JP4596428B2

JP4596428B2 - 流体取扱装置

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Publication number: JP4596428B2
Application number: JP2006070566A
Authority: JP
Inventors: 航一小野
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: JP2007021478A

Description

この発明は、流路と流路の連絡部において液・液界面を形成する流体取扱装置に関するものである。

従来から、試薬を注入した第１流路と蛋白質溶液を注入した第２流路とを開閉バルブで仕切り、開閉バルブを開くことにより試薬と蛋白質溶液の液・液界面を形成し、その液・液界面を介した自由界面拡散法による蛋白質の結晶化を効率的に行わせるようにした流体取扱装置が知られている。このような流体取扱装置の開閉バルブは、バルブ作動用の圧力路を流路に近接配置し、圧力路内の流体圧力によって流路壁の一部を撓み変形させ、その撓み変形した流路壁の一部で流路を閉じるようになっている（特許文献１）。

米国特許出願公開第２００５／００１９７９４号明細書

しかしながら、従来の流体取扱装置は、開閉バルブが微小な流路の途中に形成されることになるため、構造が複雑になると共に加圧手段が必要になり、加圧手段を含めた装置全体構造が大型化するという課題を有していた。

そこで、本発明は、簡単且つコンパクトな構造でもって、第１の液体と第２の液体の液・液界面を簡単に形成することができる流体取扱装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る流体取扱装置は、毛管現象により第１の流体が移動可能な第１の流路と、毛管現象により第２の流体が移動可能な第２の流路と、前記第１の流路、前記第２の流路及び外部環境を連通する連絡部とを含んでいる。このうち、連絡部は、（１）毛管現象により前記第１の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記外部環境とを連絡する第３の流路と、（２）毛管現象により前記第２の流体が移動可能に形成され、前記第２の流路と前記外部環境とを連絡する第４の流路と、（３）前記第１の流路の断面積及び前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有し、毛管現象により前記第１の流体又は第２の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連絡する第５の流路とを有している。そして、この流体取扱装置は、前記連絡部に向かって前記第１の流路を移動する前記第１の流体と前記連絡部に向かって前記第２の流路を移動する前記第２の流体とが前記連絡部において界面を形成するようになっている。

請求項２の発明に係る流体取扱装置は、毛管現象により第１の流体が移動可能な第１の流路と、毛管現象により第２の流体が移動可能な第２の流路と、前記第１の流路、前記第２の流路及び外部環境を連通する連絡部とを含んでいる。このうち、前記連絡部は、（１）毛管現象により前記第１の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記外部環境とを連絡する第３の流路と、（２）毛管現象により前記第２の流体が移動可能に形成され、前記第２の流路と前記外部環境とを連絡する第４の流路と、（３）前記第１の流路の断面積及び前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有し、毛管現象により前記第１の流体又は第２の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連絡する第５の流路とを有している。そして、この流体取扱装置は、前記連絡部に向かって前記第１の流路を移動する前記第１の流体と前記連絡部に向かって前記第２の流路を移動する前記第２の流体とが前記連絡部において界面を形成し、前記第５の流路が、前記第１の流路と前記第２の流路と前記外部環境とを相互に連絡するようになっている。

請求項３の発明に係る流体取扱装置は、毛管現象により第１の流体が移動可能な第１の流路と、毛管現象により第２の流体が移動可能な第２の流路と、前記第１の流路、前記第２の流路及び外部環境を連通する連絡部とを含んでいる。このうち、前記連絡部は、（１）毛管現象により前記第２の流体が移動可能に形成され、前記第２の流路と前記外部環境とを連絡する第４の流路と、（２）前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有し、毛管現象により前記第１の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連絡する第５の流路とを有している。そして、この流体取扱装置は、前記第１の流路に前記第１の流体を注入して前記連絡部に向かって移動させ、その後に前記第２の流路に前記第２の流体を注入して前記連絡部に向かって移動させて、前記連絡部において前記第１の流体と前記第２の流体との界面を形成するようになっている。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明に係る流体取扱装置において、前記第１の流路と前記第２の流路には、毛管現象を強める流体移動促進部を形成したことを特徴としてある。

請求項５の発明は、請求項１又は２の発明に係る流体取扱装置において、（１）前記第１の流路と前記第２の流路には、毛管現象を強める流体移動促進部を形成し、（２）前記第１の流路には、前記第３の流路の近傍位置であって前記第５の流路よりも前記第３の流路寄りに、前記第１の流体の流れを妨害する流体移動抑制部を形成し、（３）前記第２の流路には、前記第４の流路の近傍位置であって前記５の流路よりも前記第４の流路寄りに、前記第２の流体の流れを妨害する流体移動抑制部を形成したことを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項３の発明に係る流体取扱装置において、前記第２の流路には、毛管現象を強める流体移動促進部を形成すると共に、前記第４の流路の近傍位置であって前記第５の流路よりも前記第４の流路寄りに、前記第２の流体の流れを妨害する流体移動抑制部を形成したことを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明に係る流体取扱装置において、（１）前記第１の流路には、前記第１の流体を前記第１の流路に導入するための第１のポートが形成され、（２）前記第２の流路には、前記第２の流体を前記第２の流路に導入するための第２のポートが形成されている、ことを特徴としている。

本発明の流体取扱装置は、第１の流路内の第１の液体と第２の流路内の液体がそれぞれ毛管現象によって各流路内を連絡部に向かって流動し、連絡部において液・液界面を容易に形成することができるため、従来例のような圧力によって開閉するバルブ構造が不要になり、装置構造を簡単化することができると共に、装置全体構造を小型化することができる。

また、本発明の流体取扱装置は、流体移動促進部と流体移動抑制部により流体（液体）の移動を制御して、流路内に存在する気体を確実に外部環境へ追いやり、連絡部における液・液界面の形成をより確実にすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体取扱装置１を示すものである。この図１において、（ａ）が流体取扱装置１の平面図であり、（ｂ）が流体取扱装置１の前側の側面図であり、（ｃ）が（ｂ）の左側面図であり、（ｄ）が（ｂ）の右側面図であり、（ｅ）が（ｂ）のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。

この図１に示すように、本実施形態の流体取扱装置１は、平面形状が矩形形状である薄板状の第１部材２と、この第１部材２の裏面３全体を覆うように重ね合わされる薄板状の第２部材４とからなっている。これら第１部材２と第２部材４は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）や紫外線硬化樹脂等の各種樹脂材料、ガラス、セラミック等を使用して形成されている。そして、これら第１部材２と第２部材４は、その重ね合わせ面（第１部材２の裏面３と第２部材４の表面５（図２参照））が密着性の良い平滑面に形成されており、重ね合わせ面を密着させた状態で接着固定、締結固定、クリップ固定等によって分離不能か又は分離可能に一体化されている。なお、本実施形態において、第１部材２及び第２部材４は、薄板状のものを例示したが、これに限られず、立方体であるブロック状のものでもよい。また、第１部材２の裏面３側に重ね合わされる第２部材４は、フィルム状のものでもよい。

図２（ａ）は、第１部材２の裏面図である。この図２（ａ）に示すように、第１部材２の裏面３側には、第１の流路６用の第１の溝６Ａ，第２の流路７用の第２の溝７Ａ，及び外部環境連通路８用の外部連通溝８Ａが連絡部１０を介して接続されるように形成されている。これら第１の溝６Ａ、第２の溝７Ａ及び外部連通溝８Ａは、流体の流れに対して直交する断面形状が四角形状となるように形成されている（図１（ｂ），（ｃ），（ｄ）参照）。そして、第１の溝６Ａは、第１部材２の裏面３側に開口すると共に、第１部材２の左側面１１に開口している（図１（ｃ）参照）。また、第２の溝７Ａは、第１部材２の裏面３側に開口すると共に、第１部材２の右側面１２に開口している（図１（ｄ）参照）。また、外部連通溝８Ａは、第１部材２の裏面３側に開口すると共に、第１部材２の正面側の側面１３に開口している（図１（ａ），（ｂ）参照）。

図１（ｅ）及び図２（ａ）に示すように、連絡部１０は、第１の溝６Ａと外部連通溝８Ａとを連通するための第３の溝１４Ａと、第２の溝７Ａと外部連通溝８Ａとを連通するための第４の溝１５Ａと、第１の溝６Ａと第２の溝７Ａとを連通する第５の溝１６Ａとが形成されている。これら第３〜第５の溝１４Ａ〜１６Ａは、第１の溝６Ａ，第２の溝７Ａ及び外部連通溝８Ａに比較して小さな断面積であり、流体の流れに対して直交する断面形状が細長い矩形形状になっている（図１（ｂ）〜（ｅ）参照）。また、これら第３〜第５の溝１４Ａ〜１６Ａは、第１部材２の裏面３側に開口している。なお、本実施形態は、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、第１の溝６Ａ，第２の溝７Ａ及び外部連通溝８Ａがほぼ同一の断面積に形成され（図１（ａ）〜（ｄ）参照）、第３〜５の溝１４Ａ〜１６Ａがほぼ同一の断面積に形成された態様を例示しているが、これに限られず、例えば、第１の溝６Ａと第２の溝７Ａを異なる断面積にしてもよい。また、外部連通溝８Ａを第１の溝６Ａや第２の溝７Ａと異なる断面積にしたり、或いは外部連通溝８Ａを設けず、第３，第４の溝１４Ａ，１５Ａを直接外部に連通させてもよい。

上述のような第１部材２の裏面３に第２部材４を重ね合わせ、第１〜第５の溝６Ａ，７Ａ，１４Ａ〜１６Ａ及び外部連通溝８Ａの第１部材２の裏面３側開口部を塞ぐことにより、連絡部１０を介して連通される第１の流路６及び第２の流路７が形成されると共に、連絡部１０を介して第１の流路６と第２の流路７に連通される外部環境連通路８が形成されるようになっている。また、第１部材２の裏面３に第２部材４を重ね合わせ、連絡部１０の第３〜第５の溝１４Ａ〜１６Ａにおける第１部材２の裏面３側の開口部を塞ぐことにより、第１の流路６と外部環境連通路８とを連通する第３の流路１４と、第２の流路７と外部環境連通路８とを連通する第４の流路１５と、第１の流路６と第２の流路７とを連通する第５の流路１６と、を形成するようになっている。

ここで、第１〜第５の流路６，７，１４〜１６は、いずれも毛管現象による液体の流路内移動を可能にする流路断面積及び流路面性状（流路と液体の親和性を考慮して、例えば、表面張力が大きい液体の場合は、流路面性状を親液性とする。）に形成されている。

また、図１（ａ）に示すように、第１の流路６は、流路内部に第１の液体を導入するための第１のポート１７が形成されるか、又は流路内部に第１の液体を導入するための流路（図示せず）が接続されるようになっている。第２の流路７は、流路内部に第２の液体を導入するための第２のポート１８が形成されるか、又は流路内部に第１の液体を導入するための流路（図示せず）が接続されるようになっている。また、外部環境連通路８は、第１の流路６と第２の流路７を外部環境に連通するようになっている。

以上のように構成された流体取扱装置１は、第１の液体を第１のポート１７から第１の流路６内に導入すると、第１の液体が第１の流路６内を連絡部１０に向けて毛管現象によって流動する。この際、第１の流路６内のガスは、第１の流路６内を毛管現象で流動する第１の液体に押され、第３の流路１４及び外部環境連通路８を介して外部環境に流出したり、第５の流路１６，第２の流路７，第４の流路１５及び外部環境連通路８を介して外部環境に流出する。その結果、第１の流路６内を毛管現象によって流動する第１の液体は、第１の流路６内を連絡部１０側端部まで流動し、更に第３の流路１４の外部環境連通路８側端部及び第５の流路１６の第２の流路７側端部まで毛管現象によって流動する。第３の流路１４の外部環境連通路８側端部まで流動した第１の液体は、第３の流路１４から外部環境連通路８に流路断面積が急激に拡大するため、第３の流路１４の外部環境連通路８側開口端で毛管現象による流動が停止し、外部環境連通路８側に流出することがない。また、第５の流路１６の第２の流路７側端部まで流動した第１の液体は、第５の流路１６から第２の流路７に流路断面積が急激に拡大するため、第５の流路１６の第２の流路７側開口端で毛管現象による流動が停止し、第２の流路７側に流出することがない。

次に、第２の液体を第２のポート１８から第２の流路７内に導入すると、第２の液体が毛管現象によって第２の流路７内を連絡部１０に向けて流動する。この際、第２の流路７内のガスは第２の流路７内を毛管現象で流動する第２の液体に押され、第４の流路１５及び外部環境連通路８を介して外部環境に流出する。その結果、第２の流路７内を毛管現象によって流動する第２の液体は、第２の流路７の連絡部１０側端部まで流動し、更に第４の流路１５の外部環境連通路８側端部まで毛管現象によって流動する。そして、第２の流路７の連絡部１０側端部まで流動した第２の液体は、第５の流路１６の第２の流路７側端部（連絡部１０）に位置する第１の液体と液・液界面を形成する。この際、第１の液体と第２の液体のいずれか一方を蛋白質溶液とし、他方を液状試薬とすると、液・液界面を介して蛋白質溶液と試薬とが混ざり合い、液・液界面を介した自由界面拡散法による蛋白質の結晶化が促進される。なお、第４の流路１５の外部環境連通路８側端部まで毛管現象で流動した第２の液体は、第４の流路１５から外部環境連通路８に流路断面積が急激に拡大するため、第４の流路１５の外部環境連通路８側開口端において毛管現象による流動が停止し、外部環境連通路８側に流出することはない。

このような構造の流体取扱装置１によれば、毛管現象を利用した第１の液体及び第２の液体の移動によって液・液界面を容易に形成することができるため、従来例のような圧力によって開閉するバルブ構造が不要になり、装置構造を簡単化することができると共に、装置全体構造を小型化することができる。

なお、上述の例の場合と逆に、先に第２の液体を第２の流路７内に導入した後、第１の液体を第１の流路６内に導入し、第２の流路７内の第２の液体の方が先に連絡部１０に到達した場合には、第１の液体と第２の液体の液・液界面が第５の流路１６（連絡部１０）と第１の流路６との境界面に生じる。

このように、第１の流体及び第２の流体を順番に連絡部１０に導入する場合には、上述の第１の流路と外部環境とを連絡する流路、または第２の流路と外部環境とを連絡する流路のいずれか一方を省略することができる。例えば、先に第１の流体を第１の流路６に導入して連絡部１０に到達させた後、第２の流体を第２の流路７に導入する場合は、第３の流路１４を形成しなくても、第１の流体が第１の流路６内のガスを第５の流路１６を介して第２の流路７へ押し出し、第２の流体が第２の流路７に導入されたときに、第２の流路７内のガスを第４の流路１５を介して外部環境へ流出させることができる（図７参照）。

［第２実施形態］
図３乃至図４は、本発明の第２実施形態に係る流体取扱装置１を示すものである。本実施形態の流体取扱装置１は、第１実施形態に係る流体取扱装置１と連絡部１０の流路構造を除き基本的構造が同一であるので、第１実施形態に係る流体取扱装置１と同一構造部分に同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態において、連絡部１０の第５の流路１６は、図３（ｅ）に詳細を示すように、第１の流路６と第２の流路７を連通する直線状部から分岐する分岐路部１６０を備えており、第１の流路６，第２の流路７及び外部環境連通路８を相互に連通している。この第５の流路１６の分岐路部１６０は、図４（ａ）に示すように、第５の溝１６Ａの直線状部と外部連通溝８Ａとを連通するように第１部材２の裏面３側に形成された分岐溝部１６０Ａが、その第１部材２の裏面３側開口部を第２部材４で塞がれることにより形成されるようになっており、流路断面形状が分岐路部１６０以外の第５の流路１６（第５の流路１６の直線状部）とほぼ同様の矩形形状となるように形成されている。

本実施形態の流体取扱装置１は、第１の流路６に導入した第１の液体と第２の流路７に導入した第２の液体が同時に連絡部１０に到達した場合、第５の流路１６内を毛管現象で流動する第１の液体と第２の液体の間のガスを分岐路１６０及び外部環境連通路８を介して外部環境に放出することができるため、第５の流路１６内において（連絡部１０において）、第１の液体と第２の液体の液・液界面を形成することができる。

また、本実施形態の流体取扱装置１は、第１の流路６に導入した第１の液体と第２の流路７に導入した第２の液体の連絡部１０までの到達時間に差がある場合、上記第１実施形態の場合と同様に、第５の流路１６の第１の流路６側端部、又は第５の流路１６の第２の流路７側端部において、第１の液体と第２の液体の液・液界面が形成される。

［第３実施形態］
図５乃至図６は、本発明の第３実施形態に係る流体取扱装置１を示すものである。本実施形態の流体取扱装置１は、第１実施形態に係る流体取扱装置１と連絡部１０の流路構造を除き基本的構造が同一であるので、第１実施形態に係る流体取扱装置１と同一構造部分に同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態において、連絡部１０は、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第３の溝１４Ａ，第４の溝１５Ａ及び第５の溝（分岐溝部１６０Ａを含めた第５の溝）１６Ａの溝深さが第１の溝６Ａ，第２の溝７Ａ及び外部連通溝８Ａの溝深さよりも浅く形成されているため、第５の溝（分岐溝部１６０Ａを含めた第５の溝）１６Ａの溝幅を第２実施形態の第５の溝１６Ａよりも広くしても（図５（ｅ）及び図６（ａ）参照）、第３の流路１４，第４の流路１５及び第５の流路１６の流路断面積を第１の流路６，第２の流路７及び外部環境連通路８の流路断面積よりも小さくすることができ、第２実施形態の場合の連絡部１０と同様の機能を発揮することができる。したがって、本実施形態の流体取扱装置１は、第２実施形態の流体取扱装置１と同様の作用効果を得ることができる。

また、第１部材２において、第５の溝１６Ａのアスペクト比が大きい場合、即ち溝幅に対して溝が深い場合は、射出成形では溝底部の形状が転写し難く、所望する形状を得ることが困難であった。これに対し、本実施形態の連絡部１０のように、第５の溝１６Ａのアスペクト比を小さくして、即ち溝深さに対して溝幅を広くして第２実施形態と同程度の断面積とすることによって、第２実施形態と同様の作用効果を得ることが可能な所望する形状の第５の溝１６Ａを、射出成形によって容易に形成することができる。

［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態を示すものであり、第１実施形態に係る流体取扱装置１の構成の一部を変更した態様を示す図である。したがって、本実施形態においては、前述の第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付し、第１実施形態と重複する説明を省略して詳述する。

この図８において、第１部材２に形成された溝断面形状が矩形形状の第１の溝６Ａ及び第２の溝７Ａの溝底２１には、図９（ａ）に示すような微小突起（微小形状部）２２又は図９（ｂ）に示すような微小溝（微小形状部）２３が、毛管現象によって流動する液体の流れ方向（溝幅方向に直交する溝の長手方向であって、図８の矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に沿って複数形成されている。これら複数の微小突起２２又は微小溝２３、これら微小突起２２や微小溝２３が混在する微小形状部によって、毛管現象を強める流体移動促進部２２０（２３０）が構成されている。この第１の溝６Ａ及び第２の溝７Ａの溝底２１に形成する微小突起２２又は微小溝２３は、断面形状が四角形状に形成されており、その断面積が溝（６Ａ，７Ａ）の断面積に比較して極めて小さくなるように形成されている。また、複数の微小突起２２及び複数の微小溝２３は、隣り合う微小突起２２の間隔及び隣り合う微小溝２３の間隔が溝幅方向に等間隔になるように形成されている。また、複数の微小突起２２及び微小溝２３は、連絡部１０の近傍で消失するように形成されており、連絡部１０の近傍における毛管現象が大きくなりすぎるのを防止している。

このような流体取扱装置１において、第１の溝６Ａ及び第２の溝７Ａがフォトリソグラフィー技術で第１部材２に形成されると、各溝（６Ａ，７Ａ）の両側の側面６Ａ１，６Ａ２，７Ａ１，７Ａ２が溝底２１よりも面が荒れて、溝底２１よりも溝（６Ａ，７Ａ）の側面６Ａ１，６Ａ２，７Ａ１，７Ａ２の一方の側面６Ａ１，７Ａ１側と他方の側面６Ａ２，７Ａ２側とで濡れ性のバランスが崩れる場合がある。例えば、図１０（ａ）に示すように、両溝（６Ａ，７Ａ）内において、液体（斜線部）Ｌ１，Ｌ２の移動のバランスが崩れ、一方の側面６Ａ１，７Ａ１側の液体が他方の側面６Ａ２，７Ａ２側の液体よりも速く流れるか、又は図１０（ｂ）に示すように、他方の側面６Ａ２，７Ａ２側の液体が一方の側面６Ａ１，７Ａ１側の液体よりも速く流れる虞がある。このような場合において、図１０（ｂ）の態様は、第１部材２に第２部材４が重ね合わされて使用されると（図１参照）、第１の流路６及び第２の流路７内のガスが第１の流路６及び第２の流路７内を流動する液体（Ｌ１，Ｌ２）によって押され、第３の流路１４と第４の流路１５を介して外部環境に放出され、連絡部１０において第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２の液・液界面を形成することが可能になる。一方、図１０（ａ）の態様は、第１部材２に第２部材４が重ね合わされて使用されると（図１参照）、第１の流路６及び第２の流路７内のガスが第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２に押されて第５の流路１６内に流入する。その結果、連絡部１０において、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２の間にガスが介在することになり、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２の液・液界面を形成することができなくなるという不具合を生じる虞がある。

しかし、本実施形態によれば、溝底２１に微小突起２２又は微小溝２３を形成することにより、両側面６Ａ１，６Ａ２，７Ａ１，７Ａ２よりも濡れ性が向上し、両側面６Ａ１，６Ａ２，７Ａ１，７Ａ２の影響をあまり受けることなく、第１の溝６Ａ（第１の流路６）及び第２の溝７Ａ（第２の流路７）の内部の流路断面上における毛管現象の作用（液体Ｌ１，Ｌ２の流れ）を均一化することができる。

その結果、本実施形態の流体取扱装置１は、図１１に示すように、第１の流路６内のガスが第１の液体Ｌ１の先端によって押されて第３の流路１４を介して外部環境に確実に放出され、第２の流路７内のガスが第２の液体Ｌ２の先端によって押されて第４の流路１５を介して外部環境に確実に放出されるため、連絡部１０において第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２の液・液界面を確実に形成することができる。

このような構造の流体取扱装置１によれば、毛管現象を利用した第１の液体Ｌ１及び第２の液体Ｌ２の移動によって液・液界面を容易に形成することができるため、従来例のような圧力によって開閉するバルブ構造が不要になり、装置構造を簡単化することができると共に、装置全体構造を小型化することができる。

尚、本実施形態は、第１実施形態に係る流体取扱装置１の構成の一部を変更したものとして説明したが、図１２に示すように、第２実施形態に係る流体取扱装置１の第１部材２に適用することもでき、また、図１３に示すように、第３実施形態に係る流体取扱装置１の第１部材２にも適用することができる。更に、本実施形態は、図１４に示すように、第１実施形態の変形例（図７参照）に係る流体取扱装置１の第１部材２にも適用できる。ここで、図１２は、第２実施形態を示す図４（ａ）及び本実施形態を示す図８の構成と同一部分には同一符号を付してある。また、図１３は、第３実施形態を示す図６（ａ）及び本実施形態を示す図８の構成と同一部分には同一符号を付してある。また、図１４は、第１実施形態の応用例を示す図７及び本実施形態を示す図８と同一部分には同一符号を付してある。

また、本実施形態は、微小突起２２又は微小溝２３を第１の溝６Ａ（第１の流路６）及び第２の溝７Ａ（第２の流路７）の溝底２１に形成するようになっているが、これに限られず、流路内の毛管現象のバランスを所望のバランス状態にするために、毛管現象を強めたい箇所に適宜形成するようにしてもよい。

［第５実施形態］
図１５は、本発明の第５実施形態に係る流体取扱装置１を示すものである。本実施形態の流体取扱装置１は、第４実施形態に係る流体取扱装置１（図８参照）と基本的構造が同一であるので、第４実施形態に係る流体取扱装置１と同一構造部分に同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態において、第１の流路６の側面（対向する両側面６Ａ１，６Ａ２のうちの一方の側面６Ａ１）であって、第３の流路１４が開口する側面６Ａ１側には、第３の流路１４の開口部の上流側に、第１の流路６内に突出する突起（流体移動抑制部）２４が形成されている。この突起２４は、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、第１の流路６の溝底２１から一方の側面６Ａ１に沿って裏面３まで形成された半円柱形状を呈しており、第３の流路１４が開口する一方の側面６Ａ１側を毛管現象で流動する第１の液体Ｌ１の流れを妨げ、第１の流路６の他方の側面（一方の側面６Ａ１に対向する側面６Ａ２）側を毛管現象で流動する第１の液体Ｌ１の流れを先行させることにより、流動する第１の液体Ｌ１の先端が図１６に示すような一方の側面６Ａ１から他方の側面６Ａ２側に向かって右斜め下方に向かって傾斜するようになり、第１の流路６内のガスを第１の実施形態よりも一層確実に第３の流路１４へ導くことが可能になる。

また、第２の流路７の側面（対向する両側面７Ａ１，７Ａ２のうちの一方の側面７Ａ１）であって、第４の流路１５が開口する側面７Ａ１側には、第４の流路１５の開口部の上流側に、第２の流路７内に突出する突起（流体移動抑制部）２４が形成されている。この突起２４は、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、第２の流路７の溝底２１から一方の側面７Ａ１に沿って裏面３まで形成された半円柱形状を呈しており、第４の流路１５が開口する一方の側面７Ａ１側を毛管現象で流動する第２の液体Ｌ２の流れを妨げ、第２の流路７の他方の側面（一方の側面７Ａ１に対向する側面７Ａ２）側を毛管現象で流動する第２の液体Ｌ２の流れを先行させることにより、流動する第２の液体Ｌ２の先端が図１６に示すような一方の側面７Ａ１から他方の側面７Ａ２側に向かって左斜め下方に向かって傾斜するようになり、第２の流路７内のガスを第１の実施形態よりも一層確実に第４の流路１５へ導くことが可能になる。

その結果、本実施形態は、第４実施形態の流体取扱装置１よりも確実に、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２の液・液界面を連絡部１０において形成することが可能になる。

尚、本実施形態は、図１７に示すように、図１２の流体取扱装置１に適用することができ、また、図１８に示すように、図１３の流体取扱装置１にも適用することができる。また、図１９に示すように、図１４の流体取扱装置１に適用することもできる。ここで、図１７に示す流体取扱装置は、図１２の流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付し、また、図１５に示す流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。また、図１８に示す流体取扱装置は、図１３の流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付し、また、図１５に示す流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。また、図１９に示す流体取扱装置は、図１４の流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付し、また、図１５に示す流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

また、本実施形態は、流体移動抑制部として突起２４を例示したが、これに限られず、第１の液体及び第２の液体の流動を妨げるものであればよく、例えば、凹みでもよい。

［第６実施形態］
図２０は、本発明の第６実施形態に係る流体取扱装置１を示すものである。本実施形態の流体取扱装置１は、第４実施形態に係る流体取扱装置１と基本的構造が同一であるので、第４実施形態に係る流体取扱装置１と同一構造部分に同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態において、第１の流路６の溝底に形成した微小突起２２又は微小溝２３の下流側端部（第１の流路の図中右端部）は、一方の側面６Ａ１側であって、第３の流路１４の開口部の上流側近傍から他方の側面６Ａ２側に向かうにしたがって第１の流路６の下流側端部の端面６Ｂに近づくように形成されている。

また、第２の流路７の溝底に形成した微小突起２２又は微小溝２３の下流側端部（第２の流路７の図中左端部）は、第２の流路７の一方の側面７Ａ１側であって、第４の流路１５の開口部の上流側近傍から他方の側面７Ａ２側に向かうにしたがって第２の流路７の下流側端部の端面７Ｂに近づくように形成されている。

このように、微小突起２２又は微小溝２３を第１の流路６内及び第２の流路７内に形成することにより、第１の流路６内の第１の液体及び第２の流路７内の第２の液体には、他方の側面６Ａ２，７Ａ２側よりも一方の側面６Ａ１，７Ａ１側の方が端面６Ｂ及び７Ｂに対して遠い位置から流体移動の促進効果が弱まるように作用する。

その結果、第１の流路６内の第１の液体Ｌ１は、図２１に示すように、一方の側面６Ａ１側よりも他方の側面６Ａ２側の方が先行して流動し、流動する第１の液体Ｌ１の先端が一方の側面６Ａ１から他方の側面６Ａ２側に向かって右斜め下方に向かって傾斜するようになり、第１の流路６内のガスを第４の実施形態よりも一層確実に第３の流路１４へ導くことが可能になる。

また、第２の流路７内の第２の液体Ｌ２は、図２１に示すように、一方の側面７Ａ１側よりも他方の側面７Ａ２側の方が先行して流動し、流動する第２の液体Ｌ２の先端が一方の側面７Ａ１から他方の側面７Ａ２側に向かって左斜め下方に向かって傾斜するようになり、第２の流路７内のガスを第４の実施形態よりも一層確実に第４の流路１５へ導くことが可能になる。

このような構成の本実施形態は、第４実施形態の流体取扱装置１よりも確実に、第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２の液・液界面を連絡部１０において形成することが可能になる。

尚、本実施形態は、図２２に示すように、図１２の流体取扱装置１に適用することができ、また、図２３に示すように、図１３の流体取扱装置１にも適用することができる。また、図２４に示すように、図１４の流体取扱装置１に適用することもできる。ここで、図２２に示す流体取扱装置は、図１２の流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。また、図２３に示す流体取扱装置は、図１３の流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。また、図２４に示す流体取扱装置は、図１４の流体取扱装置と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

［他の実施形態］
本発明は、第１部材２の裏面３側に第１〜第５の溝６Ａ，７Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ（１６０Ａ）及び外部連通溝８Ａを形成した上記各実施形態に限られず、第１部材２の裏面３側と第２部材４の表面５側に第１〜第５の溝６Ａ，７Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ（１６０Ａ）及び外部連通溝８Ａを振り分けて形成し、第２部材４の表面５と第１部材２の裏面３とを密着させることにより、第１〜第５の流路６，７，１４，１５，１６及び外部環境連通路８を形成するようにしてもよい。また、第１部材２の裏面３側と第２の部材４の表面５側に、第１〜第５の溝６Ａ，７Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ（１６０Ａ）及び外部連通溝８Ａを跨って形成し、第１部材３の裏面４と第２部材４の表面５とを重ね合わせることにより、第１〜第５の流路６，７，１４，１５，１６及び外部環境連通路８を第１部材２と第２部材４に跨って形成するようにしてもよい。

なお、図３（ｅ）における第５の流路１６の分岐路部１６０を第１部材２の側面１３と対向する側面１９側に開口させてもよい（図８参照）。このように外部環境への連絡を側面１３側と側面１９側とに振り分けることによって、断面積の小さな第３〜第５の流路を幅の広いアスペクト比の小さな流路にすることが可能となり、射出成形による第１部材２の作製が容易になる。更に、この場合の分岐路部１６０の幅と第５の流路１６の長さ（流体の流れ方向）を略同じ寸法にすることによって（図９参照）、第１の流路６と第２の流路７へ第１の流体と第２の流体を同時に導入した場合における外部環境へのガスの流出をより確実にすることができる。また、図３（ｅ）における第３の流路１４、第４の流路１５及び分岐路部１６０を第５の流路１６に対して対称となるように形成したりしてもよい（図１０参照）。このように外部環境に連通する流路を複数形成することによって、外部環境へのガスの流出をより確実にすることができる。

本発明の第１実施形態に係る流体取扱装置を示す図であり、図１（ａ）が流体取扱装置の平面図、図１（ｂ）が流体取扱装置の正面側の側面図、図１（ｃ）が図１（ｂ）に示す流体取扱装置の左側面図、図１（ｄ）が図１（ｂ）の右側面図、図１（ｅ）が図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断して示す拡大断面図である。図２（ａ）は第１部材の裏面図であり、図２（ｂ）が第２部材の平面図である。本発明の第２実施形態に係る流体取扱装置を示す図であり、図３（ａ）が流体取扱装置の平面図、図３（ｂ）が流体取扱装置の正面側の側面図、図３（ｃ）が図３（ｂ）に示す流体取扱装置の左側面図、図３（ｄ）が図３（ｂ）の右側面図、図３（ｅ）が図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す拡大断面図である。図４（ａ）は第１部材の裏面図であり、図４（ｂ）が第２部材の平面図である。本発明の第３実施形態に係る流体取扱装置を示す図であり、図５（ａ）が流体取扱装置の平面図、図５（ｂ）が流体取扱装置の正面側の側面図、図５（ｃ）が図５（ｂ）に示す流体取扱装置の左側面図、図５（ｄ）が図５（ｂ）の右側面図、図５（ｅ）が図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す拡大断面図である。図６（ａ）は第１部材の裏面図であり、図６（ｂ）が第２部材の平面図である。第１実施形態の変形例を示す連絡部及びその近傍の各流路形状を示す平面図である。本発明の第４実施形態に係る流体取扱装置の第１部材の平面図である。図９（ａ）は図８の第１部材をＤ−Ｄ線又はＥ−Ｅ線に沿って切断して示す拡大断面図であり、微小形状部としての微小突起を拡大して示す図である。図９（ｂ）は図８の第１部材をＤ−Ｄ線又はＥ−Ｅ線に沿って切断して示す拡大断面図であり、微小形状部としての微小溝を拡大して示す図である。図１０（ａ）が流体取扱装置における不均一な液体の流れを示す第１状態図であり、図１０（ｂ）が流体取扱装置における不均一な液体の流れを示す第２状態図である。本発明の第４実施形態に係る流体取扱装置における均一な液体の流れを示す図である。本発明の第４実施形態に係る流体取扱装置の第１応用例を示す図である。本発明の第４実施形態に係る流体取扱装置の第２応用例を示す図である。本発明の第４実施形態に係る流体取扱装置の第３応用例を示す図である。図１５（ａ）が本発明の第５実施形態に係る流体取扱装置の第１部材の平面図であり、図１５（ｂ）が図１５（ａ）のＦ−Ｆ線に沿って切断して示す拡大断面図である。本発明の第５実施形態に係る流体取扱装置の液体の流れ状態を示す図である。本発明の第５実施形態に係る流体取扱装置の第１応用例を示す図である。本発明の第５実施形態に係る流体取扱装置の第２応用例を示す図である。本発明の第５実施形態に係る流体取扱装置の第３応用例を示す図である。本発明の第６実施形態に係る流体取扱装置の第１部材の平面図である。本発明の第６実施形態に係る流体取扱装置の液体の流れ状態を示す図である。本発明の第６実施形態に係る流体取扱装置の第１応用例を示す図である。本発明の第６実施形態に係る流体取扱装置の第２応用例を示す図である。本発明の第６実施形態に係る流体取扱装置の第３応用例を示す図である。他の実施形態の第１例を示す連絡部及びその近傍の各流路形状を示す平面図である。他の実施形態の第２例を示す連絡部及びその近傍の各流路形状を示す平面図である。他の実施形態の第３例を示す連絡部及びその近傍の各流路形状を示す平面図である。

符号の説明

１……流体取扱装置、６……第１の流路、７……第２の流路、１０……連絡部、１４……第３の流路、１５……第４の流路、１６……第５の流路、１７……第１のポート、１８……第２のポート、２２……微小突起（微小形状部，流体移動促進部）、２３……微小溝（微小形状部，流体移動促進部）、２４……突起（流動移動抑制部）

Claims

毛管現象により第１の流体が移動可能な第１の流路と、
毛管現象により第２の流体が移動可能な第２の流路と、
前記第１の流路、前記第２の流路及び外部環境を連通する連絡部とを含み、
前記連絡部は、
毛管現象により前記第１の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記外部環境とを連絡する第３の流路と、
毛管現象により前記第２の流体が移動可能に形成され、前記第２の流路と前記外部環境とを連絡する第４の流路と、
前記第１の流路の断面積及び前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有し、毛管現象により前記第１の流体又は第２の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連絡する第５の流路とを有し、
前記連絡部に向かって前記第１の流路を移動する前記第１の流体と前記連絡部に向かって前記第２の流路を移動する前記第２の流体とが前記連絡部において界面を形成する、
ことを特徴とする流体取扱装置。
毛管現象により第１の流体が移動可能な第１の流路と、
毛管現象により第２の流体が移動可能な第２の流路と、
前記第１の流路、前記第２の流路及び外部環境を連通する連絡部とを含み、
前記連絡部は、
毛管現象により前記第１の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記外部環境とを連絡する第３の流路と、
毛管現象により前記第２の流体が移動可能に形成され、前記第２の流路と前記外部環境とを連絡する第４の流路と、
前記第１の流路の断面積及び前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有し、毛管現象により前記第１の流体又は第２の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連絡する第５の流路とを有し、
前記連絡部に向かって前記第１の流路を移動する前記第１の流体と前記連絡部に向かって前記第２の流路を移動する前記第２の流体とが前記連絡部において界面を形成し、
前記第５の流路が、前記第１の流路と前記第２の流路と前記外部環境とを相互に連絡している、
ことを特徴とする流体取扱装置。
毛管現象により第１の流体が移動可能な第１の流路と、
毛管現象により第２の流体が移動可能な第２の流路と、
前記第１の流路、前記第２の流路及び外部環境を連通する連絡部とを含み、
前記連絡部は、
毛管現象により前記第２の流体が移動可能に形成され、前記第２の流路と前記外部環境とを連絡する第４の流路と、
前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有し、毛管現象により前記第１の流体が移動可能に形成され、前記第１の流路と前記第２の流路とを連絡する第５の流路とを有し、
前記第１の流路に前記第１の流体を注入して前記連絡部に向かって移動させ、その後に前記第２の流路に前記第２の流体を注入して前記連絡部に向かって移動させて、前記連絡部において前記第１の流体と前記第２の流体との界面を形成する、
ことを特徴とする流体取扱装置。
前記第１の流路と前記第２の流路には、毛管現象を強める流体移動促進部を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体取扱装置。
前記第１の流路と前記第２の流路には、毛管現象を強める流体移動促進部を形成し、
前記第１の流路には、前記第３の流路の近傍位置であって前記第５の流路よりも前記第３の流路寄りに、前記第１の流体の流れを妨害する流体移動抑制部を形成し、
前記第２の流路には、前記第４の流路の近傍位置であって前記第５の流路よりも前記第４の流路寄りに、前記第２の流体の流れを妨害する流体移動抑制部を形成した、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体取扱装置。
前記第２の流路には、毛管現象を強める流体移動促進部を形成すると共に、前記第４の流路の近傍位置であって前記第５の流路よりも前記第４の流路寄りに、前記第２の流体の流れを妨害する流体移動抑制部を形成したことを特徴とする請求項３に記載の流体取扱装置。
前記第１の流路には、前記第１の流体を前記第１の流路に導入するための第１のポートが形成され、
前記第２の流路には、前記第２の流体を前記第２の流路に導入するための第２のポートが形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の流体取扱装置。