JPWO2019159905A1 - 流体取扱装置および流体取扱システム - Google Patents

Abstract

本発明は、ドロップレットを容易に分取することができる流体取扱装置を提供することを目的とする。上記目的は、導入口と、前記導入口に接続され、ドロップレットを含む流体を流動させたときに前記ドロップレットが移動可能な第１流路と、いずれも前記第１流路が拡幅してなり、前記第１流路を移動する前記ドロップレットを捕捉する第１チャンバーと、前記第１チャンバーが捕捉した前記ドロップレットが前記第１流路を介して移動可能な第２チャンバーと、を有し、前記第１チャンバーが前記第１流路より鉛直上方に拡幅しており、前記第１流路を移動するドロップレットが前記第１チャンバーに捕捉される第１状態と、前記第２チャンバーが前記第１流路より鉛直上方に拡幅しており、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットが前記第１流路を介して前記第２チャンバーに移動する第２状態と、を回動により切り替え可能である液体取扱装置により、達成される。

Description

本発明は、流体取扱装置および流体取扱システムに関する。

臨床検査や食物検査、環境検査などの検査において、細胞や、タンパク質、核酸などの微量な被分析物を高精度に分析するための流体取扱装置が知られている。たとえば、上記被分析物を含む流体から生成された、直径が０．１〜１０００μｍの微小な液滴（以下、「ドロップレット」ともいう）を取り扱う流体取扱装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。上記流体取扱装置では、生成された全部のドロップレットから、所定の被分析物（以下、「被選別物」ともいう）を含むドロップレットが選別される。

非特許文献１に記載のような流体取扱装置が取り扱うドロップレットを分取して、それぞれのドロップレットに含まれる被分析物を個別に解析したいという要求がある。

流体内の物質を分取する方法として、たとえば、特許文献１には、複数のトランスデューサーから生成された定常波の節となる部分に粒子状の物質を浮かせることで、上記節の移動および固定によって上記粒子状の物質の移動および停止を制御できると記載されている。特許文献１によれば、このようにして粒子状の物質の移動を制御すれば、ＦＡＣＳ（Fluorescence activated cell sorting）による細胞の分取などに応用可能であるとされている。

また、特許文献２には、流体の流動方向に対向して配置された面に窪みを設けることで、流体中の粒子状の物質を上記窪みに一時的に安定して保持させることができ、処理または観測した後には保持した粒子状の物質を放出することもできると記載されている。

また、特許文献３には、流路の幅に応じて変形可能な、流路を塞ぐように形成された流体塊を、球状などの形状に形成された流路の拡大部に捕捉できることが記載されている。

米国特許出願公開第２００２／００２２２６１号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２２４３８０号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１７７５８６号明細書

C. Wyatt Shields IV, et al., Microfluidic cell sorting: a review of the advances in the separation of cells from debulking to rare cell isolation, Lab on a Chip, Vol. 15, pp.1230-1249

しかしながら、特許文献１〜特許文献３に記載の方法では、それぞれの物質を個別のウェルに分注することが困難であったり、分注させるためには大掛かりな装置が必要だったりしていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ドロップレットを容易に分取することができる流体取扱装置、および当該流体取扱装置を用いてドロップレットを分取可能な流体取扱システムを提供することを、その目的とする。

本発明の流体取扱装置は、導入口と、排出口と、前記導入口および前記排出口に接続され、ドロップレットを含む流体を流動させたときに前記ドロップレットが移動可能な第１流路と、前記第１流路が拡幅してなり、前記第１流路を移動する前記ドロップレットを捕捉する第１チャンバーと、前記第１流路が拡幅してなり、前記第１チャンバーが捕捉した前記ドロップレットが前記第１流路を介して移動可能な第２チャンバーと、を有する。前記流体取扱装置は、前記第１チャンバーが前記第１流路より鉛直上方に拡幅しており、前記第１流路に流体を流動させたときに、前記第１流路を移動するドロップレットが前記第１チャンバーに捕捉される第１状態と、前記第２チャンバーが前記第１流路より鉛直上方に拡幅しており、前記第１流路に流体を流動させたときに、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットが前記第１流路を介して前記第２チャンバーに移動する第２状態と、を回動により切り替え可能である。

また、本発明の流体取扱システムは、前記流体取扱装置と、前記流体取扱装置を保持する保持機構と、前記流体取扱装置を回動させて、前記流体取扱装置に前記第１状態と前記第２状態とを切り替える回動機構と、を備える。

本発明によれば、ドロップレットを容易に分取することができる流体取扱装置が提供される。

図１Ａは、第１の実施形態に係る流体取扱装置の斜視図であり、図１Ｂは、上記流体取扱装置の平面図であり、図１Ｃは、上記流体取扱装置の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける断面図である。 図２Ａは、複数のドロップレットを含む流体を第１流路に導入するときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図であり、図２Ｂは、同じときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける拡大断面図である。 図３Ａは、ドロップレットを第１チャンバーに移動させるときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図であり、図３Ｂは、同じときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける拡大断面図である。 図４Ａは、ドロップレットを第２チャンバーに移動させるときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図であり、図４Ｂは、同じときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける拡大断面図である。 図５Ａは、第２の実施形態に係る流体取扱装置の斜視図であり、図５Ｂは、上記流体取扱装置の平面図であり、図５Ｃは、上記流体取扱装置の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける断面図である。 図６は、図５ＢのＢ領域での線６−６における拡大断面図である。 図７Ａは、複数のドロップレットを含む流体を第１流路に導入するときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図であり、図７Ｂは、同じときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける拡大断面図である。 図８Ａは、ドロップレットを第１チャンバーに移動させるときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図であり、図８Ｂは、同じときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける拡大断面図である。 図９Ａは、ドロップレットを第２チャンバーに移動させるときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図であり、図９Ｂは、同じときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける拡大断面図である。 図１０は、ドロップレットを第３チャンバーに移動させるときのドロップレットの移動を示す、導入領域の近傍の拡大模式図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂは、端部が面取りされた貯留チャンバーを有する流体取扱装置の操作時において、複数のドロップレットを含む流体を導入口から第１流路に導入するときの様子を示す模式図である。

［第１の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、本実施形態に係る流体取扱装置１００の構成を示す模式図である。図１Ａは流体取扱装置１００の斜視図であり、図１Ｂは流体取扱装置１００の平面図であり、図１Ｃは流体取扱装置１００の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける断面図である。なお、図１Ａおよび図１Ｂでは、上側基板の被覆面のうち、後述する被覆部に被覆されている開口部も、実線で示す。また、図１Ｂおよび図１Ｃは、ハッチングを省略している。また、図１Ｃにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。

流体取扱装置１００は、本体部１１０と、本体部１１０の１つの表面１１２に接合された被覆部１８０と、を有する。

本体部１１０は、導入口１２２と排出口１２４とを連通する第１流路１２０、ならびにいずれも第１流路１２０が拡幅してなる、複数の第１チャンバー１３０、複数の第２チャンバー１４０および貯留チャンバー１５０を有する。第１流路１２０は、複数の第１チャンバー１３０および複数の第２チャンバー１４０が連結している流路である分取領域１２６と、貯留チャンバー１５０が連結している流路である導入領域１２８とを有する。第２チャンバー１４０は、表面１１２から本体部１１０の外部に開口する開口部１４２を有する。

本体部１１０は、被選別物（たとえば、細胞、ＤＮＡ、および酵素などのタンパク質）を含む流体（例えば、液体）から生成された液滴（ドロップレット）、またはこれらの被選別物を含まない液滴（ドロップレット）、が母相液体に分散した分散液を、ポンプなどの外力により、第１流路１２０に流動させることが可能である。上記分散液は、液滴であるドロップレットが、ドロップレットに対して溶解性が低い油などの母相液体に分散した分散液である。上記ドロップレットは、たとえば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２００μｍ以下の直径を有する略球形の液滴とし得る。ドロップレットは、公知の方法により生成できる。なお、ドロップレットは、被選別物を含まない液滴であってもよい。

ドロップレットは、母相液体よりも比重が軽い溶媒から形成される。そのため、第１チャンバー１３０が第１流路１２０から鉛直上方に拡幅するように（第１流路との接続位置よりも重力方向の反対方向に拡幅するように）本体部１１０を配置して（第１状態）、ドロップレットを含む液体が流動してなる流体に第１流路１２０を流動させると、ドロップレットは、第１流路１２０から第１チャンバー１３０に移動し、第１チャンバー１３０に捕捉される。第１チャンバー１３０は１個または少数のドロップレットのみを捕捉できる大きさであるため、ドロップレットは、複数の第１チャンバー１３０に分散して捕捉される。その後、本体部１１０を回動させ、第２チャンバー１４０が第１流路１２０から鉛直上方に拡幅するように本体部１１０を配置して（第２状態）、ドロップレットを含まない流体を第１流路１２０に流動させると、第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットは、それぞれ、第１チャンバー１３０から第１流路１２０に移動し、さらに第１流路１２０から第２チャンバー１４０に移動する。その後、被覆部１８０を穿刺して、それぞれの第２チャンバー１４０からドロップレットを回収する。このようにして、流体取扱装置１００は、ドロップレットを容易に分取させることができる。

本体部１１０は、いずれも薄板形状の上側基板１１４と下側基板１１６とが接合されて形成される。上側基板１１４には、下側基板１１６に接合される面（以下、単に「流路面」ともいう。）に溝状の凹部が設けられており、上側基板１１４と下側基板１１６とが接合されると、上側基板１１４の凹部が第１流路１２０となる。なお、上側基板および下側基板は、互いに接合される面のそれぞれに溝状の凹部が設けられ、これらの凹部が合一するように位置合わせして上側基板と下側基板とが接合されることによって、上側基板および下側基板の接合される面に設けられた凹部を第１流路としてもよい。第１流路１２０の一方の端部側には、導入領域１２８が形成され、残りの領域に分取領域１２６が形成される。

上側基板１１４には、溝状の凹部のうち、第１流路１２０が形成された際に分取領域となる領域から下側基板１１６とは接合されない表面（以下、単に「被覆面」ともいう。）に向けて（本実施形態では、上側基板１１４の厚み方向）、上側基板１１４を貫通して形成された、複数の略円柱状の空間が設けられる。上記複数の略円柱状の空間は、上側基板１１４が下側基板１１６と接合され、被覆面に被覆部１８０が接合されると、複数の第２チャンバー１４０となる。また、上側基板１１４には、溝状の凹部のうち、第１流路１２０が形成された際に導入領域となる領域から被覆面に向けて（本実施形態では、上側基板１１４の厚み方向）、上側基板１１４を貫通して形成された、１つの略円柱状の空間が設けられる。上記１つの略円柱状の空間は、上側基板１１４が下側基板１１６と接合され、被覆面に被覆部１８０が接合されると、貯留チャンバー１５０となる。

下側基板１１６には、上側基板１１４と接合される表面のうち、接合されたときに第１流路１２０の流路面となる領域から、上側基板１１４とは接合されない表面に向けて（本実施形態では、下側基板１１６の厚み方向）、下側基板１１６に形成された、複数の略円柱状の空間が設けられる。上記複数の略円柱状の空間は、下側基板１１６が上側基板１１４と接合されると、複数の第１チャンバー１３０となる。また、下側基板１１６には、上側基板１１４と接合される表面のうち、接合されたときに第１流路１２０の流路面となる領域から、上側基板１１４とは接合されない表面に向けて、下側基板１１６を貫通して形成された、一対の略円柱状の空間が設けられる。上記一対の略円柱状の空間は、下側基板１１６が上側基板１１４に接合されると、それぞれ導入口１２２および排出口１２４となる。

上側基板１１４および下側基板１１６は、たとえば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびシクロオレフィン樹脂などのポリオレフィン、ポリエーテル、ポリスチレン、シリコーン樹脂、ならびに各種エラストマーなどの樹脂材料から形成される。上側基板１１４および下側基板１１６は、後述する接合が可能である限り、同一の材料から形成されてもよく、互いに異なる材料から形成されてもよい。

上側基板１１４および下側基板１１６は、第１流路１２０以外の領域において、互いに熱融着されてもよいが、融着時の熱による変形などを抑制する観点からは、エポキシ系などの接着剤により互いに接着されることが好ましい。

被覆部１８０は、本体部１１０の表面１１２に接合されて、第２チャンバー１４０の開口部１４２および貯留チャンバー１５０の被覆面への開口部を被覆する。

被覆部１８０は、たとえばアクリル樹脂、環状オレフィン単独重合体樹脂（ＣＯＰ）、環状オレフィン共重合樹脂（ＣＯＣ）、プロピレン系エラストマーなどのオレフィン系エラストマー、ポリエチレンおよびシリコーンゴムなどの、ピペットなどによって穿刺しやすい材料から形成される。

被覆部１８０は、第２チャンバー１４０の開口部１４２および貯留チャンバー１５０の被覆面への開口部を被覆しない領域において、本体部１１０の表面１１２に熱融着されてもよいが、融着時の熱による本体部１１０および被覆部１８０の変形などを抑制する観点からは、エポキシ系などの接着剤により本体部１１０の表面１１２に接着されることが好ましい。

第１流路１２０は、ドロップレットを含む流体が流動する流路である。第１流路１２０の両端部には、いずれも本体部の外部に導通した導入口１２２および排出口１２４が設けられ、ドロップレットを含む流体およびドロップレットの分取に用いる流体などを導入口１２２から排出口１２４まで流動させることができる。第１流路１２０は、ドロップレットの分取が行われる分取領域１２６、および導入口１２２から導入された流体に含まれるドロップレットを一時的に貯留する導入領域１２８を有する。分取領域１２６には、分取領域１２６が部分的に拡幅した複数の第１チャンバー１３０および複数の第２チャンバー１４０が形成されている。

分取領域１２６は、流動方向に垂直な断面積が、分取しようとするドロップレットの断面積よりも小さく、ドロップレットの自由な移動を制限する断面積を有する流路である。具体的には、分取領域１２６の、流体の流動方向に垂直な断面積は、第１流路１２０に流動させる流体の流速（流圧）を高めることにより、わずかに変形したドロップレットが流動可能となるような大きさである。たとえば、分取領域１２６の、流体の流動方向に垂直な断面積は、分取しようとするドロップレットの断面積に対する比率が１６．５％以上９０％以下とすることができる。分取領域１２６の断面積は、例えば、ドロップレットの断面積が７８５０μｍ^２である場合（ドロップレットの粒径が１００μｍ）、１３００μｍ^２以上７０６５μｍ^２以下である。ドロップレットの破損を防ぐ観点から、ドロップレットの粒径が１００μｍである場合、分取領域１２６の流動方向に垂直な断面における幅及び深さの最小値が、好ましくは１３μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、特に好ましくは７０μｍである。すなわち、ドロップレットの粒径に対する、分取領域１２６の、流体の流動方向に垂直な断面における幅及び深さの最小値が、好ましくは１３/１００以上、より好ましくは１/５以上、特に好ましくは７／１０以上である。分取領域１２６の長さは、十分な量のドロップレットを流動させ、かつ分取できる長さであればよく、たとえば、１ｍｍ以上１０ｃｍであることが好ましく、１ｃｍ以上１０ｃｍであることがより好ましい。分取領域１２６は、流路の断面形状が円形、楕円形、正方形、長方形などの任意の形状であってもよい。なお、本明細書において、「ドロップレットの断面積」とは、ドロップレットが外力によって変形していない状態での球相当に換算した、ドロップレットの中心を通る断面の断面積を意味する。

導入領域１２８は、流体の流動方向に垂直な断面の断面積が、分取しようとするドロップレットの断面積よりも十分に大きく、ドロップレットの自由な移動を可能とする流路径を有する流路である。導入領域１２８は、導入口１２２に連通しており、導入口１２２から導入したドロップレットを一時的に貯留する。導入領域１２８の流路径および長さは特に限定されないが、たとえば、流路径が最小となる幅（上側基板１１４と下側基板１１６との接合面に垂直となる方向の幅）が１０μｍ以上３００μｍ以下、流路径が最大となる幅（上側基板１１４と下側基板１１６との接合面に平行となり、かつ流体の流動方向に垂直となる方向の幅）が０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の領域とすることができる。

なお、導入領域１２８と分取領域１２６との境界領域は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、両側面を曲面状にして連続的かつなだらかに幅（上側基板１１４と下側基板１１６との接合面に平行となる流通方向の幅）を狭くした形状の流路であることが好ましい。

第１チャンバー１３０は、第１流路１２０の分取領域１２６が拡幅してなる空間であり、第１流路１２０の分取領域１２６に対して開口した密閉空間である。第１チャンバー１３０は、第１チャンバー１３０が第１流路１２０より鉛直上方を向くように本体部１１０が配置された第１状態において、第１流路１２０を流動するドロップレットを浮力により移動させて捕捉する。第１チャンバー１３０は、１個または２個以上５個以下の少数のドロップレットを収容（捕捉）できる大きさを有する。ドロップレットの分取をより容易にする観点からは、第１チャンバー１３０は、１個のみのドロップレットを収容（捕捉）できる大きさを有することが好ましい。第１チャンバー１３０が１個のドロップレットを収容できる大きさを有する場合、例えば、ドロップレットの断面積に対する第１チャンバー１３０の断面積の最大値の比率は、１００％以上１６０％未満であることが好ましく、１００％以上１５０％以下であることがより好ましい。なお、第１チャンバー１３０の断面積とは、第１チャンバー１３０の、分取領域１２６の流体の流動方向に垂直な断面の断面積を意味する。また、第１チャンバー１３０の、分取領域１２６への開口径は、ドロップレットの粒径および流速にもよるものの、ドロップレットの流速が十分に遅いときは、ドロップレットの粒径に対して１００％以上５００％以下の範囲で適宜調整すればよい。また、第１チャンバー１３０の深さ（第１状態における第１流路１２０の分取領域１２６からの高さ）は、ドロップレットの粒径に対して１００％以上１５０％以下とすることができる。

たとえば、第１チャンバー１３０の、分取領域１２６への開口径は、ドロップレットの粒径が１００μｍであり、かつドロップレットの流速が２０μｍ/ｓ以上２０００μｍ/ｓ以下である場合（流速が十分に遅い場合）、１００μｍ以上１５０μｍ以下とすることができ、ドロップレットの粒径が１００μｍであり、かつドロップレットの流速が２０００μｍ/ｓ以上１０ｍｍ/ｓ以下である場合（流速が速い場合）、１５０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。例えば、第１チャンバー１３０の深さ（第１状態における第１流路１２０の分取領域１２６からの高さ）は、ドロップレットの粒径が１００μｍである場合、１００μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。

第１チャンバー１３０は、本実施形態では略円柱状であるが、部分球、直方体、立方体などの任意の形状の空間とすることができる。第１チャンバー１３０は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第１流路１２０（分取領域１２６）への開口部は、端部が面取りされていることが好ましい。なお、本明細書において、面取りとは、Ｒ面取り（面取り後の面が曲面）およびＣ面取り（面取り後の面が平面）の両方を含むものとする。また、第１チャンバー１３０の、第１流路１２０の分取領域１２６への開口部の形状は、ドロップレットの流速が十分に遅いときは円形とすることが好ましく、ドロップレットの流速が速いときには、第１流路１２０の液体の流通方向と平行な長径を有する楕円形とすることが好ましい。

第２チャンバー１４０は、第１流路１２０の分取領域１２６に対して開口した、第１流路１２０の流路径および第１チャンバー１３０の開口径よりも大きい開口径を有する、表面１１２に向けて貫通した略円柱状の空間である。第２チャンバー１４０は、被覆部１８０を穿刺して外部に開口させることで、ピペットなどにより第２チャンバー１４０の内部に移動したドロップレットを回収させることができる大きさを有することが好ましい。たとえば、第２チャンバー１４０は、直径（第１流路１２０の流動方向および表面１１２と平行な方向に形成された円形の断面の直径）が２００μｍ以上３５ｍｍ以下の空間とすることができる。

第１流路１２０の流体の流動方向にみたときの、第１チャンバー１３０および第２チャンバー１４０の拡幅方向は、互いに異なる。つまり、第１チャンバー１３０および第２チャンバー１４０は、第１流路１２０の分取領域１２６が、互いに異なる方向に拡幅してなる。さらにいうと、第２チャンバー１４０は、第１流路１２０の分取領域１２６に対して、前記第１流路の流動方向に直交する方向への開口角度が、第１チャンバー１３０とは異なる角度で開口する。第２状態で移動するドロップレットが第１チャンバー１３０に捕捉されにくくする観点からは、分取領域１２６を流体の流動方向にみたときの、第１チャンバー１３０と第２チャンバー１４０とが第１流路１２０に対して開口する上記角度の差は、９０°以上１８０°以下であることが好ましく、１３５°以上１８０°以下であることがより好ましく、１８０°であることがさらに好ましい。

なお、第２チャンバー１４０は、本実施形態では円柱状であるが、直方柱、多角柱などの任意の形状の空間とすることができる。ドロップレットの回収を容易にする観点からは、第２チャンバー１４０は、第１流路１２０（分取領域１２６）から表面１１２にかけての断面形状が変形しないか、または漸次広くなる形状であることが好ましい。また、第２チャンバー１４０は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第１流路１２０（分取領域１２６）への開口部は、端部が面取りされていることが好ましい。

第１チャンバー１３０および第２チャンバー１４０は、第１流路１２０に対して、流体の流動方向に、交互に開口して配置される。流体取扱装置１００の操作を容易にする観点からは、第１チャンバー１３０および第２チャンバー１４０は、それぞれの開口の間の間隔が一定となるように配置されることが好ましい。第１チャンバー１３０および第２チャンバー１４０は、それぞれの開口の間の間隔が、たとえば１００μｍ以上１０ｍｍ以下となるように配置することができる。

貯留チャンバー１５０は、第１流路１２０の導入領域１２８から表面１１２に向けて貫通した略円柱状の空間である。貯留チャンバー１５０は、導入口１２２から導入されたドロップレットを一時的に貯留する。貯留チャンバー１５０の拡幅方向は、第１流路の流体の流動方向にみたときの、第１チャンバー１３０の拡幅方向と異なる。つまり、貯留チャンバー１５０は、第１流路１２０の導入領域１２８が、第１チャンバー１３０が分取領域１２６から拡幅する方向とは異なる方向に拡幅してなる。さらにいうと、貯留チャンバー１５０は、第１流路１２０に対して、前記第１流路の流動方向に直交する方向への開口角度が第１チャンバー１３０とは異なる角度で開口する。貯留チャンバー１５０と第２チャンバー１４０とが第１流路１２０に対して開口する上記角度の差は、９０°以上１８０°以下であることが好ましく、１３５°以上１８０°以下であることがより好ましく、１８０°であることがさらに好ましい。また、貯蔵チャンバー１５０の拡幅方向は、第１流路の流体の流動方向にみたときの、導入口の１２２の拡幅方向とは異なる。つまり、貯留チャンバー１５０は、第１流路１２０の導入領域１２８に対して、前記第１流路の流動方向に直交する方向への開口角度が導入口１２２とは異なる角度で開口する。貯留チャンバー１５０と導入口１２２とが第１流路１２０の導入領域１２８に対して開口する上記角度の差は、９０°以上１８０°以下であることが好ましく、１３５°以上１８０°以下であることがより好ましく、１８０°であることがさらに好ましい。

貯留チャンバー１５０は、導入されたドロップレットのうちより多くを貯留チャンバー１５０の中に移動させ、かつ貯留させる観点から、ドロップレットの直径より広い開口径を有することが好ましい。一方で、貯留チャンバー１５０から第１流路へのドロップレットの移動を抑制しない観点からは、導入領域１２８の幅（導入領域における流動方向に垂直な方向の幅）と同じかまたはより狭い開口径を有することが好ましい。たとえば、貯留チャンバー１５０は、第１流路１２０の導入領域１２８の幅（導入領域における流動方向に垂直な方向の幅）に対する比率が、１／２以上１以下である開口径を有することができる。

なお、貯留チャンバー１５０は、表面１１２に向けて貫通しない略円柱状の密閉空間としてもよい。

本体部１１０の作製および操作を容易にする観点からは、第１流路１２０に対して、前記第１流路の流動方向に直交する方向への、第１チャンバー１３０および導入口１２２の開口角度は略同一であることが好ましい。同様に、第１流路１２０に対して、前記第１流路の流動方向に直交する方向への、第２チャンバー１４０および貯留チャンバー１５０の開口角度は略同一であることが好ましい。また、第１流路１２０に対する第１チャンバー１３０と導入口１２２との上記開口角度の差と、第１流路１２０に対する第２チャンバー１４０と貯留チャンバー１５０との上記開口角度の差と、はいずれも１８０°であることが好ましい。

（流体取扱装置の操作）
流体取扱装置１００は、本体部１１０の表面１１２に被覆部１８０が接合された状態で使用される。

はじめに、貯留チャンバー１５０が第１流路１２０（導入領域１２８）より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置１００を設置して（第２状態）、複数のドロップレットを含む流体を導入口１２２から第１流路１２０に導入する。図２Ａおよび図２Ｂは、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す模式図である。図２Ａは、導入領域１２８の近傍の拡大模式図であり、図２Ｂは、導入領域１２８の近傍の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける拡大断面図である。なお、図２Ａでは実線で示すが、第２チャンバー１４０の開口部１４２は被覆部１８０に被覆されている。また、図２Ｂにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。

導入された流体成分は第１流路１２０を導入領域１２８から分取領域１２６へと流動し、排出口１２４から排出される。一方で、ドロップレットは、導入領域１２８から分取領域１２６への移動が制限され、導入領域１２８に留まる。このとき、ドロップレットは、その浮力により導入領域１２８から貯留チャンバー１５０へと移動する。ドロップレットが貯留チャンバー１５０に移動することにより、導入領域１２８と分取領域１２６との境界領域にドロップレットが滞留しにくくなる。このようにして、貯留チャンバー１５０は、上記滞留したドロップレットによる流体成分の流動不良、および後から導入されたドロップレットが上記滞留したドロップレットを押し出して第２チャンバー１４０に移動することによる分取不良、などを抑制することができる。

ドロップレットを導入口１２２から第１流路１２０（導入領域１２８）に導入するときの、導入するドロップレットの流速は、ドロップレットの変形による分取領域１２６へのドロップレットの移動が生じにくい範囲であればよい。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、２０μｍ/ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

次に、第１流路１２０と平行な軸を回動軸として流体取扱装置１００を回動させて、第１チャンバー１３０が第１流路１２０（分取領域１２６）より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置１００を設置する（第１状態）。この状態で、ドロップレットを含まない流体を導入口１２２から第１流路１２０に導入する。図３Ａおよび図３Ｂは、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す模式図である。図３Ａは、導入領域１２８の近傍の拡大模式図であり、図３Ｂは、導入領域１２８の近傍の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける拡大断面図である。なお、図３Ｂにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。

導入された流体成分は、流体取扱装置１００の回動により貯留チャンバー１５０から第１流路１２０の導入領域１２８へと浮上してきたドロップレットを加圧して、分取領域１２６を排出口１２４の方向へと移動させる。分取領域１２６を移動するドロップレットは、第１チャンバー１３０が形成された部位に到達すると、その浮力により第１チャンバー１３０へと移動する。このようにして、ドロップレットは第１チャンバー１３０に捕捉される。ただし、それぞれ第１チャンバー１３０は１つまたは少数のドロップレットしか収容（捕捉）できないので、後続のドロップレットは、順次分取領域１２６を排出口１２４の方向に移動していき、ドロップレットを捕捉していない次の第１チャンバー１３０に捕捉される。このようにして、複数のドロップレットは、複数の第１チャンバー１３０に、導入口１２２側から排出口１２４側に順次捕捉されていく。

ドロップレットを導入領域１２８（貯留チャンバー１５０）から分取領域１２６へと移動させるときの、導入するドロップレットの流速は、ドロップレットをわずかに変形させて、導入領域１２８からより狭い幅の流路である分取領域１２６へのドロップレットの移動を可能とする範囲であればよい。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、２０μｍ/ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下である。分取領域１２６を移動するドロップレットの流速は、ドロップレットを導入口１２２から第１流路１２０（導入領域１２８）に導入するときの、導入するドロップレットの流速よりも速い速度となる。

次に、第１流路１２０と平行な軸を回動軸として流体取扱装置１００を再び回動させて、第２チャンバー１４０が第１流路１２０（分取領域１２６）より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置１００を設置する（第２状態）。この状態で、ドロップレットを含まない流体を導入口１２２から第１流路１２０に導入する。図４Ａおよび図４Ｂは、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す模式図である。図４Ａは、導入領域１２８の近傍の拡大模式図であり、図４Ｂは、導入領域１２８の近傍の図１Ｂに示す線１Ｃ−１Ｃにおける拡大断面図である。なお、図４Ａでは実線で示すが、第２チャンバー１４０の開口部１４２および貯留チャンバー１５０の開口部は被覆部１８０に被覆されている。また、図４Ｂにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。

導入された流体成分は、流体取扱装置１００の回動により第１チャンバー１３０から第１流路１２０の分取領域１２６へと浮上してきたドロップレットを加圧して、分取領域１２６を排出口１２４の方向へと移動させる。分取領域１２６を移動するドロップレットは、第２チャンバー１４０が形成された部位に到達すると、その浮力により第２チャンバー１４０へと移動する。このようにして、ドロップレットは第２チャンバー１４０に移動される。このとき、第１チャンバー１３０および第２チャンバー１４０は、第１流路１２０に対して交互に開口して配置されるため、ある第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットは、分取領域１２６を排出口１２４の方向に移動して、次に開口する第２チャンバー１４０に移動する。つまり、それぞれの第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットは、いずれも、対応する第２チャンバー１４０に移動する。そのため、ドロップレットの第１チャンバー１３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第２チャンバー１４０に移動可能である。

ドロップレットを第１チャンバー１３０から第２チャンバー１４０へと移動させるときの、導入するドロップレットの流速は、ドロップレットをわずかに変形させて、より断面積が小さい流路である分取領域１２６中でのドロップレットの移動を可能とする範囲であればよい。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、６０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

最後に、流体取扱装置１００の角度を変えず（第２状態）に、被覆部１８０を穿刺して、それぞれの第２チャンバー１４０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの第２チャンバー１４０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置１００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

［第２の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、本実施形態に係る流体取扱装置２００の構成を示す模式図である。図５Ａは流体取扱装置２００の斜視図であり、図５Ｂは流体取扱装置２００の平面図であり、図５Ｃは流体取扱装置２００の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける断面図である。なお、図５Ｃにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。図６は、図５ＢのＢ領域での線６−６における拡大断面図である。なお、図５Ａ、５Ｂでは実線で示すが、貯留チャンバー２５０の開口部、第２チャンバー２４０の受皿部２４２、バルブ２７５および第２流路２７０の一部は被覆部２８０に被覆されている。

流体取扱装置２００は、本体部２１０と、本体部２１０の１つの表面２１２に接合された被覆部２８０と、を有する。

本体部２１０は、導入口２２２と排出口２２４とを連通する第１流路２２０、いずれも第１流路２２０に対して開口する空間である複数の第１チャンバー２３０、複数の第２チャンバー２４０および貯留チャンバー２５０、第２チャンバー２４０に連通する第３チャンバー２６０、第２チャンバー２４０と第３チャンバー２６０とを連通する第２流路２７０、および第２流路２７０に設けられたバルブ２７５を有する。第１流路２２０は、複数の第１チャンバー２３０および複数の第２チャンバー２４０が設けられた、流体の流動方向に垂直な断面の断面積がより小さい流路である分取領域２２６と、貯留チャンバー２５０が設けられた、流体の流動方向に垂直な断面の断面積がより大きい流路である導入領域２２８とを有する。第３チャンバー２６０は、表面２１２から本体部２１０の外部に開口する開口部２６５を有する。

本体部２１０は、ドロップレットの分散液を、ポンプなどの外力により、第１流路２２０に流動させることが可能である。ドロップレットおよびその分散液は、第１の実施形態と同様とし得るので、詳しい説明は省略する。

本実施形態でも、第１チャンバー２３０が第１流路２２０より鉛直上方を向くように本体部２１０を配置して（第１状態）、ドロップレットを含む流体に第１流路２２０を流動させると、ドロップレットは、第１流路２２０から第１チャンバー２３０に移動し、第１チャンバー２３０に捕捉される。第１チャンバー２３０は１個または少数のドロップレットのみを捕捉できる大きさであるため、ドロップレットは、複数の第１チャンバー２３０に分散して捕捉される。その後、第１流路２２０と平行な軸を回転軸として本体部２１０を回動させ、第２チャンバー２４０が第１流路２２０より鉛直上方を向くように本体部２１０を配置して（第２状態）、ドロップレットを含まない流体に第１流路２２０を流動させると、分散して捕捉されたドロップレットは、それぞれ、第１チャンバー２３０から第１流路２２０に移動し、さらに第１流路２２０から第２チャンバー２４０に移動する。その後、バルブ２７５を解放して、ドロップレットを含まない流体を第１流路２２０に流動させると、第２チャンバー２４０に移動したドロップレットは、第１流路２２０（分取領域２２６）から第２チャンバー２４０に流動してきた流体の流れによって、第２チャンバー２４０の受皿部２４２から第２流路２７０を通って第３チャンバー２６０に移動する。最後に、それぞれの第３チャンバー２６０からドロップレットを回収する。このようにして、流体取扱装置２００は、ドロップレットを容易に分取させることができる。

本体部２１０は、上側基板２１４と下側基板２１６とが接合されて形成される。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、上側基板２１４と下側基板２１６とが流路面で接合されると、上側基板２１４の凹部が第１流路２２０となる。

上側基板２１４には、溝状の凹部のうち、第１流路２２０が形成された際に分取領域となる領域から被覆面に向けて、上側基板を貫通して形成された、複数の略円柱状の空間が設けられる。上記複数の略円柱状の空間は、上側基板２１４が下側基板２１６と接合され、被覆面に被覆部２８０が接合されると、複数の第２チャンバー２４０となる。上記略円柱状の空間の、被覆面側の開口部は、より広い幅に形成された受皿部２４２となっている。上側基板２１４には、上記第２チャンバー２４０となる略円柱状の空間と対をなす、被覆面側に開口した複数のウェルが形成されており、それぞれの受皿部２４２の一端部からは、上記複数のウェルのそれぞれに連通する溝状の凹部が被覆面に形成されている。上記ウェルは、上側基板２１４の被覆面に被覆部２８０が接合されると、第３チャンバー２６０となる。上記被覆面に形成された溝状の凹部は、上側基板２１４の被覆面に被覆部２８０が接合されると、第２流路２７０となる。

また、上側基板２１４には、溝状の凹部のうち、第１流路２２０が形成された際に導入領域となる領域から被覆面に向けて、上側基板を貫通して形成された、１つの略円柱状の空間が設けられる。上記１つの略円柱状の空間は、上側基板２１４が下側基板２１６と接合され、被覆面に被覆部２８０が接合されると、貯留チャンバー２５０となる。

下側基板２１６には、上側基板２１４と接合される面から接合されない表面に向けて、下側基板２１６を貫通せずに形成された複数の略円柱状の空間が設けられる。上記複数の略円柱状の空間は、下側基板２１６が上側基板２１４と接合されると、複数の第１チャンバー２３０となる。また、下側基板２１６には、上側基板２１４と接合される面から接合されない表面に向けて上側基板を貫通して形成された一対の略円柱状の空間が設けられる。上記一対の略円柱状の空間は、下側基板２１６が上側基板２１４と接合されると、それぞれ導入口２２２および排出口２２４となる。

上側基板２１４および下側基板２１６の材質、および接合方法などは、第１の実施形態と同様とし得るので、詳しい説明は省略する。

被覆部２８０の材質、および接合方法なども、第１の実施形態と同様とし得るので、詳しい説明は省略する。

第１流路２２０は、ドロップレットを含む流体が流動する流路である。第１流路２２０は、ドロップレットの分取が行われる分取領域２２６および導入口２２２から導入された流体に含まれるドロップレットを一時的に貯留する導入領域２２８を有する。第１流路２２０、分取領域２２６および導入領域２２８の構成は、第１の実施形態と同様とし得るので、詳しい説明は省略する。

また、第１チャンバー２３０の構成も、第１の実施形態と同様とし得るので、詳しい説明は省略する。

第２チャンバー２４０は、第１流路２２０の分取領域２２６に対して開口した、表面２１２に向けて貫通した略円柱状の空間である。本実施形態では、第３チャンバー２６０からドロップレットを回収するため、第２チャンバー２４０は、ピペットなどによりドロップレットを回収できるほどの大きさを有する必要はない。ただし、第２チャンバー２４０は、ドロップレットが自由に移動できる大きさを有することが好ましい。たとえば、第２チャンバー２４０は、直径（第１流路の流動方向と平行な方向に形成された円形の断面の半径）が２００μｍ以上５ｍｍ以下の空間とすることができる。

第２チャンバー２４０は、第１の実施形態と同様に、第１流路２２０の分取領域２２６に対して、前記第１流路の流動方向に直交する方向への開口角度が第１チャンバー２３０とは異なる角度で開口する。また、第１チャンバー２３０および第２チャンバー２４０は、第１の実施形態と同様に、第１流路２２０に対して、交互に開口して配置される。

本実施形態では、第２チャンバー２４０は、第２流路２７０に連通する受皿部２４２を表面２１２側に有する。

受皿部２４２は、第２チャンバー２４０の開口部に、表面２１２に面して設けられた、略円柱形の空間である。受皿部２４２は、ドロップレットが収容され、自由に移動できる深さ（表面２１２への開口部から同心円状の受皿部２４２の底面までの距離）および直径（表面２１２に平行な面における開口の直径）を有することが好ましい。たとえば、受皿部２４２は、深さが５０μｍ以上５００μｍ以下であり、直径が３００μｍ以上５．１ｍｍ以下である空間とすることができる。また、受皿部２４２は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第２チャンバー２４０への開口部は、端部が面取りされていることが好ましい。

第３チャンバー２６０は、それぞれの第２チャンバー２４０に対して１つずつ配置される、表面２１２に対して開口した、ウェル状の空間である。第３チャンバー２６０は、流体取扱装置２００（本体部２１０）の平面視において、第１流路２２０とは異なる位置に配置される。そのため、第３チャンバー２６０は、第１流路２２０とは連通しない。第３チャンバー２６０は、ピペットなどにより第３チャンバー２６０の内部に移動したドロップレットを回収させることができる大きさを有することが好ましい。たとえば、第３チャンバー２６０は、直径（第１流路の流動方向と平行な方向に形成された円形の断面の半径）が１ｍｍ以上３５ｍｍ以下の空間とすることができる。

第３チャンバー２６０は、本実施形態では円柱状であるが、直方柱、多角柱などの任意の形状の空間とすることができる。ドロップレットの回収を容易にする観点からは、第３チャンバー２６０は、第３チャンバー２６０の底面から表面２１２にかけての断面形状が変形しないか、または漸次広くなる形状であることが好ましい。また、第３チャンバー２６０は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第２流路２７０への開口部は、端部が面取りされていることが好ましい。

第２流路２７０は、受皿部２４２と第３チャンバー２６０とを連通する流路である。第２流路２７０は、それぞれの対をなす第３チャンバー２６０および第２チャンバー２４０同士を連通する。第２流路２７０は、ドロップレットが自由に移動できる流路径および深さを有することが好ましい。たとえば、第２流路２７０は、表面２１２からの深さが２０μｍ以上５００μｍ以下であり、被覆部２８０に平行となる方向の直径が２０μｍ以上５００μｍ以下である空間とすることができる。

第２流路２７０には、第２流路２７０を開閉して、第２チャンバー２４０と第３チャンバー２６０との間のドロップレットの移動を制御するための、バルブ２７５が形成されている。本実施形態では、バルブ２７５はメンブレンバルブである。図６に示すように、メンブレンバルブであるバルブ２７５は、ダイヤフラム２７５ａおよび隔壁２７５ｂを含む。バルブ開放状態では、ダイヤフラム２７５ａおよび隔壁２７５ｂの間には、流体が移動するための隙間が形成されている。一方、バルブ閉鎖状態では、ダイヤフラム２７５ａは、プッシャーなどにより隔壁２７５ｂに接触するように押圧される。このため、ダイヤフラム２７５ａおよび隔壁２７５ｂの間には、隙間が形成されない。

本実施形態では、流体取扱装置２００（本体部２１０）の平面視において、第１流路２２０（分取領域２２６）を挟んだ両側に、第３チャンバー２６０が配列されて配置されている。それぞれの側に配列された第３チャンバー２６０は、第１流路２２０（分取領域２２６）に沿って配列された第２チャンバー２４０（受皿部２４２）に対して、それぞれの第２流路２７０を介して交互に連通する。そのため、第２流路２７０およびバルブ２７５も、第１流路２２０（分取領域２２６）を挟んだ両側に配列されて配置されている。このように、本実施形態では、バルブ２７５が配列されて配置されるため、複数のバルブ２７５を、容易に、同時に操作したり、連続的に操作したりすることが可能である。

貯留チャンバー２５０の構成は、第１の実施形態と同様とし得るので、詳しい説明は省略する。

（流体取扱装置の操作）
流体取扱装置２００は、本体部２１０の表面２１２（第３チャンバー２６０は除く）に被覆部２８０が接合された状態で使用される。

はじめに、貯留チャンバー２５０が第１流路２２０（導入領域２２８）より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置２００を設置して（第２状態）、複数のドロップレットを含む流体を導入口２２２から第１流路２２０に導入する。図７Ａおよび図７Ｂは、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す模式図である。図７Ａは、導入領域２２８の近傍の拡大模式図であり、図７Ｂは、導入領域２２８の近傍の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける拡大断面図である。これにより、第１の実施形態と同様に、ドロップレットは、導入領域２２８に留まり、貯留チャンバー２５０へと移動する。なお、図７Ａでは実線で示すが、貯留チャンバー２５０の開口部、第２チャンバー２４０の受皿部２４２、バルブ２７５および第２流路２７０の一部は被覆部２８０に被覆されている。また、図７Ｂにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。

ドロップレットを導入口２２２から第１流路２２０（導入領域２２８）に導入するときの、導入するドロップレットの流速は、第１の実施形態と同様に、ドロップレットの変形による分取領域２２６への移動が生じにくい範囲であればよい。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、２０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

次に、第１流路２２０と平行な軸を回動軸として流体取扱装置２００を回動させて、第１チャンバー２３０が第１流路２２０（分取領域２２６）より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置２００を設置する（第１状態）。この状態で、導入口２２２からドロップレットを含まない流体を第１流路２２０に導入する。図８Ａおよび図８Ｂは、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す模式図である。図８Ａは、導入領域２２８の近傍の拡大模式図であり、図８Ｂは、導入領域２２８の近傍の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける拡大断面図である。なお、図８Ｂにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。これにより、第１の実施形態と同様に、ドロップレットは、第１流路２２０の分取領域２２６を排出口２２４の方向へと移動して、複数の第１チャンバー２３０に、導入口２２２側から排出口２２４側に順次捕捉されていく。なお、このとき、第３チャンバー２６０からの流体の損失を抑制するため、バルブ２７５が閉じられた状態としておく。

ドロップレットを導入領域２２８（貯留チャンバー２５０）から分取領域２２６へと移動させるときの、導入するドロップレットの流速は、第１の実施形態と同様に、ドロップレットをわずかに変形させて、導入領域２２８から、より狭い幅に形成された分取領域２２６へのドロップレットの移動を可能とする範囲であればよい。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、２０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

次に、第１流路２２０と平行な軸を回動軸として流体取扱装置２００を再び回動させて、第２チャンバー２４０が第１流路２２０（分取領域２２６）より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置２００を設置する（第２状態）。この状態で、導入口２２２からドロップレットを含まない流体を第１流路２２０に導入する。なお、このとき、バルブ２７５は閉鎖しておく。図９Ａおよび図９Ｂは、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す模式図である。図９Ａは、導入領域２２８の近傍の拡大模式図であり、図９Ｂは、導入領域２２８の近傍の図５Ｂに示す線５Ｃ−５Ｃにおける拡大断面図である。なお、図９Ａでは実線で示すが、貯留チャンバー２５０の開口部、第２チャンバー２４０の受皿部２４２、バルブ２７５および第２流路２７０の一部は被覆部２８０に被覆されている。また、図９Ｂにおいては、紙面上方を鉛直上方とする。これにより、第１の実施形態と同様に、第１チャンバー２３０に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく、それぞれの第１チャンバー２３０から対応する第２チャンバー２４０へと移動する。

ドロップレットを第１チャンバー２３０から第２チャンバー２４０へと移動させるときの、導入するドロップレットの流速は、第１の実施形態と同様に、ドロップレットをわずかに変形させて、分取領域２２６中でのドロップレットの移動を可能とする範囲であればよい。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、６０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

次に、流体取扱装置２００を回動させず（第２状態）に、バルブ２７５を解放する。この状態で、導入口２２２からドロップレットを含まない流体を第１流路２２０に導入する。図１０は、このときのドロップレットの移動（図中矢印で示す。）を示す、導入領域２２８の近傍の拡大模式図である。なお、図１０では実線で示すが、貯留チャンバー２５０の開口部、第２チャンバー２４０の受皿部２４２、バルブ２７５および第２流路２７０の一部は被覆部２８０に被覆されている。

導入された流体成分は、第２チャンバー２４０へと移動してきたドロップレットを加圧して、第２流路２７０を通過して第３チャンバー２６０へと移動させる。このようにして、それぞれの第１チャンバー２３０に捕捉されたドロップレットは、いずれも、対応する第２チャンバー２４０を介して、対応する第３チャンバー２６０に移動する。そのため、ドロップレットの第１チャンバー２３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第３チャンバー２６０に移動可能である。

ドロップレットを第２チャンバー２４０から第３チャンバー２６０へと移動させるときには、ドロップレットを変形させる必要がない。たとえば、このとき導入するドロップレットの流速は、６０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

最後に、流体取扱装置２００の角度を変えず（第２状態）に、被覆部２８０を穿刺して、それぞれの第３チャンバー２６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの第３チャンバー２６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

ドロップレットを回収（分取）した後の流体取扱装置２００は、第１流路２２０および第２流路２７０に洗浄液を流動させるなどして洗浄などした後、新たな被覆部２８０を接合させて、再利用することができる。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置２００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態１および実施形態２では、貯留チャンバーは略円柱状の空間であったが、貯留チャンバーの形状は特に限定されない。たとえば、貯留チャンバーは、導入領域と接する端部が面取りされていてもよい。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、端部が面取りされた貯留チャンバー１５０ａを有する流体取扱装置１００ａの操作時において、複数のドロップレットを含む流体を導入口１２２から第１流路１２０に導入するときの様子を示す模式図である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ、図２Ａおよび図２Ｂに対応する。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、貯留チャンバー１５０ａが導入領域１２８と接する端部が面取りされていると、導入領域１２８に導入されたドロップレットが導入領域１２８と貯留チャンバー１５０ａとが接する端部に引っかかりにくく、導入領域１２８から貯留チャンバー１５０ａへのドロップレットの移動が容易である。そのため、上記端部が面取りされた貯留チャンバー１５０ａは、導入領域１２８から貯留チャンバー１５０ａへ移動できなかったドロップレットが意図せず分取領域１２６に移動してしまうことによる分取不良を抑制することができる。

なお、上記面取りは、貯留チャンバー１５０ａが導入領域と接する端部のうち全範囲に施されていてもよいし、一部（ドロップレットがより引っ掛かりやすい導入口１２２側の領域）のみに施されていてもよい。

また、図１１Ａおよび図１１Ｂは、第１の実施形態に係る流体取扱装置１００において、貯留チャンバー１５０ａのうち導入領域１２８と接する端部が面取りされた態様を示したが、第２の実施形態に関する流体取扱装置２００において、同様に、貯留チャンバー２５０のうち導入領域２２８と接する端部が面取りされていてもよい。

［用途］
流体取扱装置１００および２００は、マイクロ流路デバイスとして利用可能である。

［流体取扱システム］
上記各実施形態に係る流体取扱装置は、当該流体取扱装置を回動させるための回動機構と組み合わせて用いられてもよい。すなわち、流体取扱システムは、流体取扱装置と、流体取扱装置を保持する保持機構と、流体取扱装置を回動させて第１状態と第２状態とを切り替える回動機構とを備える。

なお、本発明に係る流体取扱装置および流体取扱システムは、上記の態様に限定されない。たとえば、第１流路または第２流路の内面は、必要に応じて、親水化処理が施されていてもよい。

また、上述の各実施形態では、ドロップレットを第１チャンバーから第２チャンバーへと移動させるときに、導入口から排出口へと流体を流動させ、それぞれの第１チャンバーから排出口側の第２チャンバーへとドロップレットを移動させていた。しかし、排出口から導入口へと流体を流動させ、それぞれの第１チャンバーから導入口側の第２チャンバーへとドロップレットを移動させてもよい。

また、上述の各実施形態では、流体取扱装置は、第１流路に平行な軸を回動軸とした回動により、第１状態と第２状態とを切り替えていたが、第１チャンバーおよび第２チャンバーの拡幅方向などに応じて、いかなる軸を回動軸として流体取扱装置を回動させてもよい。たとえば、流体取扱装置は、第１流路に対する第２チャンバーの拡幅方向に直交する軸を回動軸とした回動により、第１状態と第２状態とを切り替えてもよい。このとき、上記流体取扱システムが有する回動機構も、いかなる軸、たとえば第１流路に対する第２チャンバーの拡幅方向に直交する軸、を回動軸として流体取扱装置を回動させてもよい。

また、上述の各実施形態では、分取領域の、流体の流動方向に垂直な断面の断面積が、ドロップレットの断面積よりも小さい場合について説明したが、分取領域の上記断面積は、ドロップレットの断面積と同じでもよいし、より大きくてもよい。

本出願は、２０１８年２月１４日出願の日本国出願番号２０１８−０２３９８８号に基づく優先権を主張する出願であり、当該出願の明細書、特許請求の範囲および図面に記載された内容は本出願に援用される。

本発明の流体取扱装置は、例えば、医学分野などにおいて使用される流体取扱装置として有用である。

１００、１００ａ、２００ 流体取扱装置
１１０、２１０ 本体部
１１２、２１２ 表面
１１４、２１４ 上側基板
１１６、２１６ 下側基板
１２０、２２０ 第１流路
１２２、２２２ 導入口
１２４、２２４ 排出口
１２６、２２６ 分取領域
１２８、２２８ 導入領域
１３０、２３０ 第１チャンバー
１４０、２４０ 第２チャンバー
１４２ 開口部
１５０、１５０ａ、２５０ 貯留チャンバー
２４２ 受皿部
２６０ 第３チャンバー
２６５ 開口部
２７０ 第２流路
２７５ バルブ
２７５ａ ダイヤフラム
２７５ｂ 隔壁
１８０、２８０ 被覆部

Claims (11)

1. 導入口と、
   排出口と、
   前記導入口および前記排出口に接続され、ドロップレットを含む流体を流動させたときに前記ドロップレットが移動可能な第１流路と、
   前記第１流路が拡幅してなり、前記第１流路を移動する前記ドロップレットを捕捉する第１チャンバーと、
   前記第１流路が拡幅してなり、前記第１チャンバーが捕捉した前記ドロップレットが前記第１流路を介して移動可能な第２チャンバーと、を有し、
   前記第１チャンバーが前記第１流路より鉛直上方に拡幅しており、前記第１流路に流体を流動させたときに、前記第１流路を移動するドロップレットが前記第１チャンバーに捕捉される第１状態と、
   前記第２チャンバーが前記第１流路より鉛直上方に拡幅しており、前記第１流路に流体を流動させたときに、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットが前記第１流路を介して前記第２チャンバーに移動する第２状態と、を回動により切り替え可能である、
   流体取扱装置。
2. 前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーは、前記第１流路が互いに異なる方向に拡幅してなる、請求項１に記載の流体取扱装置。
3. 前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーは、前記第１流路に対して流動方向に交互に拡幅して配置される、請求項１または２に記載の流体取扱装置。
4. 前記第１チャンバーは、１つの前記ドロップレットを捕捉する大きさの空間である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
5. 前記第１流路は、前記第１チャンバーにドロップレットが捕捉される分取領域と、前記分取領域よりも前記導入口側に設けられた導入領域と、を有し、
   前記分取領域は、流体の流動方向に垂直な断面の断面積が、ドロップレットの断面積より小さい流路であり、
   前記導入領域は、流体の流動方向に垂直な断面の断面積が、ドロップレットの断面積より大きい流路である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
6. 前記導入領域は、前記第１流路が拡幅してなる貯留チャンバーを有し、
   前記貯留チャンバーは、前記第１流路が前記第１チャンバーとは異なる方向に拡幅してなる、
   請求項５に記載の流体取扱装置。
7. 前記貯留チャンバーは、前記導入領域と接する端部が面取りされている、
   請求項６に記載の流体取扱装置。
8. 前記第２チャンバーは、外部に開口した開口部を有し、前記開口部は穿孔可能な被覆部で被覆された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
9. 前記第２チャンバーに移動した前記ドロップレットが移動可能な第３チャンバーと、
   前記第２チャンバーと前記第３チャンバーとの間の前記ドロップレットの移動を制御するバルブと、
   を更に有し、
   前記第３チャンバーは、外部に開口した開口部を有する、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の流体取扱装置と、
    前記流体取扱装置を保持する保持機構と、
    前記流体取扱装置を回動させて、前記流体取扱装置の前記第１状態と前記第２状態とを切り替える回動機構と、
    を備える流体取扱システム。
11. 前記回動機構は、前記第１流路と平行な軸、または、前記第１流路と前記第２チャンバーの拡幅方向とに直交する軸を回動軸とした回動により、前記第１状態及び前記第２状態を切り替え可能である、
    請求項１０に記載の流体取扱システム。
    

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