200409668 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於在微小流路中·控制液態或氣態流體流通@ 流體流程器，例如設定流體流通路徑形成作爲實行液體的 化學反應等之用的微反應器的有用流體流程器用的設備’ 關於在該等流體流程器用設備中設定流體靈通路徑用的流 通路徑設定裝置。又，本發明是關於流體流程器及流體處 理方法。 【先前技術】 最近，反應微量液體試劑的微反應器受到注目，不僅 可以微量進行預期反應實行所需的液體試劑等微小尺寸@ 優點，反應所需的時間極短，因此例如在迅速求得醫療領 域的生體檢查等中，極爲便利。 但是，實際應實行的微量反應的形式，根據其目的即 爲多樣化。例如，最單純的是僅單純接觸2種反應用液體 的反應，但是可依序進行複數的接觸反應或者要求重疊進 行等的場合。 以往，實行微量反應的微反應器提案有例如在板狀基 材形成同時稱爲微通道的微小流路。 但是，以往的微反應器是構成進行特定形式的微量反 應之用，因此，當然不能使用在不同形式的微量反應。 如上述，以往的微反應器即提供作爲所謂專用型，因 此在要求實行多數形式的微量反應時，因應必要的微量反 -5- (2) (2)200409668 應的形式’必須要預先預備多種的微反應器，但是會隨著 產生不可避免的浪費。 【發明內容】 本發明是根據以上的狀況所硏創而成，其基本的目的 是提供一種在複數流路部分所構成的微小流路中，形成控 制各流路部分流體流通的流體流程器的流體流程器用設 備。 本發明的主要目的提供具有所謂的泛用型流體流路 系’對應應實行的處理內容，可以大的自由度設定必要的 流體流通路徑的流體流程器的流體流程器用設備。 本發明的其他目的提供在上述構成流體流程器用設備 中’設定流體實際通過的流體流通路徑用的流通路徑設定 裝置。 本發明的另外其他目的提供上述流體流程器用設備所 獲得的流體流程器。 本發明的目的是提供流體流程器用設備中，對應應實 行流體處理設定流體流通路徑，該流體流通路徑內的被處 理體可對應該等流體處理副與刺激的流體流程器。 本發明的目的提供流體流程器的流體處理方法，在實 際流體流程器用設備中，可針對被處理流體以對應作爲目 的處理的目標處理時間的長度設定流體處理用流通路徑， 根據所獲得的流體流程器可確實實行對被處理流體的預定 處理。 -6- (3) (3)200409668 本發明的其他目的在實際的流體流程器中’被處理體 可對應作爲目的處理而實施目標處理的時間長度’設定實 際的流過時間可形成其長度的流體處理處理用流通路徑’ 因此可根據所獲得的流體流程器對於被處.理流體實行嚴密 精確的目的處理。 〔發明槪要〕 (1 ) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲，具 備：板狀基材；該板狀基材上朝著其面方向延伸形成的流 體流通用微小流路；設置在該微小流路上，關閉該微小流 路的閥；控制該閥使其形成關閉狀態及開放狀態的控制機 構， 利用閥控制機構控制閥的狀態，形成控制微小流路的 開關狀態的流體流程器。 (2 ) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲：在 板狀基材上形成流體流通的微小路徑構成的微小流路網， 微小流路網，具備：至少1條的第1微小流路；與該 第1微小流路交叉的至少2條以上的第2微小流路，從該 微小流路網的微小流路的交叉點分別延伸的複數流路部 分’設置關閉該流路部分的閥，同時控制該等各個閥使其 形成關閉狀態及開放狀態的控制機構， 選擇流路部分以外的流路部分的閥形成關閉狀態，設 定至少具有1個流體入口，及通過該流體入口的至少1個 流體出口的流體流通路徑，藉此使流體通過所設定流體流 -7- (4) (4)200409668 通路徑形成實行以目的進行處理的流體流程器。 (3 ) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲：在 板狀基材上形成流體流通的微小路徑構成的微小流路網’ 微小流路網，具備：至少1條的第1微小流路；與該 第1微小流路交叉的至少2條以上的第2微小流路’該第 1微小流路與第2微小流路的父叉點上形成直徑大於該等 交叉點流路部分的空間’可暫時留滞來自流路部分流體而 保持的流體滯留部，從該等流體滯留部分別延伸的各個複 數流路部分，設置關閉該等流路邰分的閥’同時控制該等 各個閥使其形成關閉狀態及開放狀態的控制機構， 選擇流路部分以外的流路部分的閥形成關閉狀態，設 定至少具有1個流體入口’及通過該流體入口的至少1個 流體出口的流體流通路徑，藉此使流體通過所設定流體流 通路徑形成實行以目的進行處理的流體流程器。 (4) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲：閥 具備形成微小流路的閥室’及配置在該閥室內的閥粒子’ 閥控制機構具有該等閥室內驅動閥粒子，使連通該閥 室的微小流路的開口形成關閉狀態或開放狀態的功能。 (5 ) 另外，閥控制機構形成對於具有磁性的閥粒 子施以磁場作用的磁場作用機構，或對於具有電荷的閥粒 子施以電場作用的電場作用機構 (6 ) 本發明的流體流程器用設備，爲上述（2 ) 的流體流程器用設備的流體流通路徑設定裝置，其特徵 爲：具備有驅動該流體流程器用設備的所有相關閥控制機 -8- (5) (5)200409668 構的各功能的流體部分開關機構，及記憶該等流體流程器 用設備的微小流路網資訊及閥位置相關資訊的電腦， 根據相對於上述電腦的流體流通路徑設定指示，驅動 流體部分開關機構使所選擇的流路部分以外之流路部分的 閥形成關閉狀態。 (7 ) 本發明的流體流程器用設備，爲上述（2 ) 的流體流程器用設備的流體流通路徑設定裝置，其特徵 爲·· 設定具有至少2個流體入口的流體流通路徑，從該等 2個流體入口流入的流體構成在交叉點接觸的微反應器。 (8 ) 本發明的流體流程器用設備，連接複數個上 述（7 )的流體流程器所構成，其特徵爲：將其中之一流 體流程器排出的流體供給至與連接的後續流體流程器。 (9 ) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲：具 備板狀基材；形成於該基材流體流通的第1的微小流路； 與該第1微小流路交叉的第2微小流路；關閉從第1微小 流路及第2微小流路交叉點等各點延伸的各個複數流路部 分用的閥；在其關閉狀態與開放狀態之間控制該等閥的閥 控制機構，所構成的流體流程器用設備， 設置賦予該流體流程器用設備的微小流路內的流體刺 激的賦予刺激機構。 (10) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲， 具備：板狀基材；形成在該基板上流通流體的第1微小流 路；與此第1微小流路交叉的第2微小流路；形成在該等 -9- (6) (6)200409668 第1微小流路及第2微小流路的交叉點，較此交叉點的微 小流路直徑大的空間內，可暫時滯留保持來自微小流路的 流體的流體滯留部；可分別關閉從各個流體滯留部分別延 伸的複數個流路部分用的閥；於關閉狀態及開放狀態之間 控制該等閥的閥控制機構等，所構成的流體流程器用設 備， 設置賦予該流體流程器用設備的微小流路及/或流體 滯留部內的流體刺激的賦予刺激機構。 (11) 上述的流體流程器用設備，賦予刺激機構 爲該等熱賦予刺激機構及輻射線賦予刺激機構的至少其中 之一。 (12) 另外，賦予刺激機構爲熱賦予刺激機構， 該熱賦予刺激機構以接近流體流程器用設備的微小流路及 /或流體滯留部內的至少一部份的狀態形成在基材上，可 供給熱交換媒體的熱交換媒體流通路所構成。 (13) 本發明的流體流程器用設備，其特徵爲： 上述（2 )或（3 )的流體流程器用設備的複數個’及該等 流體流程器用設備上共同的賦予刺激機構所構成。 (14) 本發明的流體流程器用設備中’賦予刺激 機構爲熱賦予刺激機構及輻射線賦予刺激機構的至少其中 之一。 (15) 本發明的流體流程器，其特徵爲：連接上 述（2 )或（3 )的設備的複數個，同時在流體流程器用設 備的至少其中之一^設置賦卞刺激機構’ —體流程器排 -10- (7) (7)200409668 出的流體可供給與此連續的後續流體流程器。 (16) 陚予刺激機構爲熱賦予刺激機構及輻射線 賦予刺激機構的至少其中之一。 (17) 本發明的流體流程器的流體處理方法，其 特徵爲：板狀基材上形成流體流通的微小流路所構成的微 小流路網’該等微小流路網至少具有1條第1微小流路， 與此第1微小流路交叉的至少2條以上的第2微小流路， 該等微小流路網的微小流路交叉點分別延伸的複數個流路 部分分別設置關閉該等流路部分的閥，具備在其關閉狀態 及開放狀態之間分別控制該等閥的閥控制機構的流體流程 器用設備， 該等流體流程器用設備中，因應適合以被處理流體爲 目的而處理的目標處理時間的長度，使所選擇的流路部份 以外的流路部份相關的閥形成關閉狀態，設定具有至少一 個流體入口及通過該流體入口的流體出口所構成的流體處 理用流通路徑，藉此構成流體流程器。 使被處理流體流通該流體流程器的流體處理用流通路 徑，可對於該被處理流體實行目的的處理。 (18) 本發明的流體流程器的流體處理方法，其 特徵爲：板狀基材上形成流體流通的微小流路所構成的微 小流路網，該等微小流路網至少具有1條第1微小流路， 與此第1微小流路交叉的至少2條以上的第2微小流路， 該等微小流路網的微小流路交叉點分別延伸的複數個流路 部分分別設置關閉該等流路部分的閥’具備在其關閉狀態 -11 - (8) (8)200409668 及開放狀態之間分別控制該等閥的閥控制機構的流體流程 器用設備， 該等流體流程器用設備中，因應適合以被處理流體爲 目的而處理的目標處理時間的長度，使所選擇的流路部份 以外的流路部份相關的閥形成關閉狀態，設定具有至少一 個流體入口及通過該流體入口的流體出口所構成的暫設流 通路徑構成前驅式流體流程器。 被處理流體流通該前驅式流體流程器的暫設流通路 徑，求得該被處理流體流過該暫設流通路徑所需要的流過 時間，比較此流過時間與上述目標處理時間根據該等流過 時間與目標處理時間的差至少修正上述暫設流通路徑的至 少一部份，構成設定流體處理用流通路徑的流體流程器’ 使被處理流體流通該流體流程器的流體處理用流通路 徑，可對於該被處理流體實行目的的處理。 (19) 上述流體處理方法中，可以利用來自暫設 流通路徑的流體出口的流體流出速度與該等暫設流通路徑 的體積求得被處理流體的流過時間。 (20 ) 上述流體處理方法中，針對被處理流體爲 目的的處理可以混合處理、反應處理、熱處理或放射線處 理. (21) 上述流體處理方法在該等流程器用設備 中，第1微小流路與第2微小流路的交叉點，利用較該等 交叉點的流路部份大的直徑空間，暫時滯留來自流路部份 的流體保持而形成流體滯留部的構成。 -12- (9) (9)200409668 〔發明作用〕 根據本發明的流體流程器用設備（以下，僅稱爲「設 備」° ) ’在其微小流路中，藉著閥控制機構獲得控制該 等微小流路的流體流通的流體流程器。 並且’根據本發明的設備，選擇性控制構成微小流路 網的微小流路的閥狀態，可以大的自由度設定流體流通路 ί空’以其結果所獲得的流體流通路徑，提供可實行期待的 處理的例如構成微反應器的流體流程器。 亦即’本發明的設備具有所謂泛用式的反應路徑系， 可以對應應實行處理的種類設定反應路徑，形成適合目的 處理的流體流程器。 另外，設備中在第1微小流路與第2微小流路的交叉 點形成流體滯留部的構成，可利用該流體滯留部對於2種 被處理流體獲得有效的接觸作用或混合作用或攪拌作用， 施以充分的接觸處理。 根據本發明的流通路徑設定裝置，在電腦中進行流體 流通路徑設定指示，在設備中設定適當的流體流通路徑， 容易獲得正確實行預定處理的流體流程器。 本發明的流體流程器爲上述設備所形成’尤其可有用 於微反應器。 根據本發明的流體流程器’具備有微小流路網選擇性 設定流體流通路徑的設備，該等設備具備賦予刺激機構’ 可以對於流體流通路徑內及/或流體滯留部內的被處理 -13- (10) (10)200409668 體’以因應作爲目的的微量流體處理的樣態賦予種種的刺 激’因此對應作爲該等目的的微量流體處理，可實行處理 il条彳牛的設：f °因此，可以極大自由度與高效率實行該等微 量體處理’並且也可以實行種種的微量流體處理。 根據本發明流體流程器的流體處理方法，在具有選擇 性設定流體流通路徑的微小流路網的設備中，對應被處理 流體進行目的處理的目標處理時間的長度，設定流體處理 用流通路徑構成流體流程器，利用該流體流程器對於被處 理流體實行處理，因此被處理流體使其流過時間形成以嚴 密精確控制的狀態流通，其結果可以使該等被處理流體的 實際處理時間實質上與目標處理時間一致，因此可對於爲 少量的被處理流體確實實行預定的處理。 並且設備中，對應目標處理時間的長度構成設定暫設 流通路徑的前驅式流體流程器，求得根據該等暫設流通路 徑的被處理流體的流過時間’將此流過時間與上述目標處 理時間比較，例如可以修正該等暫設流通路徑的至少一邰 份，藉以構成設定流體處理用流通路徑的流體流程器’因 此使用該流體流程器，在實質上與目標處理時間一致的狀 態下實現被處理流體的實際處理時間’因此可對於微量的 被處理流體確實實行預定的處理。 以上利用來自暫設流通路徑的流:體出D的流體流出速 度與暫設流通路徑的體積求得被處理流體的經過時間’在 該等設備Φ可以設定流過時間長度使其嚴密精確地與目標 處理時間一致狀態下的流體處理用流通路徑。 -14- (11) (11)200409668 對於被處理流體進行目的處理可以複數種類的流體反 應處理、熱處理或放射線照射處理’藉此對於被處理流體 可以對應目標處理時間的長度實行預定的處理。 【實施方式】 針對本發明的實施形態詳細說明如下。 〔流體流程器用設備〕 第1圖是例如作爲微反應器使用，模式表示本發明流 體流程器用設備10構成之一例的說明圖。 圖中，1 2微整體形成矩形板狀基材，例如玻璃、樹 脂或者金屬等，使用不會妨礙以微量反應等爲目的處理的 材質，但是由於製造容易，尤其是以使用樹脂爲佳。 第1圖的例中，基材1 2形成複數微小流路（以雙重 線描繪）彼此交叉的狀態使其分別在該等基材1 2的壁厚 部內呈通道狀朝著面方向延伸，藉此構成微小流路網。 具體說明如下’分別朝水平方向延伸使兩端在左右兩 側緣開口的2條橫向微小流路Η 1及Η 2彼此上下方向分 開形成的同時，分別朝垂直方向延伸使兩端在上下兩端緣 開口的2條縱向微小流路V ]及V2彼此左右方向分開形 成，共計形成4個交叉點XI〜Χ4。 亦即，上部的橫向微小流路（以下，稱「上部橫向流 路」。）Η1與左側縱向微小流路（以下，稱「左側縱向 流路」。）V 1在交叉點X1形成交叉，上部橫向流路Η 1 -15- (12) (12)200409668 與右側縱向微小流路（以下，稱「右側縱向流路」。） V2在交叉點X2形成交叉，下部的橫向微小流路（以下， 稱「下部橫向流路」。）H2與左側縱向流路V 1在交叉點 X 3形成交叉，並且下部橫向流路Η 2與右側縱向流路V 2 在交叉點Χ4形成交叉。 此外，上部橫向流路Η 1、下部橫向流路Η2、左側縱 向流路V 1及右側縱向流路V2分別在各個該等流路上的2 個交叉點所分割形成的3個流路部份上設有開關該等流路 部份的閥。 該圖例中，從上方依序設定並排在上部橫向流路Η 1 及下部橫向流路Η2所區分的上下3個領域爲 A、Β及 C’，並且從左側依序設定並排在左側縱向流路VI及右側 縱向流路V 2所區分的上下3個領域爲a、b及c，將各閥 連續記載使各閥定位的微小流路的符號與領域的符號而加 以特定。 例如’將上部橫向流路Η 1的左側領域a流路部份的 閥標記成「閥Η 1 a」。 因此，在上部橫向流路Η1的各流路部份設置閥 Η 1 a、Η 1 b及Η 1 c，在下部橫向流路Η2的各流路部份設置 閥H2a、H2b及H2c，在左側縱向流路VI的各流路部份 設置閥V 1 a、V 1 b及V 1 c，右側縱向流路V 2的各流路部 份設置閥V 2 a、V 2 b及V 2 c。 第2圖表示閥的具體構成說明用剖視圖，斜線部份爲 基材1 2的後壁部。 - 16 - (13) (13)200409668 基材1 2的後壁部中形成具有構成閥室的比較大內徑 的球形空間，分別在該等球形空間開口以彼此連通的一側 細孔22與另外側的細孔24形成流路部份。 一側細孔 2 2具有沿著基材 1 2表面延伸的主部份 22A，及與該主部份22A連續的「U」字型彎曲部份 2 2 B，彎曲部份2 2 B在球形空間2 0的上部經由圓形開口 23連通該球形空間20。該開口 23，其周圍緣部形成閥的 閥座。並且，另外側的細孔2 4沿著基材1 2表面延伸，在 球形空間20的側部連通開口 25。 球形空間20內配置具有大於一側細孔22的開口 23 及另外側細孔2 4的開口 2 5直徑的外徑，構成閥的閥體的 閥粒子的閥球 2 8。該閥球2 8爲磁場感應性物質，例如 鐵、鎳、鈷等磁性體等所形成。並且，使該閥球2 8朝著 基材1 2厚度方向移動用的磁化膜3 〇設置在基材1 2的表 面整體上。 其中，閥球2 8其表面也可以彈性物質構成的彈性包 覆膜層形成。利用具備彈性包覆膜的閥球，以此彈性包覆 膜作爲密封用塡料作用，即使被處理體爲氣體狀的場合也 可以確保閥的高氣密性。 以上彈性物質的材質爲具有適當彈性的物質，對於所 處理流體（被處理體）的使用不產生不良影響即可。 δ亥fe化fe』〇 —旦使其任意球形空間2 〇的相對部分磁 化時，其結果在該等部份產生磁場作用，可利用吸力將此 球形空間2 0的閥球2 8朝著一側細孔2 2的開口 2 3周圍緣 -17- (14) (14)200409668 部按壓，藉此關閉該開口 2 3遮斷該一側細孔2 2與球形空 間2 0的連通，可.形成此流路部份禁止流體流通的狀態。 亦即，該磁化膜3 0具有對於該閥之閥控制機構的作用， 驅動此一閥控制機構，使開放狀態的閥形成關閉狀態。並 且，一旦呈關閉狀態的閥在該等部份以至消磁爲止的期 間，可以維持著關閉狀態。 磁化膜3 0例如可以使用磁卡處理所利用的卡片寫入 器或個人電腦的硬碟驅動器的記憶方式。 第 3圖的例中，驅動閥 Η 1 a、Η 1 c、Η 2 b、V 2 B及 V2C形成關閉狀態，以外的閥是形成開放狀態。 並且，該例的場合，如第4圖表示，在雙重線所表示 的上部橫向流路Η 1的流路部份Η 1 a及Η 1 c，下部橫向流 路Η2的流路部份H2b及H2c與右側縱向流路V2的流路 部份V2B及V2C禁止流路的流通，並以粗線表示在上部 橫向流路Η 1的流路部份Η1 b，下部橫向流路H2的流路 部份H2 a，左側縱向流路V 1的全部流路部份V 1 A、V 1 B 及V 1 c與右側縱向流路V2的流路部份V2 A形成流路可流 通的狀態。 此一狀態，設定流體流通流路的流體流程器。因此， 從基材1 2外圍緣部的開口，流體l 1、L 2及L 3分別流入 流路部份VI A、V2A及H2a時，流體L1及L2在交叉點 X ]匯流接觸’形成更爲混合狀態流入流路部份V 1 B，在 交叉點X3更加上流體L3，隨後流入流路部份V 1 C，形成 從基材1 2外圍的開口排出的排出流體L p。 - 18- (15) (15)200409668 其中，爲了使流體從基林1 2外圍的開口流入流體部 份，可利用微泵等。 因此，使用液狀反應試劑R1、R2及R3作爲流體 LI、L2及L3時，排出流體LP含有以下反應式（〗）及 (2 )的反應生成物P。即，使液狀反應試劑R1與R2反 應生成中間生成物R 1 2，在此更加上液狀反應試劑R 3獲 得最終生成物P。 反應式（1 ) R1 +R2 — R12
反應式（2 ) R12 + R3 — P 並且，上述構成的設備1 〇中，所選擇流路部份以外 流路部份的閥可以形成關閉狀態，因此可藉著適當流路部 份的選擇，設定該選擇流體部份的任意流體流通路徑。 第5 ( A )〜（C )圖表示在上述設備1 0中，接觸2種 的流體L 1與L2，設定獲得排出流體LP用的種種流體流 通路徑之例的說明圖。根據該第5 ( A )及（B )圖表示的 流體流遇路徑’流體L 1與L 2接觸後使2個流路部份流 通，獲得較第5 ( C )圖表示流體流通路徑更長的接觸時 間，因此對於需要長的反應時間的場合較爲有利。 第6 ( A )〜（C )圖表示上述設備1 0的其他流體流通 路徑例的說明圖。例中，設定使2種流體L1與L2接觸 獲得混合流體（L 1 2 )’在此接觸其他流體L 3獲得排出 流體LP用的流體流通路徑。並且，根據第6 ( B )圖表示 的流體流通路徑，在接觸流體L3後獲得長的接觸時間。 -19- (16) (16)200409668 另外，裉據第6 ( C )圖表示的流體流通路徑，在流體L 1 與L2接觸後，與流體L3接觸爲止可獲得長的接觸時 間。 第7 ( A )圖表示上述設備1 〇的另外其他流體流通路 徑例的說明圖。例中，設定使2種流體L1與L2接觸獲 得混合流體（L 1 2 )，在此接觸其他流體L 3獲得混合流 體（L123 )，更在此接觸其他流體L4獲得排出流體LP 用的流體流通路徑。 第7 ( B )圖表示上述設備1 〇的另外其他流體流通路 徑例的說明圖。例中，設定使2種流體l 1與L 2接觸獲 得混合流體（L 1 2 )，在此接觸其他流體L3獲得混合流 體（L123 )，更在此接觸其他流體 L4獲得混合流體 (L 1 2 3 4 )，隨後接觸其他流體L 5獲得排出流體[p用的 流體流通路徑。 第7 ( C )圖表示上述設備1 〇的另外其他流體流通路 徑例的說明圖。例中，設定使2種流體l 1與L2接觸獲 得混合流體（L 1 2 )，另一方面使2種流體L 3與L 4接觸 獲得混合流體（L 3 4 )，更將該等2種流體接觸獲得排出 流體LP用的流體流通路徑。 如上述’本發明的設備中，對應目的的微量反應的方 式’形成作爲設定適於該等微量反應的流體流通路徑的微 反應器的流體流程器，因此可確實且有利於作爲該等目的 的微量反應的實行。 因此’雖然是單一構成的設備，但是變更設定時即可 -20- (17) (17)200409668 獲得適合不同形式微量反應的微反應器，對於種種形式的 微量反應的應用極爲便利。 針對本發明的設備更詳細說明如下。 (1 )基材 對於基材可自由決定其尺寸、形狀等的條件。 舉其中一例爲縱向3 0 m m、橫向3 0 m m、厚度2 m m的 正方形。 (2 )微小流路 微小流路數目及各個方向自由。即，各個微小流路爲 直線形不需要縱橫方向的延伸，但是通常以直線形，形成 可縱橫方向延伸的格子狀爲佳。 各個微小流路，例如只要可流通水或水溶液等液態流 體或氣態流體即可，流體爲液體的場合，例如形成內徑 3 0 μ m的圓形通道，此時的液體流量例如設定爲〇 . 5 μ l /分 鐘。 形成橫向微小流路及縱向微小流路時，該等數目不須 爲2，也可以3或3以上，另外橫向微小流路的數目與縱 向微小流路的數目不須相同。並且，橫向微小流路與縱向 微小流路的交叉角度不須爲9 0 °，也可以銳角或鈍角彼此 交叉。 微小流路呈銳角交叉的交叉點具有流入該等交叉點的 各流體，例如維持層流狀態接觸的場合，此一場合不一定 -21 - (18) (18)200409668 疋 、?比合」2種流體。但是，藉著2種流體的「接觸」， 可獲得必要的處理結果。 (3 )閥 閥的構成是在動作狀態中，或者非動作狀態中，具有 可阻止對上述微小流路的流體流通的功能即可，不限定其 具體的構成。例如，也可以利用具有電荷的閥球，及利用 電場作用移動該閥球的閥控制機構。 $ 第2圖例的閥中，球形空間2 〇的內徑例如爲8 〇 μηι， 閥球2 8的外徑例如爲4 0 μ m。閥室不僅限於球形空間，也 可以是其他的形態。 上述的例中，使用磁場感應性物質作爲閥球的同時， 雖採以利用磁化膜的閥控制機構，但是根據此一構成，使 磁化膜的磁化部份消磁形成閥的開放狀態，可以再設定一 旦形成後流體流通路徑的設定狀態，其結果，可以重複使 用設備1 〇本身。 _ 另外，在磁化裝置上使用該等設備]0時，一旦設定 . 流體流通路徑的設備1 0中一邊實行微量反應等’形成可 適當控制閥的開關狀態，其結果，可自由進行流體流®足各 徑的變更。 上述的設備中，或準備設定流體流通路徑時’任+白勺 閥呈開啓狀態而另外的閥呈關閉狀態，或者複數@ 7組$ ^ 並且同時有必須設定複雜的特定流體流通路徑的_ € ° 因此，流體流程器中爲了實際設定流體流通路彳莖’ {吏 -22- (19) (19)200409668 用利用電腦的流體流通路徑設定裝置極爲便利’且極實 際。 (4 )被處理流體 上述流體流程器所處理的是液態流體或氣態流體’不 限定其種類。 〔流體流通路徑設定裝置〕 本發明的流體流通路徑設定裝置設置具有驅動形成對 象設備的所有閥相關的各個閥控制機構功能的流路部份開 關機構，同時使用記憶該等設備的微小流路網資訊及閥的 位置相關資訊的電腦。並且，對於該電腦賦予適當形式訊 號產生的流體流/通路徑設定指示，可以驅動流路部份開 關機構使所選擇流路部份以外流路部份的閥形成關閉狀 態，藉此在該等設備中設定所需的流體流通路徑。 〔流體流程器〕 根據笨發明設備的流體流程器，也可以利用作爲上述 化學反應以外的處理用的微反應器。例如，使一度接觸的 2種流體分離獲得複數排出流體時，可以進行將一側流體 所含有的物質轉移抽出至另外側流體的處理。 本發明的設備中，可以在微小流路的交叉點設置直徑 大於該等交叉點的流路部份的空間所產生的液體滯留部。 該液體滯留部可以暫時滯留保持來自該等交叉點的流路部 -23- (20) (20)200409668 份的液體，其形態尤其不加以限定，例如可以形成圓柱形 或球彤空間。 此外，本發明設備的流體流程器在所設定的特定流體 流通路徑中形成固定的流體流入位置及排出位置的關係， 13此利用此一關係可以使用作爲具有所謂流體電腦功能的 裝鼇。 亦即，使用構成流體流通路徑的微小電流一部份或全 ^ +同的複數流體流程器，藉著流體排出位置的檢測，可 知流體是否流入任意的流入位置內。 〔流體流程器連接體〕 本發明的流體流程器，基本上雖是在單一設備上形成 A _流通路徑，但是例如沿著同一平面並設單一設備的複 ®個流體流程器，或者彼此重疊配設連接，可以構成連接 (或者複合體）的流體流程器。 以上的流體流程器在構成此的順序的流體流程器中， #\個流體流程器所排出的流體形成隨後供給流體至後續 %流體流程器，可針對被處理流體施以順序的處理。 並且，尤其是以重疊的樣態配設複數設備所成的流體 $程器，可以形成小的必要設置面積。 [具有賦予剌激機構的流體流程器〕 本發明的流體流程器可設置適當的賦予刺激機構。例 ’以下所詳述，可以在構成流體流通路徑的流路部份中 -24 - (21) (21)200409668 的全邰或一部份設置加熱手段等的熱賦予刺激機構，其他 的賦予刺激機構。根據以上的流體流程器，在竇際使用 時’例如可以高效率產生目的的化學反應，作爲微量的流 體試劑的化學反應用的微反應器極爲有用。 第8圖爲本發明的流體流程器，以模式表示具備熱賦 予刺激機構的構成例的說明圖。 桌8圖的例中，設備1 0整體微矩形板狀的基材12 中，將其厚壁部內在其面方向分別朝著水平方向延伸使兩 端在左右兩側緣開口，使通道狀的2條橫向微小流路 HI、H2彼此在上下方向分離形成的同時，在該等面方向 分別朝著垂直方向延伸兩端在上下方向開口而使得通道狀 的2條縱向微小流路V 1、V 2彼此在左右方向分離形成， 該等橫向微小流路Η 1、Η 2及縱向微小流路V 1、V 2在總 計4個流體滯留部X 1、Χ2、Χ3及Χ4形成彼此交叉的構 成，藉以形成微小流路網。 第9圖是以垂直縱向微小流路的延伸方向的剖面表示 縱向微小流路及橫向微小流路交叉部的流體滯留部的具體 構成的說明剖面圖。 圖示的例中，流體滯留部3 1在基材1 2的厚壁部中， 以圓柱形的空隙形成上下方向延伸的整體。該流體滯留部 3 1的上部領域形成縱向微小流路35 Α及橫向微小流路 3 6 A的開口，另外在下部領域形成縱向微小流路3 5 B及橫 向微小流路3 6B的開口以彼此連通4個流路部份形成流體 流通路徑。 -25- (22) (22)200409668 形成在流體流通路徑的流體滯留部可暫時滯留從微小 流路流入該等滯留部的被處理流體Fa，流出至隨後從該 等流體滯留部延伸的微小·流路，但是該等流體滯留部一旦 從其他微小流路流入其他被處理流體Fb時，該等流體滯 留部中使雙方的被處理流體Fa及Fb —邊流動接觸而混合 的結果’作爲被處理流體F a及F b的混合被處理體流出。 如上述’藉著流體滯留部獲得有效的接觸作用或混合作用 或攪拌作用，因此可針對2種被處理流體施以充分的接觸 處理。 此外，該設備1 0中，使通道狀的熱交換媒體流路1 3 在基材1 2的厚壁部內以分別沿著平行上述橫向微小流路 Η 1、Η 2及縱向微小流路V 1、V 2的狀態接近延伸，從上 述微小流路網以獨立的樣態形成，藉此在設備1 0形成具 有作爲對被處理流體賦予熱刺激的賦予刺激機構的熱賦予 刺激機構的構成。 圖中，HI i、H2i、VI i及V2i是位於基材1 2左側緣 及上側緣的開口，Hlo、H2o、Vlo及V2o是位於基材12 右側緣及下側緣的開口，1 3 i及1 3 〇分別是位在基材1 2上 側緣的熱交換媒體流路1 3的公給用開口及排出用開口。 具體而言，熱交換媒體流路1 3如圖所示，從該熱交 換媒體流路1 3的2個流路形成部分接近微小流路V 1、 V 2、Η 1及Η 2的各流路部份兩側的同時，分別朝著接近 流體滯留部X 1至Χ4的狀態延伸’形成整體獨立具有供 給用開口 1 3 i及排出用開口〗3 〇的1條流路。 -26- (23) (23)200409668 並且，熱交換媒體流通路1 3利用未圖示的熱交換媒 體供給機構，構成從其供給用開口 1 3 i供給熱交換媒體對 於微小流路網內的被處理流體賦予加熱·冷卻等熱刺激的 賦予刺激機構的熱賦予刺激機構。 其中，熱交換媒體流路1 3只要具有可流通適當熱交 換媒體的構成即可，例如內徑爲1 〇〜3 000 // m的圓形通道 即可。 供給該熱交換媒體流路1 3的熱交換媒體只要利用存 在該等熱交換媒體與基材1 2間熱梯度的傳導使該等基材 1 2冷卻的冷煤或將該等基材1 2加熱的熱媒作用時，尤其 可不須加以限制而可進行種種的利用。 熱交換媒體的具體例，可舉例如水蒸氣、過熱水蒸 氣、甲醇、聚乙二醇等的醇類、烷基萘類、烷基苯類等、 芳香烴、脂環烴、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等飽和脂族碳 氫化合物或者不飽和脂族碳氫化合物、溶鹽類、氟化碳氫 化合物、氟滷化碳氫化合物、氨、氮、空氣等可以單獨或 利用2種以上組合。 構成基材1 2的材質尤其不加以限定，以對應流通微 小流路的流體種類、具備賦予刺激激構的種類或者該等賦 予刺激機構所設定的反應條件等，適當選擇爲佳。具體而 言，例如以使用玻璃、樹脂或者金屬等爲佳，從容易製造 方面，尤其是以使用樹脂爲佳。 尤其基材1 2的材質例如利用玻璃或透明樹脂等具有 光穿透特性物爲佳’藉以進行目視觀察流體滯留部等。 -27- (24) (24)200409668 並且，以樹脂形成基材1.2時，從加工成形方面以利 用所謂光造型加工法爲佳。 並且，微小流路也可以在其內周圍壁面塗敷例如氟系 樹脂等。 以上設備1 〇的基材1 2相關尺寸、形狀等的條件可自 由決定，但是舉其中一例爲縱向30mm、橫向30mm、厚 度5mm的正方形體。 另外，各微小流路只要可流通流體即可，例如形成內 徑爲3 0mm的圓形通道形，此時的流體流量例如設定爲 0 · 5 μ L / 分鐘。 流體滯留部3 1例如具有〇 . 〇 〇 〇 8〜2 0 μ 1的容積，例如 使用高度100〜3000μηι，尤其以200〜2000μηι爲佳，直徑 10 0〜3 00 0 μηι，尤其以2〇〇〜2000μηι的圓柱形爲佳，該流體 b留部的形態尤其不加以限制，只要對應目的反應的大 小、形狀，例如球形、長方體形狀皆可。 第8圖所示構成的設備丨〇所構成的流體流程器中， 控制適當閥的開關狀態形成流體流通路徑，但是例如以未 Η不微泵所構成的流體供給機構從適當的開口將被處理流 體供給該等流體流通路徑時，例如以微泵所構成的熱交換 媒體供給裝置，從供給用開口 1 3 i將熱交換媒體供給熱交 換媒體流路1 3，藉此實行預定的微量流髒處理。 該流體流程器中’首先將基材]2根據存在熱交換媒 體與成等基材1 2之間熱梯度的熱傳導調節預定的溫度。 藉此在基材1 2與被處理流體之間形成熱梯度，以其結果 -28- (25) (25)200409668 產生的熱傳導，對於該等被處理體間接地賦予適當的熱刺 激。其中，以上樣態利用熱交換媒體進行的熱賦予刺激機 構從該等熱交換媒體以至被處理流體爲止是形成間接式熱 傳導，因此考慮隨著熱傳導的傳導損失，形成可調節熱交 換媒體的溫度爲佳。 具體而言’將熱交換媒體供給熱交換媒體流路1 3設 定基材1 2的溫度狀態。並且如第1 〇圖所示，第8圖表示 的設備1 〇中，閥Η 1 b、Η 1 c、Η 2 c、V 1 B及V 1 C形成關閉 狀態的同時’該等以外的閥形成開啓狀態，藉此將微小流 路V2全部、流路部份H2a及流路部份H2b形成被處理流 體可流通的狀態。 在此狀態下’被處理流體的流體L 1及L 2分別從基 材12外圍緣部的開口 V2i及H2i流入流路部份V2A及 H2a時’使經果基材1 2賦予熱刺激形成適當溫度狀態的 流體L1及流體L2在流體滯留部χ4合流接觸，形成更爲 混合狀態流入流路部份V2C，形成從基材1 2外圍的開口 V2o排出的排出流體LP。 以上’使用液體反應試劑R1及液體反應試劑R2作 爲流體L1及L 2時，排出液體l P含有其次反應式（3 ) 產生的反應生成物P ( 1 2 )。 反應式（3) R1 + R2 ^ p ( 12 ) 其中，液體反應試劑R1及液體反應試劑R 2，由於其 溫度在設定預定溫度狀態下混合，因此可以高效率實行根 -29- (26) (26)200409668 據上述反應式（3 )的目的而處理的反應。 以上’作爲賦予刺激機構只要對於被處理流體可賦予 種種刺激即可由其不須加以限定，例如對於被處理流體利 用種種輻射線賦予刺激的輻射線賦予剌激機構的利用爲 佳。 以上的賦予刺激機構對於流通微小流路內的被處理體 直接作用’藉此即使對於該等被處理流體直接賦予刺激， 或者對基材作用使該等基材本身活化，也可以藉此一活化 基材賦予被處理流體刺激，即以基材爲媒介，間接賦予被 處理流體剌激。 本發明的流體流程器，例如可以具有對於一個設備具 備2個以上賦予刺激激構的構成。此時，該等2個以上賦 予刺激機構以至少熱賦予刺激激構或輻射線賦予刺激機構 的一側爲佳。 另外，流體流程器具有相對於彼此獨立的複數個設 備，或彼此連接形成複合體的複數個設備，例如共同具備 賦予熱刺激或輻射線刺激的至少其中之一的賦予刺激機構 的至少其中之一的構成。 根據一個設備具備有2個以上賦予刺激激構的構成所 成的流體流程器，該等賦予刺激機構分別例如不同種類的 刺激可同時賦予被處理流體實行流體處理。 以上，賦予刺激機構的具體例，可舉例如利用帕耳帖 效應元件的散熱·吸熱薄片所構成的調溫機構、根據透明 導電膜等產生電阻發熱體的加熱機構、紅外線照射機構、 -30- (27) (27)200409668 電磁波照射機構、紫外線照射機構或者雷射照射機構等。 賦予剌激機構使用利用帕耳帖效應元件的散設·吸熱 薄片所構成的調溫機構時，配設將此薄片配設在設備之其 基材的一面或雙面全部，或者例如適當流路部份及流體滯 留部的接近領域部份等即可。 賦予刺激機構利用輻射線賦予刺激激構時，被處理流 體具有幅射線吸收性，設備只要基材全部或一部份具有輻 射線穿透性材料所形成物即可，但是製造容易的同時，所 獲得的設備可實現高的泛用性，因此基材全部以使用具有 輻射線穿透性材料所形成的爲佳。利用基材全部具有輻射 線穿透性的場合，必要時，其表面配設具有特定模樣的外 罩’對於被處理流體適當選擇賦予輻射線刺，激的領域。 並且’根據上述樣態，利用該等輻射線的刺激可直接 地，且高效率賦予被處理流體。 其中’利用輻射線賦予刺激機構作爲賦予刺激機構的 場合，也可以利用基材全部或一部份具有輻射線吸收性材 料所形成。 此時，利用該等輻射線的刺激，以基材爲媒介，即間 接地賦予被處理流體，因此被處理流體不須具有輻射線吸 收性。 第1 1圖是表示利用複數設備形成流體流通路徑的同 時，具備賦予刺激機構的流體流程器的說明圖。 該流體流程器適當控制各微小流路的流部部份的閥開 啓狀態與關閉狀態，使形成各個特定流體流通路徑的設備 -31 - (28) 200409668 所構成的流體流程器40A、40B、40C、40D及40E 沿著同一平面並排設置’即構成所謂的流體流程 體。具體而言，流體流程器40A的一邊（第1 1圖 鄰接流體流程器40B ’流體流程器40B的下邊鄰接 程器40C，流體流程器40C的右邊鄰接流體流程器 並在流體流程器4 0 D的右邊鄰接流體流程器4 0 E ’ 設流體流程器4 0 D、4 0 C可分別鄰接流體流程器 4 0 B的下邊。 其中，流體流程器4 0 A、4 0 B、4 0 C及4 0 E， 如第8圖表示構成與具備熱賦予刺激機構的設備相 成，其溫度狀態藉著熱賦予刺激機構，分別例如 2 5 °C、5 0 °C、7 5 °C及2 5 t。但是，未顯示熱交換 路13。 另外，流體流程器40D例如第8圖表示的構 備熱交換賦予刺激機構的設備上，更具備有紫外線 構的構成，其溫度狀態控制在-1 0 °C的同時，流體 XD2照射具有特定波長的紫外線。 其中’構成流體流程器40D的設備，以具有 穿透性材料所形成的基材構成流體滯留部XD2的 域部份，流過該流體滯留部XD2的後述中間混合 (1 2 3 )爲具有紫外線吸收性的被處理流體。 第1 1圖表示的例中，例如進行以下的處理。
即’ ίΛΐι流體流程器4 0 A的開口 a 1 i供給第1 流體的液態反應試劑R 1流過含有流體滯留部χ A I 的5個 器複合 左邊） 流體流 40D， 藉此配 40A、 具有例 同的構 控制在 媒體流 成，具 照射機 滯留部 紫外線 相關領 物RG 被處理 的2個 -32- (29) 200409668 流路部份使其溫度狀態形成25°C後，流過流體流程器 的流..體滯留部XB2及2個流路部份’將其溫度控制: t的狀態下流入流體滯留部XB4。 另外，從流體流程器4〇A的開口 Ah供給第2 試劑R2流過含有流體滯留部XA1、流體滯留部XA4 體滯留部x A 3的4個流路部份使其溫度狀態形成 後，流過流體流程器40B的1個流路部份’將其溫度 在5 0 °C的狀態下流入流體滯留部x B 4。 藉此在流體滯留部XB4，使反應試劑R1及R2 : °C的反應條件下形成混合狀態’其結果可產生該兩者 定反應而產生一次中間生成物R ( 1 2 )。 一次中間生成物R ( 1 2 )從流體滯留部XB 4流 體流程器40C的一個流路部份將其溫度控制在70°C 態下流入流體滯留部XB2。 另一方面，從流體流程器40C的開口 C 1 i供給第 處理流體的液態反應試劑R3，流過含有流體滯留部 的2個流路部份，將其溫度控制在7〇t的狀態下流 體滯留部XC2。 藉此在流體滯留部XC2，使一次中間生成物R ( 及反應試劑R3在70°C的反應條件下形成混合狀態， 果可產生該兩者的特定反應而產生二次中間生 (R123)。 其次，二次中間生成物（R1 23 )從流體滯留部 流過含流體滯留部XC4的2個流路部份後，流過流 40B £ 50 反應 及流 2 5〇C 控制 £ 50 的特 過流 的狀 3被 XC 1 入流 12 ) 其結 成物 XC2 體流 -33- (30) (30)200409668 程器40D的1個流體部份，將其溫度控制在〇t的狀態 下流入流體滯留部XD3。 並且，從流體流程器4 0 D的開口 D1 i供給第4被處理 流體的氣態反應試劑G 3，流過1個流路部份，將其溫度 控制在-1 〇°C的狀態下流入流體滯留部XD3。 藉此在流體滯留部 XD3，使二次中間生成物 R (1 2 3 )及反應試劑G 1在-1 0 °C的反應條件下形成混合狀 態，組成中間混合物RG ( 1 2 3 )。 該中間混合物RG ( 123 )流過含流體滯留部XD1的2 個流路部份，將其溫度維持在-1 〇 °C的狀態下流入流體滯 留部XD2。並且，其流體滯留部XD2中，對於該等中間 混合物RG ( 1 2 3 )賦予具有適當波長的紫外線的刺激，可 以激起組成該中間混合物RD ( 1 2 3 )的二次中間生成物R (1 2 3 )及反應試劑G 1所產生的特定光化學反應，其結 果在含於排出流體LP的狀態下生成最終生成物P。 含有最終生成物P的排出流體LP從流體滯留部XD 2 流過含有該等流體流程器40D的流體滯留部XD4的2個 流路部份，及含有流體流程器4 0 E的流體滯留部X E 3、流 體滯留部XE1、流體滯留部XE2及流體滯留部XE4的5 個流路部份，將其溫度控制在25°C的狀態下從開口 E1〇 排出，獲得該等最終生成物P。 根據上述流體流程器，具備流體流程器用設備的同 時，在流體流程器用設備構成設置賦予刺激機構’可對應 目的的流體處理而以預定的樣態賦予被處理流體種種的刺 -34- (31) (31)200409668 激，因此該等流體處理的化學反應等之中，例如反應生成 物的回收量及/或該等反應的速度可獲得高效率，並且可 利用賦予刺激機構實行處理條件的設定，其結果可實行種 種新穎的微量流體處理。 以上’針對具有賦予刺激機構的流體流程器根據具體 的形態已進行說明，但是不僅限於上述例，可進行以外的 種種變更。 利用流體流程器的流體處理尤其不加以限定，其具體 例可利用種種的化學反應、複數的流體混合處理、細胞等 的細胞反應等。 另外，連接複數個設備所形成的流體流程器中，各個 設備設置個別的熱賦予刺激機構的場合，該等流體流程器 在鄰接的流體流程器之間例如以利用空氣的絕熱層配設爲 佳。藉此在該等流體流程器中，可抑制鄰接配設的其他流 體流程器產生的熱影響。 構成流體流程器用設備的基材上形成橫向微小流路及 縱向微小流路的場合，該等數量不僅爲2，也可以3或3 以上，另外，不需要相同的橫向微小流路的數量與縱向微 小流路的數量。並且橫向微小流路與縱向微小流路的交叉 角度不需要爲90度，只要可以連通微小空間部銳角或鈍 角皆可。 流體流程器中，流體滯留部3 1的內部，也可以使支 撐種種被處理物等容許流體穿透的膜狀支撐構件朝著面方 向延伸，配設將該等流體滯留部3 1的內部空間分割成上 -35- (32) (32)200409668 部空間及下部空間，構成將此上部空間及下部空間分別例 如開設2條微小流路。 並且，流體滯留部31具備膜狀支撐構件時，在流體 滯留部3 1開口，微小流路的各個開口部必要時，可以例 如設置種種網狀構件所成的被處理物流施防止構件（未目 示），藉此容許流體的流過，同時可防止位於流體滯留部 3 1內被處理物的流失。 另外，以上根據微小流路交叉點形成流體滯留部的設 備，例如在該等流體滯留部的空間內，使培養的細胞等的 生體加以固定化，設定該等交叉點含有微小流路的流體流 通路徑，可獲得生體用檢查設備。 〔流體處理方法〕 第1 2圖是以模式表示在本發明的流體處理方法中， 流體流程器的構成所使用流體流程器用設備1 0的基本構 成的一例說明透視圖。 第1 2圖的例中，基材1 2分別使該等基材1 2的厚壁 部內呈剖面圓形通道狀朝著面方向延伸，使複數微小流路 (實線所描繪）形成彼此交叉的狀態，構成微小流路網。 具體而言，分別朝著基材1 2的橫向延伸，兩端左右 兩側緣開口的複數（圖例爲4條）橫向微小流路LH沿著 使基材1 2正方向的上下方向均等分割的線（圖例爲5等 份的線），彼此上下方向分離形成的同時，分別朝基材 1 2的縱向延伸，兩端上下兩端緣開口的複數（圖例爲4 (33) (33)200409668 條）縱向微小流路L V沿著使基材1 2正方向的左右方向 均等分割的線（圖例爲5等份的線），彼此左右方向分離 形成。 因此，使橫向微小流路LH與縱向微小流路LV彼此 交叉，例中形成共計1 6個交叉點X，橫向微小流路l Η 及縱向微小流路LV分別以該等微小流路上的4個交叉點 χ的分割形成5個流路部份L S。並且，在1條橫向微小 流路LH或縱向微小流路LV以4個交叉點X分割所形成 5個流路部份LS具有相等的長度。 基材1 2中，橫向微小流路LH與縱向微小流路LV的 交叉點分別形成較微小流路直徑大的空間部，形成流體滯 邊部’並且流路邰份L S分別設置可開關該等流路部份的 閥V 〇 第1 3圖表示以1個流體滯留部s、該等連體滯留部S 有關的4個流體滯留部L S及各流部份L S與閥V的關係 爲圖像的說明透視圖，第1 4圖表示1個流路部份ls的閥 V與該等流路部份L S兩端流體滯留部S的說明用剖面 _ 〇 如該等圖所不，流體滯留部S是利用朝著基材1 2厚 度方向延伸的圓柱形空間所形成，各個剖面圓形的恐生成 的流路部份LS的4個在此流體滯留部S的軸向中央的高 度，以周圍方向90度的角度位置開設連通流體滯留部s 的周圍壁。 閥V是以間隔基材1 2厚壁部中所形成的流路部份L s -37- (34) (34)200409668 中途的狀態所形成，以具有大於該等流路部分L S內徑的 球形空間構成的閥室2 0及配置在該閥.室2 0內，構成閥的 閥體的閥粒子的閥球2 8所構成。 閥室2 0開設有形成1個流路部分L s的2個細孔2 2 及2 4，一側的細孔2 2具有沿著基材1 2表面延伸的主要 部分22A及連接該主要部分22A呈U字形的彎曲部份 22B，彎曲部份22B在閥室20的上部經圓形開口 23連通 該等閥室2 0。該開口 2 3其週緣形成閥的閥座。並且，另 外側的細孔24沿著基材12的表面延伸，在閥室20的側 部連通開口 25。並且，利用該等閥室20與在此開口形成 彼此連通狀態的一側細孔22及另外側細孔24，形成流路 部份LS。 以上，具有相同的2個細孔22及24的直徑，閥球 28具有大於該等細孔22及24直徑的外徑。該球閥28爲 磁場感應性物質，例如鐵、鎳、鈷等強磁性體等所形成， 在基材1 2的表面上設置使該閥球2 8朝著基材1 2厚度方 向（圖的上下方向）移動用的磁化膜（未圖示）。 實際設備中，基材一例的形狀爲例如縱向5 0mm、橫 向5 0 m m、厚度爲3 m m，微小流路直徑爲1 〇 μ m〜3 m m，一 微小流路的流量例如爲0.000 1〜5 mL/秒。該等數値爲例但 不線於此。 以上的設備1 0中’從共计4 0個纟⑴路d份L S依序選 擇連續的適當部份，該等所選擇以外的流路部份LS的閥 V形成關閉狀態，可以該等選擇的流路部份LS設定具有 -38- (35) (35)200409668 各基材1 2週緣開口的流體入口及流體出口的連續流通路 徑，藉此構成設定有流體處理用流通路徑的流體流程器。 並且，形成以選擇的流體部份LS所確定的流體處理用流 通路徑即可，不需要使所選擇以外流路部份L S的全部閥 V形成關閉狀態。 以上的流體流程器中，從流體入口利用微閥送入被處 理流體時，該等被處理流體形成所設定的流體處理用流通 路徑，流過閥V的閥室2 0及寒流體滯留部S的流路部份 L S從流體出口排出，因此此一流通期間可對被處理流體 施以適當的處理。 對於被處理流體進行的處理，可舉例如混合2種或2 種以上被處理流體的混合流體、化學或生物學反應2種或 2種以上被處理流體的反應處理、將被處理流體加熱或冷 卻的熱處理、從外部罩設光等輻射線的輻射線照射處理 等’但是也可以複合實行複數的處理。例如，隨著混合處 理或反應處理、熱處理或輻射線照射處理等進行的場合。 流體流程器具有必須形成對應實際進行處理的數個條 件的場合’例如進行混合處理或反應處理時，流體處理用 流通路徑具有送入複數被處理流體用的2個或2個以上的 流體入口的場合。或者，進行熱處理或輻射線照射處理等 時，必須設置其處理用的機構，設備中同時要求適合該處 理的條件。例如，進行輻射線照射處理時，該設備必須以 對於該輻射線形成透明的材質形成基材。 並且，本發明中，構成上述流體流程器的場合，對於 -39- (36) (36)200409668 被處理流體進行目的處理用的適合長度或者所限定長度的 目標處理時間時，即僅目標處理時間T時行處理時，流過 時間設定流體處理用流通路徑以形成對應該目標處理時間 長度的長度。 具體而言’求得被處理流體的流通速度與流體處理用 流通路徑長度所決定的被處理流體的流過時間（即，送入 的被處理流體從處理開始點至到達流體出口爲止所需的時 間）T1，使該流過時間T丨與目標處理時間τ 一致，或者 流過時間Τ1與目標處理時間τ的差最小而實質上形成一 致’在設備1 0中設定流體處理用流通路徑。 以上設定流體處理用流通路徑的流體流程器中，從其 流體處理用流通路徑的流體入口，例如以微泵送入液態被 處理流體時’送入的被處理流體流過流體處理用流通路徑 從流體出口排出’此時被處理流體實際受到處理的時間爲 該等被處理流體的流過時間Τ 1，該流過時間τ 1與目標處 理時間Τ 一致’或者實質上形成一致，因此從流體出口排 出的被處理流體’在流通的期間使施以處理的時間與目標 處理時間Τ 一致’或者實質上形成一致，其結果可對於微 少量的被處理流體獲得確實施以預定處理的結果。 第1 5 Η是以模式表示具體說明本發明流體流程器的 流體處理方法用的流體流程器5 〇構成的說明用透視圖。 該流體流程器5 0的設備都是以6條橫向微小流路LH及 縱向微小流路Lv所形成，其他的構成與第〗2圖表示的 設備1 〇相同。 -40· (37) 200409668 弟1 5圖的流體流程器5 〇中，針對橫向微小流腔 與縱向微小流路LV共？6個交叉點分別從上方第㈤ 向微小流路LH與左側第^個縱向微小流路LV的 點以連續者數字X而連記m及η的數字加以特定。 例如’從上方第1個橫向微小流路LH與左側第 縦向微小流路LV的交叉點記載爲「交叉點X i 6」。 第1 5圖的流體流程器5 0中，如粗線的流路部份 黑的閥V及流體滯留部8所示，存在從交叉點6 2至 點66、從交叉點66至交叉點1 6、從交叉點1 6至交 1 1及從父叉點1 1至交叉點2 1爲止的線上的所有流 分’及交叉點X62、交叉點χ63及交叉點X21上從 周緣直接.連通的流路部份上所有的閥v皆形成開 態’該等以外的閥V則形成關閉狀態，可設定流體 用流通路徑。 並且’直接連通交叉點X 6 2及交叉點X 6 3的流 份的基材周緣的開口分別形成被處理流體的流體入匚 及E2 ’同時直接連通交叉點χ2〗的流路部份的基材 的開口形成流體出口 ΕΧ。 該流體流程器從2個流體入口分別送入第1被處 體及第2被處理流體時，作爲混合兩被處理流體反 用’處理開始點爲進行雙方被處理流體混合的交叉點 的流體滯留部，從該交叉點Χ63到流體出口 ΕΧ爲 間，形成實際進行處理的有效流路。其中，該有效流 構成從流路部份L S的細孔2 2的入口經由閥V連接 r LH 個橫 交叉 6個 及塗 交叉 叉點 路部 基材 啓狀 處理 路部 ]Ε1 周緣 理流 應之 Χ63 止之 路將 流體 -41 - (38) (38)200409668 滯留部S出□爲止的流路設定爲「單位流路」時，爲總計 1 6個單位流路所形成。 第1 6圖表示該流體流·程器的設備5 〇的各部的尺寸。 亦即’圓柱形流體滯留部s的直徑a爲2mm、高度b爲 3mm、閥V的閥室20的直徑c爲2mm、閥球28的直徑d 爲0.5mm、構成流路部份LS的細孔22、24的內徑e爲 0.4mm、從鄰接的流體滯留部s延伸至該等流體滯留部s 爲止的細孔22的主要部分22A的長度f爲1mm、連接主 鲁 要部分22A朝著彎曲部份22B厚部方向延伸的第1部份 的長度g爲1 · 6mm、朝面方向延伸的第2部份的長度h爲 1 mm、以至開口 23的厚度方向延伸的第3部份的長度i 爲0.6mm (細孔22的中心軸線長度總計爲3mm)、細孔 2 4的長度j爲1 m m。 從以上的數値，從該流體流程器之一的流體滯留部S 的入口以至鄰接的流體滯留部S的入口爲止的單位流路的 體積大小計算爲0.0142mL，則15個單位流路形成的有效 馨 流路的體積爲0.2 1 3 m L。 使用該流體流程器50，設定目標處理時間τ使ι·42 秒間的反應用第1被處理流體a與第2被處理流體b分別 k流體入口 E 1及E2，以送入速度具有〇.〗5 mL/&性能的 微泵進行連續地送入。 並且，測定實際從流體出口 Εχ排出被處理流體的排 出量（排出速度）時’其値爲0.〗5mL/秒。 在此表不被處理流體的有效流路的實際流過時間丁】 -42- (39) (39)200409668 爲1 .42秒間（0.2 1 3mL + 0· 1 5mL/秒=1 .42秒），結果根據 該流體流程器5 0，可實行與目標處理時間T 一致或實質 上一致的處理時間的處理。 但是，具有與上述流體流程器5 〇同一基本構成的其 他流體流程器使用其他微泵時測定實際從流體出口 EX排 出的被處理流體的排出量（排出速度）時爲0. 1 6mL/秒。 這是表示該等流體流程器的有效流路的實際流過時間 爲1 .33秒間（0.2 1 3mL + 0. 1 6mL/秒=1 .33秒），與目標處 理時間T的1.42秒間形成0.09秒的差。其理由爲其中含 有微泵的性能及流體流程器5 0的設計値間的誤差。 其中，如第1 7圖表示，從基材周緣直接連通交叉點 X2 1的流路部份的閥V形成關閉狀態，從交叉點2 1到交 叉點X3 1爲止的流路部份，與基材周緣直接連通交叉點 X3 1的流路部份的閥V形成開啓狀態，可獲得設定修正後 的流體處理用流通路徑的流體流程器，使用此與上述同樣 將第1被處理流體a及第2被處理流體b送入時，被處理 流體的排出速度同樣爲〇.〗6mL/秒。 根據此一修正後的流體處理流通路徑的流體流程器， 有效流路的體積爲0.22 8 mL，因此流過時間T1以1.42秒 計算。 因此，根據以上修正後的流體流程器，流過時間丁 1 與目標處理時間T實質上形成一致，可藉此理解確實以預 定的處理時間實行目的的處理。 以上，流體處理用流通路徑在修正前，前驅式流體流 -43- (40) (40)200409668 程器，其修正前的流體處理用流通路徑具有作爲暫設流通 路徑的意義，從實際流出速度求得被處理流體流通該前驅 式流體流程器的暫設流通路徑使該等被處理流體流過該等 暫設流通路徑所需的流過時間T 1 ’此一流過時間τ 1與目 標處理時間τ比較，對應兩者的差修正暫設流通路徑的一 部份，可藉此構成實行目的處理的流體處理用流通路徑所 設定的流體流程痴1 ° 因此，根據以上順序設定流體處理用通路徑的流體流 程器，即使對於微少量的被處理流體，仍可以精確的處理 時間，實行目的的處理，尤其被處理流體有利於液體的場 合。 〔發明效果〕 根據本發明的流體流程器用設備，其微小流路中，利 用閥控制機構獲得可自由控制該等微小流路的流體流通的 流體流程器。 另外，根據本發明的設備，選擇性控制構成微小流路 網的微小流路鄕相關閥的狀態，可以大的自由度設定流體 流通路徑，藉其結果所獲得的流體流通路徑，提供可實行 預定處理的例如形成微反應器的流體流程器。 亦即，本發明的設備具有所謂泛用式反應路徑系，可 因應實行的處理種類設定必要的反應路徑，形成適合目的 處理的流體流程器。 因此，預先準備單一的構成或複數個流體流程器用設 -44- (41) (41)200409668 備，可合倂應時行的處理形式容易獲得必要的微反應器’ 因此實用上極爲便利。 另外，設備中，第1微小流路與第2微小流路的交叉 點形成流體滯留部的構成，可藉此流體滯留部對於2種被 處理流體，獲得有效接觸作用或混合作用或攪拌作用’施 以充分的接觸處理。 根據本發明的流通路徑設定裝置，電腦中進行流體流 通路徑設定指示，可在設備中設定適當的流體流通路徑’ 容易獲得適當實行預定處理的流體流程器。 本發明的流體流程器是以上述設備所形成，尤其有利 於微反應器的作用。 根據本發明的流體流程器，具備有微小流路網可選擇 性設定流體流通路徑的設備，該等設備具有賦予刺激機 構，對於流體流通路徑內及/或流體滯留部內的被處理 體，以對應目的的微量流體處理的樣態賦予種種的刺激’ 因此可對應作爲該等目的的微量流體處理，實行處理條件 的設定。因此，以極大的自由度與高效率實行該等微量流 體處理，並且同時可實行種種的微量流體處理。 根據本發明的流量流程器的流體處理方法’具有可選 擇性設定流體流通路徑的微小流路網的設備中，對應以被 處理流體進行目的處理的目標處理時間的長度設定流體處 理用流通路徑構成流體流程器’利用該流體流程器對於被 處理流體實行處理，因此被處理流體可在嚴密精確控制其 流過時間的狀態下流通，其結果使該等被處理流體的實際 -45- (42) (42)200409668 處理時間實質上與目標處理時間一致，因此可相對於微少 量的被處理流體確實實行預定的處理。 另外，設備中對應目標處理時間的長度構成設定暫設 流通路徑的前驅式流體流程器，求得該等暫設流通路徑的 被處理流體的流過時間，比較此流過時間與上述目標處理 時間，例如修正該等暫設流通路徑的至少一部份，藉以構 成設定流體處理流通路徑的流體流程器，因此使用該流體 流程器’可以實現被處理流體的實際處理時間與目標處理 時間實質一致的狀態，因此相對於微少量的被處理流體確 實實行預定的處理。 以上，藉著從暫設流通路徑的流體出口所流出的流體 流出速度與暫設流通路徑的體積求得被處理流體的流過時 間，在該等設備中，可設定流過時間的長度嚴密精確地與 目標處理時間一致狀態的流體處理用流通路徑。 以被處理流體爲目的的處理可以複數種類的流體反應 處理、熱處理或者輻射線照射處理，藉此可對於被處理流 體以對應目標處理時間的長度實行預定的處理。 【圖式簡單說明】 第1圖是以模式表示作爲微反應器所使用本發明設備 的構成一例的說明圖。 第2圖表示本發明設備的閥的具體構成一例的說明 圖。 第3圖是第1圖例的設備所選擇以外的閥形成關閉狀 -46- (43) (43)200409668 態的說明圖。 第4圖是在第1圖例的設備中，表示形成第3圖狀態 所設定流體流通路徑的說明圖。‘ 第5圖（A )〜（C )是表示在第1圖例的設備中，接 觸2種流體設定可獲得排出流體用的種種流體流通路徑例 的說明圖。 第6圖（A)〜（C)是表示在第1圖例的設備中，其 他流體流通路徑例的說明圖。 第7圖（A)〜（C)是表示在第1圖例的設備中，另 外其他流體流通路徑例的說明圖。 第8圖爲構成本發明流體流程器的設備，以模式表$ 具備熱賦予刺激機構的構成例的說明圖。 第9圖是以垂直剖面將縱向微小流路及橫向微小流# 的交叉部的流體滯留部具體的構成顯示於縱向微小流路$ 伸方向的說明剖面圖。 第1 0圖是表示第8圖的設備中形成流體流通路徑_ 流體流程器的說明圖。 第1 1圖表示以複數個設備形成流體流通路徑的胃 時，具備賦予刺激機構的流體流程器的說明圖。 第1 2圖是在本發明中，模式表示使用於流體流程_ 構成的設備的基本構成之一例說明用透視圖。 第1 3圖是表示以1個流體滯留部及與該等流體滞胃 部關聯的4個流路部份及各流路部份的閥的關係爲一體的 說明用透視圖。 -47- (44) (44)200409668 第1 4圖是表示1個流體部份的閥及該等流路部份兩 端的流體滯留部的說明用剖面圖。 第1 5圖是模式表示具體說明根據本發明流體流程器 的流體處理方法用的流體流程器構成的說明用透視圖。 第1 6圖是表示第1 4圖所示設備的各部尺寸的說明 圖。 第1 7圖是第1 5圖的流體流程器爲前驅式流體流程器 時，表示修正其暫設流通路徑設定流體處理用流通路徑狀 態的流體流程器的說明用透視圖。 〔符號說明〕 10 流體流·程器用設備 12 基材 13 熱交換媒體流路 1 3 i供給用開口 1 3 〇排出用開口 HI、H2 橫向微小流路 V 1、V 2 縱向微小流路 Η 1 i、Η 2 i 開□ Η 1 ο、Η 2 o 開口 V 1 i、V 2 i 開□ V 1 ο、V 2 〇 開口 XI〜Χ4 交叉點 A、Β、C 領域 -48- (45) (45)200409668 a、b、c 領域 H1 a〜H 1 c、H2a〜H2c 閥 V 1 A〜V 1 C、V2 A〜V2C Wj 2 0 球形空間（閥室） 22 —側微小孔 2 4 另外側微小孔 22A主部份 2 2 B彎曲部份 23、25 開□ 28 閥球 30 磁化膜 3 1 微小空間部 3 5 A、3 5 B 橫向微小流路 3 6A、3 6B 縱向微小流路 40A、40B > 40C、40D、40E 流體流程器 XA1〜XA4、XB1〜XB4、XC1〜XC4 流體滯留部 XD]〜XD4、XE1〜XE4 流體滯留部
Ali、A2i、Cli、Dli、Elo 開口 LH 橫向微小流路 LV 縱向微小流路 X 交叉點 L S 流路部份 S 流體滯留部 V 閥 -49- (46)200409668
22、 50 El， EX 2 4 微小孔 流體流程器 E 2 流體入口 流體出口
-50-