JP7151766B2 - 流体デバイス、システム及び混合方法 - Google Patents

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Description

本発明は、流体デバイス、システム及び混合方法に関するものである。
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、厚さ方向に積層された第１基板及び第２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方向に沿った溝部で構成される第１流路と、それぞれが前記第１流路の一部を前記第１流路と共有する共有部と、前記第１流路と非共有の非共有部とを有する環状の溝部で構成され、互いに独立して設けられた複数の第２流路とを備え、前記複数の第２流路のそれぞれにおける前記共有部の容積及び前記非共有部の容積は、当該第２流路毎に設定された前記共有部と前記非共有部との容積比に基づいて設定されてい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、本発明の第１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３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４の態様に従えば、一部の流路を共有部として共有する少なくとも二つの循環流路を有する流体デバイスを用いて、第１溶液と第２溶液とを混合する混合方法であって、前記共有部を含む第１循環流路で前記第１溶液と前記第２溶液とを混合して、前記第１溶液が第１の濃度の溶液とすることと、前記第１溶液が第１の濃度の溶液を有する前記共有部を前記第１循環流路と分離するとともに、前記第１循環流路と非共有で前記第２溶液を有する非共有部とつなげて第２循環流路を形成することと、前記第２循環流路で前記第１溶液が第１の濃度の溶液と前記第２溶液とを混合して、前記第１溶液が第１の濃度よりも小さい第２の濃度の溶液とすることと、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。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す下面図。 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。 一実施形態の第１流路１１０を部分的に拡大した平面図。 一実施形態の第２流路１２０Ａを部分的に拡大した平面図。 一実施形態の第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおける定量部ＨＡ～ＨＥ近傍を部分的に拡大した平面図。 図７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平面図。 一実施形態の混合方法を模式的に示す平面図。 一実施形態の混合方法を模式的に示す平面図。 一実施形態の混合方法を模式的に示す平面図。 一実施形態の混合方法を模式的に示す平面図。 一実施形態の混合方法を模式的に示す平面図。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す平面図。 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、システム及び混合方法の実施の形態を、図１ないし図１９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。
［流体デバイス１の第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る流体デバイス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の上面側（＋Ｚ側）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。図３は、流体デバイス１の下面側（－Ｚ側）に設けられた流路の一例を模式的に示した下面図である。なお、図２及び図３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４は、図２におけるＡ－Ａ線視断面図である。図５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Ｙ方向とし、短辺方向をＸ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４及び図５に示すように、基材５には、流路１１と、リザーバー２９Ａと、注入孔３２Ａと、廃液槽７と、空気孔３５と、供給路（希釈液導入口）３９Ａと、バルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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、Ｙ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－Ｘ側の端縁近傍に配置されている。
図５に示すように、空気孔３５は、第３基板８をＺ方向に貫通して設けられている。空気孔３５は、廃液槽７と連通する位置に配置されている。
図１乃至図４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（原液導入流路）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乃至図３では５つ）の第２流路（第１循環流路）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。本実施形態では、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅのうちの一つの流路が第１循環流路を構成し、他の一つの流路が第２循環流路を構成する。
図６は、第１流路１１０を部分的に拡大した平面図である。
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溝部で構成される。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ＧＡ～ＧＥと、導入路（原液導入口）５１と排出路５２とを有している。
定量部ＧＡ～ＧＥは、同様の構成要素を有しているため、以下では定量部ＧＡを代表的に説明する（定量部ＧＢ～ＧＥにおける定量部ＧＡと対応する構成要素については、符号の末尾ＡをＢ～Ｅとして表示する）。
定量部ＧＡは、略正三角形の合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａと、接続部１１３Ａとを備えている。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１１１Ａ、１１２Ａは、平面視（積層方向視（第２基板９の厚さ方向視））において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面積が小さくなる方向である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。
本実施形態における合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａ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１１１Ａ、１１２Ａ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１１１Ａ、１１２Ａ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１１１Ａ、１１２Ａ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１１１Ａ、１１２Ａを構成する側面が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。
また、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。
なお、オフセットが存在せずに、合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａは、平面視（積層方向視）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で囲まれた窪みで形成されていてもよい。
接続部１１３Ａは、合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａにおける頂点位置を介して合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａ同士を接続する。接続部１１３Ａは、一例として、直線状の溝（接続部１１３Ｄ、１１３Ｅ）、円弧状の溝、直線状と円弧状が組み合わされた溝（接続部１１３Ａ～１１３Ｃ）等を採ることができる。
合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａ及び接続部１１３Ａの面積、深さ（すなわち容積）は、定量部ＧＡにおいて定量する溶液の体積に応じて設定される。
具体的には、本実施形態の第１流路１１０においては、一例として、定量部ＧＡ～ＧＥにおける一対の合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａ～１１１Ｅ、１１２Ｅの面積及び深さ（すなわち容積）は同一で、接続部１１３Ａ～１１３Ｅの容積を調整することにより、定量部ＧＡ～ＧＥの容積を調整している。
例えば、後述するように、定量する溶液料量が最も大きい定量部ＧＡについては、接続部１１３Ａは、合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａよりも深い溝で形成されている。一方、定量部ＧＢ～ＧＥについては、合流・分岐部１１１Ｂ、１１２Ｂ～１１１Ｅ、１１２Ｅ及び接続部１１３Ｂ～１１３Ｅは、同一深さに形成されている。
合流・分岐部１１１Ａにおける接続部１１３Ａ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１１１Ａは、バルブＶ１を介して導入路５１と繋がり、バルブＶ１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Ｖ１を介して定量部ＧＡと繋がり、他端においてリザーバー５５と繋がっている。
リザーバー５５における導入路５１が繋がった端部とは逆側には、注入孔５３が設けられている。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。第１流路１１０に導入される第１溶液は、空気孔５４及び注入孔５３を介してリザーバー５５に注入される。リザーバー５５は、注入された第１溶液を貯溜（保持）可能である。リザーバー５５に注入・貯溜される第１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。
合流・分岐部１１２Ａにおける接続部１１３Ａ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６に示されるように、合流・分岐部１１２Ａは、バルブＶ４を介して定量部ＧＢと繋がり、バルブＶ４の開閉に応じて定量部ＧＢに対して接続可能または遮蔽可能である。
同様に、定量部ＧＢは、バルブＶ７を介して定量部ＧＣと繋がり、バルブＶ７の開閉に応じて定量部ＧＣに対して接続可能または遮蔽可能である。定量部ＧＣは、バルブＶ１０を介して定量部ＧＤと繋がり、バルブＶ１０の開閉に応じて定量部ＧＤに対して接続可能または遮蔽可能である。定量部ＧＤは、バルブＶ１３を介して定量部ＧＥと繋がり、バルブＶ１３の開閉に応じて定量部ＧＥに対して接続可能または遮蔽可能である。定量部ＧＥは、バルブＶ１６を介して排出路５２と繋がり、バルブＶ１６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Ｖ１６を介して定量部ＧＥと繋がり、他端において廃液槽７と繋がっている。
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、空気孔５４、注入孔５３、リザーバー５５、廃液槽７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ＧＡ～ＧＥが区画化される。
図７は、第２流路１２０Ａを部分的に拡大した平面図である。
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に覆われることで略Ｙ方向に沿った溝部で形成される第１部分１２１と、図３に示すように、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１２４Ａ、１２５Ａ、上面流路１３１Ａ、１３２Ａ、定量部ＨＡ及び定量部ＧＡを有している。すなわち、定量部ＧＡ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。また、第２流路１２０Ａは、定量部ＧＡを除く第１部分１２１（すなわち、合流・分岐部１２４Ａ、１２５Ａ、上面流路１３１Ａ、１３２Ａ、定量部ＨＡ）、第２部分１２２及び第３部分１２３を第１流路１１０と非共有である非共有部として有している。
定量部ＨＡは、第２流路１２０Ａにおいて第１溶液と混合される第２溶液の体積を調整する領域の一つである。図８は、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおける定量部ＨＡ～ＨＥ近傍を部分的に拡大した平面図である。
図８に示されるように、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおいては、定量部ＨＡ～ＨＥそれぞれが設けられている。定量部ＨＡ～ＨＥは、同様の構成要素を有しているため、以下では定量部ＨＡを代表的に説明する（定量部ＨＢ～ＨＥにおける定量部ＨＡと対応する構成要素については、符号の末尾ＡをＢ～Ｅとして表示する）。
定量部ＨＡは、一対の合流・分岐部１４１Ａ、１４２Ａと、接続部１４３Ａとを備えている。合流・分岐部１４１Ａ、１４２Ａは、合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａと同様の構成である。接続部１４３Ａは、分岐部１４１Ａ、１４２Ａにおける頂点位置を介して合流・分岐部１４１Ａ、１４２Ａ同士を接続する。接続部１４３Ａは、一例として、直線状の溝（接続部１４３Ｄ、１４３Ｅ）、円弧状の溝、直線状と円弧状が組み合わされた溝（接続部１４３Ａ～１４３Ｃ）等を採ることができる。
合流・分岐部１４１Ａ、１４２Ａ及び接続部１４３Ａの面積、深さ（すなわち容積）は、定量部ＨＡにおいて定量する溶液の体積に応じて設定される。
具体的には、本実施形態の第２流路１２０Ａにおいては、一例として、定量部ＨＡ～ＨＥにおける一対の合流・分岐部１４１Ａ、１４２Ａ～１４１Ｅ、１４２Ｅの面積及び深さ（すなわち容積）は同一で、接続部１４３Ａ～１４３Ｅの容積を調整することにより、定量部ＨＡ～ＨＥの容積を調整可能である。
合流・分岐部１４１Ａにおける接続部１４３Ａが配置されていない（非配置）の頂点位置には、バルブＶ２１、Ｖ２２が配置されている。合流・分岐部１４１Ａは、バルブＶ２１を介して合流・分岐部１２５Ａと繋がり、バルブＶ２１の開閉に応じて合流・分岐部１２５Ａに対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部１４１Ａは、バルブＶ２２を介して空気導入路１４４Ａと繋がり、バルブＶ２２の開閉に応じて、大気開放されている空気導入路１４４Ａに対して接続可能または遮蔽可能である。
合流・分岐部１４２Ａにおける接続部１４３Ａが配置されていない（非配置）の頂点位置には、バルブＶ３、Ｖ２３が配置されている。合流・分岐部１４２Ａは、バルブＶ３を介して定量部ＧＡと繋がり、バルブＶ３の開閉に応じて定量部ＧＡに対して接続可能または遮蔽可能である。
合流・分岐部１４２Ａは、バルブＶ２３を介して排出路（希釈液排出口）１４５Ａと繋がり、バルブＶ２３の開閉に応じて排出路１４５Ａに対して接続可能または遮蔽可能である。排出路１４５Ａは、共有部である定量部ＧＡの＋Ｙ側の端部に設けられたバルブＶ３の近傍において、非共有部である定量部ＨＡに接続している。図５に示すように、排出路１４５Ａには、第２基板９を貫通する排出孔１４６Ａが接続されている。図３に示すように、排出孔１４６Ａは、第２基板９の下面９ａに形成された排液路１４０に接続されている。排液路１４０は、廃液槽７に接続されている。
なお、定量部ＨＡ～ＨＤの排出路１４５Ａ～１４５Ｄは、排出孔１４６Ａ～１４６Ｄ及び排液路１４０を介して廃液槽７に接続されているが、図８に示すように、定量部ＨＥの排出路１４５Ｅは、直接廃液槽７に接続されている。
図７に戻り、合流・分岐部１２４Ａは、合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａ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１２４Ａにおける頂点位置の一つと、合流・分岐部１１１Ａ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１１１Ａと合流・分岐部１２４Ａ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１２４Ａ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１３１Ａが接続され、他の一つにはバルブＶ５１が配置されている。
上面流路１３１Ａは、Ｙ方向に沿って延びている。上面流路１３１Ａは、＋Ｙ側において合流・分岐部１２４Ａ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１２５Ａは、合流・分岐部１２４Ａ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１２５Ａ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１２５Ａ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１２５ＡにおけるバルブＶ２１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１３２Ａが接続され、他の一つにはバルブＶ４１が配置されている。
上面流路１３２Ａは、Ｙ方向に沿って延びている。上面流路１３２Ａは、－Ｙ側において合流・分岐部１２５Ａと接続されている。
図３に示されるように、第２部分１２２は、下面流路１３３Ａを有している。下面流路１３３Ａは、Ｙ方向に沿って延びている。下面流路１３３Ａの一部は、積層方向視で上面流路１３１Ａ、１３２Ａ、及び定量部ＧＡ、ＨＡ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１３４Ａ、１３５Ａを有している。図４に示すように、接続孔１３４Ａは、第２基板９を貫通する。接続孔１３４Ａは、上面流路１３１Ａの－Ｙ側端部と下面流路１３３Ａの－Ｙ側端部とを接続する。接続孔１３５Ａは、第２基板９を貫通する。接続孔１３５Ａは、上面流路１３２Ａの＋Ｙ側端部と下面流路１３３Ａの＋Ｙ側端部とを接続する。
図７に示すように、第２流路１２０Ａには、供給路３９Ａを介してリザーバー２９Ａが接続され、回収口３７Ａを介して回収路３８Ａが接続されている。供給路３９Ａは、共有部である定量部ＧＡの－Ｙ側の端部に設けられたバルブＶ２の近傍において、非共有部である合流・分岐部１２４Ａに接続している。リザーバー２９Ａは、上面流路１３１と略平行に設けられている。図５に示すように、リザーバー２９Ａ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２９Ａの－Ｙ側端部には、第２基板９及び第３基板８をＺ方向に貫通し、第３基板８の下面８ａに開口する注入孔３２Ａが形成されている。溶液は、下面８ａ側から注入孔３２Ａを介してリザーバー２９Ａに注入されて貯溜される。
図２に示すように、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅは、それぞれ個別、且つ独立したリザーバー２９Ａ～２９Ｅを有している。リザーバー２９Ａ～２９Ｅに充填される第２溶液としては、例えば、リザーバー５５に貯留された第１溶液に含まれる試料と混合される試薬を含む溶液、あるいは試料を含む原液を希釈する希釈液が挙げられる。リザーバー２９Ａ～２９Ｅ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。また、第２溶液が希釈液の場合、同じ濃度の希釈液がリザーバー２９Ａ～２９Ｅに充填されてもよいし、異なる濃度の希釈液がリザーバー２９Ａ～２９Ｅに充填されてもよい。
供給路３９Ａは、バルブＶ５１の開閉に応じて合流・分岐部１２４Ａ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２９Ａは、バルブＶ５１を閉じることにより、第２流路１２０Ａに対して区画される。
回収口３７Ａ及び回収路３８Ａは、バルブＶ４１の開閉に応じて合流・分岐部１２５Ａと接続可能または遮蔽可能である。回収路３８Ａは、＋Ｙ側に向けて延びており、末端に回収孔３６Ａが形成されている。回収孔３６Ａは、第２基板９及び第３基板８をＺ方向に貫通し、第３基板８の下面８ａに開口している。
図９は、図７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１２５Ａ、１４１Ａ及びバルブＶ２１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、Ｖ２２～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５についても同様の構成である。
なお、上記の合流・分岐部１１１Ａ～１１１Ｅ、１１２Ａ～１１２Ｅ、１２４Ａ～１２４Ｅ、１２５Ａ～１２５Ｅ、１４１Ａ～１４１Ｅ、１４２Ａ～１４２Ｅ及びバルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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Ｖ２１の構造について説明する。
図９に示すように、第１基材６には、バルブＶ２１を保持するバルブ保持孔３４が設けられる。バルブＶ２１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Ｖ２１は、弾性材料から構成される。バルブＶ２１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Ｖ２１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Ｖ２１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Ｖ２１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Ｖ２１は、窪み４０から離間することで流路１１を開放する（図９の仮想線（二点鎖線））。
合流・分岐部１２５Ａ、１４１Ａの底面８５ｑには、バルブＶ２１（窪み４０）と合流・分岐部１２５Ａ、１４１Ａの境界に位置し、バルブＶ２１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１２５Ａ、１４１Ａ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Ｖ２１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、回収口３７Ａ、供給路３９Ａ、導入路５１Ａ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１０参照）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１２５Ａ、１４１Ａ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１２５Ａ、１４１Ａ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。
次に、上記の流体デバイス１を用いて第１溶液と第２溶液とを混合する方法について説明する。本実施形態では、第１溶液として試料を含む原液を用い、第２溶液として第１溶液（原液）を希釈する希釈液を用いるものとして説明する。原液と希釈液とを混合する際には、予め上述した流体デバイス１が準備されているものとする。
本実施形態では、第２流路１２０Ａ～１２０Ｅに関して、［表１］に示すように、希釈比率１／２～１／３２にて原液を希釈する。流体デバイス１においては、［表１］に示す原液量に応じて、共有部である定量部ＧＡ～ＧＥの容積がそれぞれ設定されている。また、流体デバイス１においては、［表１］に示す希釈液量に応じて第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおける定量部ＧＡ～ＧＥを除いた非共有部の容積がそれぞれ設定されている。上記共有部の容積及び非共有部の容積は、上記希釈比率に対応する容積比に応じて設定されている。
Figure 0007151766000001
（リザーバー５５から第１流路１１０に第１溶液を供給して定量する手順）
次に、流体デバイス１においてリザーバー５５から第１流路１１０に第１溶液（原液）を供給して定量する手順、及びリザーバー２９Ａ～２９Ｅから第２流路１２０Ａに第２溶液（希釈液）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における第１溶液の定量と、第２流路１２０Ａにおける第２溶液の定量との順序はどちらが先でも構わない。また、リザーバー５５及びリザーバー２９Ａには、［表１］に示される量以上の溶液が予め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ＧＡ～ＧＥと導入路５１と排出路５２とは、注入孔５３、空気孔５４、リザーバー５５、廃液槽７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５に示す空気孔３５から廃液槽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、リザーバー５５に収容された第１溶液は、導入路５１を介して定量部ＧＡ～ＧＥ及び排出路５２に順次導入される。
例えば、定量部ＧＡに溶液を導入する際に、導入路５１からバルブＶ１を介して合流・分岐部１１１Ａに導入された溶液は、接続部１１３Ａを介して合流・分岐部１１２Ａに導入される。
ここで、導入路５１とバルブＶ１との境界には、上述した傾斜部ＳＬが設けられているため、導入路５１とバルブＶ１（窪み４０）との境界に気泡残りを抑制した状態で第１溶液をスムーズにバルブＶ１に導入して満たすことができる。また、合流・分岐部１１１Ａは、平面視で正三角形に形成されており、バルブＶ１（窪み４０）を基点として他の頂点位置に配置されたバルブＶ２及び接続部１１３Ａまでの距離が同一である。そのため、バルブＶ１から合流・分岐部１１１Ａに導入された第１溶液は、図１０に二点鎖線で示すように、バルブＶ２及び接続部１１３Ａにほぼ同時に到達する。
その結果、例えば、接続部１１３Ａに先に到達した溶液が接続部１１３Ａ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。
また、接続部１１３Ａを介して溶液が導入された合流・分岐部１１２Ａについても、合流・分岐部１１２Ａが平面視で正三角形に形成されており、接続部１１３Ａを基点として他の頂点位置にあるバルブＶ３、Ｖ４までの距離は同一である。そのため、接続部１１３Ａから合流・分岐部１１２Ａに導入された第１溶液は、図１０に二点鎖線で示すように、バルブＶ３、Ｖ４にほぼ同時に到達する。
その結果、例えば、バルブＶ４に先に到達した第１溶液が定量部ＧＢ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。
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ＧＡ～ＧＥをそれぞれ区画化する。この結果、図１に示されるように、気泡残りが抑制された状態で定量部ＧＡ～ＧＥにおいて、［表１］に示された量で第１溶液ＳＡがそれぞれ定量される（図１では、定量部ＧＡのみ第１溶液ＳＡを表示）。
換言すると、定量部ＧＡは、バルブＶ１、Ｖ４を閉じることにより、第１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２９Ａ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、Ｖ２２、Ｖ４１を閉じ、バルブＶ２１、Ｖ２３、Ｖ５１を開く。これにより、リザーバー２９Ａは、供給路３９Ａ、第１部分１２１を構成する合流・分岐部１２４Ａ及び上面流路１３１Ａ、第３部分１２３を構成する接続孔１３４Ａ、第２部分１２２を構成する下面流路１３３Ａ、第３部分１２３を構成する接続孔１３５Ａ、第１部分１２１を構成する上面流路１３２Ａ及び定量部ＨＡ、排出路１４５Ａ、排出孔１４６Ａ及び排液路１４０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２９Ａ内の第２溶液は、供給路３９Ａを介して合流・分岐部１２４Ａ、上面流路１３１Ａ、接続孔１３４Ａ、下面流路１３３Ａ、接続孔１３５Ａ、上面流路１３２Ａ、合流・分岐部１２５Ａ、定量部ＨＡ、排出路１４５Ａ、排出孔１４６Ａ及び排液路１４０に順次導入される。
供給路３９Ａを介して定量部ＧＡを除く第２流路１２０Ａに第２溶液を導入する際についても、合流・分岐部１２４Ａ、１２５Ａ、１４１Ａ、１４２Ａが平面視で正三角形に形成されており、それぞれバルブＶ５１、上面流路１３２Ａ、バルブＶ２１、接続部１４３Ａを基点として他の頂点位置までの距離は同一である。そのため、供給路３９から定量部ＧＡを除く第２流路１２０Ａに導入された第２溶液は、気泡が残る事態を抑制された状態で導入される。
この後、バルブＶ２３、Ｖ５１を閉じることで、第２流路１２０Ａのうち、定量部ＧＡを除いた領域を区画する。この結果、図１に示されるように、第２流路１２０Ａにおいて、定量部ＧＡを除いた、合流・分岐部１２４Ａ、上面流路１３１Ａ、接続孔１３４Ａ、下面流路１３３Ａ、接続孔１３５Ａ、上面流路１３２Ａ合流・分岐部１２５Ａ、定量部ＨＡに気泡残りが抑制された状態で［表１］に示された量（２４μｌ）で第２溶液ＳＢが定量される。
なお、他の第２流路１２０Ｂ～１２０Ｅにおいて第２溶液を定量する場合は、定量部ＧＡを除いた第２流路１２０Ａにおいて第２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において第２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第２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第２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第２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ＧＡに第１溶液ＳＡを定量し、定量部ＧＡを除いた第２流路１２０Ａに第２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ＧＡ、ＨＡ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ＧＡ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内の第１溶液ＳＡ及び第２溶液ＳＢを送液して循環させる。第２流路１２０Ａを循環する第１溶液ＳＡ及び第２溶液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、定量された第１溶液ＳＡ及び第２溶液ＳＢの混合および反応が促進される。
第２流路１２０Ａ～１２０Ｅにおいて、第１溶液ＳＡ及び第２溶液ＳＢを循環して混合させることにより、原液が希釈比率１／２～１／３２でそれぞれ希釈された溶液（原液の濃度が５０体積％、２５体積％、１２．５体積％、６．２５体積％、３．１２５体積％の溶液）が得られる。
続いて、バルブＶ２１を閉じ、バルブＶ２２、Ｖ４１を開くことにより、第２流路２００Ａは、バルブＶ２１を挟んだ一方側で回収口３７Ａ及び回収路３８Ａを介して回収孔３６Ａに連通する。また、第２流路２００Ａは、バルブＶ２１を挟んだ他方側で空気導入路１４４Ａと連通する。
そして、吸引装置を用いて、回収孔３６Ａを負圧吸引する。これにより、第２流路１２０Ａ内の希釈比率１／２の原液は、回収口３７Ａ、回収路３８Ａ及び回収孔３６Ａを介して取り出されて回収される。同様に、第２流路２００Ｂ～２００Ｅにおいて、バルブＶ２４、Ｖ２７、Ｖ３０、Ｖ３３を閉じ、Ｖ２５、Ｖ２８、Ｖ３１、Ｖ３４、Ｖ４２～Ｖ４５を開き、回収孔３６Ｂ～３６Ｅを負圧吸引することにより、第２流路２００Ｂ～２００Ｅ内の希釈比率１／４、１／８、１／１６、１／３２の原液がそれぞれ個別に回収される。
以上説明したように、本実施形態の流体デバイス１では、第１流路１１０において第１溶液が定量される共有部としての定量部ＧＡ～ＧＥを第２流路１２０Ａ～１２０Ｅが共有し、第２流路１２０Ａにおいて第２溶液が定量される第１流路１１０とは非共有の非共有部の容積と、上記共有部の容積との容積比が、第１溶液と第２溶液との希釈比率（混合比）に基づいて設定されているため、互いに異なる複数の比率で希釈された第１溶液を容易に得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、Ｘ方向に沿って配置された第１流路１１０に対して、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。
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ＧＡ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合流・分岐部１１１Ａ、１１２Ａ１２４Ａ、１２５Ａ、１４１Ａ、１４２Ａ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、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ＧＡ～ＧＥ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。
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～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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。
［流体デバイス１の第２実施形態］
続いて、流体デバイス１の第２実施形態について、図１１乃至図１６を参照して説明する。
これらの図において、図１乃至図１０に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第１実施形態では、並列して配置された第２流路１２０Ａ～１２０Ｅを用いて原液（第１溶液）を希釈液（第２溶液）で混合（希釈）する構成を例示したが、第２実施形態では、原液を希釈液で希釈する流路を段階的に複数段設ける構成について説明する。
図１１は第２実施形態に係る流体デバイス１を模式的に示す平面図である。
図１１に示すように、流体デバイス１は、原液を導入する導入流路として上記第１実施形態で説明した第１流路１１０と、循環流路（第１循環流路）Ｍと複数（図１１では二つ）の循環流路（第３循環流路）Ｓ１、Ｓ２とを有している。循環流路Ｍは、第１流路１１０から導入された溶液と希釈液とを混合する主流路である。第１流路１１０から導入された溶液は、原液が希釈液で所定比率に混合して希釈された混合液（以下では、原液ＳＡと称する）である。
循環流路Ｓ１、Ｓ２は、前段の循環流路（循環流路Ｓ１の場合は循環流路Ｍ、循環流路Ｓ２の場合は循環流路Ｓ１）と一部の流路を共有流路として共有し、当該共有流路に収容された原液と希釈液との混合液を、前段の循環流路と非共有の非共有流路に収容された希釈液と混合する副流路である。また、循環流路Ｓ１は、上記非共有流路の一部を原液供給部として後段の循環流路Ｓ２と共有する共有流路を有している。
なお、第２実施形態では、循環流路Ｍ及び循環流路Ｓ１、Ｓ２に対して原液あるいは希釈液を供給、排出する流路、及び各循環流路において溶液を移動させるポンプ等については簡略化または省略する。
第１流路１１０は、矩形状の循環流路Ｍの一辺の延長線上に配置されている。第１流路１１０には、循環流路Ｍとの交差部近傍にバルブＶ７１、Ｖ７２が設けられている。
循環流路Ｍは、第１流路１１０との交差部近傍（原液ＳＡの導入側）にバルブＶ６１が設けられている。循環流路Ｍは、第１流路１１０との交差部近傍（原液ＳＡの排出側）にバルブＶ６２が設けられている。循環流路Ｍは、循環流路Ｓ１と共有する共有流路（共有部）１６１を挟んで設けられたバルブＶ６３、Ｖ６４を有している。
また、循環流路Ｍには、希釈液ＳＢが導入される導入路１５２Ａと、混合液を回収する際に空気が導入される導入路１５２Ｂと、導入路１５２Ａを介して希釈液ＳＢを導入する際に当該希釈液ＳＢが排出される排出路１５３Ａと、原液ＳＡと希釈液ＳＢとの混合液を回収する回収路１５３Ｂとが接続されている。なお、循環流路Ｍに希釈液ＳＢを導入する際には、排出路１５３Ａから希釈液ＳＢが排出され、また、循環流路Ｍから混合液を回収する際には、導入路１５２Ｂから空気が導入されるが、以下ではその説明を省略する。
循環流路Ｓ１は、共有流路１６１を挟んで設けられたバルブＶ６５、Ｖ６６と、後段の循環流路Ｓ２と共有する共有流路（共有部）１６２を挟んで設けられたバルブＶ６７、Ｖ６８とを有している。循環流路Ｓ１には、希釈液が導入される導入路１５４Ａと、混合液を回収する際に空気が導入される導入路１５４Ｂと、導入路１５４Ａを介して希釈液ＳＢを導入する際に当該希釈液ＳＢが排出される排出路１５５Ａと、原液と希釈液との混合液を回収する回収路１５５Ｂとが接続されている。なお、循環流路Ｓ１に希釈液ＳＢを導入する際には、排出路１５５Ａから希釈液ＳＢが排出され、また、循環流路Ｓ１から混合液を回収する際には、導入路１５４Ｂから空気が導入されるが、以下ではその説明を省略する。
循環流路Ｓ２は、共有流路１６２を挟んで設けられたバルブＶ６９、Ｖ７０を有している。循環流路Ｓ２には、希釈液が導入される導入路１５６Ａと、混合液を回収する際に空気が導入される導入路１５６Ｂと、導入路１５６Ａを介して希釈液ＳＢを導入する際に当該希釈液ＳＢが排出される排出路１５７Ａと、原液と希釈液との混合液を回収する回収路１５７Ｂとが接続されている。なお、循環流路Ｓ２に希釈液ＳＢを導入する際には、排出路１５７Ａから希釈液ＳＢが排出され、また、循環流路Ｓ２から混合液を回収する際には、導入路１５６Ｂから空気が導入されるが、以下ではその説明を省略する。
続いて、上記構成の流体デバイス１を用いて原液ＳＡと希釈液ＳＢとを混合する方法について説明する。
まず、図１１に示すように、第１流路１１０におけるバルブＶ７１、Ｖ７２を開き、循環流路ＭにおけるバルブＶ６１、Ｖ６２を閉じ、バルブＶ６３、Ｖ６４を開き、バルブＶ６１、Ｖ６２間の距離が短い側の流路に第１流路１１０から原液ＳＡを導入する。また、循環流路ＭにおけるバルブＶ６１、Ｖ６２間の距離が長い側の流路に導入路１５２Ａから希釈液ＳＢを導入する。
次に、図１２に示すように、第１流路１１０におけるバルブＶ７１、Ｖ７２を閉じ、循環流路ＭにおけるバルブＶ６１、Ｖ６２を開いた後に、ポンプを駆動し、原液ＳＡと希釈液ＳＢとを循環流路Ｍで循環させて混合することで、濃度が原液ＳＡよりも小さい溶液ＳＣを形成する。
ここで、循環流路Ｍにおいて、原液ＳＡが収容されるバルブＶ６１、Ｖ６２間の容積（循環流路ＭにおいてバルブＶ６１、Ｖ６２間の距離が短い側の流路の容積）をＶＬ１とし、希釈液ＳＢが収容されるバルブＶ６１、Ｖ６２間の容積（第１循環流路ＭにおいてバルブＶ６１、Ｖ６２間の距離が長く、バルブＶ６３、Ｖ６４を含む流路の容積）をＶＬ２とし、原液ＳＡの希釈比率を１／Ｎａとすると、下式（１）を満足する。
１／Ｎａ＝ＶＬ１／（ＶＬ１＋ＶＬ２） …（１）
従って、循環流路Ｍにおいては、共有流路１６１も含め、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎａで希釈された溶液ＳＣが収容されている。
次に、図１３に示すように、循環流路ＭにおけるバルブＶ６３、Ｖ６４を閉じる。これにより、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎａで希釈された溶液ＳＣを収容する共有流路１６１が循環流路Ｍと分離される。この後、循環流路Ｓ２におけるバルブＶ６９、Ｖ７０を閉じ、循環流路Ｓ１におけるバルブ６７、Ｖ６８を開いた状態で導入路１５４Ａから、循環流路Ｓ１における共有流路１６１を除いた非共有流路に希釈液ＳＢを導入する。
次に、図１４に示すように、循環流路Ｓ１におけるバルブＶ６５、Ｖ６６を開いた後に、ポンプを駆動し、共有流路１６１に収容された溶液ＳＣと、非共有流路に収容された希釈液ＳＢとを循環流路Ｓ１で循環させて混合することで、原液ＳＡの濃度が溶液ＳＣよりも小さい溶液ＳＤを形成する。
ここで、循環流路Ｓ１において、共有流路１６１の容積をＶＬ３とし、共有流路１６１を除いた非共有流路の容積をＶＬ４とし、溶液ＳＣの希釈比率をＮｂとすると、下式（２）を満足する。
１／Ｎｂ＝ＶＬ３／（ＶＬ３＋ＶＬ４） …（２）
溶液ＳＣは、原液ＳＡの希釈比率が１／Ｎａであるため、溶液ＳＤにおける原液ＳＡの希釈比率１／Ｎｃは、下式（３）で示される。
１／Ｎｃ＝（１／Ｎａ）×（１／Ｎｂ） …（３）
従って、循環流路Ｓ１においては、共有流路１６２も含め、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎｃで希釈された溶液ＳＤが収容されている。
次に、図１５に示すように、循環流路Ｓ１におけるバルブＶ６７、Ｖ６８を閉じる。これにより、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎｃで希釈された溶液ＳＤを収容する共有流路１６２が循環流路Ｓ１と分離される。この後、循環流路Ｓ２におけるバルブ６９、Ｖ７０を閉じた状態で導入路１５６Ａから、循環流路Ｓ２における共有流路１６２を除いた非共有流路に希釈液ＳＢを導入する。
次に、図１６に示すように、循環流路Ｓ２におけるバルブＶ６９、Ｖ７０を開いた後に、ポンプを駆動し、共有流路１６２に収容された溶液ＳＤと、非共有流路に収容された希釈液ＳＢとを循環流路Ｓ２で循環させて混合することで、原液ＳＡの濃度が溶液ＳＤよりも小さい溶液ＳＥを形成する。
循環流路Ｓ２において、共有流路１６２の容積をＶＬ５とし、共有流路１６２を除いた非共有流路の容積をＶＬ６とし、循環流路Ｓ２における溶液ＳＤの希釈比率を１／Ｎｄとすると、下式（４）を満足する。
１／Ｎｄ＝ＶＬ５／（ＶＬ５＋ＶＬ６） …（４）
溶液ＳＤは、式（３）から原液ＳＡの希釈比率が１／Ｎｃ（＝（１／Ｎａ）×（１／Ｎｂ））であるため、溶液ＳＥにおける原液ＳＡの希釈比率１／Ｎｅは、下式（５）で示される。
１／Ｎｅ＝（１／Ｎａ）×（１／Ｎｂ）×（１／Ｎｄ） …（５）
従って、循環流路Ｓ２においては、共有流路１６２も含め、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎｅで希釈された溶液ＳＥが収容されている。
このように、流体デバイス１においては、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎａで希釈された溶液ＳＣが循環流路Ｍに収容され、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎｃ（＝（１／Ｎａ）×（１／Ｎｂ））で希釈された溶液ＳＤが循環流路Ｓ１に収容され、原液ＳＡが希釈比率１／Ｎｅ（＝（１／Ｎａ）×（１／Ｎｂ）×（１／Ｎｄ））で希釈された溶液ＳＥが循環流路Ｓ２に収容されている。
そして、溶液ＳＣは回収路１５３Ｂから回収され、溶液ＳＤは回収路１５５Ｂから回収され、溶液ＳＥは回収路１５７Ｂから回収される。
以上説明したように、本実施形態の流体デバイス１では、循環流路Ｍで原液ＳＡを希釈した溶液ＳＣを循環流路Ｓ１における希釈対象とし、循環流路Ｓ１で希釈した溶液ＳＤを希釈対象としているため、第１実施形態で説明した並列的に希釈する構成と比較して、原液ＳＡを高比率で希釈することを容易に行える。
［流体デバイス１の第３実施形態］
続いて、流体デバイス１の第３実施形態について、図１７を参照して説明する。
これらの図において、図１乃至図１６に示す第１実施形態及び第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第３実施形態においては、第１実施形態で説明した並行希釈型の第２流路１２０Ａ～１２０Ｄと、第２実施形態で説明した原液を希釈した溶液を希釈対象とする段階希釈型の循環流路とを併用する構成について説明する。
図１７は、第３実施形態に係る流体デバイス１を模式的に示す平面図である。
図１７に示すように、流体デバイス１は、第１流路１１０と、第１流路１１０の一部をそれぞれ共有する上述した第２流路１２０Ａ～１２０Ｄを有している。各第２流路１２０Ａ～１２０Ｄには、前段との共有流路に収容され、原液が希釈された溶液を希釈対象とするとともに、後段への原液供給部として、一部が区画可能な循環流路Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ設けられている。なお、図１７においては、循環流路Ｓ１、Ｓ２の符号の末尾に、第２流路１２０Ａ～１２０Ｄにおける末尾の符号を添えている。
各第２流路１２０Ａ～１２０Ｄに設けられた循環流路Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ導入された溶液を１／１６（１／２５）に希釈する。［表２］には、第２流路１２０Ａ～１２０Ｄ及び循環流路Ｓ１Ａ～Ｓ１Ｄ、Ｓ２Ａ～Ｓ２Ｄにおける希釈比率が示されている。
Figure 0007151766000002
本実施形態では、上記第２実施形態で示した循環流路Ｍに代えて、第１実施形態で示した第２流路１２０Ａ～１２０Ｄに第２循環流路Ｓ１、Ｓ２を設けることにより、［表２］に示されるように、１／２１～１／２１２まで、原液が広範囲に亘る希釈比率でそれぞれ希釈された溶液（混合液）を容易に得ることが可能になる。
［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１８及び図１９を参照して説明する。
図１８は、システムＳＹＳの基本構成を示す断面図である。
図１８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～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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１９は、駆動部ＴＲの平面図である。図１９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１９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～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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１９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～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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ＧＡ～ＧＥ）への溶液ＳＡの導入、定量部ＧＡ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～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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、上記実施形態では、環状の第２流路１２０Ａ～１２０ＥがＹＺ平面と略平行な平面に沿って設けられている構成を例示したが、この構成に限定されず、例えば、ＸＹ平面と略平行な平面に沿って設けられる構成であってもよい。
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。
また、例えば、上記第１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、上記第２実施形態及び第３実施形態では、副流路としての第２循環流路が二つ設けられる構成を例示したが、三つ以上設けられる構成であってもよい。
また、上記実施形態では、合流・分岐部の輪郭が、バルブＶ１～Ｖ１６、Ｖ２１～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５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２０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２０に示すように、第１流路１１０においては、バルブＶ１と接続部１１３Ａとを繋ぐ導入流路１７１と、バルブＶ４と接続部１１３Ａとを繋ぐ導入流路１７２とが設けられている。導入流路１７２は、バルブＶ４を介して、定量部ＧＢを構成する導入流路１７３に繋がっている。接続部１１３Ａ及び導入流路１７１、１７２は、線状に形成された溝部で構成されている。バルブＶ２とバルブＶ４との間に定量部ＧＡが形成されている。
第２流路１２０Ａにおける定量部ＨＡは、バルブＶ２２、Ｖ２３の間に配置されたＸ方向に延びる直線状の溝部で形成されている。定量部ＨＡには、接続部１１３Ａの＋Ｙ側端部と、上面流路１３２Ａの－Ｙ側端部とがつながっている。第１部分１２１を構成する接続部１１３Ａ及び上面流路１３２Ａは、Ｘ方向に離間して配置されている。
接続部１１３Ａにおける定量部ＨＡとの交差部近傍には、バルブＶ３が配置されている。上面流路１３２Ａにおける定量部ＨＡとの交差部近傍には、バルブＶ１が配置されている。上面流路１３２Ａにおける接続孔１３５ＡとバルブＶ２１との間には、一端がバルブＶ４１につながった直線状の排出流路１７４がつながっている。
上面流路１３１Ａにおける導入流路１７１との交差部近傍には、バルブＶ２が配置されている。上面流路１３１ＡにおけるポンプＰとバルブＶ２との間には、一端がバルブＶ５１につながった直線状の導入流路１７５が繋がっている。
第１部分１２２を構成する下面流路１３３Ａは、上面流路１３１Ａ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１３５Ａ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１３２Ａ及び下面流路１３３Ａの＋Ｙ側端部同士をつないでいる。定量部ＨＡ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ＧＡに所定量の溶液ＳＡが定量される。
次に、バルブＶ１～Ｖ４、Ｖ２２、Ｖ４１を閉じ、バルブＶ２１、Ｖ２３、Ｖ５１を開いた状態で、導入流路１７５を介して上面流路１３１Ａ、接続孔１３４Ａ、下面流路１３３Ａ、接続孔１３５Ａ、上面流路１３２Ａ、定量部ＨＡに溶液ＳＢを順次導入する。次いで、バルブＶ２３、Ｖ５１を閉じることで、第２流路１２０Ａのうち、定量部ＧＡを除いた領域（非共有部）を区画して溶液ＳＢを定量する。
そして、定量部ＧＡに溶液ＳＡを定量し、定量部ＧＡ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。このように、直線状の溝部で形成された第１流路１１０及び第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、 ３９Ａ～３９Ｅ…供給路（希釈液導入口）、 ５１…導入路（原液導入口）、 ７３…駆動流体供給孔（供給部）、 １１０…第１流路（原液導入流路）、 １２０、１２０Ａ～１２０Ｅ…第２流路（第１循環流路）、 １２１…第１部分、 １２２…第２部分、 １２３…第３部分、 ＧＡ～ＧＥ…定量部（共有部）、 １１１Ａ、１１２Ａ…合流・分岐部、 １１３Ａ…接続部、 １４５Ａ…排出路（希釈液排出口）、 １６１、１６２…共有流路（共有部）、 Ｍ…循環流路（第１循環流路）、 Ｐｅ要素ポンプ（駆動バルブ）、 Ｓ１、Ｓ２…循環流路（第３循環流路）、 ＳＡ…第１溶液（原液）、 ＳＢ…第２溶液（希釈液）、 ＴＲ…駆動部、 Ｖ１～Ｖ１６、Ｖ２２～Ｖ３５、Ｖ４１～Ｖ４５、Ｖ５１～Ｖ５５…バルブ

Claims (22)

  1. 厚さ方向に積層された第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との接触面に形成され、第１溶液を導入可能な第１溶液導入流路と、
    前記第１溶液導入流路と流路の一部を共有する共有部と、前記第１溶液導入流路と非共有で第２溶液導入口と接続する非共有部と、を有する環状の流路で構成された第１循環流路と、
    前記第１循環流路とは独立して設けられ、前記第１溶液導入流路と一部の流路を共有する共有部と、前記第１溶液導入流路と非共有で前記第２溶液導入口と接続する非共有部とを有する環状の流路で構成される第２循環流路、及び／又は、前記第１循環流路と流路の一部を共有する共有流路と、前記第１循環流路と非共有で前記第２溶液導入口と接続する非共有流路とを有する環状の流路で構成される第３循環流路を備え、
    前記第１溶液導入流路は前記共有部の両端にバルブを備え、
    前記第１循環流路と第２循環流路とは、前記共有部と前記非共有部との容積比が異なる、流体デバイス。
  2. 前記非共有部は、第２溶液排出口と接続する、
    請求項１に記載の流体デバイス。
  3. 前記第２溶液導入口は、前記共有部の一端のバルブの近傍において前記非共有部に接続し、前記第２溶液排出口は前記共有部の一端のバルブの近傍において前記非共有部に接続する、
    請求項２に記載の流体デバイス。
  4. 前記非共有流路は、前記第２溶液排出口と接続する、
    請求項３に記載の流体デバイス。
  5. 前記共有流路の両端にはバルブが備えられ、
    前記第２溶液導入口は、前記共有流路の一端のバルブの近傍において前記非共有流路に接続し、前記第２溶液排出口は前記共有流路の他端のバルブの近傍において前記非共有流路に接続する、請求項４に記載の流体デバイス。
  6. 前記第２基板の前記第１基板と逆側に積層された第３基板を備え、
    前記非共有部は、
    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、前記共有部につながる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部分とを両端側の位置でそれぞれ接続する第３部分とを有する、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  7. 前記第１部分と前記第２部分とは、少なくとも一部が前記厚さ方向に重なっている、
    請求項６に記載の流体デバイス。
  8. 前記共有部を前記第１溶液導入流路の一部または前記第１循環流路の一部に切り替え可能な切替部を有する、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  9. 前記切替部は、前記流路中の溶液の流れを調整するバルブを含む、
    請求項８に記載の流体デバイス。
  10. 前記共有部と前記非共有部との少なくとも一方は、溶液を所定量に定量可能な定量部を含み、
    前記定量部は、それぞれが前記厚さ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又は平行な輪郭で囲まれ、前記溶液の合流または分岐が行われる一対の合流・分岐部と、
    前記一対の合流・分岐部における前記頂点位置の一つを介して前記一対の合流・分岐部同士を接続する接続部と、を有し、
    前記接続部が非配置の前記合流・分岐部における前記頂点位置には、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１～９のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  11. 前記第１循環流路及び前記第２循環流路の間で前記定量部は、前記一対の合流・分岐部同士の容積が等しく、前記接続部の容積が前記容積比に応じて設定されている、
    請求項１０に記載の流体デバイス。
  12. さらに、区画された前記第３循環流路の一部を第１溶液供給部として含み、前記第２溶液を含む溶液が導入可能で前記第１循環流路とは独立して環状に設けられた副流路を有する、
    請求項１１に記載の流体デバイス。
  13. 前記副流路は、それぞれの一部が後段への第１溶液供給部として区画可能に段階的に複数段設けられている、
    請求項１２に記載の流体デバイス。
  14. 前記第１溶液導入流路及び前記第１循環流路は、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１～１３のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  15. 前記第１循環流路及び前記第２循環流路は、互いに連携して作動し前記第１循環流路及び前記第２循環流路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、前記第１循環流路及び前記第２循環流路に亘って延びる直線上に配置されている、
    請求項１～１４のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  16. 請求項１から１５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。
  17. 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前記供給部から選択された位置に配置されている、
    請求項１６に記載のシステム。
  18. 請求項１５に記載の流体デバイスと、
    前記第１循環流路及び前記第２循環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。
  19. 厚さ方向に積層された第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との接触面に形成され、第１溶液を導入可能な第１溶液導入流路と、前記第１溶液導入流路と流路の一部を共有する共有部と、前記第１溶液導入流路と非共有で第２溶液導入口と接続する非共有部と、を有する環状の流路で構成された第１循環流路と、前記第１循環流路とは独立して設けられ、前記第１溶液導入流路と一部の流路を共有する共有部と、前記第１溶液導入流路と非共有で前記第２溶液導入口と接続する非共有部とを有する環状の流路で構成される第２循環流路、及び／又は、前記第１循環流路と流路の一部を共有する共有流路と、前記第１循環流路と非共有で前記第２溶液導入口と接続する非共有流路とを有する環状の流路で構成される第３循環流路を備え、前記第１溶液導入流路は前記共有部の両端にバルブを備え、前記第１循環流路と第２循環流路とは、前記共有部と前記非共有部との容積比が異なる流体デバイスを準備することと、
    前記共有部を含む前記第１溶液導入流路に第１溶液を導入することと、
    前記第１循環流路の前記非共有部に第２溶液を導入することと、
    前記共有部を前記第１溶液導入流路の一部から前記第１循環流路の一部に切り替えることと、
    前記第１循環流路において、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。
  20. 前記第１循環流路は、前記非共有部の両端に第２バルブを備え、
    前記第２バルブを閉じ前記バルブを開いた状態から、前記バルブを閉じ前記第２バルブを開くことにより、前記共有部を前記第１溶液導入流路の一部から前記第１循環流路の一部に切り替える、
    請求項１９に記載の混合方法。
  21. 区画された前記第３循環流路の一部を第１溶液供給部として含み、前記第１循環流路とは独立して環状に設けられた副流路に第２溶液を導入することと、
    前記副流路において、前記第１溶液供給部で定量された第１溶液を含む第２溶液と、前記副流路に導入した前記第２溶液を混合することと、を含む、
    請求項１９又は２０に記載の混合方法。
  22. 前記副流路は、それぞれの一部が後段への前記第１溶液供給部として区画可能に段階的に複数段設けられている、
    請求項２１に記載の混合方法。
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