マイクロ切替えバルブ
【課題】 本発明の課題は、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することにある。
【解決手段】 マイクロ切替えバルブ１は、互いに相対回転不能となる二つの固定部１１，１２と、二つの固定部１１，１２に対して回動自在に摺接する回動部１３と、を備えている。二つの固定部１１，１２には、それぞれ第１貫通孔１１ｅ、第２貫通孔１１ｆ、第３貫通孔１２ｅおよび第４貫通孔１２ｆが形成されている。また、回動部１３には、第１貫通孔１１ｅと第３貫通孔１２ｅとを繋ぐ第１連通路Ｔ１、第２貫通孔１１ｆと第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第２連通路Ｔ２、および第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第３連通路Ｔ３が形成されている。
【解決手段】 マイクロ切替えバルブ１は、互いに相対回転不能となる二つの固定部１１，１２と、二つの固定部１１，１２に対して回動自在に摺接する回動部１３と、を備えている。二つの固定部１１，１２には、それぞれ第１貫通孔１１ｅ、第２貫通孔１１ｆ、第３貫通孔１２ｅおよび第４貫通孔１２ｆが形成されている。また、回動部１３には、第１貫通孔１１ｅと第３貫通孔１２ｅとを繋ぐ第１連通路Ｔ１、第２貫通孔１１ｆと第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第２連通路Ｔ２、および第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第３連通路Ｔ３が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリアクタに使用されるマイクロ切替えバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学反応解析システムには、マイクロリアクタが使用されている。マイクロリアクタは、周知のとおり、μｍ（マイクロメータ）オーダの径の流路を有する微小反応器である。このマイクロリアクタによれば、流路が微細に形成されているので生化学的反応に使用される高価な試薬の量が低減されるとともに、マイクロリアクタに供給された物質間の反応効率が高められる。
【０００３】
このようなマイクロリアクタには、その流路への試薬の供給や供給の停止を行うためのバルブが配置されている。このバルブは、マイクロリアクタの流路の径に応じて小型化が図られており、マイクロバルブと称されている。このようなマイクロバルブとしては、従来、圧電素子を使用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このマイクロバルブでは、可撓性を有する板状の弁体が圧電素子によって流路を開閉することによって、流路への試薬の供給や供給の停止が行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３６７２８号公報（段落００７１〜段落００８２、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電素子を使用したマイクロバルブは、単に流路の開閉を目的とするものであるために、このマイクロバルブを使用して少なくとも２系統の流路を相互に切り替える切替えバルブ（以下、「マイクロ切替えバルブ」という。）を構築しようとすると、複数の弁体とこれを駆動するための圧電素子を弁体ごとに配設する必要がある。その結果、マイクロ切替えバルブが複雑になって大型化するとともに、マイクロ切替えバルブ自体が高価になるという問題がある。また、このようなマイクロ切替えバルブでは、大型化することによってマイクロ切替えバルブの内部に滞留する試薬の量が多くなって、試薬のロスが増大するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、少なくとも２系統の流路を相互に切り替えるマイクロ切替えバルブであって、対面する互いに平行な平面部を有するとともに、互いに相対回転不能となる二つの固定部と、前記二つの固定部の前記平面部の間に設けられ、かつ、前記平面部に直交する回動軸を中心として前記固定部に対して回動自在に摺接する回動部と、を備え、前記二つの固定部には、それぞれ前記平面部に開口する貫通孔が複数形成されるとともに、前記回動部には、前記二つの固定部のうち一方の固定部に形成された貫通孔と他方の固定部に形成された貫通孔とを選択的に繋ぐ少なくとも一つの連通路が形成され、前記回動部を回動させることにより前記連通路と前記固定部に形成される前記貫通孔との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、回動部を適宜回動させて、各固定部の貫通孔と回動部の連通路との連通状態を切り替えることで、少なくとも２系統の流路を切り替えることができる。すなわち、このマイクロ切替えバルブは、従来のような弁体を駆動するための圧電素子等を必要とせず、二つの固定部と一つの回動部とで簡素に構成されている。したがって、このマイクロ切替えバルブは、容易に、かつ安価に製造される。
【０００９】
また、このマイクロ切替えバルブは、前記したように簡素に構成されているので、このマイクロ切替えバルブによれば、その小型化を図ることができる。そして、小型化されたマイクロ切替えバルブでは、その内部に滞留する試薬の量が少なくなるので、試薬のロスが低減される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ切替えバルブであって、前記回動部には、前記一方の固定部に形成された貫通孔同士、または、前記他方の固定部に形成された貫通孔同士を選択的に繋ぐ少なくとも一つの溝状の連通路が前記固定部との摺接面に形成され、前記回動部を回動させることにより前記溝状の連通路と前記貫通孔同士との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、例えば二つの固定部にそれぞれ二つずつ貫通孔を設けるとともに、回動部に一方の固定部に形成された二つの貫通孔と他方の固定部に形成された二つの貫通孔とを繋ぐ連通路を二つ設け、他方の固定部に形成された貫通孔同士を繋ぐ溝状の連通路を設けることができる。そして、このような構造にした場合では、回動部を所定の位置に固定させると一方の固定部の貫通孔と他方の固定部の貫通孔とを連通路によって繋ぐことができ、また、この所定の位置から所定量だけ回動部を回動させると他方の固定部の貫通孔同士を溝状の連通路によって繋ぐことができる。そのため、他方の固定部の貫通孔を一つの配管で繋いだ場合には、配管で形成される流路を開いた系と閉じた系とに切り替えることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のマイクロ切替えバルブであって、前記一方の固定部の平面部には、前記回動軸から離れた位置に第１貫通孔と第２貫通孔が開口し、前記他方の固定部の平面部には、前記第１貫通孔と対面する位置に第３貫通孔が開口するとともに、前記回動軸と同軸となる位置に第４貫通孔が開口し、前記回動部には、前記第１貫通孔と前記第３貫通孔とを繋ぐ第１連通路が貫通孔によって形成されるとともに、前記第２貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第２連通路が前記一方の固定部との摺接面に形成される溝と前記回動軸に沿う貫通孔とによって形成され、さらに、前記第１連通路および第２連通路が前記第１貫通孔および第２貫通孔から外れる所定の位置まで前記回動部が回動されたときに前記第３貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第３連通路が、前記他方の固定部との摺接面に形成される溝によって形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、例えば第３貫通孔と第４貫通孔とを一つの配管で繋ぎ、この配管の所定の箇所に試料や送液用のポンプを配置させた構造においては、まず、第１貫通孔および第２貫通孔と第１連通路および第２連通路とを連通させた状態で、第１貫通孔から液状の試薬を流し込むと、この試薬は、第１連通路、第３貫通孔、配管、第４貫通孔、第２連通路、第２貫通孔の順に流れていく。そして、この試薬が少なくとも第３貫通孔、配管、第４貫通孔を満たしたときに回動部を回動させて、第３貫通孔と第４貫通孔とを第３連通路で繋ぐと、配管が閉じた系となるため、その後ポンプを駆動させることで、配管内の試薬が循環することとなり、試薬と試料との反応機会を増加させることができる。すなわち、この発明によれば、試料やポンプを備えた反応用流路の入口および出口を第３貫通孔および第４貫通孔（または第１貫通孔および第２貫通孔）に接続するだけで、反応用流路を開いた系と閉じた系とに切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本実施形態に係るマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムを示す模式図（ａ）と、試薬導入経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｂ）と、試薬循環経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｃ）であり、図２は本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの分解状態を示す分解斜視図（ａ）と、組み立てた状態を示す斜視図（ｂ）である。また、図３は第１の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図（ｂ）であり、図４は第２の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図（ｂ）である。
【００１６】
まず、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの説明に先立って、このマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムについて説明する。
【００１７】
（遺伝子発現解析システム）
図１（ａ）に示すように、遺伝子発現解析システムＳは、試薬供給部３と、試薬回収部４と、マイクロリアクタユニット２とを備えている。そして、試薬供給部３は、マイクロリアクタユニット２と第１流路Ｌ１で繋げられており、試薬回収部４は、マイクロリアクタユニット２と第２流路Ｌ２で繋げられている。なお、本実施形態では、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２の径が、数μｍ乃至数百μｍ程度に設定されている。
【００１８】
試薬供給部３は、後記するように試料配置部５に配置されるＤＮＡ（試料）と反応させる複数種類の試薬Ｖ1〜Ｖn（ｎは２以上の整数）を所定の順番で１種類ずつマイクロリアクタユニット２に供給するものである。なお、試薬Ｖ1〜Ｖnは、ＤＮＡ（試料）のハイブリダイゼーションに使用される公知の試薬及びハイブリダイゼーション後のＤＮＡ（試料）の発光に使用される公知の試薬で主に構成され、ハイブリダイゼーションの種類等に応じて前記ｎで表す数は決定される。
【００１９】
試薬回収部４は、マイクロリアクタユニット２に供給された試薬Ｖ1〜Ｖnをその種類別に回収するものである。
【００２０】
マイクロリアクタユニット２は、試料配置部５と、ポンプ６と、マイクロ切替えバルブ１とで主に構成されている。このマイクロリアクタユニット２では、マイクロ切替えバルブ１と試料配置部５とが第３流路Ｌ３で繋げられており、試料配置部５とマイクロ切替えバルブ１とが第４流路Ｌ４で繋げられている。そして、ポンプ６は、第３流路Ｌ３の途中に配置されている。なお、本実施形態では第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４の径が、数μｍ乃至数百μｍ程度に設定されている。
【００２１】
試料配置部５は、解析の対象となるＤＮＡ（試料）を配置するものであり、本実施形態では、３００μｍ程度の径の穴が複数形成されたステンレス板にナイロンメンブレンが埋め込まれたものが使用されている。そして、各穴には、解析の対象となるＤＮＡ（試料）がスポットされるようになっている。
【００２２】
ポンプ６は、次に説明するマイクロ切替えバルブ１から第３流路Ｌ３に流入する各試薬Ｖ1〜Ｖnを、試料配置部５及び第４流路Ｌ４を介して再びマイクロ切替えバルブ１に戻すように輸送するものである。なお、本実施形態でのポンプ６には、送液量が３０ｍＬ／分程度のマイクロポンプが使用されている。
【００２３】
マイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖnが第１流路Ｌ１、第３流路Ｌ３、第４流路Ｌ４及び第２流路Ｌ２をこの順番で通流する図１（ｂ）に示す経路（以下、この経路を「試薬導入経路」という）と、各試薬Ｖ1〜Ｖnが第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４をこの順番で循環する図１（ｃ）に示す経路（以下、この経路を「試薬循環経路」という）とを切り替えるようになっている。
【００２４】
このような遺伝子発現解析システムＳでは、まず、解析の対象となるＤＮＡ（試料）が試料配置部５に配置される。そして、ポンプ６が起動するとともに試薬供給部３から試薬Ｖ1がマイクロリアクタユニット２に供給される。このときマイクロ切替えバルブ１は、試薬Ｖ1が前記した試薬導入経路を通流するように設定される。その結果、試薬Ｖ1は、第３流路Ｌ３内及び第４流路Ｌ４内に満たされる。
【００２５】
次に、マイクロ切替えバルブ１は、試薬Ｖ1が前記した試薬循環経路を通流するように切り替えられる。その結果、試薬Ｖ1は、マイクロ切替えバルブ１、第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４をこの順番で循環する。そして、このように試薬Ｖ1が試薬循環経路を循環する際に、試料配置部５に配置されたＤＮＡ（試料）は、試薬Ｖ1と反応する。
【００２６】
次に、ＤＮＡ（試料）と試薬Ｖ1との反応が完結すると、マイクロ切替えバルブ１は、再び試薬導入経路が設定されるように切り替えられる。つまり、図１（ｂ）に示すように第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３とが繋がれるとともに、第２流路Ｌ２と第４流路Ｌ４とが繋がれる。そして、図示しない洗浄貯留部から第１流路Ｌ１に洗浄液が供給される。その結果、第１流路Ｌ１、第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４に残存する試薬Ｖ1は、洗浄液に押し出されるようにして第４流路Ｌ４を介して試薬回収部４に回収される。そして、このような工程が、この試薬Ｖ1に続いて供給される試薬Ｖnまでの（ｎ−１）種類の試薬のそれぞれについても同様に行われる。その結果、ＤＮＡ（試料）が試薬Ｖ1〜Ｖnと順番に反応してＤＮＡ（試料）は発光する。そして、ＤＮＡ（試料）からの光が図示しないＣＣＤ等の光学的検出器で検出されることによってＤＮＡ（試料）が解析される。
【００２７】
このような遺伝子発現解析システムＳによれば、ＤＮＡ（試料）と各試薬Ｖ1〜Ｖnとを反応させる際に、各試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬循環流路を循環するので、各試薬Ｖ1〜Ｖnが循環しない場合、例えば、各試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬供給部３から試薬回収部４に向けて一方向に通流することによってＤＮＡ（試料）と反応する場合と比較して、ＤＮＡ（試料）と各試薬Ｖ1〜Ｖnとの反応が完結するまでにマイクロリアクタユニット２に供給される各試薬Ｖ1〜Ｖnの絶対量が低減される。
【００２８】
（マイクロ切替えバルブ）
次に、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１について説明する。
マイクロ切替えバルブ１は、図２（ａ）に示すように、互いに相対回転不能となるように固定される二つの固定部１１，１２（以下、これらを「第１固定部１１」、「第２固定部１２」とも呼ぶ）と、これらの固定部１１，１２に対して回動自在に摺接する回動部１３とによって主に構成されている。なお、以下の説明においては、便宜上、第１固定部１１側を上側とし、第２固定部１２側を下側として説明することとする。
【００２９】
第１固定部１１は、円柱状の部材であり、その下端面に回動部１３の上側の一部を収容して、かつ回動自在に保持するための保持凹部１１ａが形成されている。具体的に、この保持凹部１１ａは、その下端部の内側全周にわたって内側へ向かって突出するように形成された爪部１１ｂ（図３（ｂ）参照）を有している。また、第１固定部１１には、その上端面１１ｃから下面１１ｄ（保持凹部１１ａの底面）へ向かって貫通する第１貫通孔１１ｅと第２貫通孔１１ｆとが形成されるとともに、その側面１１ｇに所定形状となる二つの係合凹部１１ｈ（一つのみ図示）が第１固定部１１の中心を挟んで対向する位置にそれぞれ形成されている。ここで、第１固定部１１の下面１１ｄは、特許請求の範囲にいう「平面部」に相当する。
【００３０】
なお、第１貫通孔１１ｅおよび第２貫通孔１１ｆは、第１固定部１１の中心を挟んで対向する位置（第１固定部１１に取り付けられた回動部１３の回動軸ＲＡから離れた位置）に、回動軸ＲＡと平行となるように形成されている。すなわち、第１固定部１１の下面１１ｄ側における第１貫通孔１１ｅおよび第２貫通孔１１ｆの開口は、回動軸ＲＡから離れた位置に形成されている。また、第１貫通孔１１ｅには、第１流路Ｌ１（図１参照）が接続され、第２貫通孔１１ｆには、第２流路Ｌ２（図１参照）が接続されるようになっている。
【００３１】
第２固定部１２は、第１固定部１１と略同形状となる円柱状の本体部１２ａと、第１固定部１１の係合凹部１１ｈに係合して第１固定部１１を相対回転不能に保持する二つの保持アーム１２ｂとで主に構成されている。本体部１２ａには、第１固定部１１の第１貫通孔１１ｅと対面する位置で開口するように上端面１２ｃから下端面１２ｄへと貫通する第３貫通孔１２ｅが形成されるとともに、その中心（回動部１３の回動軸ＲＡ）と同軸となる位置で開口するように上端面１２ｃから下端面１２ｄへと貫通する第４貫通孔１２ｆが形成されている。なお、第３貫通孔１２ｅには、第３流路Ｌ３（図１参照）が接続され、第４貫通孔１２ｆには、第４流路Ｌ４（図１参照）が接続されるようになっている。また、本体部１２ａの上端面１２ｃには、回動部１３の回動を規制するために後記する操作片１３ｉを係止する二つの係止突起１２ｉが上方に突出するように形成されている。ここで、本体部１２ａの上端面１２ｃは、特許請求の範囲にいう「平面部」に相当している。そのため、この上端面１２ｃと前記した第１固定部１１の下面１１ｄとは、互いに平行となるように対面するようになっている。
【００３２】
保持アーム１２ｂは、第２固定部１２の側面１２ｇから上方に向かって形成されており、その上端部の内側に第１固定部１１の係合凹部１１ｈに係合する係合爪１２ｈが形成されている。そして、この係合爪１２ｈには、内側に向かうにつれて下方へ傾斜する傾斜面が形成されており、これにより第１固定部１１を第２固定部１２側へ押し込むだけで、二つの保持アーム１２ｂが簡単に押し広げられて、第１固定部１１の係合凹部１１ｈと第２固定部１１の係合爪１２ｈとの嵌合が容易に行われることとなる。
【００３３】
回動部１３は、固定部１１，１２よりも小径となる円柱状の部材であり、これらの固定部１１，１２の下面１１ｄと上端面１２ｃとの間に設けられている。回動部１３の側面１３ｇには、その略中央部に摺動溝１３ｂが全周にわたって形成されるとともに、この摺動溝１３ｂの直下に外方へ突出する操作片１３ｉが形成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、回動部１３の摺動溝１３ｂに第１固定部１１の保持凹部１１ａの爪部１１ｂが摺動自在に嵌合されることによって、固定部１１，１２が並ぶ方向に沿った（前記下面１１ｄに直交する）回動軸ＲＡを中心として回動部１３が回動するようになっている。なお、このとき、図２（ａ）に示すように、操作片１３ｉは、第２固定部１２に形成した二つの係止突起１２ｉの間（保持アーム１２ｂが形成されていない方の間）に配置されており、これにより、回動部１３の回動が操作片１３ｉと二つの係止突起１２ｉとの係合によって約９０°（度）の範囲に規制されることとなっている。
【００３４】
また、回動部１３には、前記操作片１３ｉを一方（図示手前側）の係止突起１２ｉに係合させた状態において、第１固定部１１の第１貫通孔１１ｅと第２固定部１２の第３貫通孔１２ｅとを繋ぐ第１連通路Ｔ１と、第１固定部１１の第２貫通孔１１ｆと第２固定部１２の第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第２連通路Ｔ２とが形成されている。さらに、回動部１３には、前記操作片１３ｉを他方（図示奥側）の係止突起１２ｉに係合させた状態（第１連通路Ｔ１および第２連通路Ｔ２が前記第１貫通孔１１ｅおよび第２貫通孔１１ｆから外れる所定の位置に位置したとき）において、第２固定部１２の第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第３連通路Ｔ３が形成されている。
【００３５】
具体的に、第１連通路Ｔ１は、回動部１３の上端面１３ｃから下端面１３ｄへ向かって貫通する試薬導入孔（貫通孔）１３ｅによって構成され、第２連通路Ｔ２は、回動部１３の上端面（第１固定部１１との摺接面）１３ｃに形成される試薬排出溝１３ｆと、回動部１３の回動軸ＲＡと同軸となる中心貫通孔１３ａとによって構成されている。また、第３連通路Ｔ３は、回動部１３の下端面（第２固定部１２との摺接面）１３ｄに形成される循環溝１３ｋによって構成されている。
【００３６】
なお、前記した試薬排出溝１３ｆは、回動部１３の径方向に沿って延在しており、詳しくは、中心貫通孔１３ａから第１固定部１１の第２貫通孔１１ｆに相当する位置まで延在している。これに対し、循環溝１３ｋは、試薬排出溝１３ｆの延在方向に対して約９０°だけ傾けた方向に延在しており、詳しくは、中心貫通孔１３ａから第２固定部１２の第３貫通孔１２ｅに相当する位置まで延在している。
【００３７】
次に、前記した第１固定部１１、第２固定部１２および回動部１３の組立方法を簡単に説明する。まず、第１固定部１１の保持凹部１１ａに回動部１３を嵌合させることで、第１固定部１１によって回動部１３を回動自在に保持させる。その後、これらのユニットを第２固定部１２に押し付けて第１固定部１１の係合凹部１１ｈに第２固定部１２の保持アーム１２ｂを嵌合させることで、図２（ｂ）に示すように、マイクロ切替えバルブ１が組み立てられることとなる。なお、このように組み立てられた状態においては、図３（ｂ）に示すように、第１固定部１１、第２固定部１２および回動部１３は、密着した状態となっており、これによりマイクロ切替えバルブ１内を通る液体が外部に漏れないようになっている。
【００３８】
続いて、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１の動作について適宜図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、回動部１３の操作片１３ｉを図２（ａ）の手前側に示す係止突起１２ｉに係合させた状態を「第１の状態」と呼び、図２（ａ）の奥側に示す係止突起１２ｉに操作片１３ｉを係合させた状態を「第２の状態」と呼ぶこととする。
【００３９】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、マイクロ切替えバルブ１が第１の状態であるときには、第１貫通孔１１ｅと第３貫通孔１２ｅとが第１連通路Ｔ１によって連通し、第２貫通孔１１ｆと第４貫通孔１２ｆとが第２連通路Ｔ２によって連通している。すなわち、この第１の状態では、図１（ｂ）に示すように、第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３とが連通し、かつ、第２流路Ｌ２と第４流路Ｌ４とが連通している状態（試薬導入経路に切り替えられた状態）となっているので、前記したような試薬Ｖ1〜Ｖnの供給や洗浄液の供給が良好に行われることとなる。
【００４０】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、マイクロ切替えバルブ１を第１の状態から第２の状態に切り替えると、第１貫通孔１１ｅと第２貫通孔１１ｆとが回動部１３の上端面１３ｃによって塞がれるとともに、第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｆとが第３連通路Ｔ３によって連通した状態となる。すなわち、この第２の状態では、図１（ｃ）に示すように、第３流路Ｌ３と第４流路Ｌ４のみが連通している状態（試薬循環経路に切り替えられた状態）となっているので、前記したような試薬Ｖ1〜Ｖnの循環が良好に行われることとなる。
【００４１】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１によれば、回動部１３を適宜回動させて、第１貫通孔１１ｅおよび第３貫通孔１２ｅと第１連通路Ｔ１との連通状態、第２貫通孔１１ｆおよび第４貫通孔１２ｆと第２連通路Ｔ２との連通状態、第３貫通孔１２ｅおよび第４貫通孔１２ｆと第３連通路Ｔ３との連通状態を切り替えることで、２系統の流路（試薬導入経路、試薬循環経路）を切り替えることができる。すなわち、このマイクロ切替えバルブ１は、従来のような弁体を駆動するための圧電素子等を各流路Ｌ１〜Ｌ４に設ける必要がなく、二つの固定部１１，１２と一つの回動部１３とで簡素に構成されているので、マイクロ切替えバルブ１を、容易に、かつ安価に製造することができる。
【００４２】
また、このマイクロ切替えバルブ１は、前記したように簡素に構成されているので、その小型化を図ることができる。そして、小型化されたマイクロ切替えバルブ１では、その内部に滞留する試薬の量が少なくなるので、試薬のロスが低減される。
【００４３】
また、このマイクロ切替えバルブ１では、各連通路Ｔ１〜Ｔ３が簡単な構造である貫通孔や溝で構成されるので、その製造を容易にすることができる。特に、溝は回動部１３の各端面に形成されるので、溝の幅がμｍ（マイクロメータ）オーダで設計される場合であっても、その溝は、例えば、樹脂で回動部１３を射出成形すると同時に、あるいは樹脂以外の材料で回動部１３が作製される場合であってもエッチング等によって簡単に形成される。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。
前記実施形態では、第２連通路Ｔ２を試薬排出溝１３ｆと中心貫通孔１３ａとによって構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば図５に示すように、第２連通路Ｔ２’を一つの貫通孔１３ｍのみで構成してもよい。具体的に、この構造では、第２固定部１２に第１固定部１１の第２貫通孔１１ｆと同軸となる第４貫通孔１２ｍを形成することで、この第４貫通孔１２ｍと第２貫通孔１１ｆとを連通させる第２連通路Ｔ２’を貫通孔１３ｍによって構成している。すなわち、この図５における構造は、前記実施形態における中心貫通孔１３ａと第４貫通孔１２ｆ（図２（ａ）参照）を第２貫通孔１１ｆと同軸となる位置までずらすことによって、試薬排出溝１３ｆが不要となる構造となっている。また、この図５における構造では、第２固定部１２における第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｍとの距離が広がったことによって、第３連通路Ｔ３’を構成する循環溝１３ｎが前記実施形態よりも長めに形成された構造となっている。
【００４５】
このような構造によっても、図６（ａ）に示すように、第１の状態においては、第１貫通孔１１ｅと第３貫通孔１２ｅとが第１連通路Ｔ１によって連通し、かつ、第２貫通孔１１ｆと第４貫通孔１２ｍとが第２連通路Ｔ２’によって連通するようになっており、また、図６（ｂ）に示すように、第２の状態においては、第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｍとが第３連通路Ｔ３’によって連通するようになっている。そのため、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。ただし、前記実施形態の構造では、断面積が貫通孔（第１貫通孔１１ｅ等）に比べて小さくなる循環溝１３ｋ（図２（ａ）参照）の長さを図５，６に示す構造よりも短くすることができるので、試薬を循環させる際における流体抵抗を小さくすることができ、ポンプの容量を小さくできる。
【００４６】
前記実施形態では、２系統の流路を切り替えるようにマイクロ切替えバルブを構成したが、本発明はこれに限定されず、３系統以上の流路を切り替えるように構成してもよい。
【００４７】
前記実施形態では、マイクロ切替えバルブ１が遺伝子発現解析システムＳに組み込まれて使用されているが、本発明に係るマイクロ切替えバルブは、例えば、酵素の連続反応装置、生体医学の診断装置、小型化学プラント等に使用されるマイクロリアクタに組み込まれるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係るマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムを示す模式図（ａ）と、試薬導入経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｂ）と、試薬循環経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｃ）である。
【図２】本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの分解状態を示す分解斜視図（ａ）と、組み立てた状態を示す斜視図（ｂ）である。
【図３】第１の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図（ｂ）である。
【図４】第２の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図（ｂ）である。
【図５】本発明に係るマイクロ切替えバルブの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図５のマイクロ切替えバルブを第１の状態にしたときの構造を示す断面図（ａ）と、第２の状態にしたときの構造を示す断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００４９】
１ マイクロ切替えバルブ
１１ 第１固定部
１１ｅ 第１貫通孔
１１ｆ 第２貫通孔
１２ 第２固定部
１２ｅ 第３貫通孔
１２ｆ 第４貫通孔
１３ 回動部
１３ａ 中心貫通孔
１３ｆ 試薬排出溝
１３ｋ 循環溝
ＲＡ 回動軸
Ｔ１ 第１連通路
Ｔ２ 第２連通路
Ｔ３ 第３連通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリアクタに使用されるマイクロ切替えバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学反応解析システムには、マイクロリアクタが使用されている。マイクロリアクタは、周知のとおり、μｍ（マイクロメータ）オーダの径の流路を有する微小反応器である。このマイクロリアクタによれば、流路が微細に形成されているので生化学的反応に使用される高価な試薬の量が低減されるとともに、マイクロリアクタに供給された物質間の反応効率が高められる。
【０００３】
このようなマイクロリアクタには、その流路への試薬の供給や供給の停止を行うためのバルブが配置されている。このバルブは、マイクロリアクタの流路の径に応じて小型化が図られており、マイクロバルブと称されている。このようなマイクロバルブとしては、従来、圧電素子を使用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このマイクロバルブでは、可撓性を有する板状の弁体が圧電素子によって流路を開閉することによって、流路への試薬の供給や供給の停止が行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３６７２８号公報（段落００７１〜段落００８２、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電素子を使用したマイクロバルブは、単に流路の開閉を目的とするものであるために、このマイクロバルブを使用して少なくとも２系統の流路を相互に切り替える切替えバルブ（以下、「マイクロ切替えバルブ」という。）を構築しようとすると、複数の弁体とこれを駆動するための圧電素子を弁体ごとに配設する必要がある。その結果、マイクロ切替えバルブが複雑になって大型化するとともに、マイクロ切替えバルブ自体が高価になるという問題がある。また、このようなマイクロ切替えバルブでは、大型化することによってマイクロ切替えバルブの内部に滞留する試薬の量が多くなって、試薬のロスが増大するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、少なくとも２系統の流路を相互に切り替えるマイクロ切替えバルブであって、対面する互いに平行な平面部を有するとともに、互いに相対回転不能となる二つの固定部と、前記二つの固定部の前記平面部の間に設けられ、かつ、前記平面部に直交する回動軸を中心として前記固定部に対して回動自在に摺接する回動部と、を備え、前記二つの固定部には、それぞれ前記平面部に開口する貫通孔が複数形成されるとともに、前記回動部には、前記二つの固定部のうち一方の固定部に形成された貫通孔と他方の固定部に形成された貫通孔とを選択的に繋ぐ少なくとも一つの連通路が形成され、前記回動部を回動させることにより前記連通路と前記固定部に形成される前記貫通孔との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、回動部を適宜回動させて、各固定部の貫通孔と回動部の連通路との連通状態を切り替えることで、少なくとも２系統の流路を切り替えることができる。すなわち、このマイクロ切替えバルブは、従来のような弁体を駆動するための圧電素子等を必要とせず、二つの固定部と一つの回動部とで簡素に構成されている。したがって、このマイクロ切替えバルブは、容易に、かつ安価に製造される。
【０００９】
また、このマイクロ切替えバルブは、前記したように簡素に構成されているので、このマイクロ切替えバルブによれば、その小型化を図ることができる。そして、小型化されたマイクロ切替えバルブでは、その内部に滞留する試薬の量が少なくなるので、試薬のロスが低減される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ切替えバルブであって、前記回動部には、前記一方の固定部に形成された貫通孔同士、または、前記他方の固定部に形成された貫通孔同士を選択的に繋ぐ少なくとも一つの溝状の連通路が前記固定部との摺接面に形成され、前記回動部を回動させることにより前記溝状の連通路と前記貫通孔同士との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、例えば二つの固定部にそれぞれ二つずつ貫通孔を設けるとともに、回動部に一方の固定部に形成された二つの貫通孔と他方の固定部に形成された二つの貫通孔とを繋ぐ連通路を二つ設け、他方の固定部に形成された貫通孔同士を繋ぐ溝状の連通路を設けることができる。そして、このような構造にした場合では、回動部を所定の位置に固定させると一方の固定部の貫通孔と他方の固定部の貫通孔とを連通路によって繋ぐことができ、また、この所定の位置から所定量だけ回動部を回動させると他方の固定部の貫通孔同士を溝状の連通路によって繋ぐことができる。そのため、他方の固定部の貫通孔を一つの配管で繋いだ場合には、配管で形成される流路を開いた系と閉じた系とに切り替えることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のマイクロ切替えバルブであって、前記一方の固定部の平面部には、前記回動軸から離れた位置に第１貫通孔と第２貫通孔が開口し、前記他方の固定部の平面部には、前記第１貫通孔と対面する位置に第３貫通孔が開口するとともに、前記回動軸と同軸となる位置に第４貫通孔が開口し、前記回動部には、前記第１貫通孔と前記第３貫通孔とを繋ぐ第１連通路が貫通孔によって形成されるとともに、前記第２貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第２連通路が前記一方の固定部との摺接面に形成される溝と前記回動軸に沿う貫通孔とによって形成され、さらに、前記第１連通路および第２連通路が前記第１貫通孔および第２貫通孔から外れる所定の位置まで前記回動部が回動されたときに前記第３貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第３連通路が、前記他方の固定部との摺接面に形成される溝によって形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、例えば第３貫通孔と第４貫通孔とを一つの配管で繋ぎ、この配管の所定の箇所に試料や送液用のポンプを配置させた構造においては、まず、第１貫通孔および第２貫通孔と第１連通路および第２連通路とを連通させた状態で、第１貫通孔から液状の試薬を流し込むと、この試薬は、第１連通路、第３貫通孔、配管、第４貫通孔、第２連通路、第２貫通孔の順に流れていく。そして、この試薬が少なくとも第３貫通孔、配管、第４貫通孔を満たしたときに回動部を回動させて、第３貫通孔と第４貫通孔とを第３連通路で繋ぐと、配管が閉じた系となるため、その後ポンプを駆動させることで、配管内の試薬が循環することとなり、試薬と試料との反応機会を増加させることができる。すなわち、この発明によれば、試料やポンプを備えた反応用流路の入口および出口を第３貫通孔および第４貫通孔（または第１貫通孔および第２貫通孔）に接続するだけで、反応用流路を開いた系と閉じた系とに切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本実施形態に係るマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムを示す模式図（ａ）と、試薬導入経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｂ）と、試薬循環経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｃ）であり、図２は本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの分解状態を示す分解斜視図（ａ）と、組み立てた状態を示す斜視図（ｂ）である。また、図３は第１の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図（ｂ）であり、図４は第２の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図（ｂ）である。
【００１６】
まず、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの説明に先立って、このマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムについて説明する。
【００１７】
（遺伝子発現解析システム）
図１（ａ）に示すように、遺伝子発現解析システムＳは、試薬供給部３と、試薬回収部４と、マイクロリアクタユニット２とを備えている。そして、試薬供給部３は、マイクロリアクタユニット２と第１流路Ｌ１で繋げられており、試薬回収部４は、マイクロリアクタユニット２と第２流路Ｌ２で繋げられている。なお、本実施形態では、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２の径が、数μｍ乃至数百μｍ程度に設定されている。
【００１８】
試薬供給部３は、後記するように試料配置部５に配置されるＤＮＡ（試料）と反応させる複数種類の試薬Ｖ1〜Ｖn（ｎは２以上の整数）を所定の順番で１種類ずつマイクロリアクタユニット２に供給するものである。なお、試薬Ｖ1〜Ｖnは、ＤＮＡ（試料）のハイブリダイゼーションに使用される公知の試薬及びハイブリダイゼーション後のＤＮＡ（試料）の発光に使用される公知の試薬で主に構成され、ハイブリダイゼーションの種類等に応じて前記ｎで表す数は決定される。
【００１９】
試薬回収部４は、マイクロリアクタユニット２に供給された試薬Ｖ1〜Ｖnをその種類別に回収するものである。
【００２０】
マイクロリアクタユニット２は、試料配置部５と、ポンプ６と、マイクロ切替えバルブ１とで主に構成されている。このマイクロリアクタユニット２では、マイクロ切替えバルブ１と試料配置部５とが第３流路Ｌ３で繋げられており、試料配置部５とマイクロ切替えバルブ１とが第４流路Ｌ４で繋げられている。そして、ポンプ６は、第３流路Ｌ３の途中に配置されている。なお、本実施形態では第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４の径が、数μｍ乃至数百μｍ程度に設定されている。
【００２１】
試料配置部５は、解析の対象となるＤＮＡ（試料）を配置するものであり、本実施形態では、３００μｍ程度の径の穴が複数形成されたステンレス板にナイロンメンブレンが埋め込まれたものが使用されている。そして、各穴には、解析の対象となるＤＮＡ（試料）がスポットされるようになっている。
【００２２】
ポンプ６は、次に説明するマイクロ切替えバルブ１から第３流路Ｌ３に流入する各試薬Ｖ1〜Ｖnを、試料配置部５及び第４流路Ｌ４を介して再びマイクロ切替えバルブ１に戻すように輸送するものである。なお、本実施形態でのポンプ６には、送液量が３０ｍＬ／分程度のマイクロポンプが使用されている。
【００２３】
マイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖnが第１流路Ｌ１、第３流路Ｌ３、第４流路Ｌ４及び第２流路Ｌ２をこの順番で通流する図１（ｂ）に示す経路（以下、この経路を「試薬導入経路」という）と、各試薬Ｖ1〜Ｖnが第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４をこの順番で循環する図１（ｃ）に示す経路（以下、この経路を「試薬循環経路」という）とを切り替えるようになっている。
【００２４】
このような遺伝子発現解析システムＳでは、まず、解析の対象となるＤＮＡ（試料）が試料配置部５に配置される。そして、ポンプ６が起動するとともに試薬供給部３から試薬Ｖ1がマイクロリアクタユニット２に供給される。このときマイクロ切替えバルブ１は、試薬Ｖ1が前記した試薬導入経路を通流するように設定される。その結果、試薬Ｖ1は、第３流路Ｌ３内及び第４流路Ｌ４内に満たされる。
【００２５】
次に、マイクロ切替えバルブ１は、試薬Ｖ1が前記した試薬循環経路を通流するように切り替えられる。その結果、試薬Ｖ1は、マイクロ切替えバルブ１、第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４をこの順番で循環する。そして、このように試薬Ｖ1が試薬循環経路を循環する際に、試料配置部５に配置されたＤＮＡ（試料）は、試薬Ｖ1と反応する。
【００２６】
次に、ＤＮＡ（試料）と試薬Ｖ1との反応が完結すると、マイクロ切替えバルブ１は、再び試薬導入経路が設定されるように切り替えられる。つまり、図１（ｂ）に示すように第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３とが繋がれるとともに、第２流路Ｌ２と第４流路Ｌ４とが繋がれる。そして、図示しない洗浄貯留部から第１流路Ｌ１に洗浄液が供給される。その結果、第１流路Ｌ１、第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４に残存する試薬Ｖ1は、洗浄液に押し出されるようにして第４流路Ｌ４を介して試薬回収部４に回収される。そして、このような工程が、この試薬Ｖ1に続いて供給される試薬Ｖnまでの（ｎ−１）種類の試薬のそれぞれについても同様に行われる。その結果、ＤＮＡ（試料）が試薬Ｖ1〜Ｖnと順番に反応してＤＮＡ（試料）は発光する。そして、ＤＮＡ（試料）からの光が図示しないＣＣＤ等の光学的検出器で検出されることによってＤＮＡ（試料）が解析される。
【００２７】
このような遺伝子発現解析システムＳによれば、ＤＮＡ（試料）と各試薬Ｖ1〜Ｖnとを反応させる際に、各試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬循環流路を循環するので、各試薬Ｖ1〜Ｖnが循環しない場合、例えば、各試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬供給部３から試薬回収部４に向けて一方向に通流することによってＤＮＡ（試料）と反応する場合と比較して、ＤＮＡ（試料）と各試薬Ｖ1〜Ｖnとの反応が完結するまでにマイクロリアクタユニット２に供給される各試薬Ｖ1〜Ｖnの絶対量が低減される。
【００２８】
（マイクロ切替えバルブ）
次に、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１について説明する。
マイクロ切替えバルブ１は、図２（ａ）に示すように、互いに相対回転不能となるように固定される二つの固定部１１，１２（以下、これらを「第１固定部１１」、「第２固定部１２」とも呼ぶ）と、これらの固定部１１，１２に対して回動自在に摺接する回動部１３とによって主に構成されている。なお、以下の説明においては、便宜上、第１固定部１１側を上側とし、第２固定部１２側を下側として説明することとする。
【００２９】
第１固定部１１は、円柱状の部材であり、その下端面に回動部１３の上側の一部を収容して、かつ回動自在に保持するための保持凹部１１ａが形成されている。具体的に、この保持凹部１１ａは、その下端部の内側全周にわたって内側へ向かって突出するように形成された爪部１１ｂ（図３（ｂ）参照）を有している。また、第１固定部１１には、その上端面１１ｃから下面１１ｄ（保持凹部１１ａの底面）へ向かって貫通する第１貫通孔１１ｅと第２貫通孔１１ｆとが形成されるとともに、その側面１１ｇに所定形状となる二つの係合凹部１１ｈ（一つのみ図示）が第１固定部１１の中心を挟んで対向する位置にそれぞれ形成されている。ここで、第１固定部１１の下面１１ｄは、特許請求の範囲にいう「平面部」に相当する。
【００３０】
なお、第１貫通孔１１ｅおよび第２貫通孔１１ｆは、第１固定部１１の中心を挟んで対向する位置（第１固定部１１に取り付けられた回動部１３の回動軸ＲＡから離れた位置）に、回動軸ＲＡと平行となるように形成されている。すなわち、第１固定部１１の下面１１ｄ側における第１貫通孔１１ｅおよび第２貫通孔１１ｆの開口は、回動軸ＲＡから離れた位置に形成されている。また、第１貫通孔１１ｅには、第１流路Ｌ１（図１参照）が接続され、第２貫通孔１１ｆには、第２流路Ｌ２（図１参照）が接続されるようになっている。
【００３１】
第２固定部１２は、第１固定部１１と略同形状となる円柱状の本体部１２ａと、第１固定部１１の係合凹部１１ｈに係合して第１固定部１１を相対回転不能に保持する二つの保持アーム１２ｂとで主に構成されている。本体部１２ａには、第１固定部１１の第１貫通孔１１ｅと対面する位置で開口するように上端面１２ｃから下端面１２ｄへと貫通する第３貫通孔１２ｅが形成されるとともに、その中心（回動部１３の回動軸ＲＡ）と同軸となる位置で開口するように上端面１２ｃから下端面１２ｄへと貫通する第４貫通孔１２ｆが形成されている。なお、第３貫通孔１２ｅには、第３流路Ｌ３（図１参照）が接続され、第４貫通孔１２ｆには、第４流路Ｌ４（図１参照）が接続されるようになっている。また、本体部１２ａの上端面１２ｃには、回動部１３の回動を規制するために後記する操作片１３ｉを係止する二つの係止突起１２ｉが上方に突出するように形成されている。ここで、本体部１２ａの上端面１２ｃは、特許請求の範囲にいう「平面部」に相当している。そのため、この上端面１２ｃと前記した第１固定部１１の下面１１ｄとは、互いに平行となるように対面するようになっている。
【００３２】
保持アーム１２ｂは、第２固定部１２の側面１２ｇから上方に向かって形成されており、その上端部の内側に第１固定部１１の係合凹部１１ｈに係合する係合爪１２ｈが形成されている。そして、この係合爪１２ｈには、内側に向かうにつれて下方へ傾斜する傾斜面が形成されており、これにより第１固定部１１を第２固定部１２側へ押し込むだけで、二つの保持アーム１２ｂが簡単に押し広げられて、第１固定部１１の係合凹部１１ｈと第２固定部１１の係合爪１２ｈとの嵌合が容易に行われることとなる。
【００３３】
回動部１３は、固定部１１，１２よりも小径となる円柱状の部材であり、これらの固定部１１，１２の下面１１ｄと上端面１２ｃとの間に設けられている。回動部１３の側面１３ｇには、その略中央部に摺動溝１３ｂが全周にわたって形成されるとともに、この摺動溝１３ｂの直下に外方へ突出する操作片１３ｉが形成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、回動部１３の摺動溝１３ｂに第１固定部１１の保持凹部１１ａの爪部１１ｂが摺動自在に嵌合されることによって、固定部１１，１２が並ぶ方向に沿った（前記下面１１ｄに直交する）回動軸ＲＡを中心として回動部１３が回動するようになっている。なお、このとき、図２（ａ）に示すように、操作片１３ｉは、第２固定部１２に形成した二つの係止突起１２ｉの間（保持アーム１２ｂが形成されていない方の間）に配置されており、これにより、回動部１３の回動が操作片１３ｉと二つの係止突起１２ｉとの係合によって約９０°（度）の範囲に規制されることとなっている。
【００３４】
また、回動部１３には、前記操作片１３ｉを一方（図示手前側）の係止突起１２ｉに係合させた状態において、第１固定部１１の第１貫通孔１１ｅと第２固定部１２の第３貫通孔１２ｅとを繋ぐ第１連通路Ｔ１と、第１固定部１１の第２貫通孔１１ｆと第２固定部１２の第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第２連通路Ｔ２とが形成されている。さらに、回動部１３には、前記操作片１３ｉを他方（図示奥側）の係止突起１２ｉに係合させた状態（第１連通路Ｔ１および第２連通路Ｔ２が前記第１貫通孔１１ｅおよび第２貫通孔１１ｆから外れる所定の位置に位置したとき）において、第２固定部１２の第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｆとを繋ぐ第３連通路Ｔ３が形成されている。
【００３５】
具体的に、第１連通路Ｔ１は、回動部１３の上端面１３ｃから下端面１３ｄへ向かって貫通する試薬導入孔（貫通孔）１３ｅによって構成され、第２連通路Ｔ２は、回動部１３の上端面（第１固定部１１との摺接面）１３ｃに形成される試薬排出溝１３ｆと、回動部１３の回動軸ＲＡと同軸となる中心貫通孔１３ａとによって構成されている。また、第３連通路Ｔ３は、回動部１３の下端面（第２固定部１２との摺接面）１３ｄに形成される循環溝１３ｋによって構成されている。
【００３６】
なお、前記した試薬排出溝１３ｆは、回動部１３の径方向に沿って延在しており、詳しくは、中心貫通孔１３ａから第１固定部１１の第２貫通孔１１ｆに相当する位置まで延在している。これに対し、循環溝１３ｋは、試薬排出溝１３ｆの延在方向に対して約９０°だけ傾けた方向に延在しており、詳しくは、中心貫通孔１３ａから第２固定部１２の第３貫通孔１２ｅに相当する位置まで延在している。
【００３７】
次に、前記した第１固定部１１、第２固定部１２および回動部１３の組立方法を簡単に説明する。まず、第１固定部１１の保持凹部１１ａに回動部１３を嵌合させることで、第１固定部１１によって回動部１３を回動自在に保持させる。その後、これらのユニットを第２固定部１２に押し付けて第１固定部１１の係合凹部１１ｈに第２固定部１２の保持アーム１２ｂを嵌合させることで、図２（ｂ）に示すように、マイクロ切替えバルブ１が組み立てられることとなる。なお、このように組み立てられた状態においては、図３（ｂ）に示すように、第１固定部１１、第２固定部１２および回動部１３は、密着した状態となっており、これによりマイクロ切替えバルブ１内を通る液体が外部に漏れないようになっている。
【００３８】
続いて、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１の動作について適宜図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、回動部１３の操作片１３ｉを図２（ａ）の手前側に示す係止突起１２ｉに係合させた状態を「第１の状態」と呼び、図２（ａ）の奥側に示す係止突起１２ｉに操作片１３ｉを係合させた状態を「第２の状態」と呼ぶこととする。
【００３９】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、マイクロ切替えバルブ１が第１の状態であるときには、第１貫通孔１１ｅと第３貫通孔１２ｅとが第１連通路Ｔ１によって連通し、第２貫通孔１１ｆと第４貫通孔１２ｆとが第２連通路Ｔ２によって連通している。すなわち、この第１の状態では、図１（ｂ）に示すように、第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３とが連通し、かつ、第２流路Ｌ２と第４流路Ｌ４とが連通している状態（試薬導入経路に切り替えられた状態）となっているので、前記したような試薬Ｖ1〜Ｖnの供給や洗浄液の供給が良好に行われることとなる。
【００４０】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、マイクロ切替えバルブ１を第１の状態から第２の状態に切り替えると、第１貫通孔１１ｅと第２貫通孔１１ｆとが回動部１３の上端面１３ｃによって塞がれるとともに、第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｆとが第３連通路Ｔ３によって連通した状態となる。すなわち、この第２の状態では、図１（ｃ）に示すように、第３流路Ｌ３と第４流路Ｌ４のみが連通している状態（試薬循環経路に切り替えられた状態）となっているので、前記したような試薬Ｖ1〜Ｖnの循環が良好に行われることとなる。
【００４１】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１によれば、回動部１３を適宜回動させて、第１貫通孔１１ｅおよび第３貫通孔１２ｅと第１連通路Ｔ１との連通状態、第２貫通孔１１ｆおよび第４貫通孔１２ｆと第２連通路Ｔ２との連通状態、第３貫通孔１２ｅおよび第４貫通孔１２ｆと第３連通路Ｔ３との連通状態を切り替えることで、２系統の流路（試薬導入経路、試薬循環経路）を切り替えることができる。すなわち、このマイクロ切替えバルブ１は、従来のような弁体を駆動するための圧電素子等を各流路Ｌ１〜Ｌ４に設ける必要がなく、二つの固定部１１，１２と一つの回動部１３とで簡素に構成されているので、マイクロ切替えバルブ１を、容易に、かつ安価に製造することができる。
【００４２】
また、このマイクロ切替えバルブ１は、前記したように簡素に構成されているので、その小型化を図ることができる。そして、小型化されたマイクロ切替えバルブ１では、その内部に滞留する試薬の量が少なくなるので、試薬のロスが低減される。
【００４３】
また、このマイクロ切替えバルブ１では、各連通路Ｔ１〜Ｔ３が簡単な構造である貫通孔や溝で構成されるので、その製造を容易にすることができる。特に、溝は回動部１３の各端面に形成されるので、溝の幅がμｍ（マイクロメータ）オーダで設計される場合であっても、その溝は、例えば、樹脂で回動部１３を射出成形すると同時に、あるいは樹脂以外の材料で回動部１３が作製される場合であってもエッチング等によって簡単に形成される。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。
前記実施形態では、第２連通路Ｔ２を試薬排出溝１３ｆと中心貫通孔１３ａとによって構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば図５に示すように、第２連通路Ｔ２’を一つの貫通孔１３ｍのみで構成してもよい。具体的に、この構造では、第２固定部１２に第１固定部１１の第２貫通孔１１ｆと同軸となる第４貫通孔１２ｍを形成することで、この第４貫通孔１２ｍと第２貫通孔１１ｆとを連通させる第２連通路Ｔ２’を貫通孔１３ｍによって構成している。すなわち、この図５における構造は、前記実施形態における中心貫通孔１３ａと第４貫通孔１２ｆ（図２（ａ）参照）を第２貫通孔１１ｆと同軸となる位置までずらすことによって、試薬排出溝１３ｆが不要となる構造となっている。また、この図５における構造では、第２固定部１２における第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｍとの距離が広がったことによって、第３連通路Ｔ３’を構成する循環溝１３ｎが前記実施形態よりも長めに形成された構造となっている。
【００４５】
このような構造によっても、図６（ａ）に示すように、第１の状態においては、第１貫通孔１１ｅと第３貫通孔１２ｅとが第１連通路Ｔ１によって連通し、かつ、第２貫通孔１１ｆと第４貫通孔１２ｍとが第２連通路Ｔ２’によって連通するようになっており、また、図６（ｂ）に示すように、第２の状態においては、第３貫通孔１２ｅと第４貫通孔１２ｍとが第３連通路Ｔ３’によって連通するようになっている。そのため、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。ただし、前記実施形態の構造では、断面積が貫通孔（第１貫通孔１１ｅ等）に比べて小さくなる循環溝１３ｋ（図２（ａ）参照）の長さを図５，６に示す構造よりも短くすることができるので、試薬を循環させる際における流体抵抗を小さくすることができ、ポンプの容量を小さくできる。
【００４６】
前記実施形態では、２系統の流路を切り替えるようにマイクロ切替えバルブを構成したが、本発明はこれに限定されず、３系統以上の流路を切り替えるように構成してもよい。
【００４７】
前記実施形態では、マイクロ切替えバルブ１が遺伝子発現解析システムＳに組み込まれて使用されているが、本発明に係るマイクロ切替えバルブは、例えば、酵素の連続反応装置、生体医学の診断装置、小型化学プラント等に使用されるマイクロリアクタに組み込まれるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係るマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムを示す模式図（ａ）と、試薬導入経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｂ）と、試薬循環経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図（ｃ）である。
【図２】本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの分解状態を示す分解斜視図（ａ）と、組み立てた状態を示す斜視図（ｂ）である。
【図３】第１の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図（ｂ）である。
【図４】第２の状態となったマイクロ切替えバルブを上方から見た状態を示す平面図（ａ）と、図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図（ｂ）である。
【図５】本発明に係るマイクロ切替えバルブの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】図５のマイクロ切替えバルブを第１の状態にしたときの構造を示す断面図（ａ）と、第２の状態にしたときの構造を示す断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００４９】
１ マイクロ切替えバルブ
１１ 第１固定部
１１ｅ 第１貫通孔
１１ｆ 第２貫通孔
１２ 第２固定部
１２ｅ 第３貫通孔
１２ｆ 第４貫通孔
１３ 回動部
１３ａ 中心貫通孔
１３ｆ 試薬排出溝
１３ｋ 循環溝
ＲＡ 回動軸
Ｔ１ 第１連通路
Ｔ２ 第２連通路
Ｔ３ 第３連通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２系統の流路を相互に切り替えるマイクロ切替えバルブであって、
対面する互いに平行な平面部を有するとともに、互いに相対回転不能となる二つの固定部と、
前記二つの固定部の前記平面部の間に設けられ、かつ、前記平面部に直交する回動軸を中心として前記固定部に対して回動自在に摺接する回動部と、を備え、
前記二つの固定部には、それぞれ前記平面部に開口する貫通孔が複数形成されるとともに、
前記回動部には、前記二つの固定部のうち一方の固定部に形成された貫通孔と他方の固定部に形成された貫通孔とを選択的に繋ぐ少なくとも一つの連通路が形成され、
前記回動部を回動させることにより前記連通路と前記固定部に形成される前記貫通孔との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ切替えバルブであって、
前記回動部には、前記一方の固定部に形成された貫通孔同士、または、前記他方の固定部に形成された貫通孔同士を選択的に繋ぐ少なくとも一つの溝状の連通路が前記固定部との摺接面に形成され、
前記回動部を回動させることにより前記溝状の連通路と前記貫通孔同士との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ切替えバルブであって、
前記一方の固定部の平面部には、前記回動軸から離れた位置に第１貫通孔と第２貫通孔が開口し、
前記他方の固定部の平面部には、前記第１貫通孔と対面する位置に第３貫通孔が開口するとともに、前記回動軸と同軸となる位置に第４貫通孔が開口し、
前記回動部には、前記第１貫通孔と前記第３貫通孔とを繋ぐ第１連通路が貫通孔によって形成されるとともに、前記第２貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第２連通路が前記一方の固定部との摺接面に形成される溝と前記回動軸に沿う貫通孔とによって形成され、
さらに、前記第１連通路および第２連通路が前記第１貫通孔および第２貫通孔から外れる所定の位置まで前記回動部が回動されたときに前記第３貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第３連通路が、前記他方の固定部との摺接面に形成される溝によって形成されていることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【請求項１】
少なくとも２系統の流路を相互に切り替えるマイクロ切替えバルブであって、
対面する互いに平行な平面部を有するとともに、互いに相対回転不能となる二つの固定部と、
前記二つの固定部の前記平面部の間に設けられ、かつ、前記平面部に直交する回動軸を中心として前記固定部に対して回動自在に摺接する回動部と、を備え、
前記二つの固定部には、それぞれ前記平面部に開口する貫通孔が複数形成されるとともに、
前記回動部には、前記二つの固定部のうち一方の固定部に形成された貫通孔と他方の固定部に形成された貫通孔とを選択的に繋ぐ少なくとも一つの連通路が形成され、
前記回動部を回動させることにより前記連通路と前記固定部に形成される前記貫通孔との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ切替えバルブであって、
前記回動部には、前記一方の固定部に形成された貫通孔同士、または、前記他方の固定部に形成された貫通孔同士を選択的に繋ぐ少なくとも一つの溝状の連通路が前記固定部との摺接面に形成され、
前記回動部を回動させることにより前記溝状の連通路と前記貫通孔同士との連通状態が切り替えられるように構成されることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ切替えバルブであって、
前記一方の固定部の平面部には、前記回動軸から離れた位置に第１貫通孔と第２貫通孔が開口し、
前記他方の固定部の平面部には、前記第１貫通孔と対面する位置に第３貫通孔が開口するとともに、前記回動軸と同軸となる位置に第４貫通孔が開口し、
前記回動部には、前記第１貫通孔と前記第３貫通孔とを繋ぐ第１連通路が貫通孔によって形成されるとともに、前記第２貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第２連通路が前記一方の固定部との摺接面に形成される溝と前記回動軸に沿う貫通孔とによって形成され、
さらに、前記第１連通路および第２連通路が前記第１貫通孔および第２貫通孔から外れる所定の位置まで前記回動部が回動されたときに前記第３貫通孔と前記第４貫通孔とを繋ぐ第３連通路が、前記他方の固定部との摺接面に形成される溝によって形成されていることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−６４１３２（Ｐ２００６−６４１３２Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４９９０２（Ｐ２００４−２４９９０２）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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