(57)【要約】【課題】流体流通経路が設定され、当該流体流通経路内の被処理流体に刺激を付与することができる流体プロセッサーを提供すること。【解決手段】流体プロセッサーは、基材と、この基材に形成された微小流路と、流体滞留部と、バルブと、バルブ制御機構とを備えてなる流体プロセッサー用デバイスを具え、この流体プロセッサー用デバイスには、流体に刺激を付与する刺激付与機構が設けられていることを特徴とする。また、流体プロセッサーは、上記の流体プロセッサー用デバイスの複数が接続されてなり、その各々に刺激付与機構が設けられていることを特徴とする。更に、流体プロセッサーは、上記の流体プロセッサー用デバイスの複数のものに刺激付与機構が共通に設けられていることを特徴とする。【選択図】    図４
2004294319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基材と、この基材に形成された流体が流通する第１の微小流路と、この第１の微小流路に交差する第２の微小流路と、当該第１の微小流路および第２の微小流路の交差点に形成された、当該交差点に係る微小流路より径の大きい空間による、微小流路よりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部と、この流体滞留部の各々から伸びる複数の流路部分の各々を閉止するためのバルブと、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構とを備えてなる流体プロセッサー用デバイスを具え、
この流体プロセッサー用デバイスには、前記微小流路および／または前記流体滞留部内の流体に刺激を付与する刺激付与機構が設けられていることを特徴とする流体プロセッサー。
【請求項２】
請求項１に記載の流体プロセッサー用デバイスの複数が接続されてなり、その各々に刺激付与機構が設けられていることを特徴とする流体プロセッサー。
【請求項３】
請求項１に記載の流体プロセッサー用デバイスの複数のものに刺激付与機構が共通に設けられていることを特徴とする流体プロセッサー。
【請求項４】
刺激付与機構が、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体プロセッサー。
【請求項５】
熱的刺激付与機構が、前記微小流路および前記流体滞留部の少なくとも一方における少なくとも一部に近接した状態で基材に形成された、熱交換媒体が供給される熱交換媒体流通路よりなるものであることを特徴とする請求項４に記載の流体プロセッサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体プロセッサーに関し、詳しくは、流体流通経路が選択的に設定することが可能である微小流路網を有する液体プロセッサー用デバイスにおいて、流体処理を行うための流体処理用流通経路が設定されると共に、被処理流体に刺激を付与する刺激付与機構が備えられてなる流体プロセッサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近においては、微量の液体試薬などを反応させるマイクロリアクターが注目されており、それは、所期の反応の実行に要する液体試薬が微量でよいなどの微小サイズによる利点のみでなく、反応に要する時間がきわめて短時間でよいために、例えば、迅速性が求められる医療の分野における生体の検査などにおいて、きわめて便利だからである。
【０００３】
しかしながら、実際に実行されるべき微量反応のタイプは、その目的によってきわめて多様である。例えば、最も単純なものは２種の反応用液体を単に接触させる反応であるが、複数の接触反応を順次に行うことや重層的に行うことが要請される場合もある。
【０００４】
従来、微量反応を実行するためのマイクロリアクターとしては、例えば、板状の基材にマイクロチャンネルとも称される微小流路を形成したものが提案されている。
然るに、従来のマイクロリアクターは、特定のタイプの微量反応を行うためのものとして構成されており、従って、当然のことながら、異なるタイプの微量反応には用いることができない。
【０００５】
このように、従来のマイクロリアクターは、いわば専用型のものとして提供されているため、多くのタイプの微量反応を実行することが要請される場合には、必要とされる微量反応のタイプに応じて、多種のマイクロリアクターを予め用意しておくことが必要とされるが、これは、不可避的に多くの無駄が伴うこととなる。
また、或る微量反応において、一部の変更が望まれる場合が少なくないが、従来のマイクロリアクターでは、その反応経路が固定されているため、そのような要請に応えることができない。
【０００６】
以上のような事情から、液体流通経路を選択的に設定することのできる微小流路網が形成されてなる液体プロセッサー用デバイスが提案されている（例えば、「特願２００２−１５４１２４号」明細書参照。）。
【０００７】
この液体プロセッサー用デバイスは、板状の基材に、液体が流通する微小流路による微小流路網が形成されてなり、当該微小流路網は、例えば、各々縦方向に平行に伸びる複数の第１の微小流路と、この第１の微小流路と交差する、各々横方向に平行に伸びる複数の第２の微小流路とを有し、当該微小流路網における微小流路の交差点の各々から伸びる複数の流路部分の各々に、当該流路部分を閉止するバルブが設けられると共に、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構を備えてなるものである。
【０００８】
従って、この液体プロセッサー用デバイスによれば、選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態とされることにより、少なくとも１つの液体入口とこの液体入口に通ずる液体出口とを有する液体流通経路を設定することができ、これにより、種々の長さの流通経路を有する液体プロセッサーを構成することができる。
【０００９】
そして、この液体プロセッサーによれば、被処理液体を、例えばマイクロポンプを利用して液体入口から流入させて設定された流通経路によって流通させることにより、流通の過程において適宜の処理が施された液体を液体出口から排出させることができ、従って、微量の被処理液体に対して所期の処理が施された液体を得ることができる。例えば、２種の反応用液体を２つの液体入口から流入させて混合した状態で流通経路を流通させることにより反応させ、反応結果物である液体を液体出口から得ることができる。
【００１０】
しかしながら、実際の液体プロセッサーにおいては、目的とする微量処理によっては、流通経路を設定して２種またはそれ以上の被処理液体を混合することだけでは要請される処理速度を実現することができないなど、当該微量処理を所期の態様で実行することができない場合がある、という問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、実行すべき流体処理に応じて流体流通経路が設定され、この流体流通経路内の被処理流体に、当該流体処理に対応して刺激を付与することができる流体プロセッサーを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体プロセッサーは、板状の基材と、この基材に形成された流体が流通する第１の微小流路と、この第１の微小流路に交差する第２の微小流路と、当該第１の微小流路および第２の微小流路の交差点に形成された、当該交差点に係る微小流路より径の大きい空間による、微小流路よりの流体が一時的に滞留して保持される流体滞留部と、この流体滞留部の各々から伸びる複数の流路部分の各々を閉止するためのバルブと、当該バルブの各々をその閉止状態と開放状態との間で制御するバルブ制御機構とを備えてなる流体プロセッサー用デバイスを有し、更に、この流体プロセッサー用デバイスの前記微小流路および／または前記流体滞留部内の流体に刺激を付与する刺激付与機構とを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の流体プロセッサーは、上記の流体プロセッサー用デバイスの複数が接続されてなり、その各々に刺激付与機構が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の流体プロセッサーは、上記の流体プロセッサー用デバイスの複数およびこれらの流体プロセッサー用デバイスに共通の刺激付与機構よりなることを特徴とする。
【００１４】
以上において、刺激付与機構が、熱的刺激付与機構および輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることが好ましく、また、熱的刺激付与機構が、前記微小流路および前記流体滞留部の少なくとも一方における少なくとも一部に近接した状態で基材に形成された、熱交換媒体が供給される熱交換媒体流通路よりなるものであることが好ましい。
【００１５】
【作用】
本発明の流体プロセッサーによれば、微小流路網を有し流体流通経路が選択的に設定される流体プロセッサー用デバイスを具え、当該流体プロセッサー用デバイスには刺激付与機構が備えられていることにより、流体流通経路内および／または流体滞留部内の被処理流体に、目的とする微量流体処理に応じた態様で種々の刺激が付与されるため、当該目的とする微量流体処理に対応して、従来の流体プロセッサーにおいては設定することが不可能であった処理条件の設定を実行することができる。従って、当該微量流体処理をきわめて大きい自由度と高い効率をもって実行することができ、しかも、種々の新規な微量流体処理を実行することも可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の流体プロセッサーを構成する流体プロセッサー用デバイス（以下、単に「デバイス」という。）であって、熱的刺激付与機構を備えた構成の一例を模式的に示す説明図である。
【００１７】
図１の例において、デバイス１０は、全体が矩形の板状の基材１２において、その肉厚部内を、その面方向において各々水平方向に伸びて両端が左右両側縁において開口し、トンネル状の２本の横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２が互いに上下方向に離間して形成されていると共に、当該面方向において各々垂直方向に伸びて両端が上下両端縁において開口する、トンネル状の２本の縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２が互いに左右方向に離間して形成されており、この横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２および縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２が、合計４つの流体滞留部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４において互いに交差する構成とされており、これにより微小流路網が形成されている。
【００１８】
そして、このデバイス１０には、トンネル状の熱交換媒体流通路１３が当該基材１２の肉厚部内において前記横方向微小流路Ｈ１、Ｈ２および縦方向微小流路Ｖ１、Ｖ２の各々に平行に沿った状態で近接して伸びることにより、前記微小流路網から独立した態様で形成されており、これにより、被処理流体に対して熱的刺激を付与する刺激付与機構としての熱的刺激付与機構がデバイス１０に備えられた構成とされている。
【００１９】
この図において、Ｈ１ｉ、Ｈ２ｉ、Ｖ１ｉおよびＶ２ｉは、基材１２の左側縁および上側縁に位置された開口、Ｈ１ｏ、Ｈ２ｏ、Ｖ１ｏおよびＶ２ｏは、基材１２の右側縁および下側縁に位置された開口、１３ｉおよび１３ｏは、それぞれ、基材１２の上側縁に位置された熱交換媒体流通路１３に係る供給用開口および排出用開口である。
【００２０】
具体的に説明すると、上部の横方向微小流路（以下、「上部横流路」ともいう。）Ｈ１と左側の縦方向微小流路（以下、「左側縦流路」ともいう。）Ｖ１とが流体滞留部Ｘ１において交差しており、上部横流路Ｈ１と右側の縦方向微小流路（以下、「右側縦流路」ともいう。）Ｖ２とが流体滞留部Ｘ２において交差し、下部の横方向微小流路（以下、「下部横流路」ともいう。）Ｈ２と左側縦流路Ｖ１とが流体滞留部Ｘ３おいて交差しており、下部横流路Ｈ２と右側縦流路Ｖ２とが流体滞留部Ｘ４において交差している。
【００２１】
そして、上部横流路Ｈ１、下部横流路Ｈ２、左側縦流路Ｖ１および右側縦流路Ｖ２の各々が、当該流路上における２つの交差部によって分割されて形成されている３つの流路部分の各々には、当該流路部分を開閉するバルブが設けられている。
【００２２】
以上の構成を有するデバイス１０を形成する基材１２の肉厚部には、熱交換媒体流通路１３が、図示するように、当該熱交換媒体流通路１３に係る２つ流路形成部分により微小流路Ｖ１、Ｖ２、Ｈ１およびＨ２に係る各流路部分の両側において近接すると共に、流体滞留部Ｘ１乃至Ｘ４の各々にも近接した状態に伸びて、全体として独立した、供給用開口１３ｉおよび排出用開口１３ｏを有する１本の流通路として形成されている。
【００２３】
この図の例において、上部横流路Ｈ１および下部横流路Ｈ２で区画される上下方向に並ぶ３つの領域を上から順にＡ、ＢおよびＣとし、また左側縦流路Ｖ１および右側縦流路Ｖ２で区画される左右方向に並ぶ３つの領域を左から順にａ、ｂおよびｃとし、各バルブ並びに流路部分を、それが位置する微小流路の符号と領域の符号とを連記することにより、特定することとする。
例えば、上部横流路Ｈ１の左側領域ａにおける流路部分におけるバルブは「バルブＨ１ａ」のように表記される。
【００２４】
従って、上部横流路Ｈ１の各流路部分にはバルブＨ１ａ、Ｈ１ｂおよびＨ１ｃが、下部横流路Ｈ２の各流路部分にはバルブＨ２ａ、Ｈ２ｂおよびＨ２ｃが、左側縦流路Ｖ１の各流路部分にはバルブＶ１Ａ、Ｖ１ＢおよびＶ１Ｃが、右側縦流路Ｖ２の各流路部分にはバルブＶ２Ａ、Ｖ２ＢおよびＶ２Ｃが、それぞれ設けられた状態とされている。
【００２５】
以上において、熱交換媒体流通路１３は、図示しない熱交換媒体供給機構により、その供給用開口１３ｉから熱交換媒体が供給されることにより微小流路網内の被処理流体に対して加熱・冷却などの熱的な刺激を付与する刺激付与機構である熱的刺激付与機構を構成するものである。
【００２６】
ここで、熱交換媒体流通路１３としては、適宜の熱交換媒体が流通することのできる構成を有するものであればよく、例えば内径が１０〜３０００μｍの円形トンネル状とされればよい。
【００２７】
この熱交換媒体流通路１３に供給される熱交換媒体としては、当該熱交換媒体と基材１２との間に存在する熱勾配に従った熱伝導により当該基材１２を冷却する冷媒または当該基材１２を加熱する熱媒として作用するものであれば特に制限されるものではなく種々のものを利用することができる。
熱交換媒体の具体例としては、例えば水、水蒸気、過熱水蒸気、メタノール、ポリエチレングリコールなどのアルコール類、アルキルナフタレン類、アルキルベンゼン類などの芳香族炭化水素、脂環式炭化水素、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、などの飽和脂肪族炭化水素または不飽和脂肪族炭化水素、溶融塩類、フッ化炭化水素、フッ化ハロゲン化炭化水素、アンモニア、窒素、空気などを挙げることができ、これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて利用することができる。
【００２８】
図２は、バルブの具体的な構成を示す説明用断面図である。
この図において、基材１２の肉厚部（図２における斜線部）中には、バルブ室を構成する微小流路より大きな内径を有する球状空間２０が形成されており、各々、この球状空間２０に開口することによって互いに連通される一方の細孔２２と他方の細孔２４とにより、流路部分が形成されている。
【００２９】
一方の細孔２２は、基材１２の表面に沿って伸びる主部分２２Ａと、この主部分２２Ａに連続する「コ」字状の屈曲部分２２Ｂとを有してなり、屈曲部分２２Ｂは、球状空間２０の上部において円形の開口２３を介して当該球状空間２０に連通している。この開口２３は、その周縁がバルブの弁座となるものである。また、他方の細孔２４は、基材１２の表面に沿って伸び、球状空間２０の側部に開口２５において連通している。
【００３０】
球状空間２０内には、一方の細孔２２に係る開口２３および他方の細孔２４に係る開口２５の径のいずれよりも大きい外径を有する、バルブの弁体となるバルブ粒子を構成するバルブボール２８が配置されている。このバルブボール２８は磁場感応性物質、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性体よりなるものとされている。そして、このバルブボール２８を基材１２の厚さ方向に移動させるための可磁性化膜３０が、基材１２の表面の全体に設けられている。
【００３１】
ここで、バルブボール２８は、その表面に弾性物質よりなる弾性被膜層が形成されていてもよい。弾性被膜層を備えたバルブボールによれば、当該弾性被膜層がＯ−リングとして作用するために、被処理流体がガス状である場合においてもバルブにおける高い気密性が確保される。
このような弾性物質の材質としては、適宜の弾性を有する物質であって、処理されるべき流体（被処理流体）に対して悪影響を与えないものが用いられればよい。
【００３２】
この可磁性化膜３０は、いずれかの球状空間２０に対向する部分を磁化させると、当該部分に生ずる磁場の作用により、当該球状空間２０のバルブボール２８を吸引して一方の細孔２２に係る開口２３の周縁に押圧させ、これにより、当該開口２３を塞いで当該一方の細孔２２と球状空間２０との連通を遮断し、もって当該流路部分を流体の流通が禁止された状態とするものである。
このように、可磁性化膜３０は、当該バルブに対するバルブ制御機構としての作用を有するものであり、このバルブ制御機構が駆動されることにより、開放状態にあったバルブが閉止状態とされる。そして、一旦、閉止状態とされたバルブは、当該部分が消磁されるまでの間は、そのまま閉止状態を維持することができるものとされている。
【００３３】
ここで、可磁性化膜３０としては、現在公知のもの、例えば、磁気カードの処理に利用されているカードライターや、パソコンのハードデイスクドライブの記憶方式によるものを用いることができる。
【００３４】
図３は、縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路の延伸方向に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【００３５】
図示する例においては、流体滞留部３１は、基材１２の肉厚部中において、上下方向に伸びる全体が円柱状の空隙により形成されている。この流体滞留部３１の上部領域には、縦方向微小流路３５Ａおよび横方向微小流路３６Ａが開口し、また、下部領域には、縦方向微小流路３５Ｂおよび横方向微小流路３６Ｂが開口することによって４つの流路部分が互いに連通されて流体流通経路が形成されている。
【００３６】
ここで、流体滞留部３１の内部には、種々の被処理物などを支持するが流体の透過を許容する膜状支持部材が、面方向に伸びて、当該流体滞留部３１の内部空間を上部空間および下部空間に分割するよう配設されていてもよく、この上部空間および下部空間の各々に例えば２本の微小流路が開口する構成とされていてもよい。
【００３７】
そして、流体滞留部３１が、膜状支持部材を備えている場合には、流体滞留部３１に開口する、微小流路に係る開口部の各々においては、必要に応じて、例えば種々のメッシュ状部材よりなる被処理物流失防止部材（図示せず）が設けられていてもよく、これにより流体の流過が許容されると共に、流体滞留部３１内に位置された被処理物が流失することを防止することができる。
【００３８】
デバイス１０においては、対象となるデバイスにおけるすべてのバルブに係るバルブ制御機構の個々のものを駆動する機能を有する流路部分開閉機構が設けられると共に、当該デバイスの微小流路網情報およびバルブの位置に関する情報が記憶されたコンピュータよりなる流通経路設定装置が設けられている。
この流通経路設定装置においては、適宜の形の信号による流体流通経路設定指示により、選択された流路部分以外の流路部分に係るバルブが閉止状態となるよう流路部分開閉機構が駆動され、これにより、特定の流体滞留部を介して連通する所要の流体流通経路が設定されて、デバイス１０が流体プロセッサーとされる。
【００３９】
基材１２を構成する材質としては、特に限定されるものではなく、微小流路を流通する流体の種類、備えられる刺激付与機構の種類、または当該刺激付与機構により設定される反応条件などに応じて、適宜選択されることが好ましい。具体的には、例えばガラス、樹脂または金属などを好ましく用いることができ、製造が容易であることから、特に樹脂を用いることが好ましい。
【００４０】
以上において、基材１２の材質としては、例えばガラスまたは透明性樹脂などの光透過特性を有するものを利用することが好ましく、これにより、流体滞留部などの目視による観察を可能とすることができる。
そして、基材１２を樹脂により形成する場合には、加工成形が容易であることから、いわゆる光造形加工法を利用することが好ましい。
また、微小流路は、その内周壁面が、例えばフッ素系樹脂などによりコーティングされていてもよい。
【００４１】
以上のデバイス１０における基材１２に係る寸法、形状などの条件は自由に決定することができるが、その一例を挙げると、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５ｍｍの正方形のものである。
また、微小流路の各々は、例えば水、種々のガスなどの流体が流通することのできるものであればよく、例えば内径が３０μｍの円形トンネル状とされ、この場合の流体の流量は例えば０．５μＬ／分とされる。
更に、バルブにおいて、球状空間２０の内径は例えば８０μｍとされ、バルブボール２８の外径は例えば４０μｍとされればよい。
【００４２】
流体滞留部３１としては、例えば０．０００８〜２０μｌの容積を有するものとすることができ、例えば高さが１００〜３０００μｍ、特に好ましくは２００〜２０００μｍであり、直径が１００〜３０００μｍ、特に好ましくは２００〜２０００μｍである円柱状のものを好ましく用いることができるが、この流体滞留部の形態は、特に制限されるものではなく、目的とする反応に応じた大きさ、形状とすることができ、例えば球状、直方体形状としてもよい。
【００４３】
図１に示す構成のデバイス１０よりなる流体プロセッサーにおいては、適宜のバルブにおける開閉状態が制御されて流体流通経路が形成されており、図示しない、例えばマイクロポンプよりなる流体供給機構により適宜の開口から被処理流体が当該流体流通経路に供給されると共に、例えばマイクロポンプよりなる熱交換媒体供給機構により、供給用開口１３ｉから熱交換媒体が熱交換媒体流通路１３に供給され、これにより、所望の微量流体処理が実行される。
【００４４】
この流体プロセッサーにおいては、先ず、基材１２が、熱交換媒体と当該基材１２との間に存在する熱勾配に従った熱伝導によって所期の温度に調節される。これにより基材１２と被処理流体との間に熱勾配が形成され、その結果生じる熱伝導により、当該被処理流体に対して適宜の熱的刺激が間接的に付与されるものである。ここで、このような態様で熱交換媒体を利用した熱的刺激付与機構においては、当該熱交換媒体から被処理流体までの熱伝導が間接的であるため、熱伝導に伴う伝導損失を考慮して、熱交換媒体の温度を調節することが好ましい。
【００４５】
具体的には、熱交換媒体流通路１３に熱交換媒体が供給されて基材１２の温度状態が設定される。また、例えば図４に示すように、図１に示されたデバイス１０において、バルブＨ１ｂ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｃ、Ｖ１ＢおよびＶ１Ｃが閉止状態とされると共にこれら以外のバルブが開放状態とされることにより、微小流路Ｖ２の全部、流路部分Ｈ２ａおよび流路部分Ｈ２ｂにおいては被処理流体の流通が可能な状態が形成される。
【００４６】
この状態において、基材１２の外周縁における開口Ｖ２ｉおよびＨ２ｉから、流路部分Ｖ２ＡおよびＨ２ａにそれぞれ被処理流体である流体Ｌ１およびＬ２を流入させると、基材１２を介して熱的刺激が付与されて適宜の温度状態とされた流体Ｌ１および流体Ｌ２が流体滞留部Ｘ４で合流して接触し、更に混合状態となって流路部分Ｖ２Ｃを流れ、基材１２の外周における開口Ｖ２ｏから排出される排出流体ＬＰとなる。
【００４７】
以上において、流体Ｌ１および流体Ｌ２として流体反応試薬Ｒ１および流体反応試薬Ｒ２を用いれば、排出流体ＬＰは、次の反応式（１）による反応生成物Ｐ（１２）を含有するものとなる。
【００４８】
反応式（１）  Ｒ１  ＋  Ｒ２  →  Ｐ（１２）
【００４９】
ここで、流体反応試薬Ｒ１および流体反応試薬Ｒ２は、その温度が所期の温度状態に設定された状態で混合されるため、上記反応式（１）による目的とする処理である反応が高い効率で実行されることとなる。
【００５０】
以上において、刺激付与機構としては、被処理流体に対して種々の刺激を付与することができるものであれば特に制限されるものではなく、例えば前記被処理流体に種々の輻射線を利用して刺激を付与する輻射線的刺激付与機構を好ましく利用することができる。
【００５１】
このような刺激付与機構としては、微小流路内を流通する被処理流体に直接的に作用することにより、当該被処理流体に直接的に刺激が付与されるものであっても、また、先ず基材に対して作用して当該基材自体を活性化し、この活性化された基材により前記被処理流体に対して刺激が付与される、いわば基材を媒介して被処理流体に間接的に刺激が付与されるものであってもよい。
【００５２】
本発明の流体プロセッサーは、例えば一つのデバイスに対して二つ以上の刺激付与機構が備えられた構成を有するものであってもよい。この場合には、当該二つ以上の刺激付与機構は、熱的刺激付与機構または輻射線的刺激付与機構の少なくとも一方であることが好ましい。
また、流体プロセッサーは、互いに独立した複数のデバイス、または互いに接続されて複合体とされた複数のデバイスに対して、例えば熱的刺激または輻射線的刺激の少なくとも一方を付与する刺激付与機構の少なくとも一つが共通に備えられた構成を有するものであってもよい。
【００５３】
一つのデバイスについて二つ以上の刺激付与機構が備えられた構成を有する流体プロセッサーによれば、当該刺激付与機構の各々による例えば異なる種類の刺激が、被処理流体に対して同時に付与される流体処理を実行することが可能である。
【００５４】
以上において、刺激付与機構の具体例としては、例えばペルチェ素子を利用した放熱・吸熱シートよりなる温調機構、赤外光照射機構、電磁波照射機構、紫外光照射機構またはレーザー照射機構などを挙げることができる。
【００５５】
刺激付与機構として、ペルチェ素子を利用した放熱・吸熱シートよりなる温調機構を用いる場合には、当該シートを、デバイスにおける、その基材の一面または両面の全部または、例えば適宜の流路部分および流体滞留部に係る近接領域部分などに配設すればよい。
【００５６】
刺激付与機構として輻射線的刺激付与機構を利用する場合には、被処理流体が輻射線吸収性を有するものであって、デバイスは、基材の全部または一部が輻射線透過性を有する材料により形成されているものであればよいが、製造が容易であると共に、得られるデバイスが高い汎用性を実現することができることから、基材の全部が輻射線透過性を有する材料により形成されているものを用いることが好ましい。基材の全部が輻射線透過性を有するデバイスを利用する場合には、必要に応じて、その表面に特定のパターンを有するマスクを配設することにより、被処理流体に輻射線的刺激が付与される領域を適宜選択することができる。
そして、上記の態様によれば、当該輻射線による刺激が、被処理流体に直接的に、かつ、高い効率で付与される。
【００５７】
ここで、刺激付与機構として輻射線的刺激付与機構を利用する場合においては、デバイスとして、基材の全部または一部が輻射線吸収性を有する材料により形成されているものを利用することも可能である。
この場合には、当該輻射線による刺激は、基材を媒介して、いわば間接的に更被処理流体に付与されるため、被処理流体が輻射線吸収性を有するものである必要がない。
【００５８】
図５は、複数のデバイスにより流体流通経路が形成されると共に、刺激付与機構が備えられた流体プロセッサーを示す説明図である。
この流体プロセッサーは、各微小流路の流路部分に係るバルブの開放状態と閉止状態とが適宜制御されることにより各々特定の流体流通経路が形成されたデバイスにより構成された流体プロセッサー４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄおよび４０Ｅの５つが、同一平面に沿って並設されて、いわば流体プロセッサー複合体として構成されている。具体的には、流体プロセッサー４０Ａの一辺（図５においては左辺）に流体プロセッサー４０Ｂが隣接し、流体プロセッサー４０Ｂの下辺に流体プロセッサー４０Ｃが隣接し、流体プロセッサー４０Ｃの右辺に流体プロセッサー４０Ｄが隣接し、更に、流体プロセッサー４０Ｄの右辺に流体プロセッサー４０Ｅが隣接し、これにより流体プロセッサー４０Ｄ、４０Ｃが、それぞれ、流体プロセッサー４０Ａ、４０Ｂの下辺に隣接するよう配設されている。
【００５９】
ここで、流体プロセッサー４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃおよび４０Ｅは、例えば図１に示す構成の、熱的刺激付与機構が備えられたデバイスと同一の構成を有するものであり、その温度状態が、それぞれ、２５℃、５０℃、７０℃および２５℃に制御されている。
また流体プロセッサー４０Ｄは、例えば図１に示す構成の、熱的刺激付与機構が備えられたデバイスに、更に、紫外光照射機構が備えられた構成を有するものであり、その温度状態が−１０℃に制御されていると共に、特定の波長を有する紫外光が流体滞留部ＸＤ２に照射されている。
【００６０】
ここで、流体プロセッサー４０Ｄを構成するデバイスは、流体滞留部ＸＤ２に係る領域部分が、紫外光透過性を有する材料により形成された基材により構成されており、当該流体滞留部ＸＤ２を流過する、後述する中間混合物ＲＧ（１２３）は、紫外光吸収性を有する被処理流体である。
【００６１】
図５に示す例においては、第１の被処理流体である液状の反応試薬Ｒ１が、流体プロセッサー４０Ａの開口Ａ１ｉから供給されて流体滞留部ＸＡ１を含む二つの流路部分を流過することによりその温度状態が２５℃とされた後、流体プロセッサー４０Ｂにおける流体滞留部ＸＢ２および二つの流路部分を流過することによりその温度が５０℃に制御された状態で流体滞留部ＸＢ４に流入する。
【００６２】
また、第２の液状の反応試薬Ｒ２が、流体プロセッサー４０Ａの開口Ａ２ｉから供給されて流体滞留部ＸＡ２、流体滞留部ＸＡ４および流体滞留部ＸＡ３を含む四つの流路部分を流過することによりその温度状態が２５℃とされた後、流体プロセッサー４０Ｂにおける一つの流路部分を流過することによりその温度が５０℃に制御された状態で流体滞留部ＸＢ４に流入する。
【００６３】
これにより、流体滞留部ＸＢ４においては、反応試薬Ｒ１およびＲ２が、５０℃の反応条件の下に混合状態とされることとなり、その結果、当該両者による特定の反応が生起されて一次中間生成物Ｒ（１２）が生成される。
【００６４】
一次中間生成物Ｒ（１２）は、流体滞留部ＸＢ４から流体プロセッサー４０Ｃにおける一つの流路部分を流過することによりその温度が７０℃に制御された状態で流体滞留部ＸＣ２に流入する。
一方、第３の被処理流体である液状の反応試薬Ｒ３が、流体プロセッサー４０Ｃに係る開口Ｃ１ｉから供給され、流体滞留部ＸＣ１を含む二つの流路部分を流過することによりその温度が７０℃に制御された状態で流体滞留部ＸＣ２に流入する。
【００６５】
これにより、流体滞留部ＸＣ２において、一次中間生成物Ｒ（１２）および反応試薬Ｒ３が、７０℃の反応条件の下に混合状態とされることとなり、その結果、当該両者による特定の反応が生起されて、二次中間生成物（Ｒ１２３）が生成される。
【００６６】
次いで、二次中間生成物（Ｒ１２３）は、流体滞留部ＸＣ２から流体滞留部ＸＣ４を含む二つの流路部分を流過した後、流体プロセッサー４０Ｄにおける一つの流路部分を流過することによりその温度が−１０℃に制御された状態で流体滞留部ＸＤ３に流入する。
また、第４の被処理流体であるガス状の反応試薬Ｇ１が、流体プロセッサー４０Ｄに係る開口Ｄ１ｉから供給され、一つの流路部分を流過することによりその温度が−１０℃に制御された状態で流体滞留部ＸＤ３に流入する。
【００６７】
これにより、流体滞留部ＸＤ３において、二次中間生成物Ｒ（１２３）および反応試薬Ｇ１が、−１０℃の反応条件の下に混合状態とされて、中間混合物ＲＧ（１２３）が組成される。
【００６８】
この中間混合物ＲＧ（１２３）は、流体滞留部ＸＤ１を含む二つの流路部分を流過して、その温度が−１０℃に維持された状態で流体滞留部ＸＤ２に流入する。そして、この流体滞留部ＸＤ２において、当該中間混合物ＲＧ（１２３）に適宜の波長を有する紫外光による刺激が付与され、これにより、当該中間混合物ＲＧ（１２３）を組成する二次中間生成物Ｒ（１２３）および反応試薬Ｇ１による特定の光化学反応が励起され、その結果、排出流体ＬＰに含有された状態で最終生成物Ｐが生成される。
【００６９】
最終生成物Ｐを含有する排出流体ＬＰは、流体滞留部ＸＤ２から、当該流体プロセッサー４０Ｄにおける流体滞留部ＸＤ４を含む二つの流路部分および、流体プロセッサー４０Ｅにおける流体滞留部ＸＥ３、流体滞留部ＸＥ１、流体滞留部ＸＥ２および流体滞留部ＸＥ４を含む五つの流路部分を流過することにより、その温度が２５℃に制御された状態で開口Ｅ１ｏから排出され、当該最終生成物Ｐが得られる。
【００７０】
本発明の流体プロセッサーによれば、流体プロセッサー用デバイスを具えると共に、当該流体プロセッサー用デバイスには刺激付与機構が設けられて構成されているため、目的とする流体処理に応じて被処理流体に所期の態様で種々の刺激を付与することが可能であるため、当該流体処理に係る化学反応などにおいて、例えば反応生成物の収率および／または当該反応に係る速度について高い効率を得ることができ、しかも、従来の流体プロセッサーにおいて実行することが不可能であった処理条件の設定を実行することができ、その結果、種々の新規な微量流体処理を実行することが可能である。
【００７１】
以上、本発明を具体的な形態に基づいて説明したが、本発明は、上述の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
流体プロセッサーを利用した流体処理としては、特に制限されるものではなく、その具体例としては、例えば種々の化学反応、複数の流体の混合処理、細胞などを利用した細胞反応などを挙げることができる。
【００７２】
また、流体プロセッサー用デバイスの複数が接続されてなり、その各々に刺激付与機構が設けられてなる、いわゆる流体プロセッサー複合体においては、当該流体プロセッサー用デバイスよりなる流体プロセッサーの各々が互いに積重された態様で配設されていてもよく、この場合には、設置領域に係る高い効率を実現することが可能となる。
【００７３】
更に、流体プロセッサー用デバイスの複数を具えてなる流体プロセッサーにおいて、当該流体プロセッサー用デバイスのいずれか一つに熱的刺激付与機構が設けられている場合には、当該流体プロセッサー用デバイスの各々は、例えば空気を利用した断熱層を介して例えば隣接状態に配設されることが好ましい。これにより、一の流体プロセッサー用デバイスに係る流体プロセッサーにおいて、近接して配設された他の流体プロセッサーによる熱の影響が抑制される。
【００７４】
流体プロセッサー用デバイスを構成する基材に、横方向微小流路および縦方向微小流路が形成される場合において、それらの数は２であることは必須ではなく、３またはそれ以上であってもよく、また、横方向微小流路の数と、縦方向微小流路の数とが同一であることも必須ではない。更に、横方向微小流路と縦方向微小流路との交差角度が９０度であることも必須ではなく、鋭角または鈍角で微小空間部に連通するものであってもよい。
【００７５】
流体プロセッサー用デバイスは、可磁性化膜が基材の一面の全体に設けられた構成とすることができ、このような構成によれば、バルブにおける開閉状態の制御を確実に行うことができる。
また、バルブとしては、作動状態において、または非作動状態において、上記の微小流路における流体の流通を阻止する機能を有するものであればよく、その具体的な構成が限定されるものではなく、例えば、電荷を有するバルブボールと、これを電場の作用によって移動させるバルブ制御機構により構成されるものを利用することもできる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の流体プロセッサーによれば、微小流路網を有し流体流通経路が選択的に設定される流体プロセッサー用デバイスを具え、当該流体プロセッサー用デバイスには刺激付与機構が備えられていることにより、流体流通経路内および／または流体滞留部内の被処理流体に、目的とする微量流体処理に応じた態様で種々の刺激が付与されるため、当該目的とする微量流体処理に対応して、従来の流体プロセッサーにおいては設定することが不可能であった処理条件の設定を実行することができる。従って、当該微量流体処理をきわめて大きい自由度と高い効率をもって実行することができ、しかも、種々の新規な微量流体処理を実行することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体プロセッサーを構成する流体プロセッサー用デバイスであって、熱的刺激付与機構を備えた構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】バルブの具体的な構成を示す説明用断面図である。
【図３】縦方向微小流路および横方向微小流路の交差部における流体滞留部の具体的な構成を、横方向微小流路の延伸方向に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【図４】図１のデバイスにおいて流体流通経路が形成された流体プロセッサーを示す説明図である。
【図５】複数のデバイスにより流体流通経路が形成されると共に、刺激付与機構が備えられた流体プロセッサーを示す説明図である。
【符号の説明】
１０  流体プロセッサー用デバイス
１２  基材
１３  熱交換媒体流通路
１３ｉ  供給用開口
１３ｏ  排出用開口
Ｈ１，Ｈ２  横方向微小流路
Ｖ１，Ｖ２  縦方向微小流路
Ｈ１ｉ，Ｈ２ｉ  開口
Ｈ１ｏ，Ｈ２ｏ  開口
Ｖ１ｉ，Ｖ２ｉ  開口
Ｖ１ｏ，Ｖ２ｏ  開口
Ｘ１〜Ｘ４  流体滞留部
Ａ、Ｂ、Ｃ  領域
ａ、ｂ、ｃ  領域
２０  球状空間
２２  一方の細孔
２２Ａ  主部分
２２Ｂ  屈曲部分
２３、２５  開口
２４  他方の細孔
２８  バルブボール
３０  可磁性化膜
３１  微小空間部
３５Ａ、３５Ｂ  縦方向微小流路
３６Ａ、３６Ｂ  横方向微小流路
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ  流体プロセッサー
ＸＡ１〜ＸＡ４、ＸＢ１〜ＸＢ４、ＸＣ１〜ＸＣ４  流体滞留部
ＸＤ１〜ＸＤ４、ＸＥ１〜ＸＥ４  流体滞留部
Ａ１ｉ、Ａ２ｉ、Ｃ１ｉ、Ｄ１ｉ、Ｅ１ｏ  開口
【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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