JPWO2019163688A1 - 流体取扱装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ドロップレットを容易に分取することができる流体取扱装置を提供することを目的とする。上記目的は、ドロップレットを含む流体を送液したときに、前記ドロップレットが内部を移動可能な第１流路と、前記第１流路を移動する前記ドロップレットを捕捉する第１チャンバーと、前記第１チャンバーが捕捉した前記ドロップレットが移動可能な第２チャンバーと、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する第２流路とを有し、前記第２流路は、前記ドロップレットの通過と通過の制限とを選択的に実行され得る、する流体取扱装置により、達成される。

Description

本発明は、流体取扱装置に関する。

臨床検査や食物検査、環境検査などの検査において、細胞や、タンパク質、核酸などの微量な被分析物を高精度に分析するための流体取扱装置が知られている。たとえば、上記被分析物を含む流体から生成された、直径が０．１〜１０００μｍの微小な液滴（以下、「ドロップレット」ともいう）を取り扱う流体取扱装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。上記流体取扱装置では、生成された全部のドロップレットから、所定の被分析物（以下、「被選別物」ともいう）を含むドロップレットが選別される。

非特許文献１に記載のような流体取扱装置が取り扱うドロップレットを分取して、それぞれのドロップレットに含まれる被分析物を個別に解析したいという要求がある。

流体内の物質を分取する方法として、たとえば、特許文献１には、複数のトランスデューサーから生成された定常波の節となる部分に粒子状の物質を浮かせることで、上記節の移動および固定によって上記粒子状の物質の移動および停止を制御できると記載されている。特許文献１によれば、このようにして粒子状の物質の移動を制御すれば、ＦＡＣＳ（Fluorescence activated cell sorting）による細胞の分取などに応用可能であるとされている。

また、特許文献２には、流体の流通方向に対向して配置された面に窪みを設けることで、流体中の粒子状の物質を上記窪みに一時的に安定して保持させることができ、処理または観測した後には保持した粒子状の物質を放出することもできると記載されている。

また、特許文献３には、流路の幅に応じて変形可能な、流路を塞ぐように形成された液体塊を、球状などの形状に形成された流路の拡大部に捕捉できることが記載されている。

米国特許出願公開第２００２／００２２２６１号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２２４３８０号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１７７５８６号明細書

C. Wyatt Shields IV, et al., Microfluidic cell sorting: a review of the advances in the separation of cells from debulking to rare cell isolation, Lab on a Chip, Vol. 15, pp.1230-1249

しかしながら、特許文献１〜特許文献３に記載の方法では、それぞれの物質を個別のウェルに分注することが困難であったり、分注させるためには大掛かりな装置が必要だったりしていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ドロップレットを容易に分取することができる流体取扱装置を提供することを、その目的とする。

本発明の流体取扱装置は、ドロップレットを含む流体を流動させたときに、前記ドロップレットが移動可能な第１流路と、前記第１流路が拡幅してなり、前記第１流路より鉛直上方に拡幅するように配置された状態において、前記第１流路を移動する前記ドロップレットを捕捉する第１チャンバーと、前記第１チャンバーが捕捉した前記ドロップレットが移動可能な第２チャンバーと、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する第２流路とを有する。前記第２流路は、前記ドロップレットの通過と通過の制限とを選択的に実行され得る。

また、本発明の流体取扱システムは、前記流体取扱装置と、前記第１流路より鉛直上方に前記第１チャンバーが拡幅するように前記流体取扱装置を保持可能な保持機構と、を備える。

本発明によれば、ドロップレットを容易に分取することができる流体取扱装置が提供される。

図１Ａは、第１の実施形態に係る流体取扱装置の構成を示す模式平面図であり、図１Ｂは、上記流体取扱装置の図１Ａに示す線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、上記流体取扱装置の図１Ａに示す線１Ｃ−１Ｃにおける断面図である。 図２Ａは、上記流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに円で示す領域２ＢのＹＺ平面における拡大断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに円で示す領域２ＢのＸＺ平面における拡大断面図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、第１の実施形態に係る流体取扱装置を操作するときに、ドロップレットがメイン流路を移動する様子を示す模式断面図であり、図３Ｃおよび図３Ｄは、ドロップレットが第１チャンバーに捕捉される様子を示す模式断面図であり、図３Ｅおよび図３Ｆは、ドロップレットが第２流路に導入される様子を示す模式断面図である。 図４Ａは、第２の実施形態に係る流体取扱装置の構成を示す模式平面図であり、図４Ｂは、流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図である。図４Ｃは、図４ＡのＣ領域での４Ｃ−４Ｃ線における拡大断面図である。 図５Ａは、第２の実施形態の変形例に係る流体取扱装置の構成を示す模式平面図であり、図５Ｂは、流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図である。 図６Ａは、第３の実施形態に係る流体取扱装置の構成を示す模式平面図であり、図６Ｂは、流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図である。 図７Ａは、第４の実施形態に係る流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに円で示す領域７ＢのＹＺ平面における拡大断面図であり、図７Ｃは、図７Ａに円で示す領域７ＢのＸＺ平面における拡大断面図である。 図８Ａは、第５の実施形態に係る流体取扱装置の構成を示す模式平面図であり、図８Ｂは、流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図である。

［第１の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図１Ａは、本実施形態に係る流体取扱装置１００の構成を示す模式平面図であり、図１Ｂは、流体取扱装置１００の図１Ａに示す線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、流体取扱装置１００の図１Ａに示す線１Ｃ−１Ｃにおける断面図である。流体取扱装置１００は、薄板形状の本体部（基板）１１０と、本体部１１０の一対の表面１１２および表面１１４にそれぞれ接合された第１被覆部１８２および第２被覆部１８４と、を有する。なお、図１Ｂおよび図１Ｃは、ハッチングを省略している。

図２Ａは、本体部１１０の構成を示す模式平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに円で示す領域２Ｂの表面１１２の付近を示すＹＺ平面における拡大断面図であり、図２Ｃは、図２Ａに円で示す領域２ＢのＸＺ平面における拡大断面図である。なお、説明を容易にするため、図２Ｂでは本体部１１０の表面１１２が第１被覆部１８２に被覆されて流路が形成された状態を示す。後述する図３Ａ〜図３Ｆも同様である。

流体取扱装置１００は、いずれも本体部１１０の表面１１２に設けられた凹部に第１被覆部１８２を被覆して形成される、流入口１２２と排出口１２４とを連通する第１流路１２０、第１流路１２０が拡幅してなる空間である複数の第１チャンバー１３０、複数の第１チャンバー１３０のそれぞれと対をなして配置された複数の第２チャンバー１４０、および第１チャンバー１３０と第２チャンバー１４０とを連通する第２流路１５０を有する。流体取扱装置１００は、さらに、本体部１１０の表面１１２に設けられた凹部に第１被覆部１８２を被覆して形成される第２チャンバー１４０と、本体部１１０の表面１１２に開口する開口部１６５と、の間に形成された空間である回収部１６０を有する。

流体取扱装置１００は、被選別物（たとえば、細胞、ＤＮＡ、および酵素などのタンパク質）を含む流体から生成された液滴（ドロップレット）の分散液を、ポンプなどの外力により、第１流路１２０に流通させることが可能である。上記分散液は、水などの溶媒に被選別物が含有された液滴であるドロップレットが、ドロップレットに対して溶解性が低い油などの母相流体に分散した分散液である。上記ドロップレットは、たとえば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上２００μｍ以下の直径を有する略球形の液滴とし得る。ドロップレットは、公知の方法により生成できる。なお、ドロップレットは、被選別物を含まない液滴であってもよい。

ドロップレットは、母相流体よりも比重が軽い溶媒から形成される。そのため、第１チャンバー１３０が第１流路１２０より鉛直上方に拡幅するように（第１流路との接続位置よりも重力方向の反対方向に拡幅するように）流体取扱装置１００が配置された状態で、ドロップレットを含む流体に第１の流速で第１流路１２０を流通させると、ドロップレットは、第１流路１２０から第１チャンバー１３０に移動し、第１チャンバー１３０に捕捉される。第１チャンバー１３０は１個または少数のドロップレットのみを捕捉できる大きさであるため、ドロップレットは、複数の第１チャンバー１３０に分散して捕捉される。その後、ドロップレットを含まない流体に、第１の流速よりも高い第２の流速で第１流路１２０を流通させると、分散して捕捉されたドロップレットは、それぞれ、第１チャンバー１３０から第２流路１５０に移動し、第２流路１５０から第２チャンバー１４０に移動し、さらに回収部１６０に移動する。その後、第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺して、それぞれの回収部１６０からドロップレットを回収する。このようにして、流体取扱装置１００は、ドロップレットを容易に分取させることができる。

本体部１１０は、表面１１２に凹部が設けられており、表面１１２に第１被覆部１８２が接合されると、上記凹部は、第１流路１２０、第１チャンバー１３０、第２チャンバー１４０、および第２流路１５０となる。第１流路１２０となる凹部は、一定の深さを有する、溝状の凹部であり、両端部の一部の領域が幅広に形成され、残りの領域が幅狭に形成される。第１チャンバー１３０となる凹部は、第１流路１２０となる凹部の幅狭に形成された領域からいずれも同じ方向に分岐して形成された、第１流路１２０となる凹部よりも深い深さ（表面１１２から表面１１４方向への深さ）を有する複数の小区画である。第２チャンバー１４０となる凹部は、第１流路１２０となる凹部に対して、第１チャンバー１３０となる凹部と同じ方向に、一定の距離を開けて配置された、第１流路１２０となる凹部と同じ深さを有する複数の小区画である。第２流路１５０となる凹部は、第１チャンバー１３０となる凹部と、第２チャンバー１４０となる凹部と、を連通する、第１流路１２０となる凹部よりも浅く形成された直線状の溝状の凹部である。

本体部１１０は、それぞれの第２チャンバー１４０となる凹部の、第２流路１５０となる凹部から最も離れた領域の一部から、表面１１４に向けて、本体部１１０を貫通して形成された、複数の略半円柱状の空間を有する。上記複数の略半円柱状の空間は、本体部１１０に第１被覆部１８２および第２被覆部１８４が接合されると、第２チャンバー１４０からドロップレットを回収する回収部１６０となる。

本体部１１０は、たとえば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびシクロオレフィン樹脂などのポリオレフィン、ポリエーテル、ポリスチレン、シリコーン樹脂、ならびに各種エラストマーなどの樹脂材料から形成される。

第１被覆部１８２は、本体部１１０の表面１１２に接合されて、本体部１１０に形成された上記溝状の凹部および複数の略半円柱状の空間を被覆し、第１流路１２０、第１チャンバー１３０、第２チャンバー１４０、第２流路１５０を形成し、かつ、回収部１６０の一方の面を形成する。

第２被覆部１８４は、本体部１１０の表面１１４に接合されて、本体部１１０に形成された上記複数の略半円柱状の空間を被覆し、回収部１６０の他方の面を形成する。

第１被覆部１８２および第２被覆部１８４は、たとえばアクリル樹脂、環状オレフィン単独重合体樹脂（ＣＯＰ）、環状オレフィン共重合樹脂（ＣＯＣ）、プロピレン系エラストマーなどのオレフィン系エラストマー、ポリエチレンおよびシリコーンゴムなどの、ピペットなどによって穿刺しやすい材料から形成される。

第１被覆部１８２および第２被覆部１８４はそれぞれ、本体部１１０の表面１１２および表面１１４に熱融着されてもよいが、融着時の熱による本体部１１０、第１被覆部１８２および第２被覆部１８４の変形などを抑制する観点からは、エポキシ系などの接着剤により本体部１１０の表面１１２および表面１１４に接着されることが好ましい。

第１流路１２０は、ドロップレットを含む流体が流通する流路である。第１流路１２０の両端部には、いずれも本体部の外部に導通した流入口１２２および排出口１２４が設けられ、ドロップレットを含む流体およびドロップレットの分取に用いる流体などを流入口１２２から排出口１２４まで流通させることができる。第１流路１２０は、複数の第１チャンバー１３０が形成されたメイン流路１２６、メイン流路１２６と流入口１２２とを連通する導入流路１２７、およびメイン流路１２６と排出口１２４とを連通する排出流路１２８を有する。

メイン流路１２６、導入流路１２７および排出流路１２８の大きさは、いずれも、ドロップレットが破損しない大きさであれば、特に制限されない。例えば、メイン流路１２６の流体の流動方向に垂直な断面の断面積は、ドロップレットの断面積より小さい。この場合、ドロップレットは、メイン流路１２６を構成する側面および第１被覆部１８２によって押圧されて変形する。さらに、後述する第１チャンバー１３０の断面であってメイン流路１２６の流体の流動方向に垂直な断面の断面積が、メイン流路１２６の断面であってメイン流路１２６の流動方向に垂直な断面の断面積よりも大きいと、変形したドロップレットはメイン流路１２６もより広い空間である第１チャンバー１３０に捕捉されやすくなる。なお、本明細書において、「ドロップレットの断面積」とは、ドロップレットが外力によって変形していない状態での球相当に換算した、ドロップレットの中心を通る断面の断面積を意味する。

たとえば、メイン流路１２６の、流体の流動方向に垂直な断面積は、分取しようとするドロップレットの断面積に対する比率が１６．５％以上１００％以下とすることができる。メイン流路１２６の断面積は、例えば、ドロップレットの断面積が７８５０μｍ^２である場合（ドロップレットの粒径が１００μｍ）、１３００μｍ^２以上７８５０μｍ^２以下である。ドロップレットの破損を防ぐ観点から、ドロップレットの粒径が１００μｍである場合、メイン流路１２６の、流体の流動方向に垂直な断面における幅及び深さの最小値は、好ましくは１３μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、特に好ましくは７０μｍ以上である。すなわち、ドロップレットの粒径に対する、メイン流路１２６の、流体の流動方向に垂直な断面における幅及び深さの最小値は、好ましくは１３／１００以上、より好ましくは１／５以上、特に好ましくは７／１０以上である。

導入流路１２７および排出流路１２８は、たとえば、分取しようとするドロップレットの直径よりも十分に大きく、ドロップレットの自由な移動を可能とする流路径を有する流路である。メイン流路１２６の流路径および長さは特に限定されない。たとえば、分取しようとするドロップレットの直径が１００μｍである場合、メイン流路１２６は、表面１１２から表面１１４方向への深さが１０μｍ以上２００μｍ以下、後述する第２流路１５０における流体の流動方向に平行である幅（図２ＣにおけるＺ軸方向の幅）が３０μｍ以上２００μｍ以下、長さ（図２ＡにおけるＸ軸方向の長さ）が１ｃｍ以上２０ｃｍ以下の流路とすることができる。導入流路１２７および排出流路１２８は、表面１１２からの深さおよび表面１１２に平行となる方向の幅が、メイン流路の流路径と略同一であることが好ましい。

また、メイン流路１２６、導入流路１２７および排出流路１２８は、いずれも、流路の断面形状が略矩形状、又は略半円形であってもよい。

本実施形態では、メイン流路１２６と導入流路１２７との境界領域、およびメイン流路１２６と排出流路１２８との境界領域において、第１流路１２０の流通方向が直角に方向変換する。このような、流通方向が方向変換する領域は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、連続的かつなだらかに流路の進行方向が変更されることが好ましい。

第１チャンバー１３０は、第１流路１２０のメイン流路１２６が拡幅してなる空間である。第１チャンバー１３０は、第１流路１２０への接続部とは上記空間を挟んで対向する位置で、第２流路１５０と連通する。なお、第２流路１５０の流体の流動方向に垂直な断面の断面積は、ドロップレットの断面積よりも小さい。そのため、第１チャンバー１３０は、第１流路１２０より鉛直上方に拡幅するように流体取扱装置１００が配置された状態において、第１流路１２０を流通するドロップレットを浮力により移動させて上記空間内に捕捉する。第１チャンバー１３０は、１個または２個以上５個以下の少数のドロップレットを収容（捕捉）できる大きさを有する。ドロップレットの分取をより容易にする観点からは、第１チャンバー１３０は、１個のみのドロップレットを収容（捕捉）できる大きさを有することが好ましい。第１チャンバー１３０が１個のドロップレットを収容できる大きさを有する場合、例えば、ドロップレットの断面積に対する第１チャンバー１３０の断面積の最大値の比率は、１００％以上１６０％未満であることが好ましく、１００％以上１５０％以下であることがより好ましい。なお、第１チャンバー１３０の断面積とは、第１チャンバーの、メイン流路１２６の流体の流動方向に垂直な断面の断面積を意味する。たとえば、第１チャンバー１３０は、表面１１２から表面１１４方向への深さが３０μｍ以上５００μｍ以下、メイン流路１２６への開口径（図２ＣにおけるＸ軸方向の幅）が１００μｍ以上１６０μｍ以下、長さ（第１流路１２０への開口面と第２流路１５０への開口面との距離、すなわち図２ＣにおけるＺ軸方向の長さ）が１００μｍ以上１４０μｍ以下の空間とすることができる。

第１チャンバー１３０は、半円柱状、部分球、直方体、立方体などの任意の形状の空間とすることができる。第１チャンバー１３０は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第１流路１２０（メイン流路１２６）への開口部は、縁部が面取りされていることが好ましい。なお、本明細書において、面取りとは、Ｒ面取り（面取り後の面が曲面）およびＣ面取り（面取り後の面が平面）の両方を含むものとする。

第２チャンバー１４０は、第１チャンバー１３０のそれぞれと対をなして配置された、第１流路１２０および第１チャンバー１３０よりも大きい直径を有する、略半円柱状の空間である。たとえば、第２チャンバー１４０は、表面１１２から表面１１４方向への深さが３０μｍ以上５００μｍ以下、メイン流路１２６の流通方向と平行となる方向の幅（図２ＡにおけるＸ軸方向の幅）が３００μｍ以上５ｍｍ以下、メイン流路１２６に対する第１チャンバー１３０の拡幅方向に平行となる方向の長さ（図２ＡにおけるＺ軸方向の長さ）が５００μｍ以上５ｍｍ以下の空間とすることができる。

第２チャンバー１４０は、第２流路１５０との接合部から回収部１６０との接合部にかけて、第１流路１２０のメイン流路１２６における流体の流通方向とは異なる角度で延在（拡幅）する。流体取扱装置１００の操作およびドロップレットの移動を容易にする観点からは、第２チャンバー１４０は、メイン流路１２６における流体の流通方向に対する角度が４５°以上１３５°以下となる方向に延在することが好ましく、９０°となる方向に延在することがより好ましい。また、第２チャンバー１４０は、流体取扱装置１００の操作を容易にする観点からは、導入流路１２７における流体の流通方向と同一の方向に延在することが好ましい。

なお、第２チャンバー１４０は、半円柱状、直方柱、多角柱などの任意の形状の空間とすることができる。回収部１６０へのドロップレットの移動を容易にする観点からは、第２チャンバー１４０は、第２流路１５０との連結領域から回収部１６０にかけての断面形状が変形しないか、または漸次広くなる形状であることが好ましい。また、第２チャンバー１４０は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第２流路１５０への開口部は、縁部が面取りされていることが好ましい。

回収部１６０は、第２チャンバー１４０の縁部から表面１１４に向けて形成された、略円柱状の空間である。回収部１６０は、第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺して外部に開口させて、ピペットなどにより回収部１６０の内部に移動したドロップレットを回収させることができる大きさを有することが好ましい。たとえば、回収部１６０は、図中Ｚ方向への直径が５００μｍ以上３５ｍｍ以下の空間とすることができる。

なお、回収部１６０は、本実施形態では半円柱状であるが、直方柱、多角柱などの任意の形状の空間とすることができる。ドロップレットの回収を容易にする観点からは、回収部１６０は、表面１１２側からピペットを挿入してドロップレットを回収するときは、表面１１４から表面１１２にかけての断面形状が変形しないか、または漸次広くなる形状であることが好ましい。あるいは、回収部１６０は、表面１１４側からピペットを挿入してドロップレットを回収するときは、表面１１２から表面１１４にかけての断面形状が変形しないか、または漸次広くなる形状であることが好ましい。また、回収部１６０は、加圧されて変形されたドロップレットの破損などを防ぐ観点から、第２チャンバー１４０への開口部は、縁部が面取りされていることが好ましい。

第２流路１５０は、対をなす第１チャンバー１３０と第２チャンバー１４０とを連通する流路であり、第１流路１２０を介さずに、第１チャンバー１３０から第２チャンバー１４０へとドロップレットを移動させるための流路である。第２流路１５０の流体の流動方向に垂直な断面の断面積は、メイン流路１２６の流体の流動方向に垂直な断面の断面積よりも小さい。また、第２流路１５０の流体の流動方向に垂直な断面の断面積は、ドロップレットの断面積よりも小さく、ドロップレットの自由な移動を制限することが好ましい。ただし、第２流路１５０は、第１流路１２０に流通させる流体の流速を高めることにより、わずかに変形したドロップレットが流通可能となるような、流体の流動方向に垂直な断面の断面積を有する。メイン流路１２６の流体の流動方向に垂直な断面の断面積に対する、第２流路１５０の流体の流動方向に垂直な断面の断面積の比率は、３０％以上９５％以下であってよい。たとえば、分取しようとするドロップレットの断面積に対する、第２流路１５０の断面積の比率が１７％以上９５％以下とすることができる。具体的には、第２流路１５０は、流路径の最少値（長さ又は幅）が１７μｍ以上９５μｍ以下の流路とすることができる。

（流体取扱装置の第１の操作方法）
流体取扱装置１００は、本体部１１０の表面１１２に第１被覆部１８２が接合され、表面１１４に第２被覆部１８４が接合された状態で使用される。

はじめに、第１チャンバー１３０、第２チャンバー１４０および第２流路１５０が第１流路１２０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置１００を設置して、第１の流速で、複数のドロップレットを含む流体を流入口１２２から第１流路１２０に導入する。導入された流体成分は、第１流路１２０を導入流路１２７、メイン流路１２６および排出流路１２８の順に流通し、排出口１２４から排出される。このとき、メイン流路１２６を移動するドロップレットＤ１（図３Ａ、図３Ｂ参照）は、第１チャンバー１３０が形成された部位に到達すると、その浮力により第１チャンバー１３０へと移動する。第１チャンバー１３０には第２流路１５０が開口しているが、第２流路１５０は幅狭に形成されているため、ドロップレットＤ１は、第１チャンバー１３０から第２流路１５０への移動が制限され、第１チャンバー１３０に留まる。このようにして、ドロップレットＤ１は第１チャンバー１３０に捕捉される（図３Ｃ、図３Ｄ参照）。ただし、それぞれ第１チャンバー１３０は１つまたは少数のドロップレットしか収容（捕捉）できないので、後続のドロップレットＤ２は、順次メイン流路１２６を排出流路１２８の方向に移動していき、ドロップレットを捕捉していない次の第１チャンバー１３０に捕捉される。このようにして、複数のドロップレットは、導入流路１２７側の第１チャンバー１３０から排出流路１２８側の第１チャンバー１３０へと順次捕捉されていく。

ドロップレットを含む流体を第１流路１２０に導入するときの、導入する流体の流速は、ドロップレットの変形による第１チャンバー１３０から第２流路１５０へのドロップレットの移動が生じにくい範囲であればよい。たとえば、このとき導入する流体の流速は、２０μｍ／ｓ以上５００μｍ／ｓ以下とすることができる。

次に、第１の流速よりも速い第２の流速で、ドロップレットを含まない流体を流入口１２２から第１流路１２０に導入する。導入された流体成分は、第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、わずかに変形させて第２流路１５０に導入させ（図３Ｅ、図３Ｆ参照）、第２流路１５０を第２チャンバー１４０へと移動させる。このようにして、ドロップレットは第２チャンバー１４０に移動される。このとき、第２チャンバー１４０は、第１チャンバー１３０のそれぞれに対して第２流路１５０を介して対をなして配置されるため、ある第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットは、対応する第２チャンバー１４０のみに移動する。そのため、第１チャンバー１３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第２チャンバー１４０に移動可能である。

なお、このとき、上記ドロップレットを含まない流体を排出口１２４から第１流路１２０に導入してもよい。このときも同様に、導入された流体は、複数のドロップレットを含む流体を流入口１２２から第１流路１２０に導入して、上記ドロップレットを第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、わずかに変形させて第２流路１５０に導入させ、第２流路１５０を第２チャンバー１４０へと移動させる。上記排出口１２４から導入されるドロップレットを含まない流体は、複数のドロップレットを含む流体を流入口１２２から第１流路１２０に導入して、上記ドロップレットを第１チャンバー１３０に捕捉させたときに、排出口１２４から排出された流体（母相流体）であってもよい。このようにして、上記母相流体を再利用することで、使用する流体の量を低減して、より低コストでのドロップレットの個別回収が可能となる。なお、上記排出口１２４から排出された流体の中に、第１チャンバー１３０に捕捉されなかったドロップレットが含まれているときは、上記排出された流体を所定の深さの容器に収容することで、浮力で浮上したドロップレットと、母相流体と、を分離することができる。

ドロップレットを第１チャンバー１３０から第２チャンバー１４０へと移動させるときの、導入する流体の流速は、ドロップレットをわずかに変形させて、第２流路１５０を通っての第１チャンバー１３０から第２チャンバー１４０へのドロップレットの移動を可能とする範囲であればよい。たとえば、このとき導入する流体の流速は、６０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓとすることができる。

最後に、第２被覆部１８４が上面となるように流体取扱装置１００を設置して、第２被覆部１８４を穿刺して、それぞれの回収部１６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。あるいは、第１被覆部１８２が上面となるように流体取扱装置１００を設置して、第１被覆部１８２を穿刺して、それぞれの回収部１６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの回収部１６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

（流体取扱装置の第２の操作方法）
上述した第１の操作方法において、ドロップレットを第１チャンバー１３０から第２チャンバー１４０へと移動させるときに、１つまたは複数の回収部１６０において、第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺し、穿刺された回収部１６０に対応する第２チャンバー１４０および第２流路１５０において、第１チャンバー１３０およびメイン流路１２６の方向への加圧が生じている間に、ドロップレットを含まない流体を流入口１２２から第１流路１２０に導入してもよい。第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺することにより、第１被覆部１８２または第２被覆部１８４が穿刺された回収部１６０に対応する第２チャンバー１４０および第２流路１５０では、流体が重力により第１チャンバー１３０およびメイン流路１２６の方向に加圧される。また、流入口１２２から第１流路１２０（メイン流路１２６）に導入された流体は、上記加圧により、排出口１２４の方向への流体の移動が制限されて、第２流路１５０および第２チャンバー１４０の方向への流体の移動が促される。このようにして、１つまたは複数の回収部１６０において、第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺することによって、上記加圧が生じている間、穿刺されていない回収部１６０に対応する第２流路１５０へ流通する流体の流速を高めることができる。

そのため、本操作方法によれば、第１流路１２０（メイン流路１２６）に導入する流体の流速を、上記第１の操作方法と同様の６０μｍ/ｓ以上２０００μｍ/ｓ以下の範囲内で、上記第１の操作方法より低くしても、第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットを第２流路１５０に導入して第２チャンバー１４０に移動させることが可能である。

最後に、回収部１６０の開口部１６５が第２チャンバー１４０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置１００を設置して、第２被覆部１８４を穿刺して、それぞれの回収部１６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。あるいは、回収部１６０の開口部１６５が第２チャンバー１４０より鉛直方向下方になる角度に流体取扱装置１００を設置して、第１被覆部１８２を穿刺して、それぞれの回収部１６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの回収部１６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

このように、本操作方法によれば、第１流路１２０に導入する流体の流速をより低くしても、ドロップレットを第２チャンバー１４０に移動させることができる。そのため、第１チャンバー１３０に捕捉されたドロップレットを第２流路１５０に導入するときに、第１流路１２０に高い流速の流体を導入することによる、捕捉されたドロップレットの第１チャンバー１３０からの放出が抑制され、ドロップレットの回収効率をより高めることができる。

なお、このとき第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺される回収部１６０は、１個でもよいし複数個でもよく、ドロップレットを第２チャンバー１４０へ移動させるために必要となる流速に応じて、適宜決定すればよい。また、このとき第１被覆部１８２または第２被覆部１８４を穿刺される回収部１６０は、いずれの位置に配置された回収部１６０でもよいが、最も排出口１２４に近い位置に形成された第２チャンバー１４０の回収部１６０であることが好ましい。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置１００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

［第２の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図４Ａは、第２の実施形態に係る流体取扱装置の構成を示す模式平面図であり、図４Ｂは、流体取扱装置が有する本体部の構成を示す模式平面図である。図４Ｃは、図４ＡのＣ領域での４Ｃ−４Ｃ線における拡大断面図である。

流体取扱装置２００は、本体部２１０と、本体部２１０の一対の表面のそれぞれに接合された第１被覆部２８２および第２被覆部（不図示）と、を有する。

流体取扱装置２００は、いずれも本体部２１０の表面２１２に設けられた凹部に第１被覆部２８２を被覆して形成される、流入口２２２と排出口２２４とを連通する第１流路２２０、第１流路２２０拡幅してなる空間である複数の第１チャンバー２３０、複数の第１チャンバー２３０のそれぞれと対をなして配置された複数の第２チャンバー２４０、および第１チャンバー２３０と第２チャンバー２４０とを連通する第２流路２５０を有する。流体取扱装置２００は、さらに、本体部２１０に設けられた貫通孔の両側に第１被覆部２８２および第２被覆部を被覆して形成される回収部２６０を有する。

本実施形態に係る流体取扱装置２００は、第１流路２２０の構成のみが、第１の実施形態に係る流体取扱装置１００と相違する。そのため、共通する構成要素についての説明は省略する。

本実施形態においても、第１流路２２０は、ドロップレットを含む流体が流通する流路であり、その両端部には、いずれも本体部の外部に導通した流入口２２２および排出口２２４が設けられ、ドロップレットを含む流体およびドロップレットの分取に用いる流体などを流入口２２２から排出口２２４まで流通させることができる。ただし、本実施形態では、第１流路２２０は、第１流路の上流側から下流側へと流体が流れる開状態と、第１流路の上流側から下流側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能であり、上記開状態と閉状態との切り替えにより第１チャンバー２３０と排出口２２４との間の流体の流通量を制御する第１バルブ２２９を有する。

本実施形態では、第１バルブ２２９は、本体部２１０の表面２１２に接合された第１被覆部２８２の一部により構成されるメンブレンバルブである。図４Ｃに示すように、メンブレンバルブである第１バルブ２２９は、ダイヤフラム２２９ａおよび隔壁２２９ｂを含む。バルブ開状態では、ダイヤフラム２２９ａおよび隔壁２２９ｂの間には、第１流路２２０（メイン流路２２６）の上流側から下流側へ（流入口２２２側から排出口２２４側へ）と流体が移動するための隙間が形成されている。一方、バルブ閉状態では、ダイヤフラム２２９ａは、プッシャーなどにより隔壁２２９ｂに接触するように押圧される。このため、ダイヤフラム２２９ａおよび隔壁２２９ｂの間には、隙間が形成されず、第１流路２２０（メイン流路２２６）の上流側から下流側へ（流入口２２２側から排出口２２４側へ）の流体の流れは堰きとめられる。

なお、後述する変形例のように、本実施形態では、第１流路２２０を流入口２２２側から排出口２２４側へ、あるいは排出口２２４側から流入口２２２側へ、の双方向に流体が流通することがある。このときも、本明細書においては、「上流」とは第１流路２２０の流入口２２２側を、「下流」とは第１流路２２０の排出口２２４側を、それぞれ意味する。

第１バルブ２２９は、第１流路２２０と第１チャンバー２３０との接続位置よりも下流側の位置に配置される。具体的には、第１バルブ２２９は、複数の第１チャンバー２３０のうち最も排出口２２４に近い位置に配置された第１チャンバー２３０と、排出口２２４と、の間に配置される。第１バルブ２２９が閉鎖されると、第１チャンバー２３０から排出口２２４の方向への流体の移動が制限されて、第１チャンバー２３０から第２流路２５０および第２チャンバー２４０の方向への流体の移動が促される。このようにして、第１バルブ２２９は、第２流路２５０へ流通する流体の流速（流圧）を高める。

（流体取扱装置の操作方法）
流体取扱装置２００は、本体部２１０の一対の表面のそれぞれに第１被覆部２８２および第２被覆部が接合された状態で使用される。

はじめに、第２流路２５０および第２チャンバー２４０が第１流路２２０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置２００を設置して、複数のドロップレットを含む流体を流入口２２２から第１流路２２０に導入する。なお、このとき、第１バルブ２２９は開放しておく。これにより、第１の実施形態と同様に、ドロップレットは、第１流路２２０のメイン流路２２６を排出流路２２８の方向へと移動して、導入流路２２７側の第１チャンバー２３０から排出流路２２８側の第１チャンバー２３０へと順次捕捉されていく。

次に、流入口２２２からドロップレットを含まない流体を第１流路２２０に導入する。導入された流体成分は、第１チャンバー２３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、第２流路２５０を通過して第２チャンバー２４０へと移動させる。このようにして、それぞれの第１チャンバー２３０に捕捉されたドロップレットは、いずれも、対応する第２チャンバー２４０に移動する。そのため、第１チャンバー２３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第２チャンバー２４０に移動可能である。なお、このとき、流体取扱装置は回動させてもよく、回動させなくてもよい。

このとき、第１バルブ２２９を閉鎖して第１チャンバー２３０から排出口２２４への流体の移動を制限することで、導入されたドロップレットを含まない流体は、第１流路２２０から、第１チャンバー２３０、第２流路２５０および第２チャンバー２４０の方向への移動を促される。そのため、第２流路２５０から第１チャンバー２３０への流体の流動による、第１チャンバー２３０から第１流路２２０（メイン流路２２６）へのドロップレットの放出が抑制され、ドロップレットの回収効率をより高めることができる。

最後に、第１被覆部２８２および第２被覆部のいずれかが回収部２６０に対して鉛直方向上方となる角度に流体取扱装置２００を配置して、上記鉛直方向上方となった被覆部を、回収部２６０において穿刺して、それぞれの回収部２６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの回収部２６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置２００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

また、本実施形態に係る流体取扱装置２００によれば、ドロップレットの回収効率をより高めることができる。

（第２の実施形態の変形例）
図５Ａは、本実施形態の変形例に係る流体取扱装置２００の構成を示す模式平面図であり、図５Ｂは、流体取扱装置２００が有する本体部２１０の構成を示す模式平面図である。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第２の実施形態において、複数の第１チャンバー２３０のうち最も排出口２２４に近い位置に配置された第１チャンバー２３０と、排出口２２４と、の間に第１バルブを配置する代わりに、複数の第１チャンバー２３０のうち最も流入口２２２に近い位置に配置された第１チャンバー２３０と、流入口２２２と、の間に第２バルブ２２９ｃを配置してもよい。第２バルブ２２９ｃは、第１流路２２０と第１チャンバー２３０との接続位置よりも上流側の位置に配置される。具体的には、第バルブ２２９ｃは、複数の第１チャンバー２３０のうち最も流入口２２２に近い位置に配置された第１チャンバー２３０と、流入口２２２と、の間に配置される。

このとき、上述した流体取扱装置２００の操作において、第１チャンバー２３０にドロップレットを捕捉させた後、上記ドロップレットを含まない流体を排出口２２４から第１流路２２０に導入する。上記ドロップレットを含まない流体を排出口２２４から第１流路２２０に導入する際、第２バルブ２２９ｃが閉鎖されていると、第１チャンバー２３０から流入口２２２の方向への流体の移動が制限されて、第１チャンバー２３０から第２流路２５０および第２チャンバー２４０の方向への流体の移動が促される。このようにして、第２バルブ２２９ｃは、第２流路２５０へ流通する流体の流速（流圧）を高める。上記排出口２２４から導入されるドロップレットを含まない流体は、複数のドロップレットを含む流体を流入口２２２から第１流路２２０に導入して、上記ドロップレットを第１チャンバー２３０に捕捉させたときに、排出口２２４から排出された流体（母相流体）であってもよい。このようにして、上記母相流体を再利用することで、使用する流体の量を低減して、より低コストでのドロップレットの個別回収が可能となる。なお、上記排出口２２４から排出された流体の中に、第１チャンバー２３０に捕捉されなかったドロップレットが含まれているときは、上記排出された流体を所定の深さの容器に収容することで、浮力で浮上したドロップレットと、母相流体と、を分離することができる。

［第３の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図６Ａは、本実施形態に係る流体取扱装置３００の構成を示す模式平面図であり、図６Ｂは、流体取扱装置３００が有する本体部３１０の構成を示す模式平面図である。

流体取扱装置３００は、本体部３１０と、本体部３１０の一対の表面のそれぞれに接合された第１被覆部３８２および第２被覆部（不図示）と、を有する。

流体取扱装置３００は、いずれも本体部３１０の表面３１２に設けられた凹部に第１被覆部３８２を被覆して形成される、流入口３２２と排出口３２４とを連通する第１流路３２０、第１流路３２０が拡幅してなる空間である複数の第１チャンバー３３０、複数の第１チャンバー３３０のそれぞれと対をなして配置された複数の第２チャンバー３４０、および第１チャンバー３３０と第２チャンバー３４０とを連通する第２流路３５０を有する。流体取扱装置３００は、さらに、本体部３１０に設けられた貫通孔の両側に第１被覆部３８２および第２被覆部を被覆して形成される回収部３６０を有する。

本実施形態に係る流体取扱装置３００は、第２流路３５０の構成のみが、第１の実施形態に係る流体取扱装置１００と相違する。そのため、共通する構成要素についての説明は省略する。

本実施形態においても、第２流路３５０は、対をなす第１チャンバー３３０と第２チャンバー３４０とを連通する流路である。ただし、本実施形態では、それぞれの第２流路３５０は、第２流路３５０の上流側から下流側へと流体が流れる開状態と、第２流路３５０の上流側から下流側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能であり、上記開状態と閉状態との切り替えにより第１チャンバー３３０と第２チャンバー３４０との間の流体の流通量を制御する第３バルブ３６２を有する。本実施形態では、第３バルブ３６２は、本体部３１０の表面３１２に接合された第１被覆部３８２の一部により構成されるメンブレンバルブである。第３バルブ３６２は、第２の実施形態における第１バルブ２２９と同様の構成を有し、バルブ開状態では、第２流路３５０の上流側から下流側へ（第１チャンバー３３０側から第２チャンバー３４０側へ）と流体が移動するための隙間を形成し、バルブ閉状態では、第２流路３５０の上流側から下流側へ（第１チャンバー３３０側から第２チャンバー３４０側へ）の流体の流れを堰きとめる。

第３バルブ３６２は、流体取扱装置３００（本体部３１０）の平面視において、第１チャンバー３３０と第２チャンバー３４０との間に、第１流路３２０の流通方向に平行となる方向に配列されて配置されている。第３バルブ３６２が閉鎖されると、第１チャンバー３３０から第２チャンバー３４０への第２流路３５０を通じての流体およびドロップレットの移動が制限されるが、第３バルブ３６２が開放されると、第１チャンバー３３０から第２チャンバー３４０への第２流路３５０を通じての流体およびドロップレットの移動が容易となる。なお、本実施形態では、第３バルブ３６２が配列されて配置されるため、複数の第３バルブ３６２を、容易に、同時に操作したり、連続的に操作したりすることが可能である。

（流体取扱装置の操作方法）
流体取扱装置３００は、本体部３１０の一対の表面のそれぞれに第１被覆部３８２および第２被覆部が接合された状態で使用される。

はじめに、第２流路３５０および第２チャンバー３４０が第１流路３２０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置３００を設置して、複数のドロップレットを含む流体を流入口３２２から第１流路３２０に導入する。なお、このとき、第３バルブ３６２は閉鎖しておく。これにより、第１の実施形態と同様に、ドロップレットは、第１流路３２０のメイン流路３２６を排出流路３２８の方向へと移動して、導入流路３２７側の第１チャンバー３３０から排出流路３２８側の第１チャンバー３３０へと順次捕捉されていく。

次に、流体取扱装置３００を回動させて、第１流路３２０、第１チャンバー３３０および第２流路３５０が同一の水平面に位置する角度に流体取扱装置３００を設置する。この状態で、流入口３２２からドロップレットを含まない流体を第１流路３２０に導入しながら、第３バルブ３６２を開放する。導入された流体成分は、第１チャンバー３３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、第２流路３５０を通過して第２チャンバー３４０へと移動させる。このようにして、それぞれの第１チャンバー３３０に捕捉されたドロップレットは、いずれも、対応する第２チャンバー３４０に移動する。そのため、第１チャンバー３３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第２チャンバー３４０に移動可能である。

なお、このとき、上記ドロップレットを含まない流体を排出口３２４から第１流路３２０に導入してもよい。このときも同様に、導入された流体は、第１チャンバー３３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、わずかに変形させて第２流路３５０に導入させ、第２流路３５０を第２チャンバー３４０へと移動させる。上記排出口３２４から導入されるドロップレットを含まない流体は、複数のドロップレットを含む流体を流入口３２２から第１流路３２０に導入して、上記ドロップレットを第１チャンバー３３０に捕捉させたときに、排出口３２４から排出された流体（母相流体）であってもよい。このようにして、上記母相流体を再利用することで、使用する流体の量を低減して、より低コストでのドロップレットの個別回収が可能となる。なお、上記排出口３２４から排出された流体の中に、第１チャンバー３３０に捕捉されなかったドロップレットが含まれているときは、上記排出された流体を所定の深さの容器に収容することで、浮力で浮上したドロップレットと、母相流体と、を分離することができる。

このとき、第１流路３２０、第１チャンバー３３０および第２流路３５０が同一の水平面に位置する角度に流体取扱装置３００を設置することで、第３バルブ３６２を開放したときに生じる第２流路３５０から第１チャンバー３３０への流体の流動による、第１チャンバー３３０から第１流路３２０（メイン流路３２６）へのドロップレットの放出を抑制することができる。

最後に、第１被覆部３８２および第２被覆部のいずれかが回収部３６０に対して鉛直方向上方となる角度に流体取扱装置３００を配置して、上記鉛直方向上方となった被覆部を、回収部３６０において穿刺して、それぞれの回収部３６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの回収部３６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置３００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

［第４の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図７Ａは、本実施形態に係る流体取扱装置４００が有する本体部４１０の構成を示す模式平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに円で示す領域７Ｂの表面４１２の付近を示すＹＺ平面における拡大断面図であり、図７Ｃは、図７Ａに円で示す領域７ＢのＸＺ平面における拡大断面図である。なお、説明を容易にするため、図７Ｂ、Ｃでは本体部４１０の表面４１２が第１被覆部４８２に被覆されて流路が形成された状態を示す。また、流体取扱装置４００の平面視した構成は、バルブの位置が異なる以外は第３の実施形態に関する流体取扱装置３００（図６Ａ参照）と略同様なので、記載を省略する。

流体取扱装置４００は、本体部４１０と、本体部４１０の一対の表面のそれぞれに接合された第１被覆部４８２および第２被覆部（不図示）と、を有する。

流体取扱装置４００は、いずれも本体部４１０の表面４１２に設けられた凹部に第１被覆部４８２を被覆して形成される、流入口４２２と排出口４２４とを連通する第１流路４２０、第１流路４２０が拡幅してなる空間である複数の第１チャンバー４３０、複数の第１チャンバー４３０のそれぞれと対をなして配置された複数の第２チャンバー４４０、および第１チャンバー４３０と第２チャンバー４４０とを連通する第２流路４５０を有する。流体取扱装置４００は、さらに、本体部４１０に設けられた貫通孔の両側に第１被覆部４８２および第２被覆部を被覆して形成される回収部４６０を有する。

本実施形態に係る流体取扱装置４００は、第２流路４５０の構成のみが、第１の実施形態に係る流体取扱装置１００と相違する。そのため、共通する構成要素についての説明は省略する。

本実施形態においても、第２流路４５０は、対をなす第１チャンバー４３０と第２チャンバー４４０とを連通する流路である。

ただし、本実施形態では、第２流路４５０は、分取しようとするドロップレットの直径よりも十分に大きく、ドロップレットの自由な移動を可能とする流路径を有する流路である。本実施形態における第２流路４５０の流路径および深さは特に限定されないが、第１チャンバー４３０と第２チャンバー４４０との間の段差をなくしてドロップレットの移動を容易にする観点からは、第１チャンバー４３０および第２流路４５０は、第１流路４２０のメイン流路４２６の流通方向への幅が同一であることが好ましく、深さも同一であることが好ましい。

また、本実施形態では、第２流路４５０は、第２流路４５０の上流側から下流側へと流体が流れる開状態と、第２流路４５０の上流側から下流側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能であり、第１チャンバー４３０と第２チャンバー４４０との間の流体の流通量を制御する第３バルブ４６２を有する。本実施形態では、第３バルブ４６２は、本体部４１０の表面４１２に接合された第１被覆部４８２の一部により構成されるメンブレンバルブである。第３バルブ４６２は、第２の実施形態における第１バルブ２２９と同様の構成を有し、バルブ開状態では、第２流路４５０の上流側から下流側へ（第１チャンバー４３０側から第２チャンバー４４０側へ）と流体が移動するための隙間を形成し、バルブ閉状態では、第２流路４５０の上流側から下流側へ（第１チャンバー４３０側から第２チャンバー４４０側へ）の流体の流れを堰きとめる。

第３バルブ４６２は、第２流路４５０のうち、第１チャンバー４３０との接続部に、第１流路４２０の流通方向に平行となる方向に配列されて配置されている。第３バルブ４６２が閉鎖されると、第１チャンバー４３０から第２チャンバー４４０への第２流路４５０を通じての流体およびドロップレットの移動が制限されるが、第３バルブ４６２が開放されると、第１チャンバー４３０から第２チャンバー４４０への第２流路４５０を通じての流体およびドロップレットの移動が容易となる。なお、本実施形態では、第３バルブ４６２が配列されて配置されるため、複数の第３バルブ４６２を、容易に、同時に操作したり、連続的に操作したりすることが可能である。

（流体取扱装置の操作方法）
流体取扱装置４００は、本体部４１０の一対の表面のそれぞれに第１被覆部４８２および第２被覆部が接合された状態で使用される。

はじめに、第２流路４５０および第２チャンバー４４０が第１流路４２０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置４００を設置して、複数のドロップレットを含む流体を流入口４２２から第１流路４２０に導入する。なお、このとき、第３バルブ４６２は閉鎖しておく。これにより、第１の実施形態と同様に、ドロップレットは、第１流路４２０のメイン流路４２６を排出流路４２８の方向へと移動して、導入流路４２７側の第１チャンバー４３０から排出流路４２８側の第１チャンバー４３０へと順次捕捉されていく。

次に、流体取扱装置４００を回動させて、第１流路４２０、第１チャンバー４３０および第２流路４５０が同一の水平面に位置する角度に流体取扱装置４００を設置する。この状態で、流入口４２２からドロップレットを含まない流体を第１流路４２０に導入しながら、第３バルブ４６２を開放する。導入された流体成分は、第１チャンバー４３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、第２流路４５０を通過して第２チャンバー４４０へと移動させる。このようにして、それぞれの第１チャンバー４３０に捕捉されたドロップレットは、いずれも、対応する第２チャンバー４４０に移動する。そのため、第１チャンバー４３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第２チャンバー４４０に移動可能である。

なお、このとき、上記ドロップレットを含まない流体を排出口４２４から第１流路４２０に導入してもよい。このときも同様に、導入された流体は、第１チャンバー４３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、わずかに変形させて第２流路４５０に導入させ、第２流路４５０を第２チャンバー４４０へと移動させる。上記排出口４２４から導入されるドロップレットを含まない流体は、複数のドロップレットを含む流体を流入口４２２から第１流路４２０に導入して、上記ドロップレットを第１チャンバー４３０に捕捉させたときに、排出口４２４から排出された流体（母相流体）であってもよい。このようにして、上記母相流体を再利用することで、使用する流体の量を低減して、より低コストでのドロップレットの個別回収が可能となる。なお、上記排出口４２４から排出された流体の中に、第１チャンバー４３０に捕捉されなかったドロップレットが含まれているときは、上記排出された流体を所定の深さの容器に収容することで、浮力で浮上したドロップレットと、母相流体と、を分離することができる。

このとき、第１流路４２０、第１チャンバー４３０および第２流路４５０が同一の水平面に位置する角度に流体取扱装置４００を設置することで、第３バルブ４６２を開放したときに生じる第２流路４５０から第１チャンバー４３０への流体の流動による、第１チャンバー４３０から第１流路４２０（メイン流路４２６）へのドロップレットの放出を抑制することができる。

最後に、第１被覆部４８２および第２被覆部のいずれかが回収部４６０に対して鉛直方向上方となる角度に流体取扱装置４００を配置して、上記鉛直方向上方となった被覆部を、回収部４６０において穿刺して、それぞれの回収部４６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの回収部４６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置４００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

［第５の実施形態］
（流体取扱装置の構成）
図８Ａは、本実施形態に係る流体取扱装置５００の構成を示す模式平面図であり、図８Ｂは、流体取扱装置５００が有する本体部５１０の構成を示す模式平面図である。

流体取扱装置５００は、本体部５１０と、本体部５１０の一対の表面のそれぞれに接合された第１被覆部５８２および第２被覆部（不図示）と、を有する。

流体取扱装置５００は、いずれも本体部５１０の表面５１２に設けられた凹部に第１被覆部５８２を被覆して形成される、流入口５２２と排出口５２４とを連通する第１流路５２０、第１流路５２０が拡幅してなる空間である貯留チャンバー５７０および複数の第１チャンバー５３０、複数の第１チャンバー５３０のそれぞれと対をなして配置された複数の第２チャンバー５４０、および第１チャンバー５３０と第２チャンバー５４０とを連通する第２流路５５０を有する。流体取扱装置５００は、さらに、本体部５１０に設けられた貫通孔の両側に第１被覆部５８２および第２被覆部を被覆して形成される回収部５６０を有する。

本実施形態に係る流体取扱装置５００は、本体部５１０の表面５１２に設けられた凹部に第１被覆部５８２を被覆して形成される、第１チャンバー５３０とは異なる方向に第１流路５２０が拡幅してなる空間である貯留チャンバー５７０を有する点のみが、第１の実施形態に係る流体取扱装置１００と相違する。そのため、共通する構成要素についての説明は省略する。

貯留チャンバー５７０は、第１チャンバー５３０が拡幅する方向とはメイン流路５２６を挟んで反対側となる方向に、第１流路５２０（メイン流路５２６）が拡幅してなる、分取しようとする数のドロップレットを収容できる大きさを有する空間である。たとえば、貯留チャンバー５７０は、表面５１２からの深さがメイン流路５２６と同じ３０μｍ以上５００μｍ以下、メイン流路５２６の流通方向と平行となる方向の幅（図８ＢにおけるＸ軸方向の幅）が１ｍｍ以上５ｍｍ以下、メイン流路５２６に対する第１チャンバー５３０の拡幅方向とは反対となる方向の長さ（図８ＢにおけるＺ軸方向の長さ）が２００μｍ以上１ｍｍ以下、表面５１２から第２被覆部が配置される表面方向への深さ（図８ＢにおけるＹ軸方向の長さ）が３０μｍ以上５００μｍ以下の直方体形の空間とすることができる。

なお、貯留チャンバー５７０は、本実施形態では直方体形であるが、部分球、多角柱などの任意の形状の空間とすることができる。

貯留チャンバー５７０は、複数の第１チャンバー５３０のうち最も流入口５２２に近い位置に配置された第１チャンバー５３０と、流入口５２２と、の間に配置される。これにより、貯留チャンバー５７０は、流入口５２２から導入されたドロップレットが導入され、第１チャンバー５３０に捕捉される前の上記ドロップレットを一時的に貯留する。これにより、貯留チャンバー５７０は、第１チャンバー５３０および第２チャンバー５４０により分取しようとする数だけのドロップレットを一時的に貯留し、その後、上記貯留されたドロップレットをメイン流路５２６に導入して第１チャンバー５３０および第２チャンバー５４０により分取させることができる。

第１チャンバー５３０が捕捉できる量を超える量のドロップレットがメイン流路５２６に導入されると、第１チャンバー５３０に捕捉されなかったドロップレットがメイン流路５２６に残存することがある。そのため、この残存したドロップレットを排出するためには、ドロップレットを第２流路５５０に導入させる前に、メイン流路５２６にドロップレットを含まない流体を流通させる必要がある。しかし、このとき、上記ドロップレットを含まない流体の流速（流圧）が大きいと、すでにドロップレットを捕捉している第１チャンバー５３０に排出すべきドロップレットが混入してしまい、分取不良が生じやすい。逆に、上記ドロップレットを含まない流体の流速（流圧）を小さくして長い時間をかけて上記残存したドロップレットを排出しようとしても、すでに第１チャンバー５３０に捕捉されているドロップレットが第１チャンバー５３０から離脱して同時に排出されてしまう可能性がある。

これに対し、本実施形態では、分取しようとする数だけのドロップレットを貯留チャンバー５７０が一時的に貯留して、その後に分取しようとする数だけのドロップレットをメイン流路５２６に導入して第１チャンバー５３０に捕捉させる。そのため、上記残存したドロップレットを排出するためのドロップレットを含まない流体の導入が不要となる。これにより、上記した分取不良が抑制され、かつ、ドロップレットの分取をより短時間で行うことができる。

（流体取扱装置の操作方法）
流体取扱装置５００は、本体部５１０の一対の表面のそれぞれに第１被覆部５８２および第２被覆部が接合された状態で使用される。

はじめに、貯留チャンバー５７０が第１流路５２０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置５００を設置して、複数のドロップレットを含む流体を流入口５２２から第１流路５２０に導入する。導入された流体成分は、第１流路５２０を導入流路５２７、メイン流路５２６および排出流路５２８の順に流通し、排出口５２４から排出される。このとき、メイン流路５２６を移動するドロップレットは、貯留チャンバー５７０が形成された部位に到達すると、その浮力により貯留チャンバー５７０へと移動する。

ドロップレットを含む流体を第１流路５２０に導入するときの、導入する流体の流速は、ドロップレットを十分に加圧して、導入流路５２７を鉛直方向下方にドロップレットが移動できる範囲であればよい。たとえば、このとき導入する流体の流速は、６０μｍ／ｓ以上２０００μｍ／ｓ以下とすることができる。

貯留チャンバー５７０に十分な量のドロップレットが移動したら、流体取扱装置５００を回動させて、第１チャンバー５３０、第２チャンバー５４０および第２流路５５０が第１流路５２０より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置５００を設置する。この状態で、流入口５２２からドロップレットを含まない流体を第１流路５２０に導入する。導入された流体成分は、流体取扱装置５００の回動により貯留チャンバー５７０からメイン流路５２６へとその浮力により移動したドロップレットを加圧して、順次、メイン流路５２６を第１チャンバー５３０がある方向へと移動させる。メイン流路５２６を移動するドロップレットは、第１チャンバー５３０が形成された部位に到達すると、その浮力により第１チャンバー５３０へと移動して、導入流路３２７側の第１チャンバー５３０から排出流路５２８側の第１チャンバー５３０へと順次捕捉されていく。

次に、流入口５２２からドロップレットを含まない流体を第１流路５２０に導入する。導入された流体成分は、第１チャンバー５３０に捕捉されたドロップレットを加圧して、第２流路５５０を通過して第２チャンバー５４０へと移動させる。このようにして、それぞれの第１チャンバー５３０に捕捉されたドロップレットは、いずれも、対応する第２チャンバー５４０に移動する。そのため、第１チャンバー５３０で個別に捕捉されたドロップレットは、再び混ざることなく個別に第２チャンバー５４０に移動可能である。なお、このとき、流体取扱装置は回動させてもよく、回動させなくてもよい。

最後に、第１被覆部５８２および第２被覆部のいずれかが回収部５６０に対して鉛直方向上方となる角度に流体取扱装置５００を配置して、上記鉛直方向上方となった被覆部を、回収部５６０において穿刺して、それぞれの回収部５６０に移動したドロップレットをピペットなどで取り出す。それぞれの回収部５６０は、１つまたは小量のドロップレットのみを収容するため、ドロップレットの個別回収が容易である。

（効果）
本実施形態に係る流体取扱装置５００によれば、ドロップレットを容易に分取することができる。

また、本実施形態に係る流体取扱装置５００によれば、分取すべき量だけのドロップレットをメイン流路５２６に導入して第１チャンバー５３０に捕捉させることができるため、第１チャンバー５３０に捕捉されずメイン流路５２６に残存したドロップレットを排出させる必要がない。そのため、上記残存したドロップレットを排出させるためにドロップレットを含まない流体をメイン流路５２６に導入することに起因する分取不良を抑制することができる。また、上記残存したドロップレットを排出させる工程が不要となるため、ドロップレットの分取をより短時間で行うことができる。

（第５の実施形態の変形例）
なお、上記説明では、第１の実施形態に係る流体取扱装置１００が貯留チャンバー５７０を有する態様を説明した。しかし、第１流路２２０と第１チャンバー２３０との接続位置よりも下流側の位置に第１バルブ２２９が配置されている第２の実施形態に係る流体取扱装置２００、第１流路２２０と第１チャンバー２３０との接続位置よりも上流側の位置に第２バルブ２２９ｃが配置されている第２の実施形態の変形例に係る流体取扱装置２００、第２流路３５０に第３バルブ３６２が配置されている第３の実施形態に係る流体取扱装置３００、および第２流路４５０に第３バルブ４６２が配置されている第４の実施形態に係る流体取扱装置４００も、同様に貯留チャンバーを有していてもよい。なお、第２の実施形態の変形例のように、流体取扱装置が、第１流路と第１チャンバーとの接続位置よりも上流側の位置に配置された第２バルブを有するときは、貯留チャンバーは、第２バルブよりも上流側の位置に配置されることが望ましい。

これらの流体取扱装置も、貯留チャンバーが第１流路より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置を設置して、複数のドロップレットを含む流体を流入口から第１流路に導入し、貯留チャンバーに十分な量のドロップレットが移動した後に、第１チャンバーが第１流路より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置を回動させて、流入口からドロップレットを含まない流体を第１流路に導入して、貯留チャンバーからメイン流路へとその浮力により移動したドロップレットを移動させて第１チャンバーに順次捕捉させることができる。その後は、各実施形態に係る流体取扱装置の操作と同様にして、第１チャンバーに捕捉されたドロップレットを第２チャンバーへと移動させて、個別に回収することができる。

また、本実施形態およびそれぞれの変形例において、貯留チャンバーは、第１流路と接する流入口側の端部が面取りされていてもよい。これにより、第１流路に導入されたドロップレットが、第１流路と貯留チャンバーとが接する端部に引っかかりにくく、第１流路から貯留チャンバーへのドロップレットの移動が容易である。同様に、貯留チャンバーは、第１流路と接する排出口側の端部が面取りされていてもよい。これにより、貯留チャンバーから第１流路に移動するドロップレットが、貯留チャンバーと第１流路とが接する端部に引っかかりにくく、貯留チャンバーから第１流路（メイン流路）へのドロップレットの移動が容易である。なお、貯留中のドロップレットの意図せぬ第１流路（メイン流路）への移動を抑制したいときは、上記第１流路と接する排出口側の端部の面取りは不要である。

また、上記説明では、貯留チャンバーは第１流路のうちメイン流路が拡幅してなるものであった。しかし、貯留チャンバーは、導入流路が拡幅してなるものであってもよいし、導入流路および第１流路の両方が拡幅してなるものであってもよい。

また、上記説明では、貯留チャンバーは本体部の表面に設けられた凹部に第１被覆部を被覆して形成されていた。しかし、貯留チャンバーは、複数の第１チャンバーのうち最も流入口に近い位置に配置された第１チャンバーと、流入口と、の間における第１流路を被覆する第１被覆部が本体部から離れる方向にたわむことにより、ドロップレットを貯留する空間を形成されてなるものであってもよい。

［用途］
流体取扱装置１００、２００、３００、４００および５００は、マイクロ流路デバイスとして利用可能である。

［流体取扱システム］
上記各実施形態に係る流体取扱装置は、当該流体取扱装置を保持するための保持機構と組み合わせて用いられてもよい。すなわち、流体取扱システムは、流体取扱装置と、前記第１流路より鉛直上方に前記第１チャンバーが拡幅するように前記流体取扱装置を保持可能な保持機構と、を備える。また、流体取扱システムは、流体取扱装置を回動させる回動機構をさらに備えてもよい。上記回動機構は、第１チャンバーが第１流路より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置が設置される状態と、穿刺された第１被覆部または穿刺された第２被覆部が鉛直上方を向く角度に流体取扱装置が設置される状態と、を切り替えることができる。また、上記回動機構は、貯留チャンバーが第１流路より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置が設置される状態と、第１チャンバーが第１流路より鉛直方向上方になる角度に流体取扱装置が設置される状態と、を切り替えることができる。

なお、本発明に係る流体取扱装置は、上記の態様に限定されない。たとえば、第１流路または第２流路の内面は、必要に応じて、親水化処理が施されていてもよい。

また、流体取扱装置は、回収部を有さず、第２チャンバーからドロップレットを回収するよう構成されていてもよい。

また、上記各実施形態は、必要に応じて組み合わせて使用することができる。たとえば、第２の実施形態において第２流路に第３バルブを配置してもよいし、第４の実施形態において第１流路に第１バルブを配置してもよい。

本出願は、２０１８年２月２１日出願の日本国出願番号２０１８−０２９００５号および２０１８年６月４日出願の日本国出願番号２０１８−１０６７５２号に基づく優先権を主張する出願であり、当該出願の明細書、特許請求の範囲および図面に記載された内容は本出願に援用される。

本発明の流体取扱装置は、例えば、医学分野などにおいて使用される流体取扱装置として有用である。

１００、２００、３００、４００、５００ 流体取扱装置
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 本体部
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２ 表面
１１４ 表面
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０ 第１流路
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２ 流入口
１２４、２２４，３２４、４２４、５２４ 排出口
１２６、２２６、３２６、４２６、５２６ メイン流路
１２７、２２７、３２７、４２７、５２７ 導入流路
１２８、２２８、３２８、４２８、５２８ 排出流路
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０ 第１チャンバー
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０ 第２チャンバー
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０ 第２流路
１６０、２６０、３６０、４６０、５６０ 回収部
１６５ 開口部
１８２、２８２、３８２、４８２、５８２ 第１被覆部
１８４ 第２被覆部
２２９ 第１バルブ
２２９ａ ダイヤフラム
２２９ｂ 隔壁
２２９ｃ 第２バルブ
３６２、４６２ 第３バルブ
５７０ 貯留チャンバー

Claims (10)

1. ドロップレットを含む流体を流動させたときに、前記ドロップレットが移動可能な第１流路と、
   前記第１流路が拡幅してなり、前記第１流路より鉛直上方に拡幅するように配置された状態において、前記第１流路を移動する前記ドロップレットを捕捉する第１チャンバーと、
   前記第１チャンバーが捕捉した前記ドロップレットが移動可能な第２チャンバーと、
   前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとを連通する第２流路とを有し、
   前記第２流路は、前記ドロップレットの通過と通過の制限とを選択的に実行され得る、
   流体取扱装置。
2. 前記第２流路は、前記第１流路よりも小さい、流体の流動方向に垂直な断面の断面積を有し、
   前記第１チャンバーは、第１の流速で前記第１流路に前記ドロップレットを含む流体を流動させたときに、前記第１流路を移動するドロップレットを捕捉し、
   前記第２流路は、前記第１の流速よりも速い第２の流速で前記第１流路に前記ドロップレットを含まない流体を流動させたときに、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットを前記第２チャンバーに移動させる、
   請求項１に記載の流体取扱装置。
3. 前記第１流路は、前記第１流路と前記第１チャンバーとの接続位置よりも下流側に設けられた第１バルブを有し、
   前記第１バルブは、前記第１流路の上流側から下流側へと流体が流れる開状態と、前記第１流路の上流側から下流側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能であり、
   前記第１チャンバーは、前記第１バルブを開放して前記第１流路に前記ドロップレットを含む流体を流したときに、前記第１流路を移動するドロップレットを捕捉し、
   前記第２流路は、前記第１バルブを閉鎖して、前記第１チャンバーが前記ドロップレットを補足するときの前記第１流路の流体流れと同じ方向に、ドロップレットを含まない流体を前記第１流路に流動させたときに、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットを前記第２チャンバーに移動させる、
   請求項１または２に記載の流体取扱装置。
4. 前記第１流路は、前記第１流路と前記第１チャンバーとの接続位置よりも上流側に設けられた第２バルブを有し、
   前記第２バルブは、前記第１流路の上流側から下流側へと流体が流れる開状態と、前記第１流路の上流側から下流側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能であり、
   前記第１チャンバーは、前記第２バルブを開放して前記第１流路に前記ドロップレットを含む流体を流したときに、前記第１流路を移動するドロップレットを捕捉し、
   前記第２流路は、前記第２バルブを閉鎖して、前記第１チャンバーが前記ドロップレットを補足するときの前記第１流路の流体流れとは逆の方向に、前記ドロップレットを含まない流体を前記第１流路に流動させたときに、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットを前記第２チャンバーに移動させる、
   請求項１または２に記載の流体取扱装置。
5. 前記第２流路は、前記第１チャンバー側から前記第２チャンバー側へと流体が流れる開状態と、前記第１チャンバー側から前記第２チャンバー側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能な第３バルブを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
6. 前記第２流路は、前記第１チャンバー側から前記第２チャンバー側へと流体が流れる開状態と、前記第１チャンバー側から前記第２チャンバー側への流体の流れを堰きとめる閉状態とを切替可能な第３バルブを有し、
   前記第１チャンバーは、前記第３バルブを閉鎖して前記第１流路に前記ドロップレットを含む流体を流したときに、前記第１流路を移動するドロップレットを捕捉し、
   前記第２流路は、前記第３バルブを開放して前記第１流路に前記ドロップレットを含まない流体を流したときに、前記第１チャンバーに捕捉されたドロップレットを前記第２チャンバーに移動させる、
   請求項１に記載の流体取扱装置。
7. 前記第１チャンバーは、１つの前記ドロップレットを捕捉する大きさの空間である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
8. 前記第２チャンバーは、外部に開口した開口部に連通し、前記開口部は穿孔可能な被覆部で被覆された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
9. 前記第１流路と前記第１チャンバーとの接続位置よりも上流側に設けられた、前記第１チャンバーとは異なる方向に前記第１流路が拡幅してなる貯留チャンバーを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体取扱装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の流体取扱装置と、
    前記第１流路より鉛直上方に前記第１チャンバーが拡幅するように前記流体取扱装置を保持可能な保持機構と、
    を備える流体取扱システム。
    

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