(57)【要約】【課題】簡易な構成で流路間の圧力差の変化を抑制できる液体供給装置を提供する。【解決手段】液体供給装置３は、ポンプ部４１と、分岐管４５と、第１導入部５０と、第２導入部５５と、停止部６５とを備える。ポンプ部４１は、流体Ｆ１を放出する放出口４１ａを有する。分岐管４５は、接続部４６と、第１及び第２管部４７，４８とを有する。接続部４６は、放出口４１ａに接続されている。第１及び第２管部４７，４８は、接続部４６から分岐している。第１導入部５０は、第１管部４７に接続されており、第１管部４７を流れる流体Ｆ１の流量に応じた流量で第１流路１０に第１液体Ｌ１を導入する。第２導入部５５は、第２管部４８に接続されており、第２管部４８を流れる流体Ｆ１の流量に応じた流量で第１流路１０に第２液体Ｌ２を導入する。停止部６５は、第２管部４８における流体Ｆ１の流れを停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路と、前記第１流路に沿って延在する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを連通する連通孔とを有する微小流体デバイスに、液体を供給する液体供給装置であって、
流体を放出する放出口を有するポンプ部と、
前記放出口に接続されている接続部と、前記接続部から分岐した第１及び第２管部とを有する分岐管と、
前記第１管部に接続されており、前記第１管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第１流路に第１液体を導入する第１導入部と、
前記第２管部に接続されており、前記第２管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第１流路に第２液体を導入する第２導入部と、
前記第２管部における前記流体の流れを停止する停止部と、を備える、液体供給装置。
【請求項２】
前記第１導入部は、前記第１管部に接続されていると共に前記第１液体を内部に収容する第１収容管を含み、
前記第２導入部は、前記第２管部に接続されていると共に前記第２液体を内部に収容する第２収容管を含む、請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記停止部は、前記第２管部と前記第２導入部とを接続する流路を開閉するバルブを含む、請求項１又は２に記載の液体供給装置。
【請求項４】
第１流路と、前記第１流路に沿って延在する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを連通する連通孔とを有する微小流体デバイスと、
前記第１流路に液体を供給する第１供給部と、
前記第２流路に液体を供給する第２供給部と、を備え、
前記第１供給部は、
流体を放出する放出口を有するポンプ部と、
前記第１供給部の前記ポンプ部の前記放出口に接続されている接続部と、前記接続部から分岐した第１及び第２管部とを有する分岐管と、
前記第１管部に接続されており、前記第１管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第１流路に第１液体を導入する第１導入部と、
前記第２管部に接続されており、前記第２管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第１流路に第２液体を導入する第２導入部と、
前記第２管部における前記流体の流れを停止する停止部と、を有する、微小デバイスシステム。
【請求項５】
前記微小流体デバイスは、前記第１流路に接続された第１及び第２流入路を有し、
前記第１及び第２流入路は、前記第１流路及び前記第２流路を通る平面上で前記第２流路の延在方向と直交する方向において、前記連通孔よりも前記第２流路から離れた位置に配置されており、
前記第２流入路は、前記平面に直交する方向から見て、前記第１流入路よりも前記第２流路側で延在しており、
前記第１導入部は、前記第１流入路に前記第１液体を導入するように配置され、
前記第２導入部は、前記第２流入路に前記第２液体を導入するように配置されている、請求項４に記載の微小デバイスシステム。
【請求項６】
前記第２供給部は、
流体を放出する放出口を有するポンプ部と、
前記第２供給部の前記ポンプ部の前記放出口に接続されている接続部と、前記接続部から分岐した第３管部及び第４管部とを有する分岐管と、
前記第３管部に接続されており、前記第３管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第２流路に第３液体を導入する第３導入部と、
前記第４管部に接続されており、前記第４管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第２流路に第４液体を導入する第４導入部と、
前記第３管部における前記流体の流れを停止する停止部と、を有する、請求項4又は５に記載の微小デバイスシステム。
【請求項７】
前記微小流体デバイスは、前記第２流路に接続された第３及び第４流入路を有し、
前記第３及び前記第４流入路は、前記第１流路及び前記第２流路を通る平面上で前記第２流路の延在方向と直交する方向において、前記連通孔よりも前記第１流路から離れた位置に配置されており、
前記第３流入路は、前記平面に直交する方向から見て、前記第４流入路よりも前記第１流路側で延在しており、
前記第３導入部は、前記第３流入路に前記第３液体を導入するように配置され、
前記第４導入部は、前記第４流入路に前記第４液体を導入するように配置されている、請求項６に記載の微小デバイスシステム。
【請求項８】
前記連通孔の径は、１〜１５ μｍである、請求項６又は７に記載の微小デバイスシステム。
【請求項９】
第１流路と、前記第１流路に沿って延在する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを連通する連通孔とを有する微小流体デバイスに液体を供給する液体供給方法であって、
前記微小流体デバイスに液体を供給する液体供給装置を準備するステップと、
前記液体供給装置によって前記第１流路及び前記第２流路に液体を導入するステップと、を有し、
前記液体供給装置は、前記第１流路に液体を供給する第１供給部と、前記第２流路に液体を供給する第２供給部と、を有し、
前記第１供給部は、流体を放出する放出口を有するポンプ部と、前記放出口に接続されている接続部と前記接続部から分岐した第１管部及び第２管部とを有する分岐管と、前記第１管部に接続されており前記第１管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第１流路に第１液体を導入する第１導入部と、前記第２管部に接続されており前記第２管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第１流路に第２液体を導入する第２導入部と、を有し、
前記液体を供給するステップは、
前記第1供給部の前記ポンプ部の前記放出口から前記流体を放出し、前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップと、
前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップの後に、前記第１管部内に前記流体を流しながら前記第２管部内の前記流体の流れを停止するステップと、を有する、液体供給方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップでは、前記第１流路において、前記第２液体が前記第1液体よりも前記第２流路の近くを流れるように、前記第１液体と前記第２液体とを並列させて流す、請求項９に記載の液体供給方法。
【請求項１１】
前記第２供給部は、流体を放出する放出口を有するポンプ部と、前記放出口に接続されている接続部と前記接続部から分岐した第３管部及び第４管部とを有する分岐管と、前記第３管部に接続されており前記第３管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第２流路に第３液体を導入する第３導入部と、前記第４管部に接続されており前記第４管部を流れる前記流体の流量に応じた流量で前記第２流路に第４液体を導入する第４導入部と、を有し、
前記液体を供給するステップは、
前記第２管部内の前記流体の流れを停止するステップの前に、前記第２供給部の前記ポンプ部の前記放出口から前記流体を放出し、前記第３及び第４管部内に前記流体を流すステップと、
前記第２管部内の前記流体の流れを停止するステップの後に、前記第４管部内に前記流体を流しながら前記第３管部内の前記流体の流れを停止するステップと、を有する、請求項９又は１０に記載の液体供給方法。
【請求項１２】
前記第３及び第４管部内に前記流体を流すステップでは、前記第２流路において、前記第４液体が前記第３液体よりも前記第１流路の近くを流れるように、前記第３液体と前記第４液体とを並列させて流す、請求項１１に記載の液体供給方法。
【請求項１３】
前記第２液体は、複数の細胞を含む懸濁液であり、
前記第４液体は、細胞に接触させる標的物質を含む試料であり、
前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップ及び前記第３及び第４管部内に前記流体を流すステップでは、前記第１流路内の圧力が前記第２流路内の圧力よりも高くなるように、前記第１供給部の前記ポンプ部及び前記第２供給部の前記ポンプ部から前記流体を放出し、
前記第２管部内の前記流体の流れを停止するステップでは、前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップ及び前記第３及び第４管部内に前記流体を流すステップにおける、前記第１供給部の前記ポンプ部が放出する前記流体の流量、及び、前記第２供給部の前記ポンプ部が放出する前記流体の流量を維持する、請求項１１又は１２に記載の液体供給方法。
【請求項１４】
前記第３管部内の前記流体の流れを停止するステップでは、前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップ及び前記第３及び第４管部内に前記流体を流すステップにおける、前記第１供給部の前記ポンプ部が放出する前記流体の流量、及び、前記第２供給部の前記ポンプ部が放出する前記流体の流量を維持する、請求項１３に記載の液体供給方法。
【請求項１５】
前記第１液体は、水溶液であり、
前記第２液体は、脂質を溶解した油性溶液であり、
前記液体を供給するステップは、前記第２管部内の前記流体の流れを停止するステップの前に、前記第２流路に水溶液を供給するステップを有し、
前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップ及び前記第２流路に水溶液を供給するステップでは、前記第１流路内の圧力と前記第２流路内の圧力とが同じになるように、前記第１供給部の前記ポンプ部及び前記第２供給部の前記ポンプ部から前記流体を放出し、
前記第２管部内の前記流体の流れを停止するステップでは、前記第１及び第２管部内に前記流体を流すステップ及び前記第２流路に水溶液を供給するステップにおける、前記第１供給部の前記ポンプ部が放出する前記流体の流量、及び、前記第２供給部の前記ポンプ部が放出する前記流体の流量を維持する、請求項９又は１０に記載の液体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体供給装置、微小デバイスシステム、及び液体供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小流体デバイスと、当該微小流体デバイスに液体を供給する液体供給装置とを含む微小デバイスシステムが知られている（たとえば、特許文献１）。特許文献１に開示されている微小流体デバイスでは、２つの流路が互いに沿って延在している。２つの流路は、連通孔によって連通されている。２つの流路のそれぞれには、所望の液体が供給される。微小流体デバイスは、たとえば、ＭＥＭＳ技術により作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−００２６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記微小流体デバイスは、たとえば、連通孔に脂質二重膜を形成するデバイス、又は、２つの流路の圧力差によって連通孔の一方の流路側に細胞を捕捉するデバイスを含む。微小流体デバイスでは、１つの流路に複数種類の液体を任意のタイミングで導入することが考えられる。たとえば、第１流路に２種の液体を同時に導入し、その後、第２流路に液体が導入されている状態で、第１流路に導入されている２種の液体のうち１種の導入を停止することが考えられる。
【０００５】
この場合、第１流路への液体の導入の停止に伴って第１流路を流れる液体の流量が変化する場合、第１流路の圧力も変化する。第１流路の圧力が急激に変化する場合には、第１流路と第２流路との間の圧力差が急激に変化するという問題が生じる。２つの流路間での圧力差の変化は、連通孔に位置している対象物に影響を及ぼす。連通孔に脂質膜が形成されていた場合、たとえば、上記圧力差の変化によって、形成された脂質膜が破砕するおそれがある。連通孔に細胞が配置されていた場合には、たとえば、上記圧力差の変化によって、細胞が連通孔から意図せずに離脱するおそれ、又は細胞が連通孔に押しつけられて破砕するおそれがある。
【０００６】
上記問題を解決するために、微小流体デバイスに液体を供給する液体供給装置が、状況に応じて、各流路に導入する液体の導入量をそれぞれ電子制御することも考えられる。しかし、この場合、液体供給装置の大型化、複雑化、及び高コスト化が懸念される。
【０００７】
本発明の一つの態様は、簡易な構成で流路間の圧力差の変化を抑制できる液体供給装置を提供することを目的とする。本発明の別の態様は、簡易な構成で流路間の圧力差の変化を抑制できる微小デバイスシステムを提供することを目的とする。本発明の更に別の態様は、簡易な構成で流路間の圧力差の変化を抑制できる液体供給方法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】
【０００８】
本発明の一つの態様に係る液体供給装置は、第１流路と、第２流路と、連通孔とを有する微小流体デバイスに液体を供給する。第２流路は、第１流路に沿って延在する。連通孔は、第１流路と第２流路とを連通する。この液体供給装置は、ポンプ部と、分岐管と、第１導入部と、第２導入部と、停止部とを備える。ポンプ部は、流体を放出する放出口を有する。分岐管は、接続部と、第１及び第２管部とを有する。接続部は、放出口に接続されている。第１及び第２管部は、接続部から分岐している。第１導入部は、第１管部に接続されており、第１管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第１液体を導入する。第２導入部は、第２管部に接続されており、第２管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第２液体を導入する。停止部は、第２管部における流体の流れを停止する。
【０００９】
上記一つの態様では、第２導入部は、第２管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第２液体を導入する。このため、第２管部内の流体の流れを停止することで、第１流路への第２液体の導入を停止できる。第２管部内の流体の流れが停止された状態では、ポンプ部の放出口から放出された流体は、分岐管の第２管部以外の部分に流れ込む。分岐管では接続部から第１及び第２管部が分岐しているため、第２管部内の流体の流れが停止された状態における第１管部内の流体の流量は、第２管部内の流体の流れが停止されていない状態に比べて増加する。第１導入部は、第１管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第１液体を導入する。このため、第２管部内の流体の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、第１流路を流れる液体の流量の変化は抑制される。したがって、上記液体供給装置では、第２管部内の流体の流れが停止された場合と停止されていない場合との間で遷移する場合でも、第１流路における圧力の変化は抑制される。この結果、第１及び第２液体の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制され得る。
【００１０】
上記一つの態様では、第１導入部は、第１管部に接続されていると共に第１液体を内部に収容する第１収容管を含んでもよい。第２導入部は、第２管部に接続されていると共に第２液体を内部に収容する第２収容管を含んでもよい。この場合、第１管部を流れる流体の流量に応じて、第１収容管に収容された第１液体が押し出される。第２管部を流れる流体の流量に応じて、第２収容管に収容された第２液体が押し出される。この結果、より簡易な構成で、第１流路と第２流路との間における圧力差の変化の抑制が実現され得る。
【００１１】
上記一つの態様では、停止部は、第２管部と第２導入部とを接続する流路を開閉するバルブを含んでもよい。この場合、第２管部内の流体の流れは、バルブによって容易に停止され得る。バルブが第２導入部と第２管部との間に設けられていれば、当該バルブによって第２管部の流体の流れが停止される場合に、第２液体の圧縮性及び第２導入部内の流路の膨張などによる影響を受けることなく、ポンプ部からの流体が分岐管の第２管部以外の部分に流れ込む。したがって、第１流路における圧力の変化がさらに抑制される。
【００１２】
本発明の別の態様に係る微小デバイスシステムは、微小流体デバイスと、第１供給部と、第２供給部と、を備える。微小流体デバイスは、第１流路と、第２流路と、連通孔とを有する。第２流路は、第１流路に沿って延在する。連通孔は、第１流路と第２流路とを連通する。第１供給部は、第１流路に液体を供給する。第２供給部は、第２流路に液体を供給する。第１供給部は、ポンプ部と、分岐管と、第１導入部と、第２導入部と、停止部とを備える。ポンプ部は、流体を放出する放出口を有する。分岐管は、接続部と、第１及び第２管部とを有する。接続部は、第１供給部のポンプ部の放出口に接続されている。第１及び第２管部は、接続部から分岐している。第１導入部は、第１管部に接続されており、第１管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第１液体を導入する。第２導入部は、第２管部に接続されており、第２管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第２液体を導入する。停止部は、第２管部における流体の流れを停止する。
【００１３】
上記別の態様では、第２導入部は、第２管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第２液体を導入する。このため、第２管部内の流体の流れの停止によって、第１流路への第２液体の導入を停止できる。第２管部内の流体の流れが停止された状態では、ポンプ部の放出口から放出された流体は分岐管の第２管部以外の部分に流れ込む。分岐管では接続部から第１及び第２管部が分岐しているため、第２管部内の流体の流れが停止された状態における第１管部内の流体の流量は、第２管部内の流体の流れが停止されていない状態に比べて増加する。第１導入部は、第１管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第１液体を導入する。このため、第２管部内の流体の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、第１流路を流れる液体の流量の変化は抑制される。したがって、上記微小デバイスシステムでは、第２管部内の流体の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、第１流路における圧力の変化が抑制される。この結果、第１及び第２液体の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制され得る。
【００１４】
上記別の態様では、微小流体デバイスは、第１流路に接続された第１及び第２流入路を有してもよい。第１及び第２流入路は、第１流路及び第２流路を通る平面上で第２流路の延在方向と直交する方向において、連通孔よりも第２流路から離れた位置に配置されていてもよい。第２流入路は、上記平面に直交する方向から見て、第１流入路よりも第２流路側で延在していてもよい。第１導入部は、第１流入路に第１液体を導入するように配置されていてもよい。第２導入部は、第２流入路に第２液体を導入するように配置されていてもよい。この場合、第１及び第２流入路のそれぞれに第１及び第２液体を導入することで、第１液体が流れる層と第２液体が流れる層とを第１流路内に形成できる。この構成であれば、第２流入路に第２液体を導入するか否かによって、連通孔に供給する液体を制御できる。
【００１５】
上記別の態様では、第２供給部は、ポンプ部と、分岐管と、第３導入部と、第４導入部と、停止部とを備えてもよい。上記ポンプ部は、流体を放出する放出口を有してもよい。分岐管は、接続部と、第３及び第４管部とを有してもよい。上記接続部は、第２供給部のポンプ部の放出口に接続されていてもよい。第３及び第４管部は、上記接続部から分岐していてもよい。第３導入部は、第３管部に接続されており、第３管部を流れる流体の流量に応じた流量で第２流路に第３液体を導入してもよい。第４導入部は、第４管部に接続されており、第４管部を流れる流体の流量に応じた流量で第２流路に第４液体を導入してもよい。上記停止部は、第３管部における流体の流れを停止してもよい。この場合、第２供給部と第１供給部とが同様の構成を有する。したがって、第３管部内の流体の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、第２流路における圧力の変化が抑制される。この結果、第１、第２、第３、及び第４液体の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制され得る。
【００１６】
上記別の態様では、微小流体デバイスは、第２流路に接続された第３及び第４流入路を有してもよい。第３及び第４流入路は、第１流路及び第２流路を通る平面上で第２流路の延在方向と直交する方向において、連通孔よりも第１流路から離れた位置に配置されていてもよい。第３流入路は、上記平面に直交する方向から見て、第４流入路よりも第１流路側で延在していてもよい。第３導入部は、第３流入路に第３液体を導入するように配置されてもよい。第４導入部は、第４流入路に第４液体を導入するように配置されてもよい。この場合、第３及び第４流入路のそれぞれに第３及び第４液体を導入することで、第３液体が流れる層と第４液体が流れる層とを第２流路内に形成できる。この構成であれば、第３液体を導入するか否かによって、連通孔に供給する液体を制御できる。
【００１７】
上記別の態様では、連通孔の径は、１〜１５ μｍであってもよい。この場合、第１流路と第２流路との間に圧力差を設けることで、連通孔で細胞を捕捉できる。
【００１８】
本発明の更に別の態様に係る液体供給方法は、第１流路と、第２流路と、連通孔とを有する微小流体デバイスに液体を供給する。第２流路は、第１流路に沿って延在する。連通孔は、第１流路と第２流路とを連通する。この液体供給方法は、微小流体デバイスに液体を供給する液体供給装置を準備するステップと、液体供給装置によって第１流路及び第２流路に液体を導入するステップと、を備える。液体供給装置は、第１流路に液体を供給する第１供給部と、第２流路に液体を供給する第２供給部とを有する。第１供給部は、ポンプ部と、分岐管と、第１導入部と、第２導入部とを備える。ポンプ部は、流体を放出する放出口を有する。分岐管は、接続部と、第１及び第２管部とを有する。接続部は、放出口に接続されている。第１及び第２管部は、接続部から分岐している。第１導入部は、第１管部に接続されており第１管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第１液体を導入する。第２導入部は、第２管部に接続されており第２管部を流れる流体の流量に応じた流量で第１流路に第２液体を導入する。液体を供給するステップは、第1供給部のポンプ部の放出口から流体を放出し、第１及び第２管部内に流体を流すステップと、第１及び第２管部内に流体を流すステップの後に第１管部内に流体を流しながら第２管部内の流体の流れを停止するステップと、を有する。
【００１９】
上記の更に別の態様では、第１及び第２管部内に流体を流すステップにおいて第１流路に第１及び第２液体が導入され、第２管部内の流体の流れを停止するステップでは第１流路に第１液体は導入されるが第２液体は導入されない。第２管部内の流体の流れが停止された状態では、ポンプ部の放出口から放出された流体は分岐管の第２管部以外の部分に流れ込む。このため、第２管部内の流体の流れが停止された状態における第１管部内の流体の流量は、第２管部内の流体の流れが停止されていない状態に比べて増加する。このため、第２管部内の流体の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、第１流路を流れる液体の流量の変化は抑制される。したがって、上記液体供給方法では、第１及び第２管部内に流体を流すステップと第２管部内の流体の流れを停止するステップとの間で、第１流路における圧力の変化が抑制される。この結果、第１及び第２液体の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制され得る。
【００２０】
上記の更に別の態様では、第１及び第２管部内に流体を流すステップでは、第１流路において、第２液体が第１液体よりも第２流路の近くを流れるように、第１液体と第２液体とを並列させて流してもよい。この場合、第１及び第２管部内に流体を流すステップと第２管部内の流体の流れを停止するステップとの間で、連通孔に供給する液体を制御できる。
【００２１】
上記の更に別の態様では、第２供給部は、ポンプ部と、分岐管と、第３導入部と、第４導入部とを備えてもよい。ポンプ部は、流体を放出する放出口を有してもよい。分岐管は、接続部と、第３及び第４管部とを有してもよい。接続部は、放出口に接続されていてもよい。第３及び第４管部は、接続部から分岐していてもよい。第３導入部は、第３管部に接続されており第３管部を流れる流体の流量に応じた流量で第２流路に第３液体を導入してもよい。第４導入部は、第４管部に接続されており第４管部を流れる流体の流量に応じた流量で第２流路に第４液体を導入してもよい。液体を供給するステップは、第２供給部のポンプ部の放出口から流体を放出し、第３及び第４管部内に流体を流すステップと、第３及び第４管部内に流体を流すステップの後に第４管部内に流体を流しながら第３管部内の流体の流れを停止するステップと、を有してもよい。この場合、第３及び第４管部内に流体を流すステップにおいて第２流路に第３及び第４液体が導入され、第３管部内の流体の流れを停止するステップでは第２流路に第４液体は導入されるが第３液体は導入されない。第３管部内の流体の流れが停止された状態では、ポンプ部の放出口から放出された流体は分岐管の第３管部以外の部分に流れ込む。このため、第３管部内の流体の流れが停止された状態における第４管部内の流体の流量は、第３管部内の流体の流れが停止されていない状態に比べて増加する。したがって、上記液体供給方法では、第３及び第４管部内に流体を流すステップと第３管部内の流体の流れを停止するステップとの間で、第２流路における圧力の変化が抑制される。この結果、第１、第２、第３、及び第４液体の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制される。
【００２２】
上記の更に別の態様では、第３及び第４管部内に流体を流すステップでは、第２流路において、第３液体が第４液体よりも第１流路の近くを流れるように、第３液体と第４液体とを並列させて流してもよい。この場合、第３及び第４管部内に流体を流すステップと第３管部内の流体の流れを停止するステップとの間で、連通孔に供給する液体を制御できる。
【００２３】
上記の更に別の態様では、第２液体は、複数の細胞を含む懸濁液であってもよい。第４液体は、細胞に接触させる標的物質を含む試料であってもよい。第１及び第２管部内に流体を流すステップ及び第３及び第４管部内に流体を流すステップでは、第１流路内の圧力が第２流路内の圧力よりも高くなるように、第１供給部のポンプ部及び第２供給部のポンプ部から流体を放出してもよい。第２管部内の流体の流れを停止するステップでは、第１及び第２管部内に流体を流すステップ及び第３及び第４管部内に流体を流すステップにおける、第１供給部のポンプ部が放出する流体の流量、及び、第２供給部のポンプ部が放出する流体の流量を維持してもよい。この場合、連通孔の第１流路側に細胞を捕捉できる。第３管部内の流体の流れを停止するステップにおいて、捕捉された細胞に標的物質を接触させることができる。第２管部内の流体の流れを停止するステップでは、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制される。このため、捕捉された細胞が連通孔から意図せずに離脱すること、及び、捕捉された細胞が連通孔に押しつけられて破砕することが防止される。
【００２４】
上記の更に別の態様では、第３管部内の流体の流れを停止するステップでは、第１及び第２管部内に流体を流すステップ及び第３及び第４管部内に流体を流すステップにおける、第１供給部のポンプ部が放出する流体の流量、及び、第２供給部のポンプ部が放出する流体の流量を維持してもよい。この場合、第３管部内の流体の流れを停止するステップにおいて、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制される。このため、捕捉された細胞が連通孔から意図せずに離脱すること、及び、捕捉された細胞が連通孔に押しつけられて破砕することが防止される。
【００２５】
上記の更に別の態様では、第１液体は、水溶液であってもよい。第２液体は、脂質を溶解した油性溶液であってもよい。液体を供給するステップは、第２管部内の流体の流れを停止するステップの前に、第２流路に水溶液を供給するステップを有してもよい。第１及び第２管部内に流体を流すステップ及び第２流路に水溶液を供給するステップでは、第１流路内の圧力と第２流路内の圧力とが同じになるように、第１供給部のポンプ部及び第２供給部のポンプ部から流体を放出してもよい。第２管部内の流体の流れを停止するステップでは、第１及び第２管部内に流体を流すステップ及び第２流路に水溶液を供給するステップにおける、第１供給部のポンプ部が放出する流体の流量、及び、第２供給部のポンプ部が放出する流体の流量を維持してもよい。この場合、第２管部内の流体の流れを停止する前に、連通孔に単分子の脂質膜を形成することができ、第２管部内の流体の流れを停止するステップにおいて連通孔に脂質二重膜を形成できる。第２管部内の流体の流れを停止するステップでは、第１流路と第２流路との間の圧力差の変化が抑制される。このため、形成された脂質膜が破砕することが防止される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一つの態様は、簡易な構成で流路間の圧力差の変化が抑制される液体供給装置を提供できる。本発明の別の態様は、簡易な構成で流路間の圧力差の変化が抑制される微小デバイスシステムを提供できる。本発明の更に別の態様は、簡易な構成で流路間の圧力差の変化が抑制される液体供給方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る微小デバイスシステムの概略図である。
【図２】微小流体デバイスの部分拡大図である。
【図３】微小デバイスシステムの動作を説明するための図である。
【図４】微小デバイスシステムの動作を説明するための図である。
【図５】微小流体デバイスへの液体の供給方法を示すフローチャートである。
【図６】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【図７】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【図８】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【図９】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【図１０】本実施形態の変形例に係る微小デバイスシステムにおける微小流体デバイスへの液体の供給方法を示すフローチャートである。
【図１１】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【図１２】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【図１３】微小流体デバイスへの液体の供給方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２９】
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る微小デバイスシステムを説明する。図１は、微小デバイスシステムの概略図である。図２は、微小流体デバイスの部分拡大図である。微小デバイスシステム１は、捕捉した細胞の標的物質に対する反応の観察、又は、脂質二重膜の形成などに用いられる。微小デバイスシステム１は、たとえば、マイクロ流体デバイス又はナノ流体デバイスである。
【００３０】
微小デバイスシステム１は、微小流体デバイス２と液体供給装置３とを備える。液体供給装置３は、微小流体デバイス２に所望の液体を供給する。本実施形態では、液体供給装置３は、４種の液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を微小流体デバイス２に供給する。たとえば、液体Ｌ１は第１液体であり、液体Ｌ２は第２液体であり、液体Ｌ３は第３液体であり、液体Ｌ４は第４液体である。
【００３１】
微小流体デバイス２は、カバーガラス４と、基板５とを有する。基板５は、カバーガラス４上に積層されている。基板５は、一対の主面を有する。図１に示されているように、基板５には、液体供給装置３から供給された液体が流れる溝が設けられている。図１は、基板５の一対の主面に平行な断面を示している。基板５は、一方の主面でカバーガラス４と接している。基板５は、たとえば、シリコンゴムなどの樹脂で形成されている。シリコンゴムの材料としては、たとえば、ジメチルポリシロキサンが挙げられる。基板５の上記溝は、たとえば、フォトリソグラフィなどによって形成される。
【００３２】
基板５に設けられた溝は、一対の流路１０，２０、流入路１１，１２，２１，２２、流出路１３，２３、及び連通部３０を含んでいる。流路１０，２０は、一端と他端とを有している。流路１０，２０の一端は、流路の入口を構成する。流路１０，２０の他端は、流路の出口を構成する。流入路１１，１２は、流路１０の一端に接続されている。流出路１３は、流路１０の他端に接続されている。流入路２１，２２は、流路２０の一端に接続されている。流出路２３は、流路２０の他端に接続されている。連通部３０は、流路１０，２０の一端と他端との間の領域で、流路１０と流路２０とを連通している。
【００３３】
一対の流路１０，２０は、基板５の主面と平行に、方向Ｄ１に互いに沿って延在している。換言すれば、一対の流路１０，２０は、基板５の主面と平行な平面を通っており、当該平面上で方向Ｄ１と直交する方向Ｄ２において並んでいる。流路１０と流路２０とは、流路１０と流路２０との間に位置している壁で区画されている。本実施形態では、流路１０，２０は、直線状である。流路１０，２０は、弧状であってもよい。
【００３４】
本実施形態では、基板５の主面に直交する方向Ｄ３から見て、流路１０と流路２０との壁の幅は、流路１０，２０の幅よりも小さい。本実施形態では、流路１０，２０の断面は矩形であり、流路１０の断面積と流路２０の断面積とは同一である。流路１０と流路２０との断面形状も同一ある。たとえば、流路１０が第１流路である場合、流路２０は第２流路である。たとえば、本実施形態では、流入路１１は第１流入路であり、流入路１２は第２流入路であり、流入路２１は第３流入路であり、流入路２２は第４流入路である。
【００３５】
方向Ｄ２における流路１０，２０の幅は、たとえば１００ μｍである。方向Ｄ２における流路１０，２０の幅は、５０ μｍ〜２０００μｍであってもよい。流路１０，２０の長さは、たとえば７ ｍｍである。方向Ｄ３における流路１０，２０の深さは、たとえば、２５ μｍである。方向Ｄ３における流路１０，２０の深さは、１５μｍ〜３０ μｍであってもよい。
【００３６】
連通部３０は、図２に示されているように、流路１０に設けられた窪み３１と、流路２０に設けられた窪み３２と、窪み３１と窪み３２を連通する連通孔３３とを含む。窪み３１は、方向Ｄ３から見て流路２０側に向けて窪んだＵ字形状を有する。窪み３２は、方向Ｄ３から見て流路１０側に向けて窪んだＵ字形状を有する。連通孔３３は、Ｕ字形状の窪み３１，３２のそれぞれの底面を貫通し、流路１０と流路２０とを連通する。連通孔３３は、方向Ｄ２に設けられている。
【００３７】
流入路１１，１２及び流出路１３は、一端と他端とを有している。流入路１１の一端は、注入口１１ａを含んでいる。流入路１１の他端は、流路１０に接続されている。流入路１２の一端は、注入口１２ａを含んでいる。流入路１２の他端は、流路１０に接続されている。流出路１３の一端は、流出口１３ａを含んでいる。流出路１３の他端は、流路１０に接続されている。
【００３８】
流入路１１，１２及び流出路１３は、方向Ｄ２において、連通孔３３よりも流路２０から離れた位置に設けられている。流入路１１，１２及び流出路１３は、直線状である。流入路１２は、方向Ｄ３から見て、流入路１１よりも流路２０側で延在している。本実施形態では、流入路１１，１２及び流出路１３は、基板５の主面と平行、かつ、流路１０，２０の延在方向Ｄ１と交差する方向に延在している。流入路１１は、流入路１２よりも大きい角度で流路１０，２０の延在方向Ｄ１に対して傾斜している。
【００３９】
流入路２１，２２及び流出路２３は、一端と他端とを有している。流入路２１の一端は、注入口２１ａを含んでいる。流入路２１の他端は、流路２０に接続されている。流入路２２の一端は、注入口２２ａを含んでいる。流入路２２の他端は、流路２０に接続されている。流出路２３の一端は、流出口２３ａを含んでいる。流出路２３の他端は、流路２０に接続されている。
【００４０】
流入路２１，２２及び流出路２３は、方向Ｄ２において、連通孔３３よりも流路１０から離れた位置に設けられている。本実施形態では、流入路２１，２２及び流出路２３は、直線状である。流入路２１は、方向Ｄ３から見て、流入路２２よりも流路１０側で延在している。本実施形態では、流入路２１，２２及び流出路２３は、基板５の主面と平行、かつ、流路１０，２０の延在方向Ｄ１と交差する方向に延在している。流入路２２は、流入路２１よりも大きい角度で流路１０，２０の延在方向Ｄ１に対して傾斜している。流入路２１は、流路１０，２０の延在方向Ｄ１に延在していてもよい。
【００４１】
液体供給装置３は、流路１０に液体を供給する供給部４０、及び流路２０に液体を供給する供給部７０を備える。供給部４０は、ポンプ部４１、分岐管４５、導入部５０，５５、及び停止部６０，６５を備える。供給部７０は、ポンプ部７１、分岐管７５、導入部８０，８５、及び停止部９０，９５を備える。たとえば、本実施形態では、導入部５０は第１導入部であり、導入部５５は第２導入部であり、導入部８０は第３導入部であり、導入部８５は第４導入部である。たとえば、供給部４０は第１供給部であり、供給部７０は第２供給部である。
【００４２】
ポンプ部４１は、流体Ｆ１を放出する放出口４１ａを有する。ポンプ部４１は、たとえば、放出口４１ａから放出する流体Ｆ１が収容されているシリンジポンプである。ポンプ部４１は、人力で放出口４１ａから流体Ｆ１を放出してもよい。ポンプ部４１は、一定流量で放出口４１ａから流体Ｆ１を放出する。流体Ｆ１は、たとえば第１流体である。
【００４３】
ポンプ部４１が放出口４１ａから放出する流体Ｆ１は、たとえば、非圧縮性流体である。非圧縮性流体としては、たとえば、液体が挙げられる。液体としては、たとえば、緩衝液が挙げられる。この緩衝液は、たとえば、リン酸緩衝生理食塩水（以下、「ＰＢＳ」という）であってもよい。図１において、供給部４０に対して示されている矢印は、流体Ｆ１の流量を示している。図１において、供給部７０に対して示されている矢印は、流体Ｆ２の流量を示している。矢印の幅が広いほど、流量は大きい。なお、「流量」とは、体積流量であり、流体が移動する単位時間あたりの体積を意味する。
【００４４】
分岐管４５は、接続部４６と複数の管部４７，４８とを有する。本実施形態では、分岐管４５は、２つの管部４７，４８を有する。接続部４６は、放出口４１ａに接続されている。放出口４１ａから放出された流体Ｆ１は、接続部４６から分岐管４５の内部に流入する。本実施形態では、シリンジポンプと分岐管４５の接続部４６とがシリコーンチューブで接続されている。
【００４５】
管部４７，４８は、接続部４６から分岐している。したがって、接続部４６から流入した流体Ｆ１は、複数の管部４７，４８の少なくとも一つに流入する。分岐管４５が流体Ｆ１で満たされた後に、接続部４６へ流入する流体Ｆ１の流量は、管部４７，４８から流出する流体Ｆ１の流量の合計である。本実施形態では、分岐管４５は、接続部４６から２つの管部４７，４８に分岐しているが、３つ以上の管部４７，４８に分岐してもよい。
【００４６】
導入部５０は、液体Ｌ１を流路１０に導入する。導入部５０は、液体Ｌ１を流入路１１の注入口１１ａに導入するように配置される。導入部５０は、液体Ｌ１を収容する構成を有する。本実施形態では、導入部５０は、液体Ｌ１を内部に収容する収容管５１を含む。収容管５１の一端は、管部４７に接続されている。収容管５１の他端は、微小流体デバイス２の注入口１１ａに配置される。収容管５１は、収容する液体Ｌ１の体積にしたがって十分な長さを有する。収容管５１は、省スペース化のためにループ状に構成されている。本実施形態では、導入部５０は、延在方向Ｄ１において、流入路１１と流路１０との接続位置から流路１０と連通孔３３との接続位置までの流路１０の容積を超える体積の液体Ｌ１を収容管５１に収容している。たとえば、収容管５１は第１収容管である。
【００４７】
管部４７から流出した流体Ｆ１は、収容管５１に流入する。この結果、収容管５１に収容されている液体Ｌ１は、収容管５１に流入した流体Ｆ１に押し出される。具体的には、収容管５１に収容されている液体Ｌ１は、収容管５１に流体Ｆ１が流入した体積に応じて管部４７とは反対側に移動する。このため、収容管５１から微小流体デバイス２の流路１０に供給される液体Ｌ１の流量は、管部４７から流出する流体Ｆ１の流量である。換言すれば、導入部５０は、管部４７を流れる流体Ｆ１の流量に応じた流量で流路１０に液体Ｌ１を導入する。供給部４０の構成は上述した構成に限定されず、収容管５１から微小流体デバイス２の流路１０に供給される液体Ｌ１の流量は、管部４７から流出する流体Ｆ１の流量と異なってもよい。
【００４８】
導入部５５は、液体Ｌ２を流路１０に導入する。導入部５５は、液体Ｌ２を流入路１２の注入口１２ａに導入するように配置される。導入部５５は、液体Ｌ２を収容する構成を有する。本実施形態では、導入部５５は、液体Ｌ２を内部に収容する収容管５６を含む。本実施形態では、収容管５６の一端は、管部４８に接続されている。収容管５６の他端は、微小流体デバイス２の注入口１２ａに配置される。収容管５６は、収容する液体Ｌ２の体積にしたがって十分な長さを有する。収容管５６は、省スペース化のためにループ状に構成されている。たとえば、収容管５６は第２収容管である。
【００４９】
管部４８から流出した流体Ｆ１は、収容管５６に流入する。この結果、収容管５６に収容されている液体Ｌ２は、収容管５６に流入した流体Ｆ１に押し出される。具体的には、収容管５６に収容されている液体Ｌ２は、収容管５６に流体Ｆ１が流入した体積に応じて管部４８とは反対側に移動する。このため、収容管５６から微小流体デバイス２の流路１０に供給される液体Ｌ２の流量は、管部４８から流出する流体Ｆ１の流量である。換言すれば、導入部５５は、管部４８を流れる流体Ｆ１の流量に応じた流量で流路１０に液体Ｌ２を導入する。供給部４０の構成は上述した構成に限定されず、収容管５６から微小流体デバイス２の流路１０に供給される液体Ｌ２の流量は、管部４８から流出する流体Ｆ１の流量と異なってもよい。
【００５０】
停止部６０は、管部４７における流体Ｆ１の流れを停止する。停止部６５は、管部４８における流体Ｆ１の流れを停止する。本実施形態では、停止部６０，６５は、それぞれ流路を開閉するバルブ６１，６６を含む。バルブ６１は、管部４７と導入部５０とを接続する流路を開閉する。バルブ６１は、収容管５１の一端と管部４７との接続部分に設けられている。バルブ６６は、管部４８と導入部５５とを接続する流路を開閉する。バルブ６６は、収容管５６の一端と管部４８との接続部分に設けられている。バルブ６１は、導入部５０と微小流体デバイス２とを接続する流路を開閉してもよい。バルブ６６は、導入部５５と微小流体デバイス２とを接続する流路を開閉してもよい。
【００５１】
バルブ６１，６６は、たとえば、流体Ｆ１、液体Ｌ１、又は液体Ｌ２が流れる流路に隣接して設けられた、ＭＥＭＳ技術による空気圧バルブであってもよい。この場合、当該空気圧バルブ内の空気圧の増加によって、流体Ｆ１、液体Ｌ１、又は液体Ｌ２が流れる流路が押圧され、当該流路が閉鎖される。
【００５２】
ポンプ部７１は、流体Ｆ２を放出する放出口７１ａを有する。ポンプ部７１は、たとえば、放出口７１ａから放出する流体Ｆ２が収容されているシリンジポンプである。ポンプ部７１は、人力で放出口７１ａから流体Ｆ２を放出してもよい。ポンプ部７１は、一定圧で放出口７１ａから流体Ｆ２を放出する。流体Ｆ２は、たとえば第２流体である。
【００５３】
ポンプ部７１が放出口７１ａから放出する流体Ｆ２は、たとえば、非圧縮性流体である。非圧縮性流体としては、たとえば、液体が挙げられる。液体としては、たとえば、緩衝液が挙げられる。この緩衝液は、たとえば、ＰＢＳであってもよい。
【００５４】
分岐管７５は、接続部７６及び複数の管部７７，７８とを有する。本実施形態では、分岐管７５は、２つの管部７７，７８を有する。接続部７６は、放出口７１ａに接続されている。放出口７１ａから放出された流体Ｆ２は、接続部７６から分岐管７５の内部に流入する。本実施形態では、シリンジポンプと分岐管７５の接続部７６とがシリコーンチューブで接続されている。たとえば、本実施形態では、管部４７は第１管部であり、管部４８は第２管部であり、管部７７は第３管部であり、管部７８は第４管部である。
【００５５】
管部７７，７８は、接続部７６から分岐している。したがって、接続部７６から流入した流体Ｆ２は、管部７７，７８の少なくとも一つに流入する。分岐管７５が流体Ｆ２で満たされた後に、接続部７６へ流入する流体Ｆ２の流量は、管部７７，７８から流出する流体Ｆ２の流量の合計である。本実施形態では、分岐管７５は、接続部７６から２つの管部７７，７８に分岐しているが、３つ以上の管部７７，７８に分岐してもよい。
【００５６】
導入部８０は、液体Ｌ３を流路２０に導入する。導入部８０は、液体Ｌ３を流入路２１の注入口２１ａに導入するように配置される。導入部８０は、液体Ｌ３を収容する構成を有する。本実施形態では、導入部８０は、液体Ｌ３を内部に収容する収容管８１を含む。本実施形態では、収容管８１の一端は、管部７７に接続されている。収容管８１の他端は、微小流体デバイス２の注入口２１ａに配置される。収容管８１は、収容する液体Ｌ３の体積にしたがって十分な長さを有する。収容管８１は、省スペース化のためにループ状に構成されている。たとえば、収容管８１は第３収容管である。
【００５７】
管部７７から流出した流体Ｆ２は、収容管８１に流入する。この結果、収容管８１に収容されている液体Ｌ３は、収容管８１に流入した流体Ｆ２に押し出される。具体的には、収容管８１に収容されている液体Ｌ３は、収容管８１に流体Ｆ２が流入した体積に応じて管部７７とは反対側に移動する。このため、収容管８１から微小流体デバイス２の流路２０に供給される液体Ｌ３の流量は、管部７７から流出する流体Ｆ２の流量である。換言すれば、導入部８０は、管部７７を流れる流体Ｆ２の流量に応じた流量で流路２０に液体Ｌ３を導入する。供給部７０の構成は上述した構成に限定されず、収容管８１から微小流体デバイス２の流路２０に供給される液体Ｌ３の流量は、管部７７から流出する流体Ｆ２の流量と異なってもよい。
【００５８】
導入部８５は、液体Ｌ４を流路２０に導入する。導入部８５は、液体Ｌ４を流入路２２の注入口２２ａに導入するように配置される。導入部８５は、液体Ｌ４を収容する構成を有する。本実施形態では、導入部８５は、液体Ｌ４を内部に収容する収容管８６を含む。本実施形態では、収容管８６の一端は、管部７８に接続されている。収容管８６の他端は、微小流体デバイス２の注入口２２ａに配置される。収容管８６は、収容する液体Ｌ４の体積にしたがって十分な長さを有する。収容管８６は、省スペース化のためにループ状に構成されている。本実施形態では、導入部８５は、収容管８６に、延在方向Ｄ１において、流入路２１と流路２０との接続位置から流路２０と連通孔３３との接続位置までの流路２０の容積を超える体積の液体Ｌ４を収容している。たとえば、収容管８６は第４収容管である。
【００５９】
管部７８から流出した流体Ｆ２は、収容管８６に流入する。この結果、収容管８６に収容されている液体Ｌ４は、収容管８６に流入した流体Ｆ２に押し出される。具体的には、収容管８６に収容されている液体Ｌ４は、収容管８６に流体Ｆ２が流入した体積に応じて管部７８とは反対側に移動する。このため、収容管８６から微小流体デバイス２の流路２０に供給される液体Ｌ４の流量は、管部７８から流出する流体Ｆ２の流量である。換言すれば、導入部８５は、管部７８を流れる流体Ｆ２の流量に応じた流量で流路２０に液体Ｌ４を導入する。供給部７０の構成は上述した構成に限定されず、収容管８６から微小流体デバイス２の流路２０に供給される液体Ｌ４の流量は、管部７８から流出する流体Ｆ２の流量と異なってもよい。
【００６０】
停止部９０は、管部７７における流体Ｆ２の流れを停止する。停止部９５は、管部７８における流体Ｆ２の流れを停止する。本実施形態では、停止部９０，９５は、それぞれ流路を開閉するバルブ９１，９６を含む。バルブ９１は、管部７７と導入部８０とを接続する流路を開閉する。バルブ９１は、収容管８１の一端と管部７７との接続部分に設けられている。バルブ９６は、管部７８と導入部８５とを接続する流路を開閉する。バルブ９６は、収容管８６の一端と管部７８との接続部分に設けられている。バルブ９１は、導入部８０と微小流体デバイス２とを接続する流路を開閉してもよい。バルブ９６は、導入部８５と微小流体デバイス２とを接続する流路を開閉してもよい。
【００６１】
バルブ９１，９６は、たとえば、流体Ｆ２、液体Ｌ３、又は液体Ｌ４が流れる流路に隣接して設けられた、ＭＥＭＳ技術による空気圧バルブであってもよい。この場合、当該空気圧バルブ内の空気圧の増加によって、流体Ｆ２、液体Ｌ３、又は液体Ｌ４が流れる流路が押圧され、当該流路が閉鎖される。
【００６２】
次に、図１、図３及び図４を参照して、微小デバイスシステム１における液体供給の動作を詳細に説明する。図３及び図４には、微小流体デバイス２の一部と供給部４０のみが示されているが、供給部４０によって流路１０に液体を供給する場合と共に、供給部７０によって流路２０に液体を供給する場合についても説明する。図３は、供給部４０のバルブ６１，６６の双方が開いている状態を示している。図４は、供給部４０のバルブ６６が閉じている状態を示している。図３及び図４において、矢印は、流体Ｆ１及び液体Ｌ１，Ｌ２の流量を示している。矢印の幅が広いほど、流量は大きい。図３及び図４において、二点鎖線は、液体Ｌ１と液体Ｌ２との境目を示している。この境目では、液体Ｌ１と液体Ｌ２とが混ざり合っている。
【００６３】
図３に示されているように、供給部４０のバルブ６１，６６の双方が開いている状態では、ポンプ部４１から分岐管４５に導入された流体Ｆ１が管部４７及び管部４８の双方から流出する。この場合、導入部５０から流入路１１に液体Ｌ１が導入され、導入部５５から流入路１２に液体Ｌ２が導入される。流入路１１を流れた液体Ｌ１と流入路１２を流れた液体Ｌ２とは、流路１０で合流する。合流した液体Ｌ１と液体Ｌ２は、互いに並列して流路１０を延在方向Ｄ１に流れる。すなわち、液体Ｌ１が流れる層と液体Ｌ２が流れる層とが流路１０内に形成される。方向Ｄ３から見た場合に、流路２０側を液体Ｌ２が流れる。換言すれば、液体Ｌ２の流れは、方向Ｄ２において、液体Ｌ１の流れより流路２０に近い。したがって、連通孔３３の流路１０側には、液体Ｌ２のみが供給される。
【００６４】
供給部７０のバルブ９１，９６の双方が開いている状態では、ポンプ部７１から分岐管７５に導入された流体Ｆ２が管部７７及び管部７８の双方から流出する。この場合、導入部８０から流入路２１に液体Ｌ３が導入され、導入部８５から流入路２２に液体Ｌ４が導入される。流入路２１を流れた液体Ｌ３と流入路２２を流れた液体Ｌ４とは、流路２０で合流する。合流した液体Ｌ３と液体Ｌ４は、液体Ｌ１，Ｌ２と同様に、互いに並列して流路２０を延在方向Ｄ１に流れる。すなわち、液体Ｌ３が流れる層と液体Ｌ４が流れる層とが流路２０内に形成される。方向Ｄ３から見た場合に、流路１０側を液体Ｌ３が流れる。換言すれば、液体Ｌ３の流れは、方向Ｄ２において、液体Ｌ４の流れより流路１０に近い。したがって、連通孔３３の流路２０側には、液体Ｌ３のみが供給される。
【００６５】
図４に示されているように、バルブ６１が開いた状態かつバルブ６６が閉じた状態では、ポンプ部４１から分岐管４５に導入された流体Ｆ１が、管部４７から流出し、管部４８からは流出しない。このため、液体Ｌ１は導入部５０から流入路１１に導入されるが、液体Ｌ２は導入部５５から流入路１２に導入されない。したがって、流入路１２における液体Ｌ２の流れは停止し、液体Ｌ１のみが流路１０を延在方向Ｄ１に流れる。この際、液体Ｌ１は、流路１０内に残っていた液体Ｌ２を押し流す。この結果、連通孔３３の流路１０側には、液体Ｌ１のみが供給される。
【００６６】
バルブ６１が開いた状態かつバルブ６６が閉じた状態では、管部４８を流れる流体Ｆ１の流量の減少に応じて、管部４７を流れる流体Ｆ１の流量が増加する。本実施形態では、ポンプ部４１から新たに分岐管４５に導入された流体Ｆ１の全てが管部４７から流出する。この結果、管部４７における流体Ｆ１の流量が、バルブ６１，６６の双方が開いている状態から増加する。このため、導入部５０から流入路１１に導入される液体Ｌ１の流量もバルブ６１，６６の双方が開いている状態から増加する。したがって、バルブ６１，６６の双方が開いている状態からバルブ６６が閉じた状態に切り替わったとしても、流路１０内を流れる液体の流量の変化は抑制され、流路１０内の圧力変化が抑制される。
【００６７】
バルブ９６が開いた状態かつバルブ９１が閉じた状態では、ポンプ部７１から分岐管７５に導入された流体Ｆ２が、管部７８から流出し、管部７７からは流出しない。このため、液体Ｌ４は導入部８５から流入路２２に導入されるが、液体Ｌ３は導入部８０から流入路２１に導入されない。したがって、流入路２１における液体Ｌ３の流れは停止し、液体Ｌ４のみが流路２０を延在方向Ｄ１に流れる。この際、液体Ｌ４は、流路２０内に残っていた液体Ｌ３を押し流す。この結果、連通孔３３の流路２０側には、液体Ｌ４のみが供給される。
【００６８】
バルブ９６が開いた状態かつバルブ９１が閉じた状態では、管部７７を流れる流体Ｆ２の流量の減少に応じて、管部７８を流れる流体Ｆ２の流量が増加する。本実施形態では、ポンプ部７１から新たに分岐管７５に導入された流体Ｆ２の全てが管部７８から流出するため、管部７８における流体Ｆ２の流量がバルブ９１，９６の双方が開いている状態から増加する。このため、導入部８５から流入路２２に導入される液体Ｌ４の流量もバルブ９１，９６の双方が開いている状態から増加する。したがって、バルブ９１，９６の双方が開いている状態からバルブ９１が閉じた状態に切り替わったとしても、流路２０内の圧力変化が抑制される。
【００６９】
次に、本実施形態における微小デバイスシステムの使用方法について説明する。本実施形態では、微小デバイスシステム１を細胞の標的物質に対する反応の観察に用いる場合について説明する。本実施形態では、液体Ｌ１，Ｌ３は、たとえば、緩衝液である。この緩衝液は、たとえば、ＨＢＳバッファー（１４０ｍＭ  ＮａＣＩ，５ ｍＭ  ＫＣＩ，２ ｍＭ  ＣａＣＩ２，１ ｍＭ  ＭｇＣｌ２，１０ ｍＭ  glucose，０．２％  ＢＳＡ（bovine  serum  albumin）、及び１０ ｍＭ  ＨＥＰＥＳ  （ｐＨ７．４）)であってもよい。液体Ｌ２は、複数の細胞を含む懸濁液（以下、「細胞懸濁液」という）である。液体Ｌ４は、細胞に接触させる標的物質を含む試料（以下、単に「試料」という）である。液体Ｌ１は、細胞を含んでいない。液体Ｌ３は、標的物質を含んでいない。液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４には、それぞれの流れを確認するために蛍光色素が添加されていてもよい。
【００７０】
本実施形態における微小流体デバイス２の連通孔３３の径は、細胞の径よりも小さい。たとえば、連通孔３３の径は、細胞の直径の７５％よりも小さい。たとえば、連通孔３３の径は、１〜１５μｍである。本実施形態では、連通孔３３の径は、３ μｍである。
【００７１】
本実施形態において使用される細胞は、蛍光指示薬を有する細胞である。
【００７２】
標的物質は、特に限定されず、ＡＴＰ、ヒスタミン等の刺激物質であってよい。
【００７３】
蛍光指示薬は、標的物質による刺激の結果蛍光を発する物質であれば特に限定されない。蛍光指示薬は、たとえば、蛍光タンパク質又は蛍光色素であってよい。蛍光指示薬は、好ましくは遺伝的にコードされた蛍光タンパク質である。たとえば、標的物質による刺激が細胞内のイオン濃度の変化をもたらす場合、蛍光指示薬は、そのイオンに感受性の蛍光タンパク質又は蛍光色素であってよい。蛍光タンパク質の例は、カルシウム感受性蛍光タンパク質である、ＧＣａＭＰ３タンパク質、ＧＣａＭＰ６ｓタンパク質、及びＧＣａＭＰ７タンパク質である。蛍光色素の例は、Ｆｌｕｏ  ３−ＡＭ、Ｒｈｏｄ  ２−ＡＭ、Ｃａｌｂｒｙｔｅ（商標）  ５２０、Ｆｌｕｏ  ４−ＡＭ、Ｆｕｒａ  ２−ＡＭ、Ｉｎｄｏ  １−ＡＭ、Ｃａｌｂｒｙｔｅ  ５９０、Ｃａｌｂｒｙｔｅ  ６３０等のカルシウム感受性蛍光色素である。
【００７４】
細胞は、たとえば、ヒト子宮頸部上皮がん細胞ＨｅＬａである。
【００７５】
次に、図５から図９を参照して、本実施形態における微小流体デバイス２への液体供給方法について説明する。図５は、本実施形態における微小流体デバイス２への液体供給方法を示すフローチャートである。図６から図９は、微小流体デバイス２への液体供給方法の各ステップを説明するための図である。図６から図９において、矢印は、液体の流れ方向を示している。図６から図８において、二点鎖線は、異なる液体の境目を示している。この境目では、異なる液体が混ざり合っている。
【００７６】
まず、図５に示されているように、微小流体デバイス２に液体を供給する液体供給装置３を準備する（ステップＳ１１）。具体的には、導入部５０は、流入路１１の注入口１１ａに液体Ｌ１として緩衝液を導入するように配置される。導入部５５は、流入路１２の注入口１２ａに液体Ｌ２として細胞懸濁液を導入するように配置される。導入部８０は、流入路２１の注入口２１ａに液体Ｌ３として緩衝液を導入するように配置される。導入部８５は、流入路２２の注入口２２ａに液体Ｌ４として試料を導入するように配置される。
【００７７】
続いて、図５に示されているように、ポンプ部４１，７１によって、各管部４７，４８，７７，７８に流体Ｆ１，Ｆ２を導入する（ステップＳ１２）。具体的には、供給部４０のポンプ部４１の放出口４１ａから流体Ｆ１が一定の流量で放出され、管部４７，４８内に流体Ｆ１が流される。供給部７０のポンプ部７１の放出口７１ａから流体Ｆ２が一定の流量で放出され、管部７７，７８内に流体Ｆ２が流される。この際、バルブ６１，６６，９１，９６の全てが開いた状態である。この結果、図６に示されているように、液体供給装置３によって、流路１０に液体Ｌ１，Ｌ２が導入され、流路２０に液体Ｌ３，Ｌ４が導入される。流路１０には、細胞懸濁液が緩衝液よりも流路２０の近くを流れるように、緩衝液と細胞懸濁液が並列して流れる。流路２０には、緩衝液が試料よりも流路１０の近くを流れるように、緩衝液と試料とが並列して流れる。すなわち、流路１０内には緩衝液が流れる層と細胞懸濁液が流れる層とが形成される。流路２０内には緩衝液が流れる層と試料が流れる層とが形成される。
【００７８】
本実施形態では、流路１０内の圧力が流路２０内の圧力よりも高くなるように、供給部４０のポンプ部４１及び供給部７０のポンプ部７１から流体Ｆ１，Ｆ２が放出される。このため、連通孔３３において、圧力差が生じる。この圧力差によって、液体Ｌ２中の細胞αが、図７に示されているように、流路１０側において連通孔３３で捕捉される。なお、流路内の「圧力」とは、静圧を意味する。したがって、「圧力差」とは、流路間の静圧の差である。
【００７９】
本実施形態では、流路１０を流れる液体Ｌ１，Ｌ２の流量の合計と流路２０を流れる液体Ｌ３，Ｌ４の流量の合計との違いによって、流路１０内の圧力を流路２０内の圧力よりも高くする。しかしながら、流路１０を流れる流量と流路２０の流量との違いでなく、流路１０と流路２０との形状の違いによって、流路１０内の圧力を流路２０内の圧力よりも高くしてもよい。ステップＳ１２では、流路１０を流れる液体Ｌ１，Ｌ２の流量の合計は、６０μＬ／ｈである。流路２０を流れる液体Ｌ３，Ｌ４の流量の合計は、４０ μＬ／ｈである。
【００８０】
続いて、図５に示されているように、流路１０への細胞懸濁液の導入を停止する（ステップＳ１３）。具体的には、バルブ６６を閉じ、管部４７内に流体Ｆ１を流しながら、管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止する。管部７７，７８内には、流体Ｆ２が流れている。この結果、図８に示されているように、流路１０には液体Ｌ１として緩衝液のみが流れ、連通孔３３で捕捉されなかった細胞αが洗い流される。流路２０には、ステップＳ１２と同様に、液体Ｌ３，Ｌ４として緩衝液と試料とが並列して流れる。
【００８１】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２における、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量が維持される。バルブ６６が閉じ、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止しているため、ステップＳ１２で管部４８内を流れていた流体Ｆ１の流量だけ管部４７内の流体Ｆ１の流量が増加する。この結果、ステップＳ１２で流路１０を流れていた細胞懸濁液の流量だけ、流路１０を流れる緩衝液の流量が増加する。したがって、ステップＳ１２からステップＳ１３に切り替わったとしても、流路１０内の圧力変化が抑制される。
【００８２】
続いて、図５に示されているように、流路２０への緩衝液の導入を停止する（ステップＳ１４）。具体的には、バルブ９１を閉じ、管部７８内に流体Ｆ２を流しながら、管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止する。管部４７内には、流体Ｆ１が流れている。管部４８内の流体Ｆ１の流れは停止している。この結果、図９に示されているように、流路２０には液体Ｌ４として試料のみが流れ、流路２０の連通孔３３側にも標的物質を含む試料が流れ込む。したがって、連通孔３３を通して、連通孔３３によって捕捉された細胞αに標的物質が接触する。これによって、標的物質に対する細胞αの反応が開始される。
【００８３】
ステップＳ１４では、ステップＳ１２及びステップＳ１３における、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量が維持される。バルブ９１が閉じ、管部７７内の流体Ｆ２の流れが停止しているため、ステップＳ１２及びステップＳ１３で管部７７内を流れていた流体Ｆ２の流量だけ管部７８内の流体Ｆ２の流量が増加する。この結果、ステップＳ１２及びステップＳ１３で流路２０を流れていた緩衝液の流量だけ、流路２０を流れる試料の流量が増加する。したがって、ステップＳ１３からステップＳ１４に切り替わったとしても、流路２０内の圧力変化が抑制される。
【００８４】
次に、本実施形態の変形例に係る微小デバイスシステムの使用方法について説明する。本変形例は、微小デバイスシステム１を脂質二重膜の形成に用いる場合について説明する。本変形例における微小デバイスシステムは、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例の微小デバイスシステムは、微小流体デバイス２の連通孔３３の径、及び、液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の種別が上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。
【００８５】
本変形例における微小流体デバイス２の連通孔３３の径は、上記実施形態における連通孔３３の径よりも大きい。たとえば、本変形例における連通孔３３の径の上限は、流路１０，２０の深さ以下である。すなわち、流路１０，２０の深さが１００μｍであれば、連通孔３３の径も１００ μｍであってもよい。本変形例の微小流体デバイス２では、連通孔３３の径は、たとえば、１〜３０ μｍで形成できる。本変形例では、連通孔３３の径は、１０μｍである。液体Ｌ２，Ｌ３は、脂質を溶解した油性溶液（以下、単に「油性溶液」という）である。液体Ｌ１，Ｌ４は、水溶液である。液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４には、それぞれの流れを確認するために蛍光色素が添加されていてもよい。
【００８６】
脂質は、脂質二重膜形成成分であり、親水基（親水性原子団）と疎水基（疎水性原子団）とを有する。脂質は、形成する脂質二重膜に応じて適宜選択される。脂質は、たとえば、リン脂質、糖脂質、コレステロール、又はその他の化合物である。リン脂質としては、たとえば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリンなどが挙げられる。糖脂質としては、たとえば、セレブロシド、ガングリオシドなどが挙げられる。
【００８７】
脂質を溶解する油性溶媒は、各種の有機溶媒が適宜選択される。油性有機溶媒としては、たとえば、ヘキサデカン、スクアレンなどが挙げられる。
【００８８】
液体Ｌ１，Ｌ４の水溶液は、たとえば、緩衝液である。この緩衝液は、たとえばＰＢＳであってもよい。液体Ｌ１，Ｌ４の水溶液は、脂質二重膜の形成に影響がない各種成分を含む。
【００８９】
次に、図１０から図１３を参照して、本変形例における微小流体デバイス２への液体供給方法について説明する。図１０は、本変形例における微小流体デバイス２への液体供給方法を示すフローチャートである。図１１から図１３は、微小流体デバイス２への液体供給方法の各ステップを説明するための図である。図１１から図１３において、矢印は、液体の流れ方向を示している。図１１及び図１２において、二点鎖線は、異なる液体の境目を示している。この境目では、異なる液体が混ざり合っている。
【００９０】
まず、図１０に示されているように、微小流体デバイス２に液体を供給する液体供給装置３を準備する（ステップＳ２１）。具体的には、導入部５０は、流入路１１の注入口１１ａに液体Ｌ１として水溶液を導入するように配置される。導入部５５は、流入路１２の注入口１２ａに液体Ｌ２として油性溶液を導入するように配置される。導入部８０は、流入路２１の注入口２１ａに液体Ｌ３として油性溶液を導入するように配置される。導入部８５は、流入路２２の注入口２２ａに液体Ｌ４として水溶液を導入するように配置される。
【００９１】
続いて、図１０に示されているように、ポンプ部４１，７１によって、各管部４７，４８，７７，７８に流体Ｆ１，Ｆ２を導入する（ステップＳ２２）。具体的には、供給部４０のポンプ部４１の放出口４１ａから流体Ｆ１が一定の流量で放出され、管部４７，４８内に流体Ｆ１が流される。供給部７０のポンプ部７１の放出口７１ａから流体Ｆ２が一定の流量で放出され、管部７７，７８内に流体Ｆ２が流される。この際、バルブ６１，６６，９１，９６の全ては開いた状態である。この結果、図１１に示されているように、液体供給装置３によって、流路１０に液体Ｌ１，Ｌ２が導入され、流路２０に液体Ｌ３，Ｌ４が導入される。流路１０には、油性溶液が水溶液よりも流路２０の近くを流れるように、水溶液と油性溶液とが並列して流れる。流路２０には、油性溶液が水溶液よりも流路１０の近くを流れるように、油性溶液と水溶液とが並列して流れる。すなわち、流路１０及び流路２０のそれぞれには、水溶液が流れる層と油性溶液が流れる層とが形成される。
【００９２】
本変形例では、流路１０内の圧力と流路２０内の圧力とが同じになるように、供給部４０のポンプ部４１及び供給部７０のポンプ部７１から流体Ｆ１，Ｆ２が放出される。この「同じ」には、連通孔３３に形成される脂質膜が破砕しない程度の圧力差が生じる場合が含まれる。なお、流路内の「圧力」とは、静圧を意味する。したがって、「圧力差」とは、流路間の静圧の差である。
【００９３】
本変形例では、流路１０を流れる液体Ｌ１，Ｌ２の流量の合計と流路２０を流れる液体Ｌ３，Ｌ４の流量の合計とを同一とすることによって、流路１０内の圧力と流路２０内の圧力とを同じにする。しかし、流路１０を流れる流量と流路２０の流量とが異なっても、流路１０と流路２０との形状の違いによって、流路１０内の圧力と流路２０内の圧力とを同じにしてもよい。ステップＳ２２では、流路１０を流れる液体Ｌ１，Ｌ２の流量の合計は、１０μＬ／ｈである。流路２０を流れる液体Ｌ３，Ｌ４の流量の合計は、１０ μＬ／ｈである。
【００９４】
続いて、図１０に示されているように、流路１０への油脂溶液の導入を停止する（ステップＳ２３）。具体的には、バルブ６６を閉じ、管部４７内に流体Ｆ１を流しながら、管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止する。管部７７，７８内には、流体Ｆ２が流れている。この結果、図１２に示されているように、流路１０には液体Ｌ１として水溶液のみが流れ、流路１０内の油性溶液が洗い流される。したがって、連通孔３３の流路１０側に水溶液が供給され、液体Ｌ１の水溶液と液体Ｌ３の油性溶液との界面が連通孔３３に形成される。当該界面では、親水基を水溶液側に向けて配列した単分子の脂質膜が連通孔３３に形成される。流路２０には、ステップＳ２２と同様に、液体Ｌ３，Ｌ４として水溶液と油性溶液が並列して流れる。
【００９５】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２における、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量が維持される。バルブ６６が閉じ、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止しているため、ステップＳ２２で管部４８内を流れていた流体Ｆ１の流量だけ管部４７内の流体Ｆ１の流量が増加する。この結果、ステップＳ２２で流路１０を流れていた油性溶液の流量だけ、流路１０を流れる水溶液の流量が増加する。したがって、ステップＳ２２からステップＳ２３に切り替わったとしても、流路１０内の圧力変化が抑制される。
【００９６】
続いて、図１０に示されているように、流路２０への油性溶液の導入を停止する（ステップＳ２４）。具体的には、バルブ９１を閉じ、管部７８内に流体Ｆ２を流しながら、管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止する。管部４７内には、流体Ｆ１が流れている。管部４８内の流体Ｆ１の流れは停止している。この結果、図１３に示されているように、流路２０には液体Ｌ４として水溶液のみが流れ、流路２０内の油性溶液が洗い流される。この際、連通孔３３に形成されていた単分子の脂質膜の疎水基に油性溶液中の脂質βの疎水基が配置され、連通孔３３に脂質二重膜が形成される。形成された脂質二重膜は、テール・ツー・テール式に脂質２分子の疎水基同士が向き合うように配向した構造を有する。
【００９７】
ステップＳ２４では、ステップＳ２２における、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量が維持される。バルブ９１が閉じ、管部７７内の流体Ｆ２の流れが停止しているため、ステップＳ２３で管部７７内を流れていた流体Ｆ２の流量だけ管部７８内の流体Ｆ２の流量が増加する。この結果、ステップＳ２３で流路２０を流れていた油性溶液の流量だけ、流路２０を流れる水溶液の流量が増加する。したがって、ステップＳ２３からステップＳ２４に切り替わったとしても、流路２０内の圧力変化が抑制される。
【００９８】
以上のように、供給部４０において、導入部５５は、管部４８を流れる流体Ｆ１の流量に応じた流量で流路１０に液体Ｌ２を導入する。このため、管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止することで、流路１０への液体Ｌ２の導入を停止できる。管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止された状態では、ポンプ部４１の放出口４１ａから放出された流体Ｆ１は分岐管４５の管部４８以外の部分に流れ込む。分岐管４５では接続部４６から管部４７，４８が分岐しているため、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止された状態における管部４７内の流体Ｆ１の流量は、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止されていない状態に比べて増加する。上記実施形態及び変形例では、管部４８に流れ込まなくなった流量だけ、管部４７に流体Ｆ１が流れ込む。導入部５０は、管部４７を流れる流体Ｆ１の流量に応じた流量で流路１０に液体Ｌ１を導入する。このため、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、流路１０を流れる液体Ｌ１，Ｌ２の合計流量の変化は抑制される。したがって、上記液体供給装置３では、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、流路１０における圧力の変化は抑制される。この結果、液体Ｌ１，Ｌ２の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制され得る。
【００９９】
供給部７０も供給部４０と同様の構成を有する。このため、管部７７内の流体Ｆ２の流れが停止された状態と停止されていない状態との間で遷移する場合でも、流路２０における圧力の変化は抑制される。この結果、液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制される。
【０１００】
導入部５０は、管部４７に接続されていると共に液体Ｌ１を内部に収容する収容管５１を含んでいる。導入部５５は、管部４８に接続されていると共に液体Ｌ２を内部に収容する収容管５６を含んでいる。このため、管部４７を流れる流体Ｆ１の流量に応じて、収容管５１に収容された液体Ｌ１が押し出される。管部４８を流れる流体Ｆ１の流量に応じて、収容管５６に収容された液体Ｌ２が押し出される。この結果、より簡易な構成で、流路１０と流路２０との間における圧力差の変化の抑制が実現され得る。
【０１０１】
停止部６５は、管部４８と導入部５５とを接続する流路を開閉するバルブ６６を含んでいる。このため、管部４８内の流体Ｆ１の流れは、バルブ６６によって容易に停止され得る。バルブ６６が導入部５５と管部４８との間に設けられていれば、当該バルブ６６によって管部４８の流体Ｆ１の流れが停止される場合に、液体Ｌ２の圧縮性及び導入部５５内の流路の膨張などによる影響を受けることなく、ポンプ部４１からの流体Ｆ１が管部４７に流れ込む。したがって、流路１０における圧力の変化がさらに抑制される。
【０１０２】
微小流体デバイス２は、流路１０に接続された流入路１１，１２を有する。流入路１１，１２は、方向Ｄ２において、連通孔３３よりも流路２０から離れた位置に配置されている。流入路１２は、方向Ｄ３から見て、流入路１１よりも流路２０側で延在している。導入部５０は、流入路１１に液体Ｌ１を導入するように配置されている。導入部５５は、流入路１２に液体Ｌ２を導入するように配置されている。この場合、流入路１１，１２のそれぞれに液体Ｌ１，Ｌ２を導入することで、液体Ｌ１が流れる層と液体Ｌ２が流れる層とを流路１０内に形成できる。この構成であれば、流入路１２に液体Ｌ２を導入するか否かによって、連通孔３３に供給する液体を制御できる。
【０１０３】
微小流体デバイス２は、流路２０に接続された流入路２１，２２を有する。流入路２１，２２は、方向Ｄ２において、連通孔３３よりも流路１０から離れた位置に配置されている。流入路２１は、方向Ｄ３から見て、流入路２２よりも流路１０側で延在している。導入部８０は、流入路２１に液体Ｌ３を導入するように配置されている。導入部８５は、流入路２２に液体Ｌ４を導入するように配置されている。この場合、流入路２１，２２のそれぞれに液体Ｌ３，Ｌ４を導入することで、液体Ｌ３が流れる層と液体Ｌ４が流れる層とを流路２０内に形成できる。この構成であれば、液体Ｌ３を導入するか否かによって、連通孔３３に供給する液体を制御できる。
【０１０４】
連通孔３３の径は、１〜１５ μｍである。この場合、流路１０と流路２０との間に圧力差を設けることで、連通孔３３で細胞αを捕捉できる。
【０１０５】
上述した液体供給方法では、管部４７，４８内に流体を流すステップにおいて流路１０に液体Ｌ１，Ｌ２が導入される。管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止するステップでは、流路１０に液体Ｌ１は導入されるが液体Ｌ２は導入されない。管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止された状態では、ポンプ部４１の放出口４１ａから放出された流体Ｆ１は分岐管４５の管部４８以外の部分に流れ込む。このため、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止された状態における管部４７内の流体Ｆ１の流量は、管部４８内の流体Ｆ１の流れが停止されていない状態に比べて増加する。したがって、上記液体供給方法では、管部４７，４８内に流体Ｆ１を流すステップと管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止するステップとの間で、流路１０における圧力の変化が抑制される。この結果、液体Ｌ１，Ｌ２の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制され得る。
【０１０６】
管部４７，４８内に流体を流すステップでは、流路１０において、液体Ｌ２が液体Ｌ１よりも流路２０の近くを流れるように、液体Ｌ１と液体Ｌ２とを並列させて流す。この場合、管部４７，４８内に流体Ｆ１を流すステップと管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止するステップとの間で、連通孔３３に供給する液体を制御できる。
【０１０７】
管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップにおいて、流路２０に液体Ｌ３，Ｌ４が導入される。管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップでは、流路２０に液体Ｌ４は導入されるが液体Ｌ３は導入されない。管部７７内の流体の流れが停止された状態でも、ポンプ部７１の放出口７１ａから放出された流体は分岐管７５の管部７７以外の部分に流れ込む。このため、管部７７内の流体Ｆ２の流れが停止された状態における管部７８内の流体Ｆ２の流量は、管部７７内の流体Ｆ２の流れが停止されていない状態に比べて増加する。したがって、上記液体供給方法では、管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップと管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップとの間で、流路２０における圧力の変化が抑制される。この結果、液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の導入量を電子制御することなく簡易な構成で、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制される。
【０１０８】
管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップでは、流路２０において、液体Ｌ３が液体Ｌ４よりも流路１０の近くを流れるように、液体Ｌ３と液体Ｌ４とを並列させて流す。この場合、管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップと管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップとの間で、連通孔３３に供給する液体を制御できる。
【０１０９】
上記実施形態では、液体Ｌ２は、複数の細胞αを含む懸濁液である。液体Ｌ４は、細胞αに接触させる標的物質を含む試料であってもよい。管部４７，４８内に流体Ｆ１を流すステップ及び管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップでは、流路１０内の圧力が流路２０内の圧力よりも高くなるように、供給部４０のポンプ部４１及び供給部７０のポンプ部７１から流体Ｆ１，Ｆ２を放出する。管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止するステップでは、管部４７，４８内に流体Ｆ１を流すステップ及び管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップにおける、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量を維持する。
【０１１０】
この場合、連通孔３３の流路１０側に細胞αを捕捉できる。管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップにおいて、捕捉された細胞αに標的物質を接触させることができる。管部４８内の流体Ｆ１の流れを停止するステップでは、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制される。このため、捕捉された細胞αが連通孔３３から意図せずに離脱すること、及び、捕捉された細胞αが連通孔３３に押しつけられて破砕することが防止される。
【０１１１】
管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップでは、管部４７，４８内に流体Ｆ１を流すステップ及び管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップにおける、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量を維持する。この場合、管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップにおいて、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制される。このため、捕捉された細胞αが連通孔３３から意図せずに離脱すること、及び、捕捉された細胞αが連通孔３３に押しつけられて破砕することが防止される。
【０１１２】
上記変形例では、液体Ｌ４は、水溶液である。液体Ｌ３は、脂質βを溶解した油性溶液である。液体を供給するステップは、管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップの前に、流路１０に水溶液を供給するステップを有する。管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップ及び流路１０に水溶液を供給するステップでは、流路１０内の圧力と流路２０内の圧力とが同じになるように、供給部４０のポンプ部４１及び供給部７０のポンプ部７１から流体Ｆ１及び流体Ｆ２を放出する。管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップでは、管部７７，７８内に流体Ｆ２を流すステップ及び流路１０に水溶液を供給するステップにおける、供給部４０のポンプ部４１が放出する流体Ｆ１の流量、及び、供給部７０のポンプ部７１が放出する流体Ｆ２の流量を維持する。この場合、管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止する前に連通孔３３に単分子の脂質膜を形成することができ、管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップにおいて連通孔３３に脂質二重膜を形成できる。管部７７内の流体Ｆ２の流れを停止するステップでは、流路１０と流路２０との間の圧力差の変化が抑制される。このため、形成された脂質膜が破砕することが防止される。
【０１１３】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【０１１４】
たとえば、連通部３０の形状は、上述した実施形態及び変形例に記載した形状に限定されない。連通部３０は、連通孔３３の代わりに、流路１０と流路２０とを連通するスリットを含んでいてもよい。この場合、実施形態及び変形例で記載した「連通孔３３の径」は、「連通部３０のスリット幅」と読み替える。
【０１１５】
分岐管４５，７５のそれぞれにおいて、接続部４６，７６から分岐される管部は２つに限定されない。液体供給装置３は、分岐管４５，７５が有する管部の数だけ、各管部に接続された導入部を備えてもよいし、各管部に停止部を備えていてもよい。
【０１１６】
流路１０，２０のそれぞれにおいて、流入路１１，１２，２１，２２は２つに限定されない。流路１０，２０のそれぞれに３つ以上の流入路が接続されてもよい。
【０１１７】
微小流体デバイス２は、流路１０と流路２０とを連通する複数個の連通部３０を有していてもよい。
【０１１８】
液体供給装置３は、流路１０，２０のいずれか一方のみに液体を供給してもよい。この場合、供給部４０，７０のいずれか一方のみが用いられてもよい。
【０１１９】
放出口４１ａ，７１ａから放出される流体Ｆ１，Ｆ２は、気体であってもよい。気体の圧縮性は、液体の圧縮性よりも大きい。このため、放出口４１ａ，７１ａから放出される流体Ｆ１，Ｆ２が液体である場合の方が、ポンプ部４１，７１の操作によって微小流体デバイス２に供給する液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の量を、流体Ｆ１，Ｆ２が気体である場合よりも高い精度で調整できる。上記実施形態及び変形例では、ポンプ部４１，７１から流路１０，２０まで気体が入らないように構成されている。
【０１２０】
微小流体デバイス２には、ポンプ部４１及びポンプ部７１から流体Ｆ１，Ｆ２を放出する前から、各種の液体が配置されていてもよい。たとえば、ポンプ部４１及びポンプ部７１の動作前から、流入路１１及び流路１０の一部に液体Ｌ１が配置され、流入路１２及び流路１０の一部に液体Ｌ２が配置され、流入路２１及び流路２０の一部に液体Ｌ３が配置され、流入路２２及び流路２０の一部に液体Ｌ４が配置されていてもよい。この場合、流路１０内に、液体Ｌ１の層と液体Ｌ２の層とが予め形成されていてもよい。流路２０内に、液体Ｌ３の層と液体Ｌ４の層とが予め形成されていてもよい。
【０１２１】
導入部５０，５５，８０，８５が液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を収容するのは、収容管５１，５６，８１，８６のように分岐管４５，７５に直接接続された管状の部材に限定されない。たとえば、各管部４７，４８，７７，７８から放出された流体Ｆ１，Ｆ２から加わる圧力によって、各液体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を放出するシリンジであってもよい。
【０１２２】
供給部４０は、停止部６０を備えていなくてもよい。供給部７０は、停止部９５を備えていなくてもよい。
【０１２３】
停止部６０，６５，９０，９５は、それぞれ、収容管５１，５６，８１，８６の一端又は両端に設けられていてもよいし、収容管５１，５６，８１，８６の流路の途中に設けられていてもよい。
【０１２４】
停止部６０，６５，９０，９５は、バルブによって流体の流れを停止する構成に限定されない。たとえば、停止部６０，６５，９０，９５は、バルブでなく、管部４７，４８，７７，７８から微小流体デバイス２までの流路の一部を構成する弾性チューブを含んでいてもよい。停止部６０，６５，９０，９５は、弾性チューブがたとえば人の手によって折り曲げられることで、管部４７，４８，７７，７８から微小流体デバイス２までの流路の一部を閉鎖する構成でもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１…微小デバイスシステム、２…微小流体デバイス、３…液体供給装置、１０，２０…流路、１１，１２，２１，２２…流入路、３３…連通孔、４０，７０…供給部、４１，７１…ポンプ部、４１ａ，７１ａ…放出口、４５，７５…分岐管、４６，７６…接続部、４７，４８，７７，７８…管部、５０，５５，８０，８５…導入部、５１，５６，８１，８６…収容管、６０，６５，９０，９５…停止部、６１，６６，９１，９６…バルブ、Ｆ１，Ｆ２…流体、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…液体、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…方向、α…細胞、β…脂質。
【図１】
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【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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