(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路の第一方向における流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、
前記バルブのダイヤフラムと、
前記流路を構成する溝及び前記溝における前記ダイヤフラムに対向する位置に突出部を有する第一基板と、
前記ダイヤフラムが第一固定部と第二固定部とにおいて固定される第二基板と、
を備え、
前記第一方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きい流体デバイス。
【請求項２】
前記第一基板の、流路を構成する溝が形成された第一面と、
前記第二基板の、ダイヤフラムが固定される第二面と、
の間に挟持され、前記バルブの前記ダイヤフラムを構成するシートと、を備えた請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項３】
前記第二基板には、前記バルブを構成し、前記シートの少なくとも一部をダイヤフラムとして機能させる台座構造が設けられ、
前記第一方向に見た前記突出部の前記第一端部から前記突出部の前記第二端部までの長さが、前記流路の延設方向に見た前記台座構造の長さよりも大きい請求項２に記載の流体デバイス。
【請求項４】
前記第二基板の厚み方向に見て、
前記シートと前記第二面が、前記台座構造を跨いで少なくとも前記第一固定部と前記第二固定部において固定され、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さが、前記突出部の前記第一端部から前記突出部の前記第二端部までの長さよりも小さく、前記台座構造の長さ以上である請求項３に記載の流体デバイス。
【請求項５】
前記台座構造として、前記溝に対向して開口する開口部を有する孔を構成する内側面が、前記第二基板の厚み方向に設けられた請求項３又は４に記載の流体デバイス。
【請求項６】
前記シートは、前記溝を覆うことにより前記流路の底部を構成し、前記台座構造に接する領域において、前記バルブが開状態の場合には前記流路の底部を構成し、前記バルブが閉状態の場合には前記溝の内部に前記シートの一部が陥入する請求項３〜５の何れか一項に記載の流体デバイス。
【請求項７】
前記突出部の前記第一端部を含む側面及び前記突出部の前記第二端部を含む側面のうち少なくとも一方が前記溝の底面に対して垂直である請求項１〜６の何れか一項に記載の流体デバイス。
【請求項８】
流路の第一方向における流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、
前記バルブのダイヤフラムと、
前記流路を構成する溝及び前記溝における前記ダイヤフラムに対向する位置に突出部を有する第一基板と、
前記ダイヤフラムが固定される第二基板と、
を備え、
前記突出部の最も流路の上流側にある端部は、前記ダイヤフラムが固定される最も上流側の固定部よりも上流側に位置し、
前記突出部の最も流路の下流側にある端部は、前記ダイヤフラムが固定される最も下流側の固定部よりも下流側に位置する流体デバイス。
【請求項９】
流体デバイスにおける流体の制御方法であって、
前記流体デバイスは、バルブのダイヤフラムと、流路を構成する溝、及び前記溝の前記ダイヤフラムと対向する位置に突出部を有する第一基板と、前記ダイヤフラムが第一固定部と第二固定部とにおいて固定される第二基板と、を備え、
前記流路の第一方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きく、
前記制御方法は、
（ａ）前記ダイヤフラムを変形させ、前記ダイヤフラムを前記突出部に押し付けることと、
（ｂ）前記溝によって構成される流路に気体と液体を含む流体を導入し、前記液体の先端が前記突出部の手前に来るまで送液することと、
（ｃ）前記ダイヤフラムの変形量を減少することにより、前記ダイヤフラムによる前記突出部への加圧を低減し、前記液体の先端を前記突出部によって抑止するとともに前記突出部と前記液体の先端の間に存在する気体のみを通過させることと、
（ｄ）前記ダイヤフラムの変形量を更に減少又は解除することにより、前記突出部によって抑止されていた前記液体を通過させることと、
を有する流体の制御方法。
【請求項１０】
前記（ａ）において、前記ダイヤフラムが前記突出部に接触する際、前記溝の高さ方向に見た前記ダイヤフラムの変形量が、少なくとも前記溝の高さから前記突起部の高さを引いた高さである請求項９に記載の流体の制御方法。
【請求項１１】
第一の流路、流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備える第二の流路、及び第三の流路が１つの分岐点で接続する分岐経路を備えた流体デバイスであって、
前記バルブのダイヤフラムと、
前記第一の流路、前記第二の流路、及び前記第三の流路を構成する溝及び前記溝における前記ダイヤフラムに対向する位置に突出部を有する第一基板と、
前記ダイヤフラムが第一固定部と第二固定部とにおいて固定される第二基板と、
を備え、
前記流路の延設方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きく、
前記第三の流路は前記分岐点の近傍に第一突出部を有する流体デバイス。
【請求項１２】
前記第三の流路における前記第一突出部に対向する位置に、第一固定部と第二固定部とにおいて前記第二基板に固定された第二ダイヤフラムが形成され、
前記第三の流路の延設方向に見た前記第一突出部の第一端部から前記第一突出部の第二端部までの長さが、前記第二ダイヤフラムの前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きい請求項１１に記載の流体デバイス。
【請求項１３】
前記流体デバイスは、
第一の流路、第二の流路、及び第三の流路が１つの分岐点で接続する分岐経路を構成する溝が、第一面に形成された第一基板と、
前記バルブを構成する台座構造が第二面に形成された第二基板と、
前記第一基板の前記第一面と前記第二基板の前記第二面との間に挟持され、前記バルブのダイヤフラムを構成するエラストマーシートと、を備え、
前記第三の流路において前記第一突出部が前記台座構造よりも分岐点に近い位置に設けられている請求項１１に記載の流体デバイス。
【請求項１４】
請求項１１〜１３の何れか一項に記載の流体デバイスにおいて流体を制御する方法であって、
（ａ）前記第二の流路内を陰圧にすることにより、前記第一の流路の第一端部から第一液体を導入し、前記分岐点を通過させて前記第二の流路へ送液するとともに、
前記第三の流路に設けられた第一突出部の流路抵抗によって、第一液体が前記分岐点から前記第三の流路へ流入することを抑止することと、
（ｂ）前記（ａ）の後に、前記第一の流路及び前記分岐点にある前記第一液体を前記第二の流路へ流し切ることと、
（ｃ）前記（ｂ）の後に、前記第三の流路内を陰圧にすることにより、前記第一の流路から第二液体を導入し、前記分岐点を通過させて前記第三の流路へ送液することと、
を有する流体の制御方法。
【請求項１５】
第一の流路、流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備える第二の流路、及び第三の流路が１つの分岐点で接続する分岐経路を備えた流体デバイスであって、
前記バルブのダイヤフラムと、
前記第一の流路、前記第二の流路、及び前記第三の流路を構成する溝及び前記溝における前記ダイヤフラムに対向する位置に突出部を有する第一基板と、
前記ダイヤフラムが第一固定部と第二固定部とにおいて固定される第二基板と、
を備え、
前記流路の延設方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きく、
前記第二の流路は前記分岐点よりも流体の流れ方向下流側に設けられた突出部と、前記分岐点と前記突出部との間に設けられた液溜まり部とを有する流体デバイス。
【請求項１６】
前記液溜まり部に試薬が備えられている請求項１５に記載の流体デバイス。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の流体デバイスにおいて流体を制御する方法であって、
（ａ）前記第一の流路の第一端部から第一液体を導入し、前記分岐点を通過させて前記第三の流路へ送液するとともに、前記第一液体の一部を前記分岐点から前記第二の流路内の前記液溜まり部まで進入させ、前記突起部の手前で前記進入を停止させることと、
（ｂ）前記（ａ）の後に、前記第一の流路及び前記分岐点にある前記第一液体を前記第三の流路へ流し切ることと、
（ｃ）前記（ｂ）の後に、前記液溜まり部において止められた前記一部の前記第一液体を回収することと、
を有する流体の制御方法。
【請求項１８】
第一の流路、第二の流路、第三の流路、第四の流路、及び第五の流路を構成する溝が第一面に形成された第一基板と、前記第一面を覆うエラストマーシートと、前記エラストマーシートを介在して前記第一面に接合される第二面を有する第二基板と、前記第二の流路中の流体の流れを調整する第一バルブと、前記第三の流路中の流体の流れを調整する第一バルブとを備え、
前記第一基板に形成された前記溝は、
前記第一の流路の第一端部が外部に連通し、
前記第一の流路の第二端部、前記第二の流路の第一端部、前記第三の流路の第一端部、及び前記第四の流路の第一端部が１つの分岐点で接続され、
前記第二の流路の第二端部、前記第三の流路の第二端部、前記第四の流路の第二端部、及び前記第五の流路の第一端部が１つの合流点で接続され、
前記第五の流路の第二端部が外部に連通する、経路を構成し、
前記第二の流路を構成する前記溝の前記分岐点の近傍において、前記溝の深さを浅くする第一突出部が少なくとも１つ形成され、且つ、
前記第三の流路を構成する前記溝の前記分岐点の近傍において、前記溝の深さを浅くする第二突出部が少なくとも１つ形成され、
前記第一突出部の一つに対向する位置に、第一固定部と第二固定部とにおいて前記第二基板に固定された前記第一バルブの第一ダイヤフラムが形成され、
前記第二突出部の一つに対向する位置に、第一固定部と第二固定部とにおいて前記第二基板に固定された前記第二バルブの第二ダイヤフラムが形成され、
前記第二の流路の延設方向に見た前記第一突出部の上流側端部から下流側端部までの長さが、前記第一ダイヤフラムの上流側固定部から下流側固定部までの長さよりも大きく、
前記第三の流路の延設方向に見た前記第二突出部の上流側端部から下流側端部までの長さが、前記第二ダイヤフラムの上流側固定部から下流側固定部までの長さよりも大きく、
前記分岐点における流路抵抗が、前記第四の流路、前記第三の流路、前記第二の流路の順に大きい流体デバイス。
【請求項１９】
前記第一突出部の前記第二の流路に沿う長さの合計が、前記第二突出部の前記第三の流路に沿う長さの合計よりも長い請求項１８に記載の流体デバイス。
【請求項２０】
前記貫通孔を構成する内側面の開口部が、前記第一突出部又は前記第二突出部に対向する位置に設けられている請求項１８又は１９に記載の流体デバイス。
【請求項２１】
請求項１８〜２０の何れか一項に記載の流体デバイスを使用した、液体試料中に含まれる検査対象物質を検査する検査デバイスであって、
前記第五の流路を構成する前記溝に、前記検査対象物質に結合し得る捕捉物質が固定された、捕捉部が設けられ、
前記第三の流路を構成する前記溝に、前記検査対象物質と前記捕捉物質の複合体に結合し得る、検出物質を備えた第一供給部が設けられ、
前記第二の流路を構成する前記溝に、前記検出物質が前記捕捉部に存在することを検知し得るシグナルを発する、シグナル物質を備えた第二供給部が設けられている
検査デバイス。
【請求項２２】
請求項２１に記載の検査デバイスを使用して、液体試料中に含まれる検査対象物質を検査する方法であって、
前記液体試料を、前記第一の流路の前記第一端部から導入し、前記分岐点まで到達させ、前記第二の流路、前記第三の流路、及び前記第四の流路のうち最も流路抵抗の少ない前記第四の流路へ導入し、前記合流点まで到達させ、前記合流点に接続する前記第五の流路に導入することによって、
前記捕捉部において、前記液体試料に含まれる前記検査対象物質が前記捕捉物質に結合することを有する検査方法。
【請求項２３】
前記第四の流路を閉じた状態で、
第一液体を、前記第一の流路の前記第一端部から導入し、前記分岐点まで到達させ、流路抵抗が相対的に低い前記第三の流路へ導入し、
前記第一供給部において、前記第一液体に前記検出物質を含ませた後、
前記第一液体を、前記合流点まで到達させ、前記合流点に接続する前記第五の流路に導入することによって、
前記捕捉部において、捕捉された前記検査対象物質に対して前記検出物質が結合することを有する請求項２２に記載の検査方法。
【請求項２４】
前記第四の流路及び前記第三の流路を閉じた状態で、
第二液体を、前記第一の流路の第一端部から導入し、前記分岐点まで到達させ、前記第二の流路へ導入し、
前記第二供給部において、前記第二液体に前記シグナル物質を含ませた後、
前記第二液体を、前記合流点まで到達させ、前記合流点に接続する前記第五の流路に導入することによって、
前記捕捉部において、結合された前記検出物質と前記シグナル物質が相互作用し、前記シグナルが発生することを有する請求項２２又は２３に記載の検査方法。
【請求項２５】
前記捕捉物質が、前記検査対象物質に結合可能な第一抗体であり、
前記検出物質が、前記検査対象物質に結合可能であり、且つ酵素が標識された第二抗体であり、
前記シグナル物質が、前記酵素によって蛍光物質に変換される蛍光物質前駆体である請求項２２〜２４の何れか一項に記載の検査方法。
【請求項２６】
流路中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスの製造方法であって、
（ａ）少なくとも一方の表面に流路として機能し得る溝が形成され、前記溝の底面の一部において突出部が形成された第一樹脂基板と、前記バルブを構成する台座構造が第二面に形成された第二樹脂基板と、薄膜化したエラストマーシートとを用意することと、
（ｂ）前記第一樹脂基板の第一面と前記第二樹脂基板の第二面との間に前記エラストマーシートを挟持し、前記突出部と前記台座構造とが対向するように、前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートと前記第二樹脂基板とを重ねることと、
（ｃ）前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートと前記第二樹脂基板とを熱圧着し、基板接合体を得ることと、
を有し、
前記流路の延設方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記流路の延設方向に見た前記台座構造の長さよりも大きい、流体デバイスの製造方法。
【請求項２７】
前記（ｃ）において、前記エラストマーシートと前記第二樹脂基板とが、前記台座構造を跨いで少なくとも第一固定部と第二固定部において固定される流体デバイスの請求項２６に記載の流体デバイスの製造方法。
【請求項２８】
前記第一樹脂基板の融点は前記エラストマーシートのビカット軟化温度よりも高く、前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートを熱圧着する際の加熱温度が、前記第一樹脂基板の融点未満、且つ前記エラストマーシートのビカット軟化温度以上である、請求項２６又は２７に記載の流体デバイスの製造方法。
【請求項２９】
前記第二樹脂基板の融点は前記エラストマーシートのビカット軟化温度よりも高く、前記第二樹脂基板と前記エラストマーシートを熱圧着する際の加熱温度が、前記第二樹脂基板の融点未満、且つ前記エラストマーシートのビカット軟化温度以上である、請求項２６〜２８の何れか一項に記載の流体デバイスの製造方法。
【請求項３０】
前記基板接合体を構成する前記第二樹脂基板の外側の基板表面に、更に樹脂フィルムを重ねて熱圧着することにより、前記外側の基板表面に予め形成された基板内部側に凹の微細構造を、前記樹脂フィルムによって覆う、請求項２６〜２９の何れか一項に記載の流体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体デバイス、流体の制御方法、検査デバイス、検査方法、及び流体デバイスの製造方法に関する。
本願は、２０１４年７月１日に出願された日本国特許出願２０１４−１３６２９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、積層基板を構成する第一基板と第二基板の接合面に形成された流路における流体の流れを制御するバルブを備えた流体デバイスとして、第一基板と第二基板の界面に樹脂シートを挟んだ３層構造を有するバルブを備えた流体デバイスが知られている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】"PMMA/PDMS valves and pumps for disposable microfluidics." Lab Chip. 2009 Nov 7; 9(21):3088-94, Zhang W et al.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の態様は、流路における流体の流通を容易に制御することが可能な流体デバイス、前記流体デバイスを使用した流体の制御方法、前記流体デバイスを使用した検査デバイス、前記検査方法を使用した検査方法、及び前記流体デバイスの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の一態様は、流路の第一方向における流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、前記バルブのダイヤフラムと、前記流路を構成する溝、及び前記溝における前記ダイヤフラムに対向する位置に突出部を有する第一基板と、前記ダイヤフラムが第一固定部と第二固定部とにおいて固定される第二基板と、を備え、前記第一方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きい。
（２）本発明の一態様は、流体デバイスにおける流体の制御方法であって、前記流体デバイスは、バルブのダイヤフラムと、流路を構成する溝、及び前記溝の前記ダイヤフラムと対向する位置に突出部を有する第一基板と、前記ダイヤフラムが第一固定部と第二固定部とにおいて固定される第二基板と、を備え、前記流路の第一方向に見た前記突出部の第一端部から前記突出部の第二端部までの長さが、前記第一固定部から前記第二固定部までの長さよりも大きく、前記制御方法は、（ａ）前記ダイヤフラムを変形させ、前記ダイヤフラムを前記突出部に押し付けることと、（ｂ）前記溝によって構成される流路に気体と液体を含む流体を導入し、前記液体の先端が前記突出部の手前に来るまで送液することと、（ｃ）前記ダイヤフラムの変形量を減少することにより、前記ダイヤフラムによる前記突出部への加圧を低減し、前記液体の先端を前記突出部によって抑止するとともに前記突出部と前記液体の先端の間に存在する気体のみを通過させることと、（ｄ）前記ダイヤフラムの変形量を更に減少又は解除することにより、前記突出部によって抑止されていた前記液体を通過させることと、を有する。
（３）本発明の一態様に係る流体デバイスは、第一の流路、第二の流路、及び第三の流路が１つの分岐点で接続する分岐経路を備え、前記第二の流路は流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備え、前記第三の流路は前記分岐点の近傍に第一突出部を有する。
（４）本発明の一態様に係る流体の制御方法は、上記（３）に記載の流体デバイスにおいて流体を制御する方法であって、（ａ）前記第二の流路内を陰圧にすることにより、前記第一の流路の第一端部から第一液体を導入し、前記分岐点を通過させて前記第二の流路へ送液するとともに、前記第三の流路に設けられた第一突出部の流路抵抗によって、第一液体が前記分岐点から前記第三の流路へ流入することを抑止することと、（ｂ）前記（ａ）の後に、前記第一の流路及び前記分岐点にある前記第一液体を前記第二の流路へ流し切ることと、（ｃ）前記（ｂ）の後に、前記第三の流路内を陰圧にすることにより、前記第一の流路から第二液体を導入し、前記分岐点を通過させて前記第三の流路へ送液することと、を有する。
（５）本発明の一態様は、第一の流路、第二の流路、及び第三の流路が１つの分岐点で接続する分岐経路を備えた流体デバイスであって、前記第二の流路は流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備え、前記第二の流路は前記分岐点の近傍に液溜まり部及び突出部を順に有する。
（６）本発明の一態様に係る流体の制御方法は、上記（５）に記載の流体デバイスにおいて流体を制御する方法であって、（ａ）前記第一の流路の第一端部から第一液体を導入し、前記分岐点を通過させて前記第三の流路へ送液するとともに、前記第一液体の一部を前記分岐点から前記第二の流路内の前記液溜まり部まで進入させ、前記突起部の手前で前記進入を停止させることと、（ｂ）前記（ａ）の後に、前記第一の流路及び前記分岐点にある前記第一液体を前記第三の流路へ流し切ることと、（ｃ）前記（ｂ）の後に、前記液溜まり部において止められた前記一部の前記第一液体を回収することと、を有する。
（７）本発明の一態様に係る流体デバイスは、第一の流路、第二の流路、第三の流路、第四の流路、及び第五の流路を構成する溝が第一面に形成された第一基板と、前記第一面を覆うエラストマーシートと、前記エラストマーシートを介在して前記第一面に接合される第二面を有する第二基板と、を備え、前記第一基板に形成された前記溝は、前記第一の流路の第一端部が外部に連通し、前記第一の流路の第二端部、前記第二の流路の第一端部、前記第三の流路の第一端部、及び前記第四の流路の第一端部が１つの分岐点で接続され、前記第二の流路の第二端部、前記第三の流路の第二端部、前記第四の流路の第二端部、及び前記第五の流路の第一端部が１つの合流点で接続され、前記第五の流路の第二端部が外部に連通する、経路を構成し、前記第二の流路を構成する前記溝の前記分岐点の近傍において、前記溝の深さを浅くする第一突出部が少なくとも１つ形成され、且つ、前記第三の流路を構成する前記溝の前記分岐点の近傍において、前記溝の深さを浅くする第二突出部が少なくとも１つ形成されたことによって、前記分岐点における流路抵抗が、前記第四の流路、前記第三の流路、前記第二の流路の順に大きい。
（８）本発明の一態様に係る検査デバイスは、上記（７）に記載の流体デバイスを使用した、液体試料中に含まれる検査対象物質を検査する検査デバイスであって、前記第五の流路を構成する前記溝に、前記検査対象物質に結合し得る捕捉物質が固定された、捕捉部が設けられ、前記第三の流路を構成する前記溝に、前記検査対象物質と前記捕捉物質の複合体に結合し得る、検出物質を備えた第一供給部が設けられ、前記第二の流路を構成する前記溝に、前記検出物質が前記捕捉部に存在することを検知し得るシグナルを発する、シグナル物質を備えた第二供給部が設けられている。
（９）本発明の一態様に係る検査方法は、上記（８）に記載の検査デバイスを使用して、液体試料中に含まれる検査対象物質を検査する方法であって、前記液体試料を、前記第一の流路の前記第一端部から導入し、前記分岐点まで到達させ、前記第二の流路、前記第三の流路、及び前記第四の流路のうち最も流路抵抗の少ない前記第四の流路へ導入し、前記合流点まで到達させ、前記合流点に接続する前記第五の流路に導入することによって、前記捕捉部において、前記液体試料に含まれる前記検査対象物質が前記捕捉物質に結合することを有する。
（１０）本発明の一態様は、流路中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスの製造方法であって、（ａ）少なくとも一方の表面に流路として機能し得る第一深さの溝が形成され、前記溝の底面の一部において前記流路の深さが第一深さより小さい第二深さになるように突出部が形成された第一樹脂基板と、前記バルブを構成する台座構造が第二面に形成された第二樹脂基板と、薄膜化したエラストマーシートとを用意することと、（ｂ）前記第一樹脂基板の第一面と前記第二樹脂基板の第二面との間に前記エラストマーシートを挟持し、前記突出部と前記台座構造とが対向するように、前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートと前記第二樹脂基板とを重ねることと、（ｃ）前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートと前記第二樹脂基板とを熱圧着し、基板接合体を得ることと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】流体デバイスの側面を示す斜視図である。
【図２】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向の断面図の一例である。
【図３】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向の断面図の一例である。
【図４】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向の断面図の一例である。
【図５】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向の断面図の一例である。
【図６】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向の断面図の一例である。
【図７】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向の断面図の一例である。
【図８】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向に両基板を重ねて見た、各流路の構成を示す概略図である。
【図９】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向に両基板を重ねて見た、各流路の構成を示す概略図である。
【図１０】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向に両基板を重ねて見た、各流路の構成を示す概略図である。
【図１１】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向に両基板を重ねて見た、各流路の構成を示す概略図である。
【図１２】流体デバイスを構成する第一基板及び第二基板の厚み方向に両基板を重ねて見た、各流路の構成を示す概略図である。
【図１３Ａ】流体デバイスにおける流体の制御方法の一例を示した、基板厚み方向に見た概略図である。
【図１３Ｂ】流体デバイスにおける流体の制御方法の一例を示した、基板厚み方向に見た概略図である。
【図１３Ｃ】流体デバイスにおける流体の制御方法の一例を示した、基板厚み方向に見た概略図である。
【図１４】流体デバイス（検査デバイス）を構成する第一基板及び第二基板の厚み方向に両基板を重ねて見た、各流路の構成を示す概略図である。
【図１５】流体デバイスの分解斜視図であり、その流体デバイスを構成する第一樹脂基板とエラストマーシートと第二樹脂基板とを重ね合せる様子を示している。
【図１６】樹脂フィルムを有する流体デバイスの分解斜視図であり、その流体デバイスを構成する第一樹脂基板とエラストマーシートと第二樹脂基板と樹脂フィルムとを重ね合せる様子を示している。
【図１７】樹脂フィルムを有する流体デバイスの分解斜視図であり、その流体デバイスを構成する第一樹脂基板とエラストマーシートと第二樹脂基板と樹脂フィルムとを重ね合せる様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
≪流体デバイス≫
本発明にかかる流体デバイスの第一実施形態は、図１及び図２に示すように、流路３中の第一方向Ｆにおける流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス１０である。
【０００８】
流体デバイス１０は、流路３の第一方向Ｆにおける流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、前記バルブのダイヤフラムＤと、流路３を構成する溝３、及び溝３におけるダイヤフラムＤに対向する位置に突出部４を有する第一基板１と、ダイヤフラムＤが第一固定部Ｂ１と第二固定部Ｂ２とにおいて固定される第二基板２と、を備え、第一方向Ｆに見た突出部４の第一端部Ｂ１から第二端部Ｂ２までの長さW1が、第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2よりも大きい。流路３の第一方向Ｆは、流路３を構成する溝３の延設方向に沿う方向である。
【０００９】
流体デバイス１０は、流路３を構成する溝３、及び溝３の底面３ｃ（流路３の壁面３ｃ）に突出部４を有する第一基板１と、突出部４に対向する位置に配置される前記バルブのダイヤフラムＤと、ダイヤフラムＤが第一固定部Ｂ１と第二固定部Ｂ２とにおいて固定される第二基板と、を備える。流路３の延設方向Ｆに見た突出部４の第一端部４ａから第二端部４ｂまでの長さW1が、第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2よりも大きい。流体デバイス１０はダイヤフラム式バルブである。
【００１０】
流体デバイス１０は、流路３を構成する深さh1の溝３が第一面１ａに形成された第一基板１と、流路３における前記流体の流量、流速、又は流通を制御する前記バルブを構成する台座構造６が第二面２ａに形成された第二基板２と、第一基板１の第一面１ａと第二基板２の第二面２ａとの間に挟持され、前記バルブのダイヤフラムＤを構成するシート５と、を備える。
【００１１】
台座構造６は、前記バルブを構成し、シート５の少なくとも一部をダイヤフラムＤとして機能させるために第二基板２に設けられた構造体である。台座構造６の一例として、第二面２ａに設けられた貫通孔又は非貫通孔が挙げられる。
【００１２】
流体デバイス１０においては、溝３におけるダイヤフラムＤ及び台座構造６に対向する位置に高さh2の突出部４が形成されている。溝３におけるダイヤフラムＤ及び台座構造６に対向する位置においては、溝３の深さはh1−h2であり、溝３の延設方向Ｆに見た突出部４の第一端部４ａから第二端部４ｂまでの長さW1は溝３の延設方向Ｆに見た台座構造６の長さW3よりも大きい（長い）。
【００１３】
突出部４は溝３に配置され、流路高さを狭める構造体（凸部、段部）である。突出部４の第一端部４ａは、突出部４において最も流路３の上流側にある端部である。例えば図２〜図６のように突出部４の上流に面した側面４ｐが溝３の底面３ｃとなす角θ１が９０度以下の場合には、溝３の底面３ｃと突出部４の側面４ｐの裾とが交わる部分を指す。
突出部４の第二端部４ｂは、突出部４において最も流路３の下流側にある端部である。
例えば図５のように突出部４の下流に面した側面４ｑが溝３の底面３ｃとなす角θ２が９０度以下の場合には、溝３の底面３ｃと突出部４の側面４ｑの裾とが交わる部分を指す。
突出部４の側面４ｐ、４ｑは、溝３の底面３ｃと非平行の面である。突出部４には溝３の底面３ｃと実質的に平行な頂面４ｃが備えられていてもよい。頂面４ｃはダイヤフラムＤと接触し易いように配置されている。突出部４は、シートが変形してバルブのダイヤフラムとして機能する箇所に対向する溝の位置に配置される。
【００１４】
流路３の延設方向Ｆに沿って液体を流通すると、シート５、突出部４及び台座構造６が設けられたバルブ構造において、溝３の深さが浅くなる。例えば、突出部４よりも上流側の溝３の深さがh1であり、突出部の高さ（厚み）がh2であるので、突出部４と台座構造６の間にある溝３の深さはh1−h2になる。このように溝３が突出部４の直下で浅くなるため、突出部４の上流側の第一端部４ａから下流側の第二端部４ｂに液体が流れる際の流路抵抗が増加する。突出部４は十分な長さW1を有するため、十分な流路抵抗が得られる。この結果、流体の流通を容易に止めることができる。
【００１５】
流体の流通を制御する方法としては、送液の圧力を強めたり弱めたりする制御方法と、バルブの開け閉めによる制御方法が挙げられる。
【００１６】
シート５は、第一基板１の第一面１ａに密着しており、溝３を覆うことにより流路３の底部（壁面）を構成する。台座構造６に接する領域において、前記バルブが「開状態」の場合には流路３の底部を構成し、前記バルブが「閉状態」の場合には溝３の内部にシート５の一部が陥入する（図３〜図４参照）。したがって、前記開状態においては、流路３に導入された液体が突出部４及び台座構造６が設けられたバルブ構造（バルブ）を通過することができる。一方、前記閉状態においては、台座構造６の直上のシート５が突出部４に向かって陥入し（膨らみ）、溝３を塞ぐため、液体は突出部４を通過し難い。陥入したシート５の一部は突出部４に接触してもよいし、接触しなくてもよい。接触するまで陥入すると、液体の流通をより確実に止めることができる。シート５の材料は、例えばエラストマーでもよく、非エラストマーでもよい。
【００１７】
前記バルブの閉状態において、突出部４の頂面４ｃとダイヤフラムＤは接触することができる（図３〜図４参照）。また、ダイヤフラムＤが突出部４の頂面４ｃに押し付けられることができる。例えばシート５がエラストマーであった場合には、変形したダイヤフラムＤを突出部４に密着させやすい。前記バルブの閉状態において、第一基板１及び第二基板２の厚み方向の断面を見て、突出部４の頂面４ｃとダイヤフラムＤが接触する、流路３に沿う長さW4は、突出部４の流路に沿う長さW1よりも短い（図３参照）。
【００１８】
流体デバイス１０においては、第二基板２の厚み方向（第一基板１と第二基板２を重ねた方向）に見て、シート５と第二面２ａが、台座構造６を跨いで少なくとも第一固定部Ｂ１と第二固定部Ｂ２において固定される。溝３の延設方向Ｆに見たときの第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2は、突出部４の長さW1よりも小さく（短く）、台座構造６の長さW3以上又は長さW3よりも大きい（長い）。
【００１９】
上記の様に、「第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2≧台座構造６の長さW3（長さW2は長さW3よりも長い又は同じ）」の関係であると、前記バルブの閉状態において、シート５の一部が、溝３の内部に十分に陥入し、突出部４に容易に接触することができる。
この結果、容易に流路における液体の流通を止めることができる。さらに、「第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2＞台座構造６の長さW3（長さW2の方が長さW3より長い）」の関係であると、前記バルブの閉状態において、シート５の一部が、溝３の内部に陥入し、突出部４に接触することが、より容易になる。この結果、より容易に、流路における液体の流通を止めることができる。
【００２０】
上記の様に、「突出部４の長さW1＞第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2（長さW1が長さW2よりも長い）」の関係であると、前記バルブの開状態と閉状態の切り換えにおける、シート５のレスポンスが良くなる。「突出部４の長さW1＜第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2（長さW1が長さW2よりも短い）」の関係（上記と逆の関係）である場合と比較して、シート５を溝３の内部に陥入させ、突出部４に接触させるまでに、要する時間及びシート５の変形が少ない。
【００２１】
突出部４の溝３の延設方向に対して直交する方向の長さ（流路３の幅方向に沿う突出部４の長さ）は特に限定されず、溝３の幅方向の長さと同じであってもよいし、溝３の幅方向の長さよりも短くてもよい。
【００２２】
突出部４の第一端部４ａを含む側面４ｐは、流路３の上流側において、流入された流体に直面する面である。第一基板１の厚み方向の断面において、側面４ｐの輪郭線は直線、曲線の何れであってもよい。また、側面４ｐは平板面であっても曲面であってもよい。側面４ｐが溝３の底面３ｃとなす角θ１は、鋭角、直角、鈍角の何れでもよく、例えば３０〜１５０度の範囲が挙げられる。図２の例におけるなす角θ１は９０度であり、図５の例におけるなす角θ１は３０度である。側面４ｐは、図６に示すように１つ以上の段差を有していてもよい。
【００２３】
突出部４の第二端部４ｂを含む側面４ｑは、流路３の下流側において、突出部４を通過した流体を見送る面である。すなわち、側面４ｑは、流体の流れる方向（第一方向Ｆ）に向けられた面である。第一基板１の厚み方向の断面において、側面４ｑの輪郭線は直線、曲線の何れであってもよい。側面４ｑが溝３の底面３ｃとなす角θ２は、鋭角、直角、鈍角の何れでもよく、例えば３０〜１５０度の範囲が挙げられる。図２の例におけるなす角θ２は９０度であり、図５の例におけるなす角θ２は６０度である。側面４ｑは、図６に示すように１つ以上の段差を有していてもよい。
【００２４】
図７の例において、突出部４の第二端部４ｂを含む側面４ｑが溝３の底面３ｃとなす角θ２は、鈍角であって、約１５０度である。なす角θ２が鈍角である場合、突起部４の溝３の延設方向Ｆに沿う長さW1を決める第二端部４ｂは、突起部４を溝３の底面３ｃに投影したときの末端であり、図７の例においては頂面４ｃの下流側の末端が突起部４の第二端部４ｂである。
【００２５】
流体デバイス１０においては、台座構造６として、溝３に対向して開口する開口部を有する孔６を構成する内側面６ａ，６ｂが、第二基板２の厚み方向に設けられている。孔６は貫通孔であってもよいし、非貫通孔であってもよい。孔６の図示しない領域は、第二基板２の厚み方向に延設されていてもよいし、第二基板２の厚み方向以外の方向に延設されていてもよい。ここで、第二基板２の厚み方向は、第二面２ａに対して実質的に垂直の方向であってもよいし、第二面２ａに対して例えば４５度程度の傾きを成していてもよい。
【００２６】
流体デバイス１０においては、前述の台座構造６の長さW3は、溝３の延設方向に見て、孔６の開口部を構成する縁の差し渡しの長さである。通常、長さW3は孔６の開口部の直径に相当する。前記開口部を第二基板２の厚み方向に見たとき、前記開口部の形状は特に限定されない。前記形状の一例として、例えば、矩形、正方形、その他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。溝３の幅方向に沿う前記開口部の長さは、溝３の幅方向の長さと同じであってもよいし、溝３の幅方向の長さより長くてもよいし、溝３の幅方向の長さより短くてもよい。前記開口部の中心は、例えば溝３の幅方向における中央に位置する。
【００２７】
図３及び図４に示すように、孔６の内部の圧力を高めることにより、シート５を溝３の内部へ陥入させて（膨らませて）、流路３を塞ぐことができる。一例として、孔６が貫通孔である場合、前記開口部を構成する端部とは反対側の端部（不図示）から貫通孔内にエア、水等の流体を送り込むことにより、エア圧、水圧等の流体圧によってシート５を膨らませることができる。また、別の一例として、孔６が非貫通孔である場合、その非貫通孔内のエアを加熱して、エアを膨張させることによりシート５を膨らませることができる。
【００２８】
流体デバイス１０において、シート５は前記バルブのダイヤフラムＤを構成可能な材料であれば特に限定されず、一例として、樹脂シート及びエラストマーシートが挙げられる。シート５の厚みは、前記バルブのダイヤフラムＤを構成可能であれば特に限定されず、一例として、１００μｍ〜１０００μｍが挙げられる。シート５がエラストマーシートである場合、エラストマーシート５の厚みは、例えば、３００μｍ〜８００μｍが挙げられる。
【００２９】
第一基板１及び第二基板２を構成する材料は特に限定されず、一例として、樹脂、ガラス、半導体、金属、セラミックス等の公知材料が挙げられる。
【００３０】
流体デバイス１０において、流路３を構成する溝３の深さh1は、流体を流通可能な深さであれば特に限定されず、一例として、１００μｍ〜１０００μｍが挙げられる。
流体デバイス１０において、突出部４の高さh2は、h1−h2の深さの流路を流体が通過可能な高さであれば特に限定されず、一例として、５０μｍ〜５００μｍが挙げられる。
流体デバイス１０において、「h1−h2」の差で表される、バルブ構造における流路３の深さは、流体が流通可能であれば特に限定されず、一例として、５０μｍ〜５００μｍが挙げられる。
流体デバイス１０において、突出部４の流路３に沿う長さW1は特に限定されず、一例として、３ｍｍ〜５ｍｍが挙げられる。
流体デバイス１０において、第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2は特に限定されず、一例として、１ｍｍ〜３ｍｍが挙げられる。
流体デバイス１０において、台座構造６の長さW3は特に限定されず、一例として、０．５ｍｍ〜３ｍｍが挙げられる。
【００３１】
流体デバイス１０において、流路３を構成する溝３の幅方向の長さは、流体を流通可能な長さであれば特に限定されず、一例として、１００μｍ〜１０００μｍが挙げられる。
流路３の経路は適宜設計可能であり、流路３の経路中に分岐点があってもよいし、分岐した複数の流路が合流する合流点を有していてもよい。
【００３２】
本発明の一実施形態は、流路３の第一方向Ｆにおける流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、バルブのダイヤフラムＤと、流路３を構成する溝３、及び溝３におけるダイヤフラムＤに対向する位置に突出部４を有する第一基板１と、ダイヤフラムＤが固定される第二基板２と、を備え、突出部４の最も流路３の上流側にある端部（第一端部４ａ）は、ダイヤフラムＤが固定される最も上流側の固定部（第一固定部Ｂ１）よりも上流側に位置する。
【００３３】
≪流体の制御方法≫
本発明にかかる流体の制御方法の第一実施形態は、前述した流体デバイス１０における流体の制御方法である。本実施形態の流体の制御方法において、各流路における液体の駆動は例えば外部ポンプによってなされ得る。
【００３４】
流体デバイス１０は、バルブのダイヤフラムＤと、流路２を構成する溝３、及び溝３のダイヤフラムＤと対向する位置に突出部４を有する第一基板１と、ダイヤフラムＤが第一固定部Ｂ１と第二固定部Ｂ２とにおいて固定される第二基板２と、を備え、流路３の第一方向Ｆに見た突出部４の第一端部４ａから第二端部４ｂまでの長さW1が、第一固定部Ｂ１から第二固定部Ｂ２までの長さW2よりも大きい流体デバイスである。
【００３５】
流体デバイス１０は、流路３を構成する深さh1の溝３が第一面１ａに形成された第一基板１と、前記バルブを構成する台座構造６が第二面２ａに形成された第二基板２と、第一基板１の第一面１ａと第二基板２の第二面２ａとの間に挟持され、前記バルブのダイヤフラムＤを構成するエラストマーシート５と、を備える。
【００３６】
流体デバイス１０において、溝３の台座構造６に対向する位置において高さh2の突出部４が形成され、前記バルブにおける流路３の高さはh1−h2であり、溝３の延設方向に見た突出部４の第一端部４ａから第二端部４ｂまでの長さW1が、溝３の延設方向に見た台座構造６の長さW3よりも大きい。
【００３７】
前記制御方法の第一実施形態においては、少なくとも次の４つの工程Ａ〜Ｄが行われる（図４参照）。
工程Ａは、台座構造６の直上に位置するエラストマーシート５が構成するダイヤフラムＤを、変形させ、突出部４の頂面４ｃに押し付ける工程である。
工程Ｂは、溝３によって構成される流路３に気体Ｇと液体Ｓを含む流体を導入し、液体Ｓの先端ＳＦが突出部４の手前に来るまで送液する工程である。
工程Ｃは、ダイヤフラムＤの変形量を減少することにより、ダイヤフラムＤによる突出部４への加圧を低減し、液体Ｓの先端ＳＦを突出部４によって抑止するとともに突出部４と液体Ｓの先端ＳＦの間に存在する気体Ｇのみを通過させる工程である。
工程Ｄは、ダイヤフラムＤの変形量を更に減少又は解除することにより、突出部４によって抑止されていた液体Ｓを通過させる工程である。
【００３８】
一例として、台座構造６が孔６である場合、工程Ａにおいて、内側面６ａ，６ｂによって構成される孔６の内部を陽圧にすることによって、ダイヤフラムＤとして機能するエラストマーシート５を膨らませることができる。この際、エラストマーシート５の一部が突出部４に接触するまで膨らませると、液体Ｓの流通を確実に止めることができる。
【００３９】
一例として、台座構造６が孔６である場合、工程Ｃにおいて、孔６内の陽圧を緩めることにより、突出部４の第一端部４ａと液体Ｓの先端ＳＦとの間に存在するガスＧのみを通過させて、ガスＧを突出部４の第二端部４ｂ以降の流路３の下流へ流すことができる。この際、エラストマーシート５の膨らみを完全には解除せず、前記膨らみを半分程度維持することにより、液体Ｓが突出部４を通過することを十分に抑止することができる。エラストマーシート５の膨らみの頂点と突出部４の間にガスＧが通過可能な程度の隙間ができるように、エラストマーシート５の膨らみを低減することができる。さらに、工程Ｄにおいて、孔６内の陽圧を更に緩めて又は解除して、エラストマーシート５の膨らみを更に低減又は完全に解除することにより、液体Ｓが突出部４を通過して、流路３の下流へ流れる。
【００４０】
工程Ａにおいて、エラストマーシート５が構成するダイヤフラムＤが突出部４に接触する際、溝３の高さ方向（深さ方向）に見たダイヤフラムＤの変形量が、少なくとも溝３の高さh1から突起部４の高さh2を引いた高さh3にできる。エラストマーシート５の前記変形量を測定する場合、エラストマーシート５の任意の点における変形前後の変位量を測定すればよい。図４の例においては、前記h3は前記「h1−h2」と同じである。
【００４１】
≪流体デバイス（２）≫
＜第二実施形態＞
本発明にかかる流体デバイスの第二実施形態は、図８に示すように、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス２０Ａである。流体デバイス２０Ａの基本的な構成は流体デバイス１０と同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４２】
流体デバイス２０Ａは、流路中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、第一の流路３Ａ（３）、第二の流路３Ｂ（３）、及び第三の流路３Ｃ（３）が１つの分岐点Ｐ１で接続する分岐経路を備える。流体デバイス２０Ａは、前記分岐流路を構成する深さh1の溝３が、第一面１ａに形成された第一基板１と、第二面２ａを有する第二基板２と、を備える。
【００４３】
流体デバイス２０Ａにおいては、第一〜第三の流路３Ａ〜３Ｃを構成する溝の深さがh1であり、分岐点Ｐ１の近傍において第三の流路３Ｃが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３に高さh2の第一突出部４Ａ（４）が形成されている。第一突出部４Ａの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第三の流路３Ｃ内の分岐点Ｐ１の近傍に液体が溜まることが防止されている。
【００４４】
第二の流路３Ｂは流路中の流体の流れを調整するバルブ（不図示）を少なくとも一つ備える。第三の流路３Ｃが流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備えていてもよい。第一の流路３Ａが流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備えていてもよい。
【００４５】
流体デバイス２０Ａが備えるバルブは、第一の流路３Ａ、第二の流路３Ｂ及び第三の流路３Ｃのうち所定の流路における流体の流れを制御可能なバルブであれば特に限定されない。前記バルブの一例として、前述した第一実施形態の流体デバイス１０におけるバルブ構造が挙げられる。前記バルブ構造は、第二基板２の第二面２ａに形成された台座構造６と、第一基板１の第一面１ａと第二基板２の第二面２ａとの間に挟持され、前記バルブのダイヤフラムＤを構成するシート５と、を少なくとも有する。
【００４６】
流体デバイス２０Ａにおいて、第一の流路３Ａの第一端部３ａから第一の液体Ｓ１を導入し、第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより、第一の液体Ｓ１は分岐点Ｐ１を通過し、第二の流路３Ｂへ流入する。この際、第三の流路３Ｃの分岐点Ｐ１の近傍に第一突出部４Ａが設けられているため、第一の液体Ｓは第三の流路３Ｃに流入し難い。仮に、第三の流路３Ｃにバルブが設けられておらず、大気圧解放の状態であったとしても、第一突出部４Ａの流路抵抗によって、第一の液体Ｓ１が第三の流路３Ｃに流入することは抑制される。
このように、第一突出部４Ａを設けることによって、流路中における流体の流通を制御することができる。
【００４７】
＜第三実施形態＞
本発明にかかる流体デバイスの第三実施形態は、図９に示すように、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス２０Ｂである。流体デバイス２０Ｂの基本的な構成は流体デバイス２０Ａと同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４８】
流体デバイス２０Ｂにおいては、第一〜第三の流路３Ａ〜３Ｃを構成する溝の深さがh1であり、分岐点Ｐ１の近傍において第三の流路３Ｃが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３に高さh2の第一突出部４Ａ（４）が形成されている。第一突出部４Ａの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第三の流路３Ｃ内の分岐点Ｐ１の近傍に液体が溜まることが防止されている。
【００４９】
流体デバイス２０Ｂにおいては、第三の流路３Ｃを構成する溝３に設けられた第一突出部４Ａに対向する位置に、ダイヤフラムＤ及び台座構造６が形成されている。溝３は第一基板１の第一面１ａに形成され、台座構造６は第二基板２の第二面２ａに形成されている。第一基板１と第二基板２の重なり方向（各基板の厚み方向）に見ると、第一突出部４Ａと台座構造６が重なる。
【００５０】
台座構造６の直上のシート５はダイヤフラムＤとして機能する。シート５は例えばエラストマーシートである。ダイヤフラムＤが変形して第一突出部４Ａに押し付けられると、バルブ構造は閉構造になる。バルブの開構造及び閉構造は、前述の第一実施形態の流体デバイス１０のバルブと同様である。
【００５１】
流体デバイス２０Ｂにおいて、第一の流路３Ａの第一端部３ａから液体Ｓを導入し、第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより、液体Ｓは分岐点Ｐ１を通過し、第二の流路３Ｂへ流入する。この際、第三の流路３Ｃの分岐点Ｐ１の近傍に設けられた第一突出部４Ａの流路抵抗が存在するため、液体Ｓは第三の流路３Ｃに流入し難い。さらに、台座構造６、シート５及び第一突出部４Ａによって構成されるバルブが閉構造であると、液体Ｓが第三の流路３Ｃに流入することは確実に防止される。このように、第一突出部４Ａ、シート５及び台座構造６を設けることによって、流路中における流体の流通を制御することができる。
【００５２】
＜第四実施形態＞
本発明にかかる流体デバイスの第四実施形態は、図１０に示すように、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス２０Ｃである。流体デバイス２０Ｃの基本的な構成は流体デバイス２０Ｂと同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００５３】
流体デバイス２０Ｃにおいては、第一〜第三の流路３Ａ〜３Ｃを構成する溝の深さがh1であり、分岐点Ｐ１の近傍において第三の流路３Ｃが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３に高さh2の第一突出部４Ａ（４）が形成されている。第一突出部４Ａの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第三の流路３Ｃ内の分岐点Ｐ１の近傍に液体が溜まることが防止されている。
【００５４】
流体デバイス２０Ｃにおいては、第三の流路３Ｃを構成する溝３に設けられた第一突出部４Ａに対向する位置および分岐点Ｐ１から離れて、第一突出部４Ａの下流側に、台座構造６が形成されている。つまり、第三の流路３Ｃにおいて第一突出部４Ａが台座構造６よりも分岐点Ｐ１に近い位置に設けられている。溝３は第一基板１の第一面１ａに形成され、台座構造６は第二基板２の第二面２ａに形成されている。第一基板１と第二基板２の重なり方向（各基板の厚み方向）に見ると、第一突出部４Ａと台座構造６は重ならない。
【００５５】
台座構造６の直上のシート５はダイヤフラムＤとして機能する。シート５は例えばエラストマーシートである。ダイヤフラムＤが変形して第三の流路３Ｃを構成する溝３の内部に陥入し、溝３の底面に押し付けられると、バルブ構造は閉構造になる。バルブの開構造及び閉構造は、閉構造において突出部４の頂面４ｃの代わりに溝３の底面３ｃに対してシート５が押し付けられる点以外は、前述の第一実施形態の流体デバイス１０のバルブと同様である。
【００５６】
流体デバイス２０Ｃにおいて、第一の流路３Ａの第一端部３ａから液体Ｓを導入し、第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより、液体Ｓは分岐点Ｐ１を通過し、第二の流路３Ｂへ流入する。この際、第三の流路３Ｃの分岐点Ｐ１の近傍に設けられた第一突出部４Ａの流路抵抗が存在するため、液体Ｓは第三の流路３Ｃに流入し難い。さらに、台座構造６、及びシート５によって構成されるバルブが閉構造であると、液体Ｓが第三の流路３Ｃに流入することは確実に防止される。このように、第一突出部４Ａ、シート５及び台座構造６を設けることによって、流路中における流体の流通を制御することができる。
【００５７】
第二実施形態の流体デバイス２０Ｂのバルブ構造と第三実施形態の流体デバイス２０Ｃのバルブ構造とを比較すると、第一突起部４Ａに対向する位置に台座構造６が設けられている流体デバイス２０Ｂのバルブの方が、シート５の変位量が少ないため、レスポンスが速く、より確実に液体Ｓの流入を防ぐことができる。
【００５８】
＜第五実施形態＞
本発明にかかる流体デバイスの第五実施形態は、図１１に示すように、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス２０Ｄである。流体デバイス２０Ｄの基本的な構成は流体デバイス２０Ｂと同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００５９】
流体デバイス２０Ｄにおいては、第一〜第三の流路３Ａ〜３Ｃを構成する溝の深さがh1であり、分岐点Ｐ１の近傍において第三の流路３Ｃが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３に高さh2の第一突出部４Ａ（４）が形成されている。第一突出部４Ａの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第三の流路３Ｃ内の分岐点Ｐ１の近傍に液体が溜まることが防止されている。
【００６０】
さらに、分岐点Ｐ１の近傍において第二の流路３Ｂが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３に高さh2’の第二突出部４Ｂ（４）が形成されている。第二突出部４Ｂの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第二の流路３Ｂ内の分岐点Ｐ１の近傍に液体が溜まることが防止されている。
【００６１】
第二突出部４Ｂの高さh2’と第一突出部４Ａの高さh2は同じであってもよいし、異なっていてもよい。第二突出部４Ｂの第二の流路３Ｂに沿う長さと、第一突出部４Ａの第三の流路３Ｃに沿う長さは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６２】
流体デバイス２０Ｄにおいて、第一の流路３Ａの第一端部３ａから液体Ｓを導入し、第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより、液体Ｓは分岐点Ｐ１を通過し、第二の流路３Ｂへ流入する。この際、分岐点Ｐ１の近傍に設けられた第一突出部４Ａ及び第二突出部４Ｂの流路抵抗がそれぞれ存在するため、液体Ｓは第三の流路３Ｃ及び第二の流路３Ｂの両方に容易には流入しない。ここで、第三の流路３Ｃに設けられたバルブを閉じることにより、相対的に第二の流路３Ｂの流路抵抗が小さくなると、液体Ｓは第二の流路３Ｂに流入する。
【００６３】
液体Ｓが第二の流路３Ｂに流入した後、第二の流路３Ｂを陰圧にする操作を停止すると、分岐点Ｐ１において液体Ｓを留めることができる。液体Ｓを分岐点Ｐ１に留めた状態で、液体Ｓ（以下、第一の液体Ｓ１と呼ぶ。）とは異なる第二の液体Ｓ２を、第一の液体Ｓ１に続けて第一の流路３Ａの第一端部３ａを介して分岐点Ｐ１に流入することによって、分岐点Ｐ１において、第一の液体Ｓ１と第二の液体Ｓ２とが互いに拡散して混合する。
このように、分岐点Ｐ１の近傍に第一突出部４Ａ及び第二突出部４Ｂを設けることにより、分岐点Ｐ１において複数の互いに異なる液体を混合することができる。
【００６４】
＜分岐点Ｐ１及び分岐点Ｐ１近傍における液体の残留について＞
第二実施形態〜第五実施形態の流体デバイス２０Ａ〜２０Ｄにおいて、第一の流路３Ａの第一端部３ａから第一の液体Ｓ１を導入し、続いて前記導入を停止した後、分岐点Ｐ１に残存する第一の液体Ｓ１を第二の流路３Ｂに流し切ると、分岐点Ｐ１及び分岐点Ｐ１近傍は第一の液体Ｓ１が残存しないクリアな状態になる。その後、第一の流路３Ａの第一端部３ａから第二の液体Ｓ２を導入すると、先に導入した第一の液体Ｓ１と後に導入した第二の液体Ｓ２とが混合することなく、第二の液体Ｓ２が分岐点Ｐ１を通過し、第二の流路３Ｂ又は第三の流路３Ｃに流入し得る。
【００６５】
一方、第一突出部が設けられていない或いは分岐点Ｐ１から離れた第三の流路３Ｃの下流側に第一突出部が設けられている場合には、第一の液体Ｓ１が第二の流路３Ｂに流入する際に、少量の第一の液体Ｓ１が分岐点Ｐ１から第三の流路３Ｃに進入して、分岐点Ｐ１と第一突出部の間に少量の第一の液体Ｓ１がトラップされる可能性がある。第一の液体Ｓ１がトラップされた状態において、第一の流路３Ａの第一端部３ａから第二の液体Ｓ２を導入すると、分岐点Ｐ１及び分岐点Ｐ１近傍において、前記トラップされた第一の液体Ｓ１と、第二の液体Ｓ２とが混合する可能性がある。第一の液体Ｓ１と第二の液体Ｓ２を混合させたくない場合には、上記混合が問題になり得る。
【００６６】
≪核酸精製方法≫
第二〜第五実施形態の流体デバイス２０Ａ〜２０Ｄの何れかを使用した核酸精製方法の実施形態の一例を説明する。第一の流路３Ａの第一端部３ａから核酸を含む細胞破砕液を導入する。第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより細胞破砕液を吸引する。細胞破砕液は分岐点Ｐ１の直前の第一の流路３Ａに設けられた公知の核酸吸着体（例えば、ガラスメッシュ、シリカビーズ群等；以下、ガラスメッシュの場合を説明する。）を通過して、第二の流路３Ｂに流入する。ガラスメッシュには細胞破砕液に含まれていた核酸が吸着する。
細胞破砕液は第二の流路３Ｂの下流に排出される。
【００６７】
続いて、第一の流路３Ａの第一端部３ａから洗浄液を導入する。第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより洗浄液を吸引する。洗浄液は分岐点Ｐ１の直前の第一の流路３Ａに設けられたガラスメッシュを通過して、ガラスメッシュに吸着した核酸以外の夾雑物を洗い流し、第二の流路３Ｂに流入する。洗浄液は第二の流路３Ｂの下流に完全に排出される。
【００６８】
次に、第一の流路３Ａの第一端部３ａから洗浄液を導入する。第二の流路３Ｂを陰圧にすることにより洗浄液を吸引する。洗浄液は分岐点Ｐ１の直前の第一の流路３Ａに設けられたガラスメッシュを通過して、ガラスメッシュに吸着した核酸以外の夾雑物を洗い流し、第二の流路３Ｂに流入する。洗浄液は第二の流路３Ｂの下流に完全に排出される。第一の流路３Ａの第一端部３ａから分岐点Ｐ１近傍まで、洗浄液の通過によって流路が清浄化される。
【００６９】
最後に、第一の流路３Ａの第一端部３ａから溶出液を導入する。第二の流路３Ｂのバルブを閉じ、第三の流路３Ｃを陰圧にすることにより溶出液を吸引する。溶出液は分岐点Ｐ１の直前の第一の流路３Ａに設けられたガラスメッシュを通過して、ガラスメッシュに吸着した核酸を溶出し、第三の流路３Ｃに流入する。目的の核酸を含む溶出液は第三の流路３Ｃの下流において回収される。この一連の核酸の精製方法において、溶出液は細胞破砕液と接触せず、洗浄液と実質的には接触しないため、溶出液に対して夾雑物が混入することなく、高い精製度の核酸溶出液を得ることができる。
【００７０】
≪流体の制御方法（２）≫
本発明にかかる流体の制御方法の第二実施形態は、前述した第二〜第五実施形態の流体デバイス２０Ａ〜２０Ｄの何れかにおける流体の制御方法であって、以下の工程Ａ〜工程Ｃを少なくとも有する。
工程Ａは、第二の流路３Ｂ内を陰圧にすることにより、第一の流路３Ａの第一端部３ａから第一液体を導入し、分岐点Ｐ１を通過させて第二の流路３Ｂへ送液するとともに、第三の流路３Ｃに設けられた第一突出部４Ａの流路抵抗によって、第一液体が分岐点Ｐ１から第三の流路３Ｃへ流入することを抑止する工程である。
工程Ｂは、工程Ａの後に、第一の流路３Ａ及び分岐点Ｐ１にある第一液体を第二の流路３Ｂの下流へ流し切る工程である。
工程Ｃは、工程Ｂの後に、第三の流路３Ｃ内を陰圧にすることにより、第一の流路３Ａから第二液体を導入し、分岐点Ｐ１を通過させて第三の流路３Ｃへ送液する工程である。
【００７１】
第二実施形態の流体の制御方法によれば、工程Ａにおいて、第一突出部４Ａの流路抵抗によって、第一液体が分岐点Ｐ１から第三の流路３Ｃへ流入することを抑止し、第三の流路３Ｃの清浄な状態を維持することができる。工程Ａにおいて、第三の流路３Ｃに設けられたバルブを閉じることにより、第一液体の第三の流路３Ｃへの流入をより確実に抑止することができる。
【００７２】
第二実施形態の流体の制御方法によれば、工程Ｂにおいて、第一の流路３Ａ及び分岐点Ｐ１にある第一液体を第二の流路３Ｂの下流へ流し切ることにより、第一液体が第一の流路３Ａ及び分岐点Ｐ１に残存せず、第一の流路３Ａ及び分岐点Ｐ１を清浄な状態に近づけることができる。
【００７３】
工程Ｂの後、工程Ｃにおいて、清浄な第一の流路３Ａ及び分岐点Ｐ１に第二液体を導入し、第二液体に対する第一液体の混入を起さずに、第二液体を第三の流路３Ｃへ流入させることができる。工程Ｃにおいて、第二の流路３Ｂに設けられた第二突出部４Ｂの流路抵抗によって、第二液体の分岐点Ｐ１から第二の流路３Ｂへの流入をより確実に抑止することができる。さらに、工程Ｃにおいて、第二の流路３Ｂに設けられたバルブを閉じることによって、第二液体の分岐点Ｐ１から第二の流路３Ｂへの流入をより一層確実に抑止することができる。本実施形態の流体の制御方法において、各流路における液体の駆動は外部ポンプによってなされ得る。
【００７４】
≪流体デバイス（３）≫
＜第六実施形態＞
本発明にかかる流体デバイスの第二実施形態は、図１２に示すように、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス２０Ｅである。流体デバイス２０Ｅの基本的な構成は流体デバイス１０と同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００７５】
流体デバイス２０Ｅは、流路中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスであって、第一の流路３Ａ（３）、第二の流路３Ｂ（３）、及び第三の流路３Ｃ（３）が１つの分岐点Ｐ１で接続する分岐経路を備える。流体デバイス２０Ｅは、前記分岐流路を構成する深さh1の溝３が、第一面１ａに形成された第一基板１と、第二面２ａを有する第二基板２と、を備える。
【００７６】
流体デバイス２０Ｅにおいては、第一〜第三の流路３Ａ〜３Ｃを構成する溝の深さは、第二の流路３Ｂの突出部４Ｃ（４）を除いて、h1である。第二の流路３Ｂにおいて、分岐点Ｐ１の近傍には液溜まり部Ｑを構成する長さW5の流路３が備えられ、液溜まり部Ｑに続いて高さh2の突出部４Ｃが設けられている。つまり、分岐点Ｐ１と突出部４Ｃの間の流路３が液溜まり部Ｑである。突出部４Ｃの構成は、分岐点Ｐ１から離れた位置に設けられている点以外は、前述した突出部４Ａ〜４Ｂの構成と同じである。
【００７７】
液溜まり部Ｑを構成する流路３には、所定の試薬が備えられていてもよい。試薬の種類、剤形は特に限定されず、一例として親水性又は親油性の乾燥された粉末状若しくはペレット状の試薬が挙げられる。
【００７８】
前記試薬を液溜まり部Ｑに設置する方法は特に限定されず、一例として、流体デバイス２０Ｅを構成する第一基板１の第一面１ａに流路３を構成する溝３を形成した後、前記試薬を液溜まり部Ｑに対応する溝３内に設置する方法が挙げられる。その後、第二基板２を第一基板１と接合することにより流体デバイス２０Ｅを製造することができる。このように基板の接合前に所定の試薬類を流路３の溝３に設置する方法は、後述する検査デバイスの製造においても適用することができる。
【００７９】
第二の流路３Ｂは流路中の流体の流れを調整するバルブ（不図示）を少なくとも一つ備える。第三の流路３Ｃが流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備えていてもよい。第一の流路３Ａが流路中の流体の流れを調整するバルブを少なくとも一つ備えていてもよい。
【００８０】
流体デバイス２０Ｅが備えるバルブは、第一の流路３Ａ、第二の流路３Ｂ及び第三の流路３Ｃのうち所定の流路における流体の流れを制御可能なバルブであれば特に限定されない。前記バルブの一例として、前述した第一実施形態の流体デバイス１０におけるバルブ構造が挙げられる。前記バルブ構造は、第二基板２の第二面２ａに形成された台座構造６と、第一基板１の第一面１ａと第二基板２の第二面２ａとの間に挟持され、前記バルブのダイヤフラムＤを構成するシート５と、を少なくとも有する。
【００８１】
液溜まり部Ｑを構成する流路３の延設方向に沿う長さW5は特に限定されない。流体デバイス２０において液溜まり部Ｑが設けられていることにより、次に説明するような流体の制御方法が実現可能である。
【００８２】
≪流体の制御方法（３）≫
本発明にかかる流体の制御方法の第三実施形態は、前述した流体デバイス２０Ｅにおける流体の制御方法であって、以下の工程Ａ〜工程Ｃを少なくとも有する。
工程Ａは、第一の流路３Ａの第一端部３ａから第一液体Ｓを導入し、分岐点Ｐ１を通過させて第三の流路３Ｃへ送液するとともに、第一液体の一部を分岐点Ｐ１から第二の流路３Ｂ内の液溜まり部Ｑまで進入させ、突起部４Ｃの手前で前記進入を停止させる工程である（図１３Ａ参照）。
工程Ｂは、工程Ａの後に、第一の流路及び前記分岐点にある第一液体Ｓを第三の流路へ流し切る工程である（図１３Ｂ参照）。
工程Ｃは、工程Ｂの後に、液溜まり部Ｑにおいて留められた前記一部の第一液体を回収する工程である（図１３Ｃ参照）。
【００８３】
工程Ａにおいて第一液体Ｓを導入する方法は特に限定されず、一例として、第三の流路３Ｃを陰圧にする方法が挙げられる。分岐点Ｐ１まで達した第一液体Ｓは、陰圧にされた第三の流路３Ｃに流入するとともに、第一液体Ｓの一部が、毛細管現象又は溝の濡れ性によって或いは第三の流路３Ｃへの流れの勢いに乗じて、第二の流路３Ｂの液溜まり部Ｑに進入する。この際、第二の流路３Ｂを陰圧にして、第一液体Ｓの一部を液溜まり部Ｑへ吸引しても構わない。本実施形態の流体の制御方法において、各流路における液体の駆動は外部ポンプによってなされ得る。
【００８４】
液溜まり部Ｑに進入した第一液体Ｓは、突起部４Ｃの流路抵抗によって突起部４Ｃの第一端部の手前で止められる。液溜まり部Ｑに試薬Ｒが備えられている場合には、第一液体Ｓに試薬Ｒが接触して、試薬Ｒが溶解し得る。
【００８５】
工程Ｂにおいて、液溜まり部Ｑ内に進入した一部の第一液体Ｓを除いて、第一の流路３Ａ及び分岐点Ｐ１にある第一液体Ｓを第三の流路３Ｃの下流へ流し切ることにより、第一の流路３Ａおよび分岐点Ｐ１近傍をクリアな状態にする。この際、第一の流路３Ａの第一端部３ａから、空気、不活性ガス等の気体、又は第一液体Ｓに対して混和し難い液体を導入して、第三の流路３Ｃに流通させることによって、液溜まり部Ｑと分岐点Ｐ１の境界で液溜まり部Ｑに溜まった第一液体Ｓを擦り切ることができる。この擦り切りによって、液溜まり部Ｑにおいて試薬Ｒと接触する第一液体Ｓの体積が、液溜まり部Ｑの容積と等しくなる。所定体積の第一液体Ｓに試薬Ｒを溶解させることによって、所定濃度の試薬溶液が得られる。
【００８６】
工程Ｃにおいて、液溜まり部Ｑにおいて止められた前記一部の第一液体Ｓ又は前記試薬溶液を、液溜まり部Ｑから回収する方法は特に限定されない。一例として、第二の流路３Ｂの下流側を陰圧にすることにより、前記一部の第一液体Ｓ又は前記試薬溶液が突起部４を通過して、第二の流路３Ｂの下流でその液体を回収することができる。回収された液体は、第二の流路３Ｂの下流側に接続された流路に流通されてもよい。
【００８７】
≪流体デバイス（４）≫
＜第七実施形態＞
本発明にかかる流体デバイスの第七実施形態は、図１４に示すように、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイス３０Ａである。流体デバイス３０Ａの基本的な構成は流体デバイス１０及び流体デバイス２０Ａ〜２０Ｄと同じであるため、同じ構成には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００８８】
流体デバイス３０Ａは、第一〜第五の流路３Ａ〜３Ｅ（３）を構成する溝３が第一面１ａに形成された第一基板１と、第一面１ａを覆うシート５と、シート５を介在して第一面１ａに接合される第二面２ａを有する第二基板２と、を備える。シート５は例えばエラストマーシートである。
【００８９】
第一基板１に形成された溝３が構成する経路は、分岐経路と合流経路とで構成される。分岐経路では、第一の流路３Ａの第一端部３ａ１は外部に連通し、第一の流路３Ａの第二端部３ａ２、第二の流路３Ｂの第一端部３ｂ１、第三の流路３Ｃの第一端部３ｃ１、及び第四の流路３Ｄの第一端部３ｄ１は、１つの分岐点Ｐ１で接続される。合流経路では、第二の流路３Ｂの第二端部３ｂ２、第三の流路３Ｃの第二端部３ｃ２、第四の流路３Ｄの第二端部３ｄ２、及び第五の流路３Ｅの第一端部３ｅ１は、１つの合流点Ｐ２で接続され、第五の流路３Ｅの第二端部３ｅ２は外部に連通する。
【００９０】
流体デバイス３０Ａにおいて、第一〜第五の流路３Ａ〜３Ｅを構成する溝３の深さはh1である。第二の流路３Ｂを構成する溝３の分岐点Ｐ１の近傍において第二の流路３Ｂが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３の底面３ｃに高さh2の第一突出部４Ａ（４）が少なくとも１つ形成されている。さらに、第三の流路３Ｃを構成する溝３の分岐点Ｐ１の近傍において第三の流路３Ｃが浅くなるように、分岐点Ｐ１の近傍を構成する溝３の底面３ｃに高さh3の第二突出部４Ｂ（４）が少なくとも１つ形成されている。
【００９１】
上記のように第一突出部４Ａ及び第二突出部４Ｂが設けられたことによって、分岐点Ｐ１における流路抵抗が、第四の流路３Ｄ、第三の流路３Ｃ、第二の流路３Ｂの順に大きくなっている。つまり、第一の流路３Ａの第一端部３ａ１に導入された液体が分岐点Ｐ１に達したとき、その液体が最も流入し易い流路は第四の流路３Ｄであり、次に流入し易い流路は第三の流路３Ｃである。
【００９２】
流体デバイス３０Ａにおいて、第二の流路３Ｂの分岐点Ｐ１近傍には２つの第一突出部４Ａが連なって設置されている。一方、第三の流路３Ｃの分岐点Ｐ１近傍には１つの第二突出部４Ｂが設けられている。ここで、２つの第一突出部４Ａの第二の流路３Ｂに沿う長さの合計L1が、第二突出部４Ｂの第三の流路３Ｃに沿う長さL2よりも長い。これらの長さL1,L2の相対関係によって、第一突出部４Ａの流路抵抗が第二突出部４Ｂの流路抵抗よりも大きくなる。
【００９３】
流体デバイス３０Ａにおいて、第二の流路３Ｂを構成する溝３に対向して開口する、第一貫通孔６Ａを構成する内側面の開口部が、第二基板２の厚み方向に設けられている。第一基板１及び第二基板２の重なり方向（厚み方向）に見て、前記開口部は２つの第一突出部４Ａのうち、分岐点Ｐ１からより離れた第一突出部４Ａに対向する位置（重なる位置）に設けられている。ここで、第一貫通孔６Ａは前記バルブの台座構造６の一例である。
【００９４】
流体デバイス３０Ａにおいて、第三の流路３Ｃを構成する溝３に対向して開口する、第二貫通孔６Ｂを構成する内側面の開口部が、第二基板２の厚み方向に設けられている。第一基板１及び第二基板２の重なり方向（厚み方向）に見て、前記開口部は第二突出部４Ｂに対向する位置（重なる位置）に設けられている。ここで、第二貫通孔６Ｂは前記バルブの台座構造６の一例である。
【００９５】
流体デバイス３０Ａにおいて、第四の流路３Ｄを構成する溝３に対向して開口する、第三貫通孔６Ｃを構成する内側面の開口部が、第二基板２の厚み方向に設けられている。第一基板１及び第二基板２の重なり方向に見て、前記開口部は分岐点Ｐ１の近傍に設けられている。ここで、第三貫通孔６Ｃは前記バルブの台座構造６の一例である。
【００９６】
流体デバイス３０Ａを使用することにより、第一の流路３Ａの第一端部３ａ１から導入した液体を、第二の流路３Ｂ、第三の流路３Ｃ及び第四の流路３Ｄから選ばれる任意の流路に流入させることができる。この際、第一突出部４Ａ及び第二突出部４Ｂが分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、選択した一つの流路以外の流路に液体が進入することが抑止される。また、第一突出部４Ａの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第二の流路３Ｂの第一端部３ｂ１に液体が溜まることが防止されている。同様に、第二突出部４Ｂの第一端部が分岐点Ｐ１の近傍に設けられているため、第三の流路３Ｃの第一端部３ｃ１に液体が溜まることが防止されている。
【００９７】
≪検査デバイス、検査方法≫
本発明にかかる検査デバイスの第一実施形態は、前述した第七実施形態の流体デバイス３０Ａを使用した、液体試料中に含まれる検査対象物質を検査する検査デバイスである。
【００９８】
前記検査デバイスにおいて、第五の流路３Ｅを構成する溝３に、前記検査対象物質に結合し得る捕捉物質が固定された、捕捉部Ｆ１が設けられ、第三の流路３Ｃを構成する溝３に、前記検査対象物質と前記捕捉物質の複合体に結合し得る、検出物質を備えた第一供給部Ｆ２が設けられ、第二の流路３Ｂを構成する溝３に、前記検出物質が捕捉部Ｆ１に存在することを検知し得るシグナルを発する、シグナル物質を備えた第二供給部Ｆ３が設けられている。
【００９９】
前記捕捉物質を捕捉部Ｆ１に設置する方法は特に限定されず、一例として、流体デバイス３０Ａを構成する第一基板１の第一面１ａに流路３を構成する溝３を形成した後、前記捕捉物質を捕捉部Ｆ１に対応する溝３内に設置する方法が挙げられる。同様に、前記検出物質を第一供給部Ｆ２に対応する溝３内に設置し、前記シグナル物質を第二供給部Ｆ３に対応する溝３内に設置する。その後、第二基板２を第一基板１と接合することにより流体デバイス３０Ａを使用した前記検査デバイスを製造することができる。
【０１００】
本発明にかかる検査方法の第一実施形態は、前記検査デバイスの第一実施形態を使用して、液体試料中に含まれる検査対象物質を検査する方法である。第一実施形態の検査方法において、各流路における液体の駆動は外部ポンプによってなされ得る。
【０１０１】
第一実施形態の検査方法は、前記液体試料を、第一の流路３Ａの第一端部３ａ１から導入し、分岐点Ｐ１まで到達させ、第二の流路３Ｂ、第三の流路３Ｃ及び第四の流路３Ｄのうち最も流路抵抗の少ない第四の流路３Ｄへ導入し、合流点Ｐ２まで到達させ、合流点Ｐ２に接続する第五の流路３Ｅに導入し、第五の流路３Ｅに設けられた捕捉部Ｆ１において、前記液体試料に含まれる前記検査対象物質が前記捕捉物質に結合する工程を有する。  
【０１０２】
前記液体試料に含まれる検査対象物質は特に限定されず、捕捉部Ｆ１における前記捕捉物質に対して、特異的に結合する物質であってもよいし、非特異的に結合する物質であってもよい。前記検査対象物質の一例として抗原が挙げられる。前記捕捉物質の一例として前記抗原に結合し得る第一抗体（捕捉抗体）が挙げられる。第一抗体は、抗体生産方法により入手できる。第一抗体は公知方法により第五の流路３Ｅの溝に固定されて、捕捉部Ｆ１を構成する。前記液体試料を構成する溶媒の一例として、前記抗原を溶解又は分散可能なｐＨ緩衝液が挙げられる。
【０１０３】
前記液体試料に目的の検査対象物質以外の夾雑物が含まれる場合には、捕捉部Ｆ１において、夾雑物質が非特異的に付着する場合がある。この夾雑物を洗浄するために、前記液体試料に続いて、所定の洗浄液を前記液体試料と同様に第四の流路３Ｄを介して第五の流路３Ｅに導入することにより、捕捉部Ｆ１を洗浄し、前記夾雑物を洗い流してもよい。前記洗浄液の一例として、前記ｐＨ緩衝液に界面活性剤が添加された溶液が挙げられる。
【０１０４】
捕捉部Ｆ１に前記検査対象物質以外の物質が非特異的に付着することを防ぐために、前記洗浄液に続いて、ブロッキング溶液を前記液体試料と同様に第四の流路３Ｄを介して第五の流路３Ｅに導入することにより、捕捉部Ｆ１及び第一、第四、第五の流路をブロッキングしてもよい。前記ブロッキング溶液の一例として、前記洗浄液に血清アルブミンが添加された溶液が挙げられる。
【０１０５】
次に、第四の流路３Ｄを閉じた状態で、第一液体を、第一の流路３Ａの第一端部３ａ１から導入し、分岐点Ｐ１まで到達させ、流路抵抗が相対的に低い第三の流路３Ｃへ導入し、第一供給部Ｆ２において、第一液体に前記検出物質を含ませた後、第一液体を、合流点Ｐ２まで到達させ、合流点Ｐ２に接続する第五の流路３Ｅに導入することによって、捕捉部Ｆ１において、前記捕捉物質に既に捕捉された前記検査対象物質に対して前記検出物質が結合する工程を行う。
【０１０６】
第四の流路３Ｄを閉じる方法の一例として、第三貫通孔６Ｃにエア圧を負荷することにより、エラストマーシート５からなるダイヤフラムＤを第四の流路３Ｄ内に陥入することにより、第四の流路３Ｄにおける液体の流通を抑制する方法が挙げられる。
【０１０７】
前記検出物質の一例として、前記検査対象物質に結合し得る第二抗体（検出抗体）が挙げられる。第二抗体は、抗体生産方法により入手できる。第一抗体と第二抗体は同じ抗体であってもよいし、異なる抗体であってもよい。一例として、第一抗体のエピトープと第二抗体のエピトープは互いに異なる。
【０１０８】
前記検出抗体には、例えば蛍光前駆物質を蛍光物質に変換し得る酵素が結合されている。抗体の酵素標識（抗体と酵素のコンジュゲート）は公知方法により行われ得る。また、市販の酵素標識抗体を使用してもよい。前記酵素は特に限定されず、例えば、ペルオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ等が挙げられる。
【０１０９】
第一液体を構成する溶媒は特に限定されず、前記検出物質を溶解又は分散可能な溶媒であることが好ましい。前記溶媒の一例として、前記検出抗体を溶解可能なｐＨ緩衝液が挙げられる。
【０１１０】
捕捉部Ｆ１において、前記捕捉抗体と前記検査対象物質が結合されており、捕捉部Ｆ１に前記検出抗体が流入することにより、前記捕捉抗体と、前記検査対象物質と、前記検出抗体及び前記酵素との複合体を形成することができる。
【０１１１】
次に、第四の流路３Ｄ及び第三の流路３Ｃを閉じた状態で、第二液体を、第一の流路３Ａの第一端部３ａ１から導入し、分岐点Ｐ１まで到達させ、第二の流路３Ｂへ導入し、第二供給部Ｆ３において、第二液体に前記シグナル物質を含ませた後、第二液体を、合流点Ｐ２まで到達させ、合流点Ｐ２に接続する第五の流路３Ｅに導入することによって、捕捉部Ｆ１において、既に結合された前記検出物質と前記シグナル物質が相互作用し、前記シグナルが発生する工程を行う。
【０１１２】
第三の流路３Ｃを閉じる方法の一例として、第二貫通孔６Ｂにエア圧を負荷することにより、エラストマーシート５からなるダイヤフラムＤを第三の流路３Ｃ内に陥入することにより、第三の流路３Ｃにおける液体の流通を抑制する方法が挙げられる。第四の流路３Ｄを閉じる方法の一例としては、前述した方法が挙げられる。
【０１１３】
前記シグナル物質の一例として、前記酵素によって蛍光物質に変換される基質としての蛍光物質前駆体が挙げられる。前記蛍光物質前駆体としては、例えば、テトラメチルベンジジン（ＴＭＢ）、ｏ−フェニレンジアミン（ＯＰＤ）、２，２’−アジノビス（３−エチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸アンモニウム）（ＡＢＴＳ）等が挙げられる。
【０１１４】
第二液体を構成する溶媒は特に限定されず、前記シグナル物質を溶解又は分散可能な溶媒にできる。前記溶媒の一例として、前記蛍光物質前駆体を溶解可能なｐＨ緩衝液が挙げられる。
【０１１５】
捕捉部Ｆ１において、前記複合体が前記捕捉抗体を介して第五の流路３Ｅを構成する溝３に固定されており、ここに前記シグナル物質の一例としての前記蛍光前駆物質前駆体が流入することにより、酵素反応によって蛍光物質が生成する。この蛍光物質に対して外部から励起光を照射することにより、前記シグナルとしての蛍光が発光する。この蛍光を公知方法により観測することによって、捕捉部Ｆ１にトラップされた前記検査対象物質の存在を定性的又は定量的に分析することができる。
【０１１６】
＜ポンプ機能＞
本発明にかかる前述した流体デバイスの各実施形態は、単一のバルブ又は複数のバルブを備えている。各流路に直列的に又は並列的に配設された複数のバルブの開閉により、或いは、任意の流路に配設された単一のバルブの開閉により、そのバルブが流路中の流体に流れを起こすポンプとして機能することができる。バルブの種類は特に制限されず、例えば、前述したダイヤフラム式バルブが挙げられる。また、バルブのダイヤフラムは、例えば、前述した溝３が備える突起部４に対向する位置に設けられている。
一例として、前記複数のバルブの開閉を同期させて制御することにより、流路内の流体に波を起こして、その流体を所定方向に流すことができる。例えば、流路に直列的に配設された、好ましくは２個以上のバルブ、より好ましくは３個以上のバルブにおいて、各ダイヤフラム（弁体）の変形のタイミングを所定間隔でずらして、各バルブの開閉を制御する、いわゆるペリスタリック方式によって、流路中の流体を所定方向に送液することができる。流路に配設する個々のバルブの種類及び作動方式は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
また、他の一例として、単一のバルブの開閉を単位時間内に繰り返して行うことにより、流路内の流体に波を起こして、その流体を所定方向に流すことができる。
【０１１７】
《流体デバイスの製造方法の実施形態のまとめ》
（１）流体デバイスの製造方法であって、少なくとも一方の表面に流路として機能し得る凹部の微細溝が形成された第一樹脂基板と、薄膜化したエラストマーシートとを用意する第１工程と、前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートを重ねる第２工程と、前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートとを熱圧着し、基板接合体を得る第３工程と、を有する、流体デバイスの製造方法。
（２）第一樹脂基板とエラストマーシートを重ねる第１工程と、前記第一樹脂基板と前記エラストマーシートとを熱圧着する第２工程と、そのエラストマーシートに第二樹脂基板を重ねて熱圧着することにより、第一樹脂基板／エラストマーシート／第二樹脂基板の順に接合された基板接合体を得る第３工程と、を有し、第一樹脂基板及び第二樹脂基板のうち少なくとも一方の接合面には、基板内部側に凹の微細構造が予め形成されており、その微細構造の少なくとも一部は流路として機能し得る溝である、流体デバイスの製造方法。
（３）上記（１）又は（２）の製造方法によって製造された流体デバイスであって、基板面とその基板面に形成された複数の流路を有する樹脂基板と、前記基板面の少なくとも一部に接合し、前記複数の流路を覆うように配置された、エラストマーシートと、前記エラストマーシートが前記流路におけるバルブのダイヤフラムＤとして機能するバルブ構造と、を備え、前記エラストマーシートのビカット軟化温度が、前記樹脂基板のビカット軟化温度より小さい、流体デバイス。
【０１１８】
上記（１）及び（２）にかかる流体デバイスの製造方法によれば、樹脂基板／エラストマーシート／樹脂基板の３層構造のカートリッジでバルブ内蔵型のマイクロ流体デバイス（マイクロタス）の成層（積層体の形成）が可能となる。
上記（１）にかかる流体デバイスの製造方法によれば、第一樹脂基板とエラストマーシートとを確実に接着し、微細な流路を有する基板接合体を備えた流体デバイスを容易に製造することができる。
上記（２）にかかる流体デバイスの製造方法によれば、三層構造を構成する第一樹脂基板とエラストマーシートと第二樹脂基板とを確実に接着し、三層構造の内部に流路を有する基板接合体を備えた流体デバイスを容易に形成することができる。
上記（３）にかかる流体デバイスは、樹脂基板とエラストマーシートが十分強力に接合されているため、バルブを繰り返し駆動させた場合の信頼性及び耐久性に優れる。
【０１１９】
《流体デバイスの製造方法》
流体デバイスの製造方法の第一実施形態は、少なくとも一方の表面１ａに流路として機能し得る凹部などの微細構造としての溝３が形成された第一樹脂基板１と、薄膜化したエラストマーシート５とを用意する第１工程と、第一樹脂基板１とエラストマーシート５を重ねる第２工程と、第一樹脂基板１とエラストマーシート５とを熱圧着し、基板接合体５０Ａを得る第３工程と、を有する（図１５参照）。
【０１２０】
上記製造方法の第一実施形態は、流路３中の流体の流れを調整するバルブを備えた流体デバイスの製造方法であってもよい。上記製造方法の第一実施形態によって、前述した流体デバイスの第一〜第六実施形態を製造することができる。以下、基板接合体５０Ａの製造方法の一例として、流体デバイス１０の製造方法を説明する。
【０１２１】
第一実施形態の第１工程においては、少なくとも一方の表面１ａに流路３として機能し得る深さh1の溝３が形成され、溝３の底面の一部において流路３の深さがh1より浅いh3になるように突出部４が形成された第一樹脂基板１（第一基板１）と、前記バルブを構成する台座構造６が第二面２ａに形成された第二樹脂基板２（第二基板２）と、第一樹脂基板１及び第二樹脂基板２よりも薄くなるように薄膜化されたエラストマーシート５とを用意する。
【０１２２】
第一実施形態の第２工程においては、第一樹脂基板１の第一面１ａと第二樹脂基板２の第二面２ａとの間にエラストマーシート５を挟持し、突出部４と台座構造６とが対向するように、第一樹脂基板１とエラストマーシート５と第二樹脂基板２とを重ねる。重ねた第一樹脂基板１及び第二樹脂基板２の厚み方向に見ると、突出部４と台座構造６とが重なる。
各部材を重ねる際、第一樹脂基板１、第二樹脂基板２及びエラストマーシート５の何れか１つ以上の部材に、位置合わせ基準部（アライメントマーク）が設けられていてもよい。この場合、位置合わせ基準部を基準として、重ねた第一樹脂基板１及び第二樹脂基板２の厚み方向に見ると、突出部４と台座構造６とが重なるように、第一樹脂基板１とエラストマーシート５と第二樹脂基板２とを重ねる。位置合わせ基準部としては、例えば直角に交差する２本線、マークが挙げられる。前記バルブの台座構造６を位置合わせ基準部として用いてもよい。一例として、直角に交差する２本線が第一樹脂基板１及び第２樹脂基板２に設けられている場合には、エラストマーシート５を直角に交差する２本線に合わせることで位置合わせが可能となる。
【０１２３】
第一実施形態の第３工程においては、第一樹脂基板１とエラストマーシート５と第二樹脂基板２とを熱圧着し、基板接合体５０Ａを得る。
【０１２４】
前記熱圧着における熱及び圧力は、第一樹脂基板１の第一面１ａに設けられた溝３の底面の所定位置に形成された突出部４とエラストマーシート５とが接着しない範囲に設定される。例えば、大気圧にて常温より高い温度にて加熱する。
【０１２５】
上記第３工程において、図２〜図７に示すように、エラストマーシート５と第二樹脂基板２とが、台座構造６を跨いで少なくとも第一固定部Ｂ１と第二固定部Ｂ２において固定される。
【０１２６】
第一樹脂基板１及び第二樹脂基板２を構成する材料としては上記熱圧着が可能な樹脂材料が適用できる。樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、メタクリル酸スチレン、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ），シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などが挙げられる。第一樹脂基板１の第一面１ａに所定の経路を構成する溝３を形成する方法、溝３の底面に突出部４を形成する方法、及び第二樹脂基板２の第二面２ａに前記バルブの台座構造６を形成する方法は特に制限されず、モールディング、フォトリソグラフィ、ナノインプリント等の微細加工技術が適用できる。
【０１２７】
第一実施形態の製造方法における第２工程及び第３工程において、第一樹脂基板１とエラストマーシート５を重ねるサブ工程と、第一樹脂基板１とエラストマーシート５とを熱圧着するサブ工程と、そのエラストマーシート５に第二樹脂基板２を重ねて熱圧着することにより、第一樹脂基板１／エラストマーシート５／第二樹脂基板２の順に接合された基板接合体５０を得るサブ工程と、を有していてもよい。
【０１２８】
第一樹脂基板１及び第二樹脂基板２のうち少なくとも一方の接合面１ａ，２ａには、基板内部側に凹の微細構造としての溝３が予め形成されており、微細構造３の少なくとも一部は流路として機能し得る溝３である。
【０１２９】
第一樹脂基板１の第一面１ａに熱圧着（加熱及び加圧による接合）されたエラストマーシート５は、第一樹脂基板１の第一面１ａに接合される。つまり、第一樹脂基板１の第一面１ａはエラストマーシート５によって被覆される。
【０１３０】
第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３（Ｕ字溝）の天井部（蓋部）は、エラストマーシート５によって構成される。エラストマーシート５の面積と第一樹脂基板１の第一面１ａの面積を等しくしてあるため、エラストマーシート５によってシールされた溝３は、第一樹脂基板１の側面に形成された流入口及び流出口以外は密閉された流路３を形成する。
【０１３１】
第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３の幅は特に限定されず、用途に応じて適宜設定可能である。溝３の幅として、例えば１００μｍ〜１０００μｍ程度が挙げられる。
第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３の深さh1は特に限定されず、用途に応じて適宜設定可能である。溝３の深さh1として、例えば１００μｍ〜１０００μｍ程度が挙げられる。
第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３の本数は特に限定されず、１本であってもよいし、２本以上であってもよい。
第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３の経路（形状）は特に限定されず、直線、屈曲、曲線等の流路を構成可能な形状を適宜組み合わせてもよい。
【０１３２】
第一樹脂基板１とエラストマーシート５とを熱圧着する方法は、エラストマーシート５が加熱及び加圧によって著しく変形又は収縮する等の不都合が生じることがない方法であれば、特に限定されない。一例として、まず、第一樹脂基板１とエラストマーシート５を所定の相対位置において重ね合せて、加圧板によって加圧しながら第一樹脂基板１とエラストマーシート５を挟んだ状態にする。次いで、前記加圧板を介して、第一樹脂基板１及びエラストマーシート５の少なくとも一方を全体的に均等に加熱することにより、第一樹脂基板１とエラストマーシート５が接合された基板接合体が得られる。上記の加熱及び加圧の方法によってエラストマーシート５のダイヤフラムＤと、ダイヤフラムＤに対向する位置の溝３に設けられた突起部４とが接合されずに、突起部４における流路３の閉塞を防いで、適切な高さ及び幅を有する流路３を形成することができる。
【０１３３】
前記基板接合体においては、第一樹脂基板１の第一面１ａとエラストマーシート５が接着している一方、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された凹部からなる微細構造である溝３の内壁面、底面及びその底面に設けられた突出部４は、エラストマーシート５とは接触しておらず、接着もしていない。
【０１３４】
上記の熱圧着後、第一樹脂基板１及びエラストマーシート５が冷却するまで、加圧を継続することにより、冷却過程における前記基板接合体の反り又は変形を防止することができる。
【０１３５】
第一樹脂基板１とエラストマーシート５との熱圧着において、第一樹脂基板１の融点はエラストマーシート５のビカット軟化温度よりも高く、第一樹脂基板１とエラストマーシート５を熱圧着する際の加熱温度が、第一樹脂基板１の融点未満、且つエラストマーシート５のビカット軟化温度以上にできる。
この融点とビカット軟化温度の関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第一樹脂基板１に対してエラストマーシート５が熱圧着し易くなる。さらに、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３及び突出部４の形状が熱圧着によって変形することを防ぐことができる。
【０１３６】
第一樹脂基板１の融点とエラストマーシート５のビカット軟化温度の差は１０℃以上にできる。
上記範囲であると、熱圧着において、第一樹脂基板１よりもエラストマーシート５をより速く軟化させることができるため、第一樹脂基板１に対するエラストマーシート５の熱圧着をより容易に行うことができる。さらに、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３の形状が熱圧着によって変形することを一層確実に防ぐことができる。
【０１３７】
第一樹脂基板１とエラストマーシート５とを熱圧着する工程において、第一樹脂基板１のビカット軟化温度はエラストマーシート５のビカット軟化温度よりも高く、第一樹脂基板１とエラストマーシート５を熱圧着する際の加熱温度が、第一樹脂基板１のビカット軟化温度未満、且つエラストマーシート５のビカット軟化温度以上にできる。
このビカット軟化温度の関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第一樹脂基板１に対してエラストマーシート５が熱圧着し易くなる。さらに、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３及び突出部４の形状が熱圧着によって変形することをより確実に防ぐことができる。
【０１３８】
第一樹脂基板１のビカット軟化温度とエラストマーシート５のビカット軟化温度の差は５℃以上にできる。
上記範囲であると、熱圧着において、第一樹脂基板１よりもエラストマーシート５をより速く軟化させることができるため、第一樹脂基板１に対するエラストマーシート５の熱圧着をより容易に行うことができる。さらに、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３の形状が熱圧着によって変形することをより確実に防ぐことができる。
【０１３９】
第一樹脂基板１とエラストマーシート５とを熱圧着する工程において、第一樹脂基板１の厚みはエラストマーシート５の厚みよりも厚くできる。
この厚みの関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第一樹脂基板１に対してエラストマーシート５が熱圧着し易くなる。さらに、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３及び突出部４の形状が熱圧着によって変形することを防ぐことができる。
【０１４０】
第一樹脂基板１の厚みは特に限定されず、流体デバイスの用途に応じて適宜設定可能である。第一樹脂基板１の厚みとして、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度の厚みが挙げられる。
上記範囲であると、熱圧着による第一樹脂基板１の変形、溝３の変形、及び突出部４の変形を防止することができる。第一樹脂基板１の厚みは、基板全体を通して均一にできる。
【０１４１】
エラストマーシート５の厚みは特に限定されず、流体デバイスの用途に応じて適宜設定可能である。エラストマーシート５の厚みとして、例えば３００μｍ〜８００μｍ程度の厚みが挙げられる。
上記範囲であると、熱圧着によるエラストマーシート５の変形及び収縮を防止することができる。エラストマーシート５の厚みは、シート全体を通して均一にできる。
【０１４２】
第二樹脂基板２の第二面２ａ（下面２ａ）には、基板内部側に凹の微細構造である、前記バルブの台座構造６が予め形成されている。本実施形態における台座構造６は、第二樹脂基板２の下面２ａと上面２ｂとに開口する貫通孔６である。貫通孔６にエアを流通させることができる。
【０１４３】
第一樹脂基板１の第一面１ａに熱圧着されたエラストマーシート５を備えた前記基板接合体に、エラストマーシート５を介して第二樹脂基板２が接合されることにより、基板接合体５０Ａの一例としての流体デバイス１０が得られる。
【０１４４】
溝３の直上に、エラストマーシート５を挟んで、貫通孔６が位置するように接合された流体デバイス１０においては、貫通孔６にエアを送り込んで圧力をかけると、エラストマーシート５が溝３の方向へ膨らんで、溝３を塞ぐことができる。また、エアによる圧力を解除すると、エラストマーシート５の膨らみは弾性力によって元の位置まで戻って無くなる。つまり、エラストマーシート５がバルブ構造のダイヤフラムＤとして機能するため、溝３によって構成される流路の流通を制御することができる。
【０１４５】
エラストマーシート５がバルブ構造のダイヤフラムＤとして充分に機能する観点から、例えばエラストマーシート５の厚みは３００μｍ〜８００μｍである。
エラストマーシート５がバルブ構造のダイヤフラムＤとして充分に機能する観点から、例えばエラストマーシート５の反発弾性は５０〜６０％、引張強さは３〜１５ＭＰａである。ここで、反発弾性はＪＩＳ  Ｋ  ６２５５，引張強さはＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠した測定方法によって求められる値である。
【０１４６】
第一樹脂基板１、エラストマーシート５及び第二樹脂基板２の面積は等しいため、これらが積層されて接合された流体デバイス１０は、各辺において各基板の端部が揃ったカード型（矩形）の流体デバイスとして形成される。
【０１４７】
第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の直径（孔径）は特に限定されず、用途に応じて適宜設定可能である。貫通孔６の直径として、例えば３００μｍ〜１０００μｍ程度が挙げられる。
【０１４８】
第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の長手方向の長さは特に限定されず、用途に応じて適宜設定可能である。貫通孔６の軸線（中心軸に相当する線）が第二樹脂基板２の厚み方向と平行であってもよいし、非平行であってもよい。平行である場合は、貫通孔６の長さは第二樹脂基板２の厚みと同じになる。非平行である場合には、貫通孔６の長さは第二樹脂基板２の厚みよりも長くなる。貫通孔６の長さとして、例えば３００μｍ〜１５００μｍ程度が挙げられる。
【０１４９】
第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の本数は特に限定されず、１本であってもよいし、２本以上であってもよい。複数の貫通孔６が形成される場合、各貫通孔６の開口部が溝３の直上に位置することができる。この配置であると、各貫通孔６が、溝３によって構成される流路のバルブ構造の一部として機能し得る。
【０１５０】
第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の経路（形状）は特に限定されず、直線、屈曲、曲線等の流路を構成可能な形状を適宜組み合わせてもよい。
【０１５１】
第二樹脂基板２と、前記基板接合体を構成する第一樹脂基板１に接合されたエラストマーシート５とを熱圧着する方法は、各樹脂基板１，２及びエラストマーシート５が加熱及び加圧によって著しく変形又は収縮する等の不都合が生じることがない方法であれば、特に限定されない。一例として、まず、第二樹脂基板２と前記基板接合体を所定の相対位置において重ね合せて、加圧板によって加圧しながら、第一樹脂基板１の第一面１ａと第二樹脂基板２の第二面２ａがエラストマーシート５を間に挟んだ状態にする。次いで、前記加圧板を介して、第一樹脂基板１及び第二樹脂基板２の少なくとも一方を全体的に均等に加熱することにより、エラストマーシート５を介して第一樹脂基板１と第二樹脂基板２が接合された基板接合体５０Ａの一例としての流体デバイス１０が得られる。
【０１５２】
流体デバイス１０においては、第二樹脂基板２の第二面２ａとエラストマーシート５が接着している一方、第二樹脂基板２の第二面２ａに形成された凹部からなる微細構造である貫通孔６の内側面（内壁面）は、エラストマーシート５とは接触しておらず、接着もしていない。
【０１５３】
上記の熱圧着後、第一樹脂基板１、エラストマーシート５及び第二樹脂基板２が冷却するまで、加圧を継続することにより、冷却過程における流体デバイス１０の反り又は変形を防止することができる。
【０１５４】
第二樹脂基板２の融点はエラストマーシート５のビカット軟化温度よりも高く、前記熱圧着する際の加熱温度が、第二樹脂基板２の融点未満、且つエラストマーシート５のビカット軟化温度以上にできる。
この融点とビカット軟化温度の関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第二樹脂基板２に対してエラストマーシート５が熱圧着し易くなる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の形状が熱圧着によって変形することを防ぐことができる。
【０１５５】
第二樹脂基板２の融点とエラストマーシート５のビカット軟化温度の差は１０℃以上にできる。
上記範囲であると、熱圧着において、第二樹脂基板２よりもエラストマーシート５をより速く軟化させることができるため、第二樹脂基板２に対するエラストマーシート５の熱圧着をより容易に行うことができる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の形状が熱圧着によって変形することを一層確実に防ぐことができる。
【０１５６】
第二樹脂基板２とエラストマーシート５とを熱圧着する工程において、第二樹脂基板２のビカット軟化温度はエラストマーシート５のビカット軟化温度よりも高く、前記熱圧着する際の加熱温度が、第二樹脂基板２のビカット軟化温度未満、且つエラストマーシート５のビカット軟化温度以上にできる。
このビカット軟化温度の関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第二樹脂基板２に対してエラストマーシート５が熱圧着し易くなる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の形状が熱圧着によって変形することをより確実に防ぐことができる。
【０１５７】
第二樹脂基板２のビカット軟化温度とエラストマーシート５のビカット軟化温度の差は５℃以上にできる。
上記範囲であると、熱圧着において、第二樹脂基板２よりもエラストマーシート５をより速く軟化させることができるため、第二樹脂基板２に対するエラストマーシート５の熱圧着をより容易に行うことができる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の形状が熱圧着によって変形することをより確実に防ぐことができる。
【０１５８】
第二樹脂基板２とエラストマーシート５とを熱圧着する工程において、第二樹脂基板２の厚みはエラストマーシート５の厚みよりも厚くできる。
この厚みの関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第二樹脂基板２に対してエラストマーシート５が熱圧着し易くなる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６の形状が熱圧着によって変形することを防ぐことができる。
【０１５９】
第二樹脂基板２の厚みは特に限定されず、流体デバイスの用途に応じて適宜設定可能である。第二樹脂基板２の厚みとして、例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚みが挙げられる。
上記範囲であると、熱圧着による第二樹脂基板２の変形及び貫通孔６の変形を防止することができる。第二樹脂基板２の厚みは、基板全体を通して均一にできる。
【０１６０】
ところで、図１６に示す様に、第二樹脂基板２の上面２ｂ（外側の基板表面）には、基板内部側に凹の微細構造の一例としての溝８が形成されていてもよい。図１６の基板接合体５０Ｂとしての流体デバイスの例においては、溝８の第一端部は第二樹脂基板２の側面に位置し、第二端部は貫通孔６の側面（縁）に位置する。溝８は流路として機能し得る。
【０１６１】
前記流体デバイスの製造方法において、基板接合体５０Ａを構成する第二樹脂基板２の外側の基板表面（上面２ｂ）に、更に樹脂フィルム７を重ねて熱圧着することにより、前記外側の基板表面に予め形成された基板内部側に凹の微細構造の一例である溝８を、樹脂フィルム７によって覆うことができる。
【０１６２】
第二樹脂基板２の上面２ｂに、樹脂フィルム７が熱圧着によって接合されると、第二樹脂基板２の上面２ｂは樹脂フィルム７によって被覆される。この場合、第二樹脂基板２の上面２ｂに形成された溝８（Ｕ字溝）の天井部（蓋部）は、樹脂フィルム７によって構成される。樹脂フィルム７の面積と第二樹脂基板２の上面２ｂの面積を等しくしてあるため、樹脂フィルム７によってシールされた溝８は、第二樹脂基板２の側面に形成された流入口及び貫通孔６の側面に形成された流出口以外は密閉された流路を形成する。
【０１６３】
第二樹脂基板２の上面２ｂに形成された溝８の幅は特に限定されず、用途に応じて適宜設定可能である。溝８の幅として、例えば１００μｍ〜１０００μｍ程度が挙げられる。
第二樹脂基板２の上面２ｂに形成された溝８の深さは特に限定されず、用途に応じて適宜設定可能である。溝８の深さとして、例えば５０μｍ〜５００μｍ程度が挙げられる。
第二樹脂基板２の上面２ｂに形成された溝８の本数は特に限定されず、１本であってもよいし、２本以上であってもよい。
第二樹脂基板２の上面２ｂに形成された溝８の経路（形状）は特に限定されず、直線、屈曲、曲線等の流路を構成可能な形状を適宜組み合わせてもよい。
【０１６４】
基板接合体５０Ｂを構成する第二樹脂基板２と、樹脂フィルム７とを熱圧着する方法は、各樹脂基板１，２及びエラストマーシート５並びに樹脂フィルム７が加熱及び加圧によって著しく変形又は収縮する等の不都合が生じることがない方法であれば、特に限定されない。一例として、まず、第二樹脂基板２と樹脂フィルム７を所定の相対位置において重ね合せて、加圧板によって加圧しながら、前述の基板接合体５０Ａと樹脂フィルム７を挟んだ状態にする。次いで、前記加圧板を介して、基板接合体５０Ａ及び樹脂フィルム７の少なくとも一方を全体的に均等に加熱することにより、基板接合体５０Ａを構成する第二樹脂基板２の上面２ｂと樹脂フィルム７が接合された基板接合体５０Ｂを得ることができる。
【０１６５】
基板接合体５０Ｂにおいては、第二樹脂基板２の上面２ｂと樹脂フィルム７が接着している一方、第二樹脂基板２の上面２ｂに形成された凹部からなる微細構造である貫通孔６の内壁面（内側面）及び溝８の内壁面及び底面は、樹脂フィルム７とは接触しておらず、接着もしていない。
【０１６６】
上記の熱圧着後、各樹脂基板１，２及びエラストマーシート５並びに樹脂フィルム７が冷却するまで、加圧を継続することにより、冷却過程における基板接合体５０Ｂの反り又は変形を防止することができる。
【０１６７】
基板接合体５０Ｂを構成する第二樹脂基板２と、樹脂フィルム７とを熱圧着する工程において、第二樹脂基板２の融点は樹脂フィルム７のビカット軟化温度よりも高く、前記熱圧着する際の加熱温度が、第二樹脂基板２の融点未満、且つ樹脂フィルム７のビカット軟化温度以上にできる。
この融点とビカット軟化温度の関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第二樹脂基板２に対して樹脂フィルム７が熱圧着し易くなる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６及び溝８の形状が熱圧着によって変形することを防ぐことができる。
【０１６８】
第二樹脂基板２の融点と樹脂フィルム７のビカット軟化温度の差は１０℃以上にできる。
上記範囲であると、熱圧着において、第二樹脂基板２よりも樹脂フィルム７をより速く軟化させることができるため、第二樹脂基板２に対する樹脂フィルム７の熱圧着をより容易に行うことができる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６及び溝８の形状が熱圧着によって変形することをより確実に防ぐことができる。
【０１６９】
基板接合体５０Ｂを構成する第二樹脂基板２と、樹脂フィルム７とを熱圧着する工程において、第二樹脂基板２の厚みは樹脂フィルム７の厚みよりも厚くできる。
この厚みの関係において、上記加熱温度によって熱圧着することにより、第二樹脂基板２に対して樹脂フィルム７が熱圧着し易くなる。さらに、第二樹脂基板２に形成された貫通孔６及び溝８の形状が熱圧着によって変形することを防ぐことができる。
【０１７０】
樹脂フィルム７の厚みは特に限定されず、流体デバイスの用途に応じて適宜設定可能である。樹脂フィルム７の厚みとして、例えば１００μｍ〜３００μｍ程度の厚みが挙げられる。
上記範囲であると、熱圧着による樹脂フィルム７の変形及び収縮を防止することができる。樹脂フィルム７の厚みは、フィルム全体を通して均一にできる。
【０１７１】
基板接合体５０Ｂを構成する第二樹脂基板２と、樹脂フィルム７とを熱圧着する前に、例えば第二樹脂基板２及び樹脂フィルム７の接合面のうち少なくとも一方の接合面を予め表面処理しておく。
前記表面処理としては、前記接合面の密着性又は接着性を向上させることが可能な公知方法が適用可能であり、例えば、ＵＶ照射、オゾン暴露、酸素プラズマ暴露等による、前記接合面の改質又は清浄化が挙げられる。
【０１７２】
「ビカット軟化温度」は、ＪＩＳ．Ｋ．７２０６に準拠した方法によって測定できる。
「融点」は、ＪＩＳ．Ｋ．００６４に準拠した方法によって測定できる。
第一樹脂基板１、エラストマーシート５、第二樹脂基板２及び樹脂フィルム７の「厚み」は、ＩＳＯ  ３５９９に準拠した方法によって測定できる。
【０１７３】
上記の製造方法の第一実施形態によって得られる流体デバイスにおいては、基板接合体の接合面を構成する基板表面に形成された微細構造を流路として利用し、流体が流通するとともに、基板の接合面に熱圧着されたエラストマーシートが流体の流通を制御するバルブのダイヤフラムＤとして機能し得る。前記流路は微小であるためサイズ設計を精密に行い、その設計通りのサイズで流体デバイスを製造することが重要である。また、流路だけでなく、バルブ構造を構成する貫通孔及びその貫通孔にエアを送り込む溝も同様に微小であるため、サイズ設計を精密に行い、その設計通りのサイズで流体デバイスを製造することが重要である。さらに、基板に接合されたエラストマーシートがバルブのダイヤフラムＤとして機能するためには、微細構造における局所（微小領域）において、エラストマーシートが外部からのエア圧力によって変形し、そのエア圧力が解除されればエラストマーシート自身の弾性力によって元の位置に戻る必要がある。このようなバルブ駆動においては、基板とエラストマーシートが充分に接合（接着）して、バルブ駆動によって剥がれることを防ぐ必要がある。
【０１７４】
上記の製造方法の第一実施形態においては、熱圧着によって、基板とエラストマーシートを接合している。単に、基板とエラストマーシートを強力に接合することを目的とするならば、基板が著しく変形しない範囲のなるべく高い温度で熱圧着することにより、エラストマーシートの変形を顧みずに、エラストマーシートを溶融させて熱圧着すればよい。
しかしながら、このような方法では、基板表面に形成された基板内部側へ凹の微細構造の中へ、溶融したエラストマーシートが流れ込み、微細構造を埋めてしまう問題が生じ易い。そこで、本発明の実施形態にかかる製造方法においては、上述したように、第一樹脂基板、エラストマーシート、第二樹脂基板、樹脂フィルムのそれぞれの温度特性と厚みを工夫することによって、上記問題を回避するとともに、繰り返されるバルブ駆動に耐えるために必要充分な接合力を実現している。
【０１７５】
上記の製造方法の第一実施形態においては、熱圧着によって、基板とエラストマーシートを接合しているので、流路を流れる液体に溶出する恐れがある接着剤及び物理的に嵩張るクリップが不要である。このため、上記の製造方法の第一実施形態によって得られた基板接合体としての流体デバイスは、接着剤の溶出が問題となり得る用途、例えば、バイオ、医薬、医療、化学等の分野で使用される、検査チップ、実験チップ等の用途に好適である。さらに、検査チップ、実験チップ等には、さらなる小型化が求められているので、嵩張るクリップが不要であることは極めて有利である。
【０１７６】
次に、前述の基板接合体５０Ｂの変形例として、基板接合体５０Ｃとしての流体デバイスを例示する。基板接合体５０Ｃは、図１７の分解斜視図に示すように、第一面１ａと第一面１ａに形成された複数の流路３を有する第一樹脂基板１と、第一面１ａの少なくとも一部に接合し、複数の流路３を覆うように配置された、単一のエラストマーシート５と、単一のエラストマーシート５が複数のバルブのダイヤフラムＤとして機能するバルブ構造と、を備える。基板接合体５０Ｃを構成するエラストマーシート５のビカット軟化温度は、第一樹脂基板１のビカット軟化温度より小さい。
【０１７７】
図１７の分解斜視図に示す基板接合体５０Ｃを構成する各部材の説明については、前述した基板接合体５０Ａ，５０Ｂを構成する各部材と同じ説明であるため省略する。また、基板接合体５０Ｃと基板接合体５０Ａ，５０Ｂとに共通する部材については、同じ符号を付してある。なお、図１７に示す基板接合体５０Ｃとしての流体デバイスの分解斜視図は、要部のみを示した図であり、流体デバイスの全体を表してはいない。図１〜図１６に示す流体デバイスについても同様に、流体デバイスの要部のみを示した図であり、流体デバイスの全体を表してはいない。
【０１７８】
流路３は、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された微細構造である溝３によって構成されている。本実施形態において、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された溝３は２本以上である。
【０１７９】
エラストマーシート５を構成する好適なエラストマーとしては、例えば、ポリスチレン系エラストマー、シリコーン樹脂系エラストマー等が挙げられる。ここで、「系」とは、エラストマーの総質量に対する樹脂の含有量が５０質量％以上であることを意味する。
【０１８０】
基板接合体５０Ｃに備えられたバルブ構造は、第一樹脂基板１の第一面１ａに形成された複数の溝３と、複数の溝３の天井部を構成し、第一面１ａに接合された単一のエラストマーシート５と、エラストマーシート５を介して第一樹脂基板１の第一面１ａに接合された第二樹脂基板２と、第二樹脂基板２を貫通し、複数の溝３のそれぞれの直上に位置するように配置された複数の貫通孔６と、を少なくとも有する。複数の貫通孔６は第二樹脂基板２に形成された複数の内側面によって各々構成されている。
【０１８１】
基板接合体５０Ｃにおいては更に、第二樹脂基板２の上面２ｂに形成され、各貫通孔６に連結された複数の溝８と、第二樹脂基板２の上面２ｂに接合された樹脂フィルム７とが備えられている。
【０１８２】
第二樹脂基板２の側面に開口する溝８の開口部からエアを送り込むと、エアが貫通孔６を通過して、第二樹脂基板２の下面２ａ（第二面２ａ）に接合されたエラストマーシート５の一部を、溝３の内部へ押し下げて、溝３によって構成される流路における液体の流通が妨げられる。その後、エアの送り込みを停止すると、エア圧力が解除されて、溝３の内部に陥入していたエラストマーシート５の一部が、弾性力によって元の位置に戻り、流路における液体の流通が再開する。
【０１８３】
ここで説明したバルブ駆動方式は、いわゆるノーマリーオープン方式（エア圧力の無い状態における流路は開通している方式）であるが、非特許文献１のＦｉｇ．１に記載されているようなバルブ構造を採用することによって、いわゆるノーマリークローズ方式（エア圧力の無い状態における流路は閉鎖している方式）にすることも可能である。
【０１８４】
基板接合体５０Ｃとしての流体デバイスは、前述した製造方法によって製造されているため、熱圧着によって、第一樹脂基板１、エラストマーシート５、第二樹脂基板２及び樹脂フィルム７が互いに充分強力に接合されている。
【０１８５】
この結果、流路３を流通する液体が、第一樹脂基板１とエラストマーシート５の接合が剥がれた場合に形成される間隙に漏れ出したり、第一の流路３を流通する液体と隣接する第二の流路３を流通する液体とが混ざったりする問題は生じ難い。同様に、溝８によって構成される流路８に送り込まれたエアが、第二樹脂基板２と樹脂フィルム７の接合が剥がれた場合に形成される間隙に漏れ出したり、第一の流路８を流通するエアが隣接する第二の流路８へ流入したりする問題は生じ難い。
【０１８６】
単一のエラストマーシート５は、複数の溝３を跨いで、第一樹脂基板１の第一面１ａに接合されている。ここで、仮に、各溝３に対して個別のエラストマーシートを接合すると、製造の都合上、第一樹脂基板１の第一面１ａの一部がエラストマーシートによって接合されない領域が生じる。この場合、接合面積が減少する。これに対して、基板接合体５０Ｃにおいては、単一のエラストマーシート５が第一樹脂基板１の第一面１ａの広い範囲にわたって接合しているため、エラストマーシート５と第一樹脂基板１の第一面１ａの接合面積が広くなっており、強力な接合が実現されている。
【０１８７】
同様に、単一の樹脂フィルム７は、複数の溝８及び貫通孔６を跨いで、第二樹脂基板２の上面２ｂに接合されている。ここで、仮に、各溝８に対して個別の樹脂フィルムを接合すると、製造の都合上、第二樹脂基板２の上面２ｂの一部が樹脂フィルムによって接合されない領域が生じる。この場合、接合面積が減少する。これに対して、基板接合体５０Ｃにおいては、単一の樹脂フィルム７が第二樹脂基板２の上面２ｂの広い範囲にわたって接合しているため、樹脂フィルム７と第二樹脂基板２の上面２ｂの接合面積が広くなっており、強力な接合が実現されている。
【０１８８】
上記の実施形態に係る流体デバイスによれば、流路における流体の流通を容易に制御することができる。
上記の実施形態に係る流体の制御方法によれば、流路に液体を導入する際に混入した気泡を流路内に設けた突出部を含むバルブ構造において、前記液体から分離することができる。この結果、液体の送液先に不要な気泡が到達することを防止できる。
上記の実施形態に係る検査デバイスを利用した検査方法によれば、液体試料中の検査対象物質を簡便に検出することができる。
上記の実施形態に係る流体デバイスの製造方法によれば、流体デバイスに備えられた流路及びバルブ構造を損なうことなく強固に第一基板と第二基板を接合することができる。
【符号の説明】
【０１８９】
１…第一基板、１ａ…第一面、２…第二基板、２ａ…第二面、３…流路（溝）、３ｃ…溝の底面、４…突出部、４ａ…第一端部、４ｂ…第二端部、４ｃ…頂面、５…シート、６…台座構造、６ａ，６ｂ…内側面、７…樹脂フィルム、１０…流体デバイス、Ｆ…第一方向（溝の延設方向）、Ｂ１…第一固定部、Ｂ２…第二固定部、Ｓ…液体、Ｓ１…液体の先端、Ｇ…気体。
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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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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