JP7070679B2 - 流体デバイス及びシステム並びに混合方法 - Google Patents

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Description

本発明は、流体デバイス及びシステム並びに混合方法に関する。
近年、体外診断分野における試験の高速化、高効率化、および集積化、又は、検査機器の超小型化を目指したμ－ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）の開発などが注目を浴びており、世界的に活発な研究が進められている。
μ－ＴＡＳは、少量の試料で測定、分析が可能なこと、持ち運びが可能となること、低コストで使い捨て可能なこと等、従来の検査機器に比べて優れている。
更に、高価な試薬を使用する場合や少量多検体を検査する場合において、有用性が高い方法として注目されている。
μ－ＴＡＳの構成要素として、流路と、該流路上に配置されるポンプとを備えたデバイスが報告されている（非特許文献１）。このようなデバイスでは、該流路へ複数の溶液を注入し、ポンプを作動させることで、複数の溶液を流路内で混合する。
Jong Wook Hong, Vincent Studer, Giao Hang, W French Anderson and Stephen R Quake,Nature Biotechnology 22, 435 - 439 (2004)
本発明の第１の態様に従えば、厚さ方向に順次積層された第１基板、第２基板及び第３基板と、前記第１基板と前記第２基板との一方に設けられ、前記第１基板と前記第２基板との他方により覆われることで、前記第１基板と前記第２基板との接合面と平行な第１方向に沿った溝部で構成される第１流路と、前記第１方向に沿って互いに独立して複数設けられ、それぞれが前記第１流路の一部を共有部として有する環状の第２流路とを備え、前記第２流路は、前記第１基板と前記第２基板との一方に設けられ、前記第１基板と前記第２基板との他方により覆われることで、前記共有部を含み前記接合面と平行で第１方向と交差する第２方向に沿った溝部で構成される第１部分と、前記第２基板と前記第３基板との一方に設けられ、前記第２基板と前記第３基板との他方により覆われることで、前記第２方向に沿った溝部で構成される第２部分と、前記第２基板を前記厚さ方向に貫通し前記第１部分と前記第２部分とを前記第２方向の両端側の位置でそれぞれ接続する第３部分とを有する、流体デバイスが提供される。
本発明の第２の態様に従えば、積層された第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられた溝部で構成される第１流路と、前記第１流路において流体が流れる方向に沿って互いに独立して複数設けられ、前記第１流路と流路の一部を共有する共有部と前記第１流路と流路の一部を共有しない非共有部とにより構成された環状の第２流路と、を備え前記第１流路において、前記複数の第２流路の前記共有部は隣接し、バルブを介して接続している、流体デバイスが提供される。
本発明の第３の態様に従えば、本発明の第１の態様又は第２の態様の流体デバイスと、前記流体デバイスにセットされたときに、前記流路中の流体の流れを調整するバルブを変形させる用力を、前記バルブ毎に独立して供給可能な供給部と、を備えるシステムが提供される。
本発明の第４の態様に従えば、本発明の第１の態様の流体デバイスと、前記複数の第２流路に亘って直線上に配置された前記駆動バルブを一括して変形させる用力を前記直線に沿って配置された供給路を介して供給可能な第２供給部と、を備えるシステムが提供される。
本発明の第５の態様に従えば、厚さ方向に順次積層された第１基板及び第２基板を有し、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられた溝部で構成される第１流路と、前記第１流路において流体が流れる方向に沿って互いに独立して複数設けられた環状の第２流路と、を備え、前記第２流路は、それぞれ、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられた溝部で構成され、前記第１流路と流路の一部を共有する共有部と、前記第１流路と流路の一部を共有しない非共有部とを有する、流体デバイスを準備することと、前記第１流路に第１溶液を導入することと、前記複数の第２流路の前記非共有部にそれぞれ第２溶液を導入することと、前記共有部を前記第１流路の一部から前記第２流路の一部に切り替えることと、前記第２流路において、前記第１溶液と前記第２溶液とを混合することと、を含む混合方法が提供される。
一実施形態の流体デバイスを模式的に示す外観斜視図。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す平面図。 図２におけるＡ－Ａ線視断面図。 図２におけるＢ－Ｂ線視断面図。 第２流路１２０Ａを拡大した部分平面図。 図５における基材５のＣ－Ｃ線視断面図。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す部分平面図。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す外観斜視図。 一実施形態のシステムＳＹＳの基本構成を示す断面図。 一実施形態のシステムＳＹＳの駆動部ＴＲを示す平面図。 第１流路１１０及び第２流路１２０Ａ～１２０Ｅの変形例を示す部分平面図。
以下、本発明の流体デバイス及びシステム並びに混合方法の実施の形態を、図１ないし図１１を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限られない。
図１は、本実施形態の流体デバイス１を模式的に示す外観斜視図である。図２は、流体デバイス１に設けられた流路の一例を模式的に示した平面図である。なお、図２においては、透明な上板６について、下側に配置された各部を透過させた状態で図示する。図３は、図２におけるＡ－Ａ線視断面図である。図４は、図２におけるＢ－Ｂ線視断面図である。
本実施形態の流体デバイス１は、一例として、検体試料に含まれる検出対象である試料物質を免疫反応および酵素反応などにより検出するデバイスを含む。試料物質は、例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子である。
図１に示すように、流体デバイス１は、基材５を備える。基材５は、厚さ方向に積層された３つの基板（第１基板６、第２基板９及び第３基板８）を有する。本実施形態の第１基板６、第２基板９及び第３基板８は、樹脂材料から構成される。第１基板６、第２基板９及び第３基板８を構成する樹脂材料としては、ポリプロピレン、ポリカーボネイト等が例示される。また、本実施形態において、第１基材６および第３基材８は、透明な材料から構成される。なお、第１基材６、第３基材８および第２基材９を構成する材料は、限定されない。
以下の説明においては、第１基板６、第２基板９及び第３基板８は、それぞれＳ平面視略矩形板状で水平面に沿って配置され、第１基板６は第２基板９の上側に配置され、第３基板８は第２基板９の下側に配置されるものとして説明する。ただし、これは、説明の便宜のために水平方向および上下方向を定義したに過ぎず、本実施形態に係る流体デバイス１の使用時の向きを限定しない。
また、以下の説明においては、第１基板６、第２基板９及び第３基板８の長辺方向をＸ方向（第１方向）とし、短辺方向（第２方向Ｓ）をＹ方向と、Ｘ方向及びＹ方向と直交する上記積層方向をＺ方向として適宜説明する。
第１基材６は、上面６ｂと下面６ａと、を有する。第２基材９は、上面９ｂと下面９ａとを有する。同様に、第３基材８は、上面８ｂと下面８ａと、を有する。
第１基材６の下面６ａは、第２基材９の上面９ｂと積層方向に対向し接触する。第１基材６の下面６ａと第２基材９の上面９ｂとは、接着等の接合手段により互いに接合されている。第１基材６の下面６ａと第２基材９の上面９ｂとは、第１境界面（接合面）６１を構成する。すなわち、第１基材６と第２基材９とは、第１境界面６１で接合される。
同様に、第３基材８の上面８ｂは、第２基材９の下面９ａと積層方向に対向し接触する。第３基材８の上面８ｂと第２基材９の下面９ａとは、接着等の接合手段により互いに接合されている。第３基材８の上面８ｂと第２基材９の下面９ａとは、第２境界面（接合面）６２を構成する。すなわち、第２基材９と第３基材８とは、第２境界面６２で接合される。
図３及び図４に示すように、基材５には、流路１１と、リザーバー２９と、注入孔３２と、廃液槽７と、排出路３７と、空気孔３５と、供給路３９と、バルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２と、ポンプＰとが設けられている。
廃液槽７は、流路１１中の溶液を廃棄する為に基材５に設けられる。廃液槽７は、第２基板９を貫通する貫通孔７ａの内壁面と、第１基板６の下面６ａと、第３基板８の上面８ｂとに空間に構成される。図１及び図２に示されるように、廃液槽７は、Ｘ方向に延びて形成されている。廃液槽７は、第２基板９における＋Ｙ側の端縁近傍に配置されている。
図３及び図４に示すように、空気孔３５は、第１基板６及び第２基板９を貫通して設けられている。図１及び図２に示されるように、空気孔３５は、廃液槽７の－Ｘ側に間隔をあけて配置されている。第２基板９の下面９ａには、廃液槽７と空気孔３５とを連通させる溝部３６が形成されている。
図１及び図２に示されるように、流路１１は、Ｘ方向に沿った溝部で構成される第１流路１１０と、Ｘ方向に沿って互いに独立して設けられた複数（図１及び図２では５つ）の第２流路１２０Ａ～１２０Ｅ（適宜、第２流路１２０と総称する）とを有している。なお、溝部がＸ方向に沿うとは、溝部の長さにおける両端を結ぶ直線が略Ｘ方向と平行であることを意味する。
第１流路１１０は、第２基板９の上面９ｂに設けられ、第１基板６に覆われることにより形成される。第１流路１１０は、複数の第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに対応してＸ方向に複数配置された定量部ＧＢ１～ＧＢ５と、導入路５１と排出路５２とを有している。
なお、本実施形態において、定量部ＧＢ１～ＧＢ５は、形状、大きさ及び容積がそれぞれ同様である。定量部ＧＢ１～ＧＢ５の形状、大きさを同一（共通）とすることにより、複数の第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおいて、バルブの配置を共通化することが可能となる。定量部ＧＢ１～ＧＢ５の形状、大きさ、容積は同一でなくてもよい。例えば、定量部ＧＢ１～ＧＢ５において、形状、大きさが同一で深さが異なる場合、バルブの配置を変更することなく、それぞれの定量部ＧＢ１～ＧＢ５の容積を容易に変更することができる。この構成を採る場合には、複数の第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおいて、例えば異なる濃度の検体を評価する場合に有用である。
以下では定量部ＧＢ１を一例として説明する。
図５は、第２流路１２０Ａを拡大した部分平面図である。定量部ＧＢ１は、略正三角形の合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２、及びこれらを接続する接続部ＧＢ１３を含む。図７は、定量部ＧＢ１の詳細を示す積層方向視の平面図である。図７に示すように、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２は、略正三角形の上面と底面を有する空間である。ここで、略正三角形とは、最も長い三辺がそれぞれ６０度をなすことを意味する。合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２は、平面視（積層方向視（第２基板９の厚さ方向視））において基準となる正三角形の頂点位置（以下、単に頂点位置と称する）同士を結ぶ線分と平行で当該正三角形の内側に所定距離オフセットした輪郭で囲まれ第２基板９の上面９ｂに設けられた窪みで形成されている。
本実施形態における合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２は、第２基板９の上面９ｂと平行な正三角形の上面及び底面と、上面及び底面と直交する側面とを有する。従って、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２の平面視における上記輪郭は、第２基板９の上面９ｂと側面とが交差する稜線で形成される。
合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２を構成する上面と底面とは、同じ大きさの正三角形であり、積層方向視で完全に重なる。正三角形の少なくとも２つの頂点の位置には、流路１１中の流体の流れを調整するバルブが設けられる（詳細は後述）。
なお、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２を構成する上面と底面とは、上面の方が底面より大きい正三角形であり、積層方向視で、底面となる小さい正三角形が上面となる大きい正三角形の内部に配置される構成であってもよい。このとき、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２を構成する側面は上面から底面に向かうのに従って内部に向かう方向に傾斜する。
従って、各合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２の輪郭同士が交差する位置（以下、単に交差位置と称する）は、上記正三角形の内側に配置される。上記線分と輪郭とのオフセット量としては、一例として０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。オフセットによって、バルブのダイアフラム部材のエラストマーの接地面を広くすることができるので、より安定的にバルブを封止できる。また、オフセットによって分岐部の体積の微調整が可能である。例えば、複数の合流・分岐部において、バルブのサイズは共通であっても、オフセット量を変えることで、それぞれ異なる体積の分岐部とすることができる。また、オフセット量は、三辺のうち少なくとも一辺における前記距離が他の辺における前記距離と異なっていてもよい。この構成を採った場合には、バルブの接液面積に差をつけることができ、接液面積が小さいバルブの耐内圧性を向上することができる。
合流・分岐部ＧＢ１１における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１２における頂点位置の一つとは同一位置に配置されている。
また、合流・分岐部ＧＢ１１における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１２における頂点位置の一つとの間には一定距離の間隔が設けられていてもよい。
換言すると、第１流路１１０は、輪郭が平面視正三角形の合流・分岐部が中心点を中心として点対称に一対で配置され、中心点を通る接続部が一対の合流・分岐部同士を接続する立鼓状（リボン状、砂時計状）の複数の定量部ＧＢ１～ＧＢ５が組み合わされている。共有部としての複数の定量部ＧＢ１～ＧＢ５は、連続して配列されている。隣り合う定量部ＧＢ１～ＧＢ５同士は、合流・分岐部の頂点位置を共有している。隣り合う定量部ＧＢ１～ＧＢ５同士が共有する頂点位置には、バルブが備えられている。
合流・分岐部ＧＢ１１における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１２における頂点位置の一つとは同一位置に配置されている場合、接続部ＧＢ１３は、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２における上記同一位置に配置された頂点位置を介して合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２同士を接続する。合流・分岐部ＧＢ１１における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１２における頂点位置の一つとの間に一定距離の間隔が設けられている場合、接続部ＧＢ１３により、合流・分岐部ＧＢ１１における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１２における頂点位置の一つとを接続して、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２同士は接続される。接続部ＧＢ１３は、一例として、直線状の溝で形成されている。合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２及び接続部ＧＢ１３は、同一深さに形成されている。合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２及び接続部ＧＢ１３の面積、深さ（すなわち容積）は、定量部ＧＢ１において定量する溶液の体積に応じて設定される。
合流・分岐部ＧＢ１１における接続部ＧＢ１３が配置されていない（非配置）の頂点位置には、バルブＶ１、Ｖ２が配置されている。合流・分岐部ＧＢ１１は、バルブＶ１を介して排出路５２と繋がり、バルブＶ１の開閉に応じて排出路５２に対して接続可能または遮蔽可能である。排出路５２は、一端においてバルブＶ１を介して定量部ＧＢ１と繋がり、他端において廃液槽７と繋がっている。
合流・分岐部ＧＢ１２における接続部ＧＢ１３が配置されていない（非配置）の頂点位置には、バルブＶ３、Ｖ４が配置されている。図２に示されるように、合流・分岐部ＧＢ１２は、バルブＶ４を介して定量部ＧＢ２と繋がり、バルブＶ４の開閉に応じて定量部ＧＢ２に対して接続可能または遮蔽可能である。
同様に、定量部ＧＢ２は、バルブＶ７を介して定量部ＧＢ３と繋がり、バルブＶ７の開閉に応じて定量部ＧＢ３に対して接続可能または遮蔽可能である。定量部ＧＢ３は、バルブＶ１０を介して定量部ＧＢ４と繋がり、バルブＶ１０の開閉に応じて定量部ＧＢ４に対して接続可能または遮蔽可能である。定量部ＧＢ４は、バルブＶ１３を介して定量部ＧＢ５と繋がり、バルブＶ１３の開閉に応じて定量部ＧＢ５に対して接続可能または遮蔽可能である。定量部ＧＢ５は、バルブＶ１６を介して導入路５１と繋がり、バルブＶ１６の開閉に応じて導入路５１に対して接続可能または遮蔽可能である。
導入路５１は、一端においてバルブＶ１６を介して定量部ＧＢ５と繋がり、他端において注入孔５３と繋がっている。注入孔５３は、第２基板９を厚さ方向に貫通して形成されている。第３基板８は、図１に示されるように、注入孔５３と対向する位置に空気孔５４を有している。空気孔５４は、第３基板８を厚さ方向に貫通して形成されている。溶液は、空気孔５４を介して注入孔５３に注入される。注入孔５３は、リザーバーとして機能し、注入された溶液を貯溜（保持）可能である。注入孔５３に注入・貯溜される溶液としては、例えば、検体等の試料含む溶液が挙げられる。
第１流路１１０は、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５を閉じた状態でバルブＶ１、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ１０、Ｖ１３、Ｖ１６を開放することにより、注入孔５３、廃液槽７、溝部３６及び空気孔３５と連通可能である。第１流路１１０は、バルブＶ１～Ｖ１６を閉じることにより、定量部ＧＢ１～ＧＢ５が区画化される。
図５に戻り、第２流路１２０Ａは、ＹＺ平面と略平行な平面に沿った環状（ループ状）に形成された循環流路である。第２流路１２０Ａは、第２基板９の上面９ｂに設けられ、第１基板６に覆われることでＹ方向に沿った溝部で形成される第１部分１２１と、第２基板９の下面９ａに設けられ、第３基板８に覆われることでＹ方向に沿った溝部で形成される第２部分１２２と、第２基板９を厚さ方向に貫通し第１部分１２１と第２部分１２２とをＹ方向の両端側の位置でそれぞれ接続する第３部分１２３とを有する。第３部分１２３は、例えば、第１基板６と第２基板９との接合面及び第２基板９と第３基板８との接合面に対して、略垂直に第２基板９を貫通していてもよい。
第１部分１２１は、合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２、上面流路１３１、１３２及び定量部ＧＢ１を有している。定量部ＧＢ１は、第１流路１１０と第２流路１２０Ａとの共有部として設けられている。すなわち、共有部である定量部ＧＢ１は、循環流路である第２流路１２０Ａの一部である。
合流・分岐部ＧＢ２１は、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２と同様に、平面視において正三角形の頂点位置同士を結ぶ線分と合致する輪郭、または線分と平行で当該正三角形の内側に所定距離オフセットした輪郭で囲まれた窪みで形成されている。合流・分岐部ＧＢ２１における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１１における頂点位置の一つとは同一位置に配置されている。合流・分岐部ＧＢ２１と合流・分岐部ＧＢ１１とは、同一位置の頂点位置に配置されたバルブＶ２の開閉に応じて接続可能または遮蔽可能である。
合流・分岐部ＧＢ２１におけるバルブＶ２が配置された頂点位置とは異なる頂点位置の一つには上面流路１３１が接続され、他の一つにはバルブＶ２１が配置されている。
上面流路１３１は、Ｙ方向に沿って延びている。上面流路１３１は、＋Ｙ側において合流・分岐部ＧＢ２１と接続され、中途においてポンプＰが設けられている。ポンプＰは、流路中に並んで配置された３つの要素ポンプ（駆動バルブ）Ｐｅから構成されている。要素ポンプＰｅは、いわゆるバルブポンプである。ポンプＰは、３つの要素ポンプＰｅを互いに連携させて順次開閉することにより、循環流路（第２流路１２０Ａ）内において溶液の流れを調整して搬送することができる。ポンプＰを構成する要素ポンプＰｅの数は、３つ以上であればよく、例えば、４、５，６，７，８，９、１０個であってもよい。
図２に示されるように、要素ポンプＰｅのそれぞれは、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに亘ってＹ方向の位置が同一でＸ方向に延びる直線Ｌ１～Ｌ３上にそれぞれ配置されている。従って、要素ポンプＰｅを駆動するための用力を直線Ｌ１～Ｌ３に沿って供給することにより、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅの要素ポンプＰｅ毎に一括して駆動することが可能となる。そのため、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおける溶液の流れを同期させることができる。
合流・分岐部ＧＢ２２は、合流・分岐部ＧＢ２１と同様に、平面視において正三角形の頂点位置同士を結ぶ線分と合致する輪郭、又は、線分と平行で当該正三角形の内側に所定距離オフセットした輪郭で囲まれた窪みで形成されている。合流・分岐部ＧＢ２２における頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ１２における頂点位置の一つとは同一位置に配置されている。合流・分岐部ＧＢ２２と合流・分岐部ＧＢ１２とは、同一位置の頂点位置に配置されたバルブＶ３の開閉に応じて接続可能または遮蔽可能である。
合流・分岐部ＧＢ２２におけるバルブＶ３が配置された頂点位置とは異なる頂点位置の一つには上面流路１３２が接続され、他の一つにはバルブＶ２２が配置されている。
上面流路１３２は、Ｙ方向に沿って延びている。上面流路１３２は、－Ｙ側において合流・分岐部ＧＢ２２と接続されている。
第２部分１２２は、下面流路１３３を有している。下面流路１３３は、Ｙ方向に沿って延びている。下面流路１３３の一部は、積層方向視で上面流路１３１、１３２及び定量部ＧＢ１と重なっている。すなわち、第１部分１２１と第２部分１２２とは、一部が第２基板９の厚さ方向に重なっている。
第３部分１２３は、接続孔１３４、１３５を有している。図３に示すように、接続孔１３４は、第２基板９を貫通する。接続孔１３４は、上面流路１３１の－Ｙ側端部と下面流路１３３の－Ｙ側端部とを接続する。接続孔１３５は、第２基板９を貫通する。接続孔１３５は、上面流路１３１の＋Ｙ側端部と下面流路１３３の＋Ｙ側端部とを接続する
図５に示すように、第２流路１２０Ａには、供給路３９を介してリザーバー２９が接続され、排出路３７を介して廃液槽７が接続されている。リザーバー２９は、上面流路１３１と略平行に設けられている。図４に示すように、リザーバー２９は、第２基板９の上面９ｂに開口する溝部で形成されている。リザーバー２９の－Ｙ側端部には、第２基板９の厚さ方向に貫通し、下面９ａに開口する注入孔３２が形成されている。溶液は、下面９ａ側から注入孔３２を介してリザーバー２９に注入されて貯溜される。
リザーバー２９は、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅのそれぞれに個別、且つ独立して設けられている。リザーバー２９に充填される溶液としては、例えば、注入孔５３に貯溜された試料に対する試薬である。第２流路１２０Ａ～１２０Ｅリザーバー２９に充填される試薬としては、同種であってもよいし、異種のものであってもよい。
供給路３９は、バルブＶ２１の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ２１と接続可能または遮蔽可能である。排出路３７は、バルブＶ２２の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ２２と接続可能または遮蔽可能である。第２流路１２０Ａにおけるリザーバー２９は、バルブＶ２１を閉じることにより、第２流路１２０Ａに対して区画される。
図６は、図５における基材５のＣ－Ｃ線視断面図である。なお、ここでは、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２１及びバルブＶ２の構造を代表して説明するが、他の合流・分岐部及びバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２についても同様の構成である。
なお、上記の合流・分岐部ＧＢ１１～ＧＢ１２、ＧＢ２１～ＧＢ２２及びバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２の中心位置は、二次元六方格子パターンで所定数配置された指標点から選択された位置にそれぞれ配置されている。
まず、バルブＶ２の構造について説明する。
図６に示すように、第１基材６には、バルブＶ２を保持するバルブ保持孔３４が設けられる。バルブＶ２は、バルブ保持孔３４において、第１基材６に保持される。バルブＶ２は、弾性材料から構成される。バルブＶ２に採用可能な弾性材料としては、ゴム、エラストマー樹脂などが例示される。バルブＶ２の直下の流路１１には、半球状の窪み４０が設けられる。窪み４０は、第２基材９の上面９ｂにおいて、平面視円形状である。上面９ｂにおける窪み４０の直径としては、例えば、１．０～３．０ｍｍが好ましい。
バルブＶ２は、下側に向かって弾性変形して流路の断面積を変化させることにより、流路１１における溶液の流れを調整する。バルブＶ２は、下側に向かって弾性変形して窪み４０に当接することで流路１１を閉塞する。また、バルブＶ２は、窪み４０から離間することで流路１１を開放する（図６の仮想線（二点鎖線））。
合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２１の底面８５ｑには、バルブＶ２（窪み４０）と合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２１の境界に位置し、バルブＶ２に向かうに従い天面８５ｐとの距離を小さくする傾斜部ＳＬが設けられている。傾斜部ＳＬが設けられることによって、例えば、傾斜部ＳＬが設けられず、窪み４０の底部と合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２１の底面８５ｑとの境界に段差（角部）が存在する場合と比較して、溶液をバルブＶ２にスムーズに導入することができ、段差（角部）の気泡残りを効果的に抑制できる。
また、排出路３７、５２、供給路３９、導入路５１のそれぞれと窪み４０との境界についても、上述した傾斜部ＳＬが設けられている。傾斜部ＳＬは、流路１１が扁平であり、且つ、溶液に対して親液性を有する場合に特に有効である。流路１１が扁平であるとは、流路１１の幅よりも流路１１の深さが小さいことである。
各傾斜部ＳＬは、バルブの中心に向かうのに従って６０°の角度で縮径するテーパ形状を有している。当該テーパ形状における上記の傾斜部ＳＬの最大幅Ｗ（図７参照）としては、０．５～１．５ｍｍ程度が好ましい。
なお、窪み４０の最も低い位置が合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２１の底面８５ｑよりも高い位置にある場合は、上記傾斜部ＳＬが設けられる構成が有効に作用するが、窪み４０の最も低い位置が合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２１の底面８５ｑよりも低い位置にある場合は、傾斜部ＳＬを設けることなく、底面８５ｑと窪み４０とが交差する構成であってもよい。
（注入孔５３から流路１１０に溶液を供給して定量する手順）
次に、流体デバイス１において注入孔５３から第１流路１１０に溶液を供給して定量する手順、及びリザーバー２９から第２流路１２０Ａに溶液を供給して定量する手順ついて説明する。なお、第１流路１１０における溶液の定量と、第２流路１２０Ａにおける溶液の定量との順序はどちらが先でも構わない。また、注入孔５３及びリザーバー２９には、予め所定の溶液が充填されているものとして説明する。
第１流路１１０に溶液を供給して定量する場合、まず、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５を閉じ、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ１０、Ｖ１３、Ｖ１６を開放する。これにより、第１流路１１０を構成する定量部ＧＢ１～ＧＢ５と導入路５１と排出路５２とは、注入孔５３、廃液槽７、溝部３６及び空気孔３５と連通する。
次に、図示略の吸引装置を用いて、図１～２、図４～５等に示す空気孔３５から溝部３６を介して廃液槽７内を負圧吸引する。これにより、注入孔５３内の溶液は、導入路５１を介して流路１１側に移動する。また、導入路５１の溶液の後方には、空気孔５４を通過した空気が導入される。これにより、注入孔５３に収容された溶液は、導入路５１を介して定量部ＧＢ５～ＧＢ１及び排出路５２に順次導入される。
例えば、バルブ（第３バルブ）Ｖ２及びバルブ（第４バルブ）Ｖ３を閉じ、バルブ（第１バルブ）Ｖ１及びバルブ（第１バルブ）Ｖ４を開き、定量部ＧＢ１に溶液を導入する際に、定量部ＧＢ２からバルブＶ４を介して合流・分岐部ＧＢ１２に導入された溶液は、接続部ＧＢ１３を介して合流・分岐部ＧＢ１１に導入される。
ここで、定量部ＧＢ２とバルブＶ４との境界には、上述した傾斜部ＳＬが設けられているため、定量部ＧＢ２とバルブＶ４（窪み４０）との境界に気泡残りを抑制した状態で溶液をスムーズにバルブＶ４に導入して満たすことができる。また、合流・分岐部ＧＢ１２は、平面視で正三角形に形成されており、バルブＶ４（窪み４０）を基点として他の頂点位置に配置されたバルブＶ３及び接続部ＧＢ１３までの距離が同一である。そのため、バルブＶ４から合流・分岐部ＧＢ１２に導入された溶液は、図７に二点鎖線で示すように、バルブＶ３及び接続部ＧＢ１３にほぼ同時に到達する。
その結果、例えば、接続部ＧＢ１３に先に到達した溶液が接続部ＧＢ１３に流動してしまい、バルブＶ３近辺に気泡が残る事態を抑制することが可能となる。
また、接続部ＧＢ１３を介して溶液が導入された合流・分岐部ＧＢ１１についても、合流・分岐部ＧＢ１１が平面視で正三角形に形成されており、接続部ＧＢ１３を基点として他の頂点位置にあるバルブＶ１、Ｖ２までの距離は同一である。そのため、接続部ＧＢ１３から合流・分岐部ＧＢ１１に導入された溶液は、図７に二点鎖線で示すように、バルブＶ１、Ｖ２にほぼ同時に到達する。
その結果、例えば、バルブＶ１に先に到達した溶液が排出路５２に流動してしまい、バルブＶ２近辺に気泡が残る事態を抑制することが可能となる。
この後、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ１０、Ｖ１３、Ｖ１６を閉じる（すなわち、バルブＶ１～Ｖ１６が閉じられる）ことで、定量部ＧＢ１～ＧＢ５をそれぞれ区画化する。この結果、図８に示されるように、気泡残りが抑制された状態で定量部ＧＢ１～ＧＢ５において、溶液ＳＡがそれぞれ定量される。
換言すると、定量部ＧＢ１は、バルブＶ１、Ｖ４を閉じることにより、溶液ＳＡを定量した状態で第１流路１１０から切り離される。
次に、リザーバー２９から第２流路１２０Ａに溶液を供給して定量する場合、まず、バルブＶ１～Ｖ４を閉じ、バルブＶ２１、Ｖ２２を開く。これにより、リザーバー２９は、供給路３９、第１部分１２１を構成する合流・分岐部ＧＢ２１及び上面流路１３１、第３部分１２３を構成する接続孔１３４、第２部分１２２を構成する下面流路１３３、第３部分１２３を構成する接続孔１３５、第１部分１２１を構成する上面流路１３２及び合流・分岐部ＧＢ２２、排出路３７を介して廃液槽７と連通する。
次に、上述した吸引装置を用いて、空気孔３５から溝部３６を介して廃液槽７内を負圧吸引する。これにより、リザーバー２９内の溶液は、供給路３９を介して合流・分岐部ＧＢ２１、上面流路１３１、接続孔１３４、下面流路１３３、接続孔１３５、上面流路１３２、合流・分岐部ＧＢ２２及び排出路３７に順次導入される。
供給路３９を介して合流・分岐部ＧＢ２１に溶液を導入する際についても、合流・分岐部ＧＢ２１が平面視で正三角形に形成されており、バルブＶ２１を基点として他の頂点位置にあるバルブＶ２及び上面流路１３１までの距離は同一である。そのため、供給路３９から合流・分岐部ＧＢ２１に導入された溶液は、バルブＶ２及び上面流路１３１にほぼ同時に到達し、気泡が残る事態を抑制された状態で上面流路１３１に導入される。
同様に、上面流路１３２を介して合流・分岐部ＧＢ２２に溶液を導入する際についても、合流・分岐部ＧＢ２２が平面視で正三角形に形成されており、上面流路１３２を基点として他の頂点位置にあるバルブＶ３及び排出路３７までの距離は同一である。そのため、合流・分岐部ＧＢ２２に導入された溶液は、バルブＶ３及び排出路３７にほぼ同時に到達し、気泡が残る事態を抑制された状態で排出路３７に導入される。
この後、バルブＶ２１、Ｖ２２を閉じることで、第２流路１２０Ａのうち、定量部ＧＢ１を除いた領域を区画する。この結果、図８に示されるように、第２流路１２０Ａにおいて、定量部ＧＢ１を除いた、上面流路１３１、接続孔１３４、下面流路１３３、接続孔１３５、上面流路１３２及び合流・分岐部ＧＢ２２に気泡残りが抑制された状態で溶液ＳＢがそれぞれ定量される。
なお、他の第２流路１２０Ｂ～１２０Ｅにおいて溶液を定量する場合は、定量部ＧＢ１を除いた第２流路１２０Ａにおいて溶液ＳＢを定量した手順を同様に実施すればよい。また、第２流路１２０Ａにおいて溶液ＳＢを定量する際に、第２流路１２０Ｂ～１２０Ｅのうち一つ以上の流路においても同時に溶液を定量する手順としてもよい。第２流路１２０Ａ～１２０Ｅのうちの複数について同時に溶液を定量する場合は、吸引装置の負圧吸引力が大きくなるものの溶液の定量に要する時間を短くできる。
（流路１１内の溶液ＳＡ、ＳＢを混合する手順）
次に、流体デバイス１の流路に供給された溶液ＳＡ、ＳＢを混合する手順について説明する。まず、上述したように、定量部ＧＢ１に溶液ＳＡを定量し、定量部ＧＢ１を除いた第２流路１２０Ａに溶液ＳＢを定量した状態で、バルブＶ２、Ｖ３を開く。これにより、定量部ＧＢ１が第２流路１２０Ａにおける共有部以外の部分と連通し、定量部ＧＢ１を含みＹＺ平面と略平行な平面に沿った環状の第２流路１２０Ａが形成される。
すなわち、定量部ＧＢ１は、バルブＶ１～Ｖ４のうち、バルブＶ１、Ｖ４を開き、バルブＶ２、Ｖ３を閉じることにより第１流路１１０の一部となり、バルブＶ２、Ｖ３を開き、バルブＶ１、Ｖ４を閉じることにより第２流路１２０Ａの一部となるように切り替えられる。
そして、ポンプＰを用いて第２流路１２０Ａ内の溶液ＳＡ、ＳＢを送液して循環させる。第２流路１２０Ａを循環する溶液ＳＡ、ＳＢは、流路内の流路壁面と溶液の相互作用（摩擦）により、壁面周辺の流速は遅く、流路中央の流速は速くなる。その結果、溶液の流速に分布ができるため、定量された溶液ＳＡ、ＳＢの混合および反応が促進される。
以上説明したように、本実施形態の流体デバイス１では、Ｘ方向に沿って配置された第１流路１１０の一部を構成する定量部ＧＢ１～ＧＢ５をそれぞれ共有部として含み、Ｙ方向に沿って上面９ｂに配置された第１部分１２１と、Ｙ方向に沿って下面９ａに配置された第２部分１２２と、第１部分１２１及び第２部分１２２をＺ方向で接続する第３部分１２３とを有し、ＹＺ平面と略平行な平面に沿った環状の第２流路１２０Ａ～１２０ＥがＸ方向に沿って互いに独立して設けられているため、環状の流路を、例えば、ＸＹ平面内で独立して複数設ける場合と比較して小型化を実現できる。また、本実施形態の流体デバイス１では、第１流路１１０において、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅとの共有部にあたる定量部ＧＢ１～ＧＢ５がバルブを解して連続していることにより、第１流路１１０から枝分かれする検体導入流路を解して第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに検体を移送する場合と比べて、無駄なく検体を第２流路に移送することができる。このことは特に検体量が微小である場合に有効である。
特に、本実施形態の流体デバイス１では、第１部分１２１と第２部分１２２との少なくとも一部が積層方向視で重なっているため、流体デバイス１をより小型化できる。そのため、本実施形態の流体デバイス１では、例えば、一種類の検体に対して複数種の試薬で検査する際にも、小型の設備で検査を実施することが可能となる。
また、本実施形態の流体デバイス１では、バルブＶ１～Ｖ４の開閉により定量部ＧＢ１を第１流路１１０の一部または第２流路１２０Ａの一部に切り替えるため、共有部の切換を容易、且つ迅速に実施できる。すなわち、第１流路１１０において定量部ＧＢ１～ＧＢ５に液を導入する操作と、定量部ＧＢ１～ＧＢ５内の液を第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおいて循環する操作と、が簡便に切り替え可能である。また、第１流路１１０において導入した液を無駄なく第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに導入することができる。
また、本実施形態の流体デバイス１では、第１流路１１０及び第２流路１２０Ａ～１２０Ｅが、それぞれが正三角形の頂点位置同士を結ぶ各線分と平行な輪郭で囲まれ、溶液の合流または分岐が行われる一対の合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２を有しているため、気泡の発生を抑制しつつ高精度に溶液ＳＡ、ＳＢを定量することが可能になる。そのため、本実施形態の流体デバイス１では、気泡に影響されずに高精度に定量された溶液ＳＡ、ＳＢを用いて、高精度の測定を実施することが可能になる。
また、本実施形態の流体デバイス１では、要素ポンプＰｅのそれぞれは、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに亘ってＹ方向の位置が同一でＸ方向に延びる直線Ｌ１～Ｌ３上にそれぞれ配置されているため、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅの要素ポンプＰｅ毎に一括して駆動することが可能となる。そのため、本実施形態の流体デバイス１では、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおける溶液の流れを容易に同期させることが可能になる。
さらに、本実施形態の流体デバイス１では、上記の要素ポンプＰｅを含めバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１、Ｖ２２が上面９ｂに形成された第１部分１２１に配置されているため、バルブを駆動するための用力を基材５の積層方向一方側（＋Ｚ側）から供給すればよくなり、積層方向の両側から供給する場合と比較して装置の小型化及び低価格化に寄与できる。
循環流路を構成する第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに検出部が設けられている場合には、第１溶液に含まれる試料物質を検出することが可能である。なお、試料物質を検出するとは、試料物質を直接滴または間接的に検出することが可能である。試料物質を間接的に検出する例として、試料物質を、試料物質の検出を補助する検出補助物質と結合させてもよい。標識物質（検出補助物質）を用いる場合、標識物質と混合し検出補助物質と結合させた試料物質を含む溶液を第１溶液として用いればよい。検出部としては、試料物質を光学的に検出するものであってもよく、一例として、対物レンズ、撮像部を備えていてもよく、撮像部は、例えばＥＭＣＣＤ（Electron Multiplying Charge Coupled Device）カメラを備えていてもよい。また、検出部は、試料物質を電気化学検出するものであってもよく、一例として、電極を備えていてもよい。
標識物質（検出補助物質）としては、例えば、蛍光色素、蛍光ビーズ、蛍光タンパク質、量子ドット、金ナノ粒子、ビオチン、抗体、抗原、エネルギー吸収性物質、ラジオアイソトープ、化学発光体、酵素等が挙げられる。
蛍光色素としては、ＦＡＭ（カルボキシフルオレセイン）、ＪＯＥ（６－カルボキシ－４’，５’－ジクロロ２’，７’－ジメトキシフルオレセイン）、ＦＩＴＣ（フルオレセインイソチオシアネート）、ＴＥＴ（テトラクロロフルオレセイン）、ＨＥＸ（５’－ヘキサクロロ－フルオレセイン－ＣＥホスホロアミダイト）、Ｃｙ３、Ｃｙ５、Ａｌｅｘａ５６８、Ａｌｅｘａ６４７等が挙げられる。
酵素としては、アルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ等が挙げられる。
さらに、循環流路を構成する第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに上記試料物質を捕捉できる捕捉部が設けられている場合には、上記検出部により試料物質を効率的に検出できる。試料物質の捕捉を継続したまま第２流路１２０Ａ～１２０Ｅから溶液を排出することで試料物質を濃縮することができる。また、試料物質の捕捉を継続したまま第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに洗浄液を導入し循環させることで、捕捉部で捕捉された試料物質を洗浄することが可能である。
捕捉部は、試料物質自体、又は試料物質と結合された担体粒子を捕捉することで、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅ内を循環する溶液から、試料物質を収集することができる。捕捉部としては、例えば、磁石等の磁力発生源である。担体粒子としては、例えば、磁気ビーズ又は磁性粒子である。
また、流体デバイス１内に第２流路１２０Ａ～１２０Ｅとは異なる循環流路を反応部として設け、当該反応部に上記検出部、捕捉部等を設けることにより、例えば、検出、捕捉、洗浄、希釈等の所望の反応をさせることが可能となる。
［システム］
次に、上記の流体デバイス１を備えるシステムＳＹＳについて、図９及び図１０を参照して説明する。
図９は、システムＳＹＳの基本構成を示す断面図である。
図９に示すように、システムＳＹＳは、上記の流体デバイス１及び駆動部ＴＲを備えている。流体デバイス１は、駆動部ＴＲにセットして使用される。駆動部ＴＲは、板状に形成されており、流体デバイス１をセットしたときに、第１基材の上面６ｂと対向して配置される。駆動部ＴＲは、流体デバイス１をセットしたときに、第１基材６の上面６ｂと当接する当接部７２を有する。当接部７２は、バルブ保持孔３４の周囲を取り囲む環状に形成されている。当接部７２は、第１基材６の上面６ｂと当接したときに、上面６ｂとの間を気密にシール可能である。
駆動部ＴＲは、流体デバイス１のバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２に駆動流体を供給する駆動流体供給孔（供給部）７３を有する。駆動流体供給孔７３には、流体供給源Ｄから駆動流体（例えば、エアー）が供給される。駆動流体は、バルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２を変形させる用力である。また、駆動部ＴＲは、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅの要素ポンプＰｅを駆動するための用力を図２に示す直線Ｌ１～Ｌ３に沿って配置された供給路を介して供給可能な第２供給部（不図示）を有している。
図１０は、駆動部ＴＲの平面図である。図１０に示すように、駆動部ＴＲは、複数の当接部７２及び駆動流体供給孔７３を有している。各駆動流体供給孔７３には、流体供給源Ｄから駆動流体が独立して供給可能である。当接部７２及び駆動流体供給孔７３は、二次元六方格子パターンで所定数（図１０では、１８２個）配列されている。上記流体デバイス１におけるバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２の中心位置は、二次元六方格子パターンで配置された当接部７２及び駆動流体供給孔７３から選択された位置（図１０に黒塗りで示される位置）に配置されている。
上記構成のシステムＳＹＳにおいては、流体デバイス１が駆動部ＴＲにセットされ、上述したバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２の開閉に応じて流体供給源Ｄから駆動流体が供給されることにより、第１流路１１０（定量部ＧＢ１～ＧＢ５）への溶液ＳＡの導入、定量部ＧＢ１を除いた第２流路１２０Ａへの溶液ＳＢの導入及び第２流路１２０Ａにおける溶液ＳＡ、ＳＢの混合を実施できる。
本実施形態のシステムＳＹＳでは、二次元六方格子パターンで配置された当接部７２及び駆動流体供給孔７３から選択された位置に流体デバイス１のバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２を配置することにより、上述したように、正三角形の頂点位置同士を結ぶ線分と平行な輪郭で囲まれた合流・分岐部を容易に設けることが可能になる。そのため、本実施形態のシステムＳＹＳでは、上記流体デバイス１における流路１１、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２の配置や数に限られず、測定（検査）対象に応じて、溶液を導入する際に気泡が生じることを抑制できる最適な流路設計が可能になる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態で例示した流路、合流・分岐部、バルブの配置や数は一例であり、上述したように、二次元六方格子パターンで配置された当接部７２及び駆動流体供給孔７３から選択された位置に流体デバイス１のバルブ（及び合流・分岐部、流路）を配置することにより、種々の測定（検査）対象に容易に対応可能である。
例えば、上記実施形態では、第１流路１１０の一部を共有部とする五つの第２流路１２０Ａ～１２０Ｅが設けられる構成を例示したが、第２流路の数は二つ以上であればよい。
また、上記実施形態では、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２の輪郭が、バルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ２２の中心位置が配置された正三角形の頂点位置同士を結ぶ線分と平行である構成を例示したが、この構成に限定されず、例えば、当該輪郭が頂点位置同士を結ぶ線分である構成であってもよい。
また、上記実施形態では、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅの第１部分１２１が第２基板９の上面９ｂに設けられ、第２部分１２２が第２基板９の下面９ａに設けられる構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、第１部分１２１が第１基板６の下面６ａに設けられる構成や、第１部分１２１が第１境界面６１を跨いで第２基板９の上面９ｂと第１基板６の下面６ａとの双方に設けられる構成であってもよい。また、第２部分１２２についても、第３基板８の上面８ｂに設けられる構成や、第２部分１２２が第２境界面６２を跨いで第２基板９の下面９ａと第３基板８の上面８ｂとの双方に設けられる構成であってもよい。流路となる溝部を一方の基板のみに設けた場合には、加工や基板同士のアライメントが容易となる。
また、上記実施形態では、第１流路１１０及び第２流路１２０Ａ～１２０Ｅが正三角形の頂点位置同士を結ぶ各線分と平行な輪郭で囲まれた合流・分岐部を有する構成を例示したが、この構成に限定されない。図１１は、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅうち代表的に示す第２流路１２０Ａ及び第１流路１１０において、直線状の流路で溶液の合流または分岐が行われる変形例を示す部分平面図である。
図１１に示すように、第１流路１１０は、Ｘ方向に延びる直線状の流路で形成され、間隔をあけてバルブＶ１、Ｖ４が配置されている。バルブＶ１、Ｖ４の間に定量部ＧＢ１が形成されている。定量部ＧＢ１には、接続孔１３４とポンプＰとが配置された直線状の上面流路１３１の＋Ｙ側端部と、＋Ｙ側端部に接続孔１３５が形成された直線状の上面流路１３２の－Ｙ側端部とがつながっている。第１部分１２１を構成する上面流路１３１及び上面流路１３２は、それぞれＹ方向に延びＸ方向に離間して配置されている。
上面流路１３１における定量部ＧＢ１の近傍には、バルブＶ２が配置されている。上面流路１３１におけるポンプＰとバルブＶ２との間には、一端がバルブＶ２１につながった導入流路１６１がつながっている。上面流路１３２における定量部ＧＢ１の近傍には、バルブＶ３が配置されている。上面流路１３２における接続孔１３５とバルブＶ３との間には、一端がバルブＶ２２につながった排出流路１６２がつながっている。
第２部分１２２を構成する下面流路１３３は、上面流路１３１とＸ方向の位置が同一であり積層方向に重なって配置されている。接続孔１３５は、積層方向に対して傾いて（Ｚ軸に対してＹ軸周りに傾いて）第２基板９を貫通し、上面流路１３２及び下面流路１３３の＋Ｙ側端部同士をつないでいる。定量部ＧＢ１を除いた第２流路１２０Ａは、ＹＺ平面と略平行な平面に形成されている。
他の第２流路１２０Ｂ～１２０Ｅは、第２流路１２０Ａと同様の構成である。
上記流体デバイス１の変形例では、上述したように、バルブＶ２、Ｖ３を閉じ、バルブＶ１、Ｖ４を開いた状態で第１流路１１０に溶液ＳＡを導入した後にバルブＶ１、Ｖ４を閉じることにより、定量部ＧＢ１に所定量の溶液ＳＡが定量される。
次に、バルブＶ１～Ｖ４を閉じ、バルブＶ２１、Ｖ２２を開いた状態で、導入流路１６１を介して上面流路１３１、接続孔１３４、下面流路１３３、接続孔１３５、上面流路１３２に溶液ＳＢを順次導入した後でバルブＶ２１、Ｖ２２を閉じることで、第２流路１２０Ａのうち、定量部ＧＢ１を除いた領域を区画して溶液ＳＢを定量する。
そして、定量部ＧＢ１に溶液ＳＡを定量し、定量部ＧＢ１を除いた第２流路１２０Ａに溶液ＳＢを定量した状態で、ポンプＰを用いて第２流路１２０Ａ内の溶液ＳＡ、ＳＢを送液して循環させる。これにより、第２流路１２０Ａ～１２０ＥがＹＺ平面と略平行な平面に形成された小型の流体デバイス１により溶液ＳＡ、ＳＢを混合することができる。
１…流体デバイス、 ６…第１基板、 ８…第３基板、 ９…第２基板、 １１…流路、 ６１…第１境界面（接合面）、 ６２…第２境界面（接合面）、 ７３…駆動流体供給孔（供給部）、 １１０…第１流路、 １２０、１２０Ａ～１２０Ｅ…第２流路、 １２１…第１部分、 １２２…第２部分、 １２３…第３部分、 ＧＢ１～ＧＢ５…定量部（共有部）、 ＧＢ１１、ＧＢ１２…合流・分岐部、 ＧＢ１３…接続部、 Ｐｅ要素ポンプ（駆動バルブ）、 ＴＲ…駆動部、 Ｖ１…バルブ（第１バルブ）、 Ｖ２…バルブ（第３バルブ）、 Ｖ３…バルブ（第４バルブ）、 Ｖ４…バルブ（第１バルブ）

Claims (19)

  1. 順次積層された第１基板、第２基板及び第３基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられ、２つのバルブが配置される流路を有する第１部分と、
    前記第２基板と前記第３基板との少なくとも一方の基板に設けられた流路を有する第２部分と、
    前記第１部分と前記第２部分とを積層方向に各々接続する２つの流路を有する第３部分と、を含む循環流路と、
    を備える、流体デバイス。
  2. 液体の導入と排出を行う第１流路と、
    前記循環流路を含む第２流路と、
    を有し、
    前記第１流路は、前記第１部分における前記２つのバルブを両端とする第３流路を含み、
    前記第１流路と前記第３流路の境界には、各々バルブが配置されている、
    請求項１に記載の流体デバイス。
  3. 前記第１流路は、前記第３流路を複数有し、複数の前記第３流路毎に前記循環流路が形成される、
    請求項２に記載の流体デバイス。
  4. 複数の前記循環流路は、前記第３流路に配置されたバルブを介して互いに接続される、
    請求項３に記載の流体デバイス。
  5. 前記第１部分及び前記第２部分は、前記第１流路において流体が流れる第１方向と交差する第２方向に沿って流体が流れる溝部である、請求項２から４のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  6. 前記第１流路と前記第２流路の少なくとも一方は、それぞれが前記積層方向視で正三角形の頂点位置同士を結ぶ各線分と合致する輪郭、または前記各線分と平行な輪郭で囲まれ、溶液の合流または分岐が行われる一対の合流・分岐部を有する、
    請求項２～５のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  7. 前記一対の合流・分岐部において、前記正三角形の少なくとも２つの前記頂点位置に、前記流路中の流体の流れを調整するバルブが設けられる、
    請求項６に記載の流体デバイス。
  8. 前記第１部分は、前記第１流路と流路の一部を共有する共有部を含み、
    前記合流・分岐部は、前記共有部に配置されている、
    請求項６又は７に記載の流体デバイス。
  9. 前記第１流路及び前記第２流路は、流体の流れを調整するバルブを含み、
    前記バルブの中心位置は、二次元六方格子パターンで所定数配置された指標点から選択された位置にそれぞれ配置されている、
    請求項２～８のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  10. 前記複数の第２流路のそれぞれは、互いに連携して作動し前記第２流路中の流体の流れを調整する所定数の駆動バルブを有し、
    前記所定数の駆動バルブのそれぞれは、前記複数の第２流路に亘って前記第１流路において流体が流れる第１方向に延びる直線上に配置されている、
    請求項２～９のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  11. 前記駆動バルブは、前記第１部分に配置されている、
    請求項１０に記載の流体デバイス。
  12. 前記第２流路は、それぞれが前記積層方向視で正三角形の頂点位置同士を結ぶ各線分と合致する輪郭、または前記各線分と平行な輪郭で囲まれ、溶液の合流または分岐が行われる第２の合流・分岐部を有し、
    前記第２の合流・分岐部を介して前記第２流路に前記溶液が導入される、
    請求項２～１１のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  13. 複数の前記第２流路には、当該第２流路に導入される溶液を貯留するリザーバーがそれぞれ個別、且つ、独立して設けられている、
    請求項２～１２のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  14. 積層された第１基板および第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられた溝部で構成される第１流路と、
    前記第１流路において流体が流れる方向に沿って互いに独立して複数設けられ、前記第１流路と流路の一部を共有する共有部と前記第１流路と流路の一部を共有しない非共有部とにより構成された環状の第２流路と、を備え、
    前記第２流路は、
    前記共有部を含む流路を有する第１部分と、
    前記第１基板と前記第２基板との他方の基板に設けられた流路を有する第２部分と、
    前記第１部分と前記第２部分とを積層方向に各々接続する２つの流路を有する第３部分と、を含み、
    前記第１流路において、前記複数の第２流路の前記共有部は隣接し、バルブを介して接続している、
    流体デバイス。
  15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の流体デバイスと、
    前記流体デバイスにセットされたときに、前記流路中の流体の流れを調整するバルブを変形させる用力を、前記バルブ毎に独立して供給可能な供給部と、
    を備えるシステム。
  16. 前記供給部は、二次元六方格子パターンで所定数配置され、
    前記バルブは、前記二次元六方格子パターンで所定数配置された供給部から選択された位置に配置されている、
    請求項１５に記載のシステム。
  17. 請求項１０または１１に記載の流体デバイスと、
    前記複数の第２流路に亘って直線上に配置された前記駆動バルブを一括して変形させる用力を前記直線に沿って配置された供給路を介して供給可能な第２供給部と、
    を備えるシステム。
  18. 順次積層された第１基板及び第２基板を有し、
    前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられた溝部で構成される第１流路と、前記第１流路において流体が流れる方向に沿って互いに独立して複数設けられた環状の第２流路と、を備え、
    前記第２流路は、それぞれ、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の基板に設けられた溝部で構成され、前記第１流路と流路の一部を共有する共有部と、前記第１流路と流路の一部を共有しない非共有部とを有し、
    前記第２流路は、
    前記共有部を含む流路を有する第１部分と、
    前記第１基板と前記第２基板との他方の基板に設けられた流路を有する第２部分と、
    前記第１部分と前記第２部分とを積層方向に各々接続する２つの流路を有する第３部分と、を含む、流体デバイスを準備することと、
    前記第１流路に第１溶液を導入することと、
    前記複数の第２流路の前記非共有部にそれぞれ第２溶液を導入することと、
    前記共有部を前記第１流路の一部から前記第２流路の一部に切り替えることと、
    前記第２流路において、前記第１溶液と前記第２溶液とを混合することと、を含む混合方法。
  19. 前記共有部は、前記第１流路に設けられた第１バルブ及び第２バルブと、前記第２流路に設けられた第３バルブ及び第４バルブとを備え、
    前記第３バルブ及び前記第４バルブを閉じ、前記第１バルブ及び前記第２バルブを開いた状態で前記第１流路に第１溶液を導入する工程と、
    前記第１溶液を導入した後、前記第１バルブ及び前記第２バルブを閉じ、前記第１溶液を定量区画する工程と、
    前記第３バルブ及び前記第４バルブを開き、前記第２流路に第２溶液を導入する工程と、を含む、
    請求項１８に記載の混合方法。
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