(57)【要約】【課題】  本発明は、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができる切替えマイクロバルブを提供する【解決手段】  切替えマイクロバルブ１は、回転軸１８を中心とする外周面１１ａを有する弁体１１と、前記弁体１１が前記回転軸１８周りに回転可能なように前記外周面１１ａと摺り合せられて内嵌されるケーシング１４と、前記弁体１１の外周面１１ａに形成された溝１３と、前記ケーシング１４に形成された複数のポート１７とを備えており、第１の状態では、前記溝１３が一の組み合わせの前記ポート１７同士を繋ぐと共に、前記第１の状態から前記弁体１１を回転させた第２の状態では、前記溝１３が他の組み合わせの前記ポート１７同士を繋ぐようになっている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心とする外周面を有する弁体と、
前記弁体が前記回転軸周りに回転可能なように前記外周面と摺り合せられて内嵌されるケーシングと、
前記弁体の外周面に形成された溝と、
前記ケーシングに形成された複数のポートとを備えるマイクロ切替えバルブであって、
第１の状態では、前記溝が一の組み合わせの前記ポート同士を繋ぐと共に、前記第１の状態から前記弁体を回転させた第２の状態では、前記溝が他の組み合わせの前記ポート同士を繋ぐように形成されていることを特徴とするマイクロ切替えバルブ。
【請求項２】
前記溝が前記弁体の周面で直線状に延びていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ切替えバルブ。
【請求項３】
前記弁体の前記溝が、前記弁体の前記回転軸に沿って延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロ切替えバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリアクタに使用されるマイクロ切替えバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生化学反応解析システムには、マイクロリアクタが使用されている。マイクロリアクタは、周知のとおり、μｍ（マイクロメータ）オーダの径の流路を有する微小反応器である。このマイクロリアクタによれば、流路が微細に形成されているので生化学的反応に使用される高価な試薬の量が低減されると共に、マイクロリアクタに供給された物質間の反応効率が高められる。
【０００３】
このようなマイクロリアクタには、その流路への試薬の供給や供給の停止を行うためのバルブが配置されている。このバルブは、マイクロリアクタの流路の径に応じて小型化が図られており、マイクロバルブと称されている。このようなマイクロバルブとしては、従来、圧電素子を使用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このマイクロバルブでは、可撓性を有する板状の弁体が圧電素子によって流路を開閉することによって、流路への試薬の供給や供給の停止が行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３６７２８号公報（段落００７１〜段落００８２、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧電素子を使用したマイクロバルブは、単に流路の開閉を目的とするものであるために、このマイクロバルブを使用して少なくとも２系統の流路を相互に切り替える切替えバルブ（以下、これを「マイクロ切替えバルブ」という）を構築しようとすると、複数の弁体とこれを駆動するための圧電素子を弁体ごとに配設する必要がある。そのため、マイクロ切替えバルブが複雑になって大型化すると共に、マイクロ切替えバルブ自体が高価になるという問題がある。また、このようなマイクロ切替えバルブでは、大型化することによってマイクロ切替えバルブの内部に滞留する試薬の量が多くなって、試薬のロスが増大すると共に、滞留した試薬が予定外の反応に寄与する恐れもある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、回転軸を中心とする外周面を有する弁体と、前記弁体が前記回転軸周りに回転可能なように前記外周面と摺り合せられて内嵌されるケーシングと、前記弁体の外周面に形成された溝と、前記ケーシングに形成された複数のポートとを備えるマイクロ切替えバルブであって、第１の状態では、前記溝が一の組み合わせの前記ポート同士を繋ぐと共に、前記第１の状態から前記弁体を回転させた第２の状態では、前記溝が他の組み合わせの前記ポート同士を繋ぐように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このマイクロ切替えバルブでは、弁体の外周面に形成された溝が、第１の状態で、ケーシングに形成された複数のポートのうちの少なくとも１組のポート同士を繋ぐ。ここでは相互に繋げられた複数のポートが「一の組み合わせ」のポートであり、繋げられたポートは、２組以上であってもよい。そして、繋げられたボート同士で第１の流路が設定される。次に、弁体を回転させた第２の状態では、弁体の溝が、前記した「一の組み合わせ」と異なる「他の組み合わせ」のポート同士を繋ぐ。ここでの「他の組み合わせ」とは、「一の組み合わせ」と完全に不一致でなくともよく、「一の組み合わせ」にないポート同士の組を少なくとも１組含んでいればよい。そして、この「他の組み合わせ」では、前記した「一の組み合わせ」にない組のポート同士が溝で繋げられることによって第２の流路が設定される。このようなマイクロ切替えバルブでは、弁体を回転させることによって少なくとも２系統の流路（第１の流路及び第２の流路）を相互に切り替えることができる。
【０００９】
また、このマイクロ切替えバルブは、弁体を駆動するための圧電素子等を必要とせず、溝が形成された弁体と、ポートが形成されたケーシングとの２部材で簡素に構成されている。したがって、このマイクロ切替えバルブは、容易に、かつ安価に製造される。
【００１０】
また、このマイクロ切替えバルブは、前記したように簡素に構成されているので、このマイクロ切替えバルブによれば、その小型化を図ることができる。そして、小型化されたマイクロ切替えバルブでは、その内部に滞留する試薬の量が少なくなるので、試薬のロスが低減される。
【００１１】
また、このマイクロ切替えバルブでは、ケーシングに形成されたポート同士を繋ぐ弁体の溝が、弁体の外周面に形成されている。したがって、この弁体の溝の幅がμｍ（マイクロメータ）オーダで設計される場合であっても、その溝は、例えば、樹脂で弁体を射出成形すると同時に、あるいは樹脂以外の材料で弁体が作製される場合であってもエッチング等によって簡単に形成される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロ切替えバルブにおいて、前記溝が前記弁体の周面で直線状に延びていることを特徴とする。
【００１３】
このマイクロ切替えバルブでは、弁体の溝が直線状に延びているので、ケーシングに形成されたポート同士が最短距離で繋げられる。その結果、マイクロ切替えバルブ内に滞留する試薬が最小限に抑えられる。
【００１４】
また、このマイクロ切替えバルブでは、弁体の溝が直線状に延びているので、例えば、この弁体を射出成形によって作製する際に、溝が非直線状に延びているものと比較してより容易に作製することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のマイクロ切替えバルブにおいて、前記弁体の前記溝が、前記弁体の前記回転軸に沿って延びていることを特徴とする。
【００１６】
このマイクロ切替えバルブでは、ケーシングに形成されたポート同士が弁体の回転軸に沿って延びている溝によって繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブでは、溝の長さを調節することによって、弁体の径に制限されることなくポート同士の間隔を自由に設定することができる。つまり、このマイクロ切替えバルブによれば、ポートの配置の自由度、延いてはこのポートに接続されるマイクロリアクタの流路設計の自由度が高められる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡素な構造で少なくとも２系統の流路を相互に切り替えることができるマイクロ切替えバルブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１（ａ）は、実施形態に係るマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムを示す模式図、図１（ｂ）は、試薬導入経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図、図１（ｃ）は、試薬循環経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図、図２は、実施形態に係るマイクロ切替えバルブの分解斜視図、図３（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線における断面図、図３（ｂ）は、図２中のＢ−Ｂ線における断面図、図３（ｃ）は、図２中のＣ−Ｃ線における断面図である。
【００１９】
まず、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの説明に先立って、このマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムについて説明する。
【００２０】
（遺伝子発現解析システム）
図１（ａ）に示すように、遺伝子発現解析システムＳは、試薬供給部３と、試薬回収部４と、マイクロリアクタユニット２とを備えている。そして、試薬供給部３は、マイクロリアクタユニット２と第１流路Ｌ１で繋げられており、試薬回収部４は、マイクロリアクタユニット２と第２流路Ｌ２で繋げられている。なお、本実施形態では、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２の径が、数μｍ乃至数百μｍ程度に設定されている。
【００２１】
試薬供給部３は、後記するように試料配置部５に配置されるＤＮＡ（試料）と反応させる複数種類の試薬Ｖ1〜Ｖn（ｎは２以上の整数）を所定の順番で１種類ずつマイクロリアクタユニット２に供給するものである。なお、試薬Ｖ1〜Ｖnは、ＤＮＡ（試料）のハイブリダイゼーションに使用される公知の試薬及びハイブリダイゼーション後のＤＮＡ（試料）の発光に使用される公知の試薬で主に構成され、ハイブリダイゼーションの種類等に応じて前記ｎで表す数は決定される。
【００２２】
試薬回収部４は、マイクロリアクタユニット２に供給された試薬Ｖ1〜Ｖnをその種類別に回収するものである。
【００２３】
マイクロリアクタユニット２は、試料配置部５と、ポンプ６と、マイクロ切替えバルブ１とで主に構成されている。このマイクロリアクタユニット２では、マイクロ切替えバルブ１と試料配置部５とが第３流路Ｌ３で繋げられており、試料配置部５とマイクロ切替えバルブ１とが第４流路Ｌ４で繋げられている。そして、ポンプ６は、第３流路Ｌ３の途中に配置されている。なお、本実施形態では第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４の径が、数μｍ乃至数百μｍ程度に設定されている。
【００２４】
試料配置部５は、解析の対象となるＤＮＡ（試料）を配置するものであり、本実施形態では、３００μｍ程度の径の穴が複数形成されたステンレス板にナイロンメンブレンが埋め込まれたものが使用されている。そして、各穴には、解析の対象となるＤＮＡ（試料）がスポットされるようになっている。
【００２５】
ポンプ６は、次に説明するマイクロ切替えバルブ１から第３流路Ｌ３に流入する各試薬Ｖ1〜Ｖnを、試料配置部５及び第４流路Ｌ４を介して再びマイクロ切替えバルブ１に戻すように輸送するものである。なお、本実施形態でのポンプ６には、送液量が３０ｍＬ／分程度のマイクロポンプが使用されている。
【００２６】
マイクロ切替えバルブ１は、図１（ｂ）に示すように、第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３とを繋ぐと共に、第２流路Ｌ２と第４流路Ｌ４とを繋ぐことによって、図１（ａ）に示すように、各試薬Ｖ1〜Ｖnが第１流路Ｌ１、第３流路Ｌ３、第４流路Ｌ４及び第２流路Ｌ２をこの順番で通流する経路（以下、この経路を「試薬導入経路」という）を設定するようになっている。また、このマイクロ切替えバルブ１は、図１（ｃ）に示すように、第３流路Ｌ３と第４流路とを繋ぐことによって、図１（ａ）に示すように、各試薬Ｖ1〜Ｖnが第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４をこの順番で通流する経路（以下、この経路を「試薬循環経路」という）を設定するようになっている。
【００２７】
このような遺伝子発現解析システムＳでは、まず、解析の対象となるＤＮＡ（試料）が試料配置部５に配置される。そして、ポンプ６が起動すると共に試薬供給部３から試薬Ｖ1がマイクロリアクタユニット２に供給される。このときマイクロ切替えバルブ１は、試薬Ｖ1が前記した試薬導入経路を通流するように設定される。その結果、試薬Ｖ1は、第３流路Ｌ３内及び第４流路Ｌ４内に満たされる。
【００２８】
次に、マイクロ切替えバルブ１は、試薬Ｖ1が前記した試薬循環経路を通流するように切り替えられる。その結果、試薬Ｖ1は、マイクロ切替えバルブ１、第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４をこの順番で循環する。そして、このように試薬Ｖ1が試薬循環経路を循環する際に、試料配置部５に配置されたＤＮＡ（試料）は、試薬Ｖ1と反応する。
【００２９】
次に、ＤＮＡ（試料）と試薬Ｖ1との反応が完結すると、マイクロ切替えバルブ１は、再び試薬導入経路が設定されるように切り替えられる。つまり、第１流路Ｌ１と第３流路Ｌ３とが繋がれると共に、第２流路Ｌ２と第４流路Ｌ４とが繋がれる。そして、図示しない洗浄液貯留部から第１流路Ｌ１に洗浄液が供給される。その結果、第１流路Ｌ１、第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４に残存する試薬Ｖ1は、洗浄液に押し出されるようにして第２流路Ｌ２を介して試薬回収部４に回収される。そして、このような工程が、この試薬Ｖ1に続いて供給される試薬Ｖnまでの（ｎ−１）種類の試薬のそれぞれについても同様に行われる。その結果、ＤＮＡ（試料）が試薬Ｖ1〜Ｖnと順番に反応してＤＮＡ（試料）は発光する。そして、ＤＮＡ（試料）からの光が図示しないＣＣＤ等の光学的検出器で検出されることによってＤＮＡ（試料）が解析される。
【００３０】
このような遺伝子発現解析システムＳによれば、ＤＮＡ（試料）と各試薬Ｖ1〜Ｖnとを反応させる際に、各試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬循環流路を循環するので、各試薬Ｖ1〜Ｖnが循環しない場合、例えば、各試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬供給部３から試薬回収部４に向けて一方向に通流することによってＤＮＡ（試料）と反応する場合と比較して、ＤＮＡ（試料）と各試薬Ｖ1〜Ｖnとの反応が完結するまでにマイクロリアクタユニット２に供給される各試薬Ｖ1〜Ｖnの絶対量が低減される。
【００３１】
（マイクロ切替えバルブ）
次に、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１について説明する。
マイクロ切替えバルブ１は、図２に示すように、弁体１１とケーシング１４とで構成されている。
【００３２】
弁体１１は、円柱形状を呈しており、後記するようにケーシング１４に内嵌された際に、その円柱の中心軸周りに回転するものであり、この中心軸で規定される回転軸１８を中心とする外周面１１ａを有している。そして、弁体１１の一端には、図示しない回転ハンドルを取り付けるためのスリット１９が形成されている。
【００３３】
弁体１１の外周面１１ａには、図３（ａ）を併せて参照すると明らかなように、溝１３が形成されており、この溝１３は、回転軸１８に沿った方向に直線状に延びる第１溝１３ａと、回転軸１８と直交する方向に沿った方向に直線状に延びる第２溝１３ｂ（図２参照）及び第３溝１３ｃとで構成されている。なお、本実施形態での第１溝１３ａ、第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃの合計の容積は、２．２μＬ以下になるように設定されている。
【００３４】
ケーシング１４は、図２に示すように、円筒形状の胴部１５と、接続プラグ１６とを備えている。
【００３５】
胴部１５の内側には、弁体１１の外周面１１ａと摺り合わせられる内周面１５ａが形成されており、弁体１１が、この胴部１５の内側に弁体１１の回転軸１８周りに回転可能なように内嵌されることとなる。そして、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、この胴部１５には、次に説明する接続プラグ１６の中空部１７ｂと共にケーシング１４のポート１７を構成する貫通孔１７ａが形成されている。
【００３６】
接続プラグ１６は、図２に示すように、胴部１５の外周面に接続された管状部材であり、第１接続プラグ１６ａ、第２接続プラグ１６ｂ、第３接続プラグ１６ｃ及び第４接続プラグ１６ｄで構成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、第１接続プラグ１６ａの中空部１７ｂ及び第３接続プラグの中空部１７ｂは、胴部１５の貫通孔１７ａを介して胴部１５の内側と連通することによって、マイクロ切替えバルブ１のポート１７を構成している。また、図３（ｃ）に示すように、第２接続プラグ１６ｂの中空部１７ｂ及び第４接続プラグ１６ｄの中空部１７ｂは、胴部１５の貫通孔１７ａを介して胴部１５の内側と連通することによって、マイクロ切替えバルブ１のポート１７を構成している。
【００３７】
そして、図２に示すケーシング１４に弁体１１を組み付けた際に、図３（ｂ）に示すように、第２溝１３ｂ（図中、仮想線（二点鎖線）で示す）が第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とを繋げるようになっている。また、図３（ｃ）に示すように、第３溝１３ｃ（図中、仮想線（二点鎖線）で示す）が、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とを繋げるようになっている。なお、このようにポート１７同士が第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃで繋げられる状態は、特許請求の範囲にいう「第１の状態」に相当する。
【００３８】
そして、このような第１の状態から弁体１１を回転させた際に、図２に示す弁体１１の第１溝１３ａは、図２に示す第３接続プラグ１６ｃのポート１７と第４接続プラグ１６ｄのポート１７とを接続するようになっている。なお、このようにポート１７同士が第１溝１３ａで繋げられる状態は、特許請求の範囲にいう「第２の状態」に相当する。
【００３９】
このようなマイクロ切替えバルブ１の材質としては、例えば、プラスチック、ガラス等が挙げられる。また、弁体１１の材質は、ケーシング１４の材質と異なっていてもよく、例えばシリコーンゴム等のエラストマーであってもよい。
【００４０】
次に、本実施形態に係るマイクロ切替えバルブの動作について適宜図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面において、図４は、マイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、図４（ａ）は、マイクロ切替えバルブの第１の状態を示す断面図、図４（ｂ）は、マイクロ切替えバルブの第２の状態を示す断面図である。
【００４１】
本実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１接続プラグ１６ａ側のポート１７に第１流路Ｌ１（図１（ａ）参照）が繋げられ、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７に第２流路Ｌ２（図１（ａ）参照）が繋げられ、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７に第３流路Ｌ３（図１（ａ）参照）が繋げられ、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７に第４流路Ｌ４（図１（ａ）参照）が繋げられるようにして、遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に組み込まれる。
【００４２】
そして、図１（ａ）に示すように、試薬供給部３から試薬Ｖ1〜Ｖnがマイクロリアクタユニット２に供給される際、及び試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬回収部４に回収される際には、マイクロ切替えバルブ１が前記した第１の状態に設定される。つまり、図４（ａ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とが、弁体１１の第２溝１３ｂで繋げられると共に、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とが、弁体１１の第３溝１３ｃで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第１流路Ｌ１から第３流路Ｌ３に輸送される経路、及び各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第２流路Ｌ２に輸送される経路、つまり試薬導入経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００４３】
そして、図１（ａ）に示すように、各試薬Ｖ1〜Ｖnをマイクロリアクタユニット２内で循環させて試料配置部５のＤＮＡ（試料）と反応させる際には、マイクロ切替えバルブ１が第１の状態から前記した第２の状態に設定されるように、弁体１１（図２参照）が回転軸１８（図２参照）周りに回転させられる。つまり、図４（ｂ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７とが、弁体１１で塞がれると共に、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とが、弁体１１の第１溝１３ａで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第３流路Ｌ３に輸送される経路、つまり試薬循環経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００４４】
このようなマイクロ切替えバルブ１によれば、弁体１１を回転させることによって２系統の流路、つまり、試薬導入経路及び試薬循環経路を相互に切り替えることができる。そして、試薬導入経路及び試薬循環経路の切り替えは、弁体１１を一方向に回転させることによって交互に行われる。したがって、このマイクロ切替えバルブ１では、例えば、ステッピングモータ等を組み込んだ回転駆動機構を使用して弁体１１を所定の角度で回転させることによって、試薬導入経路及び試薬循環経路の交互の切り替えを自動的に行うことができる。
【００４５】
また、このマイクロ切替えバルブ１は、弁体１１を駆動するための圧電素子等を必要とせず、溝１３が形成された弁体１１と、ポート１７が形成されたケーシング１４との２部材で簡素に構成されている。したがって、このマイクロ切替えバルブ１は、容易に、かつ安価に製造される。
【００４６】
また、このマイクロ切替えバルブ１は、前記したように簡素に構成されているので、このマイクロ切替えバルブ１によれば、その小型化を図ることができる。そして、小型化されたマイクロ切替えバルブ１では、その内部に滞留する各試薬Ｖ1〜Ｖnの量が少なくなるので、各試薬Ｖ1〜Ｖnのロスが低減される。
【００４７】
また、このマイクロ切替えバルブ１では、ケーシング１４に形成されたポート１７同士を繋ぐ溝１３が、弁体１１の外周面１１ａに形成されている。したがって、この弁体１１の溝１３の幅がμｍ（マイクロメータ）オーダで設計される場合であっても、その溝１３は、例えば、樹脂で弁体１１を射出成形すると同時に、あるいは樹脂以外の材料で弁体１１が作製される場合であってもエッチング等によって簡単に形成される。
【００４８】
このマイクロ切替えバルブ１では、弁体１１の溝１３が直線状に延びているので、ケーシング１４に形成されたポート１７同士が最短距離で繋げられる。その結果、マイクロ切替えバルブ１内に滞留する試薬Ｖ1〜Ｖnが最小限に抑えられる。
【００４９】
また、このマイクロ切替えバルブ１では、弁体１１の溝１３が直線状に延びているので、例えば、この弁体１１を射出成形によって作製する際に、溝１３が非直線状に延びているものと比較してより容易に作製することができる。
【００５０】
また、このマイクロ切替えバルブ１が試薬導入経路を設定した際に、第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とは第２溝１３ｂで直線状に繋げられると共に、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とは第３溝１３ｃで直線状に繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１では、試薬Ｖ1〜Ｖnの通流抵抗が小さくなるので、マイクロリアクタユニット２への試薬Ｖ1〜Ｖnの供給、マイクロリアクタユニット２からの試薬Ｖ1〜Ｖnの回収、及び洗浄液によるマイクロリアクタユニット２内の洗浄が速やかに行われる。
【００５１】
また、このマイクロ切替えバルブ１では、ケーシング１４に形成された第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７と、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とが、弁体１１の回転軸１８に沿って延びている第１溝１３ａによって繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１では、第１溝１３ａの長さを調節することによって、弁体１１の径に制限されることなくポート１７同士の間隔を自由に設定することができる。つまり、このマイクロ切替えバルブ１によれば、ポート１７の配置の自由度、延いてはこのポート１７に接続されるマイクロリアクタユニット２側の流路設計の自由度が高められる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態では、試薬導入経路を設定する第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃが、弁体１１の回転軸１８に直交する方向に沿うように形成されているが、本発明は第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃが、図５（ａ）に示すように、回転軸１８に沿って延びるものであってもよい。そして、この弁体１１では、試薬循環経路を設定する第１溝１３ａが、図
５（ｂ）に示すように、回転軸１８に沿う方向に対して斜めに延びている。なお、この弁体１１は、前記実施形態と同様のケーシング１４に内嵌される。
【００５３】
このような弁体１１を備えるマイクロ切替えバルブ１は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１接続プラグ１６ａ側のポート１７に第２流路Ｌ２（図１（ａ）参照）が繋げられ、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７に第４流路Ｌ４（図１（ａ）参照）が繋げられ、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７に第３流路Ｌ３（図１（ａ）参照）が繋げられ、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７に第１流路Ｌ１（図１（ａ）参照）が繋げられるようにして、遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に組み込まれる。
【００５４】
そして、図１（ａ）に示すように、試薬供給部３から試薬Ｖ1〜Ｖnがマイクロリアクタユニット２に供給される際、及び試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬回収部４に回収される際には、マイクロ切替えバルブ１が前記した第１の状態に設定される。つまり、図６（ａ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７とが、弁体１１の第２溝１３ｂで繋げられると共に、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とが、弁体１１の第３溝１３ｃで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第１流路Ｌ１から第３流路Ｌ３に輸送される経路、及び各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第２流路Ｌ２に輸送される経路、つまり試薬導入経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００５５】
そして、図１（ａ）に示すように、各試薬Ｖ1〜Ｖnをマイクロリアクタユニット２内で循環させて試料配置部５のＤＮＡ（試料）と反応させる際には、マイクロ切替えバルブ１が第１の状態から前記した第２の状態に設定されるように、弁体１１（図５（ａ）参照）が回転軸１８（図５（ａ）参照）周りに回転させられる。つまり、図６（ｂ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｃ側のポート１７とが、弁体１１で塞がれると共に、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とが、弁体１１の第１溝１３ａで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第３流路Ｌ３に輸送される経路、つまり試薬循環経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００５６】
また、前記実施形態では、第１溝１３ａが弁体１１の回転軸１８に沿って形成され、第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃが回転軸１８に直交する方向に沿って形成されているが、図７に示すように、本発明は第１溝１３ａ、第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃが回転軸１８に沿って形成されたものであってもよい。そして、このマイクロ切替えバルブ１では、４つの接続プラグ１６、つまり第１接続プラグ１６ａ、第３接続プラグ１６ｃ、第４接続プラグ１６ｄ及び第２接続プラグ１６ｂがこの順番でケーシング１４の一端側から他端側に向かって一列に並ぶように配置されている。
【００５７】
このような弁体１１を備えるマイクロ切替えバルブ１は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１接続プラグ１６ａ側のポート１７に第１流路Ｌ１（図１（ａ）参照）が繋げられ、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７に第３流路Ｌ３（図１（ａ）参照）が繋げられ、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７に第４流路Ｌ４（図１（ａ）参照）が繋げられ、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７に第２流路Ｌ２（図１（ａ）参照）が繋げられるようにして、遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に組み込まれる。
【００５８】
そして、図１（ａ）に示すように、試薬供給部３から試薬Ｖ1〜Ｖnがマイクロリアクタユニット２に供給される際、及び試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬回収部４に回収される際には、マイクロ切替えバルブ１が前記した第１の状態に設定される。つまり、図８（ａ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とが、弁体１１の第２溝１３ｂで繋げられると共に、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７と第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７とが、弁体１１の第３溝１３ｃで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第１流路Ｌ１から第３流路Ｌ３に輸送される経路、及び各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第２流路Ｌ２に輸送される経路、つまり試薬導入経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００５９】
そして、図１（ａ）に示すように、各試薬Ｖ1〜Ｖnをマイクロリアクタユニット２内で循環させて試料配置部５のＤＮＡ（試料）と反応させる際には、マイクロ切替えバルブ１が第１の状態から前記した第２の状態に設定されるように、弁体１１（図７参照）が回転軸１８（図７参照）周りに回転させられる。つまり、図８（ｂ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７とが、弁体１１で塞がれると共に、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７と第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７とが、弁体１１の第１溝１３ａで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第３流路Ｌ３に輸送される経路、つまり試薬循環経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００６０】
また、前記実施形態では、第１溝１３ａが弁体１１の回転軸１８に沿って形成され、第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃが回転軸１８に直交する方向に沿って形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、弁体１１の回転軸１８に直交する方向に沿って形成された第１溝１３ｄ及び第２溝ｅを備えたものであってもよい。この第１溝１３ｄ及び第２溝ｅは、図９のＤ−Ｄ線の断面図である図１０（ａ）に示すように、相互に外周面１１ａの相対する位置に形成されている。そして、このような弁体１１を備えるマイクロ切替えバルブ１では、４つの接続プラグ１６、つまり第１接続プラグ１６ａ、第２接続プラグ１６ｂ、第４接続プラグ１６ｄ及び第３接続プラグ１６ｃがこの順番でケーシング１４の胴部１５の周方向に沿って等間隔で並ぶように配置されている。
【００６１】
このマイクロ切替えバルブ１は、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、第１接続プラグ１６ａ側のポート１７に第１流路Ｌ１（図１（ａ）参照）が繋げられ、第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７に第２流路Ｌ２（図１（ａ）参照）が繋げられ、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７に第４流路Ｌ４（図１（ａ）参照）が繋げられ、第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７に第３流路Ｌ３（図１（ａ）参照）が繋げられるようにして、遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に組み込まれる。
【００６２】
そして、図１（ａ）に示すように、試薬供給部３から試薬Ｖ1〜Ｖnがマイクロリアクタユニット２に供給される際、及び試薬Ｖ1〜Ｖnが試薬回収部４に回収される際には、マイクロ切替えバルブ１が前記した第１の状態に設定される。つまり、図１０（ｂ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とが、弁体１１の第１溝１３ｄで繋げられると共に、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７と第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７とが、弁体１１の第２溝１３ｅで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第１流路Ｌ１から第３流路Ｌ３に輸送される経路、及び各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第２流路Ｌ２に輸送される経路、つまり試薬導入経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００６３】
そして、図１（ａ）に示すように、各試薬Ｖ1〜Ｖnをマイクロリアクタユニット２内で循環させて試料配置部５のＤＮＡ（試料）と反応させる際には、マイクロ切替えバルブ１が第１の状態から前記した第２の状態に設定されるように、弁体１１（図９参照）が回転軸１８（図９参照）周りに回転させられる。つまり、図１０（ｃ）に示すように、ケーシング１４の第１接続プラグ１６ａ側のポート１７と第２接続プラグ１６ｂ側のポート１７とが、弁体１１の第２溝１３ｅで繋げられると共に、第４接続プラグ１６ｄ側のポート１７と第３接続プラグ１６ｃ側のポート１７とが、弁体１１の第１溝１３ｄで繋げられる。その結果、このマイクロ切替えバルブ１は、各試薬Ｖ1〜Ｖn（図１（ａ）参照）が第４流路Ｌ４から第３流路Ｌ３に輸送される経路、つまり試薬循環経路を遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）に設定する。
【００６４】
また、前記実施形態では、遺伝子発現解析システムＳ（図１（ａ）参照）における試薬導入経路と試薬循環経路との２系統を切り替えるために、ケーシング１４に４つの接続プラグ１６を配置したが、本発明は３以上の接続プラグ１６（ポート１７）とポート１７同士を繋ぐ溝１３を有していれば接続プラグ１６（ポート１７）及び溝１３の数に特に制限はない。図１１に示すように、マイクロ切替えバルブ１ａでは、３つの接続プラグ１６、つまり第２接続プラグ１６ｆ、第１接続プラグ１６ｅ及び第３接続プラグ１６ｇがこの順番でケーシング１４の一端側から他端側に向かって一列に並ぶように配置されている。そして、弁体１１には、その回転軸１８に沿って第１溝１３ｆ及び第２溝１３ｇが形成されている。
【００６５】
このマイクロ切替えバルブ１ａは、図１２（ａ）に示すように、第１の状態で、第１溝１３ｆが、第２接続プラグ側１６ｆのポート１７と、第１接続プラグ１６ｅ側のポート１７とを繋ぐようになっている。そして、マイクロ切替えバルブ１ａは、図１２（ｂ）に示すように、この第１の状態から弁体１１を回転させた第２の状態で、第２溝１３ｇが、第１接続プラグ側１６ｅのポート１７と、第３接続プラグ１６ｇ側のポート１７とを繋ぐようになっている。つまり、このマイクロ切替えバルブ１ａは、弁体１１を回転させることによって、図１２（ａ）に示す第１接続プラグ１６ｅ側のポート１７から第１溝１３ｆを介して第２接続プラグ側１６ｆのポート１７に至る経路と、第１接続プラグ１６ｅ側のポート１７から第２溝１３ｇを介して第３接続プラグ側１６ｇのポート１７に至る経路とを相互に切り替えるようになっている。
【００６６】
また、前記実施形態では、ケーシング１４が円筒形状を有しているが、本発明は、弁体１１が内嵌される内周面１５ａを有するものであれば弁体１１の外形に制限はなく、その外形が多角柱形状のケーシング１４であってもよい。
【００６７】
また、前記実施形態に係るマイクロ切替えバルブ１は、マイクロリアクタユニット２（図１（ａ）参照）に組み込まれて使用されるが、マイクロリアクタユニット２が、単一のカートリッジケースに収納される場合には、図１３に示すように、マイクロリアクタユニット２のカートリッジケース２０が、ケーシング１４を兼ねるものであってもよい。このようなケーシング１４の内周面１５ａは、弁体１１の外周面１１ａと摺り合わせ可能なようにカートリッジケース２０に形成されると共に、各ポート１７は、弁体１１の第１溝１３ａ、第２溝１３ｂ及び第３溝１３ｃに対応するようにカートリッジケース２０に形成されればよい。
【００６８】
また、前記実施形態では、弁体１１が円柱形状を呈しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、円錐台形状であってもよい。
【００６９】
前記実施形態では、マイクロ切替えバルブ１が遺伝子発現解析システムＳに組み込まれて使用されているが、本発明に係るマイクロ切替えバルブは、例えば、酵素の連続反応装置、生体医学の診断装置、小型化学プラント等に使用されるマイクロリアクタに組み込まれるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１（ａ）は、実施形態に係るマイクロ切替えバルブが組み込まれた遺伝子発現解析システムを示す模式図、図１（ｂ）は、試薬導入経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図、図１（ｃ）は、試薬循環経路を設定したマイクロ切替えバルブの状態を示す模式図である。
【図２】実施形態に係るマイクロ切替えバルブの分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２中のＡ−Ａ線における断面図、図３（ｂ）は、図２中のＢ−Ｂ線における断面図、図３（ｃ）は、図２中のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図４】実施形態に係るマイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、図４（ａ）は、マイクロ切替えバルブの第１の状態を示す断面図、図４（ｂ）は、マイクロ切替えバルブの第２の状態を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブに使用される弁体の斜視図である。
【図６】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、図６（ａ）は、マイクロ切替えバルブの第１の状態を示す断面図、図６（ｂ）は、マイクロ切替えバルブの第２の状態を示す断面図である。
【図７】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブの斜視図である。
【図８】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、図８（ａ）は、マイクロ切替えバルブの第１の状態を示す断面図、図８（ｂ）は、マイクロ切替えバルブの第２の状態を示す断面図である。
【図９】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブの斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９中のＤ−Ｄ線における断面図であり、図１０（ｂ）は、マイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、第１の状態を示す断面図、図１０（ｃ）は、マイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、第２の状態を示す断面図である。
【図１１】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブの斜視図である。
【図１２】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブの動作の説明図であり、図１２（ａ）は、マイクロ切替えバルブの第１の状態を示す断面図、図１２（ｂ）は、マイクロ切替えバルブの第２の状態を示す断面図である。
【図１３】他の実施形態に係るマイクロ切替えバルブのケーシングを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      マイクロ切替えバルブ
１１    弁体
１１ａ  外周面
１３    溝
１４    ケーシング
１７    ポート
１８    回転軸
【図１】
2006070913.tif 000003
【図２】
2006070913.tif 000004
【図３】
2006070913.tif 000005
【図４】
2006070913.tif 000006
【図５】
2006070913.tif 000007
【図６】
2006070913.tif 000008
【図７】
2006070913.tif 000009
【図８】
2006070913.tif 000010
【図９】
2006070913.tif 000011
【図１０】
2006070913.tif 000012
【図１１】
2006070913.tif 000013
【図１２】
2006070913.tif 000014
【図１３】
2006070913.tif 000015