JP2021145578A - 流体取扱装置および流体取扱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバーに収容された液体の逆流を抑制することが可能な流体取扱装置、およびこれを用いた流体取扱方法を提供する。【解決手段】流体取扱装置は、壁面に第１開口部および第２開口部を有するチャンバーと、前記チャンバーの前記第１開口部に接続された第１流路と、前記チャンバーの前記第２開口部に接続された第２流路と、前記チャンバー内に移動可能に収容され、前記チャンバーから前記第１流路に向かう流体の流れが生じたときに、前記第１開口部側に移動し、前記第１開口部を塞ぐ可動弁体と、を有する。前記チャンバーは、前記可動弁体による前記第２開口部の閉塞を抑制するためのピラーを有し、前記可動弁体の底面の一部のみが、前記チャンバーの底面に接している。【選択図】図２

Description

本発明は、流体取扱装置および流体取扱方法に関する。

臨床検査や食物検査、環境検査等では、細胞や、タンパク質、核酸などの微量な被分析物の高精度な分析が要求されることがある。そこで例えば、マイクロ流路デバイスを用いて、遺伝子検査を行うこと等が提案されている（特許文献１）。

遺伝子検査では、ポリメラーゼ連鎖反応（以下、「ＰＣＲ」とも称する）等が行われることがある。ＰＣＲでは、２本鎖ＤＮＡを１本鎖ＤＮＡに変性させる。その後、１本鎖ＤＮＡの特定の部位にのみ結合するプライマを用いて、１本鎖ＤＮＡの特定の領域に対応する２本鎖を生成する。そして、これらを繰り返すことで、特定の２本鎖ＤＮＡのみを増幅させる。このようなＰＣＲでは、２本鎖ＤＮＡを１本鎖ＤＮＡに変性する際等に、ＤＮＡやプライマを含む溶液を加熱する必要がある。

特表２００４−５３２３９５号公報

ここで、例えば特許文献１に記載されているような、チャンバーと、これに接続された流路を有するマイクロ流路デバイスでは、ＰＣＲを行う際に、チャンバー内に収容した溶液が膨張し、逆流すること等がある。このような逆流が生じると、本来流体を流動させるべきでない流路に流体が流れ込んだり、流路を汚染したりする、という課題があった。また、流体取扱装置が複数のチャンバーを有する場合には、複数のチャンバー間で、コンタミネーション等が生じてしまうことも懸念される。

本発明は、チャンバーに収容された液体の逆流を抑制することが可能な流体取扱装置、およびこれを用いた流体取扱方法の提供を、その目的とする。

本発明は、以下の流体取扱装置を提供する。
壁面に第１開口部および第２開口部を有するチャンバーと、前記チャンバーの前記第１開口部に接続された第１流路と、前記チャンバーの前記第２開口部に接続された第２流路と、前記チャンバー内に移動可能に収容され、前記チャンバーから前記第１流路に向かう流体の流れが生じたときに、前記第１開口部側に移動し、前記第１開口部を塞ぐ可動弁体と、を有し、前記チャンバーは、前記可動弁体による前記第２開口部の閉塞を抑制するためのピラーを有し、前記可動弁体の底面の一部のみが、前記チャンバーの底面に接している、流体取扱装置。

本発明は、以下の流体取扱方法も提供する。
上記の流体取扱装置を用いた流体取扱方法であって、前記第１流路から前記チャンバー内に流体を導入する工程と、前記チャンバー内で前記流体を加熱する工程と、を有する、流体取扱方法。

本発明の流体取扱装置によれば、チャンバーに収容された液体の逆流を抑制でき、流路の汚染等を抑制できる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る流体取扱装置の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す流体取扱装置の底面図である。 図２Ａは、図１Ａに示す流体取扱装置のＡ−Ａ線での断面図であり、図２Ｂは、図１Ａに示す流体取扱装置の基板および可動弁体の平面図である。 図３は、第１の実施形態の流体取扱装置の変形例に係る基板の平面図である。 図４は、第１の実施形態の流体取扱装置の変形例に係る基板の平面図である。 図５は、第１の実施形態の流体取扱装置の変形例に係る基板の平面図である。 図６Ａは、本発明の第２の実施形態の流体取扱装置の断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す流体取扱装置の基板および可動弁体の変形例の平面図である。

以下、本発明の流体取扱装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面に示されている寸法または寸法の比率は、説明をわかりやすくするため、実際の寸法または寸法の比率とは異なる場合がある。

（第１の実施形態）
本実施形態の流体取扱装置１００の平面図を図１Ａに示し、当該流体取扱装置１００の底面図を図１Ｂに示し、図１ＡにおけるＡ−Ａ線での断面図を図２Ａに示す。図２Ａに示すように、本実施形態の流体取扱装置１００は、溝や凹部、貫通孔等を有する基板１１と、当該基板１１を覆うように貼り合わせられた平板状のフィルム１２と、基板１１およびフィルム１２の間に配置された可動弁体１３と、を有する。基板１１および可動弁体１３の平面図を図２Ｂに示す。本実施形態の流体取扱装置１００は、例えばＰＣＲを行う際に好適に用いることができる。ただし、当該流体取扱装置１００は、ＰＣＲ以外の他の用途に用いてもよい。

本実施形態の流体取扱装置１００は、流体を導入するための流体導入部１３１と、壁面に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有するチャンバー１１０と、第１開口部１１１に接続された第１流路１２１と、第２開口部１１２に接続された第２流路１２２と、流体を排出するための流体排出部１３２と、を有する。また、チャンバー１１０から第１流路１２１側に向かう流体の流れが生じたときに、第１開口部１１１側に移動し、前記第１開口部１１１を塞ぐ可動弁体１３をさらに有する。

ここで、図２Ｂに示すように、基板１１には、流体導入部用貫通孔１３１ａ、第１流路用溝１２１ａ、チャンバー用凹部１１０ａ、第２流路用溝１２２ａ、流体排出部用貫通孔１３２ａが形成されている。

流体取扱装置１００のチャンバー１１０は、後述の第１流路１２１側から導入された流体を貯留したり、当該領域で流体を加熱したり、必要に応じて観察したりするための領域である。本実施形態では、基板１１に形成されたチャンバー用凹部１１０ａと、フィルム１２とに囲まれた領域が、チャンバー１１０となる。本実施形態において、チャンバー用凹部１１０ａは、略六角柱状の空間であるが、当該構造に限定されない。

本実施形態のチャンバー１１０は、後述の第１流路１２１と接続された第１開口部１１１と、後述の第２流路１２２と接続された第２開口部１１２と、を有する。また、その底面には、複数の凸部１１３を有する。さらに、第１開口部１１１と第２開口部１１２との間には、可動弁体１３による第２開口部１１２の閉塞を抑制するためのピラー１１４を有する。

第１開口部１１１および第２開口部１１２が、本実施形態では平面視したときに略六角形のチャンバー１１０の対角線上に配置されているが、これらの位置は、当該位置に制限されない。ただし、後述のように、本実施形態の流体取扱装置１００では、可動弁体１３がチャンバー１１０内を摺動し、必要に応じて第１開口部１１１を塞ぐ。一方で、可動弁体１３がチャンバー１１０内を摺動した際、第２開口部１１２を塞がないようにする必要がある。したがって、第１開口部１１１および第２開口部１１２は、互いに十分に離れた位置に配置されることが好ましい。

また、本実施形態では、第１開口部１１１が、後述の可動弁体１３に対する弁座となる。そこで、第１開口部１１１は、可動弁体１３の端部と密着可能な形状に形成されていることが好ましい。なお、第１開口部１１１には、可動弁体１３と第１開口部１１１との密着性を高め、流体の第１流路１２１側への侵入を抑制するための凹凸等が形成されていてもよい。またさらに、可動弁体１３を密着させやすくするための弾性体等が配置されていてもよい。一方、第２開口部１１２は、流体を滞りなく第２流路１２２側に流動させることが可能であれば、その形状は特に制限されない。

複数の直線状の凸部１１３は、チャンバー１１０（基板１１のチャンバー用凹部１１０ａ）の底面に、第１開口部１１１と第２開口部１１２とをつなぐ直線に対して略垂直に配置されている。当該凸部１１３は、後述の可動弁体１３の底面（可動弁体１３のチャンバー１１０の底面に対向する面）と、チャンバー１１０との接触面積を低減するための構造である。

各凸部１１３の形状は、その天面上を、可動弁体１３が摺動可能であって、流体をチャンバー１１０の第１開口部１１１側から第２開口部１１２側に流動させる際に、流体の流動を阻害しない形状であれば特に制限されない。本実施形態では、図１ＡのＡ−Ａ線での断面における、凸部１１３の形状が、略矩形状である。ただし、凸部１１３の当該断面形状は特に制限されず、台形状や半円状等であってもよい。

また、各凸部１１３の幅は、可動弁体１３のチャンバー１１０の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３の底面の一部のみが、チャンバー１１０の底面、すなわち凸部１１３の天面と接触する。したがって、可動弁体１３と凸部１１３の天面とが密着し難く、チャンバー１１０内を容易に摺動しやすくなる。

一方、隣り合う凸部１１３どうしの隙間の最大値は、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３が、チャンバー１１０内を摺動する際に、凸部１１３どうしの隙間に嵌まり難くなり、可動弁体１３の摺動が阻害され難くなる。

ここで、本実施形態では、各凸部１１３の高さと、可動弁体１３の厚みとの合計が、チャンバー１１０の底面からフィルム１２までの距離と略同じである。各凸部１１３が当該高さを有すると、可動弁体１３および凸部１１３によって、第１流路１２１側に流動する流体を確実に堰き止めることができる。

なお、本実施形態では、可動弁体１３が摺動する領域のみ、すなわちピラー１１４より第１開口部１１１側の領域のみに凸部１１３が配置されている。ただし、チャンバー１１０全体に凸部１１３が配置されていてもよい。

一方、ピラー１１４は、後述の可動弁体１３が、チャンバー１１０の第２開口部１１２を塞がないようにするための構造である。当該ピラー１１４は、チャンバー１１０側から第２開口部１１２側への流体の流動を阻害しない位置であって、可動弁体１３の第１開口部１１１側での摺動を阻害しない位置であれば、その形成位置は特に制限されない。ピラー１１４は、その端部と、当該端部に最も近いチャンバー１１０の内壁との距離が、可動弁体１３の最小幅（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さくなるように配置される。

本実施形態では、ピラー１１４を１つのみ配置しているが、第２開口部１１２を囲むように、ピラー１１４を複数配置してもよい。また、本実施形態では、ピラー１１４の高さを、チャンバー１１０の深さ（チャンバー１１０の底面からフィルム１２表面までの距離）と略同等にしている。ただし、可動弁体１３の第２開口部１１２側への移動を抑制可能であれば、その高さは制限されない。

また、本実施形態では、ピラー１１４の形状を円柱状としている。ただし、ピラー１１４の形状は特に制限されず、角柱状であってもよく、円錐台状や、角錐台状等、任意の形状であってもよい。さらに、その幅は、ピラー１１４の配置位置等に応じて適宜選択される。

一方、流体取扱装置１００の第１流路１２１は、一端が上述のチャンバー１１０の第１開口部１１１に接続され、他端が流体導入部１３１（流体導入部用貫通孔１３１ａ）に接続された流路である。本実施形態では、基板１１に配置された第１流路用溝１２１ａと、フィルム１２と、に囲まれた領域が第１流路１２１となる。第１流路１２１（第１流路用溝１２１ａ）の幅や深さは、流体導入部１３１から導入された流体をチャンバー１１０側に流動させることが可能であれば、特に制限されない。本実施形態では、後述の可動弁体１３によって、第１流路１２１とチャンバー１１０との接続部である第１開口部１１１を確実に塞ぐため、第１流路１２１のチャンバー１１０側の端部の深さを、可動弁体１３の厚みと略同等としている。また、第１流路１２１のチャンバー１１０側の端部の幅は、可動弁体１３の最小幅（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さくしている。

なお、本実施形態では、第１流路１２１の深さを、流体導入部１３１側からチャンバー１１０側にかけて一定としているが、第１流路１２１の深さは、断続的または連続的に変化していてもよい。さらに、第１流路１２１の断面形状は特に制限されず、本実施形態では、矩形状であるが、半円状や円形状等であってもよい。本明細書において「流路の断面」とは、流路の流れ方向に直交する向きの断面を意味する。

また、流体導入部１３１は、流体取扱装置１００内に流体を導入するための構造である。基板１１に配置された流体導入部用貫通孔１３１ａと、フィルム１２とに囲まれた領域が、流体導入部１３１となる。本実施形態において、流体導入部用貫通孔１３１ａは、基板１１に設けられた円柱状の貫通孔であるが、当該形状に制限されず、例えばチューブやシリンジ等と接続するための構造等を有していてもよい。また、流体導入部１３１（流体導入部用貫通孔１３１ａ）の開口径は流体を導入可能であれば特に制限されない。

第２流路１２２は、一端がチャンバー１１０の第２開口部１１２に接続され、他端が流体排出部１３２（流体排出部用貫通孔１３２ａ）に接続された流路である。本実施形態では、基板１１に配置された第２流路用溝１２２ａと、フィルム１２と、に囲まれた領域が第２流路１２２となる。第２流路１２２の幅や深さは、チャンバー１１０から排出される流体を流体排出部１３２側に排出可能であれば、特に制限されない。本実施形態では、第２流路１２２の深さが第１流路１２１の深さより深いが、第２流路１２２の深さは、第１流路１２１の深さと同一であってもよく、第１流路１２１の深さより浅くてもよい。また、第２流路１２２の深さは、本実施形態では一定であるが、連続的または断続的に変化していてもよい。さらに、本実施形態では、第２流路１２２の断面形状が矩形状であるが、半円状や円形状等であってもよい。

流体排出部１３２は、流体取扱装置１００内から流体を排出するための構造である。基板１１に配置された流体排出部用貫通孔１３２ａと、フィルム１２とに囲まれた領域が、流体排出部１３２となる。本実施形態において、流体排出部用貫通孔１３２ａは、基板１１に設けられた円柱状の貫通孔であるが、当該形状に制限されず、例えばチューブやシリンジ等と接続するための構造等を有していてもよい。また、流体排出部１３２（流体排出部用貫通孔１３２ａ）の開口径は流体を排出可能であれば特に制限されない。

一方、可動弁体１３は、チャンバー１１０内に収容され、流体の流れに沿ってチャンバー１１０内を摺動する部材である。可動弁体１３の形状は特に制限されず、本実施形態では、円柱状である。ただし、可動弁体１３の形状は、その側面が第１流路１２１の開口端（第１開口部１１１）と隙間なく密着可能であれば特に制限されず、例えば楕円柱状や角柱状等であってもよい。ただし、チャンバー１１０内で可動弁体１３が回転したりしても、確実に第１開口部１１１を塞ぐことができるとの観点で、平面視形状が円形であることが好ましい。

また、本実施形態における、可動弁体１３の厚みは、チャンバー１１０内の凸部１１３の天面からフィルム１２表面までの距離と略同じである。これにより、可動弁体１３が第１開口部１１１側に移動したとき、可動弁体１３および凸部１１３によって、第１開口部１１１やチャンバー１１０の第１開口部１１１側の領域を隙間なく塞ぐことができる。なお、可動弁体１３を平面視したときの大きさ（本実施形態では直径）は、チャンバー１１０の幅や第１開口部１１１の幅、チャンバー１１０内の凸部１１３の幅等に合わせて適宜選択される。

なお、本実施形態では、可動弁体１３の天面および底面が平面状である。ただし、可動弁体１３の底面や天面が、必要に応じて凹凸を有してもよい。可動弁体１３の底面や天面が凹凸を有すると、可動弁体１３とチャンバー１１０の底面（本実施形態では凸部１１３の天面）との接触面積、もしくは可動弁体１３とチャンバー１１０の天面（フィルム１２）との接触面積が小さくなり、可動弁体１３がさらに摺動しやすくなる。

ここで、上述の基板１１やフィルム１２、可動弁体１３の材料は特に制限されないが、本実施形態では、いずれも樹脂で構成されている。基板１１を構成する樹脂は、ＰＣＲ時の加熱や冷却に耐えることが可能であり、かつ熱膨張や熱収縮の少ない樹脂であることが好ましい。このような樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル；ポリカーボネート；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂；ポリ塩化ビニル；ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン；ポリエーテル；ポリスチレン；シリコーン樹脂；ならびに各種エラストマー等の樹脂材料が含まれる。なお、上記基板１１は、例えば射出成形等により成形することができる。ただし、基板１１のチャンバー１１０内の凸部１１３や、ピラー１１４は、別途作製し、これをチャンバー１１０内に接合してもよい。

また、基板１１は、光透過性を有していてもよく、光透過性を有さなくてもよい。例えば、流体を流体取扱装置１００の底面側（すなわち、フィルム１２とは反対側）から観察する場合には、光透過性を有する材料を、基板１１の材料として選択することが好ましい。

一方、フィルム１２は、基板１１の溝や凹部を覆うことが可能であればよい。なお、本実施形態の流体取扱装置１００では、基板１１の一方の面を全てフィルム１２が覆っているが、フィルム１２は基板１１の一部の領域のみを覆っていてもよい。

また、本実施形態では、フィルム１２が、基板１１を覆う平坦な膜であるが、フィルム１２は、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲において、凹凸を有するフィルムであってもよい。

フィルム１２は、流体取扱装置１００内に導入する流体によって侵食されない材料からなる膜であればよく、その厚み等は適宜選択される。フィルム１２を構成する材料の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル；ポリカーボネート；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂；ポリ塩化ビニル；ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン；ポリエーテル；ポリスチレン；シリコーン樹脂；ならびに各種エラストマー等の樹脂材料等が含まれる。

また、フィルム１２は、光透過性を有していてもよく、有さなくてもよい。例えば、流体をフィルム１２側から観察する場合には、フィルム１２が光透過性を有する材料を選択することが好ましい。ただし、流体を流体取扱装置１００の底面側から観察する場合や、流体の観察を行わない場合等には、フィルム１２が光透過性を有していなくてもよい。

上記基板１１およびフィルム１２は、公知の方法で接合すればよく、例えば接着剤等によって接着してもよく、熱融着等によって接合してもよい。

一方、上記可動弁体１３は、基板１１やフィルム１２と異なる材料で構成されていることが好ましい。可動弁体１３と、基板１１やフィルム１２との親和性が高いと、可動弁体１３が基板１１やフィルム１２と密着してしまい、チャンバー１１０内を摺動し難くなることがある。

可動弁体１３の材料の例には、水との接触角が高い材料等が含まれ、その例には、テフロン（登録商標）、ポリアセタール、シクロオレフィン系ポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィン共重合体ポリマー（ＣＯＣ）、およびポリプロピレン等が含まれる。なお、可動弁体１３は、チャンバー内で液体の加熱温度等に耐え得る耐熱性を有することが好ましい。

なお、上記基板１１とフィルム１２とを接合する前に、可動弁体１３を基板１１のチャンバー用凹部１１０ａ内に配置し、基板１１とフィルム１２とを接合することで、上述の流体取扱装置１００を製造できる。

（流体取扱方法）
次に、上述の流体取扱装置１００を用いた流体取扱方法について、以下説明する。当該流体取扱方法では、流体導入部１３１から流体を導入し、第１流路１２１を介してチャンバー１１０内に流体を収容させる。

流体取扱装置１００に導入する流体は、流動性を有していれば特に制限されず、気体であってもよいが、液体や、固体を溶媒に分散または溶解させた溶液等であることが好ましい。流体は、例えば細胞、タンパク質、または核酸等を含む液体であってもよい。

なお、流体を流体導入部１３１に導入する際、圧力等をかけて流体を導入してもよく、流体排出部１３２側から吸引しながら流体を導入してもよい。そして、チャンバー１１０内で、必要に応じて流体を加熱したりする。また、チャンバー１１０内で流体の観察等を行ってもよい。チャンバー１１０内で必要な処理を行った後（例えば加熱後）、第２流路１２２および流体排出部１３２を介して、流体を取り出してもよい。このとき、流体排出部１３２側から吸引してもよく、流体導入部１３１側から圧力をかけてもよい。

（効果）
上記流体取扱方法において、流体をチャンバー１１０に収容した状態で、加熱を行ったりすると、流体が膨張したり揮発したりすることがある。そして、チャンバー１１０側から第１流路１２１に向かう流体の流れが生じることがある。しかしながら、本実施形態では、チャンバー１１０側から第１流路１２１に向かう流体に押圧されて可動弁体１３が第１開口部１１１側に移動し、第１開口部１１１を塞ぐ。またこのとき、可動弁体１３の底面の一部のみが、チャンバー１１０の底面（本実施形態では凸部１１３の天面）に接している。したがって、可動弁体１３がチャンバー１１０内を摺動しやすく、チャンバー１１０内の流体の流動方向に応じて素早く移動する。その結果、流体がチャンバー１１０側から第１流路１２１側に流れ込むことを確実に防止することができる。

（変形例）
上述の第１の実施形態では、チャンバー１１０内で、流体の加熱や各種処理を行うとしたが、流体取扱装置１００は、流体を収容し、所望の処理を行うための処理部等を、第２流路１２２と流体排出部１３２との間にさらに有していてもよい。

また、上述の流体取扱装置１００では、第１流路１２１に１つのチャンバー１１０のみが接続されていたが、第１流路１２１に複数のチャンバー１１０が接続されていてもよい。この場合、隣り合うチャンバー１１０間でのコンタミネーションを抑制できる。

さらに、上述の流体取扱装置１００では、チャンバー１１０の第１開口部１１１と第２開口部１１２とをつなぐ直線に対して、略垂直に延在する複数の凸部１１３を有していた。ただし、チャンバー１１０内に配置される凸部１１３の形状は、当該形状に制限されない。

上述の流体取扱装置１００の変形例に係る基板２１の平面図を図３示す。当該基板２１は、凸部２１３の形状以外は、上述の基板１１と同様である。上述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

当該基板２１のチャンバー用凹部２１０ａには、複数の直方体状の凸部２１３が配置されている。当該凸部２１３の天面は、平板上である。ただし、凸部２１３の天面は平板状に制限されず、例えば曲面であってもよい。

また、当該凸部２１３を平面視したときの幅や長さは、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さく設定される。これにより、可動弁体１３が凸部２１３の天面上を摺動しやすくなる。さらに、凸部２１３どうしの隙間の最大値は、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３が、凸部２１３どうしの隙間に嵌まり難くなる。さらに、凸部２１３の高さと、可動弁体１３の厚みとの合計が、チャンバー用凹部２１０ａの深さと略同じであることが好ましい。

上述の流体取扱装置１００のさらなる変形例に係る基板３１の平面図を図４に示す。当該基板３１は、凸部３１３の形状以外は、上述の基板１１と同様である。上述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

当該基板３１のチャンバー用凹部３１０ａには、複数の屈曲したライン状の凸部３１３が配置されている。当該ライン状の凸部３１３の天面は、平板状である。ただし、凸部３１３の天面は平板状に制限されず、曲面であってもよい。

また、当該凸部３１３を平面視したときの各ライン（凸部３１３）の幅は、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３が凸部３１３の天面上を摺動しやすくなる。さらに、ライン状の凸部３１３どうしの隙間の最大値は、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３が、凸部３１３どうしの隙間に嵌まり難くなる。さらに凸部３１３の高さと、可動弁体１３の厚みとの合計が、チャンバー用凹部３１０ａの深さと略同じであることが好ましい。

上述の流体取扱装置１００のさらなる変形例に係る基板４１の平面図を図５に示す。当該基板４１は、凸部４１３の形状以外は、上述の基板１１と同様である。上述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

当該基板４１のチャンバー用凹部４１０ａには、第１開口部１１１側からピラー１１４側に向かってライン状に分岐した構造の凸部４１３が配置されている。当該凸部４１３の天面は平板状であるが、曲面であってもよい。

また、分岐した凸部４１３の各ラインの幅は、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３が凸部４１３の天面上を摺動しやすくなる。さらに、分岐したライン状の凸部４１３どうしの隙間の最大値は、可動弁体１３の底面の最小径（本実施形態では、円柱状の可動弁体１３の直径）より小さいことが好ましい。これにより、可動弁体１３が、凸部４１３どうしの隙間に嵌まり難くなる。さらに凸部４１３の高さと、可動弁体１３の厚みとの合計が、チャンバー用凹部４１０ａの深さと略同じであることが好ましい。

なお、図示しないが、上述の実施形態や、上記変形例に係る凸部と同様の凸部が、フィルム１２の基板１１と面する側の表面に形成されていてもよい。また、当該凸部は、チャンバー１１０の底面およびフィルム１２の表面の両方に配置されていてもよい。これらの場合も、可動弁体１３がチャンバー内を摺動しやすくなる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態の流体取扱装置５００の断面図を図６Ａに示し、当該流体取扱装置５００における基板５１および可動弁体５３の平面図を図６Ｂに示す。

図６Ａに示すように、本実施形態の流体取扱装置５００は、溝や凹部、貫通孔等を有する基板５１と、当該基板５１を覆うように貼り合わせられた平板状のフィルム１２と、基板５１およびフィルム１２の間に配置された可動弁体５３と、を有する。当該流体取扱装置５００は、チャンバー５１０（基板５１のチャンバー用凹部５１０ａ）の構造および可動弁体５３の構造以外については、上述の第１の実施形態と同様である。上述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の流体取扱装置５００では、基板５１に配置されたチャンバー用凹部５１０ａと、フィルム１２とに囲まれた領域が、チャンバー５１０となる。本実施形態のチャンバー５１０は、第１流路１２１と接続された第１開口部１１１と、第２流路１２２と接続された第２開口部１１２と、を有する。また、当該第１開口部１１１と第２開口部１１２との間には、可動弁体５３による第２開口部１１２の閉塞を抑制するためのピラー１１４が配置されている。本実施形態のチャンバー５１０は、チャンバー用凹部５１０ａの底面が平滑である、つまり、底面に上述の凸部１１３を有さない以外は、第１の実施形態のチャンバー１１０と同様である。

一方、可動弁体５３は、チャンバー５１０内に収容され、流体の流れに沿ってチャンバー５１０内を摺動する部材である。本実施形態の可動弁体５３は、略円柱状の中間層と、当該中間層よりフィルム１２側に配置された、中間層と同心円かつ円環状の第１円環層と、当該中間層よりチャンバー５１０に配置された、中間層と同心円かつ円環状の第２円環層と、を有する。

当該可動弁体５３が、第２円環層を有することから、可動弁体５３底面の一部のみが、チャンバー５１０の底面に接触する。一方、可動弁体５３が、第１円環層を有することから、可動弁体５３の天面の一部のみが、チャンバー５１０の天面（フィルム１２）に接触する。したがって、可動弁体５３がチャンバー５１０内を容易に摺動しやすい。

なお、本実施形態では、可動弁体５３の厚み（第１円環層から第２円環層までの厚み）が、チャンバー５１０の深さと略同等である。また、中間層と第１円環層との厚みが、第１流路１２１の深さと略同等である。そして、第１円環層を平面視したときの直径より第２円環層を平面視したときの直径が小さく設定されている。したがって、チャンバー１１０側から第１流路１２１側に向かう流体の流れが生じたときに、可動弁体５３の中間層および第１円環層の一部が、第１開口部１１１および第１流路１２１内に嵌まって、第１開口部１１１を確実に塞ぐことができる。なお、可動弁体５３の第１円環層や中間層、第２円環層を平面視したときの直径は、それぞれチャンバー１１０の幅や第１開口部１１１の幅等に合わせて適宜選択される。

なお、本実施形態の基板５１、フィルム１２、および可動弁体５３は、上述の第１の実施形態の基板１１、フィルム１２、および可動弁体と同様の材料から構成され、またその製造方法も同様である。

（流体取扱方法）
本実施形態の流体取扱装置５００を用いた流体取扱方法について、以下説明する。当該流体取扱方法では、流体導入部１３１から流体を導入し、第１流路１２１を介してチャンバー５１０内に流体を収容させる。流体取扱装置１００に導入する流体は、流動性を有していれば特に制限されず、第１の実施形態と同様とすることができる。

また、流体を流体導入部１３１に導入する際、圧力等をかけて流体を導入してもよく、流体排出部１３２側から吸引しながら流体を導入してもよい。そして、チャンバー５１０内で、必要に応じて流体を加熱したりする。また、チャンバー５１０内で流体の観察等を行ってもよい。チャンバー５１０内で必要な処理を行った後、第２流路１２２および流体排出部１３２を介して、流体を取り出してもよい。このとき、流体排出部１３２側から吸引してもよく、流体導入部１３１側から圧力をかけてもよい。

（効果）
上記流体取扱装置５００においても、流体をチャンバー５１０に収容した状態で、加熱を行ったりすると、流体が膨張したり揮発したりすることがある。そして、チャンバー５１０側から第１流路１２１に向かう流体の流れが生じることがある。しかしながら、本実施形態でも、チャンバー５１０側から第１流路１２１に向かう流体に押圧されて可動弁体５３が第１開口部１１１側に移動し、第１開口部１１１を塞ぐ。またこのとき、可動弁体５３の底面の一部のみ（第２円環層の底面のみ）が、チャンバー１１０の底面に接しており、可動弁体５３の天面の一部のみ（第１円環層の天面のみ）が、フィルム１２に接している。したがって、可動弁体５３がチャンバー５１０内を摺動しやすく、チャンバー５１０内の流体の流動方向に応じて素早く移動する。その結果、流体がチャンバー５１０側から第１流路１２１側に流れ込むことを確実に防止することができる。

（変形例）
上述の第２の実施形態では、チャンバー５１０内で、流体の加熱や各種処理を行うとしたが、流体取扱装置５００は、流体を収容し、所望の処理を行うための処理部等を、第２流路１２２と流体排出部１３２との間にさらに有していてもよい。

また、上述の流体取扱装置５００では、第１流路１２１に１つのチャンバー５１０のみが接続されていたが、第１流路１２１に複数のチャンバー５１０が接続されていてもよい。この場合、隣り合うチャンバー５１０間でのコンタミネーションを抑制できる。

さらに、上述の可動弁体５３は、第１円環層、中間層、第２円環層の三層構造であったが、第１円環層及び中間層のみ、中間層および第２円環層のみ、第１円環層および第円環層のみの２層構造等であってもよく、さらに、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲で、他の層が積層されていてもよい。

本発明の流体取扱方法、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、環境検査等に適用可能である。

１００、５００ 流体取扱装置
１１、２１、３１、４１、５１ 基板
１２ フィルム
１３、５３ 可動弁体
１１０、５１０ チャンバー
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ、４１０ａ、５１０ａ チャンバー用凹部
１１１ 第１開口部
１１２ 第２開口部
１１３、２１３、３１３、４１３ 凸部
１１４ ピラー
１２１ 第１流路
１２１ａ 第１流路用溝
１２２ 第２流路
１２２ａ 第２流路用溝
１３１ 流体導入部
１３１ａ 流体導入部用貫通孔
１３２ 流体排出部
１３２ａ 流体排出部用貫通孔

Claims (4)

1. 壁面に第１開口部および第２開口部を有するチャンバーと、
   前記チャンバーの前記第１開口部に接続された第１流路と、
   前記チャンバーの前記第２開口部に接続された第２流路と、
   前記チャンバー内に移動可能に収容され、前記チャンバーから前記第１流路に向かう流体の流れが生じたときに、前記第１開口部側に移動し、前記第１開口部を塞ぐ可動弁体と、
   を有し、
   前記チャンバーは、前記可動弁体による前記第２開口部の閉塞を抑制するためのピラーを有し、
   前記可動弁体の底面の一部のみが、前記チャンバーの底面に接している、
   流体取扱装置。
2. 前記チャンバーの底面が凸部を有し、前記可動弁体が前記凸部の天面上を摺動する、
   請求項１に記載の流体取扱装置。
3. 前記可動弁体の底面が凹部または凸部を有する、
   請求項１または２に記載の流体取扱装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取扱装置を用いた流体取扱方法であって、
   前記第１流路から前記チャンバー内に流体を導入する工程と、
   前記チャンバー内で前記流体を加熱する工程と、
   を有する、
   流体取扱方法。
   

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