JP7490283B2 - 液体を定量的に処理するための装置 - Google Patents

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Description

本願は液体処理、分析又は検出の分野に関し、具体的に、液体を定量的に処理する装置に関する。
現在、液体の処理及び／又は分析は多くの技術分野で行われている。例えば、医療分野、食品分野、実験室分析、農林牧畜漁等の各分野において、サンプルに関する分析は、いずれも測定対象のサンプル及び試薬を定量的に処理する必要がある。さらに、例えば、環境保護分野の水質検出の面において、定量の小試料を取り出し、該小試料に対して検出及び分析等を行う必要がある。その中、測定対象の液体の取出量の精度は検出結果に重要な直接影響を与える。正確に試料を取り出すことができない、又は液体のサンプリング体積を知ることができないと、検出結果の大きな誤差を招いてしまう。
従来、多くの分析計器又は液体処理装置は小さな体積（例えば、０．０５ミリリットル～２ミリリットル）範囲内の正確な注液を行うことができるが、その検出対象物は通常、実験室状態において凝集沈殿、濾過等の前処理を経た後の比較的清浄な液体であり、そして、液体の前（予め）処理装置及び人件費が通常高い。
このような従来の解決策は、現在産業界の実際の作業モードのニーズを満たしにくく、理由としては、ある実際の作業モードで測定対象の液体の清浄度を確保しにくい。一方、測定対象の液体に対して前処理を行うと、明らかなように、清浄後の液体は現場の実際の液体と差異性があり（例えば、水質検出のＣＯＤ、総リン、総窒素等）、これは測定の精度に影響を与える可能性があり、ひいては、液体中の懸濁物質又は不純物が前処理管路を塞ぐ可能性もある。さらに例えば、劣悪な作業モードでのオンラインモニタリング分野、例えば、電気めっき処理液、湿式鉱物製錬溶液、環境保護の汚染排水等のオンライン検出分野に対して、従来の技術的解決手段はこのような作業モードでの劣悪な測定対象の液体に対する正確な定量検出を実現することができない。特に、比較的低いコストで、比較的長い時間にわたって、メンテナンスを容易にし、ひいてはメンテナンスを省くことができる微量（例えば、０．０５～２ミリリットル）液体の定量技術が欠けている。
また、現在、分析計器及び液体処理分野で、一般的に応用されている典型的な定量計量流路は「連続注入」の注液計量技術である。該流路技術は良好な安定性を有するが、ここ十年来、計器設備の低コスト、高精度、微量の注液量（例えば、０．０５～２ミリリットル）及び通常の注液量（例えば、２～１０ミリリットル）の両立、及び計量検出の迅速性等の一連の厳しい新ニーズの出現に伴い、従来の連続注入の注液計量技術のいくつかの先天的欠陥も顕在化している。例えば、まず、マルチプル切換弁（又は弁群）及び注液計量検出装置を応用する必要があるため、このような従来の装置における流路デバイスのコストが高く、そして、このような従来の装置の流路解決策では、注液・排液は中継方式で順に行う必要があるため、操作ステップが複雑で長い時間が必要であり、そのため、全体的な作業効率は比較的低く、さらに、深刻な欠陥としては、ある作業モードので、検出プロセスにおいて試料水及びいくつかの異なる試薬を連続的に入れる必要がある場合、従来の解決策の流路は順序に応じてこれらの試料水及び試薬を計量することしかできず、そして、場合によっては、次の試薬を入れるときに、管路を十分に洗浄する必要があり、従って、計器全体の分析プロセスの時間が長すぎ、作業効率に深刻な影響を与え、また、従来の装置の流路では、中継管路のストロークが長く、導管及びデバイスの内壁に垂れ流れたり、液体を残留したりしやすく、さらに、マイクロ液量処理を行う際の測定精度が高くなくなる。
これに鑑み、従来の解決策における上記の少なくとも一部の技術的欠陥を如何に少なくともある程度で解消するかは、本分野で差し迫った技術課題となっている。
本願は液体を定量的に処理するための新型の解決策を提供する。
上記の目的を実現するために、本願は、液体を定量的に処理するための装置を提供し、該装置は、抽出対象の液体を収容するための容器と、マイクロチューブと、を含み、該マイクロチューブは、前記容器の内部から外向きに分岐点まで延伸する流通管路と、前記流通管路と連通し、前記分岐点から第１ポートまで延伸する第１分岐路と、前記流通管路と連通し、前記分岐点から第２ポートまで延伸する第２分岐路と、を含み、前記流通管路、第１分岐路及び第２分岐路のうちの少なくとも一方に、クリープポンプが直列に設置され、前記流通管路、第１分岐路及び第２分岐路のうちの少なくとも他方に、遮断弁又は別のクリープポンプが直列に設置され、それによって前記分岐点と第１ポート又は第２ポートの間の所定体積の液体を取り出すことができ、前記マイクロチューブの孔径は、０．０５ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは、０．１ｍｍ～３ｍｍであり、さらに好ましくは、０．２ｍｍ～２ｍｍである。
好ましくは、前記容器は、大気に通じる容器であり、前記流通管路は、前記容器の内部から外向きに前記容器の外部へ延伸する。
好ましくは、前記流通管路及び／又は第１分岐路に、第１クリープポンプ又は第３クリープポンプが直列に設置され、前記第２分岐路に、第２クリープポンプ又は遮断弁が直列に設置され、前記クリープポンプ及び／又は遮断弁が協働することで、前記分岐点と第１ポートの間の所定体積の液体を前記第１ポート又は第２ポートから流出させることができ、作動状態において、前記第１クリープポンプは、前記容器内の液体を吸引し、前記第１ポートから該液体を溢れさせることに用いられ、非作動状態において、前記第１クリープポンプ及び第２クリープポンプは、いずれも遮断状態となる。
好ましくは、前記第１分岐路に前記第１クリープポンプが直列に設置され、前記流通管路に第１遮断弁が直列に設置され、前記第２分岐路に前記第２遮断弁又は第２クリープポンプが直列に設置され、或は、前記第１分岐路に前記第１クリープポンプが直列に設置され、前記流通管路は貫通管であり、前記第２分岐路に前記第２遮断弁又は第２クリープポンプが直列に設置され、或は、前記第１分岐路に前記第１クリープポンプが直列に設置され、前記流通管路に第３クリープポンプが直列に設置され、前記第２分岐路に前記第２クリープポンプ又は第２遮断弁が直列に設置され、或は、前記流通管路に前記第３クリープポンプが直列に設置され、前記第１分岐路に第１遮断弁が直列に設置され、前記第２分岐路に前記第２クリープポンプ又は第２遮断弁が直列に設置され、或は、前記第１分岐路は貫通管であり、前記第２分岐路に前記第２クリープポンプ又は第２遮断弁が直列に設置され、前記流通管路に前記第１クリープポンプが直列に設置される。
好ましい状況において、前記第１分岐路は、前記分岐点から前記第１ポートまで斜めに延伸する管路であり、好ましくは、上向き又は下向きに斜めに延伸する。
好ましくは、前記第１分岐路の前記第１ポートに近い位置に、液体検出器が設置され、前記分岐点と第１ポートの間の所定体積の液体は、前記分岐点と該液体検出器の間の液体であり、及び／又は前記第２分岐路の前記第２ポートに近い位置に、液体検出器が設置され、前記分岐点と第２ポートの間の所定体積の液体は、前記分岐点と該液体検出器の間の液体である。
好ましくは、前記分岐点と前記液体検出器の間の液体は、前記分岐点から前記液体検出器を基準とする所定オフセット点までの液体である。
好ましくは、前記容器は、大気に通じない密閉式容器であり、該密閉式容器に該容器内の気圧を大きくするための加圧装置が接続され、前記流通管路は、前記容器の内部から外向きに前記容器の外部へ延伸する。
好ましくは、前記流通管路に第１遮断弁が直列に設置され、前記第２分岐路に第３クリープポンプが直列に設置され、該第３クリープポンプが前記第１遮断弁及び前記加圧装置と協働することで、前記分岐点と第１ポートの間の所定体積の液体を前記第１ポート又は第２ポートから流出させる。
好ましくは、前記第１分岐路に第２遮断弁が直列に設置され、前記第３クリープポンプは、前記加圧装置を兼ねている。
好ましくは、前記加圧装置は、前記容器内に設置された加熱器であり、該加熱器が前記容器内の空気を加熱することに用いられ、或は、前記加圧装置は、大気に通じる補助容器を含み、該補助容器は第４クリープポンプを介して前記容器に通じて、前記補助容器内の液体を前記容器に圧送し、或は、前記加圧装置は、第４クリープポンプを含み、前記液体容器は、前記第４クリープポンプを介して外部大気に通じる。
好ましくは、前記第１分岐路の前記第１ポートに近い位置に、液体検出器が設置され、前記分岐点と第１ポートの間の所定体積の液体は、前記分岐点と前記液体検出器の間の液体であり、及び／又は前記第１ポートに下向きに延伸する延伸部が設置され、好ましくは下向きに垂直に延伸する。
好ましくは、前記分岐点と前記液体検出器の間の液体は、前記分岐点から前記液体検出器を基準とする所定オフセット点までの液体である。
本願の技術的解決手段によれば、マイクロチューブ及びクリープポンプ及び／又は遮断弁の作動特性を利用し、以下の有益な技術的効果の少なくとも一部を実現することができる。
例えば、マイクロチューブとクリープポンプ及び／又は遮断弁とを組み合わせる方式を用い、クリープポンプ及び遮断弁に対する簡単な制御を利用することによって、選択された定容マイクロチューブに計量・注液対象の液体を十分に充填することを容易にし、溢れによって正確に定容することができ、同時に、溢れの方法によって、注液開始時に生じる可能性がある気泡を除去することもでき、それによりマイクロ液量での高精度な注液を実現する。測定対象の液体の体積を正確に定容できることに加えて、本願の技術的解決手段は、好ましい状況において、同時に液体の高精度な計量及び迅速な注液を実現し、高精度な体積の液体を後続の処理容器又は工程に輸送することができる。
さらに、本願の技術的解決手段における流路のトポロジー構造は非常に簡単であり、必要な流路デバイスの種類は少なく、デバイスは簡単であり、金型によって大量に生産することが容易であり、流路によっては導管以外に１つのデバイス（クリープポンプ）を有するだけでよく、従って、そのコストを大幅に削減させ、製造過程での組み立ては非常に簡単であり、使用過程での日常のメンテナンスや補修も非常に容易である。
また、本願の技術的解決手段では、現在の工業分野での応用が多く、生産高が高い（小型）クリープポンプ及び遮断弁を用いることが多く、同時に、安価なマイクロチューブを定容管として用い、このような部品は価格が安いだけでなく、性能が安定して信頼できる。従って、従来の解決策と比べて、コストを大幅に削減させ、良好な信頼性を取得することができる。
また、本願の技術的解決手段では、上記したように、流路解決策の設計を利用して高精度な定容計量を実現することができ、好ましい状況において、クリープポンプ（クリープポンプのパイプがマイクロチューブに直結するため、遮断弁と比べて、クリープポンプは、残留液体のデッドボリューム干渉問題をより容易に解消することができる）を利用してより高精度な注液操作を実現することもできる。
また、本願では、様々な流路解決策の拡張及びモジュール化された組み合わせを容易に実現することができるだけでなく、一部の組み合わせ流路の解決策で「弾を込めること」に類似した「並行式マイクロ当量迅速注液技術」を実現することができ、従来の連続式注液方式（例えば、「連続注入」の注液技術）では、定容計量装置及びクリープポンプが通常１つずつあるため、試料水又は試薬はクリープポンプで順に駆動されて定容計量装置に入り、最後に指定容器又は管路に送入される又は吸い込まれるようにする必要があるが、本願の好ましい実施形態において、「薬剤予め装填」式の「並行式マイクロ当量迅速注液技術」（例えば、応用流路の図２１～２４、図３３～４２等）を利用して、試料水及び様々な試薬をそれぞれの分岐路に同時に予め定容することができ、次に各分岐路のポンプにより同時又は順に駆動し、又は幹線管路のポンプにより順に駆動し、反応容器に注入し、全ての試薬の計量・注液及び以降の洗浄を完了する総時間を大幅に節約する。
さらに、「連続注入」式の注液技術は、まず、試料水又は試薬を定量管に汲み入れ、中継して定容し、次に、定量管内の試料水又は試薬を所定の容器（例えば、比色管）に汲み入れる必要があり、検出が終了した後、廃液の排出にもそれと逆の過程が必要である。このような操作は時間がかかるだけでなく、流路に液体が残留するリスクを高めやすい。本願の好ましい実施形態では、流路に貯液ユニットを設置する必要がなく、各組み合わせ流路の流路解決策は測定対象の液体（例えば、試料水）及び試薬が反応容器に通じる比色管に直接入ることを各々独立して許容することができ、送液及び体積計量の作業を同時に完了することができ、排液もより簡単であり、廃液口に連続的で迅速に排液すればよい。そして、計量精度が向上するため、本願が注入する液体の体積を大幅に減少させ、流路のストロークも大幅に短縮させる。従って、従来の方式に比べて、注液時間を大幅に短縮させ、作業効率を向上させ、そして、プランジャーポンプ及び計量定量管等のコア部品を減少させるため、コストを大幅に削減させるだけでなく、装置の体積を減少させ、小型化及び携帯性を実現することができる。
本願の他の特徴及び利点は以降の発明を実施するための形態の部分で詳細に説明される。
図面は、本願の更なる理解を提供し、明細書の一部を構成し、以下の発明を実施するための形態とともに本願を解釈するためのものであるが、本願の制限を構成するためものではない。
図１Ａ～図１Ｅはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図１Ａ～図１Ｅはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図１Ａ～図１Ｅはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図１Ａ～図１Ｅはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図１Ａ～図１Ｅはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図２～１０はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路解決策の模式図である。 図１１Ａ～図１１Ｃはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１１Ａ～図１１Ｃはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１１Ａ～図１１Ｃはそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１２～図１６はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための装置の様々な基本流路の組み合わせ解決策の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図１７～図４３はそれぞれ本願に係る液体を定量的に処理するための設備の様々な反応流路の模式図である。 図４４は本願の技術的解決手段に用いられるマイクロチューブの使用時の技術的利点を表す原理模式図である。
本願の技術的解決手段では、液体を定量的に処理するための装置の基本流路、基本流路の組み合わせ及び様々な応用流路について重点的に説明し、理解できるように、実際の工学応用の際に、コンピュータシステム（例えば、産業用コンピュータ、シングルチップマイクロコンピュータ等の制御ユニット）による様々な素子に対する制御において、本願の技術的解決手段の流路解決策を組み合わせて様々な方式の液体流動制御方式を実現することができ、制御ユニットの選択及びプログラミングは実際の作業モードの応用に基づいて選択することができる。
上記したように、本願の技術的解決手段は液体処理及び／又は分析に関する様々な技術分野、例えば、医療分野、食品分野、実験室分析に適用でき、特に環境保護分野の水質の検出及び分析に適用する。例えば、本願の技術的解決手段は特に水質アナライザに適用する。
以下、図面を参照して本願の発明を実施するための形態を詳細に説明する。理解すべきであるように、ここで説明される発明を実施するための形態は本願を説明及び解釈するためのものに過ぎず、本願を制限するためのものではない。
一、用語の定義
１．マイクロチューブ
本願の技術的解決手段では、流路はマイクロチューブ設計を用い、前記マイクロチューブの孔径は０．０５ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは０．１ｍｍ～３ｍｍであり、さらに好ましくは０．２ｍｍ～２ｍｍ、またさらに好ましくは０．５ｍｍ～１．６ｍｍである。また、流路全体では、マイクロチューブは一般的に均一な孔径を有するが、精度の許容範囲内又は部品（例えば、クリープポンプ又は遮断弁等）の設置位置に応じて、異なる孔径を設計してもよい。
マイクロチューブの材料は、様々なゴム、プラスチック又は金属等を含むが、それらに限定されない。一般的に使用されるチューブとしては、シリコンゴムチューブ、フッ素ゴムチューブ、ポリテトラフルオロエチレンチューブ等がある。
本願の技術的解決手段において、マイクロチューブ設計を用いる理由は以下のとおりである。
上記したように、マイクロチューブ（クリープポンプ及び／又は遮断弁の簡単な制御を組み合わせる）を利用することによって、マイクロ液量での高精度な定容を実現することができるだけでなく、高精度な微量の注液（例えば、０．１～２ミリリットル）を実現することができる。例えば、孔径が０．５ｍｍで、長さが５００ミリメートルのマイクロチューブを選択して定容する場合、本願の技術的解決手段は約１００マイクロリットル（０．１ミリリットル）汚水の定容計量を容易に実現することができ、精度は±２マイクロリットルに達し、その後、該高精度な定容液体を残留しないように送り出す。また、マイクロチューブを用いるため、小さな体積の液体サンプルで処理及び後続の検出作業を行うことができ、消費される試薬のコストを大幅に削減させる。
より重要なのは、劣悪な作業モードでのオンラインモニタリング分野において、上記マイクロチューブ（内径が最適に０．５～１．６ミリメートルである）の利用はさらに３つの目立つ利点を有する。其の一は、マイクロチューブの挿脱及び補修が容易であり、定期的に交換するコストも非常に低く、この点は劣悪な作業モードでのオンラインモニタリング計器に対して特に重要であり、其の二は、粗濾過された液体に対して、このような管径は液体に出現する可能性がある懸濁物質又は不純物による管路の目詰まりを基本的に回避することができ、流路作動の安定性を確保し、其の三は、導管が十分に細い場合、その内径は表面張力及び浸潤によって導管の内部に形成される液滴の高さよりも小さく、このとき、液体は自然に集まってマイクロチューブを密閉し、ポンプの駆動により、上記液体はゆっくりと宛先容器に送入され、それにより、管路に滞留又は残留した精度に影響を与える液体の量を回避又は減少する。導管の孔径が大きすぎて設計される場合、液体が導管を通過した後、管路の内壁に残留した液体は外部から吹き込まれたガスにより除去されにくく、この状況において、残留した液体の液滴の最大径方向サイズが管路内径の高さに達することが困難であるため、ガスを導入しても、上記スリットが存在するため、管路の内壁に残留した液体を完全に除去しにくく、図４４に示すとおりである。本願の技術的解決手段では、マイクロチューブの上記孔径サイズの範囲を選択することによって、管路の内壁に残留した液体が集まって最終的に形成する液滴の最大径方向サイズは管路内径の高さに達する又はそれを超えることができ（例えば、図４４に示される）、従って、導入される流体（例えば、液体又はガス）を利用して管路の内壁に残留した液体を完全に除去することができるとともに、劣悪な作業モードにおいて、オンラインモニタリング分野における測定対象の液体の不純物が多くて管路を塞ぎやすいという欠陥を回避することができる。
理解できるように、本願はマイクロチューブの使用を強調するが、本願の様々な複雑な組み合わせ通路を構成できる他の非マイクロチューブ類デバイス、例えば孔径がより大きな管路の組み合わせ使用を排除することを意味するものではなく、本願の発明目的の実現に影響を与えない場合、孔径がより大きな管路を局所的に用いることもでき、例えば、２ミリリットルを超える通常の体積を定容する必要がある場合の粗定容管（図２９～３２を参照）、及び廃液を排出する排液口に接続される粗管が挙げられる。このようにして、配線が柔軟的であり、コストが低いだけでなく、後期使用時のメンテナンスが容易である。本願におけるマイクロチューブは、マイクロチューブ装置の一部であってもよく、例えば有機マルチマニホールド板、マイクロ流体チップトレンチ等であってもよい。
２．クリープポンプ
本願の技術的解決手段において、クリープポンプは、クリープポンプ機能を備えるデバイス又はデバイスの組み合わせの広義の定義であり、特に説明しない限り、液体を正逆駆動することができ（場合によっては、ある方向における駆動機能のみを用いる）、同時に、作動しない時に管路を遮断することができるデバイス又はデバイスの組み合わせを指す。上記広義のクリープポンプは、狭義のクリープポンプ、１つの遮断弁と流体を正逆駆動することができる１つのポンプ（場合によっては、ある方向における駆動機能のみを用いる）又はポンプ群（例えば、いくつかのダイヤフラムポンプ、遠心ポンプ等からなる組み合わせ）との直列組み合わせ等のいくつかの具体的なデバイス又はデバイスの組み合わせを含むが、それらに限定されない。
３．遮断弁
本願の技術的解決手段において、遮断弁は、ある管路を遮断することができる機能を備えるデバイス又はデバイスの組み合わせの広義の定義であり、ダイヤフラム型二方遮断弁、ピンチ型二方遮断弁（ピンチ弁と略称）、狭義のクリープポンプ（静止時に閉に相当し、回転時に開に相当する）、回転切換型二方弁又は多方弁等のいくつかの具体的なデバイスを含むが、それらに限定されない。
４．Ｎ ｔｏ １マルチプル弁（Ｎは２以上の自然数）
本願の技術的解決手段では、1 out of Nマルチプル弁は広義のデバイス又はデバイスの組み合わせの定義であり、該デバイス又はデバイスの組み合わせは１つの共通ポート及びＮ個の分配ポートを備え、制御信号により、該共通ポートはＮ個の分配ポートのうちのいずれか１つを唯一に導通する、又は全部を導通しないことができる。上記広義の1 out of Nマルチプル弁は、Ｎ個の遮断弁が同一の共通ポートに連結される弁群、マルチプル回転切換弁（図３５を参照）、複数の遮断弁及び複数のマルチプル切換弁からなる他の弁群等のいくつかの具体的なデバイス又はデバイスの組み合わせを含むが、それらに限定されない。
二、基本流路解決策
図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図１０に示すように、本願は液体を定量的に処理するための装置（の基本流路解決策）を提供し、該装置は、
抽出対象の液体を収容するための容器Ｐと、
マイクロチューブと、を含み、
前記マイクロチューブは、
前記容器Ｐの内部から外向きに分岐点ａまで延伸する流通管路１０と、
前記流通管路１０と連通し、前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸する第１分岐路１１と、
前記流通管路１０と連通し、前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する第２分岐路１２と、を含み、
前記流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２のうちの少なくとも一方にクリープポンプＢ１が直列に設置され、前記流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２のうちの少なくとも他方に遮断弁Ｆ１、Ｆ２又は別のクリープポンプＢ２が直列に設置され、それによって、前記分岐点ａと第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２の間の所定体積の液体を取り出すことができ、前記マイクロチューブの孔径は、０．０５ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは０．１ｍｍ～３ｍｍであり、さらに好ましくは０．２ｍｍ～２ｍｍである。
容器Ｐは、処理又は分析対象の液体を収容することに用いられる。容器Ｐは、ガラス又はプラスチック等の様々な適切な材料で製造され得る。容器Ｐの容量の大きさは、具体的な作業モードに基づいて選択して設計することができ、通常の状況において、容器Ｐの最大容量は、１００～２０００ｍｌである。また、容器Ｐは、開放型のものであってもよく、即ち、大気に通じ、密閉型のものであってもよく、即ち、大気に直接通じない。これら２つの形態については、以下の実施形態でそれぞれ詳細に説明する。
流通管路１０の一端は前記容器Ｐ内に位置し、外向きに分岐点ａまで延伸する。分岐点ａから、流通管路１０は、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐される。第１分岐路１１は、第１ポートＫ１を有し、第２分岐路１２は、第２ポートＫ２を有する。
処理又は検出対象の液体サンプルを正確に取得するために、前記流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２のうちの少なくとも一方にクリープポンプＢ１が直列に設置され、前記流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２のうちの少なくとも他方に遮断弁Ｆ１、Ｆ２又は別のクリープポンプＢ２が直列に設置され、それによって前記分岐点ａと第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２の間の所定体積の液体を取り出すことができる。具体的に、流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２の三者において、少なくとも一方にクリープポンプが直列に設置され、少なくとも他方に遮断弁又は別のクリープポンプが設置される。クリープポンプは液体を吸引又は送入する動力源とされ、クリープポンプは回転して作動する場合、容器Ｐ内の液体を汲み上げることができ、正確な定容を完了した後の液体を汲み出すことができ、また、クリープポンプは回転を停止する場合、遮断の機能を兼ねることができる。従って、クリープポンプと遮断弁の協働を利用して分岐点ａと第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２の間の所定体積の液体サンプルを正確に遮断することができ、それにより液体サンプルを正確に取得する。以下では、取り出し過程を詳細に説明する。
本願の革新的な概念に基づく技術的解決手段は多くの好ましい実施形態を有し、主に、流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２とクリープポンプ及び遮断弁の間に複数の順列組み合わせの方式がある。具体的に、流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２の三者は、いずれもクリープポンプ、遮断弁及び素子を設置しないこと（貫通管）のうちの１つを選択することができ、従って、合計で３＊３＊３＝２７個の組み合わせ方式があり、なお、流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２の三者がいずれも遮断弁を選択する、又はいずれも素子を設置しないことを選択する組み合わせ方式を除去する必要があり（理由としては、三者がいずれも遮断弁を設置する、又はいずれも素子を設置しない方式は適用できない）、従って、合計で２５個の組み合わせ方式がある。これらの組み合わせ方式はいずれも本願の範囲内に含まれる。
以下では、それぞれ図面に例示された各好ましい実施形態を参照して、その構造構成、接続関係、動作過程及び技術的利点を説明する。
図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図１０は主に単一の装置の各実施形態を説明する。説明の便宜上、本願は後続の様々な基本流路の命名及び定義を以下のように規定し、名称は２つの部分に分けられ、記号「－」で中間を接続する。例えば、「１Ａ－基本型」は、図１Ａに示される基本流路を表し、「２－基本型」は、図２に示される基本流路を表し、このように類推する。また、図１Ａ～図１Ｅの基本型が５つの変化形態を有するため（それらの原理はいずれも同じであり、又は類似する）、「１－基本型」は、図１Ａ～図１Ｅに示される５つの基本流路を表し、一般的に「１Ａ－基本型」を例として説明する。
次に、各タイプの基本流路の構造構成及び接続関係を説明し、簡潔のために、本願の基本型の説明は一部の基本流路のみを概略的に描いている。
図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示すように、前記基本流路は複数の接続形態を有してもよい。
例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、前記第１分岐路１１に前記第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、前記流通管路１０に第１遮断弁Ｆ１が直列に設置され、前記第２分岐路１２に前記第２遮断弁Ｆ２又は第２クリープポンプＢ２が直列に設置される。
例えば、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、前記第１分岐路１１に
前記第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、前記流通管路１０に第３クリープポンプＢ３が直列に設置され、前記第２分岐路１２に前記第２クリープポンプＢ２又は第２遮断弁Ｆ２が直列に設置される。
例えば、図１Ｅに示すように、前記流通管路１０に前記第３クリープポンプＢ３が直列に設置され、前記第１分岐路１１に第１遮断弁Ｆ１が直列に設置され、前記第２分岐路１２に前記第２クリープポンプＢ２（図示略）又は第２遮断弁Ｆ２が直列に設置される。
例えば、図２及び図３に示すように、前記第１分岐路１１に前記第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、前記流通管路１０は貫通管であり、前記第２分岐路１２に前記第２遮断弁Ｆ２又は第２クリープポンプＢ２が直列に設置される。
例えば、図４～図６に示すように、前記第１分岐路１１は貫通管であり、前記第２分岐路１２に前記第２クリープポンプＢ２又は第２遮断弁Ｆ２が直列に設置され、前記流通管路１０に前記第１クリープポンプＢ１が直列に設置される。
以下、図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図１０に示される基本流路をより詳細に説明する。
実施形態１
図１Ａ～図１Ｅに示すように、液体を定量的に処理するための装置の構造構成及び接続関係は以下の解決策である。
容器Ｐは、抽出対象の液体を収容することに用いられ、前記容器Ｐは大気に通じる容器である。マイクロチューブマイクロチューブである流通管路１０は、容器Ｐの内部から外向きに前記容器Ｐの外部へ延伸し（好ましくは上向きに延伸する）、分岐点ａまで延伸する。該分岐点ａで、流通管路１０は、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１は、前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸し、第２分岐路１２は、前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する。
各々の流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に、いずれも１つのクリープポンプ又は遮断弁が直列に設置され、且つ流通管路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２のうちの少なくとも一方に１つのクリープポンプが直列に設置される。以下、いくつかの異なる「１－基本型」流路を説明する。
図１Ａに示される「１Ａ－基本型」流路は、流通管路１０に第１遮断弁Ｆ１が直列に設置され、第１分岐路１１に第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、第２分岐路１２に第２遮断弁Ｆ２が直列に設置される。
図１Ａに示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第１遮断弁Ｆ１を開き、第２遮断弁Ｆ２を閉じたままにする。次に、第１クリープポンプＢ１を時計回りに回転させる（図面に示される方位を基準とするが、本願を制限するためのものではない）。このとき、容器Ｐ内の液体は第１クリープポンプＢ１の汲み上げにより流通管路１０に入り、第１遮断弁Ｆ１及び第１クリープポンプＢ１を通過し、第１ポートＫ１から溢れて排出される。
次に、第１遮断弁Ｆ１を閉じ、第２遮断弁Ｆ２を開き、第１クリープポンプＢ１を反時計回りに回転させる。このとき、空気は第１ポートＫ１から入り、それにより、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体をポートＫ２から取り出すことができる。又は、第１クリープポンプＢ１を時計回りに回転させ、空気は第２ポートＫ２から入り、それにより、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体を第１ポートＫ１から取り出す。
図１Ｂに示される「１Ｂ－基本型」流路と図１Ａに示される「１Ａ－基本型」流路の主な相違点は、第２遮断弁Ｆ２を第２クリープポンプＢ２に置き換えることである。従って、第２クリープポンプＢ２は静止する場合、遮断の役割を果たすことができる。「１Ａ－基本型」流路の注液操作プロセスを用いることによって、第１分岐管又は第２分岐管内で液体を計量して定容することができる。分岐点ａと第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２の間の管路内の体積が定容された液体を取り出す必要がある場合、第１クリープポンプＢ１及び第２クリープポンプＢ２を同じ方向に異なる回転数で回転させる方式で、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２から上記液体を取り出すことができる。該解決策では、好ましくは、第１分岐路１１及び第２分岐路１２のデバイスは交換できるものとして設計されるが、異なるクリープポンプであってもよい。
図１Ｃに示される「１Ｃ－基本型」流路と図１Ａに示される「１Ａ－基本型」流路の主な相違点は、第１遮断弁Ｆ１を第３クリープポンプＢ３に置き換えることである。従って、第３クリープポンプＢ３は、静止する場合に、遮断の役割を果たすことができる。「１Ａ－基本型」流路の注液操作プロセスを用いることによって、第１分岐管又は第２分岐管内で液体を計量して定容することができる。分岐点ａと第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２の間の管路内の体積が定容された液体を取り出す必要がある場合、第１クリープポンプＢ１及び第３クリープポンプＢ３を同じ方向に異なる回転数で回転させる方式で、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２から上記液体を取り出すことができる。
図１Ｄに示される「１Ｄ－基本型」流路と図１Ａに示される「１Ａ－基本型」流路の主な相違点は、第１遮断弁Ｆ１及び第２遮断弁Ｆ２をそれぞれ第３クリープポンプＢ３及び第２クリープポンプＢ２に置き換えることである。従って、第２クリープポンプＢ２又は第３クリープポンプＢ３は、静止する場合に、遮断の役割を果たすことができる。「１Ａ－基本型」流路の注液操作プロセスを用いることによって、第１分岐管又は第２分岐管内で液体を計量して定容することができる。分岐点ａと第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２の間の管路内の体積が定容された液体を取り出す必要がある場合、第１クリープポンプＢ１及び第２クリープポンプＢ２を同じ方向に異なる回転数で回転させる方式で、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２から上記液体を取り出すことができる。
図１Ｅに示される「１ｅ－基本型」流路は、流通管路１０に第３クリープポンプＢ３が直列に設置され、第１分岐路１１に第１遮断弁Ｆ１が直列に設置され、第２分岐路１２に第２遮断弁Ｆ２が直列に設置される。
図１Ｅに示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第１遮断弁Ｆ１を開き、第２遮断弁Ｆ２を閉じたままにする。次に、第３クリープポンプＢ３を反時計回りに回転させる（図面に示される方位を基準とするが、本願を制限するためのものではない）。このとき、容器Ｐ内の液体は第３クリープポンプＢ３の汲み上げにより流通管路１０に入り、第３クリープポンプＢ３及び第１遮断弁Ｆ１を通過し、第１ポートＫ１から溢れて排出される。
次に、第１遮断弁Ｆ１を開き、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し、第２遮断弁Ｆ２を開く。このとき、空気は第１ポートＫ１から入り、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体は、重力の作用で第２ポートＫ２から取り出される。同様に、マイクロチューブの設計のため、第３クリープポンプＢ３を静止に維持し且つ第２遮断弁Ｆ２を閉じる場合、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体は、自動的に下向きに流れず、第２遮断弁Ｆ２を開いた後、重力の作用で自動的に流出する。
以上の説明から分かるように、クリープポンプは２つの方向の回転作業モードを有するため、前記容器Ｐ内の液体を吸引することができるだけでなく、対応するポートから該液体を排出することができる。図１の各タイプの基本流路の特徴は、流通管路、第１分岐路及び第２分岐路の３つの分岐路に、各分岐路に少なくとも１つのクリープポンプ又は遮断弁が直列に接続される必要があり、且つ１つの分岐路に１つのクリープポンプが直列に接続される必要があることである。
図１Ａ～図１Ｅに示される実施形態によれば、高い作業効率で所定体積の液体サンプルの抽出を実現することができ、取得される液体サンプルの体積の精度は比較的高い。そして、マイクロチューブの孔径が小さいため、取り出される液体サンプルの体積も比較的小さい。第１分岐路１１及び第２分岐路１２の長さを調節することによって、取り出される液体の体積を特定することができ、該方法は以下の他の実施例にも適用する。
実施形態２
図２に示すように、液体を定量的に処理するための装置の基本流路の構造構成及び接続関係は以下の解決策である。
容器Ｐは、抽出対象の液体を収容することに用いられ、前記容器Ｐは、大気に通じる容器である。マイクロチューブマイクロチューブである流通管路１０は、容器Ｐの内部から外向きに前記容器Ｐの外部へ延伸し（好ましくは上向きに延伸する）、分岐点ａまで延伸する。該分岐点ａで、流通管路１０は、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１は、前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸し、第２分岐路１２は、前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する。
図２に示すように、流通管路１０に部品が直列に設置されず、第１分岐路１１に第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、第２分岐路１２に第２遮断弁Ｆ２が直列に設置される。
図２に示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第２遮断弁Ｆ２を閉じたままにし、次に、第１クリープポンプＢ１を時計回りに回転させる（図面に示される方位を基準とするが、本願を制限するためのものではない）。このとき、容器Ｐ内の液体は第１クリープポンプＢ１の汲み上げにより流通管路１０に入り、第１クリープポンプＢ１を通過し、第１ポートＫ１から溢れて排出される。
次に、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し（遮断状態に相当）、第２遮断弁Ｆ２を開く。このとき、空気は第２ポートＫ２から入り、それにより、分岐点ａと容器Ｐの間の液体は、重力の作用で容器Ｐ内に戻り、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体は、クリープポンプＢ１の遮断、液体の表面張力及び膨張不能性により静止を維持する。
その後、第１クリープポンプＢ１を時計回りに回転させ、第２ポートＫ２箇所の抵抗は容器Ｐ内の導管の液体が上昇する時に克服する必要がある重力よりも小さいため、空気は第２ポートＫ２から入り、さらに、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体が第１ポートＫ１から取り出される。
以上の説明から分かるように、マイクロチューブの孔径特徴を利用し、重力、液体の膨張不能性及び表面張力の物理作用を組み合わせることによって、低いコストで本願の技術的解決手段を実現することができる。
実施形態３
図３に示される好ましい実施形態３と図２に示される実施形態２の主な相違点は、第２遮断弁Ｆ２を第２クリープポンプＢ２に置き換えることである。従って、第２クリープポンプＢ２は静止する場合、遮断の役割を果たすことができる。分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体を取り出す必要がある場合、第１クリープポンプＢ１及び第２クリープポンプＢ２を同じ方向に異なる回転数で回転させる方式で、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２から上記液体を取り出すことができる。
実施形態４
図４に示すように、液体を定量的に処理するための装置の構造構成及び接続関係は以下の解決策である。
容器Ｐは、抽出対象の液体を収容することに用いられ、前記容器Ｐは、大気に通じる容器である。マイクロチューブマイクロチューブである流通管路１０は、容器Ｐの内部から外向きに前記容器Ｐの外部へ延伸し（好ましくは上向きに延伸する）、分岐点ａまで延伸する。該分岐点ａで、流通管路１０は、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１は、前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸し、第２分岐路１２は、前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する。
図４に示すように、流通管路１０に第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、第１分岐路１１にデバイスが直列に設置されず、第２分岐路１２に第２クリープポンプＢ２が直列に設置される。
図４に示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第２クリープポンプＢ２を静止に維持し、次に、第１クリープポンプＢ１を反時計回りに回転させる（図面に示される方位を基準とするが、本願を制限するためのものではない）。このとき、容器Ｐ内の液体は、第１クリープポンプＢ１の汲み上げにより流通管路１０に入り、第１クリープポンプＢ１及び分岐点ａを通過し、第１ポートＫ１から溢れて排出される。
次に、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し（遮断状態に相当）、第２クリープポンプＢ２を反時計回りに回転させる。このとき、空気は、第１ポートＫ１から入り、それにより、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体は、第２ポートＫ２から取り出される。又は、第２クリープポンプＢ２を時計回りに回転させ、空気は第２ポートＫ２から入り、それにより、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体は、第１ポートＫ１から取り出される。
上記の説明から分かるように、２つのクリープポンプの静止遮断の作業モード及び双方向回転の作業モードを利用して、必要に応じて第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２から所定区間の液体サンプルを取り出すことを実現する。
実施形態５及び実施形態６
図５及び図６に示すように、液体を定量的に処理するための装置の構造構成及び接続関係は以下の解決策である。
容器Ｐは、抽出対象の液体を収容することに用いられ、前記容器Ｐは、大気に通じる容器である。
マイクロチューブマイクロチューブである流通管路１０は、容器Ｐの内部から外向きに前記容器Ｐの外部へ延伸し（好ましくは上向きに延伸する）、分岐点ａまで延伸する。
該分岐点ａで、流通管路１０は、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１は、前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸し、第２分岐路１２は、前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する。前記第１分岐路１１は、前記分岐点ａから前記第１ポートＫ１まで斜めに延伸する管路であり、上向き又は下向きに斜めに延伸する。該傾斜管路が水平面に対する傾斜角度は、具体的な応用の作業モードに基づいて選択して設計することができ、例えば、３０度～９０度であり、又は好ましくは４５度程度である。
図５及び図６に示すように、流通管路１０に第１クリープポンプＢ１が直列に設置され、第１分岐路１１に部品が直列に設置されず、第２分岐路１２に第２遮断弁Ｆ２が直列に設置される。
図５及び図６に示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第２遮断弁Ｆ２を閉じたままにする。次に、第１クリープポンプＢ１を反時計回りに回転させる（図面に示される方位を基準とするが、本願を制限するためのものではない）。このとき、容器Ｐ内の液体は第１クリープポンプＢ１の汲み上げにより流通管路１０に入り、第１クリープポンプＢ１及び分岐点ａを通過し、第１ポートＫ１から溢れて排出される。
次に、図５に示される作業モードでは、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し、第２遮断弁Ｆ２を開く。このとき、空気は第２ポートＫ２から入り、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体は重力の作用で第１ポートＫ１から流出する。該状況において、マイクロチューブの設計のため、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し且つ第２遮断弁Ｆ２を閉じる場合、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体は自動的に下向きに流れず、第２遮断弁Ｆ２を開いた後、重力の作用で自動的に流出する。
図６に示される作業モードにおいて、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し、第２遮断弁Ｆ２を開く。このとき、空気は第１ポートＫ１から入り、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体は重力の作用で第２ポートＫ２から流出する。同様に、マイクロチューブの設計のため、第１クリープポンプＢ１を静止に維持し且つ第２遮断弁Ｆ２を閉じる場合、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体は、自動的に下向きに流れず、第２遮断弁Ｆ２を開いた後、重力の作用で自動的に流出する。
以上の説明から分かるように、クリープポンプの静置遮断機能及び分岐路の傾斜設計を簡単に利用し、マイクロチューブの設計に加えて、重力を利用して体積が正確な液体サンプルの取り出し及び収集を容易に実現することができる。
以上の各実施形態は本願の技術的解決手段の様々な組み合わせ関係を完全に挙げていない。例えば、異なる実施形態では、流路デバイスを設置しない場合、前記分岐路及び流通管路は貫通管形態を形成できる。上記いくつかの実施形態では、前記流通管路１０は貫通管として設計されてもよく、他の実施形態では、前記第１分岐路１１及び／又は第２分岐路は貫通管として設計されてもよい。本願の明細書図面に図示されていない実施形態の作業過程については、上記複数の実施形態の構造及びその作業過程の詳細な説明を参照することができる。
以上の各実施形態では、容器Ｐは大気に通じる容器である。しかし、強腐食性試薬、揮発性試薬又は試料水状況に対する要求が厳しいいくつかの作業モードでは、容器Ｐは大気に直接通じない密閉式容器として設計され、図７～図１０に示すとおりである。このような密閉式容器は液体を容器に注入してから密閉する方式で取得される。該密閉式容器には該容器内の気圧を大きくするための加圧装置が接続され、前記流通管路１０は前記容器Ｐの内部から前記容器Ｐの外部へ延伸する。以下、図７～図１０を参照して詳細に説明する。
実施形態７
図７に示すように、液体を定量的に処理するための装置の構造構成及び接続関係は以下の解決策である。
容器Ｐは、抽出対象の液体を収容することに用いられ、前記容器Ｐは、大気に直接通じない密閉式容器である。
マイクロチューブマイクロチューブである流通管路１０は、容器Ｐの内部から外向きに前記容器Ｐの外部へ延伸し（好ましくは上向きに延伸する）、分岐点ａまで延伸する。該分岐点ａで、流通管路１０は、第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１は、前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸し、第２分岐路１２は、前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する。
図７に示すように、流通管路１０に第１遮断弁Ｆ１が直列に設置され、第１分岐路１１に第２遮断弁Ｆ２が直列に設置され、第２分岐路１２に第３クリープポンプＢ３が直列に設置される。
図７に示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第１遮断弁Ｆ１を開き、第２遮断弁Ｆ２を閉じる。第３クリープポンプＢ３を時計回りに回転させ、それにより、空気は第２ポートＫ２から第１遮断弁Ｆ１を通過して容器Ｐ内に入り、加圧する。従って、このとき、第３クリープポンプＢ３は加圧装置の役割を果たす。
次に、第１遮断弁Ｆ１を閉じ、第３クリープポンプＢ３を静置するように維持する（遮断）。さらに、第１遮断弁Ｆ１及び第２遮断弁Ｆ２を開き、このとき、容器Ｐ内の液体は内部圧力の作用で流通管路１０に入り、さらに第１遮断弁Ｆ１及び第２遮断弁Ｆ２を通過して第１ポートＫ１から溢れて排出される。
その後、第１遮断弁Ｆ１を閉じ、第３クリープポンプＢ３を時計回りに回転させ、空気は第２ポートＫ２から入り、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体を第１ポートＫ１から押し出す。又は、第３クリープポンプＢ３を反時計回りに回転させ、空気は第１ポートＫ１から入り、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体を第２ポートＫ２から押し出す。
実施形態８
図８に示すように、液体を定量的に処理するための装置の構造構成及び接続関係は以下の解決策である。
容器Ｐは、抽出対象の液体を収容することに用いられ、前記容器Ｐは、大気に直接通じない密閉式容器である。前記加圧装置は、前記容器内に設置された加熱器３０であり、該加熱器は、前記容器内の空気を加熱することに用いられる。
マイクロチューブマイクロチューブである流通管路１０は、容器Ｐの内部から外向きに前記容器Ｐの外部へ延伸し（好ましくは上向きに延伸する）、分岐点ａまで延伸する。該分岐点ａで、流通管路１０は第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１は前記分岐点ａから第１ポートＫ１まで延伸し、第２分岐路１２は前記分岐点ａから第２ポートＫ２まで延伸する。
図８に示すように、流通管路１０に第１遮断弁Ｆ１が直列に設置され、第１分岐路１１に部品が直列に設置されず、第２分岐路１２に第３クリープポンプＢ３が直列に設置される。
図８に示される実施形態の作業過程は以下のとおりである。
まず、第１遮断弁Ｆ１を開き、第３クリープポンプＢ３を静止にする。加熱器３０は容器Ｐ内の空気を加熱し、加圧する。このとき、容器Ｐ内の液体は内部圧力の作用で流通管路１０に入り、さらに第１遮断弁Ｆ１及び分岐点ａを通過して第１ポートＫ１から溢れて排出される。
その後、第１遮断弁Ｆ１を閉じ、第３クリープポンプＢ３を時計回りに回転させ、空気は第２ポートＫ２から入り、分岐点ａと第１ポートｋ１の間の管路内の体積が定容された液体を第１ポートＫ１から押し出す。又は、第３クリープポンプＢ３を反時計回りに回転させ、空気は第１ポートＫ１から入り、分岐点ａと第１ポートＫ１の間の管路内の体積が定容された液体を第２ポートＫ２から押し出す。
該実施形態では、好ましくは冷却器が設置され、所定体積の液体サンプルの取り出しを完了した後、容器Ｐ内の空気に対して冷却処理を行うことができ、分岐点ａと流通管路１０のポート１０１の間の液体を容器Ｐ内に戻させ、それにより、次の液体の取り出し操作を容易にする。
実施形態９及び実施形態１０
図９及び図１０に示される実施形態９と図８に示される実施形態８の主な相違点は加圧装置である。
実施形態１０では、図１０に示すように、加圧装置は、第４クリープポンプＢ４を含み、前記液体容器Ｐは、前記第４クリープポンプＢ４を通って外部の大気に直接通じる。実施形態９では、図９に示すように、第４クリープポンプＢ４は、大気に通じる別の補助容器Ｐ２（同じ液体が収容されている）に接続されてもよく、それによって前記補助容器Ｐ２内の液体を前記容器Ｐに圧送して、加圧を実現する。
所定区間の定容液体サンプルを取り出す他の作業過程については実施形態８を参照することができる。
以上の各実施形態は本願の技術的解決手段の様々な組み合わせ関係を完全に挙げていない。例えば、前記流通管路１０にクリープポンプが直列に設置されてもよく、前記第２分岐路又は第１分岐路にクリープポンプ又は遮断弁が直列に設置されてもよく、該クリープポンプは前記遮断弁及び前記加圧装置と協働することで、前記分岐点ａと第１ポートＫ１の間の所定体積の液体サンプルを前記第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２から流出させる。
以上は密閉式容器の実施形態を説明し、上記各実施形態は具体的な作業モードに基づいて選択して適用することができる。
また、図示のように、好ましい状況において、前記第１分岐路１１の前記第１ポートＫ１に近い位置に液体検出器Ｓが設置され、前記分岐点ａと第１ポートＫ１の間の所定体積の液体は前記分岐点ａと前記液体検出器Ｓの間の液体である。液体検出器Ｓは液体が存在するか否かを判断することに適用できる様々なセンサであってもよく、それによって、液体が存在するか否か又は液体検出器Ｓの位置に到達するか否かを判断する。
液体検出器Ｓを設置することによって、必ず第１ポートＫ１から液体を流出させる方式で体積容量を特定する必要がなくなる。つまり、液体検出器Ｓが設置された実施形態では、分岐点ａから液体検出器Ｓ付近までの体積がより柔軟な液体サンプルを取り出すことができる。また、液体の溢れを必要としないため、無駄を防止することができる。さらに好ましくは、前記分岐点ａと前記液体検出器Ｓの間の液体は前記分岐点ａから前記液体検出器Ｓを基準とする所定オフセット点までの液体であり、該所定オフセット点の距離は流路注液のアルゴリズムによって制御されてもよく（例えば、液体の流れ速度に関連し、又は液体に気泡が含まれるか否か、又は気泡の長さ及び体積に関連する）、それにより、注液時の様々な不確定要素（気泡、液体の流動速度、クリープポンプによる注液時の脈動注液誤差等）に対する誤差補償を実現し、より正確な所定体積の液体サンプルを取得する。理解できるように、本願の技術的解決手段では、第２分岐路１２の第２ポートＫ２に近い位置に液体検出器Ｓを設置してもよい。理解できるように、液体検出器Ｓの技術的特徴は本願の様々な基本流路に適用でき、本願の明細書図面に図示された実施形態に限定されない。
好ましい状況において、前記第１ポートＫ１に下向きに延伸する延伸部（図示略）が設置され、好ましくは、下向きに垂直に延伸し、それによって、液体がマイクロチューブの出口から溢れるときに、不確定要素による体積の定量的取り出しの干渉を回避し、定容の精度をさらに向上させる。
図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図１０は主に基本流路の各実施形態を説明した。さらに好ましい実施形態に基づいて、単一の基本流路に対して適切な順列組み合わせを行って、同じ又は異なる液体を収容する複数の容器Ｐの作業状況に適用する。以下、単一の基本流路を組み合わせて形成する組み合わせ装置の解決策を詳細に説明する。
また、理解できるように、従来の技術に対する上記の基本流路の主な利点は以下のとおりである。マイクロチューブとクリープポンプ及び／又は遮断弁を組み合わせる流路解決策を利用して高精度な定容を実現して押し出すことができ、且つ作業効率が高く、コストが非常に低く、柔軟的に組み合わせることができる（直列接続、シリアル又は並列接続、並行）。
三、組み合わせ流路解決策
上記したように、各基本流路は、いずれも第１ポートＫ１、第２ポートＫ２、第１分岐路１１、第２分岐路１２及び分岐点ａの５つの要素を含む。異なる作業モード及び注液要件の選択に基づいて、上記様々なタイプの基本流路に対して異なる組み合わせを行うことができ、さらに異なる組み合わせ流路解決策を取得する。
説明の便宜上、本願は後続の様々な基本流路を本流通路に連結する様々な連結方式の命名及び定義を規定する。名称は、３つの部分に分けられ、記号「－」で中間を接続し、例えば、「１－Ｋ１－Ｂ」型が挙げられる。具体的な命名及び定義は以下のとおりである。
第１部分の名称は、用いられる基本流路を表し、図１Ａ～図１Ｅのうちの１つの基本流路を用いる場合、該部分の名称は「１」であり、図２の基本流路を用いる場合、該部分の名称は「２」であり、このように類推し、なお、図１の基本流路が５つの変形を有するが、それらの原理が同じであるため、「１Ａ－基本型」流路を例とし、組み合わせ流路では、特に説明しない限り、一般的に「１」を用いて統一的に命名する。
第２部分の名称は、基本流路と本流通路の連結点を表し、連結点が第１ポートＫ１である場合、該部分の名称は「Ｋ１」であり、連結点が第２ポートＫ２である場合、該部分の名称は「Ｋ２」であり、連結点が分岐点ａである場合、該部分の名称は「ａ」である。このように類推する。
第３部分の名称は、各タイプの基本流路がどのような方式で本流通路に統合して連結されるかを表し、異なる統合方式は以下のように定義される。
Ａ型は、各タイプの基本流路がそれぞれ独立し、本流通路に並行して連結されることを表し、「Ａ」と表記され、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すとおりであり、図１１Ｃは１つのみの基本流路を例示的に表すが、理解できるように、複数の基本流路が並行して接続されてもよい。
Ｐ型は、各タイプの組み合わせ流路がそれぞれ独立し、本流通路に並行して連結されるが、流体の計量及び注液をよりよく駆動するために、本流通路にクリープポンプＢが配置される必要があることを表し、このタイプの組み合わせ流路は「Ｐ」と表記され、図１２に示すとおりである。
Ｂ型は、同じタイプ又は異なるタイプの基本流路の第１分岐路１１を統合して共有し、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介して本流通路に連結されることを表し、このタイプの組み合わせ流路は「Ｂ」と表記され、図１３Ａ～図１３Ｄに示すとおりである。
Ｃ型は、同じタイプ又は異なるタイプの基本流路の第２分岐路１２を統合して共有し、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介して本流通路に連結されることを表し、このタイプの組み合わせ流路は「Ｃ」と表記され、図１４Ａ～図１４Ｃに示すとおりである。
ＢＣ型は、同じタイプ又は異なるタイプの基本流路の第１分岐路１１を統合して共有し、且つ第２分岐路１２も統合して共有し、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介して本流通路に連結されることを表し、このタイプの組み合わせ流路は「ＢＣ」と表記され、図１５Ａ～図１５Ｄに示すとおりである。
Ｈ型は、各タイプの基本流路の分岐点ａを統合して共有し、直接ａ点を介して本流通路に連結され、該本流通路に１つのクリープポンプ又は遮断弁が直列に接続され、又は、基本流路のある１つ又はいくつかの第１分岐路又は第２分岐路を直接本流通路として使用することを表し、このタイプの組み合わせ流路は「Ｈ」と表記され、図１６に示すとおりである。
なお、所謂Ａ、Ｂ、Ｃ、ＢＣ、Ｐ、Ｈ等の型番の命名は、異なる形態の流路解決策を区別することのみに用いられ、本願の保護範囲の制限を構成しない。上記の流路解決策の命名方法は本願の他の図面に示される流路解決策にも適用する。
なお、全ての各タイプの組み合わせ流路では、分岐点ａは、物理的存在に関して、流路の１つの点であってもよく、流路の１つの区間であってもよい。同時に、各組み合わせ流路が本流通路に連結されるトポロジー構造をより簡便且つ簡潔に表すために、本願は各図面の幹線支流を分割して（３行に分割）それぞれ表し、なお、これらの幹線支流は必要に応じて連通する１つの本流通路により構成されてもよい。
次に、各タイプの組み合わせ流路の構造構成及び接続関係を説明し、簡潔のために、本願は、ある組み合わせ流路に対して１つ又は２つのみの基本流路を概略的に描いている。なお、応用時により多くの基本流路の設計であってもよい。また、組み合わせ流路解決策では、幹線及び分岐路は１つ又は複数あってもよい。これらの変形形態はいずれも本願の保護範囲内に含まれる。
３．１ Ａ型の組み合わせ流路
Ａ型の組み合わせ流路の定義については、各基本流路が互いに独立し、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介してある上位の本流通路に連通し、それにより並行して注液できる（排液に用いることもできる）１つの組み合わせ流路を形成する。該本流通路の１つのポートは密閉であり、別のポートは各基本流路が液体を輸送する共通出口とされ、図１１Ａ～図１１Ｃに示すとおりである。
図１１Ａ～図１１Ｃは図１～図６に示される各基本流路を同一の本流通路に並行して連結する組み合わせ形態の一部を示す。
例えば、「１－Ｋ１－Ａ型」とは、図１の基本流路が第１ポートＫ１を介して本流通路に連結されることを指し、「１－Ｋ２－Ａ型」とは、図１の基本流路が第２ポートＫ２を介して本流通路に連結されることを指し、「２－Ｋ１－Ａ型」とは、図２の基本流路が第１ポートＫ１を介して本流通路に連結されることを指し、このように類推する。
また例えば、図１１Ａ～図１１Ｃに示すように、図１Ａ～図１Ｅのうちの１つに示される基本流路の第１ポートＫ１、図１Ａ～図１Ｅのうちの１つに示される基本流路の第２ポートＫ２及び図２に示される基本流路の第１ポートＫ１をそれぞれ同一の幹線流路に独立して連結してもよく、図３に示される基本流路の第１ポートＫ１（又は第２ポートＫ２）、図４に示される基本流路の第１ポートＫ１及び図４に示される基本流路の第２ポートＫ２を同一の幹線流路に連結してもよく、又は図６に示される基本流路の第２ポートＫ２及び他の基本流路の第１ポート又は第２ポート（図示略）を選択して同一の幹線流路に連結してもよい。上記基本流路はいずれも前述の計量・注液ステップに応じて独立して注液することができる。
また、「１－Ｋ１－Ａ型」、「２－Ｋ１－Ａ型」、「３－Ｋ１－Ａ型」、「３－Ｋ２－Ａ型」、「４－Ｋ１－Ａ型」、「６－Ｋ２－Ａ型」では、本流通路に連通する分岐管に液体検出器Ｓが取り付けられ、計量及び位置決めを行い、又は液体が検出位置に到達するか否かを検出することに用いられ、計量時に作業モードの需要に応じて液体が本流通路に入らないことを確保する。
理解できるように、図１１Ａ～図１１Ｃに示される組み合わせ流路解決策は図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路の順列組み合わせの全ての可能性の一部であり、本願の保護範囲は、その全ての順列組み合わせの形態を含む。例えば、同一の幹線流路にＮ個の基本流路が連結されてもよく、Ｎは１以上の自然数であり、各基本流路は自身の可能な第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を選択して該同一の幹線流路に連結することができる。さらに理解できるように、基本流路は図１～図６に示される基本流路解決策に限定されず、図７～図１０に示される基本流路解決策を選択してもよい。
理解できるように、上記したように、本願はマイクロチューブの使用を強調するが、本願の様々な複雑な組み合わせ通路を構成できる他の非マイクロチューブ系デバイスを排除することを意味するものではなく、本願の発明の目的の実現に影響を与えない場合には、孔径がより大きな管路を局所的に用いることもでき、図１１Ｃに示すように、例えば２ミリリットルを超える通常の体積を定容する必要がある場合、「６－Ｋ２－Ａ型」の第１分岐路１１は粗定容管を用いることができ、それによって注液又は排液の速度を向上させ、それにより装置の全体的な処理又は検出速度を向上させる。
Ａ型の組み合わせ流路の有益な効果は、各基本流路に接続された試料水又は試薬に対して同時に注液及び計量を行うことができることであり、該性能は装置の全体的な処理効率又は検出速度を大幅に向上させることができる。
３．２ Ｐ型の組み合わせ流路
好ましい状況において、液体の流動をより容易に実現するために、Ａ型の組み合わせ流路の幹線流路に少なくとも１つのクリープポンプＢを設置することができ、図１２に示すとおりである。このタイプの組み合わせ流路は本願で「Ｐ型の組み合わせ流路」と命名される。
図１２は「５－Ｋ２－Ｐ型」及び「６－Ｋ２－Ｐ型」の２つの組み合わせ流路を示し、幹線流路にクリープポンプＢがあるため、流体が基本流路に重力又は他のポンプの駆動により流動できるだけでなく、幹線流路のクリープポンプＢを利用して液体の移動・BR>ァ御をよりよく実現することができる。理解できるように、図１２は例示的なものに過ぎず、数量が異なる他の基本流路を選択してもよく、各基本流路は自身の第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を選択して同一の幹線流路に連結することができる。このとき、Ｐ型の幹線流路のクリープポンプＢは基本流路のそれぞれのクリープポンプ及び遮断弁と協働する必要があり、それによって、設定された要求に応じて流路に液体をよく輸送することができる。
３．３ Ｂ型の組み合わせ流路
Ｂ型の組み合わせ流路の定義については、同じタイプの基本流路の第１分岐路１１を統合して共有し、統合して共有された第１ポートＫ１又はそれぞれ独立した第２ポートＫ２（Ｋ２’）を介してある上位の本流通路に連結し、それにより並行して注液できる（排液に用いることもできる）１つの組み合わせ流路を形成する。該本流通路の１つのポートは密閉であり、別のポートは各Ｂ型の組み合わせ流路が液体を輸送する共通出口とされ、図１３Ａ～図１３Ｄに示すとおりである。
図１３Ａ～図１３Ｄは、図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される各基本流路を上記規則に従って統合して組み合わせた後、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介して同一の本流通路に並行して連結する組み合わせ形態を示す。
例えば、「１－Ｋ１－Ｂ型」とは、図１Ａ～図１Ｅの基本流路に対して、第１分岐路１１を統合して共有した後、第１ポートＫ１を介して本流通路に連結することを指し、「１－Ｋ２－Ｂ型」とは、図１Ａ～図１Ｅの基本流路に対して、第１分岐路１１を統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、「４－Ｋ１－Ｂ型」とは、図４の基本流路に対して、第１分岐路１１を統合して共有した後、第１ポートＫ１を介して本流通路に連結することを指し、「４－Ｋ２－Ｂ型」とは、図４の基本流路に対して、第１分岐路１１を統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、「６－Ｋ２－Ｂ型」とは、図６の基本流路に対して、第１分岐路１１を統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、このように類推する。
上記各基本流路は、いずれも前述の計量・注液原理及びステップに応じて注液することができるが、そのうちの１つの流通管路が作動する時に、協働する第１分岐路１１におけるデバイスを除いて、他の各基本流路におけるデバイスは静止状態（クリープポンプが静止し、遮断弁が閉じる）にあるべきであり、ここで繰り返して説明しない。
好ましい状況において、各Ｂ型の組み合わせ流路では、本流通路に連通する分岐管に液体検出器Ｓが取り付けられてもよく、計量及び位置決めを行い、又は液体が検出位置に到達するか否かを検出することに用いられ、それによって、作業モードの需要に応じて計量時に液体が本流通路に入らないことを確保する。
理解できるように、図１３Ａ～図１３Ｄに示される組み合わせ流路解決策は、図示に示される基本流路をＢ型の組み合わせ流路に応じて組み合わせて形成する実施形態の一部に過ぎず、理解できるように、本願はこれに限定されず、本願の保護範囲は様々な基本流路の全ての順列組み合わせの形態を含む。例えば、組み合わせ流路を実現するための基本流路は図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路解決策に限定されず、図７～図１０に示される基本流路解決策を選択してもよく、図示に示されない基本流路解決策を選択してもよい。
Ａ型及びＰ型の組み合わせ流路に比べて、Ｂ型の組み合わせ流路の有益な効果は、クリープポンプ又は遮断弁の数量を減少させ、対応してコストを節約し、安定性を向上させることである。
３．４ Ｃ型の組み合わせ流路
Ｃ型の組み合わせ流路の定義については、同じタイプの基本流路の第２分岐路１２を統合して共有し、それぞれ独立した第１ポートＫ１（Ｋ１’）又は統合して共有された第２ポートＫ２を介してある上位の本流通路に連結し、それによりそれぞれ注液できる（排液に用いることもできる）１つの組み合わせ流路を形成する。該本流通路の１つのポートは密閉であり、別のポートは各Ｃ型の組み合わせ流路が液体を輸送する共通出口とされ、図１４Ａ～図１４Ｃに示すとおりである。
図１４Ａ～図１４Ｃは図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される各基本流路を上記規則に従って統合して組み合わせた後、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介して同一の本流通路に並行して連結する組み合わせ形態を示す。
例えば、「１－Ｋ１－Ｃ型」とは、図１の基本流路に対して、第２分岐路１２を統合して共有した後、第１ポートＫ１を介して本流通路に連結することを指し、「１－Ｋ２－Ｃ型」とは、図１Ａの基本流路に対して、第２分岐路１２を統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、「４－Ｋ２－Ｃ型」とは、図４の基本流路に対して、第２分岐路１２を統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、このように類推する。
上記各基本流路は、いずれも前述の計量・注液原理及びステップに応じて注液することができるが、そのうちの１つの流通管路が作動する時に、協働する第１分岐路１１におけるデバイスを除いて、他の各基本流路におけるデバイスは静止状態（クリープポンプが静止し、遮断弁が閉じる）にあるべきである。ここで繰り返して説明しない。
また、各Ｃ型の組み合わせ流路において、本流通路に連通する分岐管に液体検出器Ｓが取り付けられてもよく、計量及び位置決めを行い、又は液体が検出位置に到達するか否かを検出することに用いられ、計量時に作業モードの需要に応じて液体が本流通路に入らないことを確保する。
理解できるように、図１４Ａ～図１４Ｃに示される組み合わせ流路解決策は、図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路をＣ型の組み合わせ流路に応じて組み合わせて形成する最も実行可能な流路の一部に過ぎず、本願の保護範囲はその全ての順列組み合わせの形態を含む。例えば、組み合わせ流路を実現するための基本流路は図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路解決策に限定されず、図７～図１０に示される基本流路解決策を選択してもよく、図示に示されない基本流路解決策を選択してもよい。
なお、「１－Ｋ１－Ｃ型」組み合わせ流路において、Ｋ１及びＫ１’という２つ以上の連結点は本流通路に連結され、上記の２つの連結点は同一の本流通路の異なる位置に連結されてもよく（例えば、図１４Ａ～図１４Ｃに示される）、それぞれ異なる本流通路に連結されてもよい（図示略）。
Ａ型及びＰ型の組み合わせ流路と比べて、Ｃ型の組み合わせ流路の有益な効果は、クリープポンプ又は遮断弁の数量を減少させ、対応してコストを節約し、安定性を向上させることである。
３．５ ＢＣ型の組み合わせ流路
ＢＣ型の組み合わせ流路の定義については、同じタイプの基本流路の第１分岐路１１及び第２分岐路１２をそれぞれ統合して共有し、統合して共有された第１ポートＫ１又は統合して共有された第２ポートＫ２を介してある上位の本流通路に連結し、それによりそれぞれ注液できる（排液に用いることもできる）１つの組み合わせ流路を形成する。該本流通路の１つのポートは密閉であり、別のポートは各ＢＣ型の組み合わせ流路が液体を輸送する共通出口とされ、図１５Ａ～図１５Ｄに示すとおりである。
図１５Ａ～図１５Ｄは図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される各基本流路を上記規則に従って統合して組み合わせた後、第１ポートＫ１又は第２ポートＫ２を介して同一の本流通路に並行して連結する組み合わせ形態を示す。
例えば、「１－Ｋ１－ＢＣ型」とは、図１Ａ～図１Ｅのうちの１つの基本流路に対して、第１分岐路１１及び第２分岐路１２をそれぞれ統合して共有した後、第１ポートＫ１を介して本流通路に連結することを指し、「１－Ｋ２－ＢＣ型」とは、図１の基本流路に対して、第１分岐路１１及び第２分岐路１２をそれぞれ統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、「４－Ｋ１－ＢＣ型」とは、図４の基本流路に対して、第１分岐路１１及び第２分岐路１２をそれぞれ統合して共有した後、第１ポートＫ１を介して本流通路に連結することを指し、「４－Ｋ２－ＢＣ型」とは、図４の基本流路に対して、第１分岐路１１及び第２分岐路１２をそれぞれ統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、「６－Ｋ２－ＢＣ型」とは、図６の基本流路に対して、第１分岐路１１及び第２分岐路１２をそれぞれ統合して共有した後、第２ポートＫ２を介して本流通路に連結することを指し、このように類推する。
図１５Ａ～図１５Ｃの組み合わせ流路は、「１－基本型」の２つの異なるタイプの変形の組み合わせを表し、流通管路に直列に接続されるデバイスはそれぞれクリープポンプ及び遮断弁であり、それらの遮断効果は同じである。
上記各基本流路は、いずれも前述の計量・注液原理及びステップに応じて注液することができるが、そのうちの１つの流通管路が作動する時に、協働する第１分岐路１１におけるデバイスを除いて、他の各基本流路におけるデバイスは静止状態（クリープポンプが静止し、遮断弁が閉じる）にあるべきである。ここで繰り返して説明しない。
また、各ＢＣ型の組み合わせ流路において、本流通路に連通する分岐管に液体検出器Ｓが取り付けられてもよく、計量及び位置決めを行い、又は液体が検出位置に到達するか否かを検出することに用いられ、計量時に作業モードの需要に応じて液体が本流通路に入らないことを確保する。
理解できるように、図１５Ａ～図１５Ｄに示される組み合わせ流路解決策は、図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路をＢＣ型の組み合わせ流路に応じて組み合わせて形成する実施形態の一部に過ぎず、本願の保護範囲はその全ての順列組み合わせの形態を含む。さらに理解できるように、例えば、組み合わせ流路を実現するための基本流路は図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路解決策に限定されず、図７～図１０に示される基本流路解決策を選択してもよく、図示に示されない基本流路解決策を選択してもよい。
Ａ型、Ｐ型、Ｂ型、Ｃ型の組み合わせ流路と比べて、ＢＣ型の組み合わせ流路の有益な効果は、クリープポンプ又は遮断弁の数量をより効果的に減少させ、対応してコストを節約し、安定性を向上させることである。
３．５ Ｈ型の組み合わせ流路
Ｈ型の組み合わせ流路の定義については、各タイプの基本流路の分岐点ａを統合して共有し、直接ａ点を介して本流通路に連結し、該本流通路に１つのクリープポンプ又は遮断弁が直列に接続され、又は、基本流路の１つ又はいくつかの第１分岐路又は第２分岐路は直接本流通路として使用される。Ｈ型の組み合わせ流路において、全ての基本流路の流通分岐路、第１分岐路１１及び第２分岐路１２にいずれも１つのクリープポンプ又は１つの遮断弁が直列に接続され、且つ必ず少なくとも１つのクリープポンプがある。上記全ての第１分岐路１１及び第２分岐路１２では、一部の第１分岐路１１又は第２分岐路１２は定容計量導管として使用され、他の第１分岐路１１又は第２分岐路１２又は前述の本流通路は液体を輸送する出口として使用され、図１６に示すとおりである。上記の組み合わせ規則により、柔軟的に組み合わせて注液できる（排液に用いることもできる）複数の組み合わせ流路を形成することができる。
図１６Ａは２つのＨ型の組み合わせ流路を表し、いずれも図１の基本流路を用い、且つ分岐点ａを統合して使用し、相違点については、左側の流路は本流通路に１つのクリープポンプが直列に接続され、右側の流路は本流通路に１つの遮断弁が直列に接続される。
図１６Ｂは、より複雑なＨ型の組み合わせ流路を表し、下方の３つの流通分岐路以外に、上方の各分岐路はいずれも定容計量管又は液体排出口として使用され得る。
上記各基本流路は、いずれも前述の計量・注液原理及びステップに応じて注液することができるが、そのうちの１つの流通管路が作動する時に、協働するある第１分岐路１１又はある第２分岐路におけるデバイスを除いて、他の各基本流路におけるデバイスは静止状態（クリープポンプが静止し、遮断弁が閉じる）にあるべきである。ここで繰り返して説明しない。
Ａ、Ｐ、Ｂ、Ｃ、ＢＣ型の組み合わせ流路と比べて、Ｈ型の組み合わせ流路の最大の利点は、組み合わせが柔軟的であり、最も少ないデバイスを用いて、液体を異なる規格で定容計量した後に異なるポート（例えば、複数の反応容器）に輸送して後続の処理を行うことができることである。
以上、本願の基本流路の様々な組み合わせ解決策を詳細に説明した。作業する時に、各容器内の液体に対してそれぞれ所定体積の取り出しを行うことができ、同時に行ってもよく、選択的に１つ又は複数の容器を選択して行ってもよい。最終的に順に又は同時に前記選択されたポートから押し出す。従って、上記基本流路の様々な組み合わせ解決策は、複数の異なる容器内の液体に対してそれぞれ個別に高精度な定量液体の取り出しを同時に又は所定の順序で行って、高精度に取り出される定量液体を送り出すことができる。そして、基本流路を組み合わせるため、部品の使用を大幅に減少させ、さらに全体的なコストを削減させることができる。
また、上記したように、図１１Ａ～図１１Ｃ、図１２～図１６Ａ及び図１６Ｂは基本流路に基づく様々なタイプの組み合わせ流路解決策を例示的に表し、組み合わせ流路を実現するための基本流路は図１Ａ～図１Ｅ及び図２～図６に示される基本流路解決策に限定されず、図７～図１０に示される基本流路解決策を選択してもよく、図示に示されない基本流路解決策を選択してもよい。これらの基本流路の様々な可能な組み合わせ方式はいずれも本願の範囲内に含まれる。
なお、上記様々な組み合わせ流路の様々な注液及び／又は排液は、いずれも様々なタイプの基本流路の注液及び／又は排液の方式で実現でき、従って、これらの変化形態はいずれも本願の範囲内に含まれる。
四、応用流路解決策
応用流路解決策では、（反応）容器１００を含み、該容器１００は反応処理及び／又は検出分析に用いられ、最上部に位置する最上部開口及び／又は底部に位置する底部開口を有する。
必要な所定液体サンプル（正確な体積量を取り出す）を容器１００に注入して、反応処理及び／又は検出分析を行うために、上記の基本流路解決策及び／又は組み合わせ流路解決策を容器１００に連通することができる。異なる応用の作業モードに基づいて、底部開口を介して容器１００に連通してもよく、又は底部開口及び最上部開口を介して容器１００に連通してもよく、又は底部開口及び容器１００の中部を介して容器１００に連通してもよい。換言すれば、容器１００の底部、最上部又は中部はいずれも連通するための連結点として使用され得る。好ましい状況において、容器１００の底部開口にクリープポンプ又は遮断弁が接続され、それによって容器１００内の反応液体を保持し又は反応完了後の液体を排出する。
図１７に示すように、液体を定量的に処理するための設備（の応用流路）は容器１００を有し、該容器１００は反応処理及び／又は検出分析に用いられ、最上部に位置する最上部開口を有する。該最上部開口に様々な基本流路又は様々な組み合わせ流路（又はそれらの適切な組み合わせ）が同時に連通する。様々な基本流路又は様々な組み合わせ流路の各容器は、蒸留水、検出対象の試料水、標準液体、遮蔽剤、顕色剤、洗浄液等の異なる液体を収容することに用いることができる。反応容器１００の底部にクリープポンプ又は遮断弁が連通し、好ましくは、正逆駆動可能なクリープポンプである（それぞれ下向きに排液すること及び上向きに空気を吹き込んで液体を撹拌することに用いることができる）。
図１８に示すように、液体を定量的に処理するための設備（の応用流路）は容器１００を有し、該容器１００は反応処理及び／又は検出分析に用いられ、最上部に位置する最上部開口及び底部の底部開口を有する。該最上部開口及び底部開口に様々な基本流路又は様々な組み合わせ流路（又はそれらの適切な組み合わせ）が同時に連通する。様々な基本流路又は様々な組み合わせ流路の各容器は、蒸留水、検出対象の試料水、標準液体、遮蔽剤、顕色剤、洗浄液等の異なる液体を収容することに用いることができる。
図１９及び図２０に示すように、液体を定量的に処理するための設備（の応用流路）は容器１００を有し、該容器１００は反応処理及び／又は検出分析に用いられ、最上部に位置する最上部開口及び底部の底部開口を有する。該底部開口に様々な基本流路又は様々な組み合わせ流路（又はそれらの適切な組み合わせ）が同時に連通する。様々な基本流路又は様々な組み合わせ流路の各容器は、蒸留水、検出対象の試料水、標準液体、遮蔽剤、顕色剤、洗浄液等の異なる液体を収容することに用いることができる。底部開口に基本流路又は組み合わせ流路が連通する場合、容器Ｐを利用して廃液を収容することができるだけでなく、洗浄液を収容することができ、洗浄液を容器１００に導入することによって容器１００の洗浄作業を容易に行う。
図２０に示すように、好ましい状況において、１つの反応容器１００を中心として１つの基本反応流路を形成する。複数の基本反応流路の底部を接続して、１つ又はいくつかの排液出口を共有し、それにより複数の反応容器１００は同時に作動することができ、作業効率を大幅に向上させる。図２３に示すように、隣接する反応容器間の各接続通路に必ず少なくとも１つのクリープポンプ又は遮断弁がシリアル接続され、接続管路間の通断を制御することに用いられる。
上記の基本流路又は組み合わせ流路と反応容器１００の連通方式の導きに従い、液体を定量的に処理するための設備の多くの応用流路の組み合わせ解決策を形成することができる。
図２１～図２３は、いずれも基本流路又は組み合わせ流路解決策が反応容器１００の最上部開口に連通する例示的な実施形態である。該実施形態では、異なるタイプの液体（例えば、試料水、遮蔽剤、顕色剤等）を上方から容器１００に相対的に独立して導入することができ、それにより試料水及び試薬の交差汚染を回避する。
図２１の流路の左側は、例えば「１－Ｋ１－ＢＣ」型の組み合わせ流路を用いて蒸留水及び試料水を計量・注液し、反応容器１００の最上部から入れると共に、右側は、「４－Ｋ１－Ｂ」型の組み合わせ流路を用いて反応容器１００の最上部から注液し、反応容器１００の底部にクリープポンプ又は遮断弁が連通し、好ましくは、正逆駆動可能なクリープポンプである（それぞれ下向きに排液すること及び上向きに空気を吹き込んで液体を撹拌することに用いることができる）。該設計の利点については、原理が簡単であり、構造が簡単であり、計量精度が高く、試料水及び試薬の準備及び計量を並行に行うことができ、時間を節約し、また、試料水及び試薬の注液が互いに干渉せず、交差汚染がない。
図２２の流路は図２１の流路を基に、１つの「４－Ｋ１－ＢＣ」型の組み合わせ流路によって図２４の反応容器１００の底部に連通するクリープポンプ又は遮断弁を置き換える。同時に、ｂノードに２つの流通管路を接続し、それぞれ廃液を排出すること及び洗浄液を計量・注液することに用いられる。該設計はさらに反応容器１００の底部の管路に１つの液体検出器Ｓｂが直列に接続され、該液体検出器は下方のクリープポンプと協働して、液体の希釈操作を実現することができる。
具体的な操作過程は以下のとおりである。まず、反応容器１００に試料水を入れ、次にクリープポンプＢｂ１で排液し、最後の液体が液体検出器Ｓｂを通過するまで、排液を停止し、クリープポンプＢｂ１又はクリープポンプＢｂ２を反転し、取り出した一定体積の液体を反応容器１００に送入し、その後、クリープポンプＢｂｎが蒸留水の注液を開始し、注液の体積については液体検出器ＳｂがクリープポンプＢｂｎの注液時間と組み合わせて特定することができ、最後に、クリープポンプＢｂ１又はクリープポンプＢｂ２を反転し、ｂノード上方の希釈液を全て反応容器１００に吹き込み、元の試料水の希釈を完了する。図２１に比べて、図２２は本願の流路構造構想に基づく試料水を希釈するための流路トポロジー構造及び希釈方法を説明する。
図２３の流路の左側は、「１Ａ－基本型」流路を用いて試料水を計量・注液し、反応容器１００の最上部から入れると共に、右側は、２つの「４－基本型」流路を用いて反応容器１００の最上部から注液し、反応容器１００の底部にクリープポンプ又は遮断弁が連通し、好ましくは、正逆駆動可能なクリープポンプである（それぞれ下向きに排液すること及び上向きに空気を吹き込んで液体を撹拌することに用いることができる）。図２１の流路に比べて、該設計の利点については、右側の２つの試薬を完全に分離し、何らの交差汚染の可能性を防止する。
図２４～図２７に示すように、いずれも基本流路又は組み合わせ流路解決策が反応容器１００の底部開口に連通する形態である。該実施形態では、異なるタイプの液体（例えば、試料水、遮蔽剤、顕色剤等）を下方から容器１００に相対的に独立して導入することができ、廃液を受け取って洗浄することができる。このような設計の有益な効果については、異なる組み合わせの分岐路における同じ機能を備えるクリープポンプ、遮断弁、液体検出器等のデバイスを統合して使用することができ、例えば、排液すること又は空気を吹き込むことに用いられるポンプ、洗浄するための蒸留水ポンプ、液体を検出するための液体検出器等が挙げられ、このようにして、流路を簡略化させ、コストを節約することができ、また、反応容器１００の底部から注液・排液する方式は、さらに各管路の洗浄に非常に有益であり、洗浄の効率が高く、洗浄用水を節約し、空気口及び排出口の数量を減少させる。
図２４に示される流路は、図２２の流路反応容器１００の最上部左側に注液する「４－Ｋ１－ＢＣ」型の組み合わせ流路及び右側に注液する「４－Ｋ１－Ｂ」型の組み合わせ流路を反応容器１００の底部に移して注液するものである。
図２５は試料水及び試薬の数量を減少することなく、液体の注液機能をより簡単に実現できる流路を表す。該流路は反応容器の下部に１つの「４－Ｋ１－ＢＣ型」組み合わせ流路が接続され、点ｂから点ａまでは共有する第１分岐路であり、試料水又は試薬の排出口として用いられ、点ｄに接続される直列クリープポンプＢｄの分岐路は共有する第２分岐路であり、排液すること、又は空気を幹線流路に汲み入れて、計量された液体を反応容器１００に押し込むことに用いられる。クリープポンプＢｃ、Ｂｒｎ、Ｂｒ１、Ｂｂが位置する複数の分岐路は流通管路である。該組み合わせ流路の異なる計量原理及び注液プロセスは、図４の基本流路及び図１５Ａ～図１５ＤのＢＣ型の組み合わせ流路の紹介に説明された。
本願の全ての応用流路において、液体の注液時の定容は、各注液クリープポンプの回転数及び時間を制御することによって実現されてもよく、液体セクションのヘッドを液体検出器Ｓ付近のある位置に位置決めすることによって実現されてもよく（図２５）、例えば、図２５、図２６では、ノードａとノードｂの間の液体検出器Ｓは液体を正確に定容することに用いることができ、又は計器動作時に液体が該点を通過するか否かを事前に警告して判断することに用いられる。
図２６では、液体の計量・定容をより正確に完了するために、ｆ点に接続された直列クリープポンプＢｆを利用して、ｆ点からａ点まで及びその上方の液体を廃液分岐路によって廃液バケツに排出することができ、このとき、液体を正確に定容する右端位置は物理ノードｆの位置により位置決めして実現される。図２６はこの接続構造を表す。
本流通路における各ノード間の物理空間体積をより柔軟的に利用して、取り出される液体に対して定容操作を行うために、設計者は本流通路に空気又は液体に連通するいくつかの分岐路を追加することができ、それによって異なるマイクロ液量の体積を高精度に取り出す。図２７は一例を表し、設計者は試薬分岐路と蒸留水分岐路の間のｅ点に空気に連通する又は洗浄水を排出するための１つの新しい分岐路を加え、試薬と試料水（標準液体と蒸留水）の間の交差汚染をできるだけ回避することに用いられる。
試薬と試料水（標準液体と蒸留水）の間の交差汚染を完全に回避するために、試料水及び試薬を同時に注液することができる。図２８は全ての試薬の出口を反応容器１００の最上部に移して注液する例を表す。
以下、図２７を例として、このような流路の計量、注液、撹拌、排液及び希釈の基本原理及びプロセスを説明する。なお、図２５～図２８の他の流路の対応する原理及びプロセスは類似し、従って、類似する応用流路の作業過程を繰り返して説明しない。
図２７の高精度な注液の計量プロセスは以下のとおりである。試料水を入れる必要がある場合、まず、クリープポンプＢｂを反時計回りに回転させ、試料水が液体検出器Ｓを通過し、所定の体積を超えた後に停止し、次に、クリープポンプＢｂを静止にし、クリープポンプＢｆを時計回りにしばらく回転させ、点ｆ外の余分な液体を廃液に吸い込んで排出する。それによって一回のマイクロ液量（例えば、０．０５～２ミリリットル）の高精度な注液を完了することができる。勿論、反応容器１００内の比色検出器Ｇを利用して大液量の定容計量を完了することもできる（液面が点Ｇ箇所の光軸水平線に達するときに、設備は信号を検出し、それにより位置決め及び計量を完了する）。その後、クリープポンプＢｂ及びＢｆを静止にし、クリープポンプＢｇ又はＢｅを反時計回りに回転させ、点ｂと点ｆの間の液体を反応容器１００に送入することができる。流路内の他の液体及び試薬はいずれも該方式で計量及び注液を行うことができる。異なる水セクションのヘッド（「水のヘッド」と略称）の遮断点及びブロープッシュ点を選択することによって、設計者は異なる体積のマイクロ液量注液を得ることができる。このように操作することで、異なる容器内の異なる液体の所定体積量を容器１００内に所定の順序で送入し、さらに容器１００内で反応及び／又は分析を行うことができる。
クリープポンプＢｇ又はＢｅ又はＢｆを反時計回りに回転させることで、いずれも反応容器１００に空気を吹き込んで、液体を撹拌することができる。上記３つのポンプは排液の出口とされてもよい。
図２７の流路が反応容器１００内の液体の希釈操作を実現する操作は以下のとおりである。まず、クリープポンプＢｇ又はＢｅを起動して排液し、水のテールが点ｆを通過する前、上記クリープポンプを停止し、次に、クリープポンプＢｆを時計回りに回転させ、点ｆ外の余分な希釈対象の液体を排出し、次にクリープポンプＢｇ又はＢｅを再び反時計回りに回転させ、取り出された液体を反応容器１００に送入し、最後に前述の計量・注液モードで、マイクロ液量又は大体積注液のモードで蒸留水を反応容器１００に注液し、空気を吹き込んで撹拌した後に均一に混合する。
図２２～図２８の反応容器１００の底部又は最上部の組み合わせ流路では、少なくとも１つのクリープポンプは大気に通じ、好ましくは、大気に通じるクリープポンプは前記共通のマイクロチューブにおいて前記容器１００から最も遠い。従って、該クリープポンプは共通のマイクロチューブにおける全ての試薬容器又は試薬器から反応容器１００への正確な送入を実現することができる。
好ましい状況において、図２２～図２８に示すように、前記共通のマイクロチューブの前記底部開口に近い位置に液体検出器Ｓが設置され、従って、各分岐点と該液体検出器Ｓの間の所定体積量の液体を取り出すことができ、それにより、より高精度な体積量の液体サンプルを取得する。該液体検出器の位置は、交差点ｂと反応容器１００の底部ａの間の任意の位置であってもよい。液体検出器Ｓの利点については上記の詳細な説明を参照することができる。
また、全ての応用流路において、容器１００に対する各容器Ｐの配列順序は作業手順に応じて選択的に設計することができる。例えば、空気を利用して様々な反応液体を送入する必要があるため、他の容器の通路管路に直列に接続されるクリープポンプと比べて、直接大気に通じるクリープポンプは容器１００から最も遠く離れる必要がある。
上記の説明から明らかなように、図２５～図２８に示される実施形態では、基本流路の組み合わせは高度な動的統合を実現する。図２６に示すように、反応流路は廃液容器Ｐｆをさらに含み、該廃液容器は大気に通じる容器であり、前記廃液容器Ｐｆの内部から外向きに前記廃液容器Ｐｆの外部に延伸する廃液管路を有し、該廃液管路にクリープポンプＢｆが直列に設置され、好ましくは、該廃液管路のクリープポンプは前記点ｂと前記底部開口ａの間の部分（図２６の分岐点ｆ）に連通し、このとき、前記液体検出器（Ｓ）は交差点ｆの付近に位置する。図２６に示すように、最左側のクリープポンプは直接大気に連通し、それにより空気を共通マイクロチューブに導入することができる。また、廃液容器Ｐｆ及びそのクリープポンプＢｆは廃液の受け取りに専ら用いられ、それにより空気導入時の相互干渉を回避し、そして、廃液容器Ｐｆが容器１００に近いため、近距離の排液を実現でき、効率を向上させ、廃液による汚染を回避することもできる。廃液容器Ｐｆの特徴は他の適切な応用流路にも適用できる。
図２７に示される実施形態において、希釈機能を果たす空気／洗浄水排出口容器がさらに追加される。本願の流路において、希釈機能を実現する方法は柔軟的であり、前述の希釈解決策に加えて、他の異なる操作によって希釈機能を実現することができ、具体的に、容器１００内の希釈する必要がある液体については、まず、他のクリープポンプが静止する場合に、空気／洗浄水排出口容器のクリープポンプを回転させ、希釈対象の液体を空気／洗浄水排出口容器に吸引し、このとき、希釈対象の液体は空気／洗浄水排出口と底部開口ａの間に十分に充填する。次に、他のクリープポンプを閉じて廃液容器のクリープポンプのみを回転させ、それにより交差点ｆと底部開口ａの間の希釈対象の液体を廃液に排出する。このとき、希釈対象の液体は空気／洗浄水排出口とｆの間に十分に充填する。その後、他のクリープポンプを閉じて最左側のクリープポンプのみを動作させ、空気を利用して交差点ｅとｆの間の希釈対象の液体を容器１００に送入する。次に蒸留水を容器１００に吸い込み、それにより希釈対象の液体の希釈過程を実現する。
図２９は、図２６～図２８を基に「４－Ｋ２－ＢＣ型」組み合わせ流路を用いて元の試料水、標準液体及び蒸留水が個別にされる注液分岐路を代替する構造を表す。第１分岐路ｃ１－Ｋｃを共有するため、試料水、標準液体及び蒸留水の注液体積は一致し、試薬と交差汚染が発生しにくい。より大きな体積の液体を計量する必要がある場合、定容用の導管ｃ１－Ｋｃを中間に粗管が直列に接続される分岐路に交換することができ、粗管は必ず開口が上に向かい且つ出口が分岐点ｃ１より高く、それによって液体が粗管の出口から流出しないことを確保する。
図３０は図２９の試料水、標準液体、蒸留水の注液組み合わせ流路を幹線流路の末端（反応容器１００に対して左側の遠端）に移す。このような構造はポートＫｃを直接空気口及び洗浄水を排出する排出口として使用することができ、また、試料水、標準液体及び蒸留水を左側遠端に置くことで、上記３つの液体が右側の試薬又は反応液を汚染しないように保護することに有益である。基本流路又は組み合わせ流路の幹線流路におけるこのような位置調節は複数の形態を有してもよく、図面に示される具体的な形態に限定されず、これらの変形はいずれも本願の範囲内に含まれる。
図３１及び図３２は、それぞれ図２９及び図３０の本流通路の「４－Ｋ２－ＢＣ型」組み合わせ流路を別の流路に交換し、新しい本流通路の流路タイプは「１－Ｋ１－Ｐ型」である。その注液方式及びプロセスは本願の前述の説明を参照することができる。
図２５～図３２の応用流路の特徴は、各注液・排液ポートに嵌合する第１分岐路１１を統合して共有し、及び／又は第２分岐路１２を統合して共有することであり、応用流路に用いられるデバイス（クリープポンプ、遮断弁又は液体検出器）をできるだけ減少させ、それにより流路を簡略化させ、コストを削減させる。
図２５～図３２の応用流路では、定容分岐管を共有するため、全ての試薬に対して共通の定容分岐管で順に定容を完了してから、反応容器１００に送入することしかできない。計量及び注液の速度を速めるために、本願は並行に計量でき、迅速な分析を実現できるいくつかの応用流路をさらに提案する。
図３３は，図２９を基に、試薬１～試薬ｎの流通管路を「４－基本型」流路に置き換える（Ｎ個の上記試薬注液流路は１つの「４－Ｋ２－ＢＣ」の組み合わせ流路を構成する）。このような流路の最大利点は試料水及び各試薬の並行式計量・定容を実現でき、そしてプロセス需要に応じて順に迅速に注液することであり、同様に、各分岐路を同時に洗浄することを実現することもでき、このようにして計器のサイクル全体の検出時間を大幅に節約することができる。
なお、上記各試薬の「４－基本型」流路の第１分岐路１１の出口は依然として試薬ボトル容器Ｐ内に戻り、このようにして、クリープポンプにより汲み出された試薬が試薬ボトルに戻り、試薬を節約するだけでなく、マイクロチューブに含まれる可能性がある気泡の影響を排除するという利点を有する。クリープポンプの回転時間を長くすることによって、注液システム全体の安定性及び高精度を確保する。該構造特徴及びその有益な効果は本願が提出する全ての流路に適用できる。
図３４は、別の実用的な応用流路を表し、試料水、標準液体及び蒸留水はそれぞれ「４－基本型」流路によってそれぞれの第１分岐路で計量・定容を並行して完了し、次に上位の「４－基本型」流路に連結し、最終的に反応容器１００の底部に接続される。各試薬は同じ方式で反応容器１００の最上部開口に連結する。該流路の利点は各液体がいずれも独立して計量・注液を行い、速度が速いことであり、特に、希釈時に希釈用蒸留水が準備されたため、該流路の希釈速度は速い。デバイスをさらに減少させるために、該応用流路の上下２つの本流通路の「空気／洗浄水排出口」のクリープポンプを省略することができ、空気又は洗浄水は直接Ｋｂ／Ｋｃ／Ｋｄ等のポートから排出される。
図３５は、応用流路を表し、該流路は、１つの遮断弁群（破線ボックス内のＦ３、Ｆ４、…、Ｆｎ）及びクリープポンプＢｃ２を用い、図３３のＣ１点の下端に接続された、クリープポンプに接続された複数の分岐路を機能的に置き換える。該遮断弁群を１つの1 out of Nマルチプル切換弁に置き換えてもよい。
図３６は、図３３に基づくマルチ検出指標拡張応用流路を表す。該流路では、４つの異なる検出指標（ＣＯＤ、アンモニア態窒素、総リン、総窒素）の試薬はそれぞれ異なるノードｈ、ｇ、ｔ、ｒから反応容器の下方の主流路に連結する。反応容器１００は、４つの指標により共有され、試料水、標準液体、蒸留水の注液通路はＣ点から反応容器の下方の主流路に連結し、排液及び空気の汲み入れは、クリープポンプＢｆ及びクリープポンプＢｑにより駆動され、その場合も共有される。該応用流路は、いくつかのクリープポンプ及びその制御デバイスを追加するだけの低コストで、時分割で４つの指標を順に検出する機能を容易に拡張して実現する。
図３７の流路は、図３６の流路の蒸留水分岐路を「４－基本型」流路の構造によって独立させ、希釈する操作時に希釈液蒸留水の計量・定容を予め完了することに用いることができ、希釈する操作の準備時間を減少させることができる。
図３８及び図３９は、別の実用的な応用流路タイプである。図３８では、反応容器の底部に接続される本体は
１つの「５－Ｋ２－Ｐ型」（「６－Ｋ２－Ｐ型」であってもよい）組み合わせ流路であり、各交差点ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｒ、ｒｎに接続されるのは「５－基本型」流路（「６－基本型」流路であってもよい）であり、流路の左側及び右側にそれぞれ１つの「空気／洗浄水／廃液排出口」があり、それによって迅速な注液・排液を実現し、希釈の機能を達成する。なお、反応容器１００の底部のクリープポンプＢは最上部に接続された管路に位置してもよい。
図３９は、図３７を応用した組み合わせ構想であり、図３７の全ての「４－基本型」流路及び「４－Ｋ２－Ｃ」型の組み合わせ流路をそれぞれ「５－基本型」（「６－基本型」であってもよい）流路及び「５－Ｋ２－Ｐ型」（「６－Ｋ２－Ｐ型」であってもよい）組み合わせ流路に置き換える。
できるだけ少ないデバイスでより多くの指標を検出し（より多くの試薬が必要である）又はより多くの機能を実現するという目的を実現するために、例えば、総リン及び総窒素のアナライザでは、同じ試薬があるため、顧客は、ツーインワン機能を備え、総リン及び総窒素を同時に検出できる計器を希望する。図４０～図４２は、上記問題を解決するいくつかの流路を提供する。
図４０は、図３６を基に、交差点ｃを介して、元の反応容器１００の隣に１つの反応容器を並行して追加する。上記２つの反応容器の底部管路にそれぞれ１つの遮断弁Ｆｃ／Ｆｗが直列に接続される。遮断弁Ｆｃ及びＦｗの通断を制御することによって、主流路の下方に接続された各指標試薬をそれぞれ２つの異なる反応容器に入れるように制御することができ、それにより２つの指標の同時検出を実現する。
図４１は、図３９を基に、交差点ｃを介して、元の反応容器１００の隣に１つの反応容器を並行して追加する。上記２つの反応容器の底部管路にそれぞれ１つのクリープポンプＢｃ／Ｂｗが直列に接続される。クリープポンプＢｃ／Ｂｗの回転・停止を制御することによって、主流路の下方に接続された各指標試薬をそれぞれ２つの異なる反応容器に入れるように制御することができ、それにより２つの指標の同時検出を実現する。上記クリープポンプは反応容器の最上部の密閉管路に直列に接続されてもよい。
図４２は、Ｈ型の組み合わせ流路に基づく実用的な応用流路を表す。該流路は、少ないクリープポンプ、遮断弁、液体検出器及び２つの反応容器を用いて、総リン及び総窒素の２つの指標に対する同時検出を実現することができ、そして、２つの指標が用いる１つの試薬ポートと試料水、標準液体及び蒸留水ポートは共有することができる。
試料水の測定を例とし、具体的な注液及び排液過程は以下のとおりである。動作前に、全ての分岐路における遮断弁及びクリープポンプはいずれも閉じ又は静止状態にある。まず、遮断弁Ｆｅを開き、クリープポンプＢｅ１を反時計回りに回転させ、試料水はｅ－Ｋｅ区間のマイクロチューブ内に入って溢れ、定容され、その後、クリープポンプＢｅ１を閉じ、クリープポンプＢｋを反時計回りに回転させ、試料水をｅ－Ｋｅ区間のマイクロチューブ内から左側の反応容器に吸引し、その後、同じ方法で、試料水を右側の反応容器に送入する。次に、同様な方法で、様々な試薬をマイクロチューブｒ－Ｋｒ１又はマイクロチューブｒｎ－Ｋｒｎで順に定容し、左右の異なる反応容器に吸引し、反応検出を開始し、検出終了後、Ｂｘ、Ｂｆ、Ｂｋ、Ｂ１（通常、Ｂｘ及びＢｆの流速はＢｋ及びＢ１よりも大きい）を時計回りに回転させて液体を排出することができる。
図２１～図４２は、それぞれ本願の好ましい実施形態の反応流路の模式図であり、それらの作業過程は基本流路及び組み合わせ流路解決策と組み合わせて選択して適用される。明細書の図面に示すように、図面の矢印は対応する解釈を行うことに用いることができ、隣接する図示の置き換えを表すことに用いることもできる。折れ線は長さが長い管路を表すことができる。また、あるポートは容器Ｐに戻ることができ、溢れるときに液体の節約を実現するとともに、外部環境への汚染を回避することができる。
また、解釈する必要がある点としては、上記の基本流路、組み合わせ流路及び応用流路の作業過程を説明するときに、様々な基本流路の注液過程及び排液過程を詳細に説明し、様々な組み合わせ流路及び応用流路に対して、例を挙げる方式で、ある実施形態の注液過程及び排液過程を詳細に説明したが、当業者が理解できるように、基本流路の注液及び排液過程に基づいて、組み合わせ流路、応用流路及びそれらの様々な変形組み合わせの実施形態では、様々な基本流路の注液及び排液方式を十分に利用し、同期して行う及び／又は順に行うことができる様々な実施形態は、いずれも本願の範囲内に含まれ、本願及びその明細書図面に開示されているこれらの実施形態に限定されない。
簡潔にするために、本願は各々の組み合わせ流路及び応用流路、並びにそれらの注液及び排液過程を詳細に説明するのではなく、例を挙げる方式で説明し、従って、当業者にとって、本願に開示されている内容に基づいて、詳細に説明されていない他の組み合わせ流路及び応用流路の技術的内容を知ることができ、従って、これらの組み合わせ流路及び応用流路の技術的内容は本願に十分に開示されるものと見なされる。
また、技術的解決手段の構造及びその動作原理を十分に示すために、本願では、主に基本流路、組み合わせ流路及び応用流路の３層構造に基づいて説明し、各層構造の各解決策はいずれも実際の工業応用の自身の特徴を有する。従って、出願人は本願に開示されている各階層の各技術的解決手段に対して特許レイアウトを設計し、該特許レイアウトに従って後続の出願を徐々に提出し、それによって本願の革新的な成果を中心として十分な特許保護を請求する。
以上、図面を参照して本願の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本願は上記実施形態の具体的な細部に限定されず、本願の技術的構想の範囲内に、本願の技術的解決手段に対して複数の簡単な変更を行うことができ、これらの簡単な変更はいずれも本願の保護範囲に属する（例えば、図４３に示される流路）。なお、矛盾がない限り、上記の発明を実施するための形態に説明された各具体的な技術的特徴は、任意の適切な方式で組み合わせることができる。不必要な繰り返しを回避するために、本願は様々な可能な組み合わせ方式を別途説明しない。また、本願の様々な異なる実施形態を任意に組み合わせることができ、本願の趣旨に反しない限り、本願に開示されている内容と見なされるべきである。

Claims (13)

  1. 液体を定量的に処理するための装置であって、
    前記装置は、
    抽出対象の液体を収容するための容器（Ｐ）と、
    マイクロチューブと、を含み、
    前記マイクロチューブは、
    前記容器（Ｐ）の内部から外向きに分岐点（ａ）まで延伸する流通管路（１０）と、
    前記流通管路（１０）に連通され、前記分岐点（ａ）から第１ポート（Ｋ１）まで延伸する第１分岐路（１１）と、
    前記流通管路（１０）に連通され、前記分岐点（ａ）から第２ポート（Ｋ２）まで延伸する第２分岐路（１２）と、を含み、
    前記流通管路（１０）、第１分岐路（１１）及び第２分岐路（１２）のうちの少なくとも一方にクリープポンプ（Ｂ１）が直列に設置され、前記流通管路（１０）、第１分岐路（１１）及び第２分岐路（１２）のうちの少なくとも他方に遮断弁（Ｆ１、Ｆ２）又は別のクリープポンプ（Ｂ２、Ｂ３）が直列に設置され、それによって前記分岐点（ａ）と第１ポート（Ｋ１）又は第２ポート（Ｋ２）の間の所定体積の液体を取り出すことができ、前記マイクロチューブの孔径は、０．０５ｍｍ～５ｍｍであり、好ましくは、０．１ｍｍ～３ｍｍであり、さらに好ましくは、０．５ｍｍ～２ｍｍである、ことを特徴とする装置。
  2. 前記容器（Ｐ）は、大気に通じる容器であり、前記流通管路（１０）は、前記容器（Ｐ）の内部から外向きに前記容器（Ｐ）の外部へ延伸する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 前記流通管路（１０）及び／又は第１分岐路（１１）に第１クリープポンプ（Ｂ１）又は第３クリープポンプ（Ｂ３）が直列に設置され、前記第２分岐路（１２）に第２クリープポンプ（Ｂ２）又は遮断弁（Ｆ２）が直列に設置され、前記クリープポンプ及び／又は遮断弁（Ｆ２）が協働することで、前記分岐点（ａ）と第１ポート（Ｋ１）の間の所定体積の液体を前記第１ポート（Ｋ１）又は第２ポート（Ｋ２）から流出させることができ、
    作動状態において、前記クリープポンプは、前記容器（Ｐ）内の液体を吸引し、前記第１ポート（Ｋ１）から該液体を溢れさせることに用いられ、
    非作動状態において、前記クリープポンプは、いずれも遮断状態にある、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 前記第１分岐路（１１）に前記第１クリープポンプ（Ｂ１）が直列に設置され、前記流通管路（１０）に第１遮断弁（Ｆ１）が直列に設置され、前記第２分岐路（１２）に第２遮断弁（Ｆ２）又は第２クリープポンプ（Ｂ２）が直列に設置され、或は
    前記第１分岐路（１１）に前記第１クリープポンプ（Ｂ１）が直列に設置され、前記流通管路（１０）が貫通管であり、前記第２分岐路（１２）に前記第２遮断弁（Ｆ２）又は第２クリープポンプ（Ｂ２）が直列に設置され、或は
    前記第１分岐路（１１）に前記第１クリープポンプ（Ｂ１）が直列に設置され、前記流通管路（１０）に第３クリープポンプ（Ｂ３）が直列に設置され、前記第２分岐路（１２）に前記第２クリープポンプ（Ｂ２）又は第２遮断弁（Ｆ２）が直列に設置され、或は
    前記流通管路（１０）に前記第３クリープポンプ（Ｂ３）が直列に設置され、前記第１分岐路（１１）に第１遮断弁（Ｆ１）が直列に設置され、前記第２分岐路（１２）に前記第２クリープポンプ（Ｂ２）又は第２遮断弁（Ｆ２）が直列に設置され、或は
    前記第１分岐路（１１）が貫通管であり、前記第２分岐路（１２）に前記第２クリープポンプ（Ｂ２）又は第２遮断弁（Ｆ２）が直列に設置され、前記流通管路（１０）に前記第１クリープポンプ（Ｂ１）が直列に設置される、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 前記第１分岐路（１１）は、前記分岐点（ａ）から前記第１ポート（Ｋ１）まで斜めに延伸する管路であり、好ましくは、上向き又は下向きに斜めに延伸する、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 前記第１分岐路（１１）の前記第１ポート（Ｋ１）に近い位置に、液体検出器（Ｓ）が設置され、前記分岐点（ａ）と第１ポート（Ｋ１）の間の所定体積の液体は、前記分岐点（ａ）と該液体検出器（Ｓ）の間の液体であり、及び／又は
    前記第２分岐路（１２）の前記第２ポート（Ｋ２）に近い位置に、液体検出器（Ｓ）が設置され、前記分岐点（ａ）と第２ポート（Ｋ２）の間の所定体積の液体は、前記分岐点（ａ）と該液体検出器（Ｓ）の間の液体である、ことを特徴とする請求項３～５のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記分岐点（ａ）と前記液体検出器（Ｓ）の間の液体は、前記分岐点（ａ）から前記液体検出器（Ｓ）を基準とする所定オフセット点までの液体である、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 前記容器（Ｐ）は、大気に通じない密閉式容器であり、該密閉式容器に、該容器内の気圧を大きくするための加圧装置が接続され、前記流通管路（１０）は、前記容器（Ｐ）の内部から外向きに前記容器（Ｐ）の外部へ延伸する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  9. 前記流通管路（１０）に第１遮断弁（Ｆ１）が直列に設置され、前記第２分岐路（１２）に第３クリープポンプ（Ｂ３）が直列に設置され、該第３クリープポンプ（Ｂ３）が前記第１遮断弁（Ｆ１）及び前記加圧装置と協働することで、前記分岐点（ａ）と第１ポート（Ｋ１）の間の所定体積の液体を前記第１ポート（Ｋ１）又は第２ポート（Ｋ２）から流出させる、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 前記第１分岐路（１１）に第２遮断弁（Ｆ２）が直列に設置され、前記第３クリープポンプ（Ｂ３）は、前記加圧装置（１３）を兼ねている、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 前記加圧装置は、前記容器内に設置された加熱器（３０）であり、該加熱器は、前記容器内の空気を加熱することに用いられ、又は
    前記加圧装置は、大気に通じる補助容器（Ｐ２）を含み、該補助容器（Ｐ２）は、第４クリープポンプ（Ｂ４）を介して前記容器（Ｐ）に通じて、前記補助容器（Ｐ２）内の液体を前記容器（Ｐ）に圧送し、或は
    前記加圧装置は、第４クリープポンプ（Ｂ４）を含み、前記液体容器（Ｐ）は、前記第４クリープポンプ（Ｂ４）を介して外部大気に通じる、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  12. 前記第１分岐路（１１）の前記第１ポート（Ｋ１）に近い位置に、液体検出器（Ｓ）が設置され、前記分岐点（ａ）と第１ポート（Ｋ１）の間の所定体積の液体は、前記分岐点（ａ）と前記液体検出器（Ｓ）の間の液体であり、及び／又は
    前記第１ポート（Ｋ１）に下向きに延伸する延伸部が設置され、好ましくは下向きに垂直に延伸する、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  13. 前記分岐点（ａ）と前記液体検出器（Ｓ）の間の液体は、前記分岐点（ａ）から前記液体検出器（Ｓ）を基準とする所定オフセット点までの液体である、ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
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