JPWO2013008442A1 - 流体取扱装置、流体取扱方法および流体取扱システム - Google Patents

流体取扱装置、流体取扱方法および流体取扱システム Download PDF

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Abstract

流体取扱装置（１００）は、第１の流路（１３０）、第２の流路（１４０）、連絡部（１５０）、空気導入路（１６０）および空気溜まり部（１９０）を有する。第１の流路（１３０）および第２の流路（１４０）は、毛管現象により流体（２１０）が移動可能な流路である。連絡部（１５０）は、第１の流路（１３０）と第２の流路（１４０）とを連通し、かつ第２の流路（１４０）の断面積よりも小さい断面積を有する。空気導入路（１６０）は、第１の流路（１３０）に連通している。空気溜まり部（１９０）は、空気導入路（１５０）に連通している。

Description

本発明は、液体試料の分析や処理などに用いられる流体取扱装置および流体取扱方法、ならびに前記流体取扱装置を有する流体取扱システムに関する。
近年、タンパク質や核酸などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロ流路チップが使用されている。マイクロ流路チップは、試薬および試料の量が少なくてよいという利点を有しており、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途での使用が期待されている。
マイクロ流路チップを用いた処理を自動化するために、マイクロ流路チップ内にバルブ構造を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、液体流路内に空気を供給することで液体流路内の液体の流れを止めるマイクロバルブ装置を含むマイクロ流路チップが開示されている。特許文献１に記載のマイクロ流路チップでは、液体流路に連通するバルブ流路が形成されている。バルブ流路は、外部に設けられた流体制御機構（ポンプまたはシリンジ）に接続されている。バルブ流路から液体流路に空気を供給すると、液体流路内に気泡が形成されるため、液体流路内の液体は流れることができなくなる。このように、特許文献１に記載のマイクロ流路チップは、外部に設けられた流体制御機構を利用して液体流路内に空気を供給することで、液体流路内の液体の流れを止めることができる。
特開２００７−２３２１７２号公報
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロ流路チップには、装置の大型化という問題がある。
すなわち、特許文献１に記載のマイクロ流路チップでは、液体流路内の液体の流れを制御するためには、流体制御機構（ポンプまたはシリンジ）を外部に設置しなければならない。したがって、特許文献１に記載のマイクロ流路チップを使用する自動分析装置を作製した場合、装置が大型化してしまうのである。
本発明の目的は、外部に大掛かりな装置を設置することなく、流路内の流体の流れを容易に制御することができる流体取扱装置および流体取扱方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、前記流体取扱装置を有する流体取扱システムを提供することである。
本発明の流体取扱装置は、毛管現象により流体が移動可能な第１の流路と、毛管現象により流体が移動可能な第２の流路と、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通し、かつ前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有する連絡部と、前記第１の流路に連通している空気導入路と、前記空気導入路に連通している空気溜まり部とを有する。
本発明の流体取扱方法は、上記の流体取扱装置を使用して流体を取り扱う方法であって、前記第１の流路および前記連絡部内に流体を導入するステップと、前記空気溜まり部内の空気の一部を前記空気導入路を通して前記第１の流路に導入して、前記第１の流路および前記連絡部内の前記流体の一部を前記第２の流路まで押し出すステップと、前記流体を毛管現象により前記第２の流路内を移動させるステップとを含む。
本発明の流体取扱システムは、上記の流体取扱装置と、前記流体取扱装置の前記空気溜まり部を外部から押圧するか、または前記流体取扱装置の前記空気溜まり部内の空気を加熱するバルブ開放部とを有する。
本発明によれば、外部に大掛かりな装置を設置することなく、流体取扱装置の流路内の流体の流れを容易に制御することができる。
図１Ａは、マイクロ流路チップの平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。 図２Ａは、チップ本体の平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。 図３Ａは、樹脂フィルムの平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 マイクロ流路チップの部分拡大平面図である。 図５Ａ〜図５Ｃは、マイクロ流路チップの使用方法を説明するためのマイクロ流路チップの部分拡大平面図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、マイクロ流路チップの別の例を示す部分拡大平面図である。 図７Ａおよび図７Ｂは、マイクロ流路チップのさらに別の例を示す断面図である。 流体取扱システムの構成を示す平面図である。 流体取扱システムの構成を示す断面図である。 図１０Ａは、駆動部ホルダの平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 図１１Ａは、コーデッドプレートの平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 図１２Ａは、図１１Ａに破線で示される領域Ａの拡大平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図１２Ｃは、図１２Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図であり、図１２Ｄは、図１２Ａに示されるＤ−Ｄ線の断面図である。 図１３Ａは、第１のピンホルダの平面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 図１４Ａは、第２のピンホルダの平面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 図１５Ａは、第３のピンホルダの平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 図１６Ａは、チップホルダの平面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。 流体取扱システムの動作を説明するための流体取扱システムの部分拡大断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書において、「フィルム」とは、薄い平板状の部材を意味する。たとえば、「樹脂フィルム」には、樹脂薄膜（フィルム）だけでなく、樹脂薄板も含まれる。
［マイクロ流路チップの構成］
まず、本発明の流体取扱装置の代表例として、マイクロ流路チップについて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るマイクロ流路チップ１００の構成を示す図である。図１Ａは、マイクロ流路チップ１００の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。
図２は、マイクロ流路チップ１００のチップ本体１１０の構成を示す図である。図２Ａは、チップ本体１１０の平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図である。
図３は、マイクロ流路チップ１００の樹脂フィルム１２０の構成を示す図である。図３Ａは、樹脂フィルム１２０の平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。
図４は、マイクロ流路チップ１００の部分拡大平面図である。
図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、マイクロ流路チップ１００は、２つの有底の凹部（第１の凹部１７０および第２の凹部１８０）および１つの密閉空間（空気溜まり部１９０）を有する板状のデバイスである。第１の凹部１７０および第２の凹部１８０は、流路（第１の流路１３０、第２の流路１４０および連絡部１５０）により互いに連通している。空気溜まり部１９０は、空気導入路１６０を介して第１の流路１３０に連通している。
第１の凹部１７０は、流路内に流体を導入するための導入口として機能する。一方、第２の凹部１８０は、流路内の流体を取り出すための取出口として機能する。後述するように、空気溜まり部１９０は、外部から押圧されたときに、その容量が減少するように形成されている。
図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、マイクロ流路チップ１００は、チップ本体（基板）１１０および樹脂フィルム１２０を有する。
チップ本体１１０は、透明な略矩形の樹脂基板である。チップ本体１１０には、２つの貫通孔１１２ａ，１１２ｂおよび１つの有底の凹部１１４が形成されている（図２Ａ〜図２Ｃ参照）。２つの貫通孔１１２ａ，１１２ｂは、樹脂フィルム１２０により一方の開口部が閉塞されることで、それぞれ有底の凹部（第１の凹部１７０および第２の凹部１８０）となる（図１Ｂ参照）。また、凹部１１４は、樹脂フィルム１２０により開口部が閉塞されることで、密閉空間（空気溜まり部１９０）となる（図１Ｃ参照）。
貫通孔１１２ａ，１１２ｂおよび凹部１１４の形状は、特に限定されないが、例えば略円柱状である。チップ本体１１０の厚さは、特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍである。また、貫通孔１１２および凹部１１４の直径は、特に限定されないが、例えば２ｍｍ程度である。
チップ本体１１０の樹脂フィルム１２０側の面には、貫通孔１１２ａと貫通孔１１２ｂとを接続する溝１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃが形成されている。これらの溝１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃは、樹脂フィルム１２０により開口部が閉塞されることで、第１の凹部１７０と第２の凹部１８０とを接続する流路（第１の流路１３０、第２の流路１４０および連絡部１５０）となる（図１Ｂ参照）。
また、チップ本体１１０の樹脂フィルム１２０側の面には、凹部１１４と溝１１６ａとを接続する溝１１６ｄも形成されている。この溝１１６ｄは、樹脂フィルム１２０により開口部が閉塞されることで、空気溜まり部１９０と第１の流路１３０とを接続する流路（空気導入路１６０）となる（図１Ｃ参照）。
チップ本体（基板）１１０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から適宜選択されうる。チップ本体１１０を構成する樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレンなどが含まれる。
樹脂フィルム１２０は、チップ本体１１０の一方の面に接合された、透明な略矩形の樹脂フィルムである（図３Ａおよび図３Ｂ参照）。たとえば、樹脂フィルム１２０は、熱圧着によりチップ本体１１０に接合されている。前述の通り、樹脂フィルム１２０は、チップ本体１１０に形成された貫通孔１１２ａ，１１２ｂ、凹部１１４および溝１１６ａ〜１１６ｄの開口部を閉塞している。
樹脂フィルム１２０の厚さは、特に限定されないが、凹部１１４の開口部を閉塞している部位（空気溜まり部１９０の壁面を構成する部位）を外部から押圧したときに変形しうる厚さが好ましい。このようにすることで、当該部位の樹脂フィルム１２０を外部から押圧したときに、空気溜まり部１９０の容量を減少させることができる。たとえば、樹脂フィルム１２０の厚さは、１００μｍ程度である。
樹脂フィルム１２０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から適宜選択されうる。樹脂フィルム１２０を構成する樹脂の例は、チップ本体１１０を構成する樹脂の例と同じである。チップ本体１１０と樹脂フィルム１２０との密着性を向上させる観点からは、樹脂フィルム１２０を構成する樹脂は、チップ本体１１０を構成する樹脂と同一であることが好ましい。
図４に示されるように、第１の流路１３０および第２の流路１４０は、連絡部１５０を介して互いに連通している。第１の流路１３０、第２の流路１４０および連絡部１５０は、いずれも毛管現象により流体が移動可能な管である。第１の流路１３０および第２の流路１４０の断面積および断面形状は、その内部を流体が毛管現象により移動可能であれば特に限定されない。たとえば、第１の流路１３０および第２の流路１４０の断面形状は、一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。なお、本明細書において、「流路の断面」とは、流体が流れる方向に直交する流路の断面を意味する。
これに対し、連絡部１５０の断面積は、第２の流路１４０の断面積より十分に小さい。より具体的には、連絡部１５０と第２の流路１４０との接続部において、流路の断面積が急激に変化するように、連絡部１５０の断面積を第２の流路１４０の断面積よりも小さくする。このようにすることで、連絡部１５０内の流体が、自らの表面張力により第２の流路１４０に進入することができなくなる。すなわち、連絡部１５０と第２の流路１４０との接続部が、バルブとして機能する。たとえば、連絡部１５０の断面形状は、一辺の長さ（幅および深さ）が３０μｍ程度の略矩形である。
また、図４に示されるように、空気溜まり部１９０は、空気導入路１６０にのみ連通している密閉空間である。ここで「密閉空間」とは、外部と直接連通していない空間を意味する。空気導入路１６０は、第１の流路１３０に連通している。したがって、空気溜まり部１９０内の気圧が高まると、空気溜まり部１９０内の空気は、空気導入路１６０を介して第１の流路１３０に導入される。
前述の通り、空気溜まり部１９０は、空気溜まり部１９０の壁面を構成する樹脂フィルム１２０を外部から押圧したときに、その容量が減少するように形成されている。したがって、外部から当該部位の樹脂フィルム１２０を押圧したとき、空気溜まり部１９０内の空気は、空気導入路１６０を通って第１の流路１３０に導入される。
本実施の形態のマイクロ流路チップ１００は、例えば、図２Ａ〜図２Ｃに示されるチップ本体１１０と図３Ａおよび図３Ｂに示される樹脂フィルム１２０とを接合することで製造されうる。
［マイクロ流路チップの使用方法］
次に、本実施の形態のマイクロ流路チップ１００の使用方法について、図５を参照して説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、マイクロ流路チップ１００の使用態様を説明するためのマイクロ流路チップ１００の部分拡大平面図である。
まず、図５Ａに示されるように、第１の凹部１７０に試薬や液体試料などの液体２１０を提供することで、第１の流路１３０および連絡部１５０内に液体を導入する。第１の凹部１７０内の液体２１０は、毛管現象により第１の流路１３０および連絡部１５０内を進み、連絡部１５０と第２の流路１４０との接続部に到達する。前述の通り、連絡部１５０と第２の流路１４０との接続部はバルブとして機能するため、液体２１０は、第２の流路１４０内に進むことはできない。したがって、第１の凹部１７０に液体２１０を提供することで、第１の流路１３０および連絡部１５０内にのみ液体を導入することができる。なお、空気溜まり部１９０は外部に連通していないため、液体２１０は、空気導入路１６０内に進むことはできない。
次いで、図５Ｂに示されるように、空気溜まり部１９０を外部から押圧することで、空気溜まり部１９０内の空気の一部を空気導入路１６０を通して第１の流路１３０に導入する。その結果、第１の流路１３０内には気泡２２０が形成される。第１の流路１３０および連絡部１５０内の液体２１０の一部は、気泡２２０により連絡部１５０から第２の流路１４０内に押し出される。
図５Ｂに示されるように、液体２１０が連絡部１５０と第２の流路１４０との接続部を超えて第２の流路１４０内に進むと、連絡部１５０と第２の流路１４０との接続部はバルブとして機能しなくなる。このため、空気溜まり部１９０への押圧を停止すると、図５Ｃに示されるように、液体２１０は、毛管現象により第２の流路１４０内を進むことができる。このように、空気溜まり部１９０への押圧を停止しても、液体２１０は、毛管現象により第２の流路１４０内を移動する。
以上の手順により、液体２１０を第１の流路１３０および連絡部１５０内に留めること、および第１の流路１３０および連絡部１５０内の液体２１０を任意のタイミングで第２の流路１４０内に移動させること、を実現することができる。たとえば、第１の流路１３０内において液体２１０を特定の試薬と一定時間反応させた後に、第１の流路１３０内の液体２１０を第２の流路１４０内に移動させて、第２の流路１４０内において液体２１０を別の試薬と反応させることが可能である。
［効果］
本実施の形態のマイクロ流路チップ１００は、液体２１０の表面張力を利用することで、液体２１０を第１の流路１３０および連絡部内に留めることができる。また、本実施の形態のマイクロ流路チップ１００は、空気溜まり部１９０を外部から押圧することで、第１の流路１３０および連絡部内の液体２１０を第２の流路１４０内に移動させることができる。このように、本実施の形態のマイクロ流路チップ１００は、外部に大掛かりな装置（ポンプやシリンジなど）を設置することなく、流路内の液体の流れを容易に制御することができる。
［変形例］
なお、これまでの説明では、空気溜まり部１９０を外部から押圧して、空気溜まり部１９０内の空気を第１の流路１３０に導入する例について説明したが、空気溜まり部１９０内の空気を第１の流路１３０に導入する方法はこれに限定されない。たとえば、図６Ａに示されるように、空気溜まり部１９０内に加熱部２００を配置して、空気溜まり部１９０内の空気を加熱してもよい。このようにしても、空気溜まり部１９０内の空気を第１の流路１３０に供給することができる。
また、これまでの説明では、連絡部１５０および空気溜まり部１９０がそれぞれ１つずつ形成されたマイクロ流路チップ１００について説明したが、マイクロ流路チップ１００内の連絡部１５０および空気溜まり部１９０の数はこれに限定されない。たとえば、図６Ｂに示されるように、１つのマイクロ流路チップ１００内に複数の連絡部１５０および空気溜まり部１９０が形成されていてもよい。
さらに、空気溜まり部１９０は、平らな樹脂フィルム１２０によって壁面が構成される例に限定されない。たとえば、図７Ａに示されるように、樹脂フィルム１２０における空気溜まり部１９０の壁面を構成する部分は、外側にドーム状に突出している凸部１２１であってもよい。凸部１２１は、例えば、樹脂フィルム１２０における空気溜まり部１９０の壁面を構成する部分を吸引しながら、チップ本体１１０と樹脂フィルム１２０とを接合することによって形成されうる。このようにすると、図７Ｂに示されるように、凸部１２１を外部から押圧することにより凹部１２２が形成され、空気溜まり部１９０の押圧状態（図５Ｂに示される状態）を容易に維持することができる。また、樹脂フィルム１２０の凸部１２１から凹部１２２への形状の変化によって決まる一定量の空気を第１の流路１３０に供給することができる。このため、一定の大きさの気泡２２０が第１の流路１３０内に形成される。したがって、第１の流路１３０および空気導入路１６０の接続箇所からの連絡部１５０の位置と気泡２２０の大きさとによって決まる特定の容量の液体２１０を、凸部１２１の押圧による第１の流路１３０への空気の供給によって、秤り取ることができる。
［流体取扱システムの構成］
次に、本発明の流体取扱システムの代表例として、上記のマイクロ流路チップを有する流体取扱システムについて説明する。
図８は、本実施の形態の流体取扱システム３００の構成を示す平面図である。また、図９は、図８に示されるＡ−Ａ線の断面図である。平面視したときの流体取扱システム３００の外径は、例えば６０〜７０ｍｍ程度である。
図１０は、流体取扱システム３００の駆動部ホルダ３１０の構成を示す図である。図１０Ａは、駆動部ホルダ３１０の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。
図１１および図１２は、流体取扱システム３００のコーデッドプレート３２０の構成を示す図である。図１１Ａは、コーデッドプレート３２０の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。図１２Ａは、図１１Ａに破線で示される領域Ａの拡大平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図であり、図１２Ｃは、図１２Ａに示されるＣ−Ｃ線の断面図であり、図１２Ｄは、図１２Ａに示されるＤ−Ｄ線の断面図である。
図１３は、流体取扱システム３００の第１のピンホルダ３３０の構成を示す図である。図１３Ａは、第１のピンホルダ３３０の平面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。
図１４は、流体取扱システム３００の第２のピンホルダ３４０の構成を示す図である。図１４Ａは、第２のピンホルダ３４０の平面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。
図１５は、流体取扱システム３００の第３のピンホルダ３５０の構成を示す図である。図１５Ａは、第３のピンホルダ３５０の平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。
図１６は、流体取扱システム３００のチップホルダ３６０の構成を示す図である。図１６Ａは、チップホルダ３６０の平面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａに示されるＢ−Ｂ線の断面図である。
図８および図９に示されるように、本実施の形態の流体取扱システム３００は、駆動部ホルダ３１０、コーデッドプレート３２０、第１のピンホルダ３３０、第２のピンホルダ３４０、第３のピンホルダ３５０、チップホルダ３６０、駆動部３７０および複数のピン３８０ａ〜３８０ｅ（ただしピン３８０ｂ〜３８０ｅは図示せず）を有する。流体取扱システム３００は、チップホルダ３６０に形成された凹部にマイクロ流路チップ１００を差し込んだ状態で使用される。
駆動部ホルダ３１０は、駆動部３７０およびその他の部材を支持する支持部材である（図９参照）。駆動部ホルダ３１０の中央部には、駆動部３７０を設置するための凹部が形成されている。また、駆動部ホルダ３１０の外周部には、第３のピンホルダ３５０の凸部が嵌合しうる溝が形成されている（図１０Ｂ参照）。
駆動部３７０は、駆動部ホルダ３１０の凹部内に配置されている。駆動部３７０は、回転軸３７２を所定の速度で回転させることで、流体取扱システム３００を動作させる。後述するように、回転軸３７２には、第１のピンホルダ３３０および第２のピンホルダ３４０が固定されている。駆動部３７０の回転軸３７２が回転すると、第１のピンホルダ３３０、第２のピンホルダ３４０、第３のピンホルダ３５０、チップホルダ３６０、複数のピン３８０ａ〜３８０ｅおよびマイクロ流路チップ１００が一体となって回転する。たとえば、駆動部３７０は、電動機（モーター）やぜんまいばねなどである。
コーデッドプレート３２０は、駆動部ホルダ３１０の上に配置されており、第３のピンホルダ３５０により固定されている。コーデッドプレート３２０は回転軸３７２に固定されておらず、回転軸３７２が回転しても、コーデッドプレート３２０は回転しない。
コーデッドプレート３２０の表面には、５本の円周状の溝３２２ａ〜３２２ｅが形成されている（図１１Ａおよび図１１Ｂ参照）。円周状の溝３２２ａ〜３２２ｅの中心は、いずれも回転軸３７２の中心と一致している。
溝３２２ａ〜３２２ｅには、凸部３２４が形成されている（図１２Ａ〜図１２Ｄ参照）。後述するように、凸部３２４は、流体取扱システム３００の動作内容を規定する。すなわち、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅには、流体取扱システム３００の動作内容を規定する情報が書き込まれている。
第１のピンホルダ３３０および第２のピンホルダ３４０は、コーデッドプレート３２０の上に配置される。一方、第３のピンホルダ３５０は、コーデッドプレート３２０、第１のピンホルダ３３０および第２のピンホルダ３４０の側面に配置される。第１のピンホルダ３３０、第２のピンホルダ３４０および第３のピンホルダ３５０は、図示しないねじにより互いに固定されている。また、互いに固定された第１のピンホルダ３３０および第２のピンホルダ３４０は、回転軸３７２に固定されている。したがって、回転軸３７２が回転すると、第１のピンホルダ３３０、第２のピンホルダ３４０および第３のピンホルダ３５０が一体となって回転する。
第１のピンホルダ３３０には、ピン３８０ａ〜３８０ｅを収容するための貫通孔３３２ａ〜３３２ｅが形成されている（図１３Ａ参照）。同様に、第２のピンホルダ３４０にも、ピン３８０ａ〜３８０ｅを収容するための貫通孔３４２ａ〜３４２ｅが形成されている（図１４Ａ参照）。第１のピンホルダ３３０および第２のピンホルダ３４０を回転軸３７２に固定した場合、貫通孔３３２ａおよび貫通孔３４２ａは、合わせて一つのピン収容部３８２ａを形成する（図９参照）。同様に、貫通孔３３２ｂ〜３３２ｅおよび貫通孔３４２ｂ〜３４２ｅも、それぞれピン収容部３８２ｂ〜３８２ｅを形成する。このようにして形成されるピン収容部３８２ａ〜３８２ｅは、それぞれ、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅの上に位置する。
ピン３８０ａ〜３８０ｅは、それぞれ、ピン収容部３８２ａ〜３８２ｅ内に収容されている（図９参照）。ピン３８０ａ〜３８０ｅの下端は、それぞれ、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅの底面に接触している。また、ピン３８０ａ〜３８０ｅの上端は、それぞれマイクロ流路チップ１００の樹脂フィルム１２０（空気溜まり部１９０の壁面を構成する部分）に対向している。
チップホルダ３６０は、第１のピンホルダ３３０および第２のピンホルダ３４０の上に固定されている。チップホルダ３６０の第２のピンホルダ３４０側の面には、マイクロ流路チップ１００を差し込むための凹部が形成されている（図１６参照）。
［流体取扱システムの動作］
次に、本実施の形態の流体取扱システム３００の動作について、図１７を参照して説明する。図１７は、流体取扱システム３００の動作を説明するための流体取扱システム３００の部分拡大断面図である。
駆動部３７０が所定の速度で回転軸３７２を回転させると、第１のピンホルダ３３０、第２のピンホルダ３４０、第３のピンホルダ３５０、チップホルダ３６０、ピン３８０ａ〜３８０ｅおよびマイクロ流路チップ１００は、一体となって回転する。一方、コーデッドプレート３２０は回転しない。したがって、ピン３８０ａ〜３８０ｅは、それぞれ、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅをなぞるように移動する。
図１７Ａに示されるように、溝３２２ａ〜３２２ｅが通常の深さの場合、ピン３８０ａ〜３８０ｅの上端は、マイクロ流路チップ１００の樹脂フィルム１２０には接触しない。一方、図１７Ｂに示されるように、溝３２２ａ〜３２２ｅの凸部３２４の上にピン３８０ａ〜３８０ｅの下端が乗り上げた場合、ピン３８０ａ〜３８０ｅの上端は、マイクロ流路チップ１００の樹脂フィルム１２０を押圧する。これにより、空気溜まり部１９０内の空気が空気導入路１６０を通って第１の流路１３０に導入され、第１の流路１３０内の液体２１０は、第２の流路１４０内に導入される。
以上のように、本実施の形態の流体取扱システム３００では、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅに形成された凸部３２４のパターンに従って、ピン３８０ａ〜３８０ｅが自動的にマイクロ流路チップ１００の樹脂フィルム１２０を押圧する。これにより、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅに形成された凸部３２４のパターンに従って、マイクロ流路チップ１００のマイクロバルブ（第１の流路１３０、第２の流路１４０、連絡部１５０、空気導入路１６０および空気溜まり部１９０により構成されるマイクロバルブ）が自動的に開放される。
［効果］
本実施の形態の流体取扱システム３００は、マイクロ流路チップ１００内に設けたマイクロバルブを任意のタイミングで自動的に開放することができる。本実施の形態の流体取扱システム３００は、大掛かりな装置（ポンプやシリンジなど）を必要としないため、容易に小型化することができる。
なお、マイクロ流路チップ１００の空気溜まり部１９０内に加熱部２００が配置されている場合（図６Ａ参照）、流体取扱システム３００は、空気溜まり部１９０内の空気を加熱することで、マイクロ流路チップ１００のマイクロバルブを開放してもよい。すなわち、流体取扱システム３００に設けられるバルブ開放部は、マイクロ流路チップ１００の空気溜まり部１９０を外部から押圧することでマイクロバルブを開放してもよいし、空気溜まり部１９０内の空気を加熱することでマイクロバルブを開放してもよい。
また、これまでの説明では、コーデッドプレート３２０の溝３２２ａ〜３２２ｅに形成された凸部３２４を利用してピン３８０ａ〜３８０ｅを操作する例について説明したが、ピン３８０ａ〜３８０ｅを操作する方法はこれに限定されない。たとえば、板バネやソレノイドアクチュエータ、空圧シリンダなどを用いてピン３８０ａ〜３８０ｅを操作してもよい。
また、マイクロ流路チップ１００に導入される液体２１０が磁気ビーズを含む場合には、本実施の形態の流体取扱システム３００に磁石を備え付けて、磁気ビーズを操作することも可能である。たとえば、ストレプトアビジンを固定化した磁気ビーズを、コーデッドプレート３２０の穴部３２６、第１のピンホルダ３３０の溝部３３４および第２のピンホルダ３４０の溝部３４４に係合させた磁石によって操作することで（第１の流路１３０および第２の流路１４０内において磁気ビーズを移動させたり集積させたりすることで）、液体２１０内のビオチン標識された特定分子の精製や分離を行うことができる。
本出願は、２０１１年７月１４日出願の特願２０１１−１５５６７９に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
本発明の流体取扱装置は、例えば、科学分野や医学分野などにおいて使用されるマイクロチップまたはマイクロ流路チップとして有用である。また、本発明の流体取扱システムは、例えば、微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うシステムとして有用である。
１００ マイクロ流路チップ
１１０ チップ本体
１１２ａ，１１２ｂ 貫通孔
１１４ 凹部
１１６ａ〜１１６ｄ 溝
１２０ 樹脂フィルム
１３０ 第１の流路
１４０ 第２の流路
１５０ 連絡部
１６０ 空気導入路
１７０ 第１の凹部
１８０ 第２の凹部
１９０ 空気溜まり部
２００ 加熱部
２１０ 液体
２２０ 気泡
３００ 流体取扱システム
３１０ 駆動部ホルダ
３２０ コーデッドプレート
３２２ａ〜３２２ｅ 溝
３２４ 凸部
３２６ 穴部
３３０ 第１のピンホルダ
３３２ａ〜３３２ｅ 貫通孔
３３４ 溝部
３４０ 第２のピンホルダ
３４２ａ〜３４２ｅ 貫通孔
３４４ 溝部
３５０ 第３のピンホルダ
３６０ チップホルダ
３７０ 駆動部
３７２ 回転軸
３８０ａ ピン
３８２ａ〜３８２ｅ ピン収容部

Claims (7)

  1. 毛管現象により流体が移動可能な第１の流路と、
    毛管現象により流体が移動可能な第２の流路と、
    前記第１の流路と前記第２の流路とを連通し、かつ前記第２の流路の断面積よりも小さい断面積を有する連絡部と、
    前記第１の流路に連通している空気導入路と、
    前記空気導入路に連通している空気溜まり部と、
    を有する、流体取扱装置。
  2. 前記空気溜まり部は、外部から押圧されたときに、その容量が減少するように形成されている、請求項１に記載の流体取扱装置。
  3. 前記空気溜まり部内に、前記空気溜まり部内の空気を加熱する加熱部をさらに有する、請求項１に記載の流体取扱装置。
  4. 請求項１に記載の流体取扱装置を使用して流体を取り扱う方法であって、
    前記第１の流路および前記連絡部内に流体を導入するステップと、
    前記空気溜まり部内の空気の一部を前記空気導入路を通して前記第１の流路に導入して、前記第１の流路および前記連絡部内の前記流体の一部を前記第２の流路まで押し出すステップと、
    前記流体を毛管現象により前記第２の流路内を移動させるステップと、
    を含む、流体取扱方法。
  5. 前記空気溜まり部を外部から押圧して、前記空気溜まり部内の空気を前記第１の流路に供給する、請求項４に記載の流体取扱方法。
  6. 前記空気溜まり部内の空気を加熱して、前記空気溜まり部内の空気を前記第１の流路に供給する、請求項４に記載の流体取扱方法。
  7. 請求項１に記載の流体取扱装置と、
    前記流体取扱装置の前記空気溜まり部を外部から押圧するか、または前記流体取扱装置の前記空気溜まり部内の空気を加熱するバルブ開放部と、
    を有する、流体取扱システム。
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