マイクロ流路デバイス
【課題】一定量の液体を安定して吐出することができるマイクロ流路デバイスを提供すること。
【解決手段】マイクロ流路デバイス１は、第１の液体Ｌ１が通過する第１の流路と、第１の流路と異なる位置に配置され、第２の液体Ｌ２が通過する第２の流路と、第１の流路を通過した第１の液体Ｌ１と第２の流路を通過した第２の液体Ｌ２とが合流して、混合される第３の流路とを有するデバイス本体２と、デバイス本体２とは別体の小片で構成されており、デバイス本体２に対し第３の流路の下流側に装着され、その装着状態で第３の流路と連通する微小流路４２を有するノズル４とを備えている。微小流路４２は、小片の先端面４３に開口して形成され、第３の流路を通過した第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２との混合液Ｌ３が吐出される吐出口４２１を有し、吐出口４２１の正面視での形状が円形をなす。
【解決手段】マイクロ流路デバイス１は、第１の液体Ｌ１が通過する第１の流路と、第１の流路と異なる位置に配置され、第２の液体Ｌ２が通過する第２の流路と、第１の流路を通過した第１の液体Ｌ１と第２の流路を通過した第２の液体Ｌ２とが合流して、混合される第３の流路とを有するデバイス本体２と、デバイス本体２とは別体の小片で構成されており、デバイス本体２に対し第３の流路の下流側に装着され、その装着状態で第３の流路と連通する微小流路４２を有するノズル４とを備えている。微小流路４２は、小片の先端面４３に開口して形成され、第３の流路を通過した第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２との混合液Ｌ３が吐出される吐出口４２１を有し、吐出口４２１の正面視での形状が円形をなす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生体試料を含む液体（以下「試料液」と言う）を複数の試験管にそれぞれ分注し、各試験管内の生体試料に対し処理（試験）を行なう方法が知られている。この方法には、マイクロ流路を有するマイクロ流路デバイスを用いることができる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のマイクロ流路デバイスは、長尺な板部材（基板）の一方の面に溝が形成され、当該溝が試料液が通過するマイクロ流路となるものである。このマイクロ流路は、板部材の一端面に開放しており、この開放した部分が、試料液が試験管に向かって吐出される吐出口となる。また、マイクロ流路は、その横断面形状が三角形（「Ｖ」字状）、四角形（「コ」字状）、半円形（「Ｕ」字状）をなすものとなっているため、当然、吐出口も同様の形状となる。
【０００３】
しかしながら、このような形状の吐出口では、試料液を吐出した際、その都度、大きさ、すなわち、液量にばらつきが生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、一定量の液体を安定して吐出することができるマイクロ流路デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
（１） 第１の液体が通過する第１の流路と、該第１の流路と異なる位置に配置され、第２の液体が通過する第２の流路と、前記第１の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の流路を通過した前記第２の液体とが合流して、混合される第３の流路とを有するデバイス本体と、
前記デバイス本体とは別体の小片で構成されており、前記デバイス本体に対し前記第３の流路の下流側に装着され、その装着状態で前記第３の流路と連通する微小流路を有するノズルとを備え、
前記微小流路は、前記小片の端面に開口して形成され、前記第３の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の液体との混合液が吐出される吐出口を有し、該吐出口の正面視での形状が円形をなすことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【０００７】
（２） 前記吐出口が鉛直下方を向いた状態で使用される上記（１）に記載のマイクロ流路デバイス。
【０００８】
（３） 前記吐出口の直径は、２０〜５００μｍである上記（１）または（２）に記載のマイクロ流路デバイス。
【０００９】
（４） 前記微小流路は、その少なくとも長手方向の途中から前記吐出口までの部分の横断面形状が円形をなす上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１０】
（５） 前記微小流路は、その内径が長手方向に沿って一定の部分を有する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１１】
（６） 前記微小流路は、その内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなす部分を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１２】
（７） 前記微小流路は、その内径が長手方向の途中で下流側に向かって段階的に減少する段差部を有する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１３】
（８） 前記微小流路は、前記段差部よりも上流側の部分と前記段差部よりも下流側の部分とで横断面形状が互いに異なる上記（７）に記載のマイクロ流路デバイス。
【００１４】
（９） 前記微小流路の全長は、０．１〜５ｍｍである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１５】
（１０） 前記微小流路と前記第３の流路との境界部では、前記微小流路の横断面の大きさと前記第３の流路の横断面の大きさが異なる上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１６】
（１１） 前記デバイス本体の前記ノズルが装着される部分には、該ノズルが挿入される凹部が形成されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１７】
（１２） 前記デバイス本体は、２枚の板部材を互いに対向して接合したものであり、
前記２枚の板部材のうちの少なくとも一方の板部材の接合面には、前記第１の流路、前記第２の流路および前記第３の流路となる溝が形成されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１８】
（１３） 前記デバイス本体と前記ノズルとは、同一または異なる材料で構成されている上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１９】
（１４） 前記デバイス本体と前記ノズルとは、樹脂材料で構成されている上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００２０】
（１５） 前記デバイス本体と前記ノズルとは、融着により接合される上記（１４）に記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、吐出口から吐出された吐出液は、いずれも、形状が球状となり、その大きさが一定のものとなる、すなわち、一定量の液体が確実に安定して吐出される。
【００２２】
また、ノズルの微小流路の少なくとも長手方向の途中から吐出口までの部分の横断面形状が円形をなす場合には、例えば微小流路内を混合液が層流状態で通過しているならば、当該層流状態が吐出口まで安定して維持される。これにより、混合液が吐出口から勢いよく飛び出るのが防止され、よって、一定量の液体をより確実に安定して吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のマイクロ流路デバイスの第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図（図１に示すマイクロ流路デバイスの使用状態を示す縦断面図）である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図（ノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図）である。
【図４】図１中の矢印Ｃ方向から見た図（正面図）である。
【図５】本発明のマイクロ流路デバイス（第２実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図６】図５に示すノズルの縦断面図である。
【図７】図５に示すノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図である。
【図８】本発明のマイクロ流路デバイス（第３実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図９】図８に示すノズルの縦断面図である。
【図１０】本発明のマイクロ流路デバイス（第４実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図１１】本発明のマイクロ流路デバイス（第５実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図１２】図１１に示すノズルの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のマイクロ流路デバイスの第１実施形態を示す分解斜視図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図（図１に示すマイクロ流路デバイスの使用状態を示す縦断面図）、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図（ノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図）、図４は、図１中の矢印Ｃ方向から見た図（正面図）である。なお、以下では、説明の都合上、図１および図２中（図５、図６および図８〜図１２についても同様）の上側を「基端」、「上」または「上方」、下側を「先端」、「下」または「下方」と言う。また、図１中では、見易くするためにマイクロ流路デバイスの厚さ方向を誇張して模式的に図示しており、マイクロ流路デバイスの厚さ、長さ、幅の比率は実際とは大きく異なる。
【００２６】
図１、図２に示すように、マイクロ流路デバイス（マイクロ流路チップ）１は、液体を複数の収納容器２０に分注するのに用いられるものである。なお、収納容器２０としては、図２に示す構成では試験管であるが、これに限定されず、例えば、多数（例えば３８４個）のウェル（凹部）が行列状に配置されたプレートであってもよい。
【００２７】
なお、マイクロ流路デバイス１で分注される液体としては、特に限定されないが、本実施形態では、一例として、生体試料（例えば、ＤＮＡを含む水溶液）を含む試料液としての第１の液体Ｌ１と、第１の液体Ｌ１を希釈する希釈液（例えば、ＤＮＡをスライド上にスポッティングするために調整されたスポッティング溶液）としての第２の液体Ｌ２とを混合した混合液Ｌ３を挙げる。また、第１の液体Ｌ１および第２の液体Ｌ２は、それぞれ、タンク（図示せず）に予め貯留されている。そして、ポンプ（図示せず）の作動により、第１の液体Ｌ１は、チューブ３０１介して、マイクロ流路デバイス１に供給され、第２の液体Ｌ２は、チューブ３０２介して、マイクロ流路デバイス１に供給される（図１参照）。
【００２８】
マイクロ流路デバイス１は、デバイス本体２と、デバイス本体２の先端部に装着されるノズル４Ａとを備えている。以下、各部の構成について説明する。
【００２９】
図２に示すように、デバイス本体２は、第１の液体Ｌ１が通過する第１の流路（第１のマイクロ流路）２１と、第２の液体Ｌ２が通過する第２の流路（第２のマイクロ流路）２２と、混合液Ｌ３が通過する第３の流路（第３のマイクロ流路）２３とを有している。なお、第１の流路２１、第２の流路２２および第３の流路２３は、それぞれ、その横断面形状が正方形、その他、例えば長方形、円形となっているのが好ましい（図３参照）。
【００３０】
これら３本のマイクロ流路を有するデバイス本体２は、長尺な、すなわち、平面視で長方形をなす２枚の板部材３ａ、３ｂで構成され、板部材３ａ、３ｂ同士を互いに対向して接合したものである（図１参照）。なお、この接合方法としては、特に限定されず、例えば、融着（熱融着、高周波融着、超音波融着等）による方法、接着（接着剤や溶媒による接着）による方法等が挙げられる。
【００３１】
図２に示すように、板部材３ａの一方の面（板部材３ｂとの接合面３４）には、平面視で「Ｙ」字状をなす溝が形成されている。すなわち、板部材３ａの接合面３４には、図２中左上から右下に向かって延びる第１の溝３１と、第１の溝３１とは反対に（第１の溝３１と異なる位置に）、図２中右上から左下に向かって延びる第２の溝３２と、第１の溝３１と第２の溝３２との合流点から下方に向かって延びる第３の溝３３とが形成されている。そして、板部材３ａと板部材３ｂとを接合した状態で、第１の溝３１の内面と板部材３ｂの接合面３４とで囲まれた空間が第１の流路２１となり、第２の溝３２の内面と板部材３ｂの接合面３４とで囲まれた空間が第２の流路２２となり、第３の溝３３の内面と板部材３ｂの接合面３４とで囲まれた空間が第３の流路２３となる。このように、デバイス本体２では、溝が形成された板部材３ａと板部材３ｂとを接合するという簡単な構成で前記マイクロ流路を形成することができる。
【００３２】
また、板部材３ｂには、チューブ３０１が接続される接続口３５１と、チューブ３０２が接続される接続口３５２とが設けられている（図１参照）。接続口３５１および３５２は、それぞれ、板部材３ｂをその厚さ方向に貫通する貫通孔で構成されている。そして、チューブ３０１から送られてくる第１の液体Ｌ１を、接続口３５１を介して、第１の流路２１に供給することができ、チューブ３０２から送られてくる第２の液体Ｌ２を、接続口３５２を介して、第２の流路２２に供給することができる。
【００３３】
図２に示すように、このような構成のデバイス本体２では、接続口３５１から流入した第１の液体Ｌ１は、第１の流路２１を流下し、接続口３５２から流入した第２の液体Ｌ２は、第２の流路２２を流下する。これら流下した第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とは、第３の流路２３で合流して混合され、混合液Ｌ３となる。この混合液Ｌ３は、さらに第３の流路２３を流下して、ノズル４Ａに至ることとなる。
【００３４】
また、図１、図２に示すように、デバイス本体２は、ノズル４Ａが装着される装着部２４を有している。装着部２４は、第３の流路２３の下流側に位置し、デバイス本体２の先端面２５に形成された凹部で構成されている。後述するようにノズル４Ａは平面視で長方形をなす板片で構成されており、装着部２４は、ノズル４Ａの外形形状に対応した形状をなす、すなわち、その幅ｗ１がノズル４Ａの幅ｗ２と同じであるかまたはそれよりも若干大きく、その深さｈ１がノズル４Ａの長さｈ２と同じに設定されている（図２参照）。この装着部２４にノズル４Ａを挿入して、ノズル４Ａの角部４１を装着部２４の角部２４１に突き当てることにより、ノズル４Ａのデバイス本体２に対する位置決めがなされ、ノズル４Ａの微小流路４２とデバイス本体２の第３の流路２３とが確実に連通する。また、図３に示すように、第３の流路の２３と微小流路４２とが同軸上に位置することとなり、よって、混合液Ｌ３が第３の流路の２３と微小流路４２との境界部を円滑に、すなわち、前記層流状態で通過することができる。なお、ノズル４Ａと装着部２４とが互いに接する面にそれぞれ位置決め用の凹凸が形成されていてもよい。
【００３５】
そして、この突き当て状態でノズル４Ａとデバイス本体２と接合することにより、当該ノズル４Ａを装着部２４に確実に装着することができる。図２に示すように、装着された（装着状態の）ノズル４Ａは、その全体が装着部２４内に収納された状態となる。これにより、ノズル４Ａが保護され、よって、例えばノズル４Ａが誤って収納容器２０と衝突して破損してしまうのを防止することができる。
【００３６】
図２に示すように、ノズル４Ａは、混合液Ｌ３を吐出液Ｍとして吐出するものである。このノズル４Ａは、平面視で長方形をなす板片（小片）で構成されている。ノズル４Ａの長さｈ２は、特に限定されず、例えば、０．１〜５ｍｍであるのが好ましく、０．５〜３．０ｍｍであるのがより好ましい。ノズル４Ａの幅ｗ２は、特に限定されず、例えば、０．５〜２０．０ｍｍであるのが好ましく、２．０〜１０．０ｍｍであるのがより好ましい。ノズル４Ａの厚さｔ２は、デバイス本体２の厚さｔ１と同じであり、０．５〜５．０ｍｍであるのが好ましく、１．０〜３．０ｍｍであるのがより好ましい。
【００３７】
ノズル４Ａには、その長手方向に貫通する貫通孔で構成された微小流路（マイクロ流路）４２が形成されている。微小流路４２は、デバイス本体２の第３の流路２３と連通しており、当該第３の流路２３を通過した混合液Ｌ３が流入することができる。また、微小流路４２は、ノズル４Ａの先端面４３に開口しており、この開口した部分が混合液Ｌ３（吐出液Ｍ）を吐出する吐出口４２１として機能する。そして、図１、図２に示すように、吐出口４２１が鉛直下方を向いた状態で、マイクロ流路デバイス１が使用される。
【００３８】
図１〜図３に示すように、微小流路４２の横断面形状は、円形をなしている。また、微小流路４２の内径は、当該微小流路４２の長手方向に沿って一定となっている。そして、微小流路４２は、前述したようにノズル４Ａの長手方向に貫通したものであるため、その全長（流路長）は、ノズル４Ａの長さｈ２である。なお、図３に示すように、微小流路４２の横断面の大きさと第３の流路の２３の横断面の大きさとの大小関係は、第３の流路の２３の横断面が微小流路４２の横断面よりも大となっている、すなわち、第３の流路の２３の横断面が微小流路４２の横断面を包含する関係となっている。また、このような大小関係となっている場合、第３の流路の横断面の輪郭線の内側に微小流路４２の横断面の輪郭線が接するのが好ましい。
【００３９】
このような形状の微小流路４２が形成されていることにより、第３の流路２３を前記層流状態で通過する混合液Ｌ３は、そのままの状態で当該微小流路４２も通過することができる。これにより、吐出液Ｍが吐出口４２１から勢いよく飛び出す、すなわち、噴出するのが防止され、よって、吐出されるいずれの吐出液Ｍが一定量となるのに寄与する。
【００４０】
また、前述したように微小流路４２の横断面形状が円形であるため、当然、吐出口４２１の正面視での形状も円形をなす（図４参照）。この吐出口４２１の直径φｄは、特に限定されないが、例えば、２０〜５００μｍであるのが好ましく、５０〜２００μｍであるのがより好ましい。また、吐出口４２１の真円度は、０．８〜１であるのが好ましい。
【００４１】
吐出口４２１がこのような形状をなすことにより、当該吐出口４２１から吐出された吐出液Ｍは、いずれも、形状が球状となり、その大きさが一定のものとなる（図２参照）。すなわち、一定量の吐出液Ｍが安定して吐出される。そして、例えば吐出口４２１の直下に位置する収納容器２０に混合液Ｌ３を充填する際、落下する吐出液Ｍの数をカウントすれば、確実に一定量の混合液Ｌ３を収納容器２０に充填することができる。
【００４２】
また、仮に、円形の吐出口４２１を有するノズル４Ａを、デバイス本体２のように、２枚の板部材を接合した接合体で構成しようとした場合を考えてみる。この場合、各板部材の接合面に横断面形状が半円状をなし、微小流路４２となる溝をそれぞれ形成し、板部材同士を接合するが、その接合の際に板部材同士がズレて、結果、吐出口４２１が円形とはならい。このような非円形の吐出口４２１から吐出液Ｍを吐出すると、その吐出液Ｍの大きさ、すなわち、液量にばらつきが生じてしまう。
【００４３】
しかしながら、前述したように、本発明では、ノズル４Ａは、横断面形状が円形の貫通孔で構成された微小流路４２を有し、当該微小流路４２の開口部が円形の吐出口４２１となったものである。円形の吐出口４２１であれば、一定量の吐出液Ｍを確実に安定して吐出することができる、すなわち、前記液量にばらつきが生じるという不具合が防止される。
【００４４】
なお、吐出口４２１は、撥水性を有していて（付与して）もよい。これにより、吐出口４２１に混合液Ｌ３が残留するのが防止され、よって、一定量の吐出液Ｍをより確実に安定して吐出することができる。吐出口４２１に撥水性を担持させる方法としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂等の撥水性材料（疎水性材料）で構成された被膜を形成する方法等が挙げられる。
【００４５】
また、デバイス本体２とノズル４Ａとは、同一の材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。
【００４６】
同一の構成材料を用いた場合には、使用する構成材料の種類が少なくなり、よって、マイクロ流路デバイス１の製造コストを抑制することができる。また、構成材料が同一の場合、その構成材料としては、樹脂材料が挙げられる。樹脂材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【００４７】
構成材料として樹脂材料を用いるにより、デバイス本体２とノズル４Ａとの接合方法として、超音波融着、熱融着、高周波融着等の融着による方法を用いることができる。なお、超音波融着が好ましい。
【００４８】
また、これらの樹脂材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
【００４９】
一方、異なる構成材料を用いた場合には、例えば、デバイス本体２およびノズル４Ａのそれぞれの成形に特に適した材料を用いることができる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明のマイクロ流路デバイス（第２実施形態）におけるノズルを示す斜視図、図６は、図５に示すノズルの縦断面図、図７は、図５に示すノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図である。
【００５１】
以下、これらの図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５２】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００５３】
図５、図６に示すように、ノズル４Ｂの微小流路４２は、その横断面形状が円形をなし、内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなすものである。この微小流路４２のテーパ角度θは、特に限定されず、例えば、０．５〜１０度であるのが好ましく、１〜５度であるのがより好ましい。
【００５４】
また、図７に示すように、微小流路４２の横断面の大きさと第３の流路の２３の横断面の大きさとの大小関係は、これら流路の境界部で、微小流路４２の横断面が第３の流路の２３の横断面よりも大となっている、すなわち、微小流路４２の横断面が第３の流路の２３の横断面を包含する関係となっている。また、このような大小関係となっている場合、微小流路４２の横断面の輪郭線の内側に第３の流路の横断面の輪郭線が接するのが好ましい。
【００５５】
微小流路４２がこのような形状をなすことにより、前記第１実施形態と同様に、微小流路４２の吐出口４２１から一定量の吐出液Ｍを安定して吐出することができる。
【００５６】
また、微小流路４２のテーパ角度θ（勾配）は、微小流路４２を成形する上での抜きテーパとしても機能する。これにより、ノズル４Ｂを金型成形する際、その生産性（量産性）に優れる。また、微小流路４２がテーパ角度θを有するものであるため、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００５７】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明のマイクロ流路デバイス（第３実施形態）におけるノズルを示す斜視図、図９は、図８に示すノズルの縦断面図である。
【００５８】
以下、これらの図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５９】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００６０】
図８、図９に示すように、ノズル４Ｃの微小流路４２は、その横断面形状が円形をなし、内径が長手方向の途中で下流側に向かって段階的に減少する１つの段差部４２２を有している。この段差部４２２を境界として、微小流路４２は、下流側の小径部４２３と、小径部よりも内径が大きい、上流側の大径部４２４とに分けることができる。また、段差部４２２は、丸みを帯びている（図９参照）。
【００６１】
微小流路４２がこのような形状をなすことにより、前記第１実施形態と同様に、微小流路４２の吐出口４２１から一定量の吐出液Ｍを安定して吐出することができる。また、段差部４２２を有する微小流路４２の構成は、微小流路４２を通過する混合液Ｌ３の流速を、混合液Ｌ３が吐出される直前で若干増加させたい場合に有効である。これにより、例えば、収納容器２０に対する混合液Ｌ３の供給速度が増加し、当該混合液Ｌ３を迅速に供給することができる。
【００６２】
また、ノズル４Ｃの微小流路４２は、例えばノズル４Ａの微小流路４２よりも大きいものである。これにより、ノズル４Ｃを金型成形する際、金型を微小流路４２から容易に離型することができ、よって、生産性に優れる。また、ノズル４Ｃでは、微小流路４２が大きくなった分、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明のマイクロ流路デバイス（第４実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【００６４】
以下、この図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６５】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第３実施形態と同様である。
【００６６】
図１０に示すように、ノズル４Ｄの微小流路４２は、段差部４２２よりも下流側の小径部４２３と、段差部４２２よりも上流側の大径部４２４とで、横断面形状が互いに異なっている。具体的には、小径部４２３の横断面形状は、円形であり、大径部４２４の横断面形状は、正方形（四角形）である。
【００６７】
微小流路４２がこのような形状をなすことにより、例えば、大径部４２４の横断面形状を第３の流路の２３の横断面と同じ大きさにすることができ、よって、これら流路の境界部に段差部が生じるのを防止することができる。これにより、混合液Ｌ３は、確実に前記層流状態で第３の流路２３および大径部４２４（微小流路４２）を順に通過することができ、よって、吐出口４２１から勢いよく飛び出すのを防止することができる。
【００６８】
また、ノズル４Ｄの微小流路４２は、例えばノズル４Ａの微小流路４２よりも大きいものである。これにより、ノズル４Ｄを金型成形する際、金型を微小流路４２から容易に離型することができ、よって、生産性に優れる。また、ノズル４Ｄでは、微小流路４２が大きくなった分、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００６９】
＜第５実施形態＞
図１１は、本発明のマイクロ流路デバイス（第５実施形態）におけるノズルを示す斜視図、図１２は、図１１に示すノズルの縦断面図である。
【００７０】
以下、これらの図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７１】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００７２】
図１１、図１２に示すように、ノズル４Ｅの微小流路４２は、下流側の内径一定部４２５と、上流側のテーパ部４２６とに分けることができる。内径一定部４２５は、その内径が長手方向に沿って一定となっている部分である。テーパ部４２６は、その内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなす部分である。微小流路４２がこのような構成となっていることにより、微小流路４２の吐出口４２１から一定量の吐出液Ｍを安定して吐出することができる。
【００７３】
また、テーパ部４２６のテーパ形状（勾配）は、微小流路４２を成形する上での抜きテーパとしても機能する。これにより、ノズル４Ｅを金型成形する際、その生産性（に優れる。また、微小流路４２がテーパ形状をなす部分（テーパ部４２６）を有するものであるため、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００７４】
以上、本発明のマイクロ流路デバイスを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、マイクロ流路デバイスを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７５】
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００７６】
また、デバイス本体は、２枚の板部材のうちの一方に流路となる溝が形成されているものに限定されず、例えば、双方の板部材にそれぞれ流路となる溝が形成されていているものであってもよい。
【００７７】
また、ノズルは、デバイス本体の先端面から突出していてもよい。
また、第１の液体と第２の液体とは、前記各実施形態では組成が異なるものであるが、これに限定されず、例えば、組成が同じものであってもよい。
【００７８】
また、ノズルは、第１の液体と第２の液体とが混合した混合液を吐出するものであるが、この「混合」には、第１の液体と第２の液体とを単に混合する場合だけでなく、第１の液体と第２の液体とを層流状態で混合する場合も含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１ マイクロ流路デバイス（マイクロ流路チップ）
２ デバイス本体
２１ 第１の流路（第１のマイクロ流路）
２２ 第２の流路（第２のマイクロ流路）
２３ 第３の流路（第３のマイクロ流路）
２４ 装着部
２４１ 角部
２５ 先端面
３ａ、３ｂ 板部材
３１ 第１の溝
３２ 第２の溝
３３ 第３の溝
３４ 接合面
３５１、３５２ 接続口
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ ノズル
４１ 角部
４２ 微小流路（マイクロ流路）
４２１ 吐出口
４２２ 段差部
４２３ 小径部
４２４ 大径部
４２５ 内径一定部
４２６ テーパ部
４３ 先端面
２０ 収納容器
３０１、３０２ チューブ
Ｌ１ 第１の液体
Ｌ２ 第２の液体
Ｌ３ 混合液
Ｍ 吐出液
φｄ 直径
ｈ１ 深さ
ｈ２ 長さ
ｗ１、ｗ２ 幅
ｔ１、ｔ２ 厚さ
θ テーパ角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生体試料を含む液体（以下「試料液」と言う）を複数の試験管にそれぞれ分注し、各試験管内の生体試料に対し処理（試験）を行なう方法が知られている。この方法には、マイクロ流路を有するマイクロ流路デバイスを用いることができる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のマイクロ流路デバイスは、長尺な板部材（基板）の一方の面に溝が形成され、当該溝が試料液が通過するマイクロ流路となるものである。このマイクロ流路は、板部材の一端面に開放しており、この開放した部分が、試料液が試験管に向かって吐出される吐出口となる。また、マイクロ流路は、その横断面形状が三角形（「Ｖ」字状）、四角形（「コ」字状）、半円形（「Ｕ」字状）をなすものとなっているため、当然、吐出口も同様の形状となる。
【０００３】
しかしながら、このような形状の吐出口では、試料液を吐出した際、その都度、大きさ、すなわち、液量にばらつきが生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、一定量の液体を安定して吐出することができるマイクロ流路デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
（１） 第１の液体が通過する第１の流路と、該第１の流路と異なる位置に配置され、第２の液体が通過する第２の流路と、前記第１の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の流路を通過した前記第２の液体とが合流して、混合される第３の流路とを有するデバイス本体と、
前記デバイス本体とは別体の小片で構成されており、前記デバイス本体に対し前記第３の流路の下流側に装着され、その装着状態で前記第３の流路と連通する微小流路を有するノズルとを備え、
前記微小流路は、前記小片の端面に開口して形成され、前記第３の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の液体との混合液が吐出される吐出口を有し、該吐出口の正面視での形状が円形をなすことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【０００７】
（２） 前記吐出口が鉛直下方を向いた状態で使用される上記（１）に記載のマイクロ流路デバイス。
【０００８】
（３） 前記吐出口の直径は、２０〜５００μｍである上記（１）または（２）に記載のマイクロ流路デバイス。
【０００９】
（４） 前記微小流路は、その少なくとも長手方向の途中から前記吐出口までの部分の横断面形状が円形をなす上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１０】
（５） 前記微小流路は、その内径が長手方向に沿って一定の部分を有する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１１】
（６） 前記微小流路は、その内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなす部分を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１２】
（７） 前記微小流路は、その内径が長手方向の途中で下流側に向かって段階的に減少する段差部を有する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１３】
（８） 前記微小流路は、前記段差部よりも上流側の部分と前記段差部よりも下流側の部分とで横断面形状が互いに異なる上記（７）に記載のマイクロ流路デバイス。
【００１４】
（９） 前記微小流路の全長は、０．１〜５ｍｍである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１５】
（１０） 前記微小流路と前記第３の流路との境界部では、前記微小流路の横断面の大きさと前記第３の流路の横断面の大きさが異なる上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１６】
（１１） 前記デバイス本体の前記ノズルが装着される部分には、該ノズルが挿入される凹部が形成されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１７】
（１２） 前記デバイス本体は、２枚の板部材を互いに対向して接合したものであり、
前記２枚の板部材のうちの少なくとも一方の板部材の接合面には、前記第１の流路、前記第２の流路および前記第３の流路となる溝が形成されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１８】
（１３） 前記デバイス本体と前記ノズルとは、同一または異なる材料で構成されている上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００１９】
（１４） 前記デバイス本体と前記ノズルとは、樹脂材料で構成されている上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【００２０】
（１５） 前記デバイス本体と前記ノズルとは、融着により接合される上記（１４）に記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、吐出口から吐出された吐出液は、いずれも、形状が球状となり、その大きさが一定のものとなる、すなわち、一定量の液体が確実に安定して吐出される。
【００２２】
また、ノズルの微小流路の少なくとも長手方向の途中から吐出口までの部分の横断面形状が円形をなす場合には、例えば微小流路内を混合液が層流状態で通過しているならば、当該層流状態が吐出口まで安定して維持される。これにより、混合液が吐出口から勢いよく飛び出るのが防止され、よって、一定量の液体をより確実に安定して吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のマイクロ流路デバイスの第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図（図１に示すマイクロ流路デバイスの使用状態を示す縦断面図）である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図（ノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図）である。
【図４】図１中の矢印Ｃ方向から見た図（正面図）である。
【図５】本発明のマイクロ流路デバイス（第２実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図６】図５に示すノズルの縦断面図である。
【図７】図５に示すノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図である。
【図８】本発明のマイクロ流路デバイス（第３実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図９】図８に示すノズルの縦断面図である。
【図１０】本発明のマイクロ流路デバイス（第４実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図１１】本発明のマイクロ流路デバイス（第５実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【図１２】図１１に示すノズルの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のマイクロ流路デバイスを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のマイクロ流路デバイスの第１実施形態を示す分解斜視図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図（図１に示すマイクロ流路デバイスの使用状態を示す縦断面図）、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図（ノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図）、図４は、図１中の矢印Ｃ方向から見た図（正面図）である。なお、以下では、説明の都合上、図１および図２中（図５、図６および図８〜図１２についても同様）の上側を「基端」、「上」または「上方」、下側を「先端」、「下」または「下方」と言う。また、図１中では、見易くするためにマイクロ流路デバイスの厚さ方向を誇張して模式的に図示しており、マイクロ流路デバイスの厚さ、長さ、幅の比率は実際とは大きく異なる。
【００２６】
図１、図２に示すように、マイクロ流路デバイス（マイクロ流路チップ）１は、液体を複数の収納容器２０に分注するのに用いられるものである。なお、収納容器２０としては、図２に示す構成では試験管であるが、これに限定されず、例えば、多数（例えば３８４個）のウェル（凹部）が行列状に配置されたプレートであってもよい。
【００２７】
なお、マイクロ流路デバイス１で分注される液体としては、特に限定されないが、本実施形態では、一例として、生体試料（例えば、ＤＮＡを含む水溶液）を含む試料液としての第１の液体Ｌ１と、第１の液体Ｌ１を希釈する希釈液（例えば、ＤＮＡをスライド上にスポッティングするために調整されたスポッティング溶液）としての第２の液体Ｌ２とを混合した混合液Ｌ３を挙げる。また、第１の液体Ｌ１および第２の液体Ｌ２は、それぞれ、タンク（図示せず）に予め貯留されている。そして、ポンプ（図示せず）の作動により、第１の液体Ｌ１は、チューブ３０１介して、マイクロ流路デバイス１に供給され、第２の液体Ｌ２は、チューブ３０２介して、マイクロ流路デバイス１に供給される（図１参照）。
【００２８】
マイクロ流路デバイス１は、デバイス本体２と、デバイス本体２の先端部に装着されるノズル４Ａとを備えている。以下、各部の構成について説明する。
【００２９】
図２に示すように、デバイス本体２は、第１の液体Ｌ１が通過する第１の流路（第１のマイクロ流路）２１と、第２の液体Ｌ２が通過する第２の流路（第２のマイクロ流路）２２と、混合液Ｌ３が通過する第３の流路（第３のマイクロ流路）２３とを有している。なお、第１の流路２１、第２の流路２２および第３の流路２３は、それぞれ、その横断面形状が正方形、その他、例えば長方形、円形となっているのが好ましい（図３参照）。
【００３０】
これら３本のマイクロ流路を有するデバイス本体２は、長尺な、すなわち、平面視で長方形をなす２枚の板部材３ａ、３ｂで構成され、板部材３ａ、３ｂ同士を互いに対向して接合したものである（図１参照）。なお、この接合方法としては、特に限定されず、例えば、融着（熱融着、高周波融着、超音波融着等）による方法、接着（接着剤や溶媒による接着）による方法等が挙げられる。
【００３１】
図２に示すように、板部材３ａの一方の面（板部材３ｂとの接合面３４）には、平面視で「Ｙ」字状をなす溝が形成されている。すなわち、板部材３ａの接合面３４には、図２中左上から右下に向かって延びる第１の溝３１と、第１の溝３１とは反対に（第１の溝３１と異なる位置に）、図２中右上から左下に向かって延びる第２の溝３２と、第１の溝３１と第２の溝３２との合流点から下方に向かって延びる第３の溝３３とが形成されている。そして、板部材３ａと板部材３ｂとを接合した状態で、第１の溝３１の内面と板部材３ｂの接合面３４とで囲まれた空間が第１の流路２１となり、第２の溝３２の内面と板部材３ｂの接合面３４とで囲まれた空間が第２の流路２２となり、第３の溝３３の内面と板部材３ｂの接合面３４とで囲まれた空間が第３の流路２３となる。このように、デバイス本体２では、溝が形成された板部材３ａと板部材３ｂとを接合するという簡単な構成で前記マイクロ流路を形成することができる。
【００３２】
また、板部材３ｂには、チューブ３０１が接続される接続口３５１と、チューブ３０２が接続される接続口３５２とが設けられている（図１参照）。接続口３５１および３５２は、それぞれ、板部材３ｂをその厚さ方向に貫通する貫通孔で構成されている。そして、チューブ３０１から送られてくる第１の液体Ｌ１を、接続口３５１を介して、第１の流路２１に供給することができ、チューブ３０２から送られてくる第２の液体Ｌ２を、接続口３５２を介して、第２の流路２２に供給することができる。
【００３３】
図２に示すように、このような構成のデバイス本体２では、接続口３５１から流入した第１の液体Ｌ１は、第１の流路２１を流下し、接続口３５２から流入した第２の液体Ｌ２は、第２の流路２２を流下する。これら流下した第１の液体Ｌ１と第２の液体Ｌ２とは、第３の流路２３で合流して混合され、混合液Ｌ３となる。この混合液Ｌ３は、さらに第３の流路２３を流下して、ノズル４Ａに至ることとなる。
【００３４】
また、図１、図２に示すように、デバイス本体２は、ノズル４Ａが装着される装着部２４を有している。装着部２４は、第３の流路２３の下流側に位置し、デバイス本体２の先端面２５に形成された凹部で構成されている。後述するようにノズル４Ａは平面視で長方形をなす板片で構成されており、装着部２４は、ノズル４Ａの外形形状に対応した形状をなす、すなわち、その幅ｗ１がノズル４Ａの幅ｗ２と同じであるかまたはそれよりも若干大きく、その深さｈ１がノズル４Ａの長さｈ２と同じに設定されている（図２参照）。この装着部２４にノズル４Ａを挿入して、ノズル４Ａの角部４１を装着部２４の角部２４１に突き当てることにより、ノズル４Ａのデバイス本体２に対する位置決めがなされ、ノズル４Ａの微小流路４２とデバイス本体２の第３の流路２３とが確実に連通する。また、図３に示すように、第３の流路の２３と微小流路４２とが同軸上に位置することとなり、よって、混合液Ｌ３が第３の流路の２３と微小流路４２との境界部を円滑に、すなわち、前記層流状態で通過することができる。なお、ノズル４Ａと装着部２４とが互いに接する面にそれぞれ位置決め用の凹凸が形成されていてもよい。
【００３５】
そして、この突き当て状態でノズル４Ａとデバイス本体２と接合することにより、当該ノズル４Ａを装着部２４に確実に装着することができる。図２に示すように、装着された（装着状態の）ノズル４Ａは、その全体が装着部２４内に収納された状態となる。これにより、ノズル４Ａが保護され、よって、例えばノズル４Ａが誤って収納容器２０と衝突して破損してしまうのを防止することができる。
【００３６】
図２に示すように、ノズル４Ａは、混合液Ｌ３を吐出液Ｍとして吐出するものである。このノズル４Ａは、平面視で長方形をなす板片（小片）で構成されている。ノズル４Ａの長さｈ２は、特に限定されず、例えば、０．１〜５ｍｍであるのが好ましく、０．５〜３．０ｍｍであるのがより好ましい。ノズル４Ａの幅ｗ２は、特に限定されず、例えば、０．５〜２０．０ｍｍであるのが好ましく、２．０〜１０．０ｍｍであるのがより好ましい。ノズル４Ａの厚さｔ２は、デバイス本体２の厚さｔ１と同じであり、０．５〜５．０ｍｍであるのが好ましく、１．０〜３．０ｍｍであるのがより好ましい。
【００３７】
ノズル４Ａには、その長手方向に貫通する貫通孔で構成された微小流路（マイクロ流路）４２が形成されている。微小流路４２は、デバイス本体２の第３の流路２３と連通しており、当該第３の流路２３を通過した混合液Ｌ３が流入することができる。また、微小流路４２は、ノズル４Ａの先端面４３に開口しており、この開口した部分が混合液Ｌ３（吐出液Ｍ）を吐出する吐出口４２１として機能する。そして、図１、図２に示すように、吐出口４２１が鉛直下方を向いた状態で、マイクロ流路デバイス１が使用される。
【００３８】
図１〜図３に示すように、微小流路４２の横断面形状は、円形をなしている。また、微小流路４２の内径は、当該微小流路４２の長手方向に沿って一定となっている。そして、微小流路４２は、前述したようにノズル４Ａの長手方向に貫通したものであるため、その全長（流路長）は、ノズル４Ａの長さｈ２である。なお、図３に示すように、微小流路４２の横断面の大きさと第３の流路の２３の横断面の大きさとの大小関係は、第３の流路の２３の横断面が微小流路４２の横断面よりも大となっている、すなわち、第３の流路の２３の横断面が微小流路４２の横断面を包含する関係となっている。また、このような大小関係となっている場合、第３の流路の横断面の輪郭線の内側に微小流路４２の横断面の輪郭線が接するのが好ましい。
【００３９】
このような形状の微小流路４２が形成されていることにより、第３の流路２３を前記層流状態で通過する混合液Ｌ３は、そのままの状態で当該微小流路４２も通過することができる。これにより、吐出液Ｍが吐出口４２１から勢いよく飛び出す、すなわち、噴出するのが防止され、よって、吐出されるいずれの吐出液Ｍが一定量となるのに寄与する。
【００４０】
また、前述したように微小流路４２の横断面形状が円形であるため、当然、吐出口４２１の正面視での形状も円形をなす（図４参照）。この吐出口４２１の直径φｄは、特に限定されないが、例えば、２０〜５００μｍであるのが好ましく、５０〜２００μｍであるのがより好ましい。また、吐出口４２１の真円度は、０．８〜１であるのが好ましい。
【００４１】
吐出口４２１がこのような形状をなすことにより、当該吐出口４２１から吐出された吐出液Ｍは、いずれも、形状が球状となり、その大きさが一定のものとなる（図２参照）。すなわち、一定量の吐出液Ｍが安定して吐出される。そして、例えば吐出口４２１の直下に位置する収納容器２０に混合液Ｌ３を充填する際、落下する吐出液Ｍの数をカウントすれば、確実に一定量の混合液Ｌ３を収納容器２０に充填することができる。
【００４２】
また、仮に、円形の吐出口４２１を有するノズル４Ａを、デバイス本体２のように、２枚の板部材を接合した接合体で構成しようとした場合を考えてみる。この場合、各板部材の接合面に横断面形状が半円状をなし、微小流路４２となる溝をそれぞれ形成し、板部材同士を接合するが、その接合の際に板部材同士がズレて、結果、吐出口４２１が円形とはならい。このような非円形の吐出口４２１から吐出液Ｍを吐出すると、その吐出液Ｍの大きさ、すなわち、液量にばらつきが生じてしまう。
【００４３】
しかしながら、前述したように、本発明では、ノズル４Ａは、横断面形状が円形の貫通孔で構成された微小流路４２を有し、当該微小流路４２の開口部が円形の吐出口４２１となったものである。円形の吐出口４２１であれば、一定量の吐出液Ｍを確実に安定して吐出することができる、すなわち、前記液量にばらつきが生じるという不具合が防止される。
【００４４】
なお、吐出口４２１は、撥水性を有していて（付与して）もよい。これにより、吐出口４２１に混合液Ｌ３が残留するのが防止され、よって、一定量の吐出液Ｍをより確実に安定して吐出することができる。吐出口４２１に撥水性を担持させる方法としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂等の撥水性材料（疎水性材料）で構成された被膜を形成する方法等が挙げられる。
【００４５】
また、デバイス本体２とノズル４Ａとは、同一の材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。
【００４６】
同一の構成材料を用いた場合には、使用する構成材料の種類が少なくなり、よって、マイクロ流路デバイス１の製造コストを抑制することができる。また、構成材料が同一の場合、その構成材料としては、樹脂材料が挙げられる。樹脂材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【００４７】
構成材料として樹脂材料を用いるにより、デバイス本体２とノズル４Ａとの接合方法として、超音波融着、熱融着、高周波融着等の融着による方法を用いることができる。なお、超音波融着が好ましい。
【００４８】
また、これらの樹脂材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
【００４９】
一方、異なる構成材料を用いた場合には、例えば、デバイス本体２およびノズル４Ａのそれぞれの成形に特に適した材料を用いることができる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明のマイクロ流路デバイス（第２実施形態）におけるノズルを示す斜視図、図６は、図５に示すノズルの縦断面図、図７は、図５に示すノズルの微小流路とデバイス本体の第３の流路との大小関係を示す横断面図である。
【００５１】
以下、これらの図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５２】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００５３】
図５、図６に示すように、ノズル４Ｂの微小流路４２は、その横断面形状が円形をなし、内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなすものである。この微小流路４２のテーパ角度θは、特に限定されず、例えば、０．５〜１０度であるのが好ましく、１〜５度であるのがより好ましい。
【００５４】
また、図７に示すように、微小流路４２の横断面の大きさと第３の流路の２３の横断面の大きさとの大小関係は、これら流路の境界部で、微小流路４２の横断面が第３の流路の２３の横断面よりも大となっている、すなわち、微小流路４２の横断面が第３の流路の２３の横断面を包含する関係となっている。また、このような大小関係となっている場合、微小流路４２の横断面の輪郭線の内側に第３の流路の横断面の輪郭線が接するのが好ましい。
【００５５】
微小流路４２がこのような形状をなすことにより、前記第１実施形態と同様に、微小流路４２の吐出口４２１から一定量の吐出液Ｍを安定して吐出することができる。
【００５６】
また、微小流路４２のテーパ角度θ（勾配）は、微小流路４２を成形する上での抜きテーパとしても機能する。これにより、ノズル４Ｂを金型成形する際、その生産性（量産性）に優れる。また、微小流路４２がテーパ角度θを有するものであるため、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００５７】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明のマイクロ流路デバイス（第３実施形態）におけるノズルを示す斜視図、図９は、図８に示すノズルの縦断面図である。
【００５８】
以下、これらの図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５９】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００６０】
図８、図９に示すように、ノズル４Ｃの微小流路４２は、その横断面形状が円形をなし、内径が長手方向の途中で下流側に向かって段階的に減少する１つの段差部４２２を有している。この段差部４２２を境界として、微小流路４２は、下流側の小径部４２３と、小径部よりも内径が大きい、上流側の大径部４２４とに分けることができる。また、段差部４２２は、丸みを帯びている（図９参照）。
【００６１】
微小流路４２がこのような形状をなすことにより、前記第１実施形態と同様に、微小流路４２の吐出口４２１から一定量の吐出液Ｍを安定して吐出することができる。また、段差部４２２を有する微小流路４２の構成は、微小流路４２を通過する混合液Ｌ３の流速を、混合液Ｌ３が吐出される直前で若干増加させたい場合に有効である。これにより、例えば、収納容器２０に対する混合液Ｌ３の供給速度が増加し、当該混合液Ｌ３を迅速に供給することができる。
【００６２】
また、ノズル４Ｃの微小流路４２は、例えばノズル４Ａの微小流路４２よりも大きいものである。これにより、ノズル４Ｃを金型成形する際、金型を微小流路４２から容易に離型することができ、よって、生産性に優れる。また、ノズル４Ｃでは、微小流路４２が大きくなった分、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明のマイクロ流路デバイス（第４実施形態）におけるノズルを示す斜視図である。
【００６４】
以下、この図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６５】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第３実施形態と同様である。
【００６６】
図１０に示すように、ノズル４Ｄの微小流路４２は、段差部４２２よりも下流側の小径部４２３と、段差部４２２よりも上流側の大径部４２４とで、横断面形状が互いに異なっている。具体的には、小径部４２３の横断面形状は、円形であり、大径部４２４の横断面形状は、正方形（四角形）である。
【００６７】
微小流路４２がこのような形状をなすことにより、例えば、大径部４２４の横断面形状を第３の流路の２３の横断面と同じ大きさにすることができ、よって、これら流路の境界部に段差部が生じるのを防止することができる。これにより、混合液Ｌ３は、確実に前記層流状態で第３の流路２３および大径部４２４（微小流路４２）を順に通過することができ、よって、吐出口４２１から勢いよく飛び出すのを防止することができる。
【００６８】
また、ノズル４Ｄの微小流路４２は、例えばノズル４Ａの微小流路４２よりも大きいものである。これにより、ノズル４Ｄを金型成形する際、金型を微小流路４２から容易に離型することができ、よって、生産性に優れる。また、ノズル４Ｄでは、微小流路４２が大きくなった分、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００６９】
＜第５実施形態＞
図１１は、本発明のマイクロ流路デバイス（第５実施形態）におけるノズルを示す斜視図、図１２は、図１１に示すノズルの縦断面図である。
【００７０】
以下、これらの図を参照して本発明のマイクロ流路デバイスの第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７１】
本実施形態は、ノズルの微小流路の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００７２】
図１１、図１２に示すように、ノズル４Ｅの微小流路４２は、下流側の内径一定部４２５と、上流側のテーパ部４２６とに分けることができる。内径一定部４２５は、その内径が長手方向に沿って一定となっている部分である。テーパ部４２６は、その内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなす部分である。微小流路４２がこのような構成となっていることにより、微小流路４２の吐出口４２１から一定量の吐出液Ｍを安定して吐出することができる。
【００７３】
また、テーパ部４２６のテーパ形状（勾配）は、微小流路４２を成形する上での抜きテーパとしても機能する。これにより、ノズル４Ｅを金型成形する際、その生産性（に優れる。また、微小流路４２がテーパ形状をなす部分（テーパ部４２６）を有するものであるため、当該微小流路４２の強度も向上する。
【００７４】
以上、本発明のマイクロ流路デバイスを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、マイクロ流路デバイスを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７５】
また、本発明のマイクロ流路デバイスは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００７６】
また、デバイス本体は、２枚の板部材のうちの一方に流路となる溝が形成されているものに限定されず、例えば、双方の板部材にそれぞれ流路となる溝が形成されていているものであってもよい。
【００７７】
また、ノズルは、デバイス本体の先端面から突出していてもよい。
また、第１の液体と第２の液体とは、前記各実施形態では組成が異なるものであるが、これに限定されず、例えば、組成が同じものであってもよい。
【００７８】
また、ノズルは、第１の液体と第２の液体とが混合した混合液を吐出するものであるが、この「混合」には、第１の液体と第２の液体とを単に混合する場合だけでなく、第１の液体と第２の液体とを層流状態で混合する場合も含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１ マイクロ流路デバイス（マイクロ流路チップ）
２ デバイス本体
２１ 第１の流路（第１のマイクロ流路）
２２ 第２の流路（第２のマイクロ流路）
２３ 第３の流路（第３のマイクロ流路）
２４ 装着部
２４１ 角部
２５ 先端面
３ａ、３ｂ 板部材
３１ 第１の溝
３２ 第２の溝
３３ 第３の溝
３４ 接合面
３５１、３５２ 接続口
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ ノズル
４１ 角部
４２ 微小流路（マイクロ流路）
４２１ 吐出口
４２２ 段差部
４２３ 小径部
４２４ 大径部
４２５ 内径一定部
４２６ テーパ部
４３ 先端面
２０ 収納容器
３０１、３０２ チューブ
Ｌ１ 第１の液体
Ｌ２ 第２の液体
Ｌ３ 混合液
Ｍ 吐出液
φｄ 直径
ｈ１ 深さ
ｈ２ 長さ
ｗ１、ｗ２ 幅
ｔ１、ｔ２ 厚さ
θ テーパ角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体が通過する第１の流路と、該第１の流路と異なる位置に配置され、第２の液体が通過する第２の流路と、前記第１の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の流路を通過した前記第２の液体とが合流して、混合される第３の流路とを有するデバイス本体と、
前記デバイス本体とは別体の小片で構成されており、前記デバイス本体に対し前記第３の流路の下流側に装着され、その装着状態で前記第３の流路と連通する微小流路を有するノズルとを備え、
前記微小流路は、前記小片の端面に開口して形成され、前記第３の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の液体との混合液が吐出される吐出口を有し、該吐出口の正面視での形状が円形をなすことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記吐出口が鉛直下方を向いた状態で使用される請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記吐出口の直径は、２０〜５００μｍである請求項１または２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記微小流路は、その少なくとも長手方向の途中から前記吐出口までの部分の横断面形状が円形をなす請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記微小流路は、その内径が長手方向に沿って一定の部分を有する請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記微小流路は、その内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなす部分を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記微小流路は、その内径が長手方向の途中で下流側に向かって段階的に減少する段差部を有する請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記微小流路は、前記段差部よりも上流側の部分と前記段差部よりも下流側の部分とで横断面形状が互いに異なる請求項７に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記微小流路の全長は、０．１〜５ｍｍである請求項１ないし８のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
前記微小流路と前記第３の流路との境界部では、前記微小流路の横断面の大きさと前記第３の流路の横断面の大きさが異なる請求項１ないし９のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１１】
前記デバイス本体の前記ノズルが装着される部分には、該ノズルが挿入される凹部が形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１２】
前記デバイス本体は、２枚の板部材を互いに対向して接合したものであり、
前記２枚の板部材のうちの少なくとも一方の板部材の接合面には、前記第１の流路、前記第２の流路および前記第３の流路となる溝が形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１３】
前記デバイス本体と前記ノズルとは、同一または異なる材料で構成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１４】
前記デバイス本体と前記ノズルとは、樹脂材料で構成されている請求項１ないし１３のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１５】
前記デバイス本体と前記ノズルとは、融着により接合される請求項１４に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１】
第１の液体が通過する第１の流路と、該第１の流路と異なる位置に配置され、第２の液体が通過する第２の流路と、前記第１の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の流路を通過した前記第２の液体とが合流して、混合される第３の流路とを有するデバイス本体と、
前記デバイス本体とは別体の小片で構成されており、前記デバイス本体に対し前記第３の流路の下流側に装着され、その装着状態で前記第３の流路と連通する微小流路を有するノズルとを備え、
前記微小流路は、前記小片の端面に開口して形成され、前記第３の流路を通過した前記第１の液体と前記第２の液体との混合液が吐出される吐出口を有し、該吐出口の正面視での形状が円形をなすことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記吐出口が鉛直下方を向いた状態で使用される請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記吐出口の直径は、２０〜５００μｍである請求項１または２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記微小流路は、その少なくとも長手方向の途中から前記吐出口までの部分の横断面形状が円形をなす請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記微小流路は、その内径が長手方向に沿って一定の部分を有する請求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記微小流路は、その内径が下流側に向かって漸減するテーパ状をなす部分を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記微小流路は、その内径が長手方向の途中で下流側に向かって段階的に減少する段差部を有する請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記微小流路は、前記段差部よりも上流側の部分と前記段差部よりも下流側の部分とで横断面形状が互いに異なる請求項７に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記微小流路の全長は、０．１〜５ｍｍである請求項１ないし８のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
前記微小流路と前記第３の流路との境界部では、前記微小流路の横断面の大きさと前記第３の流路の横断面の大きさが異なる請求項１ないし９のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１１】
前記デバイス本体の前記ノズルが装着される部分には、該ノズルが挿入される凹部が形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１２】
前記デバイス本体は、２枚の板部材を互いに対向して接合したものであり、
前記２枚の板部材のうちの少なくとも一方の板部材の接合面には、前記第１の流路、前記第２の流路および前記第３の流路となる溝が形成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１３】
前記デバイス本体と前記ノズルとは、同一または異なる材料で構成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１４】
前記デバイス本体と前記ノズルとは、樹脂材料で構成されている請求項１ないし１３のいずれかに記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１５】
前記デバイス本体と前記ノズルとは、融着により接合される請求項１４に記載のマイクロ流路デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２３７２２４（Ｐ２０１１−２３７２２４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７４７６（Ｐ２０１０−１０７４７６）
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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