JP7111110B2 - 流体デバイス - Google Patents
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Description
更に、高価な試薬を使用する場合や少量多検体を検査する場合において、有用性が高い方法として注目されている。
図1は、本実施形態の流体デバイス1の断面模式図である。図2は、流体デバイス1を模式的に示した平面図である。なお、図2においては、透明な上板6について、下側に配置された各部を透過させた状態で図示する。
なお、以下の説明において、上板6、基板9および下板8を積層させる方向を単に積層方向と呼ぶ。本実施形態において、積層方向は、上下方向である。また、本実施形態において、積層方向は、基板(上板6、基板9および下板8)の厚さ方向である。
同様に、下板8の上面8bは、基板9の下面9aと積層方向に対向し接触する。下板8の上面8bと基板9の下面9aとは、接着等の接合手段により互いに接合されている。下板8の上面8bと基板9の下面9aとは、第2境界面(第2接合面)62を構成する。すなわち、基板9と下板8とは、第2境界面62で接合される。
流路11の各部に関しては、図2を基にして後段において詳細に説明する。
図2に示すように、流路11は、循環流路10と、複数(図2の例では3つ)の導入流路12と、複数(図2の例では3つ)の排出流路13と、を含む。流路11には、リザーバー29(図1参照)から溶液が導入される。
同様に、1つの定量区画18の合流部85は、他の定量区画18の流入部81と、定量バルブVを介して繋がる。また、合流部85には、排出バルブVoを介して、排出流路13が繋がる。
流入部81および合流部85の詳細については、後段において説明する。
次に、流体デバイス1においてリザーバー29から流路11に溶液Sを供給する手順について説明する。
図1に示すように、リザーバー29には、予め溶液Sが充填されている。流体デバイス1を用いた測定では、まず、リザーバー29内の溶液Sを流路11に移動させる。より具体的には、循環流路10のそれぞれの定量区画18にリザーバー29から溶液Sを順番に導入する。ここでは、1つの定量区画18に溶液Sを導入する手順を説明するが、他の定量区画18についても、同様の手順を行うことで、溶液Sが導入される。
次に、流体デバイス1の流路に供給された溶液を混合する手順について図2を基に説明する。まず、上述したように循環流路10のそれぞれの定量区画18に溶液を導入した状態で、排出バルブVoおよび導入バルブViを閉じ、定量バルブVを開く。さらに、ポンプPを用いて循環流路10内の溶液を送液して循環させる。循環流路10を循環する溶液は、流路内の流路壁面と溶液の相互作用(摩擦)により、壁面周辺の流速は遅く、流路中央の流速は速くなる。その結果、溶液の流速に分布ができるため、溶液の混合および反応が促進される。
図3は、流路11に設けられた流入部81の拡大図である。
なお、以下の説明において、流入部81に定量バルブVを介して接続される他の定量区画18を分岐流路91と呼ぶものとする。また、定量バルブを分岐バルブVと呼ぶものとする。
図4は、流路11に設けられた合流部85の拡大図である。また、図5は、合流部85の斜視図である。
なお、以下の説明において、合流部85に定量バルブVを介して接続される他の定量区画18を分岐流路95と呼ぶものとする。また、定量バルブを分岐バルブVと呼ぶものとする。
第2~第5段差部S2~S5は、第2壁面85bから第1壁面85aに向かって延びる。第2~第5段差部S2~S5は、移送流路80から分岐バルブVに向かってこの順で並んで配置される。第2~第5段差部S2~S5は、移送流路80側から分岐バルブV側に向かうに従いこの順で合流部85の積層方向の寸法を小さくする。
第6および第7段差部S6、S7は、第2壁面85bから第3壁面85cに向かって延びる。第6および第7段差部S6、S7は、分岐バルブVから排出バルブVoに向かってこの順で並んで配置される。第6および第7段差部S6、S7は、分岐バルブV側から排出バルブVo側に向かうに従いこの順で合流部85の積層方向の寸法を小さくする。
第1領域A1は、第1段差部S1と第2段差部S2との間に位置する。
第2領域A2は、第5段差部S5と第6段差部S6との間に位置する。また、合流部85は、第2領域A2において分岐バルブVに接続される。
第3領域A3は、第7段差部S7と排出バルブVoとの間に位置する。したがって、合流部85は、第3領域A3において排出バルブVoに接続される。
すなわち本実施形態によれば、溶液は、第1領域A1と第2領域A2との間で各段差部の間の領域を順次満たしてくため、第1領域A1と第2領域A2との間において、合流部85内に気泡が生じることを抑制できる。
すなわち本実施形態によれば、溶液は、第2領域A2と第3領域A3との間で各段差部の間の領域を順次満たしてくため、第2領域A2と第3領域A3との間において、合流部85内に気泡が生じることを抑制できる。
なお、ここでは、合流部85と分岐バルブVとの接続部の構造を代表して示すが、合流部85と排出バルブVoの接続部、流入部81と分岐バルブVの接続部および流入部81と導入バルブViとの接続部についても、同様の傾斜部SLを備えた構造を採用できる。
上板6には、分岐バルブVを保持するバルブ保持孔34が設けられる。分岐バルブVは、バルブ保持孔34において、上板6に保持される。分岐バルブVは、弾性材料から構成される。分岐バルブVに採用可能な弾性材料としては、ゴム、エラストマー樹脂などが例示される。分岐バルブVの直下の流路11には、半球状の窪み40が設けられる。図6に示すように、分岐バルブVは、下側に向かって弾性変形して窪み40に当接することで流路11を閉塞する。また、分岐バルブVは、窪み40から離間することで流路11を開放する(図6の仮想線(二点鎖線))。
なお、このようなバルブ構造は、他のバルブ(導入バルブViおよび排出バルブVo)についても同様である。
上述の実施形態に採用可能な変形例の流入部181について、図7を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
同様に、流入部181において、第2導入流路112と第2壁面181bとの距離は、第2導入流路112と分岐バルブVとの距離より大きい。このため、第2導入流路112から流入部181に溶液を導入する場合、溶液は、液面位置が第2壁面181bに達する前に分岐バルブVの近傍の領域を満たす。
加えて、本変形例によれば、流入部181は、積層方向から見て、第1仮想線VL1を中心に略対称に形成されている。このため、分岐流路91から溶液を導入して流入部181を満たす場合であっても、溶液の液面は、第1仮想線VL1を中心に略対称となるように広がり移送流路80に達する。したがって、分岐流路91から流入部181に溶液を満たす場合であっても、流入部181内に気泡が生じることを抑制することができる。
上述の実施形態に採用可能な変形例の合流部185について、図8を基に説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第2段差部S2は、第2壁面185bから第1壁面185aに向かって延びる。第2段差部S2は、移送流路80側から第2分岐バルブV2側に向かうに従いこの順で合流部185の積層方向の寸法を小さくする。
第3~第5段差部S3~S5は、第2壁面185bから第1壁面185aに向かって延びる。第3~第5段差部S3~S5は、移送流路80から第1分岐バルブV1に向かってこの順で並んで配置される。第3~第5段差部S3~S5は、移送流路80側から第1分岐バルブV1側に向かうに従いこの順で合流部185の積層方向の寸法を小さくする。
第6および第7段差部S6、S7は、第2壁面185bから第3壁面185cに向かって延びる。第6および第7段差部S6、S7は、第1分岐バルブV1から排出バルブVoに向かってこの順で並んで配置される。第6および第7段差部S6、S7は、第1分岐バルブV1側から排出バルブVo側に向かうに従いこの順で合流部185の積層方向の寸法を小さくする。
第1領域B1は、第1段差部S1と第2段差部S2との間に位置する。
第2領域B2は、第2段差部S2と第3段差部S3との間に位置する。また、合流部185は、第2領域B2において第2分岐バルブV2に接続される。
第3領域B3は、第5段差部S5と第6段差部S6との間に位置する。また、合流部185は、第3領域B3において第1分岐バルブV1に接続される。
第4領域B4は、第7段差部S7と排出バルブVoとの間に位置する。したがって、合流部185は、第4領域B4において排出バルブVoに接続される。
Claims (15)
- 厚さ方向に積層された一対の基板を有する基材を備え、
前記基材には、前記一対の基板のうち一方の基板に設けられた溝部を他方の基板により覆うことで構成された流路が設けられ、
前記流路は、合流部と、前記合流部から放射状に延びる第1移送流路、排出流路および分岐流路と、を含み、
前記合流部と前記排出流路との間には、排出バルブが設けられ、
前記合流部と前記分岐流路との間には、分岐バルブが設けられ、
前記合流部には、前記分岐バルブを閉塞した状態で前記第1移送流路から前記排出流路に向かって溶液を流すことで、前記溶液が満たされ、
前記合流部は、前記排出バルブに隣接する領域の厚さ方向の寸法が、前記第1移送流路に隣接する領域の厚さ方向の寸法および前記分岐バルブに隣接する領域の厚さ方向の寸法より小さく、前記第1移送流路から前記排出流路に向かうに従って厚さ方向の距離を短くする階段状の複数の段差部と、前記排出バルブまたは前記分岐バルブの何れか1つに隣接する領域において、前記合流部から前記排出バルブまたは前記分岐バルブに向かうに従って厚さ方向の距離を連続的に短くする傾斜部と、を有する、
流体デバイス。 - 前記合流部は、前記排出バルブに隣接する領域と前記第1移送流路に隣接する領域および前記分岐バルブに隣接する領域との間に位置する段差部を有する、
請求項1に記載の流体デバイス。 - 前記合流部は、前記分岐バルブに隣接する領域の厚さ方向の寸法が、前記第1移送流路に隣接する領域の厚さ方向の寸法より、小さい、
請求項1又は2に記載の流体デバイス。 - 前記合流部は、前記分岐バルブに隣接する領域と前記第1移送流路に隣接する領域との間に位置する段差部を有する、
請求項3に記載の流体デバイス。 - 前記合流部は、前記基板の厚さ方向から見て、前記第1移送流路と前記排出バルブおよび前記排出バルブと前記分岐バルブを、それぞれ直線的に繋ぐ側壁面を有する、
請求項1~4の何れか一項に記載の流体デバイス。 - 前記流路は、前記分岐流路としての第1分岐流路と第2分岐流路とを含み、
前記合流部と前記第1分岐流路との間には、前記分岐バルブとしての第1分岐バルブが設けられ、
前記合流部と前記第2分岐流路との間には、前記分岐バルブとしての第2分岐バルブが設けられる、
請求項1~5の何れか一項に記載の流体デバイス。 - 前記第1分岐バルブと前記第2分岐バルブとは、前記合流部を中心とする周方向に沿って隣り合って配置され、
前記合流部は、厚さ方向から見て、前記第1分岐バルブと前記第2分岐バルブとを直線的に繋ぐ側壁面を有する、
請求項6に記載の流体デバイス。 - 前記第1分岐バルブは、前記排出バルブと前記合流部を中心とする周方向に沿って隣り合って配置され、
前記第2分岐バルブは、前記第1移送流路と前記合流部を中心とする周方向に沿って隣り合って配置され、
前記合流部は、前記第1分岐バルブに隣接する領域の厚さ方向の寸法が、前記第2分岐バルブに隣接する領域の厚さ方向の寸法より、小さい、
請求項7に記載の流体デバイス。 - 前記合流部の厚さ方向の寸法は、前記排出バルブに隣接する領域において最も小さくなっている、
請求項1~8の何れか一項に記載の流体デバイス。 - 前記流路は、流入部と、前記流入部から放射状に延びる導入流路、第2移送流路および第3分岐流路と、をさらに含み、
前記第2移送流路と前記第3分岐流路とは、前記流入部を挟んで対向し、
前記流入部と前記第3分岐流路との間には、前記分岐バルブが設けられ、
前記流入部には、前記分岐バルブを閉塞した状態で前記導入流路から前記第2移送流路に向かって前記溶液を流すことで、前記溶液が満たされ、
前記流入部は、前記導入流路と対向する対向壁面を有し、
前記導入流路と前記対向壁面との距離は、前記導入流路と前記分岐バルブとの距離より大きく、
前記分岐流路は、前記流入部の一部であり、前記第3分岐流路は前記合流部の一部である、
請求項1~9の何れか一項に記載の流体デバイス。 - 前記流路は、2つの前記導入流路を含み、
2つの前記導入流路は、前記第3分岐流路と前記第2移送流路とを結ぶ仮想線に対して、互いに対称に配置され、
2つの前記導入流路のうち一方の前記導入流路は、他方の前記導入流路と対向する前記対向壁面に位置する、
請求項10に記載の流体デバイス。 - 前記流入部は、厚さ方向から見て、前記第2移送流路と前記第3分岐流路とを結ぶ仮想線を中心に略対称に形成されている、
請求項10又は11に記載の流体デバイス。 - 前記流入部と前記導入流路との間には、導入バルブが設けられる、
請求項10~12の何れか一項に記載の流体デバイス。 - 前記第1移送流路及び前記第2移送流路は、互いに接続されてループ状の循環流路を形成し、
前記循環流路の内側領域に前記排出流路と接続する廃液槽が配置される、
請求項10~13の何れか一項に記載の流体デバイス。 - 前記合流部は、厚さ方向において互いに対向する天面と底面とを有し、
前記段差部は、前記天面に形成され、
前記傾斜部は、前記底面に形成される、
請求項1~13の何れか一項に記載の流体デバイス。
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