JP7196916B2 - 流体デバイス及びシステム - Google Patents

流体デバイス及びシステム Download PDF

Info

Publication number
JP7196916B2
JP7196916B2 JP2020527151A JP2020527151A JP7196916B2 JP 7196916 B2 JP7196916 B2 JP 7196916B2 JP 2020527151 A JP2020527151 A JP 2020527151A JP 2020527151 A JP2020527151 A JP 2020527151A JP 7196916 B2 JP7196916 B2 JP 7196916B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
valve
merging
confluence
branch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020527151A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020003520A1 (ja
JPWO2020003520A5 (ja
Inventor
遼 小林
哲臣 高崎
直也 石澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of JPWO2020003520A1 publication Critical patent/JPWO2020003520A1/ja
Publication of JPWO2020003520A5 publication Critical patent/JPWO2020003520A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7196916B2 publication Critical patent/JP7196916B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0605—Metering of fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0874—Three dimensional network
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0622—Valves, specific forms thereof distribution valves, valves having multiple inlets and/or outlets, e.g. metering valves, multi-way valves

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Description

本発明は、流体デバイス及びシステム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、一方の基板には他方の基板により覆われることで構成される流路を有する一対の基板を有し、前記流路は、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前記各線分と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、前記合流・分岐部の前記正三角形の頂点位置の一つを介して前記一対の合流・分岐部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、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、前記バルブを変形す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。
一実施形態の流体デバイスを模式的に示す断面図である。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す平面図である。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す部分平面図である。 図２における基材５のＡ－Ａ線視断面図である。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す平面図である。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示す部分平面図である。 一実施形態のシステムＳＹＳの基本構成を示す断面図である。 一実施形態のシステムＳＹＳの駆動部ＴＲを示す平面図である。
以下、本発明の流体デバイス及びシステムの実施の形態を、図１ないし図８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の断面模式図である。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。
本実施形態の流体デバイス１は、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２に示すように、流体デバイス１は、基材５と複数のバルブＶ１～Ｖ９とを備える。また、図１に示すように、基材５は、厚さ方向に積層された３つの基板（第１基材６、第２基材９および第３基材８）を有する。本実施形態の第１基材６、第３基材８および第２基材９は、樹脂材料から構成される。第１基材６、第３基材８および第２基材９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基材（例、第１の基板（基板）、蓋部、流路の上部又は下部、流路の上面又は底面）６、第３基材（例、第３の基板（基板）、蓋部、流路の上部又は下部、流路の上面又は底面）８および第２基材（第２の基板）９は水平面に沿って配置され、第１基材６は第２基材９の上側に配置され、第３基材８は第２基材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。
第１基材６、第２基材９および第３基材８は、水平方向に沿って延びる板材である。第１基材６、第２基材９および第３基材８は、上下方向に沿ってこの順で積層されている。すなわち、第２基材９は、第１基材６の下側において第１基材６に積層される。また、第３基材８は、第１基材６と反対側の面（下面９ａ）において第２基材９に積層される。
なお、以下の説明において、第１基材６、第２基材９および第３基材８を積層させる方向を単に積層方向と呼ぶ。本実施形態において、積層方向は、上下方向である。また、本実施形態において、積層方向は、基板（第１基材６、第２基材９および第３基材８）の厚さ方向である。
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。
基材５には、注入孔３２と、リザーバー２９と、流路１１と、廃液槽７と、排出孔３７と、空気孔３５と、供給孔３９と、が設けられている。
注入孔３２は、第１基材６および第２基材９を貫通する。注入孔３２は、第２基材９と第３基材８との境界部に位置するリザーバー２９に繋がる。注入孔３２は、リザーバー２９を外部に繋げる。溶液は、注入孔３２を介してリザーバー２９に充填される。注入孔３２は、１つのリザーバー２９に対して１つ設けられる。なお、図２において、注入孔３２の図示は、省略されている。
リザーバー２９は、第２基材９の下面９ａに設けられた溝部２１の内壁面と第３基材８とによって囲まれたチューブ状、あるいは筒状に形成された空間である。すなわち、リザーバー２９は、第２境界面６２に位置する。本実施形態の基材５には、複数のリザーバー２９が設けられる。リザーバー２９には、溶液が収容される。複数のリザーバー２９は、互いに独立して溶液を収容する。リザーバー２９は、収容した溶液を流路１１に供給する。本実施形態のリザーバー２９は、流路型のリザーバーである。リザーバー２９の長さ方向の一端は、注入孔３２に接続される。また、リザーバー２９の長さ方向の他端は、供給孔３９が接続される。
なお、本実施形態では、第２基材９に溝部２１が設けられ第３基材８によって溝部２１の開口を覆うことでリザーバー２９が構成される場合について説明した。しかしながら、リザーバー２９は、第３基材８に設けられた溝部の開口を第２基材９により覆うことで構成されていてもよい。
流路１１は、一方の基板としての第２基材９の上面９ｂに設けられた溝部１４の内壁面と、他方の基板としての第１基材６とによって囲まれたチューブ状、あるいは筒状に形成された空間である。すなわち、流路１１は、第１境界面６１に位置する。流路１１には、リザーバー２９から溶液が供給される。溶液は、流路１１内を流れる。
なお、本実施形態では、第２基材９に溝部１４が設けられ第１基材６によって溝部１４の開口を覆うことで流路１１が構成される場合について説明した。しかしながら、流路１１は、第１基材６に設けられた溝部の開口を第２基材９により覆うことで構成されていてもよい。すなわち、基材５が、厚さ方向に積層された一対の基板を有し、流路１１は、一対の基板のうち一方の基板に設けられた溝部を他方の基板により覆うことで構成されていればよい。
流路１１の各部に関しては、図２を基にして後段において詳細に説明する。
供給孔３９は、第２基材９に設けられている。供給孔３９は、第２基材９を板厚方向に貫通する。供給孔３９は、リザーバー２９と流路１１とを繋ぐ。リザーバー２９に貯留された溶液は、供給孔３９を介して流路１１に供給される。すなわち、リザーバー２９は、供給孔３９を介して流路１１と接続される。
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基材９の下面９ａ側に設けられた凹部７ａの内壁面と、凹部７ａの下側を向く開口を覆う第３基材８に囲まれた空間に構成される。
排出孔３７は、第２基材９に設けられている。排出孔３７は、第２基材９を板厚方向に貫通する。排出孔３７は、廃液槽７と流路１１とを繋ぐ。流路１１中の溶液は、排出孔３７を介して廃液槽７に排出される。すなわち、廃液槽７は、排出孔３７を介して流路１１と接続される。
空気孔３５は、第１基材６および第２基材９を貫通する。空気孔３５は、廃液槽７に繋がる。空気孔３５は、廃液槽７を外部に繋げる。すなわち、廃液槽７は、空気孔３５を介して外部に開放される。
次に、流路１１について、より具体的に説明する。
図２に示すように、流路１１は、循環流路１０と、複数（図２の例では３つ）の導入流路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、複数（図２の例では３つ）の排出流路１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと、を含む。流路１１には、リザーバー２９（図１参照）から溶液が導入される。
循環流路１０は、積層方向から見て、ループ状に構成される。循環流路１０の経路中には、ポンプＰと、それぞれが溶液を所定量に定量可能な複数（図２の例では３つ）の定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３とが配置されている。
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。定量部ＧＢ２は、略正三角形の合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２、及びこれらを接続する接続部ＧＢ２３を含む。定量部ＧＢ３は、略正三角形の合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２、及びこれらを接続する接続部ＧＢ３３を含む。すなわち、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３は、それぞれ循環流路の一部である。
定量部ＧＢ１の合流・分岐部ＧＢ１１の頂点の一つと、定量部ＧＢ２の合流・分岐部ＧＢ２２の頂点の一つが、バルブＶ２を介して接続している。また、定量部ＧＢ１の合流・分岐部ＧＢ１２の頂点の一つと、定量部ＧＢ３の合流・分岐部ＧＢ３２の頂点の一つが、バルブＶ４を介して接続している。また、定量部ＧＢ２の合流・分岐部ＧＢ２１の頂点の一つと、定量部ＧＢ３の合流・分岐部ＧＢ３１の頂点の一つが、バルブＶ６を介して接続している。このように、流路１１は、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３を有し、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３のそれぞれの両端に配置される合流・分岐部が、別の定量部の合流・分岐部とバルブを介して接続することにより、循環流路１０を形成している。
ポンプＰは、定量部ＧＢ２における流路１１中に並んで配置された３つの要素ポンプ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を順次開閉することにより、循環流路内において液体を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、４以上であってもよい。
図３は、定量部ＧＢ１の詳細を示す積層方向視の平面図である。
図３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の最も長い三辺は、二点鎖線で示される正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２の各辺と重なるか、それと平行な線分となる。正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２の頂点のうち、正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２の接点となるＡＰ３以外の頂点は、バルブＶ１～Ｖ４の中心と一致する（詳細は後述）。以下、各合流・分岐部における正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２に相当する正三角形を「基準となる正三角形」という。
本実施形態の合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２の上面と底面の輪郭のうち、最も長い三辺は、正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２の内側に所定距離ずれた正三角形の各辺と重なっている。このずれの大きさをオフセット量という。
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。
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。
上記オフセット量としては、一例として０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２の辺の長さは、実質的に同一である。合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２は、正三角形ＴＲ１１、ＴＲ１２より大きくてもよく、小さくてもよい。オフセット量は、正三角形の各辺について同一であっても異なっていてもよい。オフセット量ｄ１～ｄ３は、合流・分岐部ＧＢの輪郭ＲＬ１～ＲＬ３と頂点位置ＡＰ１～ＡＰ３同士を結ぶ各線分との距離である。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。
接続部ＧＢ１３は、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２同士を接続する。接続部ＧＢ１３は、直線状の溝で形成されている。本実施形態の合流・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を介して導入流路１２Ａと繋がり、バルブＶ１の開閉に応じて導入流路１２Ａに対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部ＧＢ１１は、バルブＶ２の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ２２に対して接続可能または遮蔽可能である。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ１１は、接続部ＧＢ１３、導入流路１２Ａ及び合流・分岐部ＧＢ２２のうちの二つの流路から溶液の流入及び合流させて、もう一つの流路に送り出すことが可能である。また、合流・分岐部ＧＢ１１は、接続部ＧＢ１３、導入流路１２Ａ及び合流・分岐部ＧＢ２２のうちの一つの流路から導入された溶液を、他二つの流路に分岐することが可能である。
合流・分岐部ＧＢ１２における接続部ＧＢ１３が配置されていない頂点位置には、バルブＶ３、Ｖ４が配置されている。合流・分岐部ＧＢ１２は、バルブＶ３を介して排出流路１３Ａと繋がり、バルブＶ３の開閉に応じて排出流路１３Ａに対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部ＧＢ１２は、バルブＶ４の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ３２に対して接続可能または遮蔽可能である。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ１２は、接続部ＧＢ１３、排出流路１３Ａ及び合流・分岐部ＧＢ３２のうちの二つの流路から溶液の流入及び合流が可能である。また、合流・分岐部ＧＢ１２は、接続部ＧＢ１３、排出流路１３Ａ及び合流・分岐部ＧＢ３２のうちの一つの流路から導入された溶液を、他二つの流路に分岐することが可能である。
定量部ＧＢ１は、バルブＶ１～Ｖ４を閉じることにより、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２及び接続部ＧＢ１３の容積分の溶液の定量区画を実施できる。例えば定量部ＧＢ１は、合流・分岐部ＧＢ１１において、バルブＶ１又はバルブＶ２の一方のバルブを開き、他方のバルブを閉じ、合流・分岐部ＧＢ１２においてバルブＶ３又はバルブＶ４の一方のバルブを開き、他方のバルブを閉じた状態で、開いているバルブと接続する流路の一方から溶液を流入し、開いているバルブと接続する流路の他方に向けて溶液を流出した後、開いているバルブを閉じることにより、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２及び接続部ＧＢ１３の容積分の溶液の定量区画を実施できる。
定量部ＧＢ２における一対の合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２の構成、及び定量部ＧＢ３における一対の合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２の構成は、定量部ＧＢ１における一対の合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２と同様であるため、その説明は簡略化する。
定量部ＧＢ２における接続部ＧＢ２３は、合流・分岐部ＧＢ２１及びＧＢ２２を接続する。接続部ＧＢ２３は、循環流路１０の一部を形成する溝で形成されている。本実施形態の合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２及び接続部ＧＢ２３は、同一深さに形成されている。合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２及び接続部ＧＢ２３の面積、深さ（すなわち容積）は、定量部ＧＢ２において定量する溶液の体積に応じて設定される。
図２に示すように、合流・分岐部ＧＢ２１と合流・分岐部ＧＢ２２とは、積層方向視で重ならない位置に配置されている。合流・分岐部ＧＢ２１における接続部ＧＢ２３が配置されていない頂点位置には、バルブＶ５、Ｖ６が配置されている。合流・分岐部ＧＢ２１は、バルブＶ５を介して導入流路１２Ｂと繋がり、バルブＶ５の開閉に応じて導入流路１２Ｂに対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部ＧＢ２１は、バルブＶ６の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ３１に対して接続可能または遮蔽可能である。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ２１は、接続部ＧＢ２３、導入流路１２Ｂ及び合流・分岐部ＧＢ３１のうちの二つの流路から溶液の流入及び合流が可能である。また、合流・分岐部ＧＢ２１は、接続部ＧＢ２３、導入流路１２Ｂ及び合流・分岐部ＧＢ３１のうちの一つの流路から導入された溶液を、他二つの流路に分岐することが可能である。
合流・分岐部ＧＢ２２における接続部ＧＢ２３が配置されていない頂点位置には、バルブＶ２、Ｖ７が配置されている。合流・分岐部ＧＢ１１における基準となる正三角形の頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ２２における基準となる正三角形の頂点位置の一つとは同一位置に配置されている。バルブＶ２は、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ２２において重なる頂点位置に配置されている。
合流・分岐部ＧＢ２２は、バルブＶ２の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ１１に対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部ＧＢ２２は、バルブＶ７を介して排出流路１３Ｂと繋がり、バルブＶ７の開閉に応じて排出流路１３Ｂに対して接続可能または遮蔽可能である。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ２２は、接続部ＧＢ２３、排出流路１３Ｂ及び合流・分岐部ＧＢ１１のうちの二つの流路から溶液の流入及び合流が可能である。また、合流・分岐部ＧＢ２２は、接続部ＧＢ２３、排出流路１３Ｂ及び合流・分岐部ＧＢ１１のうちの一つの流路から導入された溶液を、他二つの流路に分岐することが可能である。
定量部ＧＢ２は、バルブＶ２、Ｖ５～Ｖ７を閉じることにより、合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２及び接続部ＧＢ２３の容積分の溶液の定量区画を実施できる。
定量部ＧＢ３における接続部ＧＢ３３は、合流・分岐部ＧＢ３１及びＧＢ３２を接続する。接続部ＧＢ３３は、循環流路１０の一部を形成する溝で形成されている。本実施形態の合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２及び接続部ＧＢ３３は、同一深さに形成されている。合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２及び接続部ＧＢ３３の面積、深さ（すなわち容積）は、定量部ＧＢ３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ＧＢ３１と合流・分岐部ＧＢ３２とは、積層方向視で重ならない位置に配置されている。合流・分岐部ＧＢ３１における接続部ＧＢ３３が配置されていない頂点位置には、バルブＶ６、Ｖ８が配置されている。合流・分岐部ＧＢ３１における基準となる正三角形の頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ２１における基準となる正三角形の頂点位置の一つとは同一位置に配置されている。バルブＶ６は、合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ３１において重なる頂点位置に配置されている。
合流・分岐部ＧＢ３１は、バルブＶ８を介して導入流路１２Ｃと繋がり、バルブＶ８の開閉に応じて導入流路１２Ｃに対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部ＧＢ３１は、バルブＶ６の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ２１に対して接続可能または遮蔽可能である。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ３１は、接続部ＧＢ３３、導入流路１２Ｃ及び合流・分岐部ＧＢ２１のうちの二つの流路から溶液の流入及び合流が可能である。また、合流・分岐部ＧＢ３１は、接続部ＧＢ３３、導入流路１２Ｃ及び合流・分岐部ＧＢ２１のうちの一つの流路から導入された溶液を、他二つの流路に分岐することが可能である。
合流・分岐部ＧＢ３２における接続部ＧＢ３３が配置されていない頂点位置には、バルブＶ４、Ｖ９が配置されている。合流・分岐部ＧＢ１２における基準となる正三角形の頂点位置の一つと、合流・分岐部ＧＢ３２における基準となる頂点位置の一つとは同一位置に配置されている。バルブＶ４は、合流・分岐部ＧＢ１２、ＧＢ３２において重なる頂点位置に配置されている。
合流・分岐部ＧＢ３２は、バルブＶ４の開閉に応じて合流・分岐部ＧＢ１２に対して接続可能または遮蔽可能である。合流・分岐部ＧＢ３２は、バルブＶ９を介して排出流路１３Ｃと繋がり、バルブＶ９の開閉に応じて排出流路１３Ｃに対して接続可能または遮蔽可能である。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ３２は、接続部ＧＢ３３、排出流路１３Ｃ及び合流・分岐部ＧＢ１２のうちの二つの流路から溶液の流入及び合流が可能である。また、合流・分岐部ＧＢ３２は、接続部ＧＢ３３、排出流路１３Ｃ及び合流・分岐部ＧＢ１２のうちの一つの流路から導入された溶液を、他二つの流路に分岐することが可能である。
定量部ＧＢ３は、バルブＶ４、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ９を閉じることにより、合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２及び接続部ＧＢ３３の容積分の溶液の定量区画を実施できる。
また、上記のバルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７～Ｖ９を閉じ、他のバルブＶ２、Ｖ４、Ｖ６を開くことにより、定量部ＧＢ１～ＧＢ３が繋がった循環流路１０が形成される。
上記の合流・分岐部ＧＢ１１～ＧＢ１２、ＧＢ２１～ＧＢ２２、ＧＢ３１～ＧＢ３２に係る基準となる三角形の頂点位置及びバルブＶ１～Ｖ９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。
導入流路１２Ａは、循環流路１０の定量部ＧＢ１に溶液を導入（移送）するための流路である。導入流路１２Ａは、一端側において供給孔３９Ａに接続され、他端側においてバルブＶ１に接続される。導入流路１２Ｂは、循環流路１０の定量部ＧＢ２に溶液を導入（移送）するための流路である。導入流路１２Ｂは、一端側において供給孔３９Ｂに接続され、他端側においてバルブＶ５に接続される。導入流路１２Ｃは、循環流路１０の定量部ＧＢ３に溶液を導入（移送）するための流路である。導入流路１２Ｃは、一端側において供給孔３９Ｃに接続され、他端側においてバルブＶ８に接続される。
排出流路１３Ａは、循環流路１０の定量部ＧＢ１の溶液を廃液槽７に排出（移送）するための流路である。排出流路１３Ａは、一端側において排出孔３７Ａに接続され、他端側においてバルブＶ３に接続される。排出流路１３Ｂは、循環流路１０の定量部ＧＢ２の溶液を廃液槽７に排出（移送）するための流路である。排出流路１３Ｂは、一端側において排出孔３７Ｂに接続され、他端側においてバルブＶ７に接続される。排出流路１３Ｃは、循環流路１０の定量部ＧＢ３の溶液を廃液槽７に排出（移送）するための流路である。排出流路１３Ｃは、一端側において排出孔３７Ｃに接続され、他端側においてバルブＶ９に接続される。
すなわち、合流・分岐部ＧＢ１１は、バルブＶ１が設けられた頂点位置において、第１移送流路としての導入流路１２Ａと接続可能であり、バルブＶ２が設けられた頂点位置において、第２移送流路としての循環流路１０の一部を形成する合流・分岐部ＧＢ２２と接続可能である。また、合流・分岐部ＧＢ１２は、バルブＶ３が設けられた頂点位置において、第１移送流路としての排出流路１３Ａと接続可能であり、バルブＶ４が設けられた頂点位置において、第２移送流路としての循環流路１０の一部を形成する合流・分岐部ＧＢ３２と接続可能である。
合流・分岐部ＧＢ２１は、バルブＶ５が設けられた頂点位置において、第１移送流路としての導入流路１２Ｂと接続可能であり、バルブＶ６が設けられた頂点位置において、第２移送流路としての循環流路１０の一部を形成する合流・分岐部ＧＢ３１と接続可能である。また、合流・分岐部ＧＢ２２は、バルブＶ７が設けられた頂点位置において、第１移送流路としての排出流路１３Ｂと接続可能であり、バルブＶ２が設けられた頂点位置において、第２移送流路としての循環流路１０の一部を形成する合流・分岐部ＧＢ１１と接続可能である。
合流・分岐部ＧＢ３１は、バルブＶ８が設けられた頂点位置において、第１移送流路としての導入流路１２Ｃと接続可能であり、バルブＶ６が設けられた頂点位置において、第２移送流路としての循環流路１０の一部を形成する合流・分岐部ＧＢ２１と接続可能である。また、合流・分岐部ＧＢ３２は、バルブＶ９が設けられた頂点位置において、第１移送流路としての排出流路１３Ｃと接続可能であり、バルブＶ４が設けられた頂点位置において、第２移送流路としての循環流路１０の一部を形成する合流・分岐部ＧＢ１２と接続可能である。
図４は、図２における基材５のＡ－Ａ線視断面図である。なお、ここでは、合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ３１及びバルブＶ６の構造を代表して示すが、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２、ＧＢ２２、ＧＢ３２及びバルブＶ１～Ｖ５、Ｖ７～Ｖ９についても同様の構成である。
まず、バルブＶ６の構造について説明する。
図４に示すように、第１基材６には、バルブＶ６を保持するバルブ保持孔３４が設けられる。バルブＶ６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Ｖ６は、弾性材料から構成される。バルブＶ６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Ｖ６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Ｖ６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Ｖ６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Ｖ６は、窪み４０から離間することで流路１１を開放する（図４の仮想線（二点鎖線））。
合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ３１の底面８５ｑには、バルブＶ６（窪み４０）と合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ３１の境界に位置し、バルブＶ６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ＧＢ２１、ＧＢ３１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Ｖ６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、導入流路１２Ａ～１２Ｃのそれぞれと窪み４０との境界、排出流路１３Ａ～１３Ｃのぞれぞれと窪み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６参照）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ＧＢ２１、ＧＢ３１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ＧＢ２１、ＧＢ３１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。
（リザーバーから流路１１に溶液を供給する手順）
次に、流体デバイス１においてリザーバー２９から流路１１に溶液Ｓを供給する手順について説明する。
図１に示すように、リザーバー２９には、予め溶液Ｓが充填されている。流体デバイス１を用いた測定では、まず、リザーバー２９内の溶液Ｓを流路１１に移動させる。より具体的には、循環流路１０のそれぞれの定量部ＧＢ１～ＧＢ３のそれぞれにリザーバー２９から溶液Ｓを順次導入する。
まず、定量部ＧＢ１に溶液ＳＡを導入する際のバルブＶ１～Ｖ９の開閉について図１及び図５を基に説明する。まず、定量部ＧＢ１を定量部ＧＢ２と区画するバルブＶ２と、定量部ＧＢ１を定量部ＧＢ３と区画するバルブＶ４とを閉じる。また、定量部ＧＢ１を導入流路１２Ａに繋げるバルブＶ１と、定量部ＧＢ１を排出流路１３Ａに繋げるバルブＶ３とを開く。
次に、図示略の吸引装置を用いて、図１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、リザーバー２９Ａ内の溶液ＳＡは、供給孔３９Ａを介して流路１１側に移動する。また、リザーバー２９の溶液ＳＡの後方には、注入孔３２Ａを通過した空気が導入される。これによりリザーバー２９Ａに収容された溶液ＳＡは、供給孔３９Ａ及び導入流路１２Ａを介して、循環流路１０の定量部ＧＢ１に導入される。この後、バルブＶ１、Ｖ３を閉じることにより、溶液ＳＡは、定量部ＧＢ１において定量される。
また、定量部ＧＢ２に溶液ＳＢを導入する際には、バルブＶ２、Ｖ４に加えてバルブＶ６を閉じる。さらに、定量部ＧＢ２と排出流路１３Ｂとに繋がるバルブＶ７を開く。また、定量部ＧＢ２と導入流路１２Ｂとに繋がるバルブＶ５を開く。
そして、吸引装置を用いて、空気孔３５から廃液槽７内を負圧吸引する。これにより、リザーバー２９Ｂ内の溶液ＳＢは、供給孔３９Ｂを介して流路１１側に移動する。また、リザーバー２９Ｂの溶液ＳＢの後方には、注入孔３２Ｂを通過した空気が導入される。これによりリザーバー２９Ｂに収容された溶液ＳＢは、供給孔３９Ｂ及び導入流路１２Ｂを介して、循環流路１０の定量部ＧＢ２に導入される。この後、バルブＶ５、Ｖ７を閉じることにより、溶液ＳＢは、定量部ＧＢ２において定量される。
また、定量部ＧＢ３に溶液ＳＣを導入する際には、バルブＶ４、Ｖ６を閉じる。さらに、定量部ＧＢ３と排出流路１３Ｃとに繋がるバルブＶ９を開く。また、定量部ＧＢ３と導入流路１２Ｃとに繋がるバルブＶ８を開く。
そして、吸引装置を用いて、空気孔３５から廃液槽７内を負圧吸引する。これにより、リザーバー２９Ｃ内の溶液ＳＣは、供給孔３９Ｃを介して流路１１側に移動する。また、リザーバー２９Ｃの溶液ＳＣの後方には、注入孔３２Ｃを通過した空気が導入される。これによりリザーバー２９Ｃに収容された溶液ＳＣは、供給孔３９Ｃ及び導入流路１２Ｃを介して、循環流路１０の定量部ＧＢ３に導入される。この後、バルブＶ８、Ｖ９を閉じることにより、溶液ＳＣは、定量部ＧＢ３において定量される。
例えば、定量部ＧＢ１に溶液ＳＡを導入する際に、導入流路１２ＡからバルブＶ１を介して合流・分岐部ＧＢ１１に導入された溶液ＳＡは、接続部ＧＢ１３を介して合流・分岐部ＧＢ１２に導入される。
ここで、導入流路１２Ａ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、導入流路１２Ａ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ＧＢ１１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あるバルブＶ２及び接続部ＧＢ１３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ＧＢ１１に導入された溶液は、図６に二点鎖線で示すように、バルブＶ２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ＧＢ１３を介して溶液が導入された合流・分岐部ＧＢ１２についても、合流・分岐部ＧＢ１２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Ｖ３、Ｖ４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ＧＢ１２に導入された溶液は、図６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Ｖ３に先に到達した溶液が排出流路１３Ａに流動してしまい、バルブＶ４近辺に気泡が残る事態を抑制することが可能となる。
従って、この後にバルブＶ１、Ｖ３を閉じることにより、定量部ＧＢ１において気泡残りが抑制された状態で溶液ＳＡを定量することができる。また、定量部ＧＢ２においても、定量部ＧＢ１と同様に、導入流路１２ＢとバルブＶ５との境界に傾斜部ＳＬが設けられ、合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２が平面視で正三角形に形成されているため、導入流路１２ＢとバルブＶ５（窪み４０）との境界に気泡残りを抑制した状態で溶液ＳＢをスムーズにバルブＶ５に導入して満たすことができるとともに、合流・分岐部ＧＢ２１から接続部ＧＢ２３を介して合流・分岐部ＧＢ２２に気泡残りを抑制した状態で溶液ＳＢを導入して定量することができる。
さらに、定量部ＧＢ３においても、定量部ＧＢ１、ＧＢ２と同様に、導入流路１２ＣとバルブＶ８との境界に傾斜部ＳＬが設けられ、合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２が平面視で正三角形に形成されているため、導入流路１２ＣとバルブＶ８（窪み４０）との境界に気泡残りを抑制した状態で溶液ＳＣをスムーズにバルブＶ８に導入して満たすことができるとともに、合流・分岐部ＧＢ３１から接続部ＧＢ３３を介して合流・分岐部ＧＢ３２に気泡残りを抑制した状態で溶液ＳＢを導入して定量することができる。
（流路１１内の溶液を混合する手順）
次に、流体デバイス１の流路に供給された溶液を混合する手順について図５を基に説明する。まず、上述したように循環流路１０のそれぞれの定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３にそれぞれ溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを導入（定量）した状態で、バルブＶ４、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ９を閉じ、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ６を開く。これにより、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３が繋がった循環流路１０が形成される。
そして、ポンプＰを用いて循環流路１０内の溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを送液して循環させる。循環流路１０を循環する溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ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、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３でそれぞれ定量された溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ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、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、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と、一対の合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２と、一対の合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２と、上記一対の合流・分岐部における頂点の一つを介して一対の合流・分岐部同士を接続する接続部ＧＢ１３、ＧＢ２３、ＧＢ３３とを有する定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３が設けられ、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３が非配置の頂点位置にバルブＶ１～Ｖ９が設けられているため、気泡の発生を抑制しつつ定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３内に溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを導入して高精度に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、ＳＣ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、一対の合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２、一対の合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２、及び一対の合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２とバルブＶ１～Ｖ９における窪み４０との境界に傾斜部ＳＬが設けられているため、窪み４０の底部と上記の合流・分岐部の底面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Ｖ１～Ｖ９にスムーズに導入することができ、段差における気泡残りを効果的に抑制できる。
循環流路１０中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、試料物質を直接的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１０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循環流路１０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、循環流路１０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内に循環流路１０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７及び図８を参照して説明する。
図７は、システムＳＹＳの基本構成を示す断面図である。
図７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～Ｖ９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～Ｖ９を変形させる用力である。
図８は、駆動部ＴＲの平面図である。図８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８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～Ｖ９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８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～Ｖ９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、定量部ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３への溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣの導入、循環流路１０における溶液ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ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～Ｖ９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、ＧＢ２１、ＧＢ２２、ＧＢ３１、ＧＢ３２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。
また、上記実施形態では、合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２、ＧＢ２１、ＧＢ２２、ＧＢ３１、ＧＢ３２の輪郭が、バルブＶ１～Ｖ９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、バルブＶ、Ｖ１～Ｖ８の中心が、一対の合流・分岐部ＧＢ、ＧＢ１～ＧＢ３を形成する正三角形の頂点位置に配置される構成を例示したが、正三角形の頂点位置を含む領域に設けられていればこの構成に限定されない。例えば、バルブＶ、Ｖ１～Ｖ８の中心が一対の合流・分岐部ＧＢ、ＧＢ１～ＧＢ３を形成する正三角形の頂点位置から偏心して配置される構成であってもよい。
また、上記実施形態では、定量部ＧＢ１が同一の頂点位置を有する一対の合流・分岐部ＧＢ１１、ＧＢ１２構成を例示したが、この構成に限定されず、例えば、一対の合流・分岐部ＧＢ２１、ＧＢ２２あるいは一対の合流・分岐部ＧＢ３１、ＧＢ３２を有する定量部ＧＢ２、ＧＢ３のように、頂点位置を共有しない構成であってもよい。
また、上記実施形態では、流体デバイス１におけるバルブＶ１～Ｖ９の中心位置が二次元六方格子パターンで配置された指標点から選択された位置に配置される構成を例示したが、この構成に限定されず、二次元六方格子パターンから外れた位置に配置されていてもよい。
１…流体デバイス、 ５…基材、 ６…第１基材（他方の基板）、 ９…第２基材（一方の基板）、 １０…循環流路（第２移送流路）、 １１…流路、 １２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…導入流路（第１移送流路）、 １３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ…排出流路（第１移送流路）、 ４０…窪み、 ＧＢ１、ＧＢ２、ＧＢ３…定量部、 ＧＢ１１、ＧＢ１２、ＧＢ２１、ＧＢ２２、ＧＢ３１、ＧＢ３２…合流・分岐部、 ＧＢ１３、ＧＢ２３、ＧＢ３３…接続部、 Ｓ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ…溶液、 Ｖ１～Ｖ９…バルブ

Claims (12)

  1. 平面視で略正三角形の空間であって当該略正三角形の少なくとも１つの頂点位置において前記空間に液体を導入する導入流路が接続する第１合流・分岐部と、前記第１合流・分岐部の頂点位置のうち前記導入流路が非配置の頂点位置の１つと一端が接続する流路形状の接続部と、平面視で略正三角形の空間であって、当該略正三角形の頂点位置の１つが前記接続部の他端と接続し、少なくとも１つが前記液体を排出する排出流路と接続する第２合流・分岐部と、を有する定量部と、
    前記第１合流・分岐部および前記第２合流・分岐部の頂点位置において前記接続部が非配置の頂点位置に配置されるバルブと、
    を備える、流体デバイス。
  2. 前記バルブが閉じた際に前記バルブが当接する窪みが形成された基板と、
    前記基板において、前記第１合流・分岐部および前記第２合流・分岐部と前記窪みとの境界に配置される傾斜部を更に備え、
    前記傾斜部は、前記第１合流・分岐部および前記第２合流・分岐部の底面から前記窪みに向かうに従って、前記底面から天面との距離を小さくするように傾斜している、
    請求項１に記載の流体デバイス。
  3. 前記傾斜部における幅は、前記底面から前記窪みに向かうのに従って狭くなる、
    請求項２に記載の流体デバイス。
  4. 前記第１合流・分岐部の前記頂点位置には、前記導入流路、前記接続部、および前記液体を前記定量部以外の流路に移送可能な移送流路の一端が接続する、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  5. 前記第２合流・分岐部の前記頂点位置には前記排出流路、前記接続部、および前記移送流路の他端が接続する、
    請求項４に記載の流体デバイス。
  6. 前記バルブを介して接続する複数の前記定量部により循環流路が構成される、
    請求項５に記載の流体デバイス。
  7. 複数の前記定量部の少なくとも１つは、前記接続部にポンプ部を備える、
    請求項６に記載の流体デバイス。
  8. 複数の前記定量部を備え、
    複数の前記定量部はそれぞれ、前記第１合流・分岐部および前記第２合流・分岐部の体積が同一であり、前記接続部の体積が異なる、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  9. 前記接続部以外に配置された前記第１合流・分岐部における２つの前記バルブの中心点と、前記接続部に位置する接点とを頂点とする第１基準正三角形と、前記接続部以外に配置された前記第２合流・分岐部における２つの前記バルブの中心点と、前記接点とを頂点とする第２基準正三角形とを設定したときに、
    前記第１基準正三角形の各線分と、前記第１合流・分岐部の輪郭を形成する多角形の最も長い三辺との間の３つの距離のうち、少なくとも一つが異なり、
    前記第２基準正三角形の各線分と、前記第２合流・分岐部の輪郭を形成する多角形の最も長い三辺との間の３つの距離のうち、少なくとも一つが異なる、
    請求項１～８のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  10. 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１～９のいずれか一項に記載の流体デバイス。
  11. 請求項１から１０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、前記バルブを変形す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。
  12. 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１１記載のシステム。
JP2020527151A 2018-06-29 2018-06-29 流体デバイス及びシステム Active JP7196916B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/024910 WO2020003520A1 (ja) 2018-06-29 2018-06-29 流体デバイス及びシステム

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2020003520A1 JPWO2020003520A1 (ja) 2021-07-15
JPWO2020003520A5 JPWO2020003520A5 (ja) 2022-02-10
JP7196916B2 true JP7196916B2 (ja) 2022-12-27

Family

ID=68984770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020527151A Active JP7196916B2 (ja) 2018-06-29 2018-06-29 流体デバイス及びシステム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210346887A1 (ja)
JP (1) JP7196916B2 (ja)
WO (1) WO2020003520A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234536A (ja) 2005-02-24 2006-09-07 Tosoh Corp マイクロ流体混合器
JP2007225438A (ja) 2006-02-23 2007-09-06 Konica Minolta Medical & Graphic Inc マイクロ流体チップ
JP2008224499A (ja) 2007-03-14 2008-09-25 Nsk Ltd 試料用チップ
JP2014038018A (ja) 2012-08-14 2014-02-27 Alps Electric Co Ltd 流路チップ
WO2015083829A1 (ja) 2013-12-06 2015-06-11 国立大学法人東京大学 バルブ、流体制御構造、流体デバイス及びバルブの製造方法
WO2016153006A1 (ja) 2015-03-24 2016-09-29 国立大学法人東京大学 流体デバイス、システム、及び方法
WO2017213123A1 (ja) 2016-06-07 2017-12-14 国立大学法人東京大学 流体デバイス
WO2018012429A1 (ja) 2016-07-13 2018-01-18 株式会社ニコン 流体デバイス、流体デバイスの製造方法、及び流体デバイス用のバルブ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234536A (ja) 2005-02-24 2006-09-07 Tosoh Corp マイクロ流体混合器
JP2007225438A (ja) 2006-02-23 2007-09-06 Konica Minolta Medical & Graphic Inc マイクロ流体チップ
JP2008224499A (ja) 2007-03-14 2008-09-25 Nsk Ltd 試料用チップ
JP2014038018A (ja) 2012-08-14 2014-02-27 Alps Electric Co Ltd 流路チップ
WO2015083829A1 (ja) 2013-12-06 2015-06-11 国立大学法人東京大学 バルブ、流体制御構造、流体デバイス及びバルブの製造方法
WO2016153006A1 (ja) 2015-03-24 2016-09-29 国立大学法人東京大学 流体デバイス、システム、及び方法
WO2017213123A1 (ja) 2016-06-07 2017-12-14 国立大学法人東京大学 流体デバイス
WO2018012429A1 (ja) 2016-07-13 2018-01-18 株式会社ニコン 流体デバイス、流体デバイスの製造方法、及び流体デバイス用のバルブ

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020003520A1 (ja) 2021-07-15
WO2020003520A1 (ja) 2020-01-02
US20210346887A1 (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6965272B2 (ja) 高スループット粒子捕捉および分析
JP2017093467A (ja) 細胞培養及び傾斜移動アッセイ方法及び装置
US10584367B2 (en) Cell-spreading device and method for detecting rare cell
US8197774B2 (en) Microchip
US10718776B2 (en) Method for detecting biological substance
US20190099752A1 (en) Fluidic device
JP6817968B2 (ja) 表面機能化および検出デバイス
Sista Development of a digital microfluidic lab-on-a-chip for automated immunoassay with magnetically responsive beads
JP7196916B2 (ja) 流体デバイス及びシステム
JP7226444B2 (ja) 流体デバイス及びシステム
JP7151766B2 (ja) 流体デバイス、システム及び混合方法
JP7070679B2 (ja) 流体デバイス及びシステム並びに混合方法
US8701512B2 (en) Cell for testing microbeads and method of analyzing microbeads
US11504712B2 (en) Fluid device and fluid control system
JP7111110B2 (ja) 流体デバイス
US20210162404A1 (en) Fluid device
JP6992824B2 (ja) 流体デバイス及びシステム
JP2022031754A (ja) 流体デバイス及びその使用
WO2019207644A1 (ja) 流体デバイス、バルブ装置及び検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220815

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7196916

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150