(57)【要約】【課題】微量液体の効果的な操作を実現するマイクロ流路装置及びこれに関する方法を提供する。【解決手段】本発明に係るマイクロ流路装置１は、上流液体プラグ及び気体を流すための上流流路部（１０）と、下流液体プラグ及び気体を流すための下流流路部（２０）と、前記上流流路部の下流端部と前記下流流路部の上流端部との間に設けられ主液体プラグを保持するための液体保持部（３０）と、前記上流流路部の前記下流端部から前記下流流路部の前記上流端部まで前記液体保持部を迂回するように設けられ、前記液体保持部が前記主液体プラグを保持した状態で気体を流すための気体バイパス流路部（４０）と、を備えている。【選択図】図２Ａ
2014176316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（ａ）〜（ｇ）を含むことを特徴とする方法：
（ａ）上流流路部と、下流流路部と、前記上流流路部の下流端部と前記下流流路部の上流端部との間に設けられた液体保持部と、前記上流流路部の前記下流端部から前記下流流路部の前記上流端部まで前記液体保持部を迂回するように設けられた気体バイパス流路部と、を備えたマイクロ流路装置を用意すること；、
（ｂ）前記気体バイパス流路部に気体を満たすとともに、前記液体保持部に主液体プラグを保持すること；、
（ｃ）前記上流流路部に第一の上流液体プラグ及び第二の上流液体プラグを前記液体保持部に向けて順次流すこと；、
（ｄ）前記第一の上流液体プラグを前記液体保持部に流入させることにより、前記第一の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させるとともに、融合後の前記主液体プラグの一部を前記下流流路部に押し出すこと；、
（ｅ）前記第一の上流流体プラグに続く気体を前記気体バイパス流路部に流入させて前記気体バイパス流路部内の気体の一部を前記下流流路部の前記上流端部に押し出すことにより、前記主液体プラグの前記（ｄ）で押し出された前記一部を切断して第一の下流液体プラグを形成すること；、
（ｆ）前記第二の上流液体プラグを前記液体保持部に流入させることにより、前記第二の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させるとともに、融合後の前記主液体プラグの一部を前記下流流路部に押し出すこと；、
（ｇ）前記第二の上流液体プラグに続く気体を前記気体バイパス流路部に流入させて前記気体バイパス流路部内の気体の一部を前記下流流路部の前記上流端部に押し出すことにより、前記主液体プラグの前記（ｆ）で押し出された前記一部を切断して第二の下流液体プラグを形成すること。
【請求項２】
下記（ｈ）をさらに含むことを特徴とする方法：
（ｈ）前記第一の下流液体プラグ及び前記第二の下流液体プラグを回収すること。
【請求項３】
前記（ｅ）において前記第一の下流液体プラグを形成してから１秒未満の時間内に、前記（ｇ）において前記第二の下流液体プラグを形成するように、前記（ｃ）において前記第一の上流液体プラグ及び前記第二の上流液体プラグを流す
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記（ｄ）において前記第一の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させてから１秒未満の時間内に、前記（ｆ）において前記第二の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させるように、前記（ｃ）において前記第一の上流液体プラグ及び前記第二の上流液体プラグを流す
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第一の上流液体プラグ、前記第二の上流液体プラグ、前記第一の下流液体プラグ及び前記第二の下流液体プラグのそれぞれの体積は、１μＬ未満である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記（ｂ）において前記液体保持部に保持される前記主液体プラグは、第一の因子を含み、
前記（ｃ）において前記上流流路部に流す前記第一の上流液体プラグ及び前記第二の上流液体プラグの一方又は両方は、前記第一の因子に作用する第二の因子を含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第一の因子は、細胞体であり、
前記第二の因子は、前記細胞体に作用する物質である
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上流液体プラグ及び気体を流すための上流流路部と、
下流液体プラグ及び気体を流すための下流流路部と、
前記上流流路部の下流端部と前記下流流路部の上流端部との間に設けられ主液体プラグを保持するための液体保持部と、
前記上流流路部の前記下流端部から前記下流流路部の前記上流端部まで前記液体保持部を迂回するように設けられ、前記液体保持部が前記主液体プラグを保持した状態で気体を流すための気体バイパス流路部と、
を備えた
ことを特徴とするマイクロ流路装置。
【請求項９】
前記上流流路部、前記液体保持部及び前記気体バイパス流路部は、前記主液体プラグを保持する前記液体保持部に向けて前記上流流路部を流れる前記上流液体プラグが前記気体バイパス流路部に流入することなく前記液体保持部に流入し、前記主液体プラグを保持する前記液体保持部に向けて前記上流流路部を流れる前記気体が前記液体保持部に流入することなく前記気体バイパス流路部に流入するように設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載のマイクロ流路装置。
【請求項１０】
前記上流流路部、前記液体保持部及び前記気体バイパス流路部は、前記気体バイパス流路部に前記気体が満たされ、前記液体保持部に前記主液体プラグが保持された状態において、前記上流液体プラグが前記上流流路部から前記液体保持部に流入する場合の自由エネルギー変化よりも、前記上流液体プラグが前記上流流路部から前記気体バイパス流路部に流入する場合の自由エネルギー変化が大きくなるように設けられている
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のマイクロ流路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路装置及びこれに関する方法に関し、特に、マイクロ流路装置における微量液体の効果的な操作に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１には、内部に細胞が固着され且つ培養液が灌流される流路構造を有する細胞培養チャンバーが少なくとも２つ積層された細胞培養装置が記載されている。また、非特許文献１及び非特許文献２には、マイクロ流路装置の流路に液体プラグを流す技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４７５５５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Fumihiro Sassa et al., Anal. Chem. 2008, 80,6206-6213
【非特許文献２】Fumihiro Sassa et al., Anal. Chem. 2010, 82,8725-8732
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、従来のマイクロ流路装置において、細胞培養チャンバーに保持される培養液の体積を一定に維持しつつ、細胞体（動物細胞、微生物等）に対する刺激物質を当該チャンバーに添加することにより、当該培養液中の細胞培養環境を経時的に変化させる（例えば、当該培養液中の当該刺激物質の濃度を段階的に増加させる）ことは困難であった。
【０００６】
また、例えば、従来のマイクロ流路装置において、細胞培養チャンバー内の微量な培養液中で培養されている細胞体に刺激物質を接触させる場合、当該刺激物質に対する当該細胞体の応答を評価するために、微量な当該培養液の一部を短い時間間隔で複数回効率よくサンプリングすることは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、微量液体の効果的な操作を実現するマイクロ流路装置及びこれに関する方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る方法は、下記（ａ）〜（ｇ）を含むことを特徴とする：（ａ）上流流路部と、下流流路部と、前記上流流路部の下流端部と前記下流流路部の上流端部との間に設けられた液体保持部と、前記上流流路部の前記下流端部から前記下流流路部の前記上流端部まで前記液体保持部を迂回するように設けられた気体バイパス流路部と、を備えたマイクロ流路装置を用意すること；、（ｂ）前記気体バイパス流路部に気体を満たすとともに、前記液体保持部に主液体プラグを保持すること；、（ｃ）前記上流流路部に第一の上流液体プラグ及び第二の上流液体プラグを前記液体保持部に向けて順次流すこと；、（ｄ）前記第一の上流液体プラグを前記液体保持部に流入させることにより、前記第一の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させるとともに、融合後の前記主液体プラグの一部を前記下流流路部に押し出すこと；、（ｅ）前記第一の上流流体プラグに続く気体を前記気体バイパス流路部に流入させて前記気体バイパス流路部内の気体の一部を前記下流流路部の前記上流端部に押し出すことにより、前記主液体プラグの前記（ｄ）で押し出された前記一部を切断して第一の下流液体プラグを形成すること；、（ｆ）前記第二の上流液体プラグを前記液体保持部に流入させることにより、前記第二の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させるとともに、融合後の前記主液体プラグの一部を前記下流流路部に押し出すこと；、（ｇ）前記第二の上流液体プラグに続く気体を前記気体バイパス流路部に流入させて前記気体バイパス流路部内の気体の一部を前記下流流路部の前記上流端部に押し出すことにより、前記主液体プラグの前記（ｆ）で押し出された前記一部を切断して第二の下流液体プラグを形成すること。本発明によれば、マイクロ流路装置において微量液体の効果的な操作を実現する方法を提供することができる。
【０００９】
また、前記方法は、下記（ｈ）をさらに含むこととしてもよい：（ｈ）前記第一の下流液体プラグ及び前記第二の下流液体プラグを回収すること。また、前記（ｅ）において前記第一の下流液体プラグを形成してから１秒未満の時間内に、前記（ｇ）において前記第二の下流液体プラグを形成するように、前記（ｃ）において前記第一の上流液体プラグ及び前記第二の上流液体プラグを流すこととしてもよい。また、前記（ｄ）において前記第一の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させてから１秒未満の時間内に、前記（ｆ）において前記第二の上流液体プラグを前記主液体プラグと融合させるように、前記（ｃ）において前記第一の上流液体プラグ及び前記第二の上流液体プラグを流すこととしてもよい。また、前記第一の上流液体プラグ、前記第二の上流液体プラグ、前記第一の下流液体プラグ及び前記第二の下流液体プラグのそれぞれの体積は、１μＬ未満であることとしてもよい。
【００１０】
また、前記（ｂ）において前記液体保持部に保持される前記主液体プラグは、第一の因子を含み、前記（ｃ）において前記上流流路部に流す前記第一の上流液体プラグ及び前記第二の上流液体プラグの一方又は両方は、前記第一の因子に作用する第二の因子を含むこととしてもよい。この場合、前記第一の因子は、細胞体であり、前記第二の因子は、前記細胞体に作用する物質であることとしてもよい。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置は、上流液体プラグ及び気体を流すための上流流路部と、下流液体プラグ及び気体を流すための下流流路部と、前記上流流路部の下流端部と前記下流流路部の上流端部との間に設けられ主液体プラグを保持するための液体保持部と、前記上流流路部の前記下流端部から前記下流流路部の前記上流端部まで前記液体保持部を迂回するように設けられ、前記液体保持部が前記主液体プラグを保持した状態で気体を流すための気体バイパス流路部と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、微量液体の効果的な操作を実現するマイクロ流路装置を提供することができる。
【００１２】
また、前記マイクロ流路装置において、前記上流流路部、前記液体保持部及び前記気体バイパス流路部は、前記主液体プラグを保持する前記液体保持部に向けて前記上流流路部を流れる前記上流液体プラグが前記気体バイパス流路部に流入することなく前記液体保持部に流入し、前記主液体プラグを保持する前記液体保持部に向けて前記上流流路部を流れる前記気体が前記液体保持部に流入することなく前記気体バイパス流路部に流入するように設けられていることとしてもよい。
【００１３】
また、前記マイクロ流路装置において、前記上流流路部、前記液体保持部及び前記気体バイパス流路部は、前記気体バイパス流路部に前記気体が満たされ、前記液体保持部に前記主液体プラグが保持された状態において、前記上流液体プラグが前記上流流路部から前記液体保持部に流入する場合の自由エネルギー変化よりも、前記上流液体プラグが前記上流流路部から前記気体バイパス流路部に流入する場合の自由エネルギー変化が大きくなるように設けられていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微量液体の効果的な操作を実現するマイクロ流路装置及びこれに関する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置の一例を示す説明図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る方法の一例に含まれる操作の一部を示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る方法の一例に含まれる操作の他の一部を示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る方法の他の例に含まれる操作の一部を示す説明図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る方法の他の例に含まれる操作の他の一部を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置の他の例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るマイクロ流路装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る実施例において使用したマイクロ流路装置を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る実施例においてマイクロ流路装置内の液体プラグの流れを観察した結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態で示す例に限られるものではない。
【００１７】
図１には、本実施形態に係るマイクロ流路装置１（以下、「本装置１」という。）の一例を示す。図２には、本実施形態に係る方法（以下、「本方法」という。）の一例に含まれる操作を示す。
【００１８】
本装置１は、図１及び図２に示すように、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２及び気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３を流すための上流流路部１０と、下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２及び気体Ｇｄ１，Ｇｄ２，Ｇｄ３を流すための下流流路部２０と、当該上流流路部１０の下流端部１１と当該下流流路部２０の上流端部２１との間に設けられ主液体プラグＰＬｍを保持するための液体保持部３０と、当該上流流路部１０の当該下流端部１１から当該下流流路部２０の当該上流端部２１まで当該液体保持部３０を迂回するように設けられ、当該液体保持部３０が当該主液体プラグＰＬｍを保持した状態で気体Ｇｂを流すための気体バイパス流路部４０と、を備えている。
【００１９】
本方法は、図２に示すように、下記（ａ）〜（ｇ）を含む：（ａ）上流流路部１０と、下流流路部２０と、当該上流流路部１０の下流端部１１と当該下流流路部２０の上流端部２１との間に設けられた液体保持部３０と、当該上流流路部１０の当該下流端部１１から当該下流流路部２０の当該上流端部２１まで当該液体保持部３０を迂回するように設けられた気体バイパス流路部４０と、を備えたマイクロ流路装置１（本装置１）を用意すること；、（ｂ）当該気体バイパス流路部４０に気体Ｇｂを満たすとともに、当該液体保持部３０に主液体プラグＰＬｍを保持すること；、（ｃ）当該上流流路部１０に第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２を当該液体保持部３０に向けて順次流すこと；、（ｄ）当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を当該液体保持部３０に流入させることにより、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を当該主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を当該下流流路部２０に押し出すこと；、（ｅ）当該第一の上流流体プラグＰＬｕ１に続く気体Ｇｕ２を当該気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を当該下流流路部２０の当該上流端部２１に押し出すことにより、当該主液体プラグＰＬｍの当該（ｄ）で押し出された当該一部を切断して第一の下流液体プラグＰＬｄ１を形成すること；、（ｆ）当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を当該液体保持部３０に流入させることにより、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を当該主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を当該下流流路部２０に押し出すこと；、（ｇ）当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２に続く気体Ｇｕ３を当該気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を当該下流流路部２０の当該上流端部２１に押し出すことにより、当該主液体プラグＰＬｍの当該（ｆ）で押し出された当該一部を切断して第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成すること。
【００２０】
なお、図１及び図２において、矢印Ｘの指す方向は、本装置１において液体及び気体が流れる方向を示す（他の図でも同様）。すなわち、矢印Ｘの指す方向は下流方向であり、当該矢印Ｘの指す方向と反対の方向は上流方向である。また、図２に示す矢印Ｙは、気体バイパス流路部４０における気体の流れを示す（他の図でも同様）。
【００２１】
本方法の上記（ａ）においては、本装置１を用意する。本装置１の上流流路部１０は、液体保持部３０に流入させる上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２及び気体バイパス流路部４０に流入させる気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３が流れる流路である。
【００２２】
上流流路部１０は、液体保持部３０の上流に設けられ、その下流端部１１で当該液体保持部３０と接続されている。上流流路部１０の下流端部１１には、気体バイパス流路部４０の上流端部４１が開口している。
【００２３】
下流流路部２０は、液体保持部３０に保持された主液体プラグＰＬｍから形成された下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２及び気体バイパス流路部４０から流出した気体Ｇｄ１，Ｇｄ２，Ｇｄ３が流れる流路である。
【００２４】
下流流路部２０は、液体保持部３０の下流に設けられ、その上流端部２１で当該液体保持部３０と接続されている。下流流路部２０の上流端部２１には、気体バイパス流路部４０の下流端部４２が開口している。
【００２５】
液体保持部３０は、上流流路部１０と下流流路部２０との間に設けられている。すなわち、液体保持部３０は、上流流路部１０の下流端部１１と、下流流路部２０の上流端部２１との間に設けられている。
【００２６】
より具体的に、液体保持部３０は、上流流路部１０の下流端部１１に接続している気体バイパス流路部４０の上流端部４１（さらに具体的には、上流流路部１０の下流端部１１における気体バイパス流路部４０の上流端部４１の開口部）より下流であって、下流流路部２０の上流端部２１に接続している気体バイパス流路部４０の下流端部４２（さらに具体的には、下流流路部２０の上流端部２１における気体バイパス流路部４０の下流端部４２の開口部）より上流に設けられている。液体保持部３０は、上流流路部１０及び下流流路部２０を含む主流路において当該上流流路部１０と当該下流流路部２０とを接続する中間流路であるともいえる。
【００２７】
液体保持部３０の形状は、特に限られないが、図１及び図２に示すように、例えば、その少なくとも一部の断面積が、上流流路部１０の下流端部１１の断面積及び下流流路部２０の上流端部２１の断面積より大きいこととしてもよい。
【００２８】
気体バイパス流路部４０は、液体保持部３０が主液体プラグＰＬｍを保持した状態で、上流流路部１０を流れる気体を当該液体保持部３０に流入させることなく下流流路部３０に流入させるための流路である。
【００２９】
すなわち、気体バイパス流路部４０は、液体保持部３０が主液体プラグＰＬｍを保持した状態で、上流流路部１０を流れる気体を、当該液体保持部３０を迂回させて、下流流路部２０に導く流路である。したがって、上流流路部１０及び下流流路部２０とは異なり、気体バイパス流路部４０に液体は流れない。
【００３０】
また、気体バイパス流路部４０は、上記（ｃ）から上記（ｇ）までの間、その上流端４１が上流流路部１０の下流端部１１に開口し、その下流端部４２が下流流路部２０の上流端部２１に開口している以外は密閉されていることとしてもよい。すなわち、この場合、上記（ｃ）から上記（ｇ）までの間、気体バイパス流路部４０においては、その上流端４１から下流端部４２への気体Ｇｂの流れ以外に、当該気体Ｇｂの流れはない。
【００３１】
なお、気体バイパス流路部４０は、図１及び図２に示す例のように、その上流端部４１及び下流端部４２以外に開口部を有しないよう設けられることとしてもよいが、これに限られず、例えば、当該上流端部４１及び下流端部４２に加えて他の開口部を有するが、上記（ｃ）から上記（ｇ）までの間は当該他の開口部を閉じることとしてもよい。
【００３２】
また、図１及び図２に示す例において、気体バイパス流路部４０は、拡大流路である上流端部４１を有している。すなわち、気体バイパス流路部４０の上流端部４１の断面積は、当該気体バイパス流路部４０の下流に向けて増加している。また、この気体バイパス流路部４０の上流端部４１の上流流路部１０の下流端部１１における開口の断面積は、当該上流流路部１０の下流端部１１の断面積より小さくなっている。
【００３３】
また、図１及び図２に示す例において、気体バイパス流路部４０の上流端部４１は、上流流路部１０の下流端部１１から、当該上流流路部１０内における流れ方向に対して略直行する方向に延びている。
【００３４】
本装置１を製造する方法は、上述のような上流流路部１０、下流流路部２０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０を備えるマイクロ流路装置を製造する方法であれば特に限られないが、本装置１は、例えば、基板と、当該基板の表面に溝として形成された当該上流流路部１０、下流流路部２０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０とを備えることとしてもよい。
【００３５】
この場合、基板を構成する材料は、特に限られないが、例えば、樹脂（例えば、ＰＤＭＳ）製又はガラス製であることとしてもよい。そして、上流流路部１０、下流流路部２０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０は、例えば、フォトリソグラフィ等のマイクロファブリケーション技術により、基板の表面に形成されることとしてもよい。
【００３６】
本装置１は、特に、微量の液体及び気体を操作するために好ましく使用される。すなわち、液体保持部３０の体積（すなわち、液体保持部３０に保持される主液体プラグＰＬｍの体積）は、例えば、０．１μＬ〜１０００μＬであることとしてもよく、０．１μＬ〜５００μＬであることとしてもよく、０．１μＬ〜１００μＬであることとしてもよい。また、上流流路部１０、下流流路部２０及び気体バイパス流路部４０の断面積は、例えば、０．０１ｍｍ２〜１．０ｍｍ２であることとしてもよく、０．０１ｍｍ２〜０．１ｍｍ２であることとしてもよい。
【００３７】
本装置１において、上流流路部１０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０は、主液体プラグＰＬｍを保持する当該液体保持部３０に向けて当該上流流路部１０を流れる上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該気体バイパス流路部４０に流入することなく当該液体保持部３０に流入し、当該主液体プラグＰＬｍを保持する当該液体保持部３０に向けて当該上流流路部１０を流れる気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３が当該液体保持部３０に流入することなく当該気体バイパス流路部４０に流入するように設けられていることとしてもよい。
【００３８】
すなわち、本装置１においては、例えば、主液体プラグＰＬｍを保持する液体保持部３０に向けて上流流路部１０を流れる上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２は、気体バイパス流路部４０の下流端部４２が開放された状態で、当該気体バイパス流路部４０に流入することなく当該液体保持部３０に流入し、当該主液体プラグＰＬｍを保持する当該液体保持部３０に向けて当該上流流路部１０を流れる気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３は、当該液体保持部３０の下流端部３２が開放された状態で、当該液体保持部３０に流入することなく当該気体バイパス流路部４０に流入する。
【００３９】
このような上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２，ＰＬｕ３の液体保持部３０への選択的な流入、及び気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３の気体バイパス流路部４０への選択的な流入を実現する方法は特に限られないが、例えば、上流流路部１０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０は、当該気体バイパス流路部４０に気体Ｇｂが満たされ、当該液体保持部３０に主液体プラグＰＬｍが保持された状態において、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該上流流路部１０から当該液体保持部３０に流入する場合の自由エネルギー変化よりも、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該上流流路部１０から当該気体バイパス流路部４０に流入する場合の自由エネルギー変化が大きくなるように設けられていることとしてもよい。
【００４０】
具体的に、例えば、図１及び図２に示すように、気体バイパス流路部４０の上流端部４１が拡大流路である場合（すなわち、当該上流端部４１の断面積が下流に向けて増加する場合）、気体（具体的には、上流流路部１０を流れる気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３及び気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂ）中における、当該上流端部４１の内表面４１aの上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を構成する液体に対する接触角が９０°以上であり、且つ、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が上流流路部１０の下流端部１１から液体保持部３０に流入する場合の気液界面の面積の増加率よりも、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該上流流路部１０の当該下流端部１１から当該気体バイパス流路部４０に流入する場合の気液界面の面積の増加率の方が大きくなるように設けられていることとしてもよい。
【００４１】
ここで、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が上流流路部１０の下流端部１１から液体保持部３０に流入する場合の気液界面の面積の増加率は、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該下流端部１１に保持されている状態での気液界面の面積に対する、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該保持部３０の上流端部３１に保持されている状態での気液界面の面積の比率である。
【００４２】
また、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該上流流路部１０の当該下流端部１１から当該気体バイパス流路部４０に流入する場合の気液界面の面積の増加率は、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該下流端部１１に保持されている状態での気液界面の面積に対する、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該気体バイパス流路部４０の上流端部４１に保持されている状態での気液界面の面積の比率である。
【００４３】
また、気体バイパス流路部４０の上流端部４１が拡大流路でない場合（例えば、当該上流端部４１の断面積が下流に向けて一定である場合）、気体（具体的には、上流流路部１０を流れる気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３及び気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂ）中における、当該上流端部４１の内表面４１ａの上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を構成する液体に対する接触角が９０°以上であり、且つ、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が上流流路部１０の下流端部１１から液体保持部３０に流入する場合の濡れ辺長が、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が当該上流流路部１０の当該下流端部１１から気体バイパス流路部４０に流入する場合の濡れ辺長より大きくなるように設けられていることとしてもよい。
【００４４】
ここで、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が上流流路部１０の下流端部１１から液体保持部３０に流入する場合の濡れ辺長は、例えば、当該液体保持部３０の上流端部３１の最も上流側の部分の断面形状が幅Ｗ１（μｍ）及び高さＨ１（μｍ）の長方形である場合、２×Ｗ１×Ｈ１（μｍ２）である。
【００４５】
また、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２が上流流路部１０の下流端部１１から気体バイパス流路部４０に流入する場合の濡れ辺長は、例えば、当該気体バイパス流路部４０の上流端部４１の最も上流側の部分の断面形状が幅Ｗ２（μｍ）及び高さＨ２（μｍ）の長方形である場合、２×Ｗ２×Ｈ２（μｍ２）である。
【００４６】
また、上述した気体バイパス流路部４０の上流端部４１の内表面４１aの上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を構成する液体に対する接触角は、９０°以上、１８０°未満であれば特に限られないが、例えば、１００°以上であることとしてもよい。
【００４７】
なお、気体バイパス流路部４０の上流端部４１の内表面４１ａの液体に対する接触角を調節する方法は、特に限られないが、例えば、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を構成する液体、上流流路部１０を流れる気体Ｇｕ１，Ｇｕ２，Ｇｕ３及び気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂ、当該内表面４１ａを構成する材料の組み合わせによって調節することとしてもよい。
【００４８】
具体的に、例えば、気体バイパス流路部４０が基板の表面に溝を形成することにより設けられる場合には、当該基板を構成する材料の選択、及び／又は当該気体バイパス流路部４０の上流端部４１の内表面４１ａに対する疎水化処理によって、当該内表面４１ａの液体に対する接触角を上述した範囲に調節することとしてもよい。
【００４９】
本方法の上記（ｂ）においては、気体バイパス流路部４０に気体Ｇｂを満たすとともに、液体保持部３０に主液体プラグＰＬｍを保持する。具体的には、図２（ｉ）に示すように、上流流路部１０の下流端部１１、気体バイパス流路部４０及び下流流路部２０の上流端部２１に気体を保持するとともに、当該上流流路部１０の下流端部１１と当該下流流路部２０の上流端部２１との間の液体保持部３０に液体を保持する。すなわち、主液体プラグＰＬｍは、上流流路部１０の下流端部１１に保持された気体と、下流流路部２０の上流端部２１に保持された気体とに挟まれた液体プラグである。
【００５０】
ここで、気体バイパス流路部４０に気体Ｇｂを満たすとともに、液体保持部３０に主液体プラグＰＬｍを保持する方法は、特に限られないが、例えば、図３に示すような操作を含む方法を使用することとしてもよい。
【００５１】
すなわち、図３に示すように、上記（ｂ）においては、下記（ｂ１）〜（ｂ５）を順次行うことにより、気体バイパス流路部４０に気体Ｇｂを満たすとともに、液体保持部３０に主液体プラグＰＬｍを保持することとしてもよい：（ｂ１）上流流路部１０、下流流路部２０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０に気体を満たすこと（図３（ｉ））；、（ｂ２）上流流路部１０に液体保持部３０に向けて、当該液体保持部３０の体積より大きな体積の液体プラグＰＬ０を流すこと（図３（ｉｉ））；、（ｂ３）当該液体プラグＰＬ０を気体バイパス流路部４０に流入させることなく当該液体保持部３０に流入させて、上流流路部１０の下流端部１１、当該液体保持部３０及び下流流路部２０の上流端部２１に保持すること（図３（ｉｉｉ））；、（ｂ４）当該液体プラグＰＬ０に続く気体Ｇ１を当該液体保持部３０に流入させることなく当該上流流路部１０の下流端部１１から当該気体バイパス流路部４０に流入させて、当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を当該下流流路部２０の当該上流端部２１に押し出すことにより、当該液体プラグＰＬ０当該下流流路部２０の上流端部２１に保持されている部分を切断して下流液体プラグＰＬｄ０を形成すること（図３（ｉｖ）、（ｖ））；、（ｂ５）当該下流流路部２０内の当該下流液体プラグＰＬｄ０をさらに下流に流すこと（図３（ｖｉ）、（ｖｉｉ））。
【００５２】
本方法の上記（ｃ）においては、上流流路部１０に第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２を液体保持部３０に向けて順次流す。すなわち、図２（ｉｉ）に示すように、その下流側の気体Ｇｕ１及び上流側の気体Ｇｕ２に挟まれた第一の上流液体プラグＰＬｕ１と、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１の下流において、その下流側の気体Ｇｕ２及び上流側の気体Ｇｕ３に挟まれた第二の上流液体プラグＰＬｕ２とを順次流す。
【００５３】
第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積は、上記（ｄ）及び上記（ｆ）で下流流路部２０に押し出された主液体プラグＰＬｍの一部が、当該下流流路部２０の上流端部２１を満たす（すなわち、当該一部が、当該上流端部２１における気体バイパス流路部４０の下流端部４２の開口を塞ぐ）範囲であれば、特に限られないが、例えば、液体保持部３０に保持される当該主液体プラグＰＬｍの体積以下であることとしてもよく、当該主液体プラグＰＬｍの体積より小さいこととしてもよい。
【００５４】
また、第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積は、例えば、１μＬ未満であることとしてもよく、５００ｎＬ以下であることとしてもよく、２００ｎＬ以下であることとしてもよい。また、第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積は、例えば、１ｎＬ以上であることとしてもよい。
【００５５】
また、上記（ｃ）においては、上記（ｅ）において第一の下流液体プラグＰＬｄ１を形成してから１秒未満の時間内に、上記（ｇ）において第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成するように、第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２を流すこととしてもよい。
【００５６】
この場合、１秒未満の時間間隔での複数回のサンプリングが実現される。上記時間間隔は、例えば、５００ミリ秒以下であることとしてもよい。また、上記時間間隔は、例えば、１ミリ秒以上であることとしてもよい。
【００５７】
この複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２を形成する時間間隔は、例えば、第一の上流液体プラグＰＬｕ１と第二の上流液体プラグＰＬｕ２との間の気体Ｇｕ２の体積、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積及び当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２の流速からなる群より選択される１つ以上により上述の範囲に調節することとしてもよい。
【００５８】
また、上記（ｃ）においては、上記（ｄ）において第一の上流液体プラグＰＬｕ１を主液体プラグＰＬｍと融合させてから１秒未満の時間内に、上記（ｆ）において第二の上流液体プラグＰＬｕ２を当該主液体プラグＰＬｍと融合させるように、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を流すこととしてもよい。
【００５９】
この場合、１秒未満の時間間隔での複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２と主液体プラグＰＬｍとの融合が実現される。上記時間間隔は、例えば、５００ミリ秒以下であることとしてもよい。また、上記時間間隔は、例えば、１ミリ秒以上であることとしてもよい。
【００６０】
この複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２と主液体プラグＰＬｍとを融合させる時間間隔は、例えば、第一の上流液体プラグＰＬｕ１の体積、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１と第二の上流液体プラグＰＬｕ２との間の気体Ｇｕ２の体積、及び当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２の流速からなる群より選択される１つ以上により上述の範囲に調節することとしてもよい。
【００６１】
上流流路部１０において第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２を流す方法は、特に限られないが、例えば、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２に対して上流から圧力をかけることにより流すこととしてもよいし、下流から減圧することにより流すこととしてもよい。
【００６２】
上記（ｃ）において上流流路部１０に流す液体プラグの数は、２つ以上であれば特に限られず、３つ以上の液体プラグを流すこととしてもよい。すなわち、上記（ｃ）においては、気体を介して互いに離れて配置された複数の上流液体プラグを流すこととすればよい。
【００６３】
本方法の上記（ｄ）においては、第一の上流液体プラグＰＬｕ１を液体保持部３０に流入させることにより、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を下流流路部２０に押し出す。
【００６４】
すなわち、まず、図２（ｉｉｉ）に示すように、第一の上流液体プラグＰＬｕ１を気体バイパス流路部４０に流入させることなく液体保持部３０に流入させることにより、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を主液体プラグＰＬｍと融合させる。
【００６５】
次に、図２（ｉｖ）に示すように、第一の上流液体プラグＰＬｕ１に続く気体Ｇｕ２を上流流路部１０の下流端部１１まで流すことにより、主液体プラグＰＬｍの一部を、下流流路部２０の上流端部２１より下流まで押し出す。
【００６６】
なお、このとき、液体保持部３０から押し出される主液体プラグＰＬｍの一部の体積は、第一の上流液体プラグＰＬｕ１の体積と同一である。また、融合後の主液体プラグＰＬｍの体積は、融合前の主液体プラグＰＬｍの体積と第一の上流液体プラグＰＬｕ１の体積との合計である。
【００６７】
第一の上流液体プラグＰＬｕ１と主液体プラグＰＬｍとの融合により、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を構成する液体と、当該主液体プラグＰＬｍを構成する液体とが混合される。
【００６８】
本方法の上記（ｅ）においては、第一の上流流体プラグＰＬｕ１に続く気体Ｇｕ２を気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出すことにより、主液体プラグＰＬｍの上記（ｄ）で押し出された一部を切断して第一の下流液体プラグＰＬｄ１を形成する。
【００６９】
すなわち、図３（ｖ）に示すように、第一の上流流体プラグＰＬｕ１に続く気体Ｇｕ２を液体保持部３０に流入させることなく気体バイパス流路部４０に流入させることにより、当該気体バイパス流路部４０に保持されていた気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出す。
【００７０】
その結果、上記（ｄ）において下流流路部２０に押し出されていた主液体プラグＰＬｍの一部（図３（ｉｖ）参照）は、液体保持部３０に保持された残りの部分から切り離されて、第一の下流液体プラグＰＬｄ１となる。
【００７１】
この第一の下流液体プラグＰＬｄ１の体積は、第一の上流液体プラグＰＬｕ１の体積と同一である。すなわち、例えば、上述のように、第一の上流液体プラグＰＬｕ１の体積が１μＬ未満である場合、第一の下流液体プラグＰＬｄ１の体積もまた、１μＬ未満であり、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１の体積と同一である。
【００７２】
本方法の上記（ｆ）においては、第二の上流液体プラグＰＬｕ２を液体保持部３０に流入させることにより、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を下流流路部２０に押し出す。
【００７３】
すなわち、上述した第一の上流液体プラグＰＬｕ１の場合と同様、まず、図２（ｖｉ）に示すように、第二の上流液体プラグＰＬｕ２を気体バイパス流路部４０に流入させることなく液体保持部３０に流入させることにより、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を主液体プラグＰＬｍと融合させる。
【００７４】
次に、図２（ｖｉｉ）に示すように、第二の上流液体プラグＰＬｕ２に続く気体Ｇｕ３を上流流路部１０の下流端部１１まで流すことにより、主液体プラグＰＬｍの一部を、下流流路部２０の上流端部２１より下流まで押し出す。
【００７５】
なお、このとき、液体保持部３０から押し出される主液体プラグＰＬｍの一部の体積は、第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積と同一である。また、融合後の主液体プラグＰＬｍの体積は、融合前の主液体プラグＰＬｍの体積と第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積との合計である。
【００７６】
第二の上流液体プラグＰＬｕ２と主液体プラグＰＬｍとの融合により、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を構成する液体と、当該主液体プラグＰＬｍを構成する液体とが混合される。
【００７７】
すなわち、第二の上流液体プラグＰＬｕ２と主液体プラグＰＬｍとの融合により、第一の上流液体プラグＰＬｕ１と融合する前の主液体プラグＰＬｍを構成する液体と、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を構成する液体と、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を構成する液体とが混合される。
【００７８】
また、上述のとおり、第二の上流液体プラグＰＬｕ２と主液体プラグＰＬｍとの融合は、上記（ｄ）において第一の上流液体プラグＰＬｕ１が主液体プラグＰＬｍと融合してから１秒未満の時間内に行われることとしてもよい。
【００７９】
本方法の上記（ｇ）においては、第二の上流液体プラグＰＬｕ２に続く気体Ｇｕ３を気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出すことにより、主液体プラグＰＬｍの上記（ｆ）で押し出された一部を切断して第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成する。
【００８０】
すなわち、上述した第一の下流液体プラグＰＬｄ１の場合と同様、図３（ｖｉｉｉ）に示すように、第二の上流流体プラグＰＬｕ２に続く気体Ｇｕ３を液体保持部３０に流入させることなく気体バイパス流路部４０に流入させることにより、当該気体バイパス流路部４０に保持されていた気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出す。
【００８１】
その結果、上記（ｆ）において下流流路部２０に押し出されていた主液体プラグＰＬｍの一部（図３（ｖｉｉ）参照）は、液体保持部３０に保持された残りの部分から切り離されて、第二の下流液体プラグＰＬｄ２となる。
【００８２】
この第二の下流液体プラグＰＬｄ２の体積は、第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積と同一である。すなわち、例えば、上述のように、第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積が１μＬ未満である場合、第二の下流液体プラグＰＬｄ２の体積もまた、１μＬ未満であり、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２の体積と同一である。
【００８３】
また、上述のとおり、第二の下流液体プラグＰＬｄ２は、上記（ｅ）において第一の下流液体プラグＰＬｄ１が形成されてから１秒未満の時間内に形成されることとしてもよい。この場合、上述のとおり、１秒未満の時間間隔での複数個の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２の形成が実現される。
【００８４】
上述した本装置１及び本方法によれば、マイクロ流路装置における微量液体の効果的な操作が実現される。すなわち、特に、気体バイパス流路部４０を備えた本装置１を使用して、複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を間欠的に順次、主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、当該複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２の各々に続く気体Ｇｕ２，Ｇｕ３を液体保持部３０に流入させることなく上流流路部１０から下流流路部２０に迂回させることにより、当該複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２に対応する複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２を間欠的に順次形成して、当該主液体プラグＰＬｍの体積を一定に維持することができる。
【００８５】
また、例えば、上述のとおり、上流流路部１０において複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を流す条件を調節することにより、上記（ｄ）において第一の上流液体プラグＰＬｕ１を主液体プラグＰＬｍと融合させてから１秒未満の時間内に、上記（ｆ）において第二の上流液体プラグＰＬｕ２を当該主液体プラグＰＬｍと融合させることもできる。
【００８６】
この場合、極めて高い時間分解能で複数回の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２と主液体プラグＰＬｍとの融合（すなわち、当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を構成する液体と当該主液体プラグＰＬｍを構成する液体との混合）を行うことができる。
【００８７】
また、上述した本装置１及び本方法によれば、マイクロ流路装置における効果的なサンプリングが実現される。すなわち、特に、気体バイパス流路部４０を備えた本装置１を使用して、複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２の各々に続く気体Ｇｕ２，Ｇｕ３を液体保持部３０に流入させることなく上流流路部１０から下流流路部２０に迂回させることにより、複数回の間欠的なサンプリングとして、所望の時間間隔で複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２を形成することができる。
【００８８】
具体的に、例えば、上述のとおり、第二の下流液体プラグＰＬｄ２は、上記（ｅ）において第一の下流液体プラグＰＬｄ１が形成されてから１秒未満の時間内に形成されることとしてもよい。すなわち、上流流路部１０において複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を流す条件を調節することにより、上記（ｅ）において第一の下流液体プラグＰＬｄ１を形成してから１秒未満の時間内に、上記（ｇ）において第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成することができる。この場合、１秒未満の時間間隔での複数回のサンプリングが実現される。すなわち、極めて高い時間分解能で複数回のサンプリングを行うことができる。
【００８９】
また、例えば、上述のとおり、第一の上流液体プラグＰＬｕ１、第二の上流液体プラグＰＬｕ２、第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び第二の下流液体プラグＰＬｄ２のそれぞれの体積が、１μＬ未満である場合には、極微量の液体の効果的な操作を実現することができる。
【００９０】
また、本方法は、下記（ｈ）をさらに含むこととしてもよい：（ｈ）当該第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び当該第二の下流液体プラグＰＬｄ２を回収すること。この場合、本方法の上記（ｈ）においては、第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び第二の下流液体プラグＰＬｄ２を回収する。すなわち、図３（ｉｘ）、（ｘ）に示すように、上述のようにして形成された第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び第二の下流液体プラグＰＬｄ２を下流流路部２０から回収する。また、上記（ｈ）においては、回収された第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び第二の下流液体プラグＰＬｄ２を分析することとしてもよい。
【００９１】
また、本方法においては、上記（ｂ）において液体保持部３０に保持される主液体プラグＰＬｍは、第一の因子を含み、上記（ｄ）において前記上流流路部に流す第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の一方又は両方は、当該第一の因子に作用する第二の因子を含むこととしてもよい。
【００９２】
この場合、上記（ｄ）及び／又は上記（ｆ）において、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を主液体プラグＰＬｍと融合させることにより、第一の因子に第二の因子を作用させることができる。なお、第一の因子は、液体保持部３０に固定されていることとしてもよい。
【００９３】
また、第二の因子は、主液体プラグＰＬｍ中において、第一の因子に直接的に作用することとしてもよいし、第一の因子に対して間接的に作用することとしてもよい。第一の因子に対する第二の因子の間接的な作用は、例えば、主液体プラグＰＬｍ中において、まず当該第二の因子から第三の因子が生成され、次いで、当該第三の因子が第一の因子に作用することにより行われることとしてもよい。
【００９４】
具体的に、例えば、第一の因子は、細胞体であり、第二の因子は、当該細胞体に作用する物質（例えば、刺激物質）であることとしてもよい。この場合、細胞体は、液体保持部３０に固定されていることとしてもよい。
【００９５】
細胞体は、特に限られないが、例えば、動物細胞であることとしてもよい。動物細胞は、例えば、哺乳類の細胞であることとしてもよい。すなわち、動物細胞は、例えば、ヒト又はヒト以外の動物（例えば、サル、ブタ、イヌ、ラット又はマウス）の細胞であることとしてもよい。また、動物細胞は、ヒト又はヒト以外の動物から採取された初代細胞であることとしてもよく、樹立された株化細胞であることとしてもよい。また、動物細胞は、分化した細胞であることとしてもよく、未分化の細胞であることとしてもよい。また、動物細胞は、胚性幹（Ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ  Ｓｔｅｍ）細胞又はこれに由来する細胞であることとしてもよく、ｉＰＳ（ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ  Ｓｔｅｍ）細胞又はこれに由来する細胞であることとしてもよい。また、細胞体は、哺乳類以外の動物細胞であることとしてもよい。また、細胞体は、例えば、微生物であることとしてもよい。また、細胞体は、例えば、植物細胞であることとしてもよい。
【００９６】
本装置１及び本方法は、上述のとおり、極めて微量の液体を操作することができるため、例えば、各々が希少な刺激物質を含む極微量の液体からなる複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を間欠的に順次、少量の希少な細胞体を含む微量の主液体プラグＰＬｍに融合させるとともに、当該複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２に対応する複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２を間欠的に順次形成することにより、当該主液体プラグＰＬｍの体積を一定に維持しつつ、当該主液体プラグＰＬｍに含まれる当該刺激物質の濃度を段階的に増加させて、当該細胞体の培養環境の変化を高精度に制御することができる。
【００９７】
また、本装置１及び本方法は、上述のとおり、複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２に対応する複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２を間欠的に順次形成することによる効果的な複数回のサンプリングを実現するため、例えば、主液体プラグＰＬｍに含まれる少量の希少な細胞体の刺激物質に対する応答を効果的に評価することができる。
【００９８】
具体的に、例えば、上記（ｂ）において液体保持部３０に保持される主液体プラグＰＬｍは、細胞体を含み、上記（ｃ）において上流流路部１０に流す第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の一方又は両方は、当該細胞体の分泌量（細胞体が分泌する特定物質の量）及び／又は分泌速度（細胞体が特定物質を分泌する速度）を変化させる刺激物質を含むこととしてもよい。
【００９９】
より具体的に、例えば、上記（ｂ）において液体保持部３０に保持される主液体プラグＰＬｍに含まれる細胞体はランゲルハンス細胞であり、上記（ｃ）において上流流路部１０に流す第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の一方又は両方はグルコースを含むこととしてもよい。
【０１００】
この場合、ランゲルハンス細胞により分泌される特定物質はインスリンであり、グルコースはランゲルハンス細胞のインスリンの分泌量及び／又は分泌速度を変化させる刺激物質である。
【０１０１】
そして、上記（ｂ）において液体保持部３０に保持される主液体プラグＰＬｍが細胞体を含み、上記（ｃ）において上流流路部１０に流す第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の一方又は両方が当該細胞体の分泌量及び／又は分泌速度を変化させる刺激物質を含む場合、上記（ｄ）及び／又は上記（ｆ）において、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を主液体プラグＰＬｍと融合させることにより、当該液体保持部３０において当該刺激物質を当該細胞体に作用させ、上記（ｅ）及び／又は上記（ｇ）において、当該刺激物質の作用により変化した量及び／又は速度で当該細胞体から分泌された特定物質を含む第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び／又は第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成することができる。
【０１０２】
したがって、上記（ｈ）において第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び／又は第二の下流液体プラグＰＬｄ２を回収し、分析することにより、刺激物質に対する細胞体の応答を、上述したような高い時間分解能で評価することができる。
【０１０３】
なお、刺激物質に対する細胞体の応答は、サンプリングを行うことなく評価することとしてもよい。すなわち、例えば、顕微鏡の試料ステージに配置された本装置１において、細胞体を含む主液体プラグＰＬｍに刺激物質を含む複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を融合させるとともに、複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２を形成することにより、当該刺激物質に対する当該細胞体の応答を当該顕微鏡下で観察し、評価することができる。
【０１０４】
また、第一の因子は、細胞体に限られない。すなわち、例えば、第一の因子は、第一の物質であり、第二の因子は、当該第一の物質との相互作用により第三の物質を生成する第二の物質であることとしてもよい。
【０１０５】
具体的に、例えば、第一の因子は、液体保持部３０に固定された酵素であり、第二の因子は、当該酵素の基質であることとしてもよい。この場合、上記（ｄ）及び／又は上記（ｆ）において、基質を含む上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を、酵素を含む主液体プラグＰＬｍと融合させることにより、当該液体保持部３０において当該基質を当該酵素と接触させて酵素反応を行い、上記（ｅ）及び／又は上記（ｇ）において、当該酵素反応による生成物質を含む第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び／又は第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成することができる。
【０１０６】
したがって、上記（ｈ）において第一の下流液体プラグＰＬｄ１及び／又は第二の下流液体プラグＰＬｄ２を回収し、分析することにより、酵素反応による生成物質の量や、酵素反応速度を、上述したような高い時間分解能で評価することができる。
【０１０７】
図４には、本装置１の他の例を示す。図４（ｉ）に示す例において、本装置１の上流流路部１０は、上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２（図３参照）を構成する液体を供給する液体供給部１２と、当該液体を切断して当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を形成するための気体を供給する気体供給部１３と、形成された当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を液体保持部３０に向けて流すための合流流路部１４とを有している。上流流路部１０が液体供給部１２及び気体供給部１３を有することにより、上流流路部１０において複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を効率よく形成することができる。
【０１０８】
図４（ｉｉ）に示す例において、本装置１の上流流路部１０は、液体供給部１２と、気体供給部１３と、当該液体供給部１２及び当該気体供給部１３の下流に設けられ当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２に因子を添加して当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２の組成を調節するための組成調節部１５と、組成が調節された当該上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を液体保持部３０に向けて流すための合流流路部１４と、を有している。上流流路部１０が、さらに組成調節部１５を有することにより、当該上流流路部１０において組成が調節された複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２を効率よく形成することができる。
【０１０９】
具体的に、例えば、上述したように上記（ｂ）において液体保持部３０に保持される主液体プラグＰＬｍが細胞体を含み、上記（ｃ）において上流流路部１０に流す第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２の一方又は両方が当該細胞体の分泌量及び／又は分泌速度を変化させる刺激物質を含む場合、当該上流流路部１０が当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び／又は当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２に当該刺激物質を添加する組成調節部１５を有することにより、当該刺激物質の濃度が互いに異なる当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１及び第二の上流液体プラグＰＬｕ２を効率よく形成することができる。
【０１１０】
図５には、本装置１のさらに他の例を示す。図５（ｉ）に示す例において、気体バイパス流路部４０は、拡大流路ではない上流端部４１を有している。すなわち、この例において、気体バイパス流路部４０の上流端部４１の断面積は、当該気体バイパス流路部４０の下流に向けて一定となっている。また、この気体バイパス流路部４０の上流端部４１の上流流路部１０の下流端部１１における開口の断面積は、当該上流流路部１０の下流端部１１の断面積より小さくなっている。
【０１１１】
図５（ｉｉ）に示す例において、気体バイパス流路部４０は、上述した図１〜図４に示す例に比べて短い拡大流路を含む上流端部４１を有している。すなわち、この上流端部４１は、上流流路部１０の下流端部１１に開口して当該下流端部１１から流れ方向に対して略直行する方向に延びる拡大流路部分と、当該略直行する方向において当該拡大流路部分の下流に延びる断面積が一定の部分とを含んでいる。
【０１１２】
図５（ｉｉｉ）に示す例において、本装置１は、２つの気体バイパス流路部４０を有している。すなわち、この例において、本装置１は、上流流路部１０の一方側において、当該上流流路部１０の下流端部１１から下流流路部２０の上流端部２１まで液体保持部３０を迂回するように設けられた第一の気体バイパス流路部４０と、当該上流流路部１０の他方側において、当該上流流路部１０の下流端部１１から下流流路部２０の上流端部２１まで液体保持部３０を迂回するように設けられた第二の気体バイパス流路部５０とを備えている。
【０１１３】
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
【実施例】
【０１１４】
［マイクロ流路装置の製造]
マイクロファブリケーション技術により、図６に示すような本装置１を製造した。すなわち、図６（ｉ）に示すように、フォトレジストを使用したレプリカ成形により、厚さ約４ｍｍのＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製の基板１００の表面に、液体供給部１２及び気体供給部１３を含む上流流路部１０と、下流流路部２０と、液体保持部３０と、拡大流路である上流端部４１を有する気体バイパス流路部４０とを構成する溝を形成した。そして、このＰＤＭＳ製の基板１００に、厚さ約２ｍｍのＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）製の基板（不図示）を積層して接着することにより、本装置１を得た。
【０１１５】
図６（ｉｉ）には、製造された本装置１の各部の寸法を示す。すなわち、上流流路部１０の合流流路部１４の幅は６００μｍであり、上流流路部１０の下流端部１１における気体バイパス流路部４０の上流端部４１の開口（拡大流路の最も断面積が小さい先端部）の幅は１２０μｍであり、当該気体バイパス流路部４０の下流端部４２の幅は６００μｍであり、当該気体バイパス流路部４０の当該上流端部４１と当該下流端部４２との間の部分の幅は５００μｍであり、下流流路部２０の幅は６００μｍであった。
【０１１６】
また、液体保持部３０は、直径が２ｍｍの円形であった。また、上流流路部１０、下流流路部２０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０の全ての高さは１５０μｍであった。また、上流流路部１０、下流流路部２０、液体保持部３０及び気体バイパス流路部４０の内表面にはフッ素系樹脂のコーティングによる疎水化処理を施した。その結果、空気中における。気体バイパス流路部４０の上流端部４１の内表面４１ａを含む、各流路の内表面の水に対する接触角は、１２０°であった。
【０１１７】
［マイクロ流路装置を使用する方法の実施］
上述のようにして製造した本装置１を使用して、本方法を実施した。液体プラグを構成する液体としては、視認性を高めるための色素が添加された水を使用した。気体としては、空気を使用した。また、流路内における液体及び気体の流れは、上流から圧力をかけることにより行った。
【０１１８】
図７には、本方法における本装置１内の液体プラグの流れを位相差顕微鏡下で観察した結果を示す。まず、図７（ｉ）、（ｉｉ）に示すように、気体バイパス流路部４０に気体Ｇｂが満され、液体保持部３０に主液体プラグＰＬｍが保持された状態で、上流流路部１０に３つの上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２，ＰＬｕ３を当該液体保持部３０に向けて順次流した。なお、主液体プラグＰＬｍの体積は、約１．５μＬであった。また、３つの上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２，ＰＬｕ３の各々の体積は、約１００ｎＬであった。
【０１１９】
次に、図７（ｉｉｉ）に示すように、第一の上流液体プラグＰＬｕ１を液体保持部３０に流入させることにより、当該第一の上流液体プラグＰＬｕ１を主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を下流流路部２０に押し出した。
【０１２０】
さらに、図７（ｉｖ）に示すように、第一の上流流体プラグＰＬｕ１に続く気体Ｇｕ２を気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出すことにより、上述のようにして下流流路部２０に押し出された主液体プラグＰＬｍの一部を切断して第一の下流液体プラグＰＬｄ１を形成した。
【０１２１】
続いて、図７（ｖ）に示すように、第二の上流液体プラグＰＬｕ２を液体保持部３０に流入させることにより、当該第二の上流液体プラグＰＬｕ２を主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を下流流路部２０に押し出した。
【０１２２】
さらに、図７（ｖｉ）に示すように、第二の上流流体プラグＰＬｕ２に続く気体Ｇｕ３を気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出すことにより、上述のようにして下流流路部２０に押し出された主液体プラグＰＬｍの一部を切断して第二の下流液体プラグＰＬｄ２を形成した。
【０１２３】
また、図７（ｖｉｉ）に示すように、第三の上流液体プラグＰＬｕ３を液体保持部３０に流入させることにより、当該第三の上流液体プラグＰＬｕ３を主液体プラグＰＬｍと融合させるとともに、融合後の当該主液体プラグＰＬｍの一部を下流流路部２０に押し出した。
【０１２４】
さらに、図７（ｖｉｉｉ）に示すように、第三の上流流体プラグＰＬｕ３に続く気体Ｇｕ４を気体バイパス流路部４０に流入させて当該気体バイパス流路部４０内の気体Ｇｂの一部を下流流路部２０の上流端部２１に押し出すことにより、上述のようにして下流流路部２０に押し出された主液体プラグＰＬｍの一部を切断して第三の下流液体プラグＰＬｄ３を形成した。そして、３つの下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２，ＰＬｄ３を下流流路部２０から回収した。
【０１２５】
このような本方法においては、３つの上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２，ＰＬｕ３が約６４０ミリ秒で主液体プラグＰＬｍと融合し、３つの下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２，ＰＬｄ３が約６４０ミリ秒で形成された。
【０１２６】
すなわち、約２００ミリ秒の時間分解能で、複数の上流液体プラグＰＬｕ１，ＰＬｕ２，ＰＬｕ３と主液体プラグＰＬｍとの融合、及び複数の下流液体プラグＰＬｄ１，ＰＬｄ２，ＰＬｄ３の形成（複数回のサンプリング）を実現できた。
【符号の説明】
【０１２７】
１  マイクロ流路装置、１０  上流流路部、１１  上流流路部の下流端部、１２  液体供給部、１３  気体供給部、１４  合流流路部、１５  組成調節部、２０  下流流路部、２１  下流流路部の上流端部、２２  液体供給部、２３  気体供給部、２４  プラグ組成調節部、３０  液体保持部、３１  液体保持部の上流端部、３２  液体保持部の下流端部、４０，５０  気体バイパス流路部、４１，５１  気体バイパス流路部の上流端部、４１ａ  気体バイパス流路部の上流端部の内表面、４２  気体バイパス流路部の下流端部、１００  基板。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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