TWI837312B - 液體供給裝置、微小裝置系統、及液體供給方法 - Google Patents

Abstract

液體供給裝置3具備泵部41、分支管45、第1導入部50、第2導入部55、及停止部65。泵部41具有排出流體F1之排出口41a。分支管45具有連接部46、第1及第2管部47、48。連接部46與排出口41a連接。第1及第2管部47、48自連接部46分支。第1導入部50與第1管部47連接，且以與流動於第1管部47之流體F1之流量相應之流量向第1流路10導入第1液體L1。第2導入部55與第2管部48連接，且以與流動於第2管部48之流體F1之流量相應之流量向第1流路10導入第2液體L2。停止部65使第2管部48中之流體F1之流動停止。

Description

液體供給裝置、微小裝置系統、及液體供給方法

本發明係關於一種液體供給裝置、微小裝置系統、及液體供給方法。

眾所周知有包含微小流體裝置與向該微小流體裝置供給液體之液體供給裝置之微小裝置系統(例如，專利文獻1)。專利文獻1所揭示之微小流體裝置中，兩條流路沿彼此延伸。兩條流路藉由連通孔連通。向兩條流路之各者供給所需液體。微小流體裝置例如藉由MEMS(microelectromechanical system，微機電系統)技術製作。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2015-002684號公報

[發明所欲解決之問題]

上述微小流體裝置包含例如於連通孔形成脂質雙層膜之裝置、或藉由兩條流路之壓力差而於連通孔之一流路側捕獲細胞之裝置。對於微小流體裝置，考慮向1條流路以任意時序導入複數種液體。例如，考慮向第1流路同時導入兩種液體，其後於向第2流路導入液體之狀態下，停止導入至第1流路之兩種液體中之1種之導入。

該情形時，當隨著停止向第1流路導入液體，流動於第1流路之液體之流量發生變化時，第1流路之壓力亦發生變化。於第1流路之壓力急遽變化之情形時，會產生第1流路與第2流路之間之壓力差急遽變化之問題。兩條流路間之壓力差之變化會影響到位於連通孔之對象物。於在連通孔形成有脂質膜之情形時，例如因上述壓力差之變化而有所形成之脂質膜破碎之顧慮。於在連通孔配置有細胞之情形時，例如因上述壓力差之變化而有細胞意外脫離連通孔之顧慮，或有細胞被壓抵於連通孔而破碎之顧慮。

為了解決上述問題，亦考慮向微小流體裝置供給液體之液體供給裝置根據狀況而分別電子控制導入至各流路之液體之導入量。然而，該情形時，擔心會使液體供給裝置大型化、複雜化、及高成本化。

本發明之一個態樣之目的在於提供能以簡單構成抑制流路間之壓力差之變化的液體供給裝置。本發明之另一態樣之目的在於提供能以簡單構成抑制流路間之壓力差之變化的微小裝置系統。本發明之又一態樣之目的在於提供能以簡單構成抑制流路間之壓力差之變化的液體供給方法。 [解決問題之技術手段]

本發明之一個態樣之液體供給裝置向微小流體裝置供給液體，該微小流體裝置具有第1流路、第2流路、及連通孔。第2流路沿第1流路延伸。連通孔將第1流路與第2流路連通。該液體供給裝置具備泵部、分支管、第1導入部、第2導入部、及停止部。泵部具有排出流體之排出口。分支管具有連接部、第1及第2管部。連接部與排出口連接。第1及第2管部自連接部分支。第1導入部與第1管部連接，且以與流動於第1管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第1液體。第2導入部與第2管部連接，且以與流動於第2管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第2液體。停止部使第2管部中之流體之流動停止。

上述一個態樣中，第2導入部以與流動於第2管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第2液體。因此，藉由使第2管部內之流體之流動停止，而停止向第1流路導入第2液體。於第2管部內之流體之流動停止之狀態下，從泵部之排出口排出之流體流入至分支管之除第2管部以外的部分。由於分支管中第1及第2管部自連接部分支，因此第2管部內之流體之流動停止之狀態下的第1管部內之流體流量，與第2管部內之流體之流動停止之狀態相比增加。第1導入部以與流動於第1管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第1液體。因此，即便於在第2管部內之流體之流動停止的狀態與不停止的狀態之間轉換之情形時，亦可抑制流動於第1流路之液體流量之變化。由此，上述液體供給裝置即便於在第2管部內之流體之流動停止的情形與不停止的情形之間轉換之情形時，亦可抑制第1流路中之壓力變化。其結果，不對第1及第2液體之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。

上述一個態樣中，第1導入部亦可包含第1收容管，該第1收容管與第1管部連接，並且於內部收容第1液體。第2導入部亦可包含第2收容管，該第2收容管與第2管部連接，並且於內部收容第2液體。該情形時，根據流動於第1管部之流體之流量而將第1收容管中收容之第1液體壓出。根據流動於第2管部之流體之流量而將第2收容管中收容之第2液體壓出。其結果，能以更簡單構成實現抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。

上述一個態樣中，停止部亦可包含閥門，該閥門對連接第2管部與第2導入部之流路進行開閉。該情形時，第2管部內之流體之流動可容易地藉由閥門停止。若閥門設置於第2導入部與第2管部之間，則於藉由該閥門使第2管部之流體之流動停止的情形時，來自泵部之流體不會受到第2液體之壓縮性及第2導入部內之流路之膨脹等的影響而流入至分支管之除第2管部以外的部分。由此，進一步抑制第1流路中之壓力變化。

本發明之另一態樣之微小裝置系統具備微小流體裝置、第1供給部、及第2供給部。微小流體裝置具有第1流路、第2流路、及連通孔。第2流路沿第1流路延伸。連通孔將第1流路與第2流路連通。第1供給部向第1流路供給液體。第2供給部向第2流路供給液體。第1供給部具備泵部、分支管、第1導入部、第2導入部、及停止部。泵部具有排出流體之排出口。分支管具有連接部、第1及第2管部。連接部與第1供給部之泵部之排出口。第1及第2管部自連接部分支。第1導入部與第1管部連接，且以與流動於第1管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第1液體。第2導入部與第2管部連接，且以與流動於第2管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第2液體。停止部使第2管部中之流體之流動停止。

上述另一態樣中，第2導入部以與流動於第2管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第2液體。因此，藉由第2管部內之流體之流動停止而停止向第1流路導入第2液體。第2管部內之流體之流動停止之狀態下，自泵部之排出口排出之流體流入至分支管之除第2管部以外的部分。分支管中第1及第2管部自連接部分支，第2管部內之流體之流動停止之狀態下的第1管部內之流體流量，與第2管部內之流體之流動不停止之狀態相比增加。第1導入部以與流動於第1管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第1液體。因此，即便於在第2管部內之流體之流動停止的狀態與不停止的狀態之間轉換之情形時，亦可抑制流動於第1流路之液體之流量變化。由此，上述微小裝置系統即便於在第2管部內之流體之流動停止的狀態與不停止的狀態之間轉換之情形時，亦可抑制第1流路中之壓力變化。其結果，不對第1及第2液體之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。

上述另一態樣中，微小流體裝置亦可具有與第1流路連接之第1及第2流入路。第1及第2流入路亦可於在通過第1流路及第2流路之平面上與第2流路之延伸方向正交之方向上，配置於較連通孔更遠離第2流路之位置。第2流入路自與上述平面正交之方向觀察，亦可於較第1流入路更靠第2流路側延伸。第1導入部亦可以向第1流入路導入第1液體之方式配置。第2導入部亦可以向第2流入路導入第2液體之方式配置。該情形時，藉由向第1及第2流入路之各者導入第1及第2液體，而於第1流路內形成第1液體流動之層與第2液體流動之層。若為該構成，則可根據是否向第2流入路導入第2液體而控制供給至連通孔之液體。

上述另一態樣中，第2供給部亦可具備泵部、分支管、第3導入部、第4導入部、及停止部。上述泵部具有排出流體之排出口。分支管亦可具有連接部、第3及第4管部。上述連接部亦可與第2供給部之泵部之排出口連接。第3及第4管部自上述連接部分支。第3導入部與第3管部連接，亦可以與流動於第3管部之流體之流量相應之流量向第2流路導入第3液體。第4導入部與第4管部連接，亦可以與流動於第4管部之流體之流量相應之流量向第2流路導入第4液體。上述停止部亦可使第3管部中之流體之流動停止。該情形時，第2供給部與第1供給部具有相同構成。由此，即便於在第3管部內之流體之流動停止的狀態與不停止的狀態之間轉換之情形時，亦可抑制第2流路中之壓力變化。其結果，不對第1、第2、第3及第4液體之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。

上述另一態樣中，微小流體裝置亦可具有與第2流路連接之第3及第4流入路。第3及第4流入路亦可於在通過第1流路及第2流路之平面上與第2流路之延伸方向正交之方向上，配置於較連通孔更遠離第1流路之位置。第3流入路自與上述平面正交之方向觀察，亦可於較第4流入路更靠第1流路側延伸。第3導入部亦可以向第3流入路導入第3液體之方式配置。第4導入部亦可以向第4流入路導入第4液體之方式配置。該情形時，藉由向第3及第4流入路之各者導入第3及第4液體，而於第2流路內形成第3液體流動之層與第4液體流動之層。若為該構成，則可藉由是否導入第3液體而控制供給至連通孔之液體。

上述另一態樣中，連通孔之直徑亦可為1～15 μm。該情形時，藉由於第1流路與第2流路之間設置壓力差，可於連通孔捕獲細胞。

本發明之又一態樣之液體供給方法係對微小流體裝置供給液體，該微小流體裝置具有第1流路、第2流路、及連通孔。第2流路沿第1流路延伸。連通孔將第1流路與第2流路連通。該液體供給方法具備：準備對微小流體裝置供給液體之液體供給裝置之步驟；及藉由液體供給裝置向第1流路及第2流路導入液體之步驟。液體供給裝置具有：第1供給部，其向第1流路供給液體；及第2供給部，其向第2流路供給液體。第1供給部具備泵部、分支管、第1導入部、及第2導入部。泵部具有排出流體之排出口。分支管具有連接部、第1及第2管部。連接部與排出口連接。第1及第2管部自連接部分支。第1導入部與第1管部連接，且以與流動於第1管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第1液體。第2導入部與第2管部連接，且以與流動於第2管部之流體之流量相應之流量向第1流路導入第2液體。供給液體之步驟具有：自第1供給部之泵部之排出口排出流體，於第1及第2管部內流動流體之步驟；及於在第1及第2管部內流動流體之步驟之後，一面於第1管部內流動流體一面使第2管部內之流體之流動停止的步驟。

上述又一態樣中，於第1及第2管部內流動流體之步驟中向第1流路導入第1及第2液體，使第2管部內之流體之流動停止的步驟中向第1流路導入第1液體但不導入第2液體。第2管部內之流體之流動停止的狀態下，自泵部之排出口排出之流體流入至分支管之除第2管部以外的部分。因此，第2管部內之流體之流動停止的狀態下之第1管部內之流體流量，與第2管部內之流體之流動停止的狀態相比增加。因此，即便於在第2管部內之流體之流動停止的狀態與不停止的狀態之間轉換之情形時，亦可抑制流動於第1流路之液體之流量變化。由此，上述液體供給方法於在第1及第2管部內流動流體之步驟與使第2管部內之流體之流動停止的步驟之間，抑制第1流路中之壓力變化。其結果，不對第1及第2液體之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。

上述又一態樣中，於第1及第2管部內流動流體之步驟中，亦可為，於第1流路中，以第2液體較第1液體更靠近第2流路流動之方式，使第1液體與第2液體並列流動。該情形時，可於在第1及第2管部內流動流體之步驟與使第2管部內之流體之流動停止的步驟之間，控制供給至連通孔之液體。

上述又一態樣中，第2供給部亦可具備泵部、分支管、第3導入部、及第4導入部。泵部亦可具有排出流體之排出口。分支管亦可具有連接部、第3及第4管部。連接部亦可與排出口連接。第3及第4管部亦可自連接部分支。第3導入部與第3管部連接，且亦可以與流動於第3管部之流體之流量相應之流量向第2流路導入第3液體。第4導入部與第4管部連接，且亦可以與流動於第4管部之流體之流量相應之流量向第2流路導入第4液體。供給液體之步驟亦可具有：自第2供給部之泵部之排出口排出流體，於第3及第4管部內流動流體之步驟；及於在第3及第4管部內流動流體之步驟之後，一面於第4管部內流動流體，一面使第3管部內之流體之流動停止之步驟。該情形時，於第3及第4管部內流動流體之步驟中向第2流路導入第3及第4液體，使第3管部內之流體之流動停止的步驟中向第2流路導入第4液體但不導入第3液體。第3管部內之流體之流動停止的狀態下，自泵部之排出口排出之流體流入至分支管之除第3管部以外的部分。因此，第3管部內之流體之流動停止的狀態下之第4管部內之流體流量，與第3管部內之流體之流動停止的狀態相比增加。由此，上述液體供給方法中，於在第3及第4管部內流動流體之步驟與使第3管部內之流體之流動停止的步驟之間，抑制第2流路中之壓力變化。其結果，不對第1、第2、第3及第4液體之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。

上述又一態樣中，於第3及第4管部內流動流體之步驟中，亦可為，於第2流路中，以第3液體較第4液體更靠近第1流路流動之方式，使第3液體與第4液體並列流動。該情形時，可於在第3及第4管部內流動流體之步驟與使第3管部內之流體之流動停止的步驟之間，控制供給至連通孔之液體。

上述又一態樣中，第2液體亦可為包含複數個細胞之懸濁液。第4液體亦可為包含與細胞接觸之標的物質之試樣。於第1及第2管部內流動流體之步驟及於第3及第4管部內流動流體之步驟中，亦可以使第1流路內之壓力高於第2流路內之壓力之方式，自第1供給部之泵部及第2供給部之泵部排出流體。使第2管部內之流體之流動停止的步驟中，亦可維持於第1及第2管部內流動流體之步驟及於第3及第4管部內流動流體之步驟中的、第1供給部之泵部排出之流體流量、及第2供給部之泵部排出之流體流量。該情形時，可於連通孔之第1流路側捕獲細胞。使第3管部內之流體之流動停止的步驟中，可使標的物質接觸於所捕獲之細胞。使第2管部內之流體之流動停止的步驟中，抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。因此，防止所捕獲之細胞意外脫離連通孔、及所捕獲之細胞被壓抵於連通孔而破碎。

上述又一態樣中，使第3管部內之流體之流動停止的步驟中，亦可維持於第1及第2管部內流動流體之步驟及於第3及第4管部內流動流體之步驟中的、第1供給部之泵部排出之流體流量、及第2供給部之泵部排出之流體流量。該情形時，使第3管部內之流體之流動停止的步驟中，抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。因此，防止所捕獲之細胞意外脫離連通孔、及所捕獲之細胞被壓抵於連通孔而破碎。

上述又一態樣中，第1液體亦可為水溶液。第2液體亦可為溶解有脂質之油性溶液。供給液體之步驟，亦可於使第2管部內之流體之流動停止的步驟之前，具有向第2流路供給水溶液之步驟。於第1及第2管部內流動流體之步驟及向第2流路供給水溶液之步驟中，亦可以第1流路內之壓力與第2流路內之壓力成為相同之方式，自第1供給部之泵部及第2供給部之泵部排出流體。使第2管部內之流體之流動停止的步驟中，亦可維持於第1及第2管部內流動流體之步驟及向第2流路供給水溶液之步驟中的、第1供給部之泵部排出之流體流量、及第2供給部之泵部排出之流體流量。該情形時，於使第2管部內之流體之流動停止之前，於連通孔形成單分子之脂質膜，從而於使第2管部內之流體之流動停止的步驟中於連通孔形成脂質雙層膜。使第2管部內之流體之流動停止的步驟中，抑制第1流路與第2流路之間之壓力差之變化。因此，防止所形成之脂質膜破碎。 [發明之效果]

本發明之一個態樣可提供以簡單構成抑制流路間之壓力差之變化的液體供給裝置。本發明之另一態樣可提供以簡單構成抑制流路間之壓力差之變化的微小裝置系統。本發明之又一態樣可提供以簡單構成抑制流路間之壓力差之變化的液體供給方法。

以下，參照隨附圖式對本發明之實施形態進行詳細說明。再者，說明中，對相同要素或具有相同功能之要素使用相同符號，並省略重複說明。

首先，參照圖1及圖2對本實施形態之微小裝置系統進行說明。圖1係微小裝置系統之概略圖。圖2係微小流體裝置之局部放大圖。微小裝置系統1用於觀察所捕獲之細胞相對於標的物質之反應、或形成脂質雙層膜等。微小裝置系統1例如為微流體裝置或奈米流體裝置。

微小裝置系統1具備微小流體裝置2與液體供給裝置3。液體供給裝置3對微小流體裝置2供給所需液體。本實施形態中，液體供給裝置3將4種液體L1、L2、L3、L4供給至微小流體裝置2。例如，液體L1為第1液體，液體L2為第2液體，液體L3為第3液體，液體L4為第4液體。

微小流體裝置2具有覆蓋玻璃4、及基板5。基板5積層於覆蓋玻璃4上。基板5具有一對主面。如圖1所示，於基板5設置有供自液體供給裝置3供給之液體流動之槽。圖1表示與基板5之一對主面平行之剖面。基板5於一主面與覆蓋玻璃4相接。基板5由例如矽橡膠等樹脂形成。作為矽橡膠之材料，列舉例如二甲基聚矽氧烷。基板5之上述槽藉由例如光微影等形成。

設置於基板5之槽包含一對流路10、20、流入路11、12、21、22、流出路13、23、及連通部30。流路10、20具有一端與另一端。流路10、20之一端構成流路之入口。流路10、20之另一端構成流路之出口。流入路11、12與流路10之一端連接。流出路13與流路10之另一端連接。流入路21、22與流路20之一端連接。流出路23與流路20之另一端連接。連通部30於流路10、20之一端與另一端之間之區域將流路10與流路20連通。

一對流路10、20與基板5之主面平行、且相互沿方向D1延伸。換言之，一對流路10、20通過與基板5之主面平行之平面，且於在該平面上與方向D1正交之方向D2上排列。流路10與流路20以位於流路10與流路20之間之壁劃分。本實施形態中，流路10、20為直線狀。流路10、20亦可為弧狀。

本實施形態中，自與基板5之主面正交之方向D3觀察，流路10與流路20之壁之寬度小於流路10、20之寬度。本實施形態中，流路10、20之剖面為矩形，流路10之剖面積與流路20之剖面積相同。流路10與流路20之剖面形狀亦相同。例如，於流路10為第1流路之情形時，流路20為第2流路。例如，本實施形態中，流入路11為第1流入路，流入路12為第2流入路，流入路21為第3流入路，流入路22為第4流入路。

方向D2上之流路10、20之寬度例如為100 μm。方向D2上之流路10、20之寬度為50 μm～2000 μm。流路10、20之長度例如為7 mm。方向D3上之流路10、20之深度例如為25 μm。方向D3上之流路10、20之深度為15 μm～30 μm。

連通部30如圖2所示，包含設置於流路10之凹陷31、設置於流路20之凹陷32、及連通凹陷31與凹陷32之連通孔33。凹陷31具有自方向D3觀察向流路20側凹陷之U字形狀。凹陷32具有自方向D3觀察向流路10側凹陷之U字形狀。連通孔33貫通U字形狀之凹陷31、32之各者之底面而將流路10與流路20連通。連通孔33設置於方向D2。

流入路11、12及流出路13具有一端與另一端。流入路11之一端包含注入口11a。流入路11之另一端與流路10連接。流入路12之一端包含注入口12a。流入路12之另一端與流路10連接。流出路13之一端包含流出口13a。流出路13之另一端與流路10連接。

流入路11、12及流出路13於方向D2上，設置於較連通孔33更遠離流路20之位置。流入路11、12及流出路13為直線狀。流入路12自方向D3觀察於較流入路11更靠流路20側延伸。本實施形態中，流入路11、12及流出路13沿與基板5之主面平行、且與流路10、20之延伸方向D1交叉之方向延伸。流入路11以較流入路12大之角度相對於流路10、20之延伸方向D1傾斜。

流入路21、22及流出路23具有一端與另一端。流入路21之一端包含注入口21a。流入路21之另一端與流路20連接。流入路22之一端包含注入口22a。流入路22之另一端與流路20連接。流出路23之一端包含流出口23a。流出路23之另一端與流路20連接。

流入路21、22及流出路23於方向D2上設置於較連通孔33更遠離流路10之位置。本實施形態中，流入路21、22及流出路23為直線狀。流入路21自方向D3觀察於較流入路22更靠流路10側延伸。本實施形態中，流入路21、22及流出路23沿與基板5之主面平行、且與流路10、20之延伸方向D1交叉之方向延伸。流入路22以較流入路21大之角度相對於流路10、20之延伸方向D1傾斜。流入路21亦可於流路10、20之延伸方向D1延伸。

液體供給裝置3具備對流路10供給液體之供給部40、及向流路20供給液體之供給部70。供給部40具備泵部41、分支管45、導入部50、55、及停止部60、65。供給部70具備泵部71、分支管75、導入部80、85、及停止部90、95。例如，本實施形態中，導入部50為第1導入部，導入部55為第2導入部，導入部80為第3導入部，導入部85為第4導入部。例如，供給部40為第1供給部，供給部70為第2供給部。

泵部41具有排出流體F1之排出口41a。泵部41例如為收容自排出口41a排出之流體F1之注射泵。泵部41亦可用人力自排出口41a排出流體F1。泵部41以固定流量自排出口41a排出流體F1。流體F1例如為第1流體。

泵部41自排出口41a排出之流體F1例如為非壓縮性流體。作為非壓縮性流體，列舉例如液體。液體列舉例如緩衝液。該緩衝液亦可為例如磷酸緩衝生理鹽水(以下，稱為「PBS」)。圖1中，相對於供給部40而示出之箭頭表示流體F1之流量。圖1中，相對於供給部70而示出之箭頭表示流體F2之流量。箭頭之寬度越寬則流量越大。再者，所謂「流量」係體積流量，係指流體移動之每單位時間之體積。

分支管45具有連接部46與複數個管部47、48。本實施形態中，分支管45具有2個管部47、48。連接部46與排出口41a連接。自排出口41a排出之流體F1自連接部46流入至分支管45之內部。本實施形態中，注射泵與分支管45之連接部46以矽酮管連接。

管部47、48自連接部46分支。由此，自連接部46流入之流體F1流入至複數個管部47、48之至少一者。分支管45被流體F1充滿後，向連接部46流入之流體F1之流量為自管部47、48流出的流體F1之合計流量。本實施形態中，分支管45自連接部46分支為2個管部47、48，但亦可分支為3個以上之管部47、48。

導入部50將液體L1導入至流路10。導入部50以將液體L1導入至流入路11之注入口11a之方式配置。導入部50具有收容液體L1之構成。本實施形態中，導入部50包含有於內部收容液體L1之收容管51。收容管51之一端與管部47連接。收容管51之另一端配置於微小流體裝置2之注入口11a。收容管51根據所要收容之液體L1之體積具有充足長度。收容管51為了節省空間而構成為環狀。本實施形態中，導入部50於收容管51收容如下體積之液體L1，該液體L1之體積係超過延伸方向D1上自流入路11與流路10之連接位置至流路10與連通孔33之連接位置為止的流路10之容積。例如，收容管51為第1收容管。

自管部47流出之流體F1流入至收容管51。其結果，收容管51中收容之液體L1被流入至收容管51之流體F1壓出。具體而言，收容管51中收容之液體L1對應於流入至收容管51之流體F1之體積而向管部47之相反側移動。因此，自收容管51供給至微小流體裝置2之流路10之液體L1的流量為自管部47流出之流體F1之流量。換言之，導入部50以與流動於管部47之流體F1之流量相應之流量向流路10導入液體L1。供給部40之構成並不限定於上述構成，自收容管51供給至微小流體裝置2之流路10之液體L1之流量，亦可與自管部47流出之流體F1之流量不同。

導入部55將液體L2導入至流路10。導入部55以將液體L2導入至流入路12之注入口12a之方式配置。導入部55具有收容液體L2之構成。本實施形態中，導入部55包含有於內部收容液體L2之收容管56。本實施形態中，收容管56之一端與管部48連接。收容管56之另一端配置於微小流體裝置2之注入口12a。收容管56根據所要收容之液體L2之體積具有充足長度。收容管56為了節省空間而構成為環狀。例如，收容管56為第2收容管。

自管部48流出之流體F1流入至收容管56。其結果，收容管56中收容之液體L2被流入至收容管56之流體F1壓出。具體而言，收容管56中收容之液體L2對應於流入至收容管56之流體F1之體積而向管部48之相反側移動。因此，自收容管56供給至微小流體裝置2之流路10之液體L2的流量為自管部48流出之流體F1之流量。換言之，導入部55以與流動於管部48之流體F1之流量相應之流量向流路10導入液體L2。供給部40之構成並不限定於上述構成，自收容管56供給至微小流體裝置2之流路10之液體L2之流量，亦可與自管部48流出之流體F1之流量不同。

停止部60使管部47中之流體F1之流動停止。停止部65使管部48中之流體F1之流動停止。本實施形態中，停止部60、65分別包含對流路進行開閉之閥門61、66。閥門61對連接管部47與導入部50之流路進行開閉。閥門61設置於收容管51之一端與管部47之連接部分。閥門66對連接管部48與導入部55之流路進行開閉。閥門66設置於收容管56之一端與管部48之連接部分。閥門61亦可對連接導入部50與微小流體裝置2之流路進行開閉。閥門66亦可對連接導入部55與微小流體裝置2之流路進行開閉。

閥門61、66例如亦可為與流體F1、液體L1、或液體L2流動之流路鄰接設置之基於MEMS技術的氣壓閥門。該情形時，藉由增加該氣壓閥門內之氣壓，流體F1、液體L1、或液體L2流動之流路受到按壓，從而該流路封閉。

泵部71具有排出流體F2之排出口71a。泵部71例如為收容自排出口71a排出之流體F2之注射泵。泵部71亦可用人力自排出口71a排出流體F2。泵部71以固定壓力自排出口71a排出流體F2。流體F2例如為第2流體。

泵部71自排出口71a排出之流體F2例如為非壓縮性流體。作為非壓縮性流體列舉例如液體。作為液體列舉例如緩衝液。該緩衝液例如亦可為PBS。

分支管75具有連接部76及複數個管部77、78。本實施形態中，分支管75具有2個管部77、78。連接部76與排出口71a連接。自排出口71a排出之流體F2自連接部76流入至分支管75之內部。本實施形態中，注射泵與分支管75之連接部76以矽酮管連接。例如，本實施形態中，管部47為第1管部，管部48為第2管部，管部77為第3管部，管部78為第4管部。

管部77、78自連接部76分支。由此，自連接部76流入之流體F2流入至管部77、78之至少一者。分支管75被流體F2充滿後，向連接部76流入之流體F2之流量為自管部77、78流出之流體F2之流量的合計。本實施形態中，分支管75自連接部76分支為2個管部77、78，但亦可分支為3個以上之管部77、78。

導入部80將液體L3導入至流路20。導入部80以將液體L3導入至流入路21之注入口21a之方式配置。導入部80具有收容液體L3之構成。本實施形態中，導入部80包含有於內部收容液體L3之收容管81。本實施形態中，收容管81之一端與管部77連接。收容管81之另一端配置於微小流體裝置2之注入口21a。收容管81根據所要收容之液體L3之體積具有充足長度。收容管81為了節省空間而構成為環狀。例如，收容管81為第3收容管。

自管部77流出之流體F2流入至收容管81。其結果，收容管81中收容之液體L3被流入至收容管81之流體F2壓出。具體而言，收容管81中收容之液體L3對應於流入至收容管81之流體F2之體積而向管部77之相反側移動。因此，自收容管81供給至微小流體裝置2之流路20之液體L3的流量為自管部77流出之流體F2之流量。換言之，導入部80以與流動於管部77之流體F2之流量相應之流量向流路20導入液體L3。供給部70之構成並不限定於上述構成，自收容管81供給至微小流體裝置2之流路20之液體L3的流量，亦可與自管部77流出之流體F2之流量不同。

導入部85將液體L4導入至流路20。導入部85以將液體L4導入至流入路22之注入口22a之方式配置。導入部85具有收容液體L4之構成。本實施形態中，導入部85包含有於內部收容液體L4之收容管86。本實施形態中，收容管86之一端與管部78連接。收容管86之另一端配置於微小流體裝置2之注入口22a。收容管86根據所要收容之液體L4之體積具有充足長度。收容管86為了節省空間而構成為環狀。本實施形態中，導入部85於收容管86收容如下體積之液體L4，該液體L4之體積係超過延伸方向D1上自流入路21與流路20之連接位置至流路20與連通孔33之連接位置為止的流路20之容積。例如，收容管86為第4收容管。

自管部78流出之流體F2流入至收容管86。其結果，收容管86中收容之液體L4被流入至收容管86之流體F2壓出。具體而言，收容管86中收容之液體L4對應於流入至收容管86之流體F2之體積而向管部78之相反側移動。因此，自收容管86供給至微小流體裝置2之流路20之液體L4的流量為自管部78流出之流體F2之流量。換言之，導入部85以與流動於管部78之流體F2之流量相應之流量向流路20導入液體L4。供給部70之構成並不限定於上述構成，自收容管86供給至微小流體裝置2之流路20之液體L4的流量，亦可與自管部78流出之流體F2之流量不同。

停止部90使管部77中之流體F2之流動停止。停止部95使管部78中之流體F2之流動停止。本實施形態中，停止部90、95分別包含對流路進行開閉之閥門91、96。閥門91對連接管部77與導入部80之流路進行開閉。閥門91設置於收容管81之一端與管部77之連接部分。閥門96對連接管部78與導入部85之流路進行開閉。閥門96設置於收容管86之一端與管部78之連接部分。閥門91亦可對連接導入部80與微小流體裝置2之流路進行開閉。閥門96亦可對連接導入部85與微小流體裝置2之流路進行開閉。

閥門91、96例如亦可為與流體F2、液體L3、或液體L4流動之流路鄰接設置之基於MEMS技術的氣壓閥門。該情形時，藉由增加該氣壓閥門內之氣壓，流體F2、液體L3、或液體L4流動之流路受到按壓，從而將該流路封閉。

其次，參照圖1、圖3及圖4對微小裝置系統1中之液體供給動作進行詳細說明。雖然圖3及圖4中僅表示微小流體裝置2之一部分與供給部40，但亦對藉由供給部40對流路10供給液體之情形，並且藉由供給部70對流路20供給液體之情形進行說明。圖3表示供給部40之閥門61、66雙方打開之狀態。圖4表示供給部40之閥門66關閉之狀態。圖3及圖4中，箭頭表示流體F1及液體L1、L2之流量。箭頭之寬度越寬則流量越大。圖3及圖4中，雙點鏈線表示液體L1與液體L2之分界。該分界上，液體L1與液體L2相互混合。

如圖3所示，供給部40之閥門61、66雙方打開之狀態下，自泵部41導入至分支管45之流體F1自管部47及管部48雙方流出。該情形時，自導入部50對流入路11導入液體L1，且自導入部55對流入路12導入液體L2。流過流入路11之液體L1與流過流入路12之液體L2於流路10合流。合流之液體L1與液體L2相互並列地沿延伸方向D1流動於流路10。即，於流路10內形成液體L1流動之層與液體L2流動之層。於自方向D3觀察之情形時，液體L2於流路20側流動。換言之，液體L2之流動於方向D2上較液體L1之流動更靠近流路20。由此，向連通孔33之流路10側僅供給液體L2。

供給部70之閥門91、96雙方打開之狀態下，自泵部71導入至分支管75之流體F2自管部77及管部78雙方流出。該情形時，自導入部80對流入路21導入液體L3，且自導入部85對流入路22導入液體L4。流過流入路21之液體L3與流過流入路22之液體L4於流路20合流。合流之液體L3與液體L4與液體L1、L2相同，相互並列地沿延伸方向D1流動於流路20。即，於流路20內形成液體L3流動之層與液體L4流動之層。於自方向D3觀察之情形時，液體L3於流路10側流動。換言之，液體L3之流動於方向D2上較液體L4之流動更靠近流路10。由此，向連通孔33之流路20側僅供給液體L3。

如圖4所示，於閥門61打開之狀態且閥門66關閉之狀態下，自泵部41導入至分支管45之流體F1自管部47流出，而不自管部48流出。因此，液體L1自導入部50導入至流入路11，但液體L2不自導入部55導入至流入路12。由此，流入路12中之液體L2之流動停止，僅液體L1於延伸方向D1上流動於流路10。此時，液體L1沖走流路10內殘留之液體L2。其結果，向連通孔33之流路10側僅供給液體L1。

於閥門61打開之狀態且閥門66關閉之狀態下，對應於流動於管部48之流體F1之流量之減少，流動於管部47之流體F1之流量增加。本實施形態中，自泵部41新導入至分支管45之流體F1全部自管部47流出。其結果，管部47中之流體F1之流量自閥門61、66雙方打開的狀態起增加。因此，自導入部50導入至流入路11之液體L1之流量亦自閥門61、66雙方打開的狀態起增加。由此，即便自閥門61、66雙方打開之狀態切換至閥門66關閉之狀態，亦可抑制流動於流路10內之液體之流量變化，從而抑制流路10內之壓力變化。

於閥門96打開之狀態且閥門91關閉之狀態下，自泵部71導入至分支管75之流體F2自管部78流出，而不自管部77流出。因此，液體L4自導入部85導入至流入路22，但液體L3不自導入部80導入至流入路21。由此，流入路21中之液體L3之流動停止，僅液體L4於延伸方向D1流動於流路20。此時，液體L4沖走流路20內殘留之液體L3。其結果，向連通孔33之流路20側僅供給液體L4。

於閥門96打開之狀態且閥門91關閉之狀態下，對應於流動於管部77之流體F2之流量之減少，流動於管部78之流體F2之流量增加。本實施形態中，自泵部71新導入至分支管75之流體F2全部自管部78流出，因此管部78中之流體F2之流量自閥門91、96雙方打開之狀態起增加。因此，自導入部85導入至流入路22之液體L4之流量亦自閥門91、96雙方打開的狀態起增加。由此，即便自閥門91、96雙方打開之狀態切換至閥門91關閉之狀態，亦可抑制流路20內之壓力變化。

接下來，對本實施形態之微小裝置系統之使用方法進行說明。本實施形態中，說明將微小裝置系統1用於觀察細胞相對於標的物質之反應之情形。本實施形態中，液體L1、L3例如為緩衝液。該緩衝液例如亦可為HBS(HEPES(N'-a-hydroxythylpiperazine-N'- ethanesulfanic acid，羥乙基哌嗪乙硫磺酸) buffered saline，HEPES緩衝鹽水)緩衝液(140 mM NaCl，5 mM KCl，2 mM CaCl2，1 mM MgCl2，10 mM glucose(葡萄糖)，0.2% BSA(bovine serum albumin(牛血清白蛋白))，及10 mM HEPES (pH7.4))。液體L2為包含複數個細胞之懸濁液(以下，稱為「細胞懸濁液」)。液體L4為包含與細胞接觸之標的物質之試樣(以下，僅稱為「試樣」)。液體L1不包含細胞。液體L3不包含標的物質。液體L1、L2、L3、L4中亦可添加螢光色素以確認各自之流動。

本實施形態之微小流體裝置2之連通孔33之直徑小於細胞之直徑。例如，連通孔33之直徑小於細胞之直徑之75%。例如，連通孔33之直徑為1～15 μm。本實施形態中，連通孔33之直徑為3 μm。

本實施形態中使用之細胞為具有螢光指示劑之細胞。

標的物質並未特別限定，亦可為ATP(adenosine triphosphate，三磷酸腺苷)、組織胺等刺激物質。

螢光指示劑只要為利用標的物質進行刺激之結果發出螢光之物質即可，並未特別限定。螢光指示劑例如可為螢光蛋白質或螢光色素。螢光指示劑較佳為經遺傳編碼之螢光蛋白質。例如，於利用標的物質進行之刺激導致細胞內之離子濃度變化之情形時，螢光指示劑亦可為對該離子有敏感性之螢光蛋白質或螢光色素。螢光蛋白質之例係作為鈣敏感性螢光蛋白質之GCaMP3蛋白質、GCaMP6s蛋白質、及GCaMP7蛋白質。螢光色素之例為Fluo 3-AM、Rhod 2-AM、Calbryte(商標) 520、Fluo 4-AM、Fura 2-AM、Indo 1-AM、Calbryte 590、Calbryte 630等鈣敏感性螢光色素。

細胞例如為人宮頸部上皮細胞HeLa(海拉)。

接下來，參照圖5至圖9說明向本實施形態之微小流體裝置2供給液體之方法。圖5係表示向本實施形態之微小流體裝置2供給液體之方法之流程圖。圖6至圖9係用以說明向微小流體裝置2供給液體之方法之各步驟之圖。圖6至圖9中，箭頭表示液體流動方向。圖6至圖8中，雙點鏈線表示不同液體之分界。該分界上，不同液體相互混合。

首先，如圖5所示，準備對微小流體裝置2供給液體之液體供給裝置3(處理S11)。具體而言，導入部50以向流入路11之注入口11a導入作為液體L1之緩衝液之方式配置。導入部55以向流入路12之注入口12a導入作為液體L2之細胞懸濁液之方式配置。導入部80以向流入路21之注入口21a導入作為液體L3之緩衝液之方式配置。導入部85以向流入路22之注入口22a導入作為液體L4之試樣之方式配置。

繼而，如圖5所示，藉由泵部41、71對各管部47、48、77、78導入流體F1、F2(處理S12)。具體而言，自供給部40之泵部41之排出口41a將流體F1以固定流量排出，流體F1於管部47、48內流動。自供給部70之泵部71之排出口71a將流體F2以固定流量排出，流體F2於管部77、78內流動。此時，閥門61、66、91、96全部為打開狀態。其結果，如圖6所示，藉由液體供給裝置3對流路10導入液體L1、L2，且對流路20導入液體L3、L4。流路10中，以細胞懸濁液較緩衝液更靠近流路20流動之方式，使緩衝液與細胞懸濁液並列流動。流路20中，以緩衝液較試樣更靠近流路10流動之方式，使緩衝液與試樣並列流動。即，於流路10內形成緩衝液流動之層與細胞懸濁液流動之層。於流路20內形成緩衝液流動之層與試樣流動之層。

本實施形態中，以流路10內之壓力較流路20內之壓力變高之方式，自供給部40之泵部41及供給部70之泵部71排出流體F1、F2。因此，連通孔33中產生壓力差。藉由該壓力差，液體L2中之細胞α如圖7所示於流路10側被連通孔33捕獲。再者，流路內之「壓力」係指靜壓。由此，「壓力差」係流路間之靜壓差。

本實施形態中，藉由流動於流路10之液體L1、L2之合計流量與流動於流路20之液體L3、L4之合計流量之不同，而使流路10內之壓力高於流路20內之壓力。然而，不藉由流動於流路10之流量與流動於流路20之流量之不同，而藉由流路10與流路20之形狀不同，亦可使流路10內之壓力高於流路20內之壓力。處理S12中，流動於流路10之液體L1、L2之合計流量為60 μL/h。流動於流路20之液體L3、L4之合計流量為40 μL/h。

繼而，如圖5所示，停止向流路10導入細胞懸濁液(處理S13)。具體而言，關閉閥門66，一面於管部47內流動流體F1，一面使管部48內之流體F1之流動停止。於管部77、78內流動流體F2。其結果，如圖8所示，於流路10流動作為液體L1之緩衝液，將未被連通孔33捕獲到之細胞α沖洗掉。流路20中與處理S12相同，作為液體L3、L4之緩衝液與試樣並列流動。

處理S13中，維持處理S12中之供給部40之泵部41排出之流體F1的流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2的流量。關閉閥門66，管部48內之流體F1之流動停止，管部47內之流體F1之流量增加有處理S12中流過管部48內之流體F1的流量。其結果，流動於流路10之緩衝液之流量增加有處理S12中流過流路10之細胞懸濁液的流量。由此，即便自處理S12切換至處理S13，亦可抑制流路10內之壓力變化。

繼而，如圖5所示，停止向流路20導入緩衝液(處理S14)。具體而言，關閉閥門91，一面於管部78內流動流體F2，一面使管部77內之流體F2之流動停止。管部47內流動流體F1。管部48內之流體F1之流動停止。其結果，如圖9所示，流路20中僅流動作為液體L4之試樣，亦向流路20之連通孔33側流入包含標的物質之試樣。由此，標的物質通過連通孔33而接觸於被連通孔33捕獲之細胞α。藉此，細胞α相對於標的物質開始反應。

處理S14中，維持處理S12及處理S13中之供給部40之泵部41排出之流體F1的流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2的流量。關閉閥門91，管部77內之流體F2之流動停止，因此管部78內之流體F2之流量增加有處理S12及處理S13中流過管部77內之流體F2的流量。其結果，流動於流路20之試樣之流量增加有處理S12及處理S13中流過流路20之緩衝液的流量。由此，即便自處理S13切換至處理S14，亦可抑制流路20內之壓力變化。

接下來，對本實施形態之變化例之微小裝置系統之使用方法進行說明。本變化例對將微小裝置系統1用於形成脂質雙層膜之情形進行說明。本變化例之微小裝置系統大致與上述實施形態類似或相同。本變化例之微小裝置系統中，微小流體裝置2之連通孔33之直徑、及液體L1、L2、L3、L4之種類與上述實施形態不同。以下，以上述實施形態與變化例之不同點為主進行說明。

本變化例之微小流體裝置2之連通孔33之直徑大於上述實施形態之連通孔33之直徑。例如，本變化例之連通孔33之直徑之上限為流路10、20之深度以下。即，若流路10、20之深度為100 μm，則連通孔33之直徑亦可為100 μm。本變化例之微小流體裝置2中，連通孔33之直徑例如可形成為1～30 μm。本變化例中，連通孔33之直徑為10 μm。液體L2、L3為溶解有脂質之油性溶液(以下，僅稱為「油性溶液」)。液體L1、L4為水溶液。液體L1、L2、L3、L4中亦可添加螢光色素以確認各自之流動。

脂質為脂質雙層膜形成成分，具有親水基(親水性原子團)與疏水基(疏水性原子團)。脂質係根據所要形成之脂質雙層膜而適當選擇。脂質例如為磷脂質、糖脂質、膽固醇、或其他化合物。作為磷脂質，可列舉例如磷脂醯膽鹼、磷脂醯乙醇胺、磷脂絲胺酸、磷脂醯肌醇、神經鞘磷脂等。作為糖脂質，可列舉例如腦甘脂、神經節苷脂等。

作為溶解脂質之油性溶劑，適當選擇各種有機溶劑。作為油性有機溶劑，可列舉例如十六烷、角鯊烯等。

液體L1、L4之水溶液例如為緩衝液。該緩衝液例如亦可為PBS。液體L1、L4之水溶液包含對脂質雙層膜之形成無影響之各種成分。

接下來，參照圖10至圖13說明向本變化例之微小流體裝置2供給液體之方法。圖10係表示向本變化例之微小流體裝置2供給液體之方法之流程圖。圖11至圖13係用以說明向微小流體裝置2供給液體之方法之各步驟之圖。圖11至圖13中，箭頭表示液體之流動方向。圖11及圖12中，雙點鏈線表示不同液體之分界。該分界上，不同液體相互混合。

首先，如圖10所示，準備對微小流體裝置2供給液體之液體供給裝置3(處理S21)。具體而言，導入部50以向流入路11之注入口11a導入作為液體L1之水溶液之方式配置。導入部55以向流入路12之注入口12a導入作為液體L2之油性溶液之方式配置。導入部80以向流入路21之注入口21a導入作為液體L3之油性溶液之方式配置。導入部85以向流入路22之注入口22a導入作為液體L4之水溶液之方式配置。

繼而，如圖10所示，藉由泵部41、71對各管部47、48、77、78導入流體F1、F2(處理S22)。具體而言，自供給部40之泵部41之排出口41a將流體F1以固定流量排出，於管部47、48內流動流體F1。自供給部70之泵部71之排出口71a將流體F2以固定流量排出，於管部77、78內流動流體F2。此時，閥門61、66、91、96全部為打開狀態。其結果，如圖11所示，藉由液體供給裝置3對流路10導入液體L1、L2，且對流路20導入液體L3、L4。流路10中，以油性溶液較水溶液更靠近流路20流動之方式，使水溶液與油性溶液並列流動。流路20中，以油性溶液較水溶液更靠近流路10流動之方式，使油性溶液與水溶液並列流動。即，於流路10及流路20之各者形成水溶液流動之層與油性溶液流動之層。

本變化例中，以流路10內之壓力與流路20內之壓力成為相同之方式，自供給部40之泵部41及供給部70之泵部71排出流體F1、F2。該「相同」包含產生不使形成於連通孔33之脂質膜破碎之程度之壓力差的情形。再者，流路內之「壓力」係指靜壓。由此，「壓力差」係流路間之靜壓差。

本變化例中，藉由使流動於流路10之液體L1、L2之合計流量與流動於流路20之液體L3、L4之合計流量相同，而使流路10內之壓力與流路20內之壓力相同。然而，即便流動於流路10之流量與流動於流路20之流量不同，藉由流路10與流路20之形狀不同，亦可使流路10內之壓力與流路20內之壓力相同。處理S22中，流動於流路10之液體L1、L2之合計流量為10 μL/h。流動於流路20之液體L3、L4之合計流量為10 μL/h。

繼而，如圖10所示，停止向流路10導入油脂溶液(處理S23)。具體而言，關閉閥門66，一面於管部47內流動流體F1，一面使管部48內之流體F1之流動停止。管部77、78內流動流體F2。其結果，如圖12所示，流路10中僅流動作為液體L1之水溶液，而將流路10內之油性溶液沖洗掉。由此，向連通孔33之流路10側供給水溶液，液體L1之水溶液與液體L3之油性溶液之界面形成於連通孔33。該界面上，將親水基向水溶液側排列之單分子之脂質膜形成於連通孔33。流路20中與處理S22相同，作為液體L3、L4之水溶液與油性溶液並列流動。

處理S23中，維持處理S22中之供給部40之泵部41排出之流體F1的流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2的流量。由於關閉閥門66，管部48內之流體F1之流動停止，因此管部47內之流體F1之流量增加有處理S22中流過管部48內之流體F1的流量。其結果，流動於流路10之水溶液之流量增加有處理S22中流過流路10之油性溶液之流量。由此，即便自處理S22切換至處理S23，亦可抑制流路10內之壓力變化。

繼而，如圖10所示，停止向流路20導入油性溶液(處理S24)。具體而言，關閉閥門91，一面於管部78內流動流體F2，一面使管部77內之流體F2之流動停止。管部47內流動流體F1。管部48內之流體F1之流動停止。其結果，如圖13所示，流路20中僅流動作為液體L4之水溶液，將流路20內之油性溶液沖洗掉。此時，於形成於連通孔33之單分子之脂質膜的疏水基配置油性溶液中之脂質β之疏水基而於連通孔33形成脂質雙層膜。所形成之脂質雙層膜具有脂質2分子之疏水基彼此按尾對尾方式相向地配向之構造。

處理S24中，維持處理S22中之供給部40之泵部41排出之流體F1的流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2的流量。由於關閉閥門91，管部77內之流體F2之流動停止，因此管部78內之流體F2之流量增加有處理S23中流過管部77內之流體F2的流量。其結果，流動於流路20之水溶液之流量增加有處理S23中流過流路20之油性溶液的流量。由此，即便自處理S23切換至處理S24、亦可抑制流路20內之壓力變化。

如上所述，供給部40中，導入部55以與流動於管部48之流體F1之流量相應之流量向流路10導入液體L2。因此，藉由使管部48內之流體F1之流動停止，而停止向流路10導入液體L2。管部48內之流體F1之流動停止的狀態下，自泵部41之排出口41a排出之流體F1流入至分支管45之除管部48以外的部分。由於在分支管45中管部47、48自連接部46分支，因此管部48內之流體F1之流動停止的狀態下之管部47內之流體F1之流量，與管部48內之流體F1之流動不停止的狀態相比增加。上述實施形態及變化例中，向管部47流入未流入至管部48之流量之流體F1。導入部50以與流動於管部47之流體F1之流量相應之流量向流路10導入液體L1。因此，即便於在管部48內之流體F1之流動停止的狀態與不停止之狀態之間轉換的情形時，亦可抑制流動於流路10之液體L1、L2之合計流量之變化。由此，上述液體供給裝置3中，即便於在管部48內之流體F1之流動停止的狀態與不停止之狀態之間轉換的情形時，亦可抑制流路10中之壓力變化。其結果，不對液體L1、L2之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。

供給部70具有與供給部40相同之構成。因此，即便於在管部77內之流體F2之流動停止的狀態與不停止之狀態之間轉換的情形時，亦可抑制流路20中之壓力變化。其結果，不對液體L1、L2、L3、L4之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。

導入部50包含與管部47連接並且於內部收容液體L1之收容管51。導入部55包含與管部48連接並且於內部收容液體L2之收容管56。因此，對應於流動於管部47之流體F1之流量而將收容管51中收容之液體L1壓出。對應於流動於管部48之流體F1之流量而將收容管56中收容之液體L2壓出。其結果，可以更簡單構成實現抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。

停止部65包含對連接管部48與導入部55之流路進行開閉之閥門66。因此，管部48內之流體F1之流動容易藉由閥門66而停止。若閥門66設置於導入部55與管部48之間，則於藉由該閥門66而使管部48之流體F1之流動停止的情形時，來自泵部41之流體F1將不受液體L2之壓縮性及導入部55內之流路之膨脹等的影響而流入至管部47。由此，進一步抑制流路10中之壓力變化。

微小流體裝置2具有與流路10連接之流入路11、12。流入路11、12於方向D2上配置於較連通孔33更遠離流路20之位置。流入路12自方向D3觀察，於較流入路11更靠流路20側延伸。導入部50以向流入路11導入液體L1之方式配置。導入部55以向流入路12導入液體L2之方式配置。該情形時，藉由對流入路11、12之各者導入液體L1、L2，而於流路10內形成液體L1流動之層與液體L2流動之層。若為該構成，則可藉由是否對流入路12導入液體L2而控制供給至連通孔33之液體。

微小流體裝置2具有與流路20連接之流入路21、22。流入路21、22於方向D2上配置於較連通孔33更遠離流路10之位置。流入路21自方向D3觀察，於較流入路22更靠流路10側延伸。導入部80以向流入路21導入液體L3之方式配置。導入部85以向流入路22導入液體L4之方式配置。該情形時，藉由對流入路21、22之各者導入液體L3、L4，而於流路20內形成液體L3流動之層與液體L4流動之層。若為該構成，則可藉由是否導入液體L3而控制供給至連通孔33之液體。

連通孔33之直徑為1～15 μm。該情形時，藉由於流路10與流路20之間設置壓力差，可於連通孔33捕獲細胞α。

上述液體供給方法中，於管部47、48內流動流體之步驟中對流路10導入液體L1、L2。使管部48內之流體F1之流動停止的步驟中，對流路10導入液體L1但不導入液體L2。管部48內之流體F1之流動停止的狀態下，自泵部41之排出口41a排出之流體F1流入至分支管45之除管部48以外的部分。因此，管部48內之流體F1之流動停止的狀態下之管部47內之流體F1之流量，與管部48內之流體F1之流動不停止之狀態相比增加。由此，上述液體供給方法中，可於在管部47、48內流動流體F1之步驟與使管部48內之流體F1之流動停止的步驟之間，抑制流路10中之壓力變化。其結果，不對液體L1、L2之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。

於管部47、48內流動流體之步驟中，流路10中，以液體L2較液體L1更靠近流路20流動之方式，使液體L1與液體L2並列流動。該情形時，可於在管部47、48內流動流體F1之步驟與使管部48內之流體F1之流動停止的步驟之間，控制供給至連通孔33之液體。

於管部77、78內流動流體F2之步驟中，對流路20導入液體L3、L4。使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中，向流路20導入液體L4而不導入液體L3。即便於管部77內之流體之流動停止的狀態下，自泵部71之排出口71a排出之流體亦會流入至分支管75之除管部77以外的部分。因此，管部77內之流體F2之流動停止的狀態下之管部78內之流體F2之流量，與管部77內之流體F2之流動不停止的狀態相比增加。由此，上述液體供給方法中，可於在管部77、78內流動流體F2之步驟與使管部77內之流體F2之流動停止的步驟之間，抑制流路20中之壓力變化。其結果，不對液體L1、L2、L3、L4之導入量進行電子控制，而以簡單構成即可抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。

於管部77、78內流動流體F2之步驟中，流路20中，以液體L3較液體L4更靠近流路10流動之方式，使液體L3與液體L4並列流動。該情形時，可於在管部77、78內流動流體F2之步驟與使管部77內之流體F2之流動停止的步驟之間，抑制供給至連通孔33之液體。

上述實施形態中，液體L2為包含複數個細胞α之懸濁液。液體L4亦可為包含與細胞α接觸之標的物質之試樣。於管部47、48內流動流體F1之步驟及於管部77、78內流動流體F2之步驟中，以使流路10內之壓力高於流路20內之壓力之方式，自供給部40之泵部41及供給部70之泵部71將流體F1、F2排出。使管部48內之流體F1之流動停止的步驟中，維持於管部47、48內流動流體F1之步驟及於管部77、78內流動流體F2之步驟中的、供給部40之泵部41排出之流體F1之流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2之流量。

該情形時，可於連通孔33之流路10側捕獲細胞α。使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中，可使標的物質接觸於所捕獲之細胞α。使管部48內之流體F1之流動停止的步驟中，抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。因此，防止所捕獲之細胞α意外脫離連通孔33、及所捕獲之細胞α被壓抵於連通孔33而破碎。

使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中，維持於管部47、48內流動流體F1之步驟及於管部77、78內流動流體F2之步驟中的、供給部40之泵部41排出之流體F1的流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2的流量。該情形時，使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中，抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。因此，防止所捕獲之細胞α意外脫離連通孔33、及所捕獲之細胞α被壓抵於連通孔33而破碎。

上述變化例中，液體L4為水溶液。液體L3為溶解有脂質β之油性溶液。供給液體之步驟於使管部77內之流體F2之流動停止的步驟之前，具有對流路10供給水溶液之步驟。於管部77、78內流動流體F2之步驟及向流路10供給水溶液之步驟中，以使流路10內之壓力與流路20內之壓力成為相同之方式，自供給部40之泵部41及供給部70之泵部71將流體F1及流體F2排出。使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中，維持於管部77、78內流動流體F2之步驟及向流路10供給水溶液之步驟中的、供給部40之泵部41排出之流體F1的流量、及供給部70之泵部71排出之流體F2的流量。該情形時，於使管部77內之流體F2之流動停止之前於連通孔33形成單分子之脂質膜，於使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中於連通孔33形成脂質雙層膜。使管部77內之流體F2之流動停止的步驟中，抑制流路10與流路20之間之壓力差之變化。因此，防止所形成之脂質膜破碎。

以上，對本發明之實施形態及變化例進行了說明，但本發明並非必須限定於上述實施形態及變化例，能夠於不脫離其主旨之範圍進行各種變更。

例如，連通部30之形狀並不限定於上述實施形態及變化例中記載之形狀。連通部30亦可包含連通流路10與流路20之狹縫來代替連通孔33。該情形時，實施形態及變化例中記載之「連通孔33之直徑」亦可換成「連通部30之狹縫寬」。

分支管45、75之各者中，自連接部46、76分支之管部並不限定於2個。液體供給裝置3亦可具備分支管45、75所具有之管部數之與各管部連接之導入部，亦可於各管部具備停止部。

流路10、20之各者中，流入路11、12、21、22並不限定於2個。亦可於流路10、20之各者連接有3個以上之流入路。

微小流體裝置2亦可具有連通流路10與流路20之複數個連通部30。

液體供給裝置3亦可僅對流路10、20之任一者供給液體。該情形時，亦可僅使用供給部40、70之任一者。

自排出口41a、71a排出之流體F1、F2亦可為氣體。氣體之壓縮性大於液體之壓縮性。因此，自排出口41a、71a排出之流體F1、F2為液體之情形時，以較流體F1、F2為氣體之情形高之精度調整藉由操作泵部41、71而供給至微小流體裝置2之液體L1、L2、L3、L4的量。上述實施形態及變化例中，液體供給裝置3以自泵部41、71至流路10、20不進氣體之方式構成。

微小流體裝置2中亦可於自泵部41及泵部71排出流體F1、F2之前配置有各種液體。例如，亦可於泵部41及泵部71動作之前，於流入路11及流路10之一部分配置有液體L1，於流入路12及流路10之一部分配置有液體L2，於流入路21及流路20之一部分配置有液體L3，於流入路22及流路20之一部分配置有液體L4。該情形時，亦可於流路10內預先形成有液體L1之層與液體L2之層。亦可於流路20內預先形成有液體L3之層與液體L4之層。

導入部50、55、80、85收容液體L1、L2、L3、L4之部分並不限定於如收容管51、56、81、86般與分支管45、75直接連接之管狀構件。例如，導入部50、55、80、85亦可為藉由由自各管部47、48、77、78排出之流體F1、F2施加之壓力而排出各液體L1、L2、L3、L4之注射器。

供給部40亦可不具備停止部60。供給部70亦可不具備停止部95。

停止部60、65、90、95亦可分別設置於收容管51、56、81、86之一端或兩端，亦可分別設置於收容管51、56、81、86之流路之中途。

停止部60、65、90、95並不限定於藉由閥門而使流體停止流動之構成。例如，停止部60、65、90、95不為閥門，亦可包含構成自管部47、48、77、78至微小流體裝置2為止之流路之一部分的彈性管。停止部60、65、90、95亦可構成為藉由彈性管例如由人手折彎而封閉自管部47、48、77、78至微小流體裝置2為止之流路之一部分。

1:微小裝置系統 2:微小流體裝置 3:液體供給裝置 4:覆蓋玻璃 5:基板 10,20:流路 11,12,21,22:流入路 11a,12a,21a,22a:注入口 13,23:流出路 13a,23a:流出口 30:連通部 31,32:凹陷 33:連通孔 40,70:供給部 41,71:泵部 41a,71a:排出口 45,75:分支管 46,76:連接部 47,48,77,78:管部 50,55,80,85:導入部 51,56,81,86:收容管 60,65,90,95:停止部 61,66,91,96:閥門 F1,F2:流體 L1,L2,L3,L4:液體 D1,D2,D3:方向 S11,S12,S13,S14,S21,S22,S23,S24:處理 α:細胞 β:脂質

圖1係本實施形態之微小裝置系統之概略圖。 圖2係微小流體裝置之局部放大圖。 圖3係用以對微小裝置系統之動作進行說明之圖。 圖4係用以對微小裝置系統之動作進行說明之圖。 圖5係表示向微小流體裝置供給液體之方法之流程圖。 圖6係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。 圖7係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。 圖8係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。 圖9係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。 圖10係表示向本實施形態之變化例之微小裝置系統的微小流體裝置供給液體之方法之流程圖。 圖11係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。 圖12係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。 圖13係用以說明向微小流體裝置供給液體之方法之圖。

1:微小裝置系統

2:微小流體裝置

3:液體供給裝置

4:覆蓋玻璃

5:基板

10,20:流路

11,12,21,22:流入路

11a,12a,21a,22a:注入口

13,23:流出路

13a,23a:流出口

30:連通部

40,70:供給部

41,71:泵部

41a,71a:排出口

45,75:分支管

46,76:連接部

47,48,77,78:管部

50,55,80,85:導入部

51,56,81,86:收容管

60,65,90,95:停止部

61,66,91,96:閥門

F1,F2:流體

L1,L2,L3,L4:液體

D1,D2,D3:方向

Claims (15)

1. 一種液體供給裝置，其具備：泵部，其具有排出流體之排出口；分支管，其具有與上述排出口連接之連接部、自上述連接部分支之第1及第2管部；第1及第2導入部，其等分別與上述分支管連接，並且對具有第1流路、沿上述第1流路延伸之第2流路、及連通上述第1流路與上述第2流路之連通孔的微小流體裝置供給液體；及停止部，其使上述第2管部中之上述流體之流動停止；且上述第1導入部與上述第1管部連接，且以與流動於上述第1管部之上述流體之流量相應之流量向上述第1流路導入第1液體，上述第2導入部與上述第2管部連接，且以與流動於上述第2管部之上述流體之流量相應之流量向上述第1流路導入第2液體。
2. 如請求項1之液體供給裝置，其中，上述第1導入部包含與上述第1管部連接並且於內部收容上述第1液體之第1收容管，上述第2導入部包含與上述第2管部連接並且於內部收容上述第2液體之第2收容管。
3. 如請求項1或2之液體供給裝置，上述停止部包含對連接上述第2管部與上述第2導入部之流路進行開 閉之閥門。
4. 一種微小裝置系統，其具備：微小流體裝置，其具有第1流路、沿上述第1流路延伸之第2流路、及連通上述第1流路與上述第2流路之連通孔；第1供給部，其對上述第1流路供給液體；及第2供給部，其對上述第2流路供給液體；且上述第1供給部具有：泵部，其具有排出流體之排出口；分支管，其具有與上述第1供給部之上述泵部之上述排出口連接之連接部、自上述連接部分支之第1及第2管部；第1導入部，其與上述第1管部連接，且以與流動於上述第1管部之上述流體之流量相應之流量向上述第1流路導入第1液體；第2導入部，其與上述第2管部連接，且以與流動於上述第2管部之上述流體之流量相應之流量向上述第1流路導入第2液體；及停止部，其使上述第2管部中之上述流體之流動停止。
5. 如請求項4之微小裝置系統，其中，上述微小流體裝置具有與上述第1流路連接之第1及第2流入路，上述第1及第2流入路於在通過上述第1流路及上述第2流路之平面上與上述第2流路之延伸方向正交之方向上，配置於較上述連通孔更遠離上述第2流路之位置，上述第2流入路自與上述平面正交之方向觀察，於較上述第1流入路 更靠上述第2流路側延伸，上述第1導入部以向上述第1流入路導入上述第1液體之方式配置，上述第2導入部以向上述第2流入路導入上述第2液體之方式配置。
6. 如請求項4或5之微小裝置系統，其中，上述第2供給部具有：泵部，其具有排出流體之排出口；分支管，其具有與上述第2供給部之上述泵部之上述排出口連接之連接部、自上述連接部分支之第3管部及第4管部；第3導入部，其與上述第3管部連接，且以與流動於上述第3管部之上述流體之流量相應之流量向上述第2流路導入第3液體；第4導入部，其與上述第4管部連接，且以與流動於上述第4管部之上述流體之流量相應之流量向上述第2流路導入第4液體；及停止部，其使上述第3管部中之上述流體之流動停止。
7. 如請求項6之微小裝置系統，其中，上述微小流體裝置具有與上述第2流路連接之第3及第4流入路，上述第3及上述第4流入路於在通過上述第1流路及上述第2流路之平面上與上述第2流路之延伸方向正交之方向上，配置於較上述連通孔更遠離上述第1流路之位置，上述第3流入路自與上述平面正交之方向觀察，於較上述第4流入路更靠上述第1流路側延伸，上述第3導入部以向上述第3流入路導入上述第3液體之方式配置， 上述第4導入部以向上述第4流入路導入上述第4液體之方式配置。
8. 如請求項6之微小裝置系統，其中，上述連通孔之直徑為1~15μm。
9. 一種液體供給方法，其具有：準備液體供給裝置之步驟，該液體供給裝置向具有第1流路、沿上述第1流路延伸之第2流路、及連通上述第1流路與上述第2流路之連通孔之微小流體裝置供給液體；及藉由上述液體供給裝置向上述第1流路及上述第2流路導入液體之步驟；且上述液體供給裝置具有向上述第1流路供給液體之第1供給部、及向上述第2流路供給液體之第2供給部，上述第1供給部具有：泵部，其具有排出流體之排出口；分支管，其具有與上述排出口連接之連接部及自上述連接部分支之第1管部及第2管部；第1導入部，其與上述第1管部連接，且以與流動於上述第1管部之上述流體之流量相應之流量向上述第1流路導入第1液體；及第2導入部，其與上述第2管部連接，且以與流動於上述第2管部之上述流體之流量相應之流量向上述第1流路導入第2液體；上述供給液體之步驟具有：自上述第1供給部之上述泵部之上述排出口排出上述流體，而於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟；於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟之後，一面於上述第1管 部內流動上述流體一面使上述第2管部內之上述流體之流動停止的步驟。
10. 如請求項9之液體供給方法，其中，於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟中，於上述第1流路中，以上述第2液體較上述第1液體更靠近上述第2流路流動之方式，使上述第1液體與上述第2液體並列流動。
11. 如請求項9或10之液體供給方法，其中，上述第2供給部具有：泵部，其具有排出流體之排出口；分支管，其具有與上述排出口連接之連接部及自上述連接部分支之第3管部及第4管部；第3導入部，其與上述第3管部連接，且以與流動於上述第3管部之上述流體之流量相應之流量向上述第2流路導入第3液體；及第4導入部，其與上述第4管部連接，且以與流動於上述第4管部之上述流體之流量相應之流量向上述第2流路導入第4液體；上述供給液體之步驟具有：於使上述第2管部內之上述流體之流動停止之步驟之前，自上述第2供給部之上述泵部之上述排出口排出上述流體，而於上述第3及第4管部內流動上述流體之步驟；於使上述第2管部內之上述流體之流動停止之步驟之後，一面於上述第4管部內流動上述流體，一面使上述第3管部內之上述流體之流動停止之步驟。
12. 如請求項11之液體供給方法，其中， 於上述第3及第4管部內流動上述流體之步驟中，於上述第2流路中，以上述第4液體較上述第3液體更靠近上述第1流路流動之方式，使上述第3液體與上述第4液體並列流動。
13. 如請求項11之液體供給方法，其中，上述第2液體為包含複數個細胞之懸濁液，上述第4液體為包含與細胞接觸之標的物質之試樣，於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟及於上述第3及第4管部內流動上述流體之步驟中，以使上述第1流路內之壓力高於上述第2流路內之壓力之方式，自上述第1供給部之上述泵部及上述第2供給部之上述泵部排出上述流體，使上述第2管部內之上述流體之流動停止的步驟中，維持於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟及於上述第3及第4管部內流動上述流體之步驟中的、上述第1供給部之上述泵部排出之上述流體的流量、及上述第2供給部之上述泵部排出之上述流體的流量。
14. 如請求項13之液體供給方法，其中，使上述第3管部內之上述流體之流動停止的步驟中，維持於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟及於上述第3及第4管部內流動上述流體之步驟中的、上述第1供給部之上述泵部排出之上述流體的流量、及上述第2供給部之上述泵部排出之上述流體的流量。
15. 如請求項9或10之液體供給方法，其中， 上述第1液體為水溶液，上述第2液體為溶解有脂質之油性溶液，上述供給液體之步驟具有於使上述第2管部內之上述流體之流動停止之步驟之前，向上述第2流路供給水溶液之步驟，於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟及向上述第2流路供給水溶液之步驟中，以使上述第1流路內之壓力與上述第2流路內之壓力成為相同之方式，自上述第1供給部之上述泵部及上述第2供給部之上述泵部排出上述流體，使上述第2管部內之上述流體之流動停止的步驟中，維持於上述第1及第2管部內流動上述流體之步驟及向上述第2流路供給水溶液之步驟中的、上述第1供給部之上述泵部排出之上述流體的流量、及上述第2供給部之上述泵部排出之上述流體的流量。