(57)【要約】  簡易な構成で２種類以上の液体の混合を効率良く行うことが可能なマイクロミキサーおよび該マイクロミキサーを搭載したマイクロ流体チップを提供することを図る。上記目的を達成するために、第１および第２液体がそれぞれ流される微細流路と、該微細流路に連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽とを備えるとともに、該液体注入口が、底部のうちの該底部の中央からずれた位置に設けられるマイクロミキサーとする。また、液体注入口が、混合槽の中心線からずれた位置に設けられても良い。更に、混合槽の内壁によって囲まれる内部空間領域の水平方向に沿った断面において、液体注入口の中央から上方に仮想的に延伸される仮想線が通る位置を基準として一方向に係る内壁までの第１の距離と、一方向とは反対方向に係る内壁までの第２の距離とが異なるようにしても良い。
2012081072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２液体が流される微細流路と、
前記微細流路に連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽と、
を備え、
前記液体注入口が、
前記底部のうちの該底部の中央からずれた位置に設けられることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項２】
第１および第２液体が流される微細流路と、
前記微細流路と連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽と、
を備え、
前記液体注入口が、
前記混合槽の中心線からずれた位置に設けられることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項３】
第１および第２液体が流される微細流路と、
前記微細流路と連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽と、
を備え、
前記混合槽の内壁によって囲まれる内部空間領域の水平方向に沿った断面において、前記液体注入口の中央から上方に仮想的に延伸される仮想線が通る位置から一方向に係る前記内壁までの第１の距離と、前記仮想線が通る位置から前記一方向とは反対方向に係る前記内壁までの第２の距離とが、異なることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のマイクロミキサーであって、
前記混合槽の底部に少なくとも１つの凸部が設けられることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載のマイクロミキサーであって、
前記混合槽の内壁面上を前記液体注入口から第１方向に所定距離進む経路において該内壁面と水平面とが成す角度の第１変化量と、前記混合槽の内壁面上を前記液体注入口から前記第１方向とは反対の第２方向に前記所定距離進む経路において該内壁面と前記水平面とが成す角度の第２変化量とが異なることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロミキサーであって、
前記第１変化量が、
前記第２変化量よりも相対的に大きく、
前記混合槽の底部のうちの前記液体注入口を基準とした前記第２方向に、前記液体注入口に向けて先細りする傾斜部が設けられることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載のマイクロミキサーであって、
前記混合槽の内壁の表面が、
撥水性を有することを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載のマイクロミキサーであって、
前記液体注入口が、
前記混合槽に貯留される液体を前記微細流路に向けて排出することを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１つの請求項に記載のマイクロミキサーであって、
前記第１液体を前記微細流路に対して供給する第１供給路と、
前記第２液体を前記微細流路に対して供給する第２供給路と、
を更に備えることを特徴とするマイクロミキサー。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか１つの請求項に記載のマイクロミキサーと、
前記混合槽において前記第１および第２液体が混合されることで生成される混合液体が前記混合槽から排出される流路の内壁面近傍に設けられ、前記混合液体に含まれる物質との反応を行う反応物質が固定される反応部と、
を備えることを特徴とするマイクロ流体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な構成で２種類以上の液体を混合するマイクロミキサー、および微細流路を有する構成において２種類以上の液体の混合を可能とするマイクロ流体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、微細流路に複数の液体を供給し、液体の混合や反応を行うマイクロ流体チップが知られている。【０００３】
この微細流路は、幅および深さが数μｍ〜数百μｍの小さな寸法を有するとともに、該微細流路では、液体の流速も小さくなる。このため、該微細流路では、流体のレイノルズ数は数百以下となり、従来の反応装置のような乱流支配とはならず、層流支配の態様となる。【０００４】
このような層流支配の下での異なる種類の液体同士の混合は、各液体の接触界面における分子拡散によるものが主となる。そして、該液体同士における混合の挙動は、液体の拡散方向の厚さ（異種の液体が均一濃度になるまで拡散すべき距離＝拡散距離）で規定されるとともに、該混合には長時間を要する。【０００５】
そこで、２種類の液体が、それぞれ分割されて複数の流れとされたものが交互に配列されるように供給されることで、異なる種類の複数の液体同士の間の接触面積が増加し、液体同士の混合が促進される技術が提案されている（例えば、特許文献１等）。また、円柱状の混合槽の下部から異なる種類の流体が旋回流が発生するように導入されることで、流体同士の混合が促進される技術が提案されている（例えば、特許文献２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４３６１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、拡散を用いた混合に使用される長い流路が必要となるとともに、各液体を分割するとともに複数の液体を層状に吐出するための構成が大掛かりなものとなる。このため、装置の複雑化および大型化を招く。【０００８】
また、上記特許文献２の技術では、液体の流量に対して混合槽のサイズが適切でなければ、液体の旋回流は生じない。また、混合槽の下部から導入された液体が該混合槽の上部から取り出されるため、混合槽に残留する液体が失われてしまう。したがって、定量された液体の混合には不向きと考えられる。【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で２種類以上の液体の混合を効率良く行うことが可能なマイクロミキサーおよび該マイクロミキサーを搭載したマイクロ流体チップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の態様に係るマイクロミキサーは、第１および第２液体が流される微細流路と、前記微細流路に連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽と、を備える。そして、該マイクロミキサーでは、前記液体注入口が、前記底部のうちの該底部の中央からずれた位置に設けられる。【００１１】
第２の態様に係るマイクロミキサーは、第１および第２液体が流される微細流路と、前記微細流路と連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽と、を備える。そして、該マイクロミキサーでは、前記液体注入口が、前記混合槽の中心線からずれた位置に設けられる。【００１２】
第３の態様に係るマイクロミキサーは、第１および第２液体が流される微細流路と、前記微細流路と連通される液体注入口が底部に設けられる混合槽と、を備える。そして、該マイクロミキサーでは、前記混合槽の内壁によって囲まれる内部空間領域の水平方向に沿った断面において、前記液体注入口の中央から上方に仮想的に延伸される仮想線が通る位置から一方向に係る前記内壁までの第１の距離と、前記仮想線が通る位置から前記一方向とは反対方向に係る前記内壁までの第２の距離とが、異なる。【００１３】
第４の態様に係るマイクロミキサーは、第１から第３の何れか１つの態様に係るマイクロミキサーであって、前記混合槽の底部に少なくとも１つの凸部が設けられる。【００１４】
第５の態様に係るマイクロミキサーは、第１から第４の何れか１つの態様に係るマイクロミキサーであって、前記混合槽の内壁面上を前記液体注入口から第１方向に所定距離進む経路において該内壁面と水平面とが成す角度の第１変化量と、前記混合槽の内壁面上を前記液体注入口から前記第１方向とは反対の第２方向に前記所定距離進む経路において該内壁面と前記水平面とが成す角度の第２変化量とが異なる。【００１５】
第６の態様に係るマイクロミキサーは、第５の態様に係るマイクロミキサーであって、前記第１変化量が、前記第２変化量よりも相対的に大きく、前記混合槽の底部のうちの前記液体注入口を基準とした前記第２方向に、前記液体注入口に向けて先細りする傾斜部が設けられる。【００１６】
第７の態様に係るマイクロミキサーは、第１から第６の何れか１つの態様に係るマイクロミキサーであって、前記混合槽の内壁の表面が、撥水性を有する。【００１７】
第８の態様に係るマイクロミキサーは、第１から第７の何れか１つの態様に係るマイクロミキサーであって、前記液体注入口が、前記混合槽に貯留される液体を前記微細流路に向けて排出する。【００１８】
第９の態様に係るマイクロミキサーは、第１から第８の何れか１つの態様に係るマイクロミキサーであって、前記第１液体を前記微細流路に対して供給する第１供給路と、前記第２液体を前記微細流路に対して供給する第２供給路と、を更に備える。【００１９】
第１０の態様に係るマイクロ流体チップは、第１から第９の何れか１つの態様に係るマイクロミキサーと、前記混合槽において前記第１および第２液体が混合されることで生成される混合液体が前記混合槽から排出される流路の内壁面近傍に設けられ、前記混合液体に含まれる物質との反応を行う反応物質が固定される反応部と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
第１から第９の何れの態様に係るマイクロミキサーによっても、同時期に液体注入口から２種類以上の液体が混合槽に注入される際に、混合槽において２種類以上の液体が混合され易い流れが生じるため、簡易な構成で２種類以上の液体の混合を効率良く行うことができる。【００２１】
第４の態様に係るマイクロミキサーによれば、底部に設けられた凸部を液体が越える際に、２種類以上の液体が混合され易くなるような乱れた流れが生じ易くなる。【００２２】
第５の態様に係るマイクロミキサーによれば、２種類以上の液体が混合され易くなるような対流が生じ易くなる。【００２３】
第６の態様に係るマイクロミキサーによれば、例えば、傾斜部の存在により、混合槽に貯留される液体が液体注入口から排出される際に、混合槽に液体が残留し難く、液体の無駄使いが抑制される。【００２４】
第７の態様に係るマイクロミキサーによれば、混合槽の底部において、重力に起因して液体が横向きに進行しようとする力と、表面張力に起因して液体の横向きの進行が抑止される力とが、平衡状態にある場合と平衡状態にない場合とが順次に生じ易くなることで、２種類以上の液体が混合され易い乱れた流れが生じ易くなる。【００２５】
第８の態様に係るマイクロミキサーによれば、混合槽に貯留される液体が、混合槽の底部に設けられる液体注入口から排出されるため、簡易な構成で混合槽における液体の残留を抑制することができる。したがって、液体の無駄使いが抑制される。【００２６】
第１０の態様に係るマイクロ流体チップによれば、マイクロミキサーにおいて効率良く２種類以上の液体が混合されるため、混合液体と反応部とを迅速に反応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、一実施形態に係るマイクロ流体チップの概略構成を示す断面模式図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るマイクロ流体チップにおける試験液の動きを示す図である。
【図３】図３は、一実施形態に係るマイクロ流体チップにおける試験液の動きを示す図である。
【図４】図４は、一実施形態に係るマイクロ流体チップにおける試験液の動きを示す図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る混合槽の構造を示す断面模式図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る混合槽の構造を示す平面模式図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る混合槽の構造を説明するための図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る混合槽における試験液の対流を説明するための図である。
【図９】図９は、比較例に係る混合槽の構造を説明するための図である。
【図１０】図１０は、比較例に係る混合槽における試験液の対流を説明するための図である。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、一実施形態に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、一実施形態に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、一実施形態に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、一実施形態に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、一実施形態に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図１７】図１７は、第１変形例に係る混合槽の構造を示す断面模式図である。
【図１８】図１８は、第１変形例に係る混合槽の構造を説明するための図である。
【図１９】図１９は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２１】図２１は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２２】図２２は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２３】図２３は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２４】図２４は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２５】図２５は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２６】図２６は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２７】図２７は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２８】図２８は、第１変形例に係る混合槽における試験液の挙動を模式的に示す図である。
【図２９】図２９は、第２変形例に係る混合槽の構造を示す平面模式図である。
【図３０】図３０は、第２変形例に係る混合槽の構造を示す平面模式図である。
【図３１】図３１は、第３変形例に係るマイクロ流体チップの概略構成を示す模式図である。
【図３２】図３２は、第３変形例に係るマイクロ流体チップの使用態様を示す模式図である。
【図３３】図３３は、第３変形例に係るマイクロ流体チップの使用態様を示す模式図である。
【図３４】図３４は、第３変形例に係るマイクロ流体チップの使用態様を示す模式図である。
【図３５】図３５は、第４変形例に係るマイクロ流体チップの概略構成を示す模式図である。
【図３６】図３６は、第４変形例に係るマイクロ流体チップの使用態様を示す模式図である。
【図３７】図３７は、第４変形例に係るマイクロ流体チップの使用態様を示す模式図である。
【図３８】図３８は、第４変形例に係るマイクロ流体チップの使用態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
＜(1)マイクロ流体チップの概略構成＞
図１は、一実施形態に係るマイクロ流体チップ１の概略構成を示す断面模式図である。図１および図１以降のその他の図には、方位関係を明確化することを目的として、相互に直交するＸＹＺの３軸が付されている。
【００３０】
マイクロ流体チップ１は、例えば、幅および深さが数μｍから数百μｍの微細流路に液体を供給し、液体を構成するの分子や粒子の挙動に基づいて液体の混合や反応を行なう装置である。そして、該マイクロ流体チップ１は、ブロック状の本体部１０と、該本体部１０内において直線状に延在する微細流路２０と、該微細流路２０に流す試験液の混合を促進する混合槽３０と、微細流路２０に対して試験液および空気の注入および排出を行う注入排出口４０と、微細流路２０内にその反応面が露出するように設けられる反応部５０とを備える。
【００３１】
本体部１０は、ポリカーボネートやポリプロピレン等の樹脂を用いて構成され、例えば、幅が５０ｍｍ、奥行きが５０ｍｍ、高さが１０ｍｍ程度のサイズを有する。また、該本体部１０を構成する複数の部分が別々に切削加工や射出成形によって形成され、該複数の部分が接着剤等によって接合されることで、本体部１０が完成される。
【００３２】
微細流路２０は、例えば、幅が１〜３ｍｍ、高さが数十μｍ〜１ｍｍ程度のサイズを有するが、これに限定されるものではない。また、流路長には特に制限はないが、流路の条件（サイズ等）によって、微細流路２０における試験液の流れが層流となる場合には、本発明がより有効に働き、大きな効果をもたらす。
【００３３】
混合槽３０は、微細流路２０の一方の端部に連通するように設けられ、該混合槽３０内に注入される試験液の混合および攪拌を行う微小な混合機（マイクロミキサー）として働く。また、該混合槽３０は、試験液の規定量以上の容積を有する。そして、該混合槽３０は、後述するように、試験液の混合および攪拌が促進され易い構造を有する。
【００３４】
注入排出口４０は、微細流路２０の他方の端部に連通するように設けられる。また、注入排出口４０には、試験液の供給源が接続されるとともに、該試験液の注入および排出を行うポンプが接続される。なお、注入排出口４０からの試験液の注入および注入排出口４０からの試験液の排出を行うポンプは、混合槽３０に対して接続されても良い。
【００３５】
反応部５０は、微細流路２０のうちの混合槽３０および注入排出口４０がそれぞれ連通される部分の中間位置であって、該微細流路２０の下面に設けられる。そして、反応部５０では、該反応部５０の近傍を通る試験液の内部に拡散している生化学物質が反応する。なお、上記試験液としては、例えば、生体から採取された血液を遠心分離して得られた血漿等が挙げられ、試験液に含まれる生化学物質としては、血液中に存在する各種の抗原等が挙げられる。また、反応部５０を構成する反応物質としては、例えば、上記抗原に対して特異的に反応し得る抗体等が挙げられる。
【００３６】
＜(2)マイクロ流体チップにおける試験液の大まかな流れ＞
図２から図４は、マイクロ流体チップ１における試験液Ｅｘの大まかな流れを説明するための図である。
【００３７】
試験に際しては、まず、図２で示されるように、マイクロ流体チップ１の外部から注入排出口４０を介して微細流路２０に試験液Ｅｘが注入されるとともに、該試験液Ｅｘが微細流路２０を通って混合槽３０に注入される。そして、図３で示されるように、試験液Ｅｘが混合槽３０に一旦貯留された状態となる。次に、図４で示されるように、混合槽３０に貯留されている試験液Ｅｘが、微細流路２０を通り、注入排出口４０からマイクロ流体チップ１の外部へ排出される。
【００３８】
このようなマイクロ流体チップ１に対する試験液Ｅｘの注入から排出に至る期間において、試験液Ｅｘが反応部５０において反応する。具体的には、試験液Ｅｘが、注入排出口４０から混合槽３０に移動する際、および混合槽３０から注入排出口４０に移動する際のそれぞれにおいて、試験液Ｅｘが反応部５０において反応する。
【００３９】
ここで、微細流路２０における試験液Ｅｘの流れが層流となる場合には、試験液Ｅｘのうちの反応部５０近傍における生化学物質の濃度が、反応部５０との反応によって薄まる。このため、試験液Ｅｘが注入排出口４０から混合槽３０に移動する際に、試験液Ｅｘは、反応部５０との反応によって、微細流路２０の上部を流れる生化学物質の濃度が相対的に高い試験液（高濃度試験液）と、微細流路２０の下部を流れる生化学物質の濃度が相対的に低い試験液（低濃度試験液）とに分かれる。
【００４０】
そして、微細流路２０における試験液Ｅｘの流れが層流であるため、微細流路２０以外の部分で、高濃度試験液と低濃度試験液との混合および攪拌がなされなければ、微細流路２０を通って注入排出口４０から試験液Ｅｘが排出される際に、試験液Ｅｘと反応部５０との反応が進行し難い。しかしながら、本実施形態に係るマイクロ流体チップ１では、後述するように、混合槽３０が、試験液Ｅｘの混合および攪拌がなされ易い構造を有する。
【００４１】
このため、混合槽３０において高濃度試験液と低濃度試験液とが混合されることで生成される混合液体としての試験液Ｅｘが、混合槽３０から排出される際に、微細流路２０の下部の内壁面近傍に設けられる反応部５０と反応する。
【００４２】
なお、マイクロ流体チップ１から試験液Ｅｘが排出された後に、例えば、反応部５０の固相化面の光学的特性の変化を外部から検出することで、抗原と抗体との免疫反応が測定される。この際の検出には、光学機器が使われても良いし、肉眼による目視が利用されても良い。本体部１０の材質が透明な樹脂等で構成されていれば、外部からの観察は容易である。
【００４３】
＜(3)混合槽の構造＞
図５は、混合槽３０の構造を示す断面模式図であり、図６は、混合槽３０の構造を示す上面模式図である。なお、図５では、混合槽３０のＸＺ平面に平行な断面（ＸＺ断面）が示され、図６では、混合槽３０を＋Ｚ方向から見た図が示されている。
【００４４】
図５および図６で示されるように、混合槽３０は、上方（＋Ｚ方向）が開放され、底部３０ｂｔに液体注入口３０ｉｎが設けられた槽部である。
【００４５】
混合槽３０の内壁によって囲まれる空間（内部空間領域）３０ｓｐは、液体注入口３０ｉｎの近傍を除いてＺ軸に垂直な平面に平行な断面（ＸＹ断面）の形状が、略円形となるように形成される。別の観点から言えば、内部空間領域３０ｓｐは、液体注入口３０ｉｎの近傍を除いてＺ軸に平行な軸Ｌ１を中心とした全方向について回転対称となるような形状を有する。更に換言すれば、軸Ｌ１は、液体注入口３０ｉｎの近傍を除く、内部空間領域３０ｓｐの各ＸＹ断面の重心位置を上下方向（Ｚ軸の方向）に貫く直線となる。以下では、該軸Ｌ１を、混合槽３０の中心を示す線（中心線）とも称する。
【００４６】
なお、内部空間領域３０ｓｐの複数のＸＹ断面の重心位置が、一本の直線上に乗らない場合には、該複数のＸＹ断面の重心位置から、近似計算によって複数のＸＹ断面の重心位置を近似的に貫く直線が中心線Ｌ１として求められても良い。
【００４７】
また、内部空間領域３０ｓｐを形成する混合槽３０の内壁の側面（側壁部）３０ｓｗは、Ｚ軸に略平行な壁面を構成する。
【００４８】
液体注入口３０ｉｎは、混合槽３０の底部３０ｂｔのうち、軸Ｌ１から−Ｘ方向にずれた位置に設けられる。該液体注入口３０ｉｎは、微細流路２０と連通される。このため、微細流路２０から液体注入口３０ｉｎを介して内部空間領域３０ｓｐに対して試験液Ｅｘが注入される。なお、液体注入口３０ｉｎと微細流路２０とを繋ぐ流路は、Ｚ軸に沿った方向に延設されるため、液体注入口３０ｉｎから内部空間領域３０ｓｐに注入される試験液Ｅｘの流れの方向は、＋Ｚ方向となる。また、液体注入口３０ｉｎは、混合槽３０に貯留される試験液Ｅｘを微細流路２０に向けて排出する役割も果たす。
【００４９】
底部３０ｂｔは、その内部空間領域３０ｓｐのＸＹ断面が、下方（−Ｚ方向）に行けば行くほど狭くなる部分である。具体的には、液体注入口３０ｉｎに近づけば近づく程、底部３０ｂｔの内部空間領域３０ｓｐのＸＹ断面が狭くなる。そして、液体注入口３０ｉｎは、底部３０ｂｔの中央からずれた位置に設けられる。
【００５０】
なお、ここで言う底部３０ｂｔの中央とは、該底部３０ｂｔのうち、該底部３０ｂｔをＸＹ平面に投影した平面領域の重心点を上下方向（Ｚ軸の方向）に貫く直線が通る部分である。また、底部３０ｂｔの中央は、内部空間領域３０ｓｐのうちの底部３０ｂｔが形成する空間領域の複数のＸＹ断面の重心を上下方向（Ｚ軸の方向）に貫く近似直線が通る部分であっても良い。また、ここでは、底部３０ｂｔの中央は、軸Ｌ１が通る部分と略同一となる。
【００５１】
また、底部３０ｂｔは、液体注入口３０ｉｎと液溜部３０ｐｈと傾斜部３０ｔｐとを有する。液溜部３０ｐｈは、下に凸の略半円球状の空間を形成する部分である。また、傾斜部３０ｔｐは、軸Ｌ１が通る点の近傍の部分から液体注入口３０ｉｎに向けて略一定の傾斜を有する。
【００５２】
図６で示されるように、傾斜部３０ｔｐは、上方（＋Ｚ方向）から見た場合、液体注入口３０ｉｎの部分を要とした扇型状の形状を有する面（図６の斜線部）を備えて構成される。つまり、傾斜部３０ｔｐは、液体注入口３０ｉｎに向けて先細りする。また、傾斜部３０ｔｐでは、液体注入口３０ｉｎを基準として、何れの方向に進んでも一定の傾斜が保たれる形態を有する。この傾斜部３０ｔｐの存在により、液体注入口３０ｉｎからの試験液Ｅｘの排出が促進されるため、混合槽３０内における試験液Ｅｘの残留が抑制される。そして、混合槽３０に液体が残留し難くなれば、試験液Ｅｘの無駄遣いも抑制される。
【００５３】
また、液体注入口３０ｉｎから傾斜部３０ｔｐ上の何れの方向に進んでも、液溜部３０ｐｈに差し掛かる部分において、傾斜部３０ｔｐが水平面と成す角度が急激に変化する。このため、傾斜部３０ｔｐおよび液溜部３０ｐｈの何れの曲面も、傾斜部３０ｔｐと液溜部３０ｐｈとの境界において不連続となり、該境界付近に緩やかに突起する凸部に相当する部分が形成される。
【００５４】
図７は、混合槽３０の構造を別の観点から説明するための図であり、図７では、図５と同様に、混合槽３０のＸＺ平面に平行な断面（ＸＺ断面）が示され、液体注入口３０ｉｎの中央を通り且つ上方（＋Ｚ方向）に仮想的に延伸される線（仮想線）Ｌ２が付されている。
【００５５】
図７で示されるように、同じＺ座標については、仮想線Ｌ２から−Ｘ方向に係る混合槽３０の内壁面までの距離Ｄ１と、仮想線Ｌ２から＋Ｘ方向に係る混合槽３０の内壁面までの距離Ｄ２とが異なる。換言すれば、内部空間領域３０ｓｐの水平方向に沿ったＸＹ断面において、仮想線Ｌ２が通る位置から一方向（例えば、−Ｘ方向）に係る内壁までの距離Ｄ１と、仮想線Ｌ２が通る位置から一方向とは反対方向（例えば、＋Ｘ方向）に係る内壁までの距離Ｄ２とが異なる。
【００５６】
更に、混合槽３０の内壁の傾きの変化に着目すれば、図７で示されるように、混合槽３０の内壁は、液体注入口３０ｉｎを基準として−Ｘ方向に向かう方が、液体注入口３０ｉｎを基準として＋Ｘ方向に向かう場合よりも、相対的に短いＸ座標の変化に応じて、垂直方向に延びる側壁部３０ｓｗに至る。
【００５７】
換言すれば、混合槽３０の内壁が水平面（ＸＹ平面）と成す角度の変化量（内壁角度変化量）に着目すると、液体注入口３０ｉｎの位置を基準とした場合には、＋Ｘ方向への所定距離の移動に対する内壁角度変化量と、−Ｘ方向への所定距離の移動に対する内壁角度変化量とが異なる。
【００５８】
更に換言すれば、以下で定義される第１の変化量と第２の変化量とが異なる。ここでは、第１の変化量は、混合槽３０の内壁面上を底部３０ｂｔから側壁部３０ｓｗに至るまでの間に、液体注入口３０ｉｎから第１の方向（例えば、−Ｘ方向）に所定距離進む経路において内壁面と水平面（ここでは、ＸＹ平面）とが成す角度が変化する量に相当する。また、第２の変化量は、混合槽３０の内壁面上を底部３０ｂｔから側壁部３０ｓｗに至るまでの間に、液体注入口３０ｉｎから第１の方向とは反対の第２の方向（例えば、＋Ｘ方向）に所定距離進む経路において内壁面と水平面（ここでは、ＸＹ平面）とが成す角度が変化する量に相当する。
【００５９】
本実施形態では、底部３０ｂｔの中央から第１の方向にずれた位置に液体注入口３０ｉｎが設けられるとともに、混合槽３０の底部３０ｂｔのうちの液体注入口３０ｉｎを基準とした第２の方向に傾斜部３０ｔｐが設けられる。これにより、第１の変化量が、第２変化量よりも相対的に大きくなっている。
【００６０】
＜(4)混合槽において生じる試験液の対流＞
図８は、液体注入口３０ｉｎから内部空間領域３０ｓｐに注入される試験液Ｅｘの対流について説明するための図である。図８では、太線の矢印によって、高濃度試験液および低濃度試験液の大まかな流れが示されている。
【００６１】
上述したように、液体注入口３０ｉｎは、混合槽３０の中心線Ｌ１からずれた位置に設けられるとともに、底部３０ｂｔの中央からずれた位置に設けられる。このため、内部空間領域３０ｓｐのうち、仮想線Ｌ２を基準とした−Ｘ側の空間領域が、液体注入口３０ｉｎを基準とした＋Ｘ側の空間領域よりも狭い。
【００６２】
このような構造により、液体注入口３０ｉｎの−Ｘ側の部分から注入される試験液Ｅｘ（高濃度試験液）は、内部空間領域３０ｓｐのうちの−Ｘ側の空間領域に一旦は流れ込む。しかしながら、該−Ｘ側の空間領域が狭いため、該高濃度試験液は、内部空間領域３０ｓｐのうちの＋Ｘ側の空間領域に流れ込み易い。そして、この高濃度試験液の流れは、液体注入口３０ｉｎの＋Ｘ側の部分から内部空間領域３０ｓｐのうちの＋Ｘ側の空間領域に注入される試験液Ｅｘ（低濃度試験液）の流れに合流され易い。このため、混合槽３０の構造によって、高濃度試験液と低濃度試験液とが混合および攪拌され易い試験液Ｅｘの対流が生じる。なお、このとき、内部空間領域３０ｓｐにおける試験液Ｅｘの流れは乱流となり易い。
【００６３】
図９は、仮に、本実施形態に係る混合槽３０を基準として、液体注入口３０ｉｎを混合槽３０の中心線Ｌ１上に移動させることで底部３０ｂｔの中央に移動させるとともに、傾斜部３０ｔｐを取り除いた比較例に係る混合槽３０Ｐの構造を示す断面模式図である。
【００６４】
図９で示されるように、比較例に係る混合槽３０Ｐでは、液体注入口３０ｉｎＰが、混合槽３０Ｐの中心線Ｌ１Ｐ上に設けられ且つ底部３０ｂｔＰの中央に設けられる。このため、混合槽３０Ｐの中心線Ｌ１Ｐと、液体注入口３０ｉｎＰの中央から＋Ｚ方向に延伸される仮想線Ｌ２Ｐとが同一となる。したがって、混合槽３０Ｐの内部空間領域３０ｓｐＰでは、各ＸＹ断面において、仮想線Ｌ２Ｐから混合槽３０Ｐの任意の位置の内壁までの距離ＤＰが略一定となっている。
【００６５】
図１０は、液体注入口３０ｉｎＰから内部空間領域３０ｓｐＰに注入される試験液Ｅｘの対流について説明するための図である。図１０では、図８と同様に、太線の矢印によって、高濃度試験液および低濃度試験液の大まかな流れが示されている。
【００６６】
上述した比較例に係る混合槽３０Ｐの構造では、内部空間領域３０ｓｐＰのうち、液体注入口３０ｉｎＰを基準とした−Ｘ方向の空間領域と、液体注入口３０ｉｎＰを基準とした＋Ｘ方向の空間領域とが略同一の広さを有する。
【００６７】
このため、図１０で示されるように、液体注入口３０ｉｎＰの−Ｘ側の部分から注入される試験液Ｅｘ（高濃度試験液）は、内部空間領域３０ｓｐＰのうちの−Ｘ側の空間領域に流れ込む。一方、液体注入口３０ｉｎＰの＋Ｘ側の部分から注入される試験液Ｅｘ（低濃度試験液）は、内部空間領域３０ｓｐＰのうちの＋Ｘ側の空間領域に流れ込む。したがって、図８で示された本実施形態に係る混合槽３０の場合と比較して、高濃度試験液と低濃度試験液との混合および攪拌が促進されるような対流が相対的に生じ難い。
【００６８】
＜(5)混合槽への注入初期段階における試験液の挙動＞
本実施形態に係る混合槽３０の構造によれば、混合槽３０に試験液Ｅｘが注入され始めて間もない段階（注入初期段階）における試験液Ｅｘの挙動によっても、高濃度試験液と低濃度試験液との混合および攪拌が促進される。
【００６９】
図１１〜図１６は、注入初期段階における混合槽３０内の試験液Ｅｘの状態を示す模式図である。図１１〜図１６では、混合槽３０の底部３０ｂｔ近傍におけるＸＺ断面の内縁の形状が太線で描かれており、試験液Ｅｘの液面ＥｘｓのＸＺ断面の形状が実線で描かれている。以下、図１１〜図１６を参照しつつ、注入初期段階における混合槽３０内での試験液Ｅｘの挙動について説明する。
【００７０】
注入初期段階においては、混合槽３０内で試験液Ｅｘが順次に以下の挙動(Ｉ)〜(VI)を示す。
【００７１】
(Ｉ)図１１で示されるように、試験液Ｅｘの最も先頭の部分が、微細流路２０から混合槽３０の液体注入口３０ｉｎまで至る。なお、図１１で示される状態に至るまでは、試験液Ｅｘの液面Ｅｘｓは、微細流路２０から液体注入口３０ｉｎに至る流路の中心線（Ｚ軸と平行な線）に対して略直交する状態が維持されながら、＋Ｚ方向に移動する。
【００７２】
(II)液面Ｅｘｓが、液体注入口３０ｉｎと傾斜部３０ｔｐとの境界に到達すると、図１２〜図１３で示されるように、液面Ｅｘｓは、Ｚ軸に対して略一定角度傾斜した状態となり、混合槽３０の内部空間領域３０ｓｐ内を徐々に進行する。
【００７３】
(III)液面Ｅｘｓが、傾斜部３０ｔｐと液溜部３０ｐｈとの境界まで到達すると、水平面（ＸＹ平面）を基準とした傾斜部３０ｔｐの角度と液溜部３０ｐｈの角度との違いに起因して、試験液Ｅｘの自重に応じて試験液Ｅｘが液溜部３０ｐｈ内に進行しようとする力よりも、試験液Ｅｘの液溜部３０ｐｈ内への進行を表面張力によって抑止する力の方が大きい状態となる。このとき、図１４で示されるように、内部空間領域３０ｓｐへ注入される試験液Ｅｘの量が増加されることで、液面Ｅｘｓの形状が凸面を形成する。
【００７４】
(IV)内部空間領域３０ｓｐへ注入される試験液Ｅｘの量が増加して、傾斜部３０ｔｐと液溜部３０ｐｈとの境界において、底部３０ｂｔに対する試験液Ｅｘの接触角が所定角度を超えると、試験液Ｅｘの自重に応じて試験液Ｅｘが液溜部３０ｐｈ内に進行しようとする力が、試験液Ｅｘの液溜部３０ｐｈ内への進行を表面張力によって抑止する力よりも大きくなる。このとき、図１５で示されるように、固相、液相、気相の３相が接する界面（３相界面）における力のバランスが崩れ、試験液Ｅｘが液溜部３０ｐｈ内に勢いよく流れ込むとともに、液面Ｅｘｓの形状が凹面状となる。このようにして液面Ｅｘｓが凸面状から凹面状へと変化する際に、試験液Ｅｘのうちの液面Ｅｘｓ近傍の部分が激しく揺れる。その結果、試験液Ｅｘのうちの液面Ｅｘｓ近傍では乱流が生じて、試験液Ｅｘの混合と攪拌とが促進される。
【００７５】
(Ｖ)更に、図１６で示されるように、内部空間領域３０ｓｐへ注入される試験液Ｅｘの量の増加に応じて、新たな３相界面の位置を基点として、液面Ｅｘｓの形状が凸面を形成する。
【００７６】
(VI)その後、挙動(IV)と同様な挙動が生じて、試験液Ｅｘの混合と攪拌とが促進される。そして、このような挙動(Ｖ)と挙動(IV)と同様な挙動が順次に行われる。
【００７７】
このようにして、挙動(Ｖ)と挙動(IV)と同様な挙動が、適宜交互に繰り返されることで、挙動(IV)と同様な挙動が生じる度に液面Ｅｘｓが激しく揺れ、試験液Ｅｘの混合と攪拌とが促進される。
【００７８】
以上のように、本実施形態に係るマイクロ流体チップ１によれば、同時期に高濃度試験液および低濃度試験液が混合槽３０の注入される際に、該混合槽３０において高濃度試験液と低濃度試験液とが混合され易い流れが生じる。このため、簡易な構成で２種類以上の液体の混合が効率良く行われる。
【００７９】
また、底部３０ｂｔに設けられた傾斜部３０ｔｐと液溜部３０ｐｈとの境界に形成される凸部を試験液が越える際に、２種類以上の液体が混合され易くなるような乱れた流れが生じ易くなる。
【００８０】
そして、混合槽３０において効率良く２種類以上の液体が混合されるため、混合液体としての試験液Ｅｘと、反応部５０との反応が迅速化される。
【００８１】
なお、混合槽３０において試験液Ｅｘの液面Ｅｘｓが、表面張力に起因して上記挙動(Ｉ)〜(VI)を呈するためには、混合槽３０の内壁の表面に対する試験液Ｅｘの濡れ性が低いことが好ましい。つまり、混合槽３０の内壁の表面に対して、表面張力に起因する試験液Ｅｘの接触角が大きくなり得る状況の方が好ましい。このような条件が満たされるためには、例えば、混合槽３０の内壁の表面が、撥水性を有するように加工されれば良く、該加工は、フッ素等を用いた各種のコーティング等によって実現される。
【００８２】
このような構成により、混合槽３０の底部３０ｂｔにおいて、重力に起因して試験液Ｅｘが横向きに進行しようとする力と、表面張力に起因して試験液Ｅｘの横向きの進行が抑止される力とが、平衡状態にある場合と、平衡状態が崩れる場合とが顕著且つ順次に生じ易くなる。そして、このような平衡状態と非平衡状態とが繰り返されることで、２種類以上の液体が混合され易い乱れた流れが生じ易くなる。
【００８３】
また、混合槽３０に貯留される試験液Ｅｘが、混合槽３０の底部３０ｂｔに設けられる液体注入口３０ｉｎから排出される。このため、簡易な構成で混合槽３０における試験液Ｅｘの残留が抑制され、その結果、試験液Ｅｘの無駄使いが抑制される。
【００８４】
＜(6)変形例＞
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００８５】
＜(6-1)第１変形例＞
上記一実施形態では、混合槽３０の底部３０ｂｔに、液体注入口３０ｉｎに向けて先細りする傾斜部３０ｔｐが設けられることで、傾斜部３０ｔｐと液溜部３０ｐｈとの境界に凸部が形成されていたが、これに限られない。例えば、混合槽の底部において、傾斜部が設けられることなく、液体注入口の片側に曲面状の多数の凹みが多段的に設けられることで、多数の凸部が形成されても良い。すなわち、混合槽の底部に少なくとも１つの凸部が設けられれば良い。以下、混合槽の底部に多数の凸部が形成される具体例を示して説明する。
【００８６】
＜(6-1-1)混合槽の構造＞
図１７は、底部３０ｂｔＡに多数の尖鋭部３０ｐｒが設けられた混合槽３０Ａの構造を示す断面模式図である。なお、図１７では、混合槽３０のＸＺ平面に平行な断面（ＸＺ断面）が示されている。
【００８７】
図１７で示されるように、混合槽３０Ａは、上方（＋Ｚ方向）が開放され、底部３０ｂｔＡに液体注入口３０ｉｎＡが設けられた槽部である。
【００８８】
混合槽３０Ａの内壁によって囲まれる空間（内部空間領域）３０ｓｐＡは、底部３０ｂｔＡによって囲まれる空間領域を除いて、Ｚ軸に平行な軸Ｌ１Ａを中心とした全方向に対して回転対称となるような形状を有するとともに、Ｚ軸に垂直な平面に平行な断面（ＸＹ断面）の形状が、略円形となるように形成される。
【００８９】
ここで、軸Ｌ１Ａは、内部空間領域３０ｓｐＡのうちの底部３０ｂｔＡによって囲まれる空間領域を除いた空間領域の各ＸＹ断面の重心位置を上下方向（Ｚ軸の方向）に貫く直線であり、混合槽３０の中心線に相当する。なお、内部空間領域３０ｓｐＡのうちの底部３０ｂｔＡによって囲まれていない空間領域の複数のＸＹ断面の重心位置が、一本の直線上に乗らない場合には、該複数のＸＹ断面の重心位置から、近似計算によって複数のＸＹ断面の重心位置を近似的に貫く直線が中心線Ｌ１Ａとして求められても良い。
【００９０】
また、内部空間領域３０ｓｐのうちの底部３０ｂｔＡによって囲まれていない空間領域を形成する混合槽３０Ａの内壁の側面（側壁部）３０ｓｗＡは、Ｚ軸に略平行な壁面を構成する。
【００９１】
液体注入口３０ｉｎＡは、混合槽３０Ａの底部３０ｂｔＡのうち、中心線Ｌ１Ａから−Ｘ方向にずれた位置に設けられる。該液体注入口３０ｉｎＡは、微細流路２０と連通され、微細流路２０から液体注入口３０ｉｎＡを介して内部空間領域３０ｓｐＡに対して＋Ｚ方向に試験液Ｅｘが注入される。また、液体注入口３０ｉｎＡは、混合槽３０Ａに貯留される試験液Ｅｘを微細流路２０に向けて排出する役割も果たす。
【００９２】
底部３０ｂｔＡは、その内部空間領域３０ｓｐＡのＸＹ断面が、下方（−Ｚ方向）に行けば行くほど狭くなる部分である。具体的には、液体注入口３０ｉｎＡに近づけば近づく程、底部３０ｂｔＡの内部空間領域３０ｓｐＡのＸＹ断面が狭くなる。そして、液体注入口３０ｉｎＡは、底部３０ｂｔＡの中央からずれた位置に設けられる。なお、ここで言う底部３０ｂｔＡの中央とは、該底部３０ｂｔＡのうち、該底部３０ｂｔＡをＸＹ平面に投影した平面領域の重心点を上下方向（Ｚ軸の方向）に貫く直線が通る部分である。
【００９３】
また、底部３０ｂｔＡは、液体注入口３０ｉｎＡと多段部３０ｓｔとを有するとともに、図１７で示されるように、多段部３０ｓｔは、４つの尖鋭部３０ｐｒを有する。
【００９４】
そして、液体注入口３０ｉｎＡと１段目の尖鋭部３０ｐｒとの間に曲面状に凹んだ凹み部が形成される。また、１段目の尖鋭部３０ｐｒと２段目の尖鋭部３０ｐｒとの間、２段目の尖鋭部３０ｐｒと３段目の尖鋭部３０ｐｒとの間、および３段目の尖鋭部３０ｐｒと４段目の尖鋭部３０ｐｒとの間に、それぞれ曲面状に凹んだ凹み部が形成される。そして、１〜４段目の尖鋭部３０ｐｒの順に、配置される位置のＺ座標が大きくなる。
【００９５】
また、底部３０ｂｔＡの内壁面上を液体注入口３０ｉｎＡから尖鋭部３０ｐｒに向けて進むと、尖鋭部３０ｐｒにおいて、水平面に対して成す角度が急激に変化するように構成される。このため、多段部３０ｓｔを構成する何れの曲面も、尖鋭部３０ｐｒにおいて不連続となり、該尖鋭部３０ｐｒ付近に、緩やかに突起する凸部に相当する部分が形成される。
【００９６】
図１８は、混合槽３０Ａの構造を別の観点から説明するための図であり、図１８では、図１７と同様に、混合槽３０ＡのＸＺ平面に平行な断面（ＸＺ断面）が示され、液体注入口３０ｉｎＡの中央を通り且つ上方（＋Ｚ方向）に仮想的に延伸される線（仮想線）Ｌ２Ａが付されている。
【００９７】
図１８で示されるように、上記一実施形態に係る混合槽３０と同様に、本変形例に係る混合槽３０Ａについても以下のような構造を有する。
【００９８】
１段目の尖鋭部３０ｐｒよりも上方では、同じＺ座標においては、仮想線Ｌ２Ａから−Ｘ方向に係る混合槽３０Ａの内壁までの距離Ｄ１Ａと、該仮想線Ｌ２Ａから＋Ｘ方向に係る混合槽３０Ａの内壁までの距離Ｄ２Ａとが異なる。換言すれば、内部空間領域３０ｓｐＡの水平方向に沿ったＸＹ断面において、仮想線Ｌ２Ａが通る位置から一方向（ここでは、−Ｘ方向）に係る内壁までの距離Ｄ１Ａと、仮想線Ｌ２Ａが通る位置から一方向とは反対方向（ここでは、＋Ｘ方向）に係る内壁までの距離Ｄ２Ａとが異なる傾向にある。具体的には、距離Ｄ２Ａの方が、距離Ｄ１Ａよりも大きくなる傾向にある。
【００９９】
＜(6-1-2)混合槽において生じる試験液の対流＞
上述したように、上記一実施形態に係る液体注入口３０ｉｎと同様に、本変形例に係る液体注入口３０ｉｎＡは、混合槽３０Ａの中心線Ｌ１Ａからずれた位置に設けられるとともに、底部３０ｂｔＡの中央からずれた位置に設けられる。このため、内部空間領域３０ｓｐＡのうち、仮想線Ｌ２Ａを基準とした−Ｘ側の空間領域が、液体注入口３０ｉｎＡを基準とした＋Ｘ側の空間領域よりも狭い。
【０１００】
このような構造により、上記一実施形態に係る混合槽３０と同様に、液体注入口３０ｉｎＡの−Ｘ側の部分から注入される試験液Ｅｘ（高濃度試験液）は、内部空間領域３０ｓｐＡのうちの−Ｘ側の空間領域に一旦は流れ込むものの、該−Ｘ側の空間領域が狭いため、該高濃度試験液は、内部空間領域３０ｓｐＡのうちの＋Ｘ側の空間領域に流れ込み易い。そして、この高濃度試験液の流れは、液体注入口３０ｉｎＡの＋Ｘ側の部分から内部空間領域３０ｓｐＡのうちの＋Ｘ側の空間領域に注入される試験液Ｅｘ（低濃度試験液）の流れに合流され易い。このため、混合槽３０Ａの構造によって、高濃度試験液と低濃度試験液とが混合および攪拌され易い試験液Ｅｘの対流が生じる。なお、このとき、内部空間領域３０ｓｐＡにおける試験液Ｅｘの流れは乱流となり易い。
【０１０１】
＜(6-1-3)混合槽への注入初期段階における試験液の挙動＞
混合槽３０Ａの構造によれば、混合槽３０Ａに試験液Ｅｘが注入され始めて間もない段階（注入初期段階）における試験液Ｅｘの挙動においても、高濃度試験液と低濃度試験液との混合および攪拌が促進される。
【０１０２】
図１９〜図２８は、注入初期段階における混合槽３０Ａ内での試験液Ｅｘの状態を示す模式図である。図１９〜図２８では、混合槽３０Ａの底部３０ｂｔＡ近傍のＸＺ断面の内縁の形状が太線で描かれており、試験液Ｅｘの液面ＥｘｓＡのＸＺ断面が実線で描かれている。以下、図１９〜図２８を参照しつつ、注入初期段階における混合槽３０Ａ内での試験液Ｅｘの挙動について説明する。
【０１０３】
注入初期段階においては、混合槽３０Ａ内で試験液Ｅｘが順次に以下の挙動(Ａ)〜(Ｅ)を示す。
【０１０４】
(Ａ)図１９で示されるように、試験液Ｅｘの最も先頭の部分が、微細流路２０から混合槽３０Ａの液体注入口３０ｉｎＡまで至る。そして、試験液Ｅｘの液面ＥｘｓＡが１段目の尖鋭部３０ｐｒに到達するまでは、図２０で示されるように、該液面ＥｘｓＡは、液体注入口３０ｉｎＡの中央から＋Ｚ方向に仮想的に延伸する仮想線Ｌ２Ａに対して略直交する状態が維持されながら、＋Ｚ方向に移動する。すなわち、液体注入口３０ｉｎＡは、仮想線Ｌ２Ａを中心とした全方向に対して回転対称であるような形状を有する。
【０１０５】
(Ｂ)液面ＥｘｓＡが、１段目の尖鋭部３０ｐｒに到達すると、試験液Ｅｘの自重に応じて試験液Ｅｘが尖鋭部３０ｐｒを超えようとする力よりも、１段目の尖鋭部３０ｐｒを試験液Ｅｘが超えようとする方向とは逆方向に表面張力によって生じる抑止力の方が大きい状態となる。このとき、混合槽３０Ａへの試験液Ｅｘの注入量の増加に拘わらず、固相、液相、気相の３相が接する界面（３相界面）は、１段目の尖鋭部３０ｐｒの位置で暫くとどまる。その一方で、図２１で示されるように、内部空間領域３０ｓｐＡのうちの−Ｘ側の３相界面は、重力方向とは反対である上方に移動する。このとき、液面ＥｘｓＡの形状が凸面を形成する。
【０１０６】
(Ｃ)内部空間領域３０ｓｐＡへ注入される試験液Ｅｘの量が増加して、尖鋭部３０ｐｒにおいて、底部３０ｂｔＡに対する試験液Ｅｘの接触角が所定角度を超えると、試験液Ｅｘの自重に応じて試験液Ｅｘが尖鋭部３０ｐｒを超えようとする力が、表面張力に起因する抑止力よりも大きくなる。このとき、図２２で示されるように、３相界面の力のバランスが崩れ、試験液Ｅｘが尖鋭部３０ｐｒを超えるとともに、液面ＥｘｓＡの形状が凹面状となる。このような液面ＥｘｓＡが凸面状から凹面状へと変化する際に、試験液Ｅｘのうちの液面ＥｘｓＡ近傍の部分が激しく揺れる。その結果、試験液Ｅｘのうちの液面ＥｘｓＡ近傍では乱流が生じて、試験液Ｅｘの混合と攪拌とが促進される。
【０１０７】
(Ｄ)次に、液面ＥｘｓＡが、２段目の尖鋭部３０ｐｒに到達すると、試験液Ｅｘの自重に応じて試験液Ｅｘが尖鋭部３０ｐｒを超えようとする力よりも、２段目の尖鋭部３０ｐｒを試験液Ｅｘが超えようとする方向とは逆方向に表面張力によって生じる抑止力の方が大きい状態となる。このとき、混合槽３０Ａへの試験液Ｅｘの注入量の増加に拘わらず、３相界面は、２段目の尖鋭部３０ｐｒの位置で暫くとどまる。その一方で、図２３で示されるように、内部空間領域３０ｓｐＡのうちの−Ｘ側の３相界面は、重力方向とは反対である上方に移動する。このとき、液面ＥｘｓＡの形状が凸面を形成する。
【０１０８】
(Ｅ)その後、図２４で示されるように、挙動(Ｃ)と同様な挙動が生じて、液面ＥｘｓＡが２段目の尖鋭部３０ｐｒを超える際に乱流が生じて、試験液Ｅｘの混合と攪拌とが促進される。そして、図２５〜図２８で示されるように、上記挙動(Ｄ)および挙動(Ｃ)と同様な挙動が、交互に繰り返されることで、液面ＥｘｓＡが尖鋭部３０ｐｒを超える度に、液面ＥｘｓＡが激しく揺れ、試験液Ｅｘの混合と攪拌とが促進される。
【０１０９】
以上のような第１変形例に係る混合槽３０Ａが採用されても、上記一実施形態に係るマイクロ流体チップ１と同様に、簡易な構成で２種類以上の液体の混合が効率良く行われる。
【０１１０】
＜(6-2)第２変形例＞
上記一実施形態では、内部空間領域３０ｓｐが、液体注入口３０ｉｎの近傍を除いてＺ軸に平行な中心線Ｌ１を中心とした全方向について回転対称となるような形状を有していたが、これに限られない。例えば、内部空間領域３０ｓｐがＸ軸またはＹ軸に沿った方向に縮小または拡大されても良い。つまり、液体注入口３０ｉｎの近傍を除く内部空間領域３０ｓｐのＸＹ断面は、円形ではなく、種々の形状であっても良い。
【０１１１】
図２９は、上記一実施形態に係る混合槽３０がＸ軸に沿った方向に縮小された混合槽３０Ｂの構造を示す模式図である。図２９で示されるように、混合槽３０Ｂは、内部空間領域３０ｓｐＢを形成する。また、混合槽３０Ｂの底部３０ｂｔＢは、液体注入口３０ｉｎＢと傾斜部３０ｔｐＢと液溜部３０ｐｈＢを有する。そして、内部空間領域３０ｓｐＢが、底部３０ｂｔＢによって囲まれる空間領域を除いて、Ｚ軸に平行な軸Ｌ１Ｂを中心とした楕円柱状の形状を有する。
【０１１２】
また、図３０は、上記一実施形態に係る混合槽３０がＹ軸に沿った方向に縮小された混合槽３０Ｃの構造を示す模式図である。図３０で示されるように、混合槽３０Ｃは、内部空間領域３０ｓｐＣを形成する。また、混合槽３０Ｃの底部３０ｂｔＣは、液体注入口３０ｉｎＣと傾斜部３０ｔｐＣと液溜部３０ｐｈＣを有する。そして、内部空間領域３０ｓｐＣが、底部３０ｂｔＣによって囲まれる空間領域を除いて、Ｚ軸に平行な軸Ｌ１Ｃを中心とした楕円柱状の形状を有する。
【０１１３】
＜(6-3)第３変形例＞
上記一実施形態では、注入排出口４０から１種類の試験液Ｅｘが微細流路２０に注入され、微細流路２０の反応部５０における反応によって高濃度試験液と低濃度試験液の２種類の試験液が生じたが、これに限られない。例えば、微細流路２０の上流に異なる２種類の液体（Ａ液およびＢ液）がそれぞれ導入される導入部が設けられても良い。以下、具体例を示して説明する。
【０１１４】
図３１は、第３変形例に係るマイクロ流体チップ１Ｄの概略構成を示す模式図である。図３１では、マイクロ流体チップ１Ｄを上方から見た際の各部の大まかな配置が示されている。
【０１１５】
図３１で示されるように、マイクロ流体チップ１Ｄは、Ａ液導入部ＩｎＡ、Ｂ液導入部ＩｎＢ、Ａ液供給路２１Ａ、Ｂ液供給路２１Ｂ、微細流路２２、混合槽３０、反応槽部５０Ｄ、第１ポンプ接続部Ｐ１、および第２ポンプ接続部Ｐ２を備える。
【０１１６】
Ａ液導入部ＩｎＡは、Ａ液供給路２１Ａを介して、微細流路２２に連通するように設けられる。また、Ａ液導入部ＩｎＡには、Ａ液の供給源が接続される。このため、Ａ液導入部ＩｎＡにおいて導入されるＡ液が、Ａ液供給路２１Ａを介して、微細流路２２に対して供給される。
【０１１７】
Ｂ液導入部ＩｎＢは、Ｂ液供給路２１Ｂを介して、微細流路２２に連通するように設けられる。また、Ｂ液導入部ＩｎＢには、Ｂ液の供給源が接続される。このため、Ｂ液導入部ＩｎＢにおいて導入されるＢ液が、Ｂ液供給路２１Ｂを介して、微細流路２２に対して供給される。
【０１１８】
なお、ここでは、Ａ液供給路２１Ａが微細流路２２に対して接続される部分と、Ｂ液供給路２１Ｂが微細流路２２に対して接続される部分とが、近接されるように配置される。
【０１１９】
微細流路２２は、上記一実施形態に係る微細流路２０に対応する部分であり、該微細流路２２の一端部が、混合槽３０に対して所定の流路を介して連通する。
【０１２０】
混合槽３０は、上記一実施形態に係る混合槽３０と同様な部分である。
【０１２１】
反応槽部５０Ｄは、上記一実施形態に係る反応部５０に対応する反応部が設けられた容器であり、微細流路２２の他端部に対して連通する。
【０１２２】
第１ポンプ接続部Ｐ１は、混合槽３０と連通するとともに、混合槽３０への液体の送液を行うためのポンプ（送液ポンプ）が接続される。
【０１２３】
第２ポンプ接続部Ｐ２は、反応槽部５０Ｄと連通するとともに、反応槽部５０Ｄへの液体の送液を行うためのポンプ（送液ポンプ）が接続される。
【０１２４】
図３２〜図３４は、マイクロ流体チップ１Ｄを用いた検査時における液体の流れについて説明するための図である。本変形例に係るマイクロ流体チップ１Ｄでは、以下の工程(ａ)〜(ｃ)が順に実行されることで、簡易な構成で液体の反応およびその反応結果の検出が可能となる。
【０１２５】
(ａ)第１ポンプ接続部Ｐ１に接続される送液ポンプによって吸引動作が行われることで、図３２で示されるように、Ａ液ＬＡおよびＢ液ＬＢが、Ａ液導入部ＩｎＡおよびＢ液導入部ＩｎＢからそれぞれ導入されるとともに、Ａ液供給路２１ＡおよびＢ液供給路２１Ｂをそれぞれ介して、微細流路２２に供給される。このとき、反応槽部５０Ｄと第２ポンプ接続部Ｐ２とを連通する経路に設けられる第１バルブＰｍ１が閉じられた状態（閉状態）とされる。
【０１２６】
(ｂ)第１ポンプ接続部Ｐ１に接続される送液ポンプの吸引動作が維持されることで、図３３で示されるように、微細流路２２から混合槽３０に対してＡ液ＬＡおよびＢ液ＬＢが注入される。このとき、混合槽３０内では、Ａ液ＬＡとＢ液ＬＢとが混合され、混合液ＬＡＢが生成される。
【０１２７】
(ｃ)Ａ液供給路２１Ａに設けられる第２バルブＰｍ２が閉状態に設定されるとともに、Ｂ液供給路２１Ｂに設けられる第３バルブＰｍ３が閉状態に設定される。そして、第１バルブＰｍ１が閉状態から開放された状態（開状態）に設定されるとともに、第２ポンプ接続部Ｐ２に接続される送液ポンプによって吸引動作が行われる。このとき、図３４で示されるように、微細流路２２を介して、混合槽３０から反応槽部５０Ｄに対して、混合液ＬＡＢが導入される。これにより、反応槽部５０Ｄでは、混合液ＬＡＢとの反応が生じ、その反応結果の検出が行われる。
【０１２８】
反応槽部５０Ｄにおける反応は、上記一実施形態に係る反応部５０における反応と同様に生化学物質が反応するようなものであっても良いし、その他の如何なる反応であっても良い。また、反応結果の検出方法についても、特段の制約は無く、電気的な特性や光学的な特性等の如何なる特性が検出されても良い。
【０１２９】
なお、Ａ液ＬＡおよびＢ液ＬＢをマイクロ流体チップ１Ｄに導入するとともに、反応槽部５０Ｄにおいて混合液ＬＡＢを反応させる際に、該マイクロ流体チップ１Ｄは、専用の装置に搭載される。このため、該専用の装置に、反応結果を検出するための各種構成が含まれていても良い。
【０１３０】
また、該専用の装置からマイクロ流体チップ１Ｄが取り外されて、該マイクロ流体チップ１Ｄが、別の分析用の装置に搭載されることで、反応結果の検出が行われても良い。また、マイクロ流体チップ１Ｄの混合槽部５０Ｄが目視されることで、人間によって反応結果が検出されても良い。
【０１３１】
更に、光学的な特性の検出を補助するためのレンズ、導波路、およびプリズム等といった各種光学部材が、マイクロ流体チップ１Ｄに設けられていても良い。
【０１３２】
＜(6-4)第４変形例＞
上記第３変形例では、Ａ液およびＢ液が混合槽３０に一度注入されることでＡ液およびＢ液の混合が行われたが、これに限られない。例えば、マイクロ流体チップに２以上の混合槽３０が設けられても良い。以下、具体例を示して説明する。
【０１３３】
図３５は、第４変形例に係るマイクロ流体チップ１Ｅの概略構成を示す模式図である。図３５では、マイクロ流体チップ１Ｅを上方から見た各部の大まかな配置が示されている。図３５で示されるように、第４変形例に係るマイクロ流体チップ１Ｅは、上記第３変形例に係るマイクロ流体チップ１Ｄと比較して、反応槽部５０Ｄが混合槽３０に置換されるとともに、微細流路２２の下面に反応部５０が設けられたものとなっている。その他の構成については、同様であるため、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１３４】
なお、本変形例では、図３５の右方の混合槽３０を第１の混合槽３０と称し、左方の混合槽３０を第２の混合槽３０と称する。
【０１３５】
図３６〜図３８は、マイクロ流体チップ１Ｅを用いた検査時における液体の流れについて説明するための図である。本変形例に係るマイクロ流体チップ１Ｅでは、以下の工程(Ａ)〜(Ｆ)が順に実行されることで、簡易な構成で液体の反応およびその反応結果の検出が可能となる。
【０１３６】
(Ａ)第１ポンプ接続部Ｐ１に接続される送液ポンプによって吸引動作が行われることで、図３６で示されるように、Ａ液ＬＡおよびＢ液ＬＢが、Ａ液導入部ＩｎＡおよびＢ液導入部ＩｎＢからそれぞれ導入されるとともに、Ａ液供給路２１ＡおよびＢ液供給路２１Ｂをそれぞれ介して、微細流路２２に供給される。このとき、第２の混合槽３０と第２ポンプ接続部Ｐ２とを連通する経路に設けられる第１バルブＰｍ１が閉状態とされる。
【０１３７】
(Ｂ)第１ポンプ接続部Ｐ１に接続される送液ポンプの吸引動作が維持されることで、図３７で示されるように、微細流路２２から第１の混合槽３０に対してＡ液ＬＡおよびＢ液ＬＢが注入される。このとき、第１の混合槽３０内では、Ａ液ＬＡとＢ液ＬＢとが混合され、混合液ＬＡＢが生成される。
【０１３８】
(Ｃ)Ａ液供給路２１Ａに設けられる第２バルブＰｍ２が閉状態に設定されるとともに、Ｂ液供給路２１Ｂに設けられる第３バルブＰｍ３が閉状態に設定される。そして、第１バルブＰｍ１が閉状態から開状態に設定されるとともに、第２ポンプ接続部Ｐ２に接続される送液ポンプによって吸引動作が行われる。このとき、図３８で示されるように、混合液ＬＡＢが微細流路２２を通過するとともに、第１の混合槽３０から第２の混合槽３０に対して、混合液ＬＡＢが移動する。そして、微細流路２２を混合液ＬＡＢが通過する際に、該混合液ＬＡＢが反応部５０Ｅと反応し、該反応によって、混合液ＬＡＢにおいて該反応に係る所定成分の濃度分布が生じる。
【０１３９】
(Ｄ)所定成分の濃度分布が生じた混合液ＬＡＢが第２の混合槽３０に注入されることで、該混合液ＬＡＢの混合および攪拌がなされて、所定成分の濃度の均一化が図られる。
【０１４０】
(Ｅ)第２バルブＰｍ２および第３バルブＰｍ３が閉状態に設定されたままで、第１ポンプ接続部Ｐ１に接続される送液ポンプによって吸引動作が行われることで、混合液ＬＡＢが微細流路２２を通過するとともに、第２の混合槽３０から第１の混合槽３０に対して、混合液ＬＡＢが移動する。このとき、微細流路２２を混合液ＬＡＢが通過する際に、前回の反応時に十分に反応しきれなかった混合液ＬＡＢが反応部５０Ｅと再度反応を生じる。そして、該反応によって、混合液ＬＡＢにおいて該反応に係る所定成分の濃度分布が生じる。
【０１４１】
(Ｆ)所定成分の濃度分布が生じた混合液ＬＡＢが第１の混合槽３０に注入されることで、該混合液ＬＡＢの混合および攪拌がなされて、所定成分の濃度の均一化が図られる。
【０１４２】
このような工程(Ａ)〜(Ｆ)により、反応部５０Ｅでは、混合液ＬＡＢとの反応が十分に生じ、その反応結果の検出が行われる。なお、更に、工程(Ｃ)〜(Ｆ)が複数回繰り返されることで、反応部５０Ｅにおいて混合液ＬＡＢとの反応が十分に行われても良い。
【０１４３】
＜(6-5)その他の変形例＞
◎上記一実施形態では、微細流路２０から混合槽３０へと試験液Ｅｘが＋Ｚ方向に注入されたが、これに限られない。微細流路２０と混合槽３０とを繋ぐ流路（連結流路）が、Ｚ軸に対して若干傾斜されていても良い。但し、傾斜部３０ｔｐ上に試験液Ｅｘが流れ易くなるように連結流路が傾けられると、表面張力を利用した液面Ｅｘｓの揺れの発生量の低下を招く。このため、連結流路は、垂直方向（＋Ｚ方向）に沿って延在するかまたは傾斜部３０ｔｐとは反対方向に傾斜されることが好ましい。
【０１４４】
別の観点から言えば、底部３０ｂｔのうちの液体注入口３０ｉｎの近傍では、液体注入口３０ｉｎから内部空間領域３０ｓｐへ試験液Ｅｘが注入される方向（注入方向）が、水平方向（ここでは、＋Ｘ方向）よりも、垂直方向（ここでは、＋Ｚ方向）に近い方が好ましい。
【０１４５】
◎また、上記一実施形態では、混合槽３０の内壁面が主に曲面によって構成されたが、これに限られず、例えば、混合槽の内壁面が、主に平面の組合せによって構成されても良い。但し、試験液Ｅｘの残留を抑制する観点から言えば、例えば、混合槽の底部を構成する凹み部が平面の組合せによって構成されるよりも、該凹み部が曲面によって構成される方が好ましい。
【０１４６】
◎また、上記一実施形態では、混合槽３０のうちの底部３０ｂｔを除く上方の部分が、軸Ｌ１を中心とした回転対称となる形状を有していたが、これに限られない。例えば、混合槽３０のうちの底部３０ｂｔを除く上方の部分が、蛇行する等、種々の形状を有する態様も考えられる。
【０１４７】
◎また、上記一実施形態では、混合槽３０の容積と、該混合槽３０に注入される液体の体積との関係については特に言及されなかった。この点については、混合槽３０の構造を活かした液体の混合が十分行われつつ、マイクロ流体チップ１の大型化を招かない観点から言えば、混合槽３０の容積は、該混合槽３０に注入される液体の体積の１〜１．５倍程度であるような例が考えられる。
【０１４８】
◎また、上記第３および第４変形例では、混合槽３０で混合される液体が、Ａ液およびＢ液の２種類の液体であったが、これに限られず、２種類以上の液体であれば良い。
【０１４９】
◎なお、上記一実施形態ならびに各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部の構成を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５０】
１，１Ｄ，１Ｅ  マイクロ流体チップ
２０，２２  微細流路
２１Ａ  Ａ液供給路
２１Ｂ  Ｂ液供給路
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ  混合槽
３０ｂｔ，３０ｂｔＡ，３０ｂｔＢ，３０ｂｔＣ  底部
３０ｉｎ，３０ｉｎＡ，３０ｉｎＢ，３０ｉｎＣ  液体注入口
３０ｐｒ  尖鋭部
３０ｔｐ，３０ｔｐＢ，３０ｔｐＣ  傾斜部
５０，５０Ｅ  反応部
５０Ｄ  反応槽部
【図１】
2012081072.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【国際調査報告】
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