JP2020076655A - 流体取扱装置および保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持装置に流体取扱装置を取り付ける際の精度を向上させることができる流体取扱装置および保持装置を提供すること。【解決手段】位置決め用の位置決め穴１３が設けられており、位置決めされていない第１位置から、位置決めピン２４によって位置決めされる第２位置へ移動することで保持装置２０に取り付けられるマイクロチップ１０であって、位置決め穴１３は、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動するにつれて、位置決めピン２４が徐々に挿入される位置に設けられており、位置決め穴１３の形状は、マイクロチップ１０の第２位置において、位置決めピン２４の外周の一部が位置決め穴の内周の一部に接触することでマイクロチップ１０が位置決めされ、かつ、位置決めピン２４がマイクロチップ１０の第１位置から第２位置への移動の妨げとならない形状である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、流体取扱装置および流体取扱装置を保持する保持装置に関する。

近年、タンパク質や核酸等の微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロチップ等の流体取扱装置が使用されている。流体取扱装置は、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、環境検査等の様々な用途での使用が期待されている。

このような流体取扱装置には試薬や試料等の流体を流すための流路が設けられており、保持装置に位置決めしつつ取り付けられて（固定されて）使用される。特許文献１には、反応領域（ウェル）が配設された基板を用いて核酸分析を行う装置であって、ヒンジを支点とする開閉構造を有するチップホルダを備えた装置が開示されている。特許文献１に開示された装置では、チップホルダが解放された状態でマイクロチップが挿入され、マイクロチップが挿入された状態でチップホルダが閉鎖されることにより、マイクロチップが位置決めされた状態で装置に取り付けられる。

国際公開第２０１４／０２０８７７号

保持装置に流体取扱装置を取り付ける際の位置決めに高い精度が要求されることがある。このため、保持装置に流体取扱装置を取り付ける際の位置決めの精度をより向上させることが要望されている。

本発明は、保持装置に流体取扱装置を取り付ける際の位置決めの精度を向上させることができる流体取扱装置および保持装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る流体取扱装置は、位置決め用の位置決め穴が設けられており、位置決めされていない第１位置から、位置決めピンによって位置決めされる第２位置へ移動することで保持装置に取り付けられる流体取扱装置であって、前記位置決め穴は、前記流体取扱装置が前記第１位置から前記第２位置へ移動するにつれて、前記位置決めピンが徐々に挿入される位置に設けられており、前記位置決め穴の形状は、前記流体取扱装置の前記第２位置において、前記位置決めピンの外周の一部が前記位置決め穴の内周の一部に接触することで前記流体取扱装置が位置決めされ、かつ、前記位置決めピンが前記流体取扱装置の前記第１位置から前記第２位置への移動の妨げとならない形状である。

本発明に係る流体取扱装置は、位置決めピンが挿入される位置決め穴を有する基板と、前記基板に設けられた液体貯留部と、を備える流体取扱装置であって、前記位置決め穴の輪郭は、前記流体取扱装置が前記位置決めピンによって位置決めされる際に前記位置決めピンに接触する第１部分、および前記位置決めピンに接触しない第２部分からなり、前記第２部分の輪郭は、二等辺三角形の２つの等辺を含む。

本発明に係る保持装置は、位置決め用の位置決め穴が設けられた流体取扱装置を保持した状態で、前記流体取扱装置の位置を、前記流体取扱装置が位置決めされていない第１位置から前記流体取扱装置が位置決めされる第２位置へ移動させるチップ保持部と、前記第２位置に移動した前記流体取扱装置を位置決めする位置決めピンと、を有し、前記位置決めピンは、前記流体取扱装置が前記第１位置から前記第２位置へ移動するにつれて、前記位置決め穴に徐々に挿入され、前記位置決めピンの形状は、前記流体取扱装置が前記第２位置に移動した状態で、外周の一部が前記位置決め穴の内周の一部に接触することで前記流体取扱装置が位置決めされ、かつ、前記流体取扱装置の前記第１位置から前記第２位置への移動の妨げとならない形状である。

本発明に係る保持装置は、位置決め穴を有する流体取扱装置内の流体を処理する流体処理機構と、前記流体取扱装置を保持した状態で回転軸周りに回転することで、所定の第３位置から、前記流体取扱装置が前記流体処理機構に対して位置決めされる第４位置へ移動するチップ保持部と、前記回転軸に対して垂直な方向に延在するとともに、かつ前記回転軸に対してねじれの位置にあり、先端がテーパー形状であり、かつ前記位置決め穴に挿入されて前記流体取扱装置を位置決めする位置決めピンと、を備える。

本発明に係る流体取扱システムは、上記の流体取扱装置と、上記の保持装置と、を備える。

本発明によれば、保持装置に流体取扱装置を取り付ける際の位置決めの精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係るマイクロチップについて説明するための図 本発明の実施の形態に係るマイクロチップについて説明するための図 位置決め穴の形状について説明するための図 保持装置の斜視図 保持装置の平面図 チップ保持部の回転中心となるシャフトについて説明するための図 位置決めピンの配置位置について説明するための図 位置決めピンの形状について説明するための図 マイクロチップが第１位置から第２位置へ移動する間の、マイクロチップと、位置決めピンとの位置関係を説明するための図 マイクロチップが第１位置から第２位置へ移動する間の、マイクロチップと、位置決めピンとの位置関係を説明するための図 マイクロチップが第１位置から第２位置へ移動する間の、マイクロチップと、位置決めピンとの位置関係を説明するための図 マイクロチップが第１位置から第２位置へ移動する間の、マイクロチップと、位置決めピンとの位置関係を説明するための図 マイクロチップが第１位置から第２位置へ移動する際の位置決め穴の軌跡と、位置決めピンとの関係を示す図 マイクロチップの第２位置における、位置決めピンと位置決め穴とについて説明するための図 複数の流路とバルブとを有するマイクロチップの平面図 図１０ＡのＤ−Ｄ線断面図 ロータリー部材の平面図 位置決めピンが円錐部のみで構成されている場合に、マイクロチップの第２位置においてマイクロチップを位置決めして固定している様子を示す図 位置決めピンの断面形状が正三角形である場合の位置決め穴の形状を例示した図 位置決めピンの断面形状が正方形である場合の位置決め穴の形状を例示した図

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。

図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施の形態に係るマイクロチップ１０について説明するための図である。マイクロチップ１０は、本発明の流体取扱装置の一例である。図１Ａには、マイクロチップ１０の平面図が示されており、図１Ｂには、図１ＡにおけるＡ−Ａ線断面図が示されている。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、マイクロチップ１０は、基板１１と、複数のウェル１２と、を有する。基板１１は、平面視において長方形、あるいは角丸長方形に形成されている。ウェル１２は、試料を含む液体を収容する円筒形状の液体収容室であり、基板１１上に整列して複数個設けられている。基板１１およびウェル１２は、例えばプラスチックやガラス等で成形されている。図１には図示しないが、基板１１には、ウェル１２に接続される流路（マイクロ流路）が形成されていてもよい。また、図１ではウェル１２が基板１１を貫通しているが、貫通していなくてもよい。

また、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、基板１１のウェル１２が設けられていない位置に、位置決め用の位置決め穴１３が設けられている。

図２は、位置決め穴１３の形状について説明するための図である。図２は、マイクロチップ１０の平面視における位置決め穴１３の拡大図である。図２に示す例では、位置決め穴１３は、マイクロチップ１０の平面視において涙滴形状である。

涙滴形状とは、具体的には以下のような形状である。図２に示すように、位置決め穴１３は、円形状の第１部分１３１と、第１部分１３１を構成する円に接する２つの線分によって構成されるテーパー形状を含む第２部分１３２と、を有する。換言すれば、第１部分１３１の輪郭は円弧を含んでおり、第２部分１３２の輪郭は二等辺三角形の２つの等辺を含んでいる。このように、本明細書において、涙滴形状とは、円形状と、その円に接するテーパー形状とが連続的に組み合わせられた形状を意味する。なお、第２部分のテーパー形状における先端は、とがった形状ではなく、図２に示すように丸められた形状であってもよい。また、テーパー形状を構成する第２部分の２つの線分は、直線でなくてもよく、例えば位置決め穴１３の外側または内側へ膨らんだ曲線であってもよい。

位置決め穴１３の中心線は、基板１１の短辺方向に平行である。なお、位置決め穴１３の中心線とは、円形状の第１部分１３１の中心と、テーパー形状の第２部分１３２の先端とを結ぶ直線を意味する。

位置決め穴１３のこのような形状による効果についての詳細は、後述する。

次に、マイクロチップ１０が取り付けられて固定される保持装置２０について説明する。マイクロチップ１０と保持装置２０とによって、流体取扱システム１００（後出の図７Ａ〜図７Ｄ参照）が構成される。図３Ａは、保持装置２０の斜視図である。また、図３Ｂは、保持装置２０の平面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、保持装置２０は、トッププレート２１と、チップ保持部２２と、固定用爪２３と、を有する。なお、以下の説明における上下方向は、図３Ａに示す上下方向、すなわち保持装置２０のトッププレート２１がほぼ水平となる場合の上下方向に対応する。

トッププレート２１には、一部に開口２１１が設けられている。この開口２１１には、開口２１１とほぼ同じ大きさを有し、開口２１１に嵌め込むことができるチップ保持部２２が、シャフト２２１を支点として回転可能に取り付けられている。チップ保持部２２は、マイクロチップ１０を保持するための部材であり、ほぼ直方体に形成されている。図４は、チップ保持部２２の回転中心となるシャフト２２１について説明するための図である。図４には、図３ＢにおけるＢ−Ｂ線断面図が示されている。

このような構成により、チップ保持部２２は、シャフト２２１を支点として、トッププレート２１から跳ね上げられ、トッププレート２１に対して斜めとなる跳ね上げ位置と、トッププレート２１の開口２１１の内部に嵌まり込んだ嵌入位置と、を遷移できる。チップ保持部２２の跳ね上げ位置は、本発明の第３位置の一例であり、嵌入位置は、本発明の第４位置の一例である。

例えばシャフト２２１の近傍には、チップ保持部２２を嵌入位置から跳ね上げ位置へ付勢するねじりばね（図示せず）が設けられている。チップ保持部２２の嵌入位置では、固定用爪２３がチップ保持部２２の一部（図３Ａ等に示す切欠部２２２）に接触することで、チップ保持部２２が嵌入位置で維持される。固定用爪２３は、トッププレート２１の上側に突出したつまみ部２３１と、トッププレート２１の内部に設けられた、トッププレート２１の長辺方向に沿って移動可能な爪部材２３２と、を有する。図３Ａおよび図３Ｂにおいては、固定用爪２３のつまみ部２３１のみが示されており、トッププレート２１の内部に配置されている爪部材２３２については後出の図５に示されている。固定用爪２３のつまみ部２３１がトッププレート２１の長辺方向に沿って動かされると、爪部材２３２が連動して移動し、チップ保持部２２との接触が解除されるようになっている。接触が解除されると、ねじりばねの付勢力によって、チップ保持部２２がシャフト２２１を支点として回転し、跳ね上げ位置へと移動する。例えばトッププレート２１の開口２１１の内縁等には図示しないストッパーが設けられており、上記した跳ね上げ位置より上側にチップ保持部２２が跳ね上がることが規制されている。

図３Ｂおよび後出の図５に示すように、チップ保持部２２は、スリット２２３を有する。スリット２２３はマイクロチップ１０を挿入するための隙間である。スリット２２３は、直方体形状のチップ保持部２２の側面のうち、チップ保持部２２の跳ね上げ位置において跳ね上げられている側、かつ、チップ保持部２２の平面視における長辺側の側面に設けられる。スリット２２３の大きさおよび形状は、マイクロチップ１０をチップ保持部２２の内部に収容して保持できる大きさに形成される。

このような構成により、チップ保持部２２の跳ね上げ位置において、マイクロチップ１０がスリット２２３に容易に挿入されうる。チップ保持部２２の跳ね上げ位置においてスリット２２３に挿入されたマイクロチップ１０は、チップ保持部２２によって保持された状態となる。図示しないが、チップ保持部２２のスリット２２３の内部には、挿入されたマイクロチップ１０を保持するための部材が設けられている。スリット２２３がチップ保持部２２の側面のうち跳ね上げられている側に設けられているため、チップ保持部２２のスリット２２３へのマイクロチップ１０の挿入は、チップ保持部２２の跳ね上げ位置において容易に行われうる。

チップ保持部２２に対して上側から下向きの力が加えられると、チップ保持部２２は跳ね上げ位置から嵌入位置へ移動する。この状態で固定用爪２３が操作されることにより、固定用爪２３の爪部材２３２がチップ保持部２２の切欠部２２２に接触し、チップ保持部２２が嵌入位置で固定される。マイクロチップ１０を保持したチップ保持部２２が嵌入位置で固定されることにより、マイクロチップ１０が保持装置２０に取り付けられる。

本明細書において、跳ね上げ位置のチップ保持部２２のスリット２２３内で保持されている状態のマイクロチップ１０の位置を、第１位置と記載する。また、嵌入位置で固定されたチップ保持部２２のスリット２２３内に保持されている状態のマイクロチップ１０の位置を、第２位置と記載する。第２位置は、マイクロチップ１０が保持装置２０に対して位置決めされ、取り付けられた位置である。マイクロチップ１０が保持装置２０に取り付けられた状態では、マイクロチップ１０のウェル１２（図１Ａ等参照）に試料を含む液体が導入され、目的に応じてその液体に対する処理が行われる。液体に対する処理の例としては、反応促進のための加熱処理や、電気泳動により試料を分類するために電気を流す処理等が挙げられる。これらの処理のため、第２位置におけるマイクロチップ１０の下面には、例えばヒータ、温度計、電極等の液体処理機構２５（後出の図５参照）が押し当てられうる。

マイクロチップ１０の保持装置２０への取り付けは、跳ね上げ位置のチップ保持部２２のスリット２２３にマイクロチップ１０を挿入し、チップ保持部２２を嵌入位置に移動させた後、第２位置でマイクロチップ１０を固定することで行われる。保持装置２０には、第２位置においてマイクロチップ１０を位置決めして固定するための部材として、位置決めピン２４が設けられている。

図５は、位置決めピン２４の配置位置について説明するための図である。図５には、図３ＢにおけるＣ−Ｃ線断面図が示されている。図５に示すように、位置決めピン２４は、トッププレート２１の下部に設けられた土台２６に、先端が上を向いた状態で、基端が土台２６と接続されることで固定されている。位置決めピン２４は、マイクロチップ１０が第２位置にあるとき、位置決め穴１３（図１Ａ等参照）に挿入されることで、マイクロチップ１０の高精度な位置決めを行うとともに、マイクロチップ１０を固定する。本明細書において、マイクロチップ１０の位置決めとは、マイクロチップ１０が第２位置において、上下方向以外の移動できない状態とすることを意味する。

土台２６の内部、または上部には、上記した液体処理機構２５が、第２位置に位置決めされたマイクロチップ１０に対して押し当てられるように設けられている。液体処理機構２５は、上下方向に移動できる機能を有していてもよい。マイクロチップ１０は位置決めピン２４により第２位置で高精度に位置決めされているため、液体処理機構２５はマイクロチップ１０に所望の位置で押し当てられる。これにより、好適な液体の処理が可能となっている。

図６は、位置決めピン２４の形状について説明するための図である。図６には、位置決めピン２４の中心軸を含む断面が示されている。本実施の形態において、位置決めピン２４は、図６に示すように、円柱形状の円柱部２４１と、円柱部分の上側に接続され、円柱部２４１と同じ直径を有する円錐形状の円錐部２４２と、を有する。すなわち、位置決めピン２４の中心軸に垂直な断面形状は円形状である。そして、円柱部２４１の直径は、マイクロチップ１０の位置決め穴１３の第１部分１３１（図２参照）を構成する円形状の直径とほぼ同径となっている。

このように、位置決めピン２４は、上を向いた先端が先細に形成されている。なお、位置決めピン２４の先細の先端は、とがった形状ではなく、図６に示すように丸められた形状であってもよい。

図５に示すように、位置決めピン２４の先端は、トッププレート２１の下面Ｓ２１＿Ｌよりも上側へ突出している。このような構造により、第１位置のマイクロチップ１０が第２位置へ移動するにつれて、位置決めピン２４の先端がマイクロチップ１０の位置決め穴１３（図１Ａ等参照）に徐々に挿入され、第２位置において、位置決めピン２４が位置決め穴１３に完全に挿入されるようになっている。なお、チップ保持部２２の下面Ｓ２２＿Ｌには、少なくとも位置決めピン２４が通ることができる開口が設けられている。

図７Ａ〜図７Ｄは、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動する間の、マイクロチップ１０と、位置決めピン２４との位置関係を説明するための図である。図７Ａ〜図７Ｄには、保持装置２０のチップ保持部２２にマイクロチップ１０が保持された状態における、図３Ｂに示す保持装置２０のＣ−Ｃ線と同様の位置での断面図が示されている。換言すれば、図７Ａ〜図７Ｄには、マイクロチップ１０と保持装置２０とを含む流体取扱システム１００が図示されている。

図７Ａは、マイクロチップ１０の第１位置に対応しており、図７Ｄは、マイクロチップ１０の第２位置に対応している。図７Ｂおよび図７Ｃは、それぞれ第１位置から第２位置への移動途中の位置に対応している。

図７Ａに示すように、マイクロチップ１０が第１位置にある場合、換言すればチップ保持部２２が跳ね上げ位置にある場合、位置決めピン２４の先端は、マイクロチップ１０に接触しない位置にある。このため、跳ね上げ位置にあるチップ保持部２２にマイクロチップ１０が挿入される際に、位置決めピン２４が挿入の妨げとなることはない。

図７Ｂに示すように、チップ保持部２２に対して上側から力が加えられ、マイクロチップ１０が第１位置から下側へ移動し始めると、位置決めピン２４がマイクロチップ１０の位置決め穴１３（図１Ａ等参照）へ挿入され始める。すなわち、位置決めピン２４が土台２６に固定される位置は、マイクロチップ１０の第１位置から第２位置への移動の際に位置決め穴１３に好適に挿入されるように決定されている。図７Ｂに示すように、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動する間の状態では、マイクロチップ１０はトッププレート２１に対して斜めに傾斜しており、位置決めピン２４の先端は、図２に示す位置決め穴１３の第２部分１３２に挿入され始める。

図７Ｃに示すように、マイクロチップ１０の移動がさらに進むと、位置決めピン２４がさらに位置決め穴１３に入り込む。

図７Ｄに示すように、マイクロチップ１０が第２位置に到達すると、位置決めピン２４の円錐部２４２（図６参照）が全て位置決め穴１３に入り込み、位置決め穴１３の内周と位置決めピン２４の円柱部２４１（図６参照）の外周とが接触する。これによってマイクロチップ１０が位置決めされた状態で固定される。

図８は、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動する際の位置決め穴１３の軌跡と、位置決めピン２４との関係を示す図である。図８では、位置決め穴１３の中心軸および位置決めピン２４の中心軸を含む平面における、位置決めピン２４の断面と、位置決め穴１３の軌跡を示している。図８に示す線Ｌ１は、第１位置におけるマイクロチップ１０の上面の位置を示す線であり、線Ｌ２は、第２位置におけるマイクロチップ１０の上面の位置を示す線である。また、図８に示す領域Ｒ１３１は、図２に示す位置決め穴１３の第１部分１３１の軌跡を示す領域であり、図８に示す領域Ｒ１３２は、図２に示す位置決め穴１３の第２部分１３２の軌跡を示す領域である。

図８に示すように、位置決めピン２４の円錐部２４２は、位置決め穴１３の円形状の第１部分１３１の軌跡を示す領域Ｒ１３１内に収まっていない。これはすなわち、仮に位置決め穴１３が円形状の第１部分１３１しか有しない場合、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動する途中で円錐部２４２が第１部分１３１の外周に引っ掛かってしまい、マイクロチップ１０がそれ以上移動できなくなることを意味する。

本実施の形態に係るマイクロチップ１０では、図８に示すように、位置決めピン２４の円錐部２４２は、位置決め穴１３のテーパー形状の第２部分１３２の軌跡を示す領域Ｒ１３２内に収まっている。すなわち、位置決め穴１３のテーパー形状の第２部分１３２によって、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動する際に、位置決めピン２４の円錐部２４２が移動の妨げとならない。このため、マイクロチップ１０は、位置決めピン２４の存在に拘わらず、第１位置から第２位置へとスムーズに移動することができる。

そして、マイクロチップ１０が第２位置へと到達すると、位置決め穴１３には位置決めピン２４が円柱部２４１まで挿入されることで、マイクロチップ１０が位置決めされて固定される。図９は、マイクロチップ１０の第２位置における、位置決めピン２４と位置決め穴１３とについて説明するための図である。図９では、マイクロチップ１０の位置決め穴１３の輪郭と、位置決め穴１３に挿入された位置決めピン２４の中心軸に垂直な断面が示されている。

図９に示すように、マイクロチップ１０の第２位置では、位置決め穴１３の第１部分１３１に位置決めピン２４の円柱部２４１が嵌まり込んでいる。なお、上記したように、位置決め穴１３の第１部分１３１を構成する円形状の直径は、位置決めピン２４の円柱部２４１の直径と同径に形成されている。このため、図９に示すように位置決め穴１３の第１部分１３１に位置決めピン２４の円柱部２４１が嵌まり込んだ状態では、第１部分１３１の内周と円柱部２４１の外周とが接触する。このため、マイクロチップ１０の第２位置において、マイクロチップ１０の位置決めピン２４に対する上下方向（図９では紙面手前または奥方向）以外への移動が規制される。これにより、マイクロチップ１０の第２位置において、マイクロチップ１０が位置決めピン２４によって高精度に位置決めされる。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るマイクロチップ１０は、位置決め用の位置決め穴１３が設けられており、位置決めされていない第１位置から、位置決めピン２４によって位置決めされる第２位置へ移動することで保持装置２０に取り付けられるマイクロチップ１０であって、位置決め穴１３は、マイクロチップ１０が第１位置から第２位置へ移動するにつれて、位置決めピン２４が徐々に挿入される位置に設けられており、位置決め穴１３の形状は、マイクロチップ１０の第２位置において、位置決めピン２４の外周の一部が位置決め穴の内周の一部に接触することでマイクロチップ１０が位置決めされ、かつ、位置決めピン２４がマイクロチップ１０の第１位置から第２位置への移動の妨げとならない形状である。

マイクロチップ１０は、チップ保持部２２に挿入される第１位置から、位置決めされた状態で取り付けられる第２位置へ、チップ保持部２２のシャフト２２１を支点として回転して移動する。この際、位置決め穴１３の形状は涙滴形状に形成されているため、第１位置から第２位置への回転移動の際に、位置決めピン２４がマイクロチップ１０の移動の妨げとならず、スムーズな回転移動が行われる。マイクロチップ１０の第１位置は、トッププレート２１に対して斜めに跳ね上げられたチップ保持部２２のスリット２２３内でマイクロチップ１０が保持されている位置であり、スリット２２３はチップ保持部２２の跳ね上げられた側の側面に設けられているため、マイクロチップ１０のスリット２２３への挿入を容易に行うことができる。さらに、第２位置において、位置決めピン２４によってマイクロチップ１０が高精度に位置決めされて固定される。

このため、マイクロチップ１０を保持装置２０に容易に取り付けできるとともに、試料に対する所定の処理を行うための液体処理機構２５（摺動部材、ヒータ、温度計、電極等）がマイクロチップ１０の下面に正確に押し当てられる。これにより、マイクロチップ１０の位置決めが正確に行われ、処理に対して所望の結果が得られる。

また、本発明の実施の形態に係る保持装置２０によれば、位置決めピン２４の位置決め穴１３に挿入される側の先端は、先細に形成されており、位置決め穴１３は、マイクロチップ１０の平面視において涙滴形状である。このように、位置決めピン２４の先端が先細であることにより、位置決め穴１３の平面視形状を涙滴形状等の単純な形状とすることができ、位置決め穴１３の穴開けを容易かつ低コストで行うことができる。

上記した実施の形態では、液体処理機構２５の例として、摺動部材、ヒータ、温度計、電極等を挙げたが、以下では、液体処理機構２５が摺動部材である場合について、具体例を挙げながら詳細に説明する。

図１０Ａは、複数の流路１４とバルブ１５とを有するマイクロチップ１０の平面図である。図１０Ａに示すように、位置決め穴１３を取り囲むように複数のバルブ１５が設けられている。より詳細には、複数のバルブ１５は、位置決め穴１３の第１部分１３１（図９参照）の同心円の円周上に並んで形成されている。複数のバルブ１５が配置される同心円の半径については後に説明する。また、マイクロチップ１０には複数の導入口１６および１つの取出口１７が設けられている。複数のバルブ１５は、取出口１７に接続された共通流路１４１と、複数の導入口１６のそれぞれに接続された個別の流路１４との合流点に配置されている。

図１０Ｂは、図１０ＡのＤ−Ｄ線断面図である。図１０Ｂに示すように、マイクロチップ１０の基板１１の下面には、流路１４となる溝、および導入口１６または取出口１７となる貫通孔が形成されている。基板１１の下面には、基板１１に形成された溝および貫通孔の開口部を塞ぐように、フィルム１８が貼り付けられている。バルブ１５は、ダイヤフラムバルブである。バルブ１５は、隔壁１９およびフィルム１８の一部の領域により形成されたダイヤフラム１５１を含む。

図１０Ｂに示すように、マイクロチップ１０の下側には、マイクロチップ１０の下面に押しつけられた状態で回転しうる（換言すれば、摺動しうる）ロータリー部材２７が設けられている。ロータリー部材２７は、本発明の摺動部材の一例である。なお、図１０Ｂでは、説明のためマイクロチップ１０の下面とロータリー部材２７の先端とが離れて示されているが、実際にはマイクロチップ１０の下面とロータリー部材２７の先端とは接触して（マイクロチップ１０の下面にロータリー部材２７の先端が押しつけられて）いる。このロータリー部材２７は、例えば保持装置２０の土台２６の上部に設けられた部材であり、図示しない外部の回転機構によって中心軸ＣＡを中心に回転することができる。なお、ロータリー部材２７の先端とは、ロータリー部材２７のマイクロチップ１０側の端部を意味する。

また、ロータリー部材２７の中心部には、土台２６に固定された位置決めピン２４が配置されている。ロータリー部材２７の中心軸ＣＡと、位置決めピン２４の中心軸とは一致しており、換言すれば、ロータリー部材２７は位置決めピン２４を中心として、その周囲を回転することができる。

位置決めピン２４は、上記実施の形態にて説明したように、マイクロチップ１０の位置決め穴１３に挿入されてマイクロチップ１０の位置決めを行う。上記実施の形態にて説明したように、位置決め穴１３が涙滴形状を有するため、マイクロチップ１０が斜めになった状態での位置決め穴１３への位置決めピン２４の挿入を容易に行うことができる。また、位置決めピン２４がマイクロチップ１０に完全に挿入された位置では、位置決めピン２４によってマイクロチップ１０が高精度に位置決めされて固定される。

ロータリー部材２７は、円柱形状の本体２７１と、本体２７１の天面に配置された凸部２７２と、凹部２７３と、を有する。図１０Ｃに示すように、ロータリー部材２７の天面の外周部分の一部は凸部２７２として突出しており、外周部分の他の一部は、凹部２７３として、凸部２７２に対して相対的に凹んでいる。図１０Ｃは、ロータリー部材２７の平面図である。ロータリー部材２７の中心から凸部２７２までの距離（半径）は、マイクロチップ１０における位置決め穴１３の第１部分１３１の中心から複数のバルブ１５までの距離と等しい。また、ロータリー部材２７の天面における凹部２７３の範囲は、マイクロチップ１０に設けられた複数のバルブ１５のうち、１つのバルブ１５のダイヤフラム１５１の直径とほぼ同じか、若干大きい程度の範囲である。

このような構成により、複数のバルブ１５のうち、凸部２７２に対応する位置のバルブ１５を構成するダイヤフラム１５１（図１０Ｂ参照）は、凸部２７２によって押された状態となる。凸部２７２によってダイヤフラムが押された状態のバルブ１５は、閉じた状態となり、流体が流れなくなる。一方、複数のバルブ１５のうち、凹部２７３に対応する位置の１つのバルブ１５は、ダイヤフラム１５１が凸部２７２によって押されないため、開いた状態となる。

ロータリー部材２７が回転することにより、凹部２７３の位置が移動すると、それまで開いていたバルブ１５が凸部２７２によって押されて閉じ、代わりに凹部２７３の移動先の位置に対応するバルブ１５が開いた状態となる。すなわち、ロータリー部材２７の回転を制御することで、複数のバルブ１５のうち、所望の１つのバルブ１５を選択して開いた状態とすることができる。これにより、複数の流路１４のうち、所望の１つを選択して使用することができる。

このような構成において、上記説明したように、マイクロチップ１０は、位置決め穴１３に位置決めピン２４が挿入されることで、保持装置２０に対して好適に位置決めされる。そして、上記説明したように、位置決めピン２４は、マイクロチップ１０に押し当てられて回転するロータリー部材２７の回転中心と同一である。このため、マイクロチップ１０が保持装置２０に対して好適に位置決めされると、マイクロチップ１０に設けられた複数のバルブ１５も、ロータリー部材２７に対して好適に位置決めされる。

従って、マイクロチップ１０の位置決め穴１３により、マイクロチップ１０に設けられた複数のバルブ１５のそれぞれと、ロータリー部材２７の凸部２７２および凹部２７３との位置決めを正確に行うことができる。そのため、マイクロチップ１０の取り付け時における位置決めの失敗により、バルブ１５から流体が漏れてしまう事態を防止することができる。

なお、上記において、マイクロチップ１０に回転によりバルブ１５の開閉を行うロータリー部材２７が押し当てられる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。回転以外の移動によって、マイクロチップ１０に押し当てられた状態で摺動する摺動部材により、バルブの開閉が行われるようにしてもよい。

＜変形例＞
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせられてもよい。

上記した実施の形態では、マイクロチップ１０の位置決め穴１３が、円形状の第１部分とテーパー形状の第２部分１３２とを組み合わせた涙滴形状に形成されていたが、本発明はこれに限定されない。本発明において、位置決め穴の形状は、中心軸に垂直な断面が円形状である位置決めピン２４に対して位置決めされる円形状の第１部分と、マイクロチップの第１位置から第２位置への移動の際に位置決めピンが移動の妨げとならないような形状の第２部分と、が組み合わされた形状であれば、涙滴形状ではなくてもよい。ただし、位置決めピンが位置決め穴に完全に嵌め入れられた状態でマイクロチップが上下方向以外に動かないように、位置決め穴の輪郭には円周の半分より大きい円弧が含まれる必要がある。

また、上記した実施の形態では、保持装置２０の位置決めピン２４が、円柱形状の円柱部２４１と円錐形状の円錐部２４２とが接続された形状を有しており、中心軸に垂直な断面形状が円形状であった。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

位置決めピン２４は、円柱部２４１を有さず、根元から先端まで円錐形状の円錐部２４２のみで構成されていてもよい。円柱部２４１の根元とは、位置決めピン２４が土台２６から突出する部位を意味する。図１１は、位置決めピン２４が円錐部２４２のみで構成されている場合に、マイクロチップ１０の第２位置においてマイクロチップ１０を位置決めして固定している様子を示す図である。図１１には、マイクロチップ１０の位置決め穴１３の第１部分１３１の内周と、円錐形状の位置決めピン２４の外周の一部とが接することでマイクロチップ１０が位置決めされて固定されている様子が示されている。

また、位置決めピンの断面形状は、円形状以外の形状、例えば楕円形状、三角形状、四角形状等でもよい。位置決めピンの断面形状が円形状以外である場合、位置決め穴の形状は位置決めピンの断面形状に合わせた形状に形成されればよい。

図１２Ａは、位置決めピンの断面形状が正三角形である場合の位置決め穴の形状を例示した図であり、図１２Ｂは、位置決めピンの断面形状が正方形である場合の位置決め穴の形状を例示した図である。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、位置決め穴は、マイクロチップの第２位置においてマイクロチップが位置決めピンにより位置決めされるための第１部分と、第１位置から第２位置への移動途中に位置決めピンの先端が接触しないための第２部分とを接続したような形状であればよい。なお、第２部分のテーパー形状を構成する線分の長さを、第１部分を構成する正三角形または正方形の辺の長さより短くする必要がある。これは、第２部分のテーパー形状を構成する線分の長さが第１部分を構成する正三角形または正方形の辺の長さより長いと、マイクロチップの第２位置において、第２部分がマイクロチップの移動を規制できないためである。また、この場合、位置決めピンの先端形状は、位置決め穴の第２部分を通過できるように形成されればよい。

本発明によれば、液体取扱システムにおいて、高精度に位置決めされて取り付けられるマイクロチップが提供される。

１０ マイクロチップ
１１ 基板
１２ ウェル
１３ 位置決め穴
１３１ 第１部分
１３２ 第２部分
１４ 流路
１４１ 共通流路
１５ バルブ
１５１ ダイヤフラム
１６ 導入口
１７ 取出口
１８ フィルム
２０ 保持装置
２１ トッププレート
２１１ 開口
２２ チップ保持部
２２１ シャフト
２２２ 切欠部
２２３ スリット
２３ 固定用爪
２３１ つまみ部
２３２ 爪部材
２４ 位置決めピン
２４１ 円柱部
２４２ 円錐部
２５ 液体処理機構
２６ 土台
２７ ロータリー部材
２７１ 本体
２７２ 凸部
２７３ 凹部
１００ 流体取扱システム

Claims (13)

1. 位置決め用の位置決め穴が設けられており、位置決めされていない第１位置から、位置決めピンによって位置決めされる第２位置へ移動することで保持装置に取り付けられる流体取扱装置であって、
   前記位置決め穴は、前記流体取扱装置が前記第１位置から前記第２位置へ移動するにつれて、前記位置決めピンが徐々に挿入される位置に設けられており、
   前記位置決め穴の形状は、前記流体取扱装置の前記第２位置において、前記位置決めピンの外周の一部が前記位置決め穴の内周の一部に接触することで前記流体取扱装置が位置決めされ、かつ、前記位置決めピンが前記流体取扱装置の前記第１位置から前記第２位置への移動の妨げとならない形状である、
   流体取扱装置。
2. 所定の軸回りに回転して前記第１位置から前記第２位置へ移動することで前記保持装置に取り付けられる、
   請求項１に記載の流体取扱装置。
3. 位置決めピンが挿入される位置決め穴を有する基板と、前記基板に設けられた液体貯留部と、を備える流体取扱装置であって、
   前記位置決め穴の輪郭は、前記流体取扱装置が前記位置決めピンによって位置決めされる際に前記位置決めピンに接触する第１部分、および前記位置決めピンに接触しない第２部分からなり、
   前記第２部分の輪郭は、二等辺三角形の２つの等辺を含む、
   流体取扱装置。
4. 前記第１部分の輪郭は、円弧を含む、
   請求項３に記載の流体取扱装置。
5. 前記位置決め穴は、前記流体取扱装置の平面視において涙滴形状である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
6. 前記流体取扱装置に押し当てられた状態で摺動する摺動部材によって開閉されるバルブをさらに有し、
   前記バルブは、前記位置決めピンによって、前記摺動部材に対して位置決めされる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
7. 位置決め用の位置決め穴が設けられた流体取扱装置を保持した状態で、前記流体取扱装置の位置を、前記流体取扱装置が位置決めされていない第１位置から前記流体取扱装置が位置決めされる第２位置へ移動させるチップ保持部と、
   前記第２位置に移動した前記流体取扱装置を位置決めする位置決めピンと、
   を有し、
   前記位置決めピンは、前記流体取扱装置が前記第１位置から前記第２位置へ移動するにつれて、前記位置決め穴に徐々に挿入され、
   前記位置決めピンの形状は、前記流体取扱装置が前記第２位置に移動した状態で、外周の一部が前記位置決め穴の内周の一部に接触することで前記流体取扱装置が位置決めされ、かつ、前記流体取扱装置の前記第１位置から前記第２位置への移動の妨げとならない形状である、
   保持装置。
8. 前記チップ保持部は、所定の軸回りに回転して前記流体取扱装置を前記第１位置から前記第２位置へ移動させる、
   請求項７に記載の保持装置。
9. 前記位置決めピンの前記位置決め穴に挿入される側の先端は、先細に形成されている、
   請求項７または８に記載の保持装置。
10. 位置決め穴を有する流体取扱装置内の流体を処理する流体処理機構と、
    前記流体取扱装置を保持した状態で回転軸周りに回転することで、所定の第３位置から、前記流体取扱装置が前記流体処理機構に対して位置決めされる第４位置へ移動するチップ保持部と、
    前記回転軸に対して垂直な方向に延在するとともに、かつ前記回転軸に対してねじれの位置にあり、先端がテーパー形状であり、かつ前記位置決め穴に挿入されて前記流体取扱装置を位置決めする位置決めピンと、
    を備える、保持装置。
11. 前記第３位置は、前記チップ保持部が前記流体取扱装置を受け取る位置である、
    請求項１０に記載の保持装置。
12. 前記流体取扱装置に押し当てられた状態で摺動することで、前記流体取扱装置に設けられたバルブを開閉する摺動部材をさらに有し、
    前記位置決めピンは、前記バルブを前記摺動部材に対して位置決めする、
    請求項７から１１のいずれか一項に記載の保持装置。
13. 請求項１から６のいずれか一項に記載の流体取扱装置と、
    請求項７から１２のいずれか一項に記載の保持装置と、
    を備える、流体取扱システム。

Images