹部１６２の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角とは、凹部１６２の回転方向の一方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ直線Ａ１と、凹部１６２の回転方向の他方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ直線Ａ２とがなす角度をいう（図６Ｂ参照）。つまり、第２マーカー１３０は、凹部１６２の回転方向における一方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ直線Ａ１と、当該凹部１６２の回転方向における他方の端部と回転軸とを結ぶ直線Ａ２との間を超えないような大きさであることが好ましい（図６Ｂ参照）。

具体的には、第２マーカー１３０の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角が、ロータリー部材１１０の凹部１６２の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角よりも大きい場合（第２マーカー１３０が、直線Ａ１と直線Ａ２との間を超えて存在する場合）、第２検出部１５０によって検出されるロータリー部材１１０の回転角度の誤差範囲が広いため、第２検出部１５０によるロータリー部材１１０の回転位置の検出精度が低下しやすい。これに対して、第２マーカー１３０の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角が、ロータリー部材１１０の凹部１６２の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角よりも小さい場合（第２マーカー１３０が、直線Ａ１と直線Ａ２との間にある場合）、第２検出部１５０によって検出できるロータリー部材１１０の回転角度の誤差範囲が狭いため、第２検出部１５０によるロータリー部材１１０の回転位置の検出精度が向上しやすい。

第１マーカー１２０が配置される第１円は、複数の第２マーカー１３０が配置される第２円よりも外側にあってもよいし、内側にあってもよい。本実施の形態では、第１マーカー１２０が配置される第１円は、第２マーカー１３０が配置される第２円よりも外側にある。

なお、第１検出部１４０が第２マーカー１３０を透過する光を読み込んだり、第２検出部１５０が第１マーカー１２０を透過する光を読み込んだりすると、検出精度が低下するおそれがあることから、第１マーカー１２０と第２マーカー１３０とは、離れて配置されていることが好ましい。

第１検出部１４０は、第１マーカー１２０を透過した光または第１マーカー１２０で反射された光を検出することにより、ロータリー部材１１０の回転位置を検出する。具体的には、第１検出部１４０は、発光部１４１、および当該発光部１４１から発せられ、第１マーカー１２０を透過した光を受光する受光部１４２を有する（図３Ａ参照）。本実施の形態では、第１検出部１４０は、第１マーカー１２０を透過した光を検出する。

第２検出部１５０は、第２マーカー１３０を透過した光または第２マーカー１３０で反射された光を検出することにより、ロータリー部材１１０の回転角度を検出する。具体的には、第２検出部１５０は、発光部（不図示）、および当該発光部から発せられ、第２マーカー１３０を透過した光を受光する受光部（不図示）を有する。本実施の形態では、第２検出部１５０は、第２マーカー１３０を透過した光を検出する。

つまり、本実施の形態では、第１検出部１４０および第２検出部１５０は、いずれもフォトインタラプタでありうる。

第１検出部１４０および第２検出部１５０は、いずれもロータリー部材１１０の円盤１７０の周方向の任意の位置に配置されている。本実施の形態では、第１検出部１４０は、例えばロータリー部材１１０の回転動作の起点となる位置（初期位置、またはゼロ点位置）に配置されうる。

ロータリー部材１１０は、通常、図示しない駆動手段によりパルス的に回転させられる。そのようなパルス的な回転動作によっても、ロータリー部材１１０の凹部１６２を、所期の位置まで正確に回転させる（過不足なく移動させる）ことが望まれる。そのような観点から、隣り合うバルブ２６０ａおよびｂがなす中心角が、隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角の整数倍となり、かつ隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角が、ロータリー部材１１０の最小回転角度の整数倍となるように、複数のバルブ２６０ａ〜ｉおよび複数の第２マーカー１３０が配置されることが好ましい（図２参照）。

隣り合うバルブ２６０ａおよびｂがなす中心角とは、例えば図２において（流路チップ２００と流体取扱装置１００を平面視したときに）、バルブ２６０ａの中心と回転軸ＲＡとを結ぶ直線とバルブ２６０ｂの中心と回転軸ＲＡとを結ぶ直線とがなす角度をいう。同様に、隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角とは、１つの第２マーカー１３０の中心と回転軸ＲＡとを結ぶ直線と、その隣の第２マーカー１３０の中心と回転軸ＲＡとを結ぶ直線とがなす角度をいう。ロータリー部材１１０の最小回転角度とは、図示しない駆動手段による１パルス分の回転指令に対応するロータリー部材１１０の回転角度（回転変位量）を意味する。

本実施の形態では、隣り合うバルブ２６０ａおよびｂがなす中心角は、隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角の２倍である。また、隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角は、ロータリー部材１１０の最小回転角度と同じ（等倍）である（図２参照）。

（流体取扱装置の動作）
次に、図７ＡおよびＢ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。図７ＡおよびＢは、流体取扱装置１００の動作を説明するための模式図である。同図では、ロータリー部材１１０の凸部１６１で押圧される部分をハッチングで示している。

まず、流体取扱装置１００の電源を入れて、起動させる。このとき、ロータリー部材１１０の回転位置（例えば、凹部１６２の回転位置）は、通常、前回使用した際の終了時の位置にあるが、それがどの位置にあるかは、従来は特定することができなかった。

本発明では、第１検出部１４０が、第１マーカー１２０を透過する光を検出するまで、図示しない駆動手段によりロータリー部材１１０を回転させる。そして、第１検出部１４０が第１マーカー１２０を透過する光を検出した時点で、図示しない駆動手段は、ロータリー部材１１０の回転を止める。

ここで、第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０の凹部１６２に関連付けられて配置されている。本実施の形態では、ロータリー部材１１０を平面視したときに、第１マーカー１２０が、凹部１６２の中心と回転軸ＲＡの中心とを結ぶ直線Ｌ１上にあるように配置されている。それにより、第１検出部１４０が第１マーカー１２０を透過する光を検出した時点で、ロータリー部材１１０の凹部１６２の回転位置が、第１検出部１４０に対応する位置にあることを特定することができる。

また、本実施の形態では、第１検出部１４０が、回転動作の起点となる位置（初期位置）に配置されている（図５および７Ａ参照）。それにより、第１検出部１４０が、第１マーカー１２０を透過する光を検出した時点で、ロータリー部材の凹部１６２が、回転動作の起点となる位置にあることを特定することができる。なお、本実施の形態では、回転動作の起点となる位置は、バルブ２６０ａ〜ｊが全て閉じた状態となるような位置である。

次に、流路チップ２００の導入口２３０ｂ内の液体を共通流路２５０に流したいとする。その場合、ロータリー部材１１０の凹部１６２が流路チップ２００のバルブ２６０ｂのダイヤフラム２６２ｂ上に位置するまで、図示しない駆動手段によりロータリー部材１１０の本体１６０を回転させる（図７Ｂ参照）。このとき、第２検出部１５０は、円盤１７０に配置された複数の第２マーカー１４０を透過した光を検出する。それにより、ロータリー部材１１０が実際にどれくらい回転したか（ロータリー部材１１０の回転角度）を特定することができる。

本実施の形態では、流路チップ２００における隣り合うバルブ２６０ａおよびｂがなす中心角が、ロータリー部材１１０における隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角の２倍となるように、複数のバルブ２６０ａ〜ｊおよび複数の第２マーカー１３０が配置されている（図２参照）。また、隣り合う複数の第２マーカー１３０がなす中心角は、ロータリー部材１１０の最小回転角度と同じ（等倍）に設定されている。それにより、ロータリー部材１１０を、図示しない駆動手段によりパルス的に回転動作させても、ロータリー部材１１０の凹部１６２を、バルブ２６０ｂのダイヤフラム２６２ｂ上に正確に回転させることができる。

なお、第２検出部１５０で検出されたロータリー部材１１０の回転角度が、所期の角度に満たなかった場合は、第２検出部１５０での検出結果に基づいて、不足する回転角度の分だけ、図示しない駆動手段によりロータリー部材１１０をさらに回転させればよい。

（効果）
以上説明したように、流体取扱装置１００を起動した際、第１マーカー１２０を透過した光を第１検出部１４０が検出するまでロータリー部材１１０を回転させることで、ロータリー部材１１０の回転位置を特定することができる。さらに、ロータリー部材１１０を動作させる際、第２マーカー１３０を透過した光を第２検出部１５０で検出することで、ロータリー部材１１０の回転角度（変位量）を特定することができる。それにより、ロータリー部材１１０を、所期の位置まで確実に回転させることができ、精度の高いバルブ開閉動作を行うことができる。

（変形例）
なお、本実施の形態では、第１マーカー１２０および第２マーカー１３０が、いずれもロータリー部材１１０の円盤１７０に配置される例を示したが、これに限定されず、ロータリー部材１１０の本体１６０の外周面に配置されてもよい。その場合、ロータリー部材１１０は、円盤１７０を有しなくてもよい。

また、本実施の形態では、第１マーカー１２０および第２マーカー１３０が、いずれも光を透過するスリット（透過部）である例を示したが、これに限定されず、光を反射する反射部であってもよい。反射部は、白色部であってもよいし、金属反射部であってもよいし、再帰反射部であってもよい。

また、本実施の形態では、ロータリー部材１１０を平面視したときに、第１マーカー１２０が、凹部１６２の中心と回転軸ＲＡの中心とを結ぶ直線Ｌ１上にある例を示したが、これに限定されず、ロータリー部材１１０の凹部１６２に対して決められた位置に配置されていればよい。その場合、第１検出部１４０が第１マーカー１２０を透過する光を検出した時点で、ロータリー部材１１０の凹部１６２は、第１検出部１４０に対応する回転位置にはないため、ロータリー部材１１０の凹部１６２が第１検出部１４０に対応する位置に到達するように、ロータリー部材１１０をさらに回転させればよい。

また、本実施の形態では、第１マーカー１２０が１つだけである例を示したが、これに限定されず、流路チップ２００の構成に応じて複数あってもよい。その場合、複数の第１マーカー１２０は、ロータリー部材１１０に、その回転方向（周方向）に沿って配置される。

また、本実施の形態では、起動時に、全てのバルブ２６０ａ〜ｊが閉じられた状態となる位置を、回転動作の起点となる位置（初期位置）とする例を示したが、これに限定されず、特定のバルブが開かれた状態となる位置を、回転動作の起点となる位置（初期位置）としてもよい。その場合、ロータリー部材１１０の回転位置の検出精度を低下させないようにする観点から、ロータリー部材１１０を平面視したとき、第１マーカー１２０は、第２マーカー１３０と同様に、凹部１６２の回転方向における一方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ第１直線Ａ１と、当該凹部１６２の回転方向における他方の端部と回転軸ＲＡとを結ぶ第２直線Ａ２との間に配置されていることが好ましい。

また、本実施の形態では、第１検出部１４０が、回転動作の起点となる位置（初期位置）に配置される例を示したが、これに限定されず、それとは異なる位置に配置されていてもよい。

また、本実施の形態では、ロータリー部材１１０の端面に、凸部１６１が１つだけ配置される例を示したが、これに限定されず、複数配置されてもよい。

また、本実施の形態では、バルブ２６０ａ〜ｊが、複数の導入流路２４０ａ〜ｊと共通流路２５０との間にそれぞれ配置される例を示したが、これに限定されず、複数の導入流路２４０ａ〜ｊ内にそれぞれ配置されてもよい。

本発明に係る流体取扱装置および流体取扱システムは、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。

１００ 流体取扱装置
１１０ ロータリー部材
１２０ 第１マーカー
１３０ 第２マーカー
１４０ 第１検出部
１４１ 発光部
１４２ 受光部
１５０ 第２検出部
１６０ 本体
１６１ 凸部
１６２ 凹部
１７０ 円盤
２００ 流路チップ
２１０ 基板
２２０ フィルム
２３０ａ〜ｊ 導入口
２４０ａ〜ｊ 導入流路
２５０ 共通流路
２６０ａ〜ｊ バルブ
２６１ｂ 隔壁
２６２ａ〜ｊ ダイヤフラム
２７０ 取出口
ＲＡ 回転軸

Claims (7)

1. 第１流路、第２流路、および前記第１流路と前記第２流路との間に配置されたバルブを有する流路チップ内の流体を制御するための流体取扱装置であって、
   回転軸を中心とする円の円周上に配置され、前記バルブのダイヤフラムを押圧して前記バルブを閉じさせるための凸部と、前記円周上に配置され、前記バルブのダイヤフラムを押圧せずに前記バルブを開かせるための凹部とを有し、前記回転軸を中心として回転可能なロータリー部材と、
   前記ロータリー部材に配置された、前記ロータリー部材の回転位置を特定するための第１マーカーと、
   前記ロータリー部材に前記ロータリー部材の回転方向に沿って配置された、前記ロータリー部材の回転角度を特定するための複数の第２マーカーと、
   前記第１マーカーを透過した光または前記第１マーカーで反射された光を検出することにより、前記ロータリー部材の回転位置を検出する第１検出部と、
   前記第２マーカーを透過した光または前記第２マーカーで反射された光を検出することにより、前記ロータリー部材の回転角度を検出する第２検出部と、
   を有する、流体取扱装置。
2. 前記ロータリー部材は、端面に前記凸部および前記凹部を有する本体と、前記本体の前記回転軸と同軸かつ前記本体と一体的に配置された円盤とを有し、
   前記第１マーカーは、前記円盤に、前記回転軸を中心とする第１円の円周上に配置されており、
   前記複数の第２マーカーは、前記円盤に、前記回転軸を中心とする第２円の円周上に配置されている、
   請求項１に記載の流体取扱装置。
3. 前記第１マーカーおよび前記第２マーカーは、スリットであり、
   前記第１検出部は、前記第１マーカーを透過する光を検出し、
   前記第２検出部は、前記第２マーカーを透過する光を検出する、
   請求項１または請求項２に記載の流体取扱装置。
4. 前記流路チップは、複数の前記バルブを有し、
   前記複数のバルブは、前記流路チップ上の前記ロータリー部材の回転軸と交わる点を中心とする円の円周上に配置されており、
   隣り合う前記バルブがなす中心角は、隣り合う前記複数の第２マーカーがなす中心角の整数倍であり、かつ
   隣り合う前記複数の第２マーカーがなす中心角は、前記ロータリー部材の最小回転角度の整数倍である、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
5. 前記第２マーカーの回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角は、前記凹部の回転方向の一方の端部と他方の端部とがなす中心角よりも小さい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
6. 前記第１円は、前記第２円の外側に配置されている、請求項２に記載の流体取扱装置。
7. 第１流路、第２流路、および前記第１流路と前記第２流路との間に配置されたバルブを有する流路チップと、
   請求項１〜６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。