JP2006078276A

JP2006078276A - Fluid conveyance device and method

Info

Publication number: JP2006078276A
Application number: JP2004261380A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yamazaki; 剛生山崎; Takahiro Ezaki; 隆博江崎; Susumu Yasuda; 進安田; Yoshikatsu Ichimura; 好克市村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: JP4208801B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid conveyance device capable of changing an introduction amount properly according to the kind, the concentration and the conveyance purpose of a sample required to be conveyed. <P>SOLUTION: This fluid conveyance device is equipped with a passage for circulating a fluid; and valves positioned in the middle of the passage, for controlling a fluid flow. In the fluid conveyance device, the passage comprises at least four passages, namely, the first passage, the second passage, the third passage, and the fourth passage to which each one end of the three passages is connected, and the valves are provided in the middle of at least each of the first and third passages, and each valve is operated corresponding to a pressure difference generated between the upstream side and the downstream side of the valve when the fluid flows in the passage, and each valve allows the fluid to pass when the pressure difference is below a prescribed value and blocks the fluid flow when the pressure difference is over the prescribed value, and the prescribed value is set corresponding to each valve. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流体の流れを制御するためのバルブを備えた流体搬送装置および流体搬送方法に関し、特にチップ上で化学分析や化学合成を行う小型化分析システム（μ−ＴＡＳ：ＭｉｃｒｏＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍ）において、流体の流れを制御するためのバルブを用いた流体搬送装置および流体搬送方法に関する。 The present invention relates to a fluid conveyance device and a fluid conveyance method having a valve for controlling the flow of fluid, and more particularly, a miniaturized analysis system (μ-TAS: Micro Total Analysis System) that performs chemical analysis and chemical synthesis on a chip. The present invention relates to a fluid conveyance device and a fluid conveyance method using a valve for controlling the flow of fluid.

近年、立体微細加工技術の発展に伴い、ガラスやシリコン等の基板上に、微小な流路とポンプ、バルブ等の流体素子およびセンサを集積化し、その基板上で化学分析を行うシステムが注目されている。これらのシステムは、小型化分析システム、μ−ＴＡＳ（ＭｉｃｒｏＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍ）あるいはＬａｂｏｎａＣｈｉｐと呼ばれている。化学分析システムを小型化することにより、無効体積の減少や試料の分量の大幅な低減が可能となる。また、分析時間の短縮やシステム全体の低消費電力化が可能となる。さらに、小型化によりシステムの低価格を期待することができる。μ−ＴＡＳは、システムの小型化、低価格化および分析時間の大幅な短縮が可能なことから、在宅医療やベッドサイドモニタ等の医療分野、ＤＮＡ解析やプロテオーム解析等のバイオ分野での応用が期待されている。 In recent years, with the development of three-dimensional microfabrication technology, attention has been focused on a system that integrates minute flow channels, fluid elements such as pumps and valves, and sensors on a substrate such as glass or silicon, and performs chemical analysis on the substrate. ing. These systems are called miniaturized analysis systems, μ-TAS (Micro Total Analysis System) or Lab on a Chip. By reducing the size of the chemical analysis system, it is possible to reduce the ineffective volume and greatly reduce the amount of the sample. In addition, the analysis time can be shortened and the power consumption of the entire system can be reduced. Furthermore, the low price of the system can be expected by downsizing. Since μ-TAS can reduce the size and cost of the system and significantly reduce the analysis time, it can be applied in the medical field such as home medical care and bedside monitor, and in the bio field such as DNA analysis and proteome analysis. Expected.

上記したμ−ＴＡＳにおいて、微小流路内の流体の流れを制御するために、様々な形態のバルブがこれまでに提案されている。マイクロマシーニング技術を用いてシリコン基板上形成されたマイクロバルブが報告されている（非特許文献１参照）。該マイクロバルブは、シリコンのダイヤフラムを圧電アクチュエータで駆動することにより、流体の流れを制御することが可能である。また同文献では、多結晶シリコンの板上の駆動部材を弾性的に支持した一方向バルブ（Ｏｎｅ−ｗａｙＶａｌｖｅ）が報告されている。該バルブは、流れてくる流体自体により駆動部を動作させ、駆動部に対向した位置に形成された孔をふさぐことにより流路を遮蔽する。このように、アクチュエータを備えずに、流体そのものにより動作するバルブは、受動バルブ（Ｐａｓｓｉｖｅｖａｌｖｅ）と呼ばれている。受動バルブは、アクチュエータが不要なので、比較的単純な構造で流体を制御できる、作製コストが低い等の利点がある。 In the above-described μ-TAS, various types of valves have been proposed so far in order to control the flow of fluid in the microchannel. A microvalve formed on a silicon substrate using a micromachining technique has been reported (see Non-Patent Document 1). The microvalve can control the flow of fluid by driving a silicon diaphragm with a piezoelectric actuator. In the same document, a one-way valve that elastically supports a driving member on a polycrystalline silicon plate is reported. The valve operates the drive unit with the flowing fluid itself, and blocks the flow path by closing a hole formed at a position facing the drive unit. In this way, a valve that is not provided with an actuator and operates by the fluid itself is called a passive valve. Since the passive valve does not require an actuator, there are advantages such as that the fluid can be controlled with a relatively simple structure and the manufacturing cost is low.

上記したμＴＡＳにおいて、一定量の液体試料を流路中から取り出して、次の工程に搬送する操作は、非常に有用である。例えば、ＨＰＬＣ（ＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＬｉｑｕｉｄＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）のカラム部分（分析部分）に、一定量の液体試料を注入するインジェクタ−が、特許文献１に開示されている。図８は、サンプリングバルブ８０１を用いて一定量の液体試料をＨＰＬＣカラム８０３に注入する方法である。図８では、液体試料を太い線で、緩衝液を細い線で示してある。はじめ、サンプリングバルブを図８（ａ）のように配置する。液体試料は試料ループ流路８０４を満たしていて、緩衝液は分析用流路８０５を満たしている。次に図８（ｂ）のように、サンプリングバルブ８０１を回転し、サンプリングバルブ内８０１内の液体試料８０６を、分析用流路８０５に挿入する。次に図８（ｃ）のように、圧力発生源８０２を駆動することにより、サンプリングバルブ内にあった液体試料８０６を切り出して、ＨＰＬＣカラム８０３に搬送する。さらに、特許文献１には、誘電性の多孔質材料と十字型の流路の交差部を利用して、該交差部に規定される体積の液体試料をＨＰＬＣカラムに導入する方法が開示されている。この方法では、誘電性の多孔質材料が電気浸透流は通過させるのに対して圧力流（Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｉｖｅｎｆｌｏｗ）に対して非常に高い流路抵抗を示すという現象を利用している。
米国特許第６２９０９０９号明細書 In the above-described μTAS, the operation of taking a certain amount of liquid sample from the flow path and transporting it to the next step is very useful. For example, Patent Document 1 discloses an injector that injects a predetermined amount of a liquid sample into a column portion (analysis portion) of HPLC (High Performance Liquid Chromatography). FIG. 8 shows a method of injecting a certain amount of liquid sample into the HPLC column 803 using the sampling valve 801. In FIG. 8, the liquid sample is indicated by a thick line, and the buffer solution is indicated by a thin line. First, the sampling valve is arranged as shown in FIG. The liquid sample fills the sample loop flow path 804 and the buffer fills the analysis flow path 805. Next, as shown in FIG. 8B, the sampling valve 801 is rotated, and the liquid sample 806 in the sampling valve 801 is inserted into the analysis flow path 805. Next, as shown in FIG. 8C, by driving the pressure generation source 802, the liquid sample 806 in the sampling valve is cut out and transported to the HPLC column 803. Further, Patent Document 1 discloses a method for introducing a liquid sample having a volume defined by an intersection between a dielectric porous material and a cross-shaped flow path into an HPLC column. Yes. This method utilizes a phenomenon that a dielectric porous material exhibits a very high flow path resistance with respect to a pressure flow while allowing an electroosmotic flow to pass therethrough.
US Pat. No. 6,290,909

しかしながら、上述したような従来の技術においては、以下に示すような問題点がある。
図８に示したサンプリングバルブを用いる方式は、特許文献１でも指摘されているように、正確な分析を実施する場合、流れの乱れによる混合、無効体積を最小にするために、バルブの開閉動作を正確に行う必要がある。しかしながらこれらのことは非常に困難である。また、正確な開閉動作を実施するためには、おおがかりな制御系が必要になりシステム全体が大型化する可能性がある。 However, the conventional techniques as described above have the following problems.
As pointed out in Patent Document 1, the method using the sampling valve shown in FIG. 8 is a valve opening / closing operation in order to minimize mixing and invalid volume due to flow turbulence when performing accurate analysis. Must be done accurately. However, these are very difficult. In addition, in order to perform an accurate opening / closing operation, an overwhelming control system is required, which may increase the size of the entire system.

よって、本発明の課題は、おおがかりな制御系を用いることなく、一定量の試料を切り出すことが可能な流体搬送装置を提供することである。
特許文献１に開示されている方法では、誘電性の多孔質材料が圧力流（Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｉｖｅｎｆｌｏｗ）に対して非常に高い流路抵抗を示し、電気浸透流のみを通過させるという現象を利用している。電気浸透流は、流路内壁表面の帯電と溶液中のイオンの移動によって発生する。したがって、流路内壁表面と液体試料の組合わせによっては、電気浸透流が発生しない、もしくは発生したとしても駆動力が弱くなる可能性がある。また、電位差を印可することにより電気泳動効果で試料中の各成分が分離してしまう可能性がある。したがって、特許文献１に開示されている方法は、このような場合には用いることが困難である。 Therefore, the subject of this invention is providing the fluid conveyance apparatus which can cut out a fixed quantity of samples, without using an overwhelming control system.
In the method disclosed in Patent Document 1, a dielectric porous material exhibits a very high flow path resistance against pressure flow (Pressure drive flow), and utilizes the phenomenon that only electroosmotic flow is allowed to pass. Yes. The electroosmotic flow is generated by charging of the inner wall surface of the flow channel and movement of ions in the solution. Therefore, depending on the combination of the inner wall surface of the flow path and the liquid sample, there is a possibility that the electroosmotic flow does not occur or even if it occurs, the driving force becomes weak. In addition, by applying the potential difference, each component in the sample may be separated due to the electrophoresis effect. Therefore, the method disclosed in Patent Document 1 is difficult to use in such a case.

よって、本発明の課題は、必ずしも電気浸透流を用いることなく、流路内壁表面と液体試料の種類によらずに、一定量の試料を切り出すことが可能な流体搬送装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fluid conveyance device capable of cutting out a certain amount of sample without necessarily using an electroosmotic flow, regardless of the flow path inner wall surface and the type of liquid sample. .

また、特許文献１に開示されている方法では、交差部（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）の体積により、導入される試料の量が決定される。したがって、搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることができない。また、交差部の体積は、交差する二本の流路の幅と深さにより、決定される。したがって、流路抵抗等の流体パラメータをもとに流路の形状を設計した場合、その形状により、導入量が決定されてしまう。 In the method disclosed in Patent Document 1, the amount of sample to be introduced is determined by the volume of the junction. Therefore, the introduction amount cannot be changed appropriately depending on the type and concentration of the sample to be transported and the purpose of transport. Further, the volume of the intersecting portion is determined by the width and depth of the two intersecting flow paths. Therefore, when the shape of the flow path is designed based on a fluid parameter such as flow path resistance, the introduction amount is determined by the shape.

よって、本発明の課題は、搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能な流体搬送装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、流路の幅と深さに導入量が規定されることのない流体搬送装置を提供することである。 Therefore, the subject of this invention is providing the fluid conveyance apparatus which can change the introduction amount suitably according to the kind and density | concentration of a sample to convey, and the conveyance objective. Furthermore, the subject of this invention is providing the fluid conveyance apparatus by which the introduction amount is not prescribed | regulated by the width | variety and depth of a flow path.

すなわち、本発明の第一は、流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されていることを特徴とする流体搬送装置である。 That is, a first aspect of the present invention is a fluid conveyance device including a flow path for flowing a fluid and a valve located in the middle of the flow path for controlling the flow of the fluid. The path includes a first flow path, a second flow path, and a third flow path, and at least four flow paths in which one end of these three flow paths is connected to the fourth flow path. The valve is provided in the middle of each of the third flow paths, and the valve operates according to a pressure difference generated between the upstream side and the downstream side of the valve when fluid flows in the flow path. When the pressure difference is less than a predetermined value, each valve allows fluid to pass.When the pressure difference is greater than or equal to a predetermined value, the flow of the fluid is interrupted, and the predetermined value is applied to each valve. It is the fluid conveyance apparatus characterized by setting according to this.

前記バルブは、所定の方向に流体が流れるときはこれを通過させ、前記所定の方向と逆方向に流れるときは、前記圧力差が前記所定の値未満のときは通過させ、前記圧力差が前記所定の値以上のときは流体の流れを遮断することが好ましい。
前記第４の流路には、一端に送流手段が接続され、他端に流体の分析手段が接続されていることが好ましい。 When the fluid flows in a predetermined direction, the valve passes through the valve.When the fluid flows in a direction opposite to the predetermined direction, the valve passes when the pressure difference is less than the predetermined value. It is preferable to shut off the fluid flow when the value is equal to or greater than a predetermined value.
It is preferable that a flow sending means is connected to one end of the fourth flow path, and a fluid analysis means is connected to the other end.

また、本発明の第二は、流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置を用いた流体搬送方法であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されている前記流体搬送装置を用意する工程と、前記第４の流路の一端より、第１の流体を導入し、前記第１乃至第４の流路を第１の流体で満たす工程と、前記第１乃至第３の流路の、前記第４の流路に接続された一端とは逆の他端の一つから、第２の流体を導入し、第２の流体を導入した他端を備えた流路と、これとは別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つ及び、第４の流路の前記他端を備えた流路との第１の交差部と前記別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つとの第２の交差部との間を第２の流体で満たす工程と、前記第４の流路の一端より第１の流体を導入し、前記第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を第４の流路の他端に搬送する工程とを有することを特徴とする流体搬送方法である。 A second aspect of the present invention is a fluid conveyance method using a fluid conveyance device comprising a flow path for flowing a fluid and a valve located in the middle of the flow path for controlling the flow of the fluid. The flow path includes a first flow path, a second flow path, and a third flow path, and at least four flow paths in which one end of these three flow paths is connected to the fourth flow path. The valve is provided at least in the middle of each of the first to third flow paths, and the valve generates pressure between the upstream side and the downstream side of the valve when a fluid flows through the flow path. Each valve operates according to the difference, and when the pressure difference is less than a predetermined value, each valve allows the fluid to pass therethrough, and when the pressure difference is greater than or equal to a predetermined value, the flow of the fluid is interrupted, The value is set according to each valve, the step of preparing the fluid conveyance device, and the fourth A step of introducing a first fluid from one end of the path and filling the first to fourth flow paths with the first fluid; and the fourth flow path of the first to third flow paths. The second fluid is introduced from one of the other ends opposite to the connected one end, the flow path having the other end into which the second fluid is introduced, and the first to third different from this A second intersection between a first intersection of at least one of the channels and a channel having the other end of the fourth channel and at least one of the other first to third channels. A step of filling the gap with the second fluid, a first fluid is introduced from one end of the fourth flow path, and a second gap between the first intersection and the second intersection And a step of conveying the fluid to the other end of the fourth flow path.

前記第４の流路の一端からの第１の流体の導入を、前記一端に接続した送流手段を用いて行うことが好ましい。
前記第４の流路の他端には、分析手段が接続され、第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を前記分析手段に搬送することが好ましい。 The introduction of the first fluid from one end of the fourth flow path is preferably performed using a flow sending means connected to the one end.
It is preferable that an analysis unit is connected to the other end of the fourth flow path, and the second fluid between the first intersection and the second intersection is conveyed to the analysis unit.

以上説明したように本発明は、おおがかりな制御系を用いることなしに、一定量の試料を切り出して搬送することできるという効果がある。また、本発明には、流路内壁表面や液体試料の種類によらずに一定量の試料を切り出して搬送することできるという効果がある。さらに本発明には、分析したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能となるという効果がある。さらに、本発明には、流路の幅と深さに導入量が規定されることがないという効果がある。 As described above, the present invention has an effect that a certain amount of sample can be cut out and transported without using an overwhelming control system. Further, the present invention has an effect that a certain amount of sample can be cut out and transported irrespective of the inner wall surface of the channel and the type of liquid sample. Furthermore, the present invention has an effect that the introduction amount can be appropriately changed according to the type and concentration of the sample to be analyzed and the purpose of conveyance. Furthermore, the present invention has an effect that the introduction amount is not defined by the width and depth of the flow path.

次に、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、本発明の流体搬送装置を用いて、分析部に一定量の液体試料（第二の液体）を搬送する方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、一定量の液体試料を搬送し、他の液体試料に導入して混合、反応させる場合にも本発明の液体搬送装置を用いることができる。
ここで本発明における流体とは、液体または気体を指すものとする。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a method for transporting a fixed amount of liquid sample (second liquid) to the analysis unit using the fluid transport device of the present invention will be described, but the present invention is not limited to this. For example, the liquid transport apparatus of the present invention can also be used when a certain amount of liquid sample is transported and introduced into another liquid sample to be mixed and reacted.
Here, the fluid in the present invention refers to a liquid or a gas.

（流体搬送装置の構成）
図１は、本発明の流体搬送装置の動作原理を説明するための模式図である。
本発明の流体搬送装置は、送液手段１１１と分析部１１２を接続する第四の流路１０４、前記第四の流路１０４と、それぞれ第一の交差部１０５、第二の交差部１０６、第三の交差部１０７で交差する、第一の流路１０１、第二の流路１０２、第三の流路１０３、前記第一の流路１０１中に設置された第一のバルブ１０８、前記第二の流路１０２中に設置された第二のバルブ１０９、前記第三の流路１０３中に設置された第三のバルブ１１０より構成される。 (Configuration of fluid transfer device)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the fluid conveyance device of the present invention.
The fluid conveyance device of the present invention includes a fourth channel 104 that connects the liquid feeding means 111 and the analysis unit 112, the fourth channel 104, a first intersection 105, a second intersection 106, The first flow path 101, the second flow path 102, the third flow path 103, the first valve 108 installed in the first flow path 101, which intersect at the third intersection 107, A second valve 109 installed in the second channel 102 and a third valve 110 installed in the third channel 103 are configured.

第一から第四のバルブに、流体が流れると、流量に応じてバルブ前後に圧力差が発生する。第一のバルブ、第二のバルブ及び第三のバルブは、それぞれ第一の流路、第二の流路及び第三の流路から第四の流路に流入する方向の流れに関しては、その流れによりバルブ前後に発生する圧力差、流量に関わらず、常に通過させる構造を持つ。一方、第四の流路から、第一の流路、第二の流路及び第三の流路から第四の流路に流入する方向の流れに関しては、流量もしくはバルブ前後に発生する圧力差が、ある特定の閾値以上の場合には遮断し、ある特定の閾値未満の場合には通過させる構造を持つ。バルブ部の詳細な構成に関しては、後述する。 When a fluid flows from the first to the fourth valve, a pressure difference is generated between the front and rear of the valve according to the flow rate. The first valve, the second valve, and the third valve are respectively related to the flow in the direction from the first flow path, the second flow path, and the third flow path to the fourth flow path. Regardless of the pressure difference and flow rate generated before and after the valve by the flow, it has a structure that allows it to always pass. On the other hand, regarding the flow in the direction from the fourth flow path to the first flow path, the second flow path, and the third flow path to the fourth flow path, the flow rate or the pressure difference generated before and after the valve However, it has a structure that blocks when it is above a certain threshold, and allows it to pass when it is below a certain threshold. The detailed configuration of the valve unit will be described later.

一定量の流体を切り出して搬送する上で、各バルブの閾値のうち、少なくとも一つは、他のものと異なることが好ましい。これにより特定のバルブのみを開閉することが容易に可能となる。また、切り出して搬送する流体の量を、変化させるためには、全てのバルブの閾値が、他のバルブの閾値と異なることがより好ましい。 In cutting out and transporting a certain amount of fluid, at least one of the threshold values of each valve is preferably different from the others. This makes it possible to easily open and close only a specific valve. Further, in order to change the amount of fluid to be cut out and conveyed, it is more preferable that the threshold values of all the valves are different from the threshold values of the other valves.

また、すべてのバルブの閾値が同じ場合でも、各流路の流路抵抗を適切に設計し、交差部分において各流路に分岐する流量の割合、すなわち各バルブに流れる流量を変えることにより、特定のバルブのみを開閉し、一定量の流体を切り出して搬送することも可能である。流路抵抗は、流路の太さや長さを変えることにより、所望の値に設計することが可能である。また、多孔質材料等の流路抵抗の高い材料を流路中に挿入することによっても、変えることが可能である。 Even if the threshold values of all valves are the same, the flow resistance of each flow path is designed appropriately and specified by changing the flow rate branching to each flow path at the intersection, that is, the flow rate flowing to each valve. It is also possible to open and close only the valve and cut out and transport a certain amount of fluid. The channel resistance can be designed to a desired value by changing the thickness and length of the channel. It can also be changed by inserting a material having a high flow resistance such as a porous material into the flow path.

本発明の搬送装置では、流体が流れることにより発生する圧力差により開閉する受動バルブを用いている。したがって、バルブを駆動するためのアクチュエータや電源が不要であり、装置を小型化することが容易となる。また、バルブは流れに応じて駆動するので、流量計等により流量を監視してバルブ駆動のタイミングを制御する必要がない。 The transfer device of the present invention uses a passive valve that opens and closes due to a pressure difference generated by the flow of fluid. Therefore, an actuator and a power source for driving the valve are unnecessary, and the device can be easily downsized. Further, since the valve is driven according to the flow, there is no need to control the valve driving timing by monitoring the flow rate with a flow meter or the like.

また流れそのものによりバルブが開閉するので、送液手段には特に制限がない。圧力流であっても電気浸透流であっても、流量もしくはバルブ前後に発生する圧力差を閾値以上にすることによりバルブを閉状態にすることが可能である。送液手段としては、例えば、市販の液体クロマトグラフィ用ポンプ、シリンジポンプ、電気浸透ポンプ等が挙げられる。ポンプを駆動する場合は、圧力を制御するモードで駆動しても良いし、流量を制御するモードで駆動しても良い。また、送液手段としてピペット等を用いても良い。また流路内に設けたヒータで流体を加熱して、流体を駆動しても良い。
分析部としては、例えばＨＰＬＣのカラム等が挙げられる。 Further, since the valve is opened and closed by the flow itself, the liquid feeding means is not particularly limited. Whether it is a pressure flow or an electroosmotic flow, the valve can be closed by setting the flow rate or the pressure difference generated before and after the valve to a threshold value or more. Examples of the liquid feeding means include commercially available liquid chromatography pumps, syringe pumps, and electroosmotic pumps. When driving the pump, it may be driven in a mode for controlling the pressure or in a mode for controlling the flow rate. Further, a pipette or the like may be used as the liquid feeding means. Further, the fluid may be driven by heating the fluid with a heater provided in the flow path.
As an analysis part, the column of HPLC etc. are mentioned, for example.

（一定量の液体の搬送方法）
本発明の図１の液体搬送装置を用いた液体搬送方法について図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０の流量の閾値を、それぞれＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ とする。また、ここでは、バルブの流量閾値に着目して説明するが、流れによりバルブ前後に発生する差圧に注目して、各工程の送液条件（流量、発生圧力等）を決定して実施しても同様な搬送が可能である。 (Conveying a certain amount of liquid)
A liquid transport method using the liquid transport apparatus of FIG. 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The flow rate threshold values of the first valve 108, the second valve 109, and the third valve 110 are Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ , respectively. In addition, here, the explanation will focus on the flow rate threshold of the valve, but pay attention to the differential pressure generated before and after the valve due to the flow, and determine and carry out the liquid feeding conditions (flow rate, generated pressure, etc.) of each process. However, the same conveyance is possible.

本発明では、流路全体を第一の液体を満たした後、分析部に搬送する第二の液体の量に応じて第四の流路の一部分のみに第二の液体を導入し、第四の流路に導入された第二の液体を切り取って分析部に搬送する。以下、分析部に搬送する第二の液体の量ごとに、搬送工程の一例を説明する。図２では流路のうち、第一の液体が満たされた部分を細い線、第二の液体が満たされた部分を太い線で示す。 In the present invention, after filling the entire flow path with the first liquid, the second liquid is introduced into only a part of the fourth flow path according to the amount of the second liquid conveyed to the analysis unit, The second liquid introduced into the flow path is cut out and transported to the analysis unit. Hereinafter, an example of the transport process will be described for each amount of the second liquid transported to the analysis unit. In FIG. 2, a portion filled with the first liquid in the flow path is indicated by a thin line, and a portion filled with the second liquid is indicated by a thick line.

（ａ）第一の交差部と第二の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ａ）−１
まず、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。すなわち、送液手段１１１を用いて、各バルブにおける流量が、各バルブの閾値流量以下となるように、第一の液体を送液する。これにより、第一から第三の流路は第一の液体で満たされる。 (A) When transporting the second liquid between the first intersection and the second intersection (a) -1
First, the first to fourth channels, the first to third intersections, the first to third valves, and the analysis unit are filled with the first liquid. That is, the first liquid is fed using the liquid feeding means 111 so that the flow rate in each valve is equal to or less than the threshold flow rate of each valve. Thereby, the first to third flow paths are filled with the first liquid.

このとき、分析部１１２の流路抵抗が、第一から第三の流路側と比較して大きく、分析部全体が、第一の液体で満たされない場合がある。このような場合は、上で述べた工程に続いて、第一から第三のバルブのおける流量が、各バルブの閾値流量より大きくなるように、送液手段１１１を用いて送液する。これにより、各バルブが閉状態となり、分析部が第一の液体で満たされる。分析部全体が第一の液体で満たされた後、送液を停止する。
また、送液を停止しても、バルブが開状態に復帰しない場合は、例えば送液手段の圧力を開放する等の手段により、バルブを開状態に復帰しても良い。 At this time, the flow path resistance of the analysis unit 112 is large compared to the first to third flow channel sides, and the entire analysis unit may not be filled with the first liquid. In such a case, following the process described above, the liquid is fed using the liquid feeding means 111 so that the flow rate of the first to third valves is larger than the threshold flow rate of each valve. Thereby, each valve | bulb will be in a closed state and an analysis part will be satisfy | filled with a 1st liquid. After the entire analysis unit is filled with the first liquid, the liquid feeding is stopped.
If the valve does not return to the open state even after stopping the liquid supply, the valve may be returned to the open state by means such as releasing the pressure of the liquid supply means.

（ａ）−２
図２−（ａ）に示したように、第一の流路１０１から、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通して、第二の流路１０２に第二の液体１１４を搬送する。これにより、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３に、第二の液体１１４が導入される。以下、この工程に関して詳しく説明する。 (A) -2
As shown in FIG. 2- (a), from the first channel 101, through the portion 113 of the fourth channel 104 divided by the first intersection 105 and the second intersection 106, The second liquid 114 is conveyed to the second channel 102. As a result, the second liquid 114 is introduced into the portion 113 of the fourth channel 104 that is fractionated by the first intersection 105 and the second intersection 106. Hereinafter, this process will be described in detail.

導入する流量を、全バルブが開いた状態で、第二のバルブ１０９に流れる流量がＱ₂ より小さく、第三のバルブ１１０に流れる流量がＱ₃ より大きくなるように設定する。これにより、第三のバルブ１１０は、送液を開始すると直ちに閉状態となり、一方、第二のバルブ１０９は開状態のままである。また分析部１１２及び送液手段１１１は、第二の流路１０２および第三の流路１０３と比較して、非常に流抵抗が高いので、第四の流路１０４のうち、第一の交差部１０５より送液手段１１１側および第三の交差部１０７より分析部１１２側には、第二の液体は流入しない。 The flow rate to be introduced is set so that the flow rate flowing to the second valve 109 is smaller than Q ₂ and the flow rate flowing to the third valve 110 is larger than Q ₃ with all the valves open. As a result, the third valve 110 is closed as soon as liquid feeding is started, while the second valve 109 remains open. In addition, the analysis unit 112 and the liquid delivery unit 111 have a very high flow resistance compared to the second flow path 102 and the third flow path 103, and therefore the first crossing of the fourth flow path 104. The second liquid does not flow from the part 105 to the liquid feeding means 111 side and from the third intersecting part 107 to the analysis part 112 side.

また、分析部１１２の流路抵抗が低い場合は、分析部１１２と第三の交差部１０７の間に、多孔質材料等の流路抵抗の高いものを挿入することも可能である。送液手段１１１側の流路抵抗が低い場合は、送液手段１１１と第一の交差部１０５の間に、多孔質材料等の流路抵抗の高いものを挿入することも可能である。 In addition, when the flow path resistance of the analysis unit 112 is low, it is possible to insert a material with high flow path resistance such as a porous material between the analysis unit 112 and the third intersection 107. When the flow resistance on the liquid feeding means 111 side is low, it is possible to insert a material having a high flow resistance such as a porous material between the liquid feeding means 111 and the first intersecting portion 105.

第一の流路１０１から導入された第二の液体１１４は、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通って、第二の流路１０２へ流れる。このとき、第一のバルブ１０８内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第一のバルブ１０８は開状態である。また第三のバルブ１１０が閉状態になると、第二のバルブ１０９に流れる流量は増加するが、この増加した流量がＱ₂ よりも小さくなるように、送液条件を設定する必要がある。 The second liquid 114 introduced from the first channel 101 passes through the portion 113 of the fourth channel 104 divided by the first intersection 105 and the second intersection 106, and passes through the portion 113. It flows to the second flow path 102. At this time, since the flow in the first valve 108 is always in the direction of allowing the flow to pass, the first valve 108 is in an open state. Further, when the third valve 110 is closed, the flow rate flowing through the second valve 109 increases, but it is necessary to set the liquid feeding condition so that the increased flow rate becomes smaller than Q ₂ .

第三のバルブ１１０が開状態から閉状態になるまでの間に、第四の流路１０４のうちの第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分に、第二の液体１１４が、若干量流入する可能性がある。この流入量は次工程において、分析部１１２に搬送する第二の液体の量に反映される。しかしながら、流入部の端面が、第四の流路１０４のうちの第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分にあり、かつ同条件で送液したときに、毎回、同じ流入量が得られるのであれば、特に問題にならない。また、第三のバルブ１１０の応答速度を速くすることにより、この流入量を少なくすることができる。ここでは、この流入量が無視できるくらい少ないものとして、以下の説明を続ける。（（ｂ）、（ｃ）の場合に関しても同様である。） Between the time when the third valve 110 is changed from the open state to the closed state, the second flow passage 104 is divided into a portion separated by the second intersection portion 106 and the third intersection portion 107. A small amount of the liquid 114 may flow in. This inflow amount is reflected in the amount of the second liquid conveyed to the analysis unit 112 in the next step. However, every time when the end surface of the inflow portion is in a portion of the fourth channel 104 divided by the second intersection portion 106 and the third intersection portion 107 and the liquid is fed under the same conditions, As long as the same inflow is obtained, there is no particular problem. Further, the inflow amount can be reduced by increasing the response speed of the third valve 110. Here, the following explanation will be continued assuming that the inflow is negligibly small. (The same applies to the cases of (b) and (c).)

（ａ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１１５を搬送する。このとき、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９を流れる流量が、それぞれＱ₁ 、Ｑ₂ よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第一のバルブ１０８及び第二のバルブ１０９は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第一の交差部１０５と第二の交差部１０６間にあった第二の液体１１６は、図２（ｂ）に示すように、第一の液体にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。 (A) -3
Next, the first liquid 115 is transported to the fourth flow path 104 using the liquid feeding means 111. At this time, the liquid is fed under such a condition that the flow rates flowing through the first valve 108 and the second valve 109 are larger than Q ₁ and Q ₂ , respectively. As a result, the first valve 108 and the second valve 109 are immediately closed when liquid feeding is started. The second liquid 116 existing between the first intersection 105 and the second intersection 106 is cut out while being sandwiched between the first liquids as shown in FIG. Be transported.

なお、（ａ）−２工程の送液を停止した後、第三のバルブ１１０が開状態になった場合には、第一のバルブ、第二のバルブ、第三のバルブを流れる流量が、それぞれＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ よりも大きくなるような条件で送液することにより、同様に第一の交差部１０５と第二の交差部１０６間にあった第二の液体１１６を切り出して搬送することが可能である。 When the third valve 110 is opened after stopping the liquid supply in step (a) -2, the flow rates flowing through the first valve, the second valve, and the third valve are as follows: Similarly, by feeding the liquid under conditions that are larger than Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ , the second liquid 116 existing between the first intersection 105 and the second intersection 106 is similarly cut out and conveyed. It is possible.

（ｂ）第二の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ｂ）−１
（ａ）−１工程と同様の方法で、、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。 (B) When transporting the second liquid between the second intersection and the third intersection (b) -1
(A) The first to fourth flow paths, the first to third intersections, the first to third valves, and the analysis part are filled with the first liquid in the same manner as in step -1.

（ｂ）−２
次に、図２（ｃ）に示したように、第三の流路１０３から、第四の流路１０４のうち第三の交差部１０７と第二の交差部１０６により分画された部分１１７を通して、第二の流路１０２に第二の液体１１８を導入する。 (B) -2
Next, as shown in FIG. 2C, a portion 117 separated from the third channel 103 by the third intersection 107 and the second intersection 106 in the fourth channel 104. Through this, the second liquid 118 is introduced into the second flow path 102.

送液条件を、全バルブが開いた状態で、第二のバルブ１０８に流れる流量がＱ₂ より小さく、第一のバルブ１０９に流れる流量がＱ₁ より大きくなるように設定する。これにより、第一のバルブ１０９は、送液が開始されると直ちにで閉状態となり、第二のバルブ１０９は開状態のままなので、第三の流路１０３から導入された第二の液体１１８は、第四の流路１０４のうち第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７を通って、第二の流路１０２へ流れる。このとき、第三のバルブ１１０内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第三のバルブ１１０は開状態である。また第一のバルブ１０８が閉状態になると、第二のバルブ１０９に流れる流量は増加するが、この増加した流量がＱ₂ よりも小さくなるように、送液条件を設定する必要がある。 The liquid feeding conditions are set so that the flow rate flowing to the second valve 108 is smaller than Q ₂ and the flow rate flowing to the first valve 109 is larger than Q ₁ with all the valves open. As a result, the first valve 109 is closed immediately after the liquid feeding is started, and the second valve 109 remains open, so that the second liquid 118 introduced from the third flow path 103 is left. Flows into the second channel 102 through the portion 117 of the fourth channel 104 divided by the second intersection 106 and the third intersection 107. At this time, since the flow in the third valve 110 is always in a direction that allows the flow to pass, the third valve 110 is in an open state. Further, when the first valve 108 is closed, but the flow rate through the second valve 109 is increased, so that the increased flow rate is smaller than Q _2, it is necessary to set the feeding conditions.

（ｂ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１１９を搬送する。このとき、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ₂ 、Ｑ₃ よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第二のバルブ１０９及び第三のバルブ１１０は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７にあった第二の液体１２０は、図２（ｄ）に示すように、第一の液体１１９にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。 (B) -3
Next, the first liquid 119 is transported to the fourth flow path 104 using the liquid feeding means 111. At this time, the liquid is fed under such a condition that the flow rates flowing through the second valve 109 and the third valve 110 are larger than Q ₂ and Q ₃ , respectively. As a result, the second valve 109 and the third valve 110 are closed as soon as liquid feeding is started. The second liquid 120 in the portion 117 fractionated by the second intersection 106 and the third intersection 107 was sandwiched by the first liquid 119 as shown in FIG. It is cut out in a state and conveyed to the analysis unit 112.

なお、（ｂ）−２工程の送液を停止した後、第一のバルブ１０８が開状態になった場合には、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ よりも大きくなるような条件で送液することにより、同様に第二の交差部１０６と第三の交差部１０６に分画された部分１１７にあった第二の液体１２０を切り出して搬送することが可能である。 When the first valve 108 is opened after stopping the liquid supply in step (b) -2, the first valve 108, the second valve 109, and the third valve 110 flow. When the liquid is fed under conditions such that the flow rates are larger than Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ , respectively, the second intersection 106 and the third intersection 106 are similarly divided into the portions 117. The second liquid 120 can be cut out and transported.

（ｃ）第一の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ｃ）−１
（ａ）−１工程と同様の方法で、、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。 (C) When transporting the second liquid between the first intersection and the third intersection (c) -1
(A) The first to fourth flow paths, the first to third intersections, the first to third valves, and the analysis part are filled with the first liquid in the same manner as in step -1.

（ｃ）−２
図２（ｅ）に示したように、第二の流路１０２から、第四の流路１０４を通して、第一の流路１０１及び第三の流路１０３に第二の液体１２１を導入する。 (C) -2
As shown in FIG. 2 (e), the second liquid 121 is introduced from the second channel 102 into the first channel 101 and the third channel 103 through the fourth channel 104.

導入する流量を、全バルブが開いた状態で、第一のバルブ１０８に流れる流量がＱ₁ より小さく、第三のバルブ１１０に流れる流量がＱ₃ より小さくなるように設定する。これにより、第一のバルブ１０８、第三１１０のバルブともに開状態となる。また第二のバルブ１０９内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第二のバルブ１０９は開状態である。第二の流路１０２から導入された第二の液体１２１は、第二の交差部１０６で分岐する。分岐したうちの一方の流れは、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通って、第一の流路１０１へ流れる。他方の流れは、第四の流路１０４のうち第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７を通って、第三の流路へ流れる。 The flow rate to be introduced is set so that the flow rate flowing to the first valve 108 is smaller than Q ₁ and the flow rate flowing to the third valve 110 is smaller than Q ₃ with all valves open. As a result, both the first valve 108 and the third 110 valve are opened. Further, since the flow in the second valve 109 is always in the direction of allowing the flow to pass, the second valve 109 is in an open state. The second liquid 121 introduced from the second channel 102 branches at the second intersection 106. One of the branched flows flows into the first flow path 101 through the portion 113 divided by the first intersection 105 and the second intersection 106 in the fourth flow path 104. The other flow passes through the portion 117 of the fourth channel 104 divided by the second intersection 106 and the third intersection 107 and flows to the third channel.

（ｃ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１２２を送液する。このとき、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９及び第三のバルブ１１０は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第一の交差部１０５と第三の交差部との間にあった第二の液体１２３は、図２（ｆ）に示すように、第一の液体１２２にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。 (C) -3
Next, the first liquid 122 is fed to the fourth channel 104 using the liquid feeding means 111. At this time, liquid feeding is performed under such conditions that the flow rates flowing through the first valve 108, the second valve 109, and the third valve 110 are larger than Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ , respectively. As a result, the first valve 108, the second valve 109, and the third valve 110 are closed as soon as liquid feeding is started. The second liquid 123 existing between the first intersection 105 and the third intersection is cut out while being sandwiched between the first liquids 122 as shown in FIG. It is conveyed to 112.

以上、説明したように本発明の流体搬送装置を用いて、上で述べた（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの方法を適宜選択することにより、三種類の搬送量のうちから所望の搬送量を選択して、分析部に第二の液体を搬送することが可能となる。 As described above, using the fluid conveyance device of the present invention, by appropriately selecting any one of the methods (a), (b), and (c) described above, among the three types of conveyance amounts, From this, it is possible to select a desired transport amount and transport the second liquid to the analysis unit.

上で述べた実施形態では、三つのバルブを用いて、三種類の搬送量を設定したが、さらに多数のバルブを用いることにより、多種類の搬送量を選択可能な流体搬送装置を設計することも可能である。 In the embodiment described above, three types of conveyance amounts are set using three valves. However, by using a larger number of valves, a fluid conveyance device capable of selecting various types of conveyance amounts is designed. Is also possible.

上で述べた実施形態では、各バルブのしきい値は、工程（ａ）−２及び工程（ｂ）−２における各バルブの開閉が容易となるために、Ｑ₁ ＜Ｑ₂ 、Ｑ₂ ＞Ｑ₃ の関係を持つことが好ましい。 In the embodiment described above, the threshold value of each valve is set to Q ₁ <Q ₂ , Q ₂ > in order to facilitate the opening and closing of each valve in step (a) -2 and step (b) -2. it is preferable to have a relationship of Q _3.

また、（ａ）−２、（ｂ）−２、（ｃ）−２の各工程における第二の液体の送液は、電気浸透流を用いても良いし、圧力流を用いても良い。送液手段としては、例えば、市販の液体クロマトグラフィ用ポンプ、シリンジポンプ、電気浸透ポンプ等が挙げられる。特に、第二の液体が電気浸透流を発生させにくい液体の場合は、圧力流を用いることが好ましい。 Moreover, the liquid feeding of the 2nd liquid in each process of (a) -2, (b) -2, (c) -2 may use an electroosmotic flow, and may use a pressure flow. Examples of the liquid feeding means include commercially available liquid chromatography pumps, syringe pumps, and electroosmotic pumps. In particular, when the second liquid is a liquid that hardly generates an electroosmotic flow, it is preferable to use a pressure flow.

また、流路１０１〜１０４、交差部１０５〜１０７、バルブ１０８〜１１０、送液手段１１１及び分析部１１２の配置は、図１の構成に限定されない。例えば、図３のように、バルブ３０１〜３０３、送液手段３０４、分析部３０５を配置しても、上で述べたのと同様に搬送量を調節することが可能である。また図４のように、各バルブ４０１〜４０３、送液手段４０４、分析部４０５を配置しても良い。この場合は、交差部４０６と交差部４０７に分画された部分のみでなく、交差部４０７に導入した第二の液体のみを分析部に導入することも可能である。これにより、極少量の第二の液体を分析部４０５に搬送することが可能になる。 Further, the arrangement of the channels 101 to 104, the intersecting portions 105 to 107, the valves 108 to 110, the liquid feeding means 111, and the analyzing unit 112 is not limited to the configuration shown in FIG. For example, as shown in FIG. 3, even if the valves 301 to 303, the liquid feeding unit 304, and the analysis unit 305 are arranged, the transport amount can be adjusted in the same manner as described above. Further, as shown in FIG. 4, the valves 401 to 403, the liquid feeding means 404, and the analysis unit 405 may be arranged. In this case, it is possible to introduce not only the portion divided into the intersection 406 and the intersection 407 but also the second liquid introduced into the intersection 407 into the analysis unit. As a result, a very small amount of the second liquid can be transported to the analysis unit 405.

（バルブの説明）
本発明の流体搬送装置には、上で説明したように、流量が特定の値を越えた場合に流れを遮断するバルブを用いる。図５は、本発明の流体搬送装置に用いるバルブの構造の一例を概略図で示したものである。図５はあくまでも一例であり、本発明の流体搬送装置に用いるバルブは、流れの流量、もしくは流れにより発生する圧力差が特定の値を越えた場合に流れを遮断するという特性を有するバルブであれば良い。 (Explanation of valve)
As described above, the fluid transfer device of the present invention uses a valve that cuts off the flow when the flow rate exceeds a specific value. FIG. 5 schematically shows an example of the structure of a valve used in the fluid conveyance device of the present invention. FIG. 5 is merely an example, and the valve used in the fluid conveyance device of the present invention may be a valve having a characteristic of blocking the flow when the flow rate of the flow or the pressure difference generated by the flow exceeds a specific value. It ’s fine.

図５（ａ）にはバルブ５００の上面図、図５（ｂ）には断面図を示す。バルブ内の流路は、細い流路５０３を有する領域と、太い流路５０４、５０５を有する領域に分けられる。遮蔽部は５０１に示す平板の形状であり、流路５０４と５０５の間に、バネ５０２によって弾性支持された平板５０１が流路と垂直に、そして流路５０３の入り口とある距離を保って設置されている。平板５０１の径は流路５０３の径よりも大きく、平板５０１が流路５０３に向かって変位して流路５０３と流路５０５の境界に達した場合、流体の流れを塞ぐことが可能となる。 FIG. 5A shows a top view of the valve 500, and FIG. 5B shows a cross-sectional view. The flow path in the valve is divided into an area having a thin flow path 503 and an area having thick flow paths 504 and 505. The shielding portion has a flat plate shape shown in 501, and the flat plate 501 elastically supported by the spring 502 is installed between the flow paths 504 and 505 so as to be perpendicular to the flow path and at a certain distance from the entrance of the flow path 503. Has been. The diameter of the flat plate 501 is larger than the diameter of the flow path 503. When the flat plate 501 is displaced toward the flow path 503 and reaches the boundary between the flow path 503 and the flow path 505, the fluid flow can be blocked. .

図６（ａ）に、このバルブに流路５０４から流路５０３の向きに液体が流れる場合の経路を示す。このような流れにおいては、液体が流路５０５を流れる間に、その流量に応じた圧力の低下を生じる。これにより、平板５０１の表面では、流路５０４側と流路５０５側で圧力差が発生する。この圧力差が駆動力となり、平板５０１は流路５０３の入り口に向かって変位する。 FIG. 6A shows a path when a liquid flows through the valve in the direction from the flow path 504 to the flow path 503. In such a flow, while the liquid flows through the flow path 505, a pressure drop corresponding to the flow rate occurs. As a result, a pressure difference is generated between the flow path 504 side and the flow path 505 side on the surface of the flat plate 501. This pressure difference becomes a driving force, and the flat plate 501 is displaced toward the entrance of the flow path 503.

図６（ｂ）は、流路５０４から流路５０５への液体の流量が閾値よりも低い場合を示す。平板５０１は、流路５０４側と流路５０５側の圧力差により変位するが、これを保持するバネ５０２の弾性による復元力により、流路５０３の入り口を塞ぐまでには至らない。従って、流体は図６（ｂ）に示すように、流路５０４から５０３へ抜けていく。液体の搬送を止めると、バネ５０２の復元力によって平板５０１は元の位置に戻る。 FIG. 6B shows a case where the flow rate of the liquid from the channel 504 to the channel 505 is lower than the threshold value. The flat plate 501 is displaced due to the pressure difference between the flow path 504 side and the flow path 505 side, but does not reach the entrance of the flow path 503 due to the restoring force of the spring 502 that holds the flat plate 501. Accordingly, the fluid flows out from the flow path 504 to 503 as shown in FIG. When the transport of the liquid is stopped, the flat plate 501 returns to the original position by the restoring force of the spring 502.

一方、図６（ｃ）は、流路５０４から流路５０３への液体の流量が閾値以上である場合を示す。平板５０１は、流路５０４側と流路５０５側の圧力差により変位し、やがて流路５０３の入り口を塞ぐ。これにより流体の流れは図６（ｃ）に示すように、平板５０１で遮断される。平板５０１は液体の圧力によって、流路５０３の入り口をシーリングした状態で保持され続ける。流路５０４側から印加されている圧力が取り除かれると、平板５０１はバネ５０２の復元力によって流路５０３の入り口から離れ、液体の搬送が止まったら元の位置に戻る。 On the other hand, FIG. 6C shows a case where the flow rate of the liquid from the flow path 504 to the flow path 503 is equal to or greater than the threshold value. The flat plate 501 is displaced by the pressure difference between the flow path 504 side and the flow path 505 side, and eventually closes the entrance of the flow path 503. As a result, the fluid flow is blocked by the flat plate 501 as shown in FIG. The flat plate 501 is continuously held in a state where the entrance of the flow path 503 is sealed by the pressure of the liquid. When the pressure applied from the flow path 504 side is removed, the flat plate 501 is separated from the entrance of the flow path 503 by the restoring force of the spring 502, and returns to its original position when the liquid transport stops.

また、このバルブは、流路５０３から流路５０４への流れに関しては常に通過させることが構造上明らかである。そのため、流路５０４から流路５０３への流量が閾値以上で動作させる場合に限れば、このバルブは逆止バルブと同じ機能を有することになる。 Further, it is apparent from the structure that this valve always allows the flow from the flow path 503 to the flow path 504 to pass. Therefore, this valve has the same function as the check valve only when the flow rate from the flow path 504 to the flow path 503 is operated at a threshold value or more.

バルブの閾値流量（もしくは閾値圧力差）はバネ５０２のバネ定数、および平板５０１と流路５０３の距離及び平板５０１の直径、流路５０３の直径及びバルブを流れる流体の粘性により決定される。この内バネ定数は、バネ５０２の長さ、厚さ、本数、材質により決定される。これらを最適化することで、所望の閾値特性を有するバルブを設計することが出来る。また、バルブが閉じた状態の時、平板５０１は流体の圧力により保持されるため、高いシーリング効果が期待でき強度も高い。 The threshold flow rate (or threshold pressure difference) of the valve is determined by the spring constant of the spring 502, the distance between the flat plate 501 and the flow path 503, the diameter of the flat plate 501, the diameter of the flow path 503, and the viscosity of the fluid flowing through the valve. This inner spring constant is determined by the length, thickness, number, and material of the spring 502. By optimizing these, a valve having a desired threshold characteristic can be designed. Further, since the flat plate 501 is held by the fluid pressure when the valve is closed, a high sealing effect can be expected and the strength is high.

また、液体の搬送を止めたときに、バネの復元力で平板５０１は元の位置に戻る。これにより、従来のマイクロバルブで問題となりやすかったＳｔｉｃｋｉｎｇ（はりつき）、すなわち平板が対向した基板に表面張力によりはりついたまま元に戻らないという問題が発生しにくい。 When the liquid transport is stopped, the flat plate 501 returns to the original position by the restoring force of the spring. Thus, sticking, which is likely to be a problem with the conventional microvalve, that is, the problem that the plate does not return to its original state due to surface tension is unlikely to occur.

Ｓｔｉｃｋｉｎｇが特に問題とならないような場合には、バネ定数を弱くすることにより、液体の搬送を止めた後も、表面張力により平板５０１が元の位置に戻らずに閉状態が維持するように設計することも可能である。このような場合は、流路５０３側から圧力を印加することにより、平板５０１を元の位置に戻すことが可能である。上記のことは、平板５０１と流路５０３の距離を短くし、閉状態におけるバネの復元力を小さくすることによっても実現することが可能である。 When Sticking is not a problem, the spring constant is weakened so that the flat plate 501 is maintained in the closed state without returning to the original position due to the surface tension even after the liquid is stopped. It is also possible to do. In such a case, it is possible to return the flat plate 501 to the original position by applying pressure from the flow path 503 side. The above can also be realized by shortening the distance between the flat plate 501 and the flow path 503 and reducing the restoring force of the spring in the closed state.

バネ５０２および平板５０１の材質としては、分析する溶液に対して耐性があり、かつ弾性変形に対してある程度の耐性を持つ、例えばシリコンが望ましい。シリコーン等の樹脂を用いることも可能である。必要に応じて、表面をコーティングしても良い。また流路を形成するその他の基板に関しては、分析する溶液に対して耐性がある材料であれば特に制限がない。例えば、ガラス、シリコン、シリコーン樹脂等が挙げられる。また液体の搬送に電気浸透流を用いる場合は、電気浸透流を発生させる材料を選択することが可能である。 As a material of the spring 502 and the flat plate 501, for example, silicon which is resistant to the solution to be analyzed and has some resistance to elastic deformation is desirable. It is also possible to use a resin such as silicone. If necessary, the surface may be coated. The other substrates forming the flow path are not particularly limited as long as they are materials resistant to the solution to be analyzed. For example, glass, silicon, silicone resin, etc. are mentioned. In addition, when an electroosmotic flow is used for transporting a liquid, a material that generates the electroosmotic flow can be selected.

また、遮蔽部を平板状にし、対向する基板との間にギャップを形成することにより、該ギャップ間を流体が流れるときに圧力低下が発生し、遮蔽部の上下で圧力差が発生する。この圧力差により、遮蔽部が基板方向に移動する。また、遮蔽部の形状は、対向した開口を遮蔽することが可能な形状であれば特に制限はない。特に円形状が、流れの対称性の観点から好ましい。特に断面が円形の流路に対し、流路と中心を同一とする円形状の平板を配置することが好ましい。これにより、流路５０５における流体の流れおよび圧力分布が中心軸に対して対称となり、遮蔽部の変位を安定させることが可能となる。 Further, by forming the shielding portion in a flat plate shape and forming a gap between the opposing substrate, a pressure drop occurs when a fluid flows between the gaps, and a pressure difference is generated above and below the shielding portion. Due to this pressure difference, the shielding part moves toward the substrate. Further, the shape of the shielding part is not particularly limited as long as it is a shape capable of shielding the facing opening. A circular shape is particularly preferable from the viewpoint of flow symmetry. In particular, it is preferable to arrange a circular flat plate having the same center as that of the flow path with respect to the flow path having a circular cross section. As a result, the fluid flow and pressure distribution in the flow path 505 are symmetric with respect to the central axis, and the displacement of the shielding portion can be stabilized.

図５に示したバルブは、平板５０１をバネ５０２で支持した形態となっている。このような形態の場合、平板をほとんど変形させずに、バネ部のみを変形させ、平板５０１の位置を変位させることも可能である。この場合は、平板５０１の変位が安定するので、安定した閾値圧力を得ることができる。バネ５０２のみを変形させる場合は、バネ定数が小さくなるように設計する。バネ５０２を薄く、長くすることにより、個々のバネのバネ定数は小さくなる。バネの本数を減らすことにより、バルブ全体のバネ定数を小さくしても良い。もしくは平板５０１を厚くすることにより平板を変形しにくい形状に設計しても良い。 The valve shown in FIG. 5 has a configuration in which a flat plate 501 is supported by a spring 502. In the case of such a form, it is also possible to displace the position of the flat plate 501 by deforming only the spring portion without substantially deforming the flat plate. In this case, since the displacement of the flat plate 501 is stabilized, a stable threshold pressure can be obtained. When only the spring 502 is deformed, the spring constant is designed to be small. By making the spring 502 thin and long, the spring constant of each spring becomes small. The spring constant of the entire valve may be reduced by reducing the number of springs. Alternatively, the flat plate 501 may be designed to have a shape that is difficult to deform by increasing the thickness of the flat plate 501.

また、平板５０１およびバネ５０２の形状を適切に設計することにより、平板、バネともに変形させることも可能である。この場合は、バネ５０２のバネ定数が大きくなるように設計する。もしくは平板を薄くすることにより変形しやすくしても良い。平板、バネともに変形する場合は、平板５０１の中心部が凹形状に変形して、外縁部に沿って流路５０３を塞ぐことが可能である。これにより、シール性の向上を期待することができる。 Further, by appropriately designing the shapes of the flat plate 501 and the spring 502, both the flat plate and the spring can be deformed. In this case, the spring 502 is designed to have a large spring constant. Or you may make it easy to deform | transform by making a flat plate thin. When both the flat plate and the spring are deformed, the central portion of the flat plate 501 is deformed into a concave shape, and the flow path 503 can be blocked along the outer edge portion. Thereby, improvement in sealing performance can be expected.

バネ５０２の断面形状としては、特に制限がない。図３に示したような断面が長方形の板形状でも良いし、湾曲した形状、蛇行形状としても良い。バネ部の厚さを平板部と異なる厚さにしても良い。 The cross-sectional shape of the spring 502 is not particularly limited. The cross section shown in FIG. 3 may be a rectangular plate shape, a curved shape, or a meandering shape. The thickness of the spring portion may be different from that of the flat plate portion.

例えば断面が円形の流路内に流路と中心を同一とする円形状の平板を支持する場合、バネ５０２による支持位置は、中心軸に対して対称な位置であることが好ましい。これにより、流路５０５における圧力分布が中心軸に対して対称となるとともに、平板の変位も対称となる。このことにより、安定した閾値特性が得られる。また閉状態におけるシール性も向上する。 For example, when a circular flat plate having the same center as that of the flow path is supported in a flow path having a circular cross section, the support position by the spring 502 is preferably a symmetric position with respect to the central axis. Thereby, the pressure distribution in the flow path 505 is symmetric with respect to the central axis, and the displacement of the flat plate is also symmetric. As a result, stable threshold characteristics can be obtained. Also, the sealing performance in the closed state is improved.

複数のバネで平板を支持する場合は、バネ定数の等しい複数のバネで支持することが平板の変位の安定性の点で好ましい。
また本項では、平板上の遮蔽部を板バネで弾性支持した形態を例にとり説明したが、本発明の実施形態はこれに制限されるものではない。例えば片持ち梁や両持ち梁のように、遮蔽部の片端もしくは両端を固定することにより弾性支持しても良い。 When a flat plate is supported by a plurality of springs, it is preferable in terms of stability of displacement of the flat plate that the flat plates are supported by a plurality of springs having the same spring constant.
Further, in this section, the mode in which the shielding portion on the flat plate is elastically supported by the plate spring has been described as an example, but the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, like a cantilever beam or a double-supported beam, one end or both ends of the shielding portion may be fixed and elastically supported.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中における、寸法、形状、材質、作製プロセス条件は一例であり、本発明の要件を満たす範囲内であれば、設計事項として任意に変更することが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Note that the dimensions, shape, material, and manufacturing process conditions in the examples are merely examples, and can be arbitrarily changed as design matters as long as they satisfy the requirements of the present invention.

本実施例では、一定量の試料を切り出して搬送可能な液体搬送装置の例を示す。
図７に図１の液体搬送装置の具体的な例を示す。液体搬送装置は、図７（ｂ）に示すように、流路基板７０１とバルブ基板７０２とからなる。図７（ａ）は、図１に示される流路パターンが形成される流路基板の平面図であり、図７（ｂ）及び図７（ｃ）中のＡ−Ａ‘断面図に相当する。図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＢ−Ｂ’間の断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）中のＣ−Ｃ”間の断面図を示す。なお、図７では説明のため、実際より各流路の太さを強調して示してある。 In this embodiment, an example of a liquid transport apparatus capable of cutting out and transporting a certain amount of sample is shown.
FIG. 7 shows a specific example of the liquid transport device of FIG. As shown in FIG. 7B, the liquid transfer device includes a flow path substrate 701 and a valve substrate 702. FIG. 7A is a plan view of a flow path substrate on which the flow path pattern shown in FIG. 1 is formed, and corresponds to a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIGS. 7B and 7C. . 7B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 7A, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG. 7A. In FIG. 7, for the sake of explanation, the thickness of each channel is emphasized.

流路基板７０１には、第一の流路７０３、第二の流路７０４、第三の流路７０５、第四の流路７０６が形成されている。各流路は、第一の交差部７０７、第二の交差部７０８、第三の交差部７０９で交差している。 In the flow path substrate 701, a first flow path 703, a second flow path 704, a third flow path 705, and a fourth flow path 706 are formed. Each flow path intersects at a first intersection 707, a second intersection 708, and a third intersection 709.

バルブ基板７０２には、第一のバルブ７１０、第二のバルブ７１１、第三のバルブ７１２が形成されている。また貫通穴７１３〜７１７が形成されている。貫通穴７１６は、チューブ（不図示）を介して、送液手段であるＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）に接続されている。貫通穴７１７は、チューブ（不図示）を介して、分析部であるＨＰＬＣ用カラム（不図示）に接続されている。 A first valve 710, a second valve 711, and a third valve 712 are formed on the valve substrate 702. Further, through holes 713 to 717 are formed. The through hole 716 is connected to an HPLC pump (not shown) as a liquid feeding means via a tube (not shown). The through hole 717 is connected to an HPLC column (not shown) as an analysis unit via a tube (not shown).

各部の寸法の例を以下に説明する。流路基板はパイレックス（登録商標）ガラスよりなり、その厚さは５００μｍである。バルブ基板の主材料はシリコンであり、その厚さは７００μｍである。流路基板に形成される流路の幅は１００μｍ、深さは５０μｍである。バルブ基板に形成される貫通穴は直径１００μｍである。バルブ内の太い流路で形成される領域の直径は３００μｍである。バルブを形成する平板５０１は直径２００μｍ、厚さ５μｍで、バネ５０２は長さ５０μｍ、厚さ５μｍ、幅１０μｍである。流路５０５の長さ、すなわち変位のない状態の平板５０１と流路５０３の距離は、第一のバルブ７１０と第三のバルブ７１２に関しては５μｍであり、第二のバルブ７１１に関しては７．５μｍである。 The example of the dimension of each part is demonstrated below. The flow path substrate is made of Pyrex (registered trademark) glass and has a thickness of 500 μm. The main material of the valve substrate is silicon, and its thickness is 700 μm. The width of the flow path formed on the flow path substrate is 100 μm and the depth is 50 μm. The through hole formed in the valve substrate has a diameter of 100 μm. The diameter of the region formed by the thick flow path in the bulb is 300 μm. The flat plate 501 forming the bulb has a diameter of 200 μm and a thickness of 5 μm, and the spring 502 has a length of 50 μm, a thickness of 5 μm, and a width of 10 μm. The length of the flow path 505, that is, the distance between the flat plate 501 and the flow path 503 without displacement is 5 μm for the first valve 710 and the third valve 712, and 7.5 μm for the second valve 711. It is.

室温で水を流した場合の各バルブの閾値流量は、第一のバルブ７１０と第三のバルブ７１２に関しては約６０μｌ／ｍｉｎであり、第二のバルブに関しては約３００μｌ／ｍｉｎである。 The threshold flow rate of each valve when water is flowed at room temperature is about 60 μl / min for the first valve 710 and the third valve 712 and about 300 μl / min for the second valve.

流路基板は、フォトリソグラフィとＨＦ（ふっ酸）溶液によるエッチングにより作製する。バルブ基板は、ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板及びシリコン基板をマイクロマシーニング技術を用いて加工し、熱融着法により接合することにより作製する。上のように作製した流路基板とバルブ基板を陽極接合法を用いて接合することにより、図７に示した流体搬送装置が完成する。 The flow path substrate is produced by photolithography and etching with an HF (hydrofluoric acid) solution. The valve substrate is manufactured by processing an SOI (Silicon on Insulator) substrate and a silicon substrate using a micromachining technique and bonding them by a thermal fusion method. The fluid conveyance device shown in FIG. 7 is completed by bonding the flow path substrate and the valve substrate manufactured as described above using an anodic bonding method.

次に、図７の装置を用いて、ＨＰＬＣ（ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）により、混合溶液を分離する例を示す。
第一の液体である移動相溶液として、リン酸緩衝液とメタノールを７５：２５に混合した溶液（以下溶液Ａとする。）を用意する。また、第二の液体である分析対象サンプル溶液としては、安息香酸、サリチル酸、フェノールを１００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．０；ＫＨ₂ ＰＯ₄ −Ｎａ₂ ＨＰＯ₄ ）に溶解させた混合水溶液（以下、溶液Ｂとする。）を用意する。また、分離部としては、ＯＤＳ（オクタデシル化シリカ）カラムを用いた逆相クロマトグラフィーカラムを用い、紫外光吸収検出器によって、分離された各成分の検出を行う。 Next, an example in which a mixed solution is separated by HPLC (high performance liquid chromatography) using the apparatus of FIG.
As a mobile phase solution that is the first liquid, a solution (hereinafter referred to as solution A) in which a phosphate buffer and methanol are mixed at 75:25 is prepared. Moreover, as the sample solution to be analyzed which is the second liquid, a mixed aqueous solution in which benzoic acid, salicylic acid, and phenol are dissolved in a 100 mM phosphate buffer (pH = 7.0; KH ₂ PO ₄ -Na ₂ HPO ₄ ). (Hereinafter referred to as Solution B). Further, as the separation unit, a reverse phase chromatography column using an ODS (octadecylated silica) column is used, and each separated component is detected by an ultraviolet light absorption detector.

分離部へ搬送する溶液Ｂの量を変えて、三種類の分析を実施する。
（ａ）第一の交差部と第二の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。すなわちＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５０μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。この状態では、バルブ７１０〜７１２は開状態のままであり、一定時間の送液後、流路７０３〜７０６貫通穴７１３〜７１７は溶液Ａで満たされる。次に、ＨＰＬＣ用ポンプのパージバルブ（不図示）を用いて圧力を開放することにより、バルブ７１０〜７１２を再び開状態に戻す（以上の操作により、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部が溶液Ａで満たされ、第一から第三のバルブは、開状態となる。）。 Three types of analysis are performed by changing the amount of the solution B conveyed to the separation unit.
(A) Example of transporting the second liquid between the first intersection and the second intersection First, first to fourth flow paths, first to third intersections, first to third Fill the valve and analyzer with solution A. That is, the solution A is fed from the through hole 716 at a flow rate of 50 μl / min using an HPLC pump (not shown). In this state, the valves 710 to 712 remain open, and the flow paths 703 to 706 through holes 713 to 717 are filled with the solution A after feeding for a certain time. Next, by releasing the pressure using a purge valve (not shown) of the HPLC pump, the valves 710 to 712 are returned to the open state again (the above operation makes the first to fourth flow paths, first to first The third intersection, the first to third valves, and the analysis section are filled with the solution A, and the first to third valves are opened.)

次に、貫通穴７１３にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１３から流量２８０μｌ／ｍｉｎで送液する。これによりバルブ７１２は直ちに閉状態となり、溶液Ｂは図２（ａ）に示した経路で送液される。 Next, a syringe pump (not shown) is connected to the through hole 713 via a tube (not shown). Using the syringe pump, the solution B is fed from the through hole 713 at a flow rate of 280 μl / min. As a result, the valve 712 is immediately closed, and the solution B is fed through the route shown in FIG.

次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１０、バルブ７１２は直ちに閉状態となり、交差部７０７と交差部７０８の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。 Next, the solution A is fed from the through hole 716 at a flow rate of 500 μl / min using an HPLC pump (not shown). As a result, the valve 710 and the valve 712 are immediately closed, and the solution B existing between the intersecting portion 707 and the intersecting portion 708 is cut out and transferred to the analysis portion (HPLC column) connected to the through hole 717.

紫外光吸収検出器によって、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行う。前記紫外光の波長は２８０ｎｍである。その結果、安息香酸、サリチル酸、フェノールの溶離時間の差に基づいた３本の明瞭な出力信号ピークを得ることができる。 Each component separated by the HPLC column is detected by an ultraviolet light absorption detector. The wavelength of the ultraviolet light is 280 nm. As a result, three distinct output signal peaks based on the difference in elution time of benzoic acid, salicylic acid, and phenol can be obtained.

（ｂ）第二の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、上記（ａ）と同様に、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。 (B) Example of transporting the second liquid between the second intersection and the third intersection First, similar to (a) above, first to fourth flow paths, first to third intersections The solution, the first to third valves and the analysis part are filled with the solution A.

次に、貫通穴７１５にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１５から流量２８０μｌ／ｍｉｎで送液する。これにより、バルブ７１０は直ちに閉状態となり、溶液Ｂは図２（ｃ）に示した経路で送液される。 Next, a syringe pump (not shown) is connected to the through hole 715 via a tube (not shown). Using the syringe pump, the solution B is fed from the through hole 715 at a flow rate of 280 μl / min. As a result, the valve 710 is immediately closed, and the solution B is fed through the route shown in FIG.

次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１１、バルブ７１２は直ちに閉状態となり、交差部７０８と交差部７０９の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。 Next, the solution A is fed from the through hole 716 at a flow rate of 500 μl / min using an HPLC pump (not shown). As a result, the valves 711 and 712 are immediately closed, and the solution B existing between the intersections 708 and 709 is cut out and transferred to the analysis unit (HPLC column) connected to the through hole 717.

上記（ａ）と同様に、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行うと、上記（ａ）と比較してＨＰＬＣカラムに搬送される溶液Ｂの量が多いので、信号強度が大きくなる。 Similarly to the above (a), when each component separated by the HPLC column is detected, the amount of the solution B transported to the HPLC column is larger than that in the above (a), so that the signal intensity is increased.

（ｃ）第一の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、上記（ａ）及び（ｂ）と同様に、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。 (C) Example of transporting the second liquid between the first intersection and the third intersection First, as in the above (a) and (b), first to fourth flow paths, first to Fill the third intersection, the first to third valves, and the analysis section with solution A.

次に、貫通穴７１４にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１４から流量５０μｌ／ｍｉｎで送液する。この送液条件では、バルブ７１０、バルブ７１２は開状態のままであり、溶液Ｂは図２（ｅ）に示した経路で送液される。 Next, a syringe pump (not shown) is connected to the through hole 714 via a tube (not shown). Using the syringe pump, the solution B is fed from the through hole 714 at a flow rate of 50 μl / min. Under this liquid feeding condition, the valve 710 and the valve 712 remain open, and the solution B is fed through the route shown in FIG.

次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１０、バルブ７１１、バルブ７１２，は直ちに閉状態となり、交差部７０７と交差部７０９の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。 Next, the solution A is fed from the through hole 716 at a flow rate of 500 μl / min using an HPLC pump (not shown). As a result, the valve 710, the valve 711, and the valve 712 are immediately closed, and the solution B existing between the intersecting portion 707 and the intersecting portion 709 is cut out and transported to the analysis section (HPLC column) connected to the through hole 717. The

上記（ａ）及び（ｂ）と同様に、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行うと、上記（ｂ）と比較してＨＰＬＣカラムに搬送される溶液Ｂの量が多いので、信号強度がさらに大きくなる。 Similarly to the above (a) and (b), when each component separated by the HPLC column is detected, the amount of the solution B transported to the HPLC column is larger than that in the above (b). Becomes even larger.

実施例２と同様に、図７で示した分析装置を利用し、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ（Ｇｌｕｔａｍａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ）、乳酸デヒドロゲナーゼ（Ｌａｃｔａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ）、エノラーゼ（Ｅｎｏｌａｓｅ）、アデニル酸キナーゼ（Ａｄｅｎｙｌａｔｅｋｉｎａｓｅ）、チロクロームｃ（ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅｃ）の５種類のタンパク溶液をＨＰＬＣにより分離分析する。 As in Example 2, using the analysis apparatus shown in FIG. 7, glutamate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, enolase, adenylate kinase, and adenylate kinase. ) 5 protein solutions are separated and analyzed by HPLC.

第一の液体としては、リン酸緩衝液とメタノールを７５：２５に混合した溶液を用意する。第二の液体としては、前記５種類のタンパク質を０．３ＭＮａＣｌを含む５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝０．７）に溶解させた混合水溶液（各タンパク質の終濃度：１．５ｍｇ／ｍＬ）を用意する。分析部としては、シリカ系のＧＦＣ（サイズ分離）モードのＨＰＬＣカラムを用いる。また、分離したタンパク質の検出には、紫外光吸収検出器（波長２８０ｎｍ）を用いる。 As the first liquid, a solution in which a phosphate buffer and methanol are mixed at 75:25 is prepared. As the second liquid, a mixed aqueous solution (final concentration of each protein: 1.5 mg / mL) in which the five kinds of proteins are dissolved in a 50 mM phosphate buffer (pH = 0.7) containing 0.3 M NaCl. Prepare. As the analysis part, a silica-based GFC (size separation) mode HPLC column is used. Further, an ultraviolet light absorption detector (wavelength 280 nm) is used for detection of the separated protein.

実施例２と同様に、搬送量の異なる三種類の分析を行う。いずれの場合も、上記５種類のタンパク質の分子量に相関する溶離時間の差に基づく５本の明瞭な信号出力ピークを得ることができる。また、それぞれの場合ごとに、ＨＰＬＣカラムの搬送した試料の量に応じた信号強度を得ることができる。 Similar to the second embodiment, three types of analyzes with different transport amounts are performed. In any case, five distinct signal output peaks based on the difference in elution time correlated with the molecular weights of the five types of proteins can be obtained. In each case, a signal intensity corresponding to the amount of sample transported by the HPLC column can be obtained.

本発明の流体搬送装置の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the fluid conveying apparatus of this invention. 本発明の流体搬送方法を一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the fluid conveyance method of this invention. 本発明の流体搬送方法を一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the fluid conveyance method of this invention. 本発明の流体半装置の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the fluid half apparatus of this invention. 本発明の流体半装置の一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the fluid half apparatus of this invention. 液体が流れることによって駆動するバルブの一実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the valve | bulb driven by the liquid flowing. 液体が流れることによって生じる圧力差によりバルブが駆動する工程を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the process which a valve drives with the pressure difference which arises when a liquid flows. 本発明の液体搬送装置の実施例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the Example of the liquid conveying apparatus of this invention. 従来の液体の搬送方法を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the conventional liquid conveying method.

符号の説明Explanation of symbols

１０１第一の流路
１０２第二の流路
１０３第三の流路
１０４第四の流路
１０５第一の交差部
１０６第二の交差部
１０７第三の交差部
１０８第一のバルブ
１０９第二のバルブ
１１０第三のバルブ
１１１送液手段
１１２分析部
１１３第四の流路のうち第一の交差部と第二の交差部に分画された部分
１１４、１１６、１１８、１２０、１２１、１２３第二の液体
１１５、１１９、１２２第一の液体
１１７第四の流路のうち第二の交差部と第三の交差部に分画された部分
３０１、３０２、３０３、４０１、４０２、４０３バルブ
３０４、４０４送液手段
３０５、４０５分析部
４０６、４０７交差部
５００バルブ
５０１遮蔽部
５０２バネ
５０３、５０４、５０５流路
７０１流路基板
７０２バルブ基板
７０３第一の流路
７０４第二の流路
７０５第三の流路
７０６第四の流路
７０７第一の交差部
７０８第二の交差部
７０９第三の交差部
７１０第一のバルブ
７１１第二のバルブ
７１２第三のバルブ
７１３、７１４、７１５、７１６、７１７貫通穴
８０１サンプリングバルブ
８０２圧力発生源
８０３ＨＰＬＣカラム
８０４試料ループ流路
８０５分析用流路
８０６液体試料 101 1st flow path 102 2nd flow path 103 3rd flow path 104 4th flow path 105 1st crossing part 106 2nd crossing part 107 3rd crossing part 108 1st valve | bulb 109 2nd 110, third valve 111, liquid feeding means 112, analysis unit 113, and portions 114, 116, 118, 120, 121, 123 of the fourth flow path that are fractionated into the first intersection and the second intersection. Second liquid 115, 119, 122 First liquid 117 Portions of the fourth channel divided into the second intersection and the third intersection 301, 302, 303, 401, 402, 403 Valve 304, 404 Liquid feeding means 305, 405 Analyzing unit 406, 407 Crossing unit 500 Valve 501 Shielding unit 502 Spring 503, 504, 505 Channel 701 Channel substrate 702 Valve substrate 703 First Path 704 second channel 705 third channel 706 fourth channel 707 first intersection 708 second intersection 709 third intersection 710 first valve 711 second valve 712 third Valves 713, 714, 715, 716, 717 Through hole 801 Sampling valve 802 Pressure source 803 HPLC column 804 Sample loop flow path 805 Analysis flow path 806 Liquid sample

Claims

流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されていることを特徴とする流体搬送装置。 A fluid conveyance device comprising: a flow path for flowing a fluid; and a valve located in the middle of the flow path for controlling the flow of the fluid, wherein the flow path is a first flow path, The second flow path and the third flow path, and at least four flow paths in which one end of these three flow paths is connected to the fourth flow path, at least in the middle of each of the first to third flow paths The valve is operated according to a pressure difference generated between the upstream side and the downstream side of the valve when a fluid flows in the flow path, and the pressure difference is predetermined. When the pressure difference is less than the value, each valve allows fluid to pass, and when the pressure difference is greater than or equal to a predetermined value, the flow of fluid is interrupted, and the predetermined value is set according to each valve. Fluid transport device.

前記バルブは、所定の方向に流体が流れるときはこれを通過させ、前記所定の方向と逆方向に流れるときは、前記圧力差が前記所定の値未満のときは通過させ、前記圧力差が前記所定の値以上のときは流体の流れを遮断することを特徴とする請求項１記載の流体搬送装置。 When the fluid flows in a predetermined direction, the valve passes through the valve.When the fluid flows in a direction opposite to the predetermined direction, the valve passes when the pressure difference is less than the predetermined value. 2. The fluid conveyance device according to claim 1, wherein the fluid flow is interrupted when a predetermined value or more is reached.

前記第４の流路には、一端に送流手段が接続され、他端に流体の分析手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の流体搬送装置。 The fluid conveying device according to claim 1, wherein a flow sending means is connected to one end of the fourth flow path, and a fluid analyzing means is connected to the other end.

流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置を用いた流体搬送方法であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されている前記流体搬送装置を用意する工程と、前記第４の流路の一端より、第１の流体を導入し、前記第１乃至第４の流路を第１の流体で満たす工程と、前記第１乃至第３の流路の、前記第４の流路に接続された一端とは逆の他端の一つから、第２の流体を導入し、第２の流体を導入した他端を備えた流路と、これとは別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つ及び、第４の流路の前記他端を備えた流路との第１の交差部と前記別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つとの第２の交差部との間を第２の流体で満たす工程と、前記第４の流路の一端より第１の流体を導入し、前記第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を第４の流路の他端に搬送する工程とを有することを特徴とする流体搬送方法。 A fluid conveyance method using a fluid conveyance device comprising a flow path for flowing a fluid and a valve for controlling the flow of the fluid located in the middle of the flow path. The first flow path, the second flow path, and the third flow path, and at least four flow paths in which one end of these three flow paths is connected to the fourth flow path. The valve is provided in the middle of each of the flow paths, and the valve operates according to a pressure difference generated between the upstream side and the downstream side of the valve when a fluid flows in the flow path. When the pressure difference is less than a predetermined value, each valve allows fluid to pass, and when the pressure difference is greater than or equal to a predetermined value, the flow of fluid is interrupted, and the predetermined value is set according to each valve. A step of preparing the fluid transfer device, and a first end of the fourth flow path. A step of introducing a body and filling the first to fourth flow paths with the first fluid, and the opposite ends of the first to third flow paths connected to the fourth flow path A second fluid is introduced from one of the other ends, a flow path having the other end into which the second fluid is introduced, at least one of first to third flow paths different from this, and A second gap is formed between a first intersection of the fourth channel with the channel having the other end and a second intersection with at least one of the other first to third channels. A step of filling with a fluid, a first fluid is introduced from one end of the fourth channel, and a second fluid between the first intersection and the second intersection is disposed in the fourth channel. And a step of conveying to the other end.

前記第４の流路の一端からの第１の流体の導入を、前記一端に接続した送流手段を用いて行うことを特徴とする請求項４に記載の流体搬送方法。 The fluid conveyance method according to claim 4, wherein the introduction of the first fluid from one end of the fourth flow path is performed using a flow sending unit connected to the one end.

前記第４の流路の他端には、分析手段が接続され、第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を前記分析手段に搬送することを特徴とする請求項４に記載の流体搬送方法。 An analysis unit is connected to the other end of the fourth channel, and the second fluid between the first intersection and the second intersection is conveyed to the analysis unit. Item 5. The fluid conveyance method according to Item 4.