JP2021074655A - 流体チップ及び流体デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】流路内に気泡や粒子が滞留しにくい流体チップを提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの排出口とを有する流路を有する流体チップであって、少なくとも１つの前記排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、流体チップ。【選択図】図１

Description

本発明は、流体チップ及び流体デバイスに関する。

基礎研究、診断、医薬品の製造等における粒子の分離精製等の様々な分野において、微小な流路を有する流体チップの流路に、液体試料を通液する工程が行われている。例えば、特許文献１には、細胞をサイズにより分離する細胞分離デバイスが記載されている。

特許文献１に記載されているように、流体チップは、流路の流入口及び排出口を通じて外部と接続されることが一般的である。そして、液体試料は、流路の流入口から流路の内部に導入される。また、流路を通過した液体試料は、流路の排出口から流路の外部に排出される。

ここで、特許文献１に記載されているように、従来の流体チップにおいて、流入口に導入される液体の流れ方向は、流路内の液体の流れ方向に対して垂直な方向であることがある。同様に、排出口から流路外に排出される液体の流れ方向は、流路内の液体の流れ方向に対して垂直な方向であることがある。

国際公開第２０１６／１３６２７３号

従来の流体チップの流路に液体試料を通液する工程において、流路内に混入した気泡や、流路内で発生した気泡は、流路内に滞留し、流路外に抜けにくい場合がある。流路内に滞留する気泡は、安定した通液の障害となる。特に、マイクロ流路と呼ばれる微細な流路の場合、流路が細いため少量の気泡であっても、通液の障害となる。

また、液体試料中に粒子が含まれる場合、従来の流体チップでは、粒子の滞留が発生しやすい傾向にある。例えば、粒子の回収が目的である場合、粒子の滞留は粒子回収量の低減につながる。また、粒子の滞留が通液の障害となる場合がある。

そこで、本発明は、流路内に気泡や粒子が滞留しにくい流体チップを提供することを目的とする。

本発明は以下の態様を含む。
［１］少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの排出口とを有する流路を有する流体チップであって、少なくとも１つの前記排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、流体チップ。
［２］前記排出口の全てについて、前記排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、［１］に記載の流体チップ。
［３］少なくとも１つの前記排出口における前記流体チップの外面が、凸形状又は凹形状である、［２］に記載の流体チップ。
［４］少なくとも１つの前記流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、［１］〜［３］のいずれかに記載の流体チップ。
［５］前記流入口の全てについて、前記流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、［４］に記載の流体チップ。
［６］少なくとも１つの前記流入口における前記流体チップの外面が、凸形状又は凹形状である、［５］に記載の流体チップ。
［７］前記流路が分岐部を有する、［１］〜［６］のいずれかに記載の流体チップ。
［８］前記流路を複数有する、［１］〜［７］のいずれかに記載の流体チップ。
［９］複数の前記流路が合流部を有する、［８］に記載の流体チップ。
［１０］前記流路の断面積の最大値が０．０１〜１ｍｍ^２である、［１］〜［９］のいずれかに記載の流体チップ。
［１１］［１］〜［１０］のいずれかに記載の流体チップと、前記流体チップの少なくとも１つの前記排出口に接続された排出チューブと、を有する、流体デバイス。
［１２］前記流体チップの少なくとも１つの前記流入口に接続された流入チューブを更に有する、［１１］に記載の流体デバイス。

本発明によれば、流路内に気泡や粒子が滞留しにくい流体チップを提供することができる。

流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する模式断面図である。 流体チップの一例を説明する斜視図である。 流体チップの一例を説明する斜視図である。 流体チップの一例を説明する斜視図である。 流体チップの一例を説明する斜視図である。 流体チップの一例を説明する斜視図である。 流体チップの一例を説明する斜視図である。

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図における寸法比は、説明のため誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。

［流体チップ］
１実施形態において、本発明は、少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの排出口とを有する流路を有する流体チップであって、少なくとも１つの前記排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、流体チップを提供する。

特に、排出口から流路外に排出される液体の流れ方向が、流路内の液体の流れ方向に対して垂直な方向である流体チップの流路に液体試料を通液した場合、流路内に気泡や粒子が滞留しやすい傾向にある。これに対し、本実施形態の流体チップは、流路内に気泡や粒子が滞留しにくく、安定した通液を行うことができる。

図１は、本実施形態の流体チップを説明する模式断面図である。図１に示すように、本実施形態の流体チップ１００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。角度Ａ１００は、０〜３０度であることが好ましく、０〜２０度であることがより好ましく、０〜１０度であることが更に好ましく、０〜５度であることが特に好ましく、０〜１度であることが最も好ましい。流体チップ１００においては、角度Ａ１００は０度である。

流体チップ１００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０の材質は特に限定されず、例えば、ステンレス、チタン、コバルトクロム合金、マグネシウム合金等の金属、ガラス、汎用プラスチック、医療用プラスチック、化粧品用プラスチック等の樹脂材料等が挙げられる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、アクリル、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、芳香族ポリエーテルケトン、エポキシ樹脂、及び、これらの樹脂の共重合材料等が挙げられる。また、基板１５０の材質についても特に限定されず、例えば、上述した基板１４０の材質と同様のものが挙げられる。

排出口及び流入口の形状は特に限定されず、液体試料を送液可能な形状であれば、想定しうるいずれの形状でもよい。例えば、正方形、長方形、三角形、円、楕円等の形状が挙げられる。

また、流路の断面形状は特に限定されず、液体試料を送液可能な形状であれば、想定しうるいずれの形状でもよい。例えば、正方形、長方形、三角形、円、楕円等の形状が挙げられる。また、流路の流入口から排出口にわたって流路の断面形状が一定であってもよいし、変化してもよい。

本実施形態の流体チップは、生体分子を扱う場合に通常用いられる微小な流路、すなわち、マイクロ流路であってもよい。より具体的には、本実施形態の流体チップは、流路の断面積の最大値が０．０１〜１ｍｍ^２であってもよい。

本明細書において、排出口の近傍とは、流路において、排出口から流入口側に向かって所定の距離の範囲を意味する。ここで、所定の距離とは、例えば、排出口の開口面積に相当する円の直径であってもよい。

排出口の近傍における流路内の流体の流れ方向とは、流体チップの流路に流体を流した場合に、排出口の近傍において流路内を流体が流れる方向である。排出口の近傍における流路内の流体の流れ方向は、排出口の近傍において、流路が形成されている方向であるということもできる。

本実施形態の流体チップにおいて、１つの流路に接続する流入口の数は１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。また、１つの流路に接続する排出口の数は１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。排出口が複数存在する場合、少なくとも１つの排出口について、当該排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度であればよい。

本実施形態の流体チップにおいて、排出口が複数存在する場合、排出口の全てについて、排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度であることが好ましい。

排出口の全てについて、排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度であると、流路内に気泡や粒子が滞留しにくく、安定した通液を行うことができるという効果がより発揮されやすい。

本実施形態の流体チップにおいて、流路は何らかの機能を有するものである。流路の機能としては、流体チップを用いて実施される公知の機能があげられる。具体的には、例えば、粒子をサイズにより分離する機能、ろ過機能、混合機能、液滴形成機能等が挙げられる。これらの機能は、流路内に所定の構造物を配置することや、流路の配置等により実現することができる。

例えば、細胞等の粒子を含む液体試料を流路内に送液し、粒子をその大きさによって分離することができる。これは、例えば、決定論的横置換法（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ、ＤＬＤ）と呼ばれる原理を用いて、流路内に、所定のサイズ、所定の間隔で柱状構造物（ピラー）を配置することにより実現することができる。

本実施形態の流体チップにおいて、少なくとも１つの前記流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度であることが好ましい。

図２は、このような流体チップの一例を説明する模式断面図である。図２に示すように、流体チップ２００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。角度Ａ１００は、０〜３０度であることが好ましく、０〜２０度であることがより好ましく、０〜１０度であることが更に好ましく、０〜５度であることが特に好ましく、０〜１度であることが最も好ましい。流体チップ２００においては、角度Ａ１００は０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。角度Ａ２００は、０〜３０度であることが好ましく、０〜２０度であることがより好ましく、０〜１０度であることが更に好ましく、０〜５度であることが特に好ましく、０〜１度であることが最も好ましい。流体チップ２００においては、角度Ａ２００は０度である。

角度Ａ１００が０〜４５度であるだけでなく、角度Ａ２００も０〜４５度であることにより、流体チップ２００は、流路内に気泡や粒子が滞留しにくく、更に安定した通液を行うことができるという効果がより発揮されやすい。

流体チップ２００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

本実施形態の流体チップにおいて、流入口が複数存在する場合、流入口の全てについて、流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度であることが好ましい。

流入口の全てについて、流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度であると、流路内に気泡や粒子が滞留しにくく、安定した通液を行うことができるという効果がより発揮されやすい。

本明細書において、流入口の近傍とは、流路において、流入口から排出口側に向かって所定の距離の範囲を意味する。ここで、所定の距離とは、例えば、流入口の開口面積に相当する円の直径であってもよい。

流入口の近傍における流路内の流体の流れ方向とは、流体チップの流路に流体を流した場合に、流入口の近傍において流路内を流体が流れる方向である。流入口の近傍における流路内の流体の流れ方向は、流入口の近傍において、流路が形成されている方向であるということもできる。

（流路の高さ及び幅）
本実施形態の流体チップにおいて、流路の高さは一定でなくてもよく、途中で変化してもよい。図３は、流路の高さが途中で変化している流体チップの一例を説明する模式断面図である。図３に示すように、流体チップ３００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ３００においては、角度Ａ１００は約１０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ３００においては、角度Ａ２００は０度である。

そして、流体チップ３００においては、排出口１２０における流路１３０の高さが流路１３０の他の部分における高さよりも大きくなっている。流体チップ３００のように、流路１３０の高さは一定でなくてもよく、途中で変化してもよい。

流体チップ３００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

本実施形態の流体チップにおいて、流路は水平でない部分を有していてもよい。いいかえると、流路は、流体チップの流路方向の外面と並行でない部分を有していてもよい。図４は、流路が水平でない流体チップの一例を説明する模式断面図である。図４に示すように、流体チップ４００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ４００においては、角度Ａ１００は約２０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ４００においては、角度Ａ２００は約２０度である。

流体チップ４００は、流路１３０の一部が形成された第１の基板１４０と、流路１３０の一部が形成された第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

また、図５は、流路が水平でない流体チップの別の一例を説明する模式断面図である。図５に示すように、流体チップ５００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ５００においては、角度Ａ１００は約２０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ５００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ５００において、流入口１１０における流路１３０は水平であるが、途中から流路の向きが変化し、排出口１２０においては、流路１３０は水平でない。

流体チップ５００は、流路１３０の一部が形成された第１の基板１４０と、流路１３０の一部が形成された第２の基板１５０とを接合することにより形成されていてもよいし、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、平面を有する第２の基板１５０とを接合することにより形成されていてもよい。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

本実施形態の流体チップにおいては、流路の幅も一定でなくてもよく、途中で変化してもよい。

（排出口の外面形状）
本実施形態の流体チップにおいて、少なくとも１つの排出口における流体チップの外面が、凸形状又は凹形状であってもよい。

図６は、排出口における流体チップの外面が、凸形状である流体チップの一例を説明する模式断面図である。図６に示すように、流体チップ６００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ６００においては、角度Ａ１００は０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ６００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ６００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

流体チップ６００においては、排出口１２０における基板１４０の高さが、基板１４０の他の部分における高さよりも低くなっている。この結果、排出口１２０における流体チップの外面は凸形状になっている。

排出口１２０における流体チップの外面が凸形状であると、例えば、排出チューブを接続することが容易になる。図６の例では、流体チップ６００の排出口１２０には、排出チューブ６１０が接続されて、流体デバイス６００Ｄを形成している。

図７は、排出口における流体チップの外面が、凸形状である流体チップの一例を説明する模式断面図である。図７に示すように、流体チップ７００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ７００においては、角度Ａ１００は０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ７００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ７００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

流体チップ７００においては、排出口１２０における基板１４０の高さが、基板１４０の他の部分における高さよりも低くなっている。更に、排出口１２０における基板１５０の高さも、基板１５０の他の部分における高さよりも低くなっている。この結果、排出口１２０における流体チップの外面は凸形状になっている。

排出口１２０における流体チップの外面が凸形状であると、例えば、排出チューブを接続することが容易になる。図７の例では、流体チップ７００の排出口１２０には、排出チューブ６１０が接続されて、流体デバイス７００Ｄを形成している。

図８は、排出口における流体チップの外面が、凹形状である流体チップの一例を説明する模式断面図である。図８に示すように、流体チップ８００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。

本明細書において、流入口又は排出口が開口する面は、流路の長さが最も長くなるように規定するものとする。ここで、基板１４０及び基板１５０のうち、少なくともいずれか一方の基板に囲まれた範囲の中で流路の長さが最も長くなるように、流入口又は排出口が開口する面を規定する。そこで、流体チップ８００において、排出口１２０が開口する面としては、面１２１を考慮するものとする。また、流体チップ８００において、流入口１１０が開口する面としては、面１１１を考慮するものとする。

流体チップ８００において、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ８００においては、角度Ａ１００は０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ８００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ８００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

流体チップ８００においては、排出口１２０における流路１３０の断面積が大きくなっている。いいかえると、基板１４０の高さが、基板１４０の他の部分における高さよりも低くなっている。更に、排出口１２０における基板１５０の高さも、基板１５０の他の部分における高さよりも低くなっている。この結果、排出口１２０における流体チップの外面は凹形状になっている。より詳細には、排出口１２０における流体チップ８００の外面は、円柱状の凹形状となっている。

排出口１２０における流体チップの外面が凹形状であると、例えば、排出チューブを接続することが容易になる。図８の例では、流体チップ８００の排出口１２０には、排出チューブ６１０が接続されて、流体デバイス８００Ｄを形成している。

更に、排出口１２０における流体チップの外面が凹形状であると、排出口１２０における流体チップの外面が凸形状である場合と比較して、流路１３０と排出チューブ６１０との接続部における流路の段差を小さくすることが容易になる。これにより、気泡や粒子の滞留を効果的に抑制することができる。

（流入口の外面形状）
本実施形態の流体チップにおいて、少なくとも１つの流入口における流体チップの外面が、凸形状又は凹形状であってもよい。

例えば、図６に示す流体チップ６００においては、流入口１１０における基板１４０の高さが、基板１４０の他の部分における高さよりも低くなっている。この結果、流入口１１０における流体チップの外面は凸形状になっている。

流入口１１０における流体チップの外面が凸形状であると、例えば、流入チューブを接続することが容易になる。図６の例では、流体チップ６００の流入口１１０には、流入チューブ６２０が接続されて、流体デバイス６００Ｄを形成している。

また、図７に示す流体チップ７００においては、流入口１１０における基板１４０の高さが、基板１４０の他の部分における高さよりも低くなっている。更に、流入口１１０における基板１５０の高さも、基板１５０の他の部分における高さよりも低くなっている。この結果、流入口１１０における流体チップの外面は凸形状になっている。

流入口１１０における流体チップの外面が凸形状であると、例えば、流入チューブを接続することが容易になる。図７の例では、流体チップ７００の流入口１１０には、流入チューブ６２０が接続されて、流体デバイス７００Ｄを形成している。

また、図８に示す流体チップ８００においては、流入口１１０における流路１３０の断面積が開口面に向かって次第に大きくなっている。いいかえると、基板１４０の高さが、開口面に向かって次第に低くなっている。更に、排出口１２０における基板１５０の高さも、開口面に向かって次第に低くなっている。また、流入口１１０における流路１３０の断面積は、開口面に向かって次第に大きくなっている。この結果、流入口１１０における流体チップの外面は円錐状の凹形状になっている。

流体チップ８００の流入口１１０が円錐状の凹形状であることにより、例えばマイクロピペットのチップを流入口１１０に押し付けて、流路１３０の内部に液体試料を導入することが可能になる。図８の例では、流体チップ８００にマイクロピペットのチップ８１０が接続されている。

図８の例では、流入口１１０における流体チップ８００の外面が円錐状の凹形状であったが、流入口１１０における流体チップ８００の外面が円柱状の凹形状であり、流入チューブを接続する構成とすることもできる。

（分岐部）
本実施形態の流体チップにおいて、流路が分岐部を有していてもよい。図９は、流路が分岐部を有する流体チップの一例を説明する斜視図である。図９に示すように、流体チップ９００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。

そして、流路１３０は、分岐部９１０で流路１３０ａと、流路１３０ｂとに分岐している。流路１３０ａは排出口１２０ａに接続している。そして、排出口１２０ａが開口する面１２１ａに垂直な方向Ｄ１００ａと、排出口１２０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ａとがなす角度Ａ１００ａは、０〜４５度である。流体チップ９００においては、角度Ａ１００ａは０度である。

また、流路１３０ｂは排出口１２０ｂに接続している。そして、排出口１２０ｂが開口する面１２１ｂに垂直な方向Ｄ１００ｂと、排出口１２０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ｂとがなす角度Ａ１００ｂは、０〜４５度である。流体チップ９００においては、角度Ａ１００ｂは０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ９００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ９００は、流路１３０、１３０ａ、１３０ｂが形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

（流路の数）
本実施形態の流体チップは、流路を複数有していてもよい。図１０は、流路を複数有する流体チップの一例を説明する斜視図である。図１０に示すように、流体チップ１０００は、流路１３０ａ及び流路１３０ｂを有している。流体チップ１０００において、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、同一面上に配置されている。

そして、流路１３０ａは、流入口１１０ａと、排出口１２０ａとを有している。そして、排出口１２０ａが開口する面１２１ａに垂直な方向Ｄ１００ａと、排出口１２０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ａとがなす角度Ａ１００ａは、０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ１００ａは０度である。

また、流入口１１０ａが開口する面１１１ａに垂直な方向Ｄ２００ａと、流入口１１０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ２１０ａとがなす角度Ａ２００ａが０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ２００ａは０度である。

また、流路１３０ｂは、流入口１１０ｂと、排出口１２０ｂとを有している。そして、排出口１２０ｂが開口する面１２１ｂに垂直な方向Ｄ１００ｂと、排出口１２０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ｂとがなす角度Ａ１００ｂは、０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ１００ｂは０度である。

また、流入口１１０ｂが開口する面１１１ｂに垂直な方向Ｄ２００ｂと、流入口１１０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ２１０ｂとがなす角度Ａ２００ｂが０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ２００ｂは０度である。

流体チップ１０００は、流路１３０ａ、１３０ｂが形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

図１１は、流路を複数有する流体チップの別の一例を説明する斜視図である。図１１に示すように、流体チップ１１００は、流路１３０ａ及び流路１３０ｂを有している。流体チップ１１００において、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、互いに積層されており、別の面上に配置されている。流体チップ１１００において、流路１３０ａと流路１３０ｂの軸線方向は互いに並行である。いいかえると、流体チップ１１００において、流路１３０ａと流路１３０ｂは、軸線方向が同一平面上にあるように配置されている。

そして、流路１３０ａは、流入口１１０ａと、排出口１２０ａとを有している。そして、排出口１２０ａが開口する面１２１ａに垂直な方向Ｄ１００ａと、排出口１２０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ａとがなす角度Ａ１００ａは、０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ１００ａは０度である。

また、流入口１１０ａが開口する面１１１ａに垂直な方向Ｄ２００ａと、流入口１１０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ２１０ａとがなす角度Ａ２００ａが０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ２００ａは０度である。

また、流路１３０ｂは、流入口１１０ｂと、排出口１２０ｂとを有している。そして、排出口１２０ｂが開口する面１２１ｂに垂直な方向Ｄ１００ｂと、排出口１２０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ｂとがなす角度Ａ１００ｂは、０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ１００ｂは０度である。

また、流入口１１０ｂが開口する面１１１ｂに垂直な方向Ｄ２００ｂと、流入口１１０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ２１０ｂとがなす角度Ａ２００ｂが０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ２００ｂは０度である。

流体チップ１１００において、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、排出口が同一面に面している。すなわち、面１２１ａと面１２１ｂが面一である。また、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、流入口が同一面に面している。すなわち、面１１１ａと面１１１ｂが面一である。

流体チップ１１００は、流路１３０ａが形成された第１の基板１４０ａと、第２の基板１５０ａと、流路１３０ｂが形成された第３の基板１４０ｂと、第４の基板１５０ｂとを接合することにより形成されている。基板１４０ａ、１４０ｂ、１５０ａ、１５０ｂの材質は上述したものと同様である。

流体チップ１１００において、流路１３０ａ又は流路１３０ｂの送液方向は上記に限られず、任意に変更することができる。例えば、流路１３０ａ及び流路１３０ｂの送液方向が互いに逆方向になる構成にしてもよい。

図１２は、流路を複数有する流体チップの別の一例を説明する斜視図である。図１２に示すように、流体チップ１２００は、流路１３０ａ及び流路１３０ｂを有している。流体チップ１２００において、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、互いに積層されており、別の面上に配置されている。更に、流体チップ１２００において、流路１３０ａと流路１３０ｂは、互いに並行ではない。いいかえると、流体チップ１２００において、流路１３０ａと流路１３０ｂは、軸線方向が同一平面上にない位置に配置されている。

そして、流路１３０ａは、流入口１１０ａと、排出口１２０ａとを有している。そして、排出口１２０ａが開口する面１２１ａに垂直な方向Ｄ１００ａと、排出口１２０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ａとがなす角度Ａ１００ａは、０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ１００ａは０度である。

また、流入口１１０ａが開口する面１１１ａに垂直な方向Ｄ２００ａと、流入口１１０ａの近傍における流路１３０ａ内の流体の流れ方向Ｄ２１０ａとがなす角度Ａ２００ａが０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ２００ａは０度である。

また、流路１３０ｂは、流入口１１０ｂと、排出口１２０ｂとを有している。そして、排出口１２０ｂが開口する面１２１ｂに垂直な方向Ｄ１００ｂと、排出口１２０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ１１０ｂとがなす角度Ａ１００ｂは、０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ１００ｂは０度である。

また、流入口１１０ｂが開口する面１１１ｂに垂直な方向Ｄ２００ｂと、流入口１１０ｂの近傍における流路１３０ｂ内の流体の流れ方向Ｄ２１０ｂとがなす角度Ａ２００ｂが０〜４５度である。流体チップ１０００においては、角度Ａ２００ｂは０度である。

流体チップ１２００において、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、排出口が別の面に開口している。すなわち、面１２１ａと面１２１ｂが別の面である。また、流路１３０ａ及び流路１３０ｂは、流入口が別の面に開口している。すなわち、面１１１ａと面１１１ｂが別の面である。

流体チップ１２００は、流路１３０ａが形成された第１の基板１４０ａと、第２の基板１５０ａと、流路１３０ｂが形成された第３の基板１４０ｂと、第４の基板１５０ｂとを接合することにより形成されている。基板１４０ａ、１４０ｂ、１５０ａ、１５０ｂの材質は上述したものと同様である。

流体チップ１２００において、流路１３０ａ又は流路１３０ｂの送液方向は上記に限られず、任意に変更することができる。

（合流部）
本実施形態の流体チップが複数の流路を有する場合、複数の前記流路が合流部を有していてもよい。

（追加機構）
本実施形態の流体チップは、流路に作用する追加機構を有していてもよい。追加機構としては、例えば、ヒーター、電極、電磁石、センサ等が挙げられる。

図１３は、追加機構を有する流体チップの一例を説明する斜視図である。図１３に示すように、流体チップ１３００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ１３００においては、角度Ａ１００は０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ１３００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ１３００は、ヒーター１３１０を更に有している。ヒーター１３１０は配線１３２０に接続している。

流体チップ１３００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。流体チップ１３００においては、第２の基板１５０にヒーター１３１０及び配線１３２０が配置されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。

本実施形態の流体チップは、ハウジングの内部に収容されていてもよい。図１４は、ハウジングに収容された流体チップの一例を説明する斜視図である。図１４に示すように、流体チップ１４００は、流入口１１０と、排出口１２０とを有する流路１３０を有している。そして、排出口１２０が開口する面１２１に垂直な方向Ｄ１００と、排出口１２０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ１１０とがなす角度Ａ１００は、０〜４５度である。流体チップ１４００においては、角度Ａ１００は０度である。

また、流入口１１０が開口する面１１１に垂直な方向Ｄ２００と、流入口１１０の近傍における流路１３０内の流体の流れ方向Ｄ２１０とがなす角度Ａ２００が０〜４５度である。流体チップ１４００においては、角度Ａ２００は０度である。

流体チップ１４００は、流路１３０が形成された第１の基板１４０と、第２の基板１５０とを接合することにより形成されている。基板１４０及び基板１５０の材質は上述したものと同様である。流体チップ１４００は、ハウジング１４１０の内部に収容されている。

流体チップ１４００は、ハウジング１４１０の内部に収容されていることから、衝撃に対する耐性が向上する、流体チップ１４００の内部を無菌状態に保ちやすい、遮光性が向上する等の特性を有する。

［流体デバイス］
１実施形態において、本発明は、上述したいずれかの流体チップと、前記流体チップの少なくとも１つの前記排出口に接続された排出チューブと、を有する、流体デバイスを提供する。本実施形態の流体デバイスは、前記流体チップの少なくとも１つの前記流入口に接続された流入チューブを更に有していてもよい。

上述したように、図６〜８に、本実施形態の流体デバイスの例を示す。上述した流体チップは、流路内に気泡や粒子が滞留しにくい。このため、基礎研究、診断、医薬品の製造等における粒子の分離精製等の様々な分野において、本実施形態の流体デバイスを用いることにより、流路内への気泡や粒子の滞留を抑制することができる。

［流体チップの製造方法］
流体チップは、第１の基板と第２の基板とが一体に形成された一体成形物として製造してもよいし、第１の基板と第２の基板とを別々に成形した後に接合することにより製造してもよい。

第１の基板及び第２の基板は、いずれか一方に流路を形成してもよいし、双方に流路を形成してもよい。第１の基板又は第２の基板のいずれか一方にのみ流路を形成し、他方が平坦な基板である場合、高精度な位置合わせ技術を必要とせずに流体チップを製造することができ、漏れや流路の位置ずれ等が起きにくい。

以下に、代表的な流体チップの製造方法を説明する。本実施形態の製造方法は、転写版準備工程、充填工程、剥離工程、貼り合わせ工程を含む。

（転写版準備工程）
まず、流路形状の凹凸反転パターンからなる転写版を用意する。転写版は、転写成形に求められる機械的強度、形状追従性を有していればよく、成形する流路材料に応じて、形状・寸法を適宜設計することができる。

転写版を構成する転写版材料としては、転写成形に求められる機械的強度、形状追従性に優れた材料を用いることが好ましい。

転写版の材料としては、例えば、（１）シリコーン、石英等の硬脆性材料、（２）ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン等の金属材料、（３）アルミナ、窒化アルミニウム、マシナブルセラミックス等のセラミックス、（４）ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン等の樹脂、（４）アルギン酸塩、キトサン等の多糖類等が挙げられる。

また、転写版の凹凸部を形成するための手段としては、公知の微細加工技術を適宜選択することができる。具体的には、例えば、リソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、サンドブラスト法、レーザー加工法、ミリング法、切削法、研削法等が挙げられる。

また、転写版を製造するにあたり、流路を有する原版を形成し、該原版から鋳型を取って転写版を形成しても良い。このとき、原版は公知の微細加工技術を適宜選択して形成することができる。具体的には、例えば、リソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、サンドブラスト法、レーザー加工法、ミリング法、切削法、研削法等が挙げられる。また、鋳型の形成には、メッキ法、溶融樹脂の塗布等の手法を用いることができる。この方法によれば、同一の原版から複数の転写版を製造することができるため、加工コスト及び生産コストを抑制し、生産性を高めることができる。

（充填工程）
続いて、転写版の凹部側から第１の基板の材料を充填する。転写版に第１の基板の材料を充填する方法としては、公知の充填方法を用いることができる。具体的には、例えば、インプリント法、ホットエンボス法、射出成形法、押し出し成形法、キャスティング法等が挙げられる。

また、転写版と第１の基板の材料の剥離性を向上させるために、材料の充填前に、転写版の表面上に離型効果を増すための表面処理を行ってもよい。例えば、表面処理として、（１）フッ素系の樹脂、金属微粒子、ダイヤモンドライクカーボン、シリコーンオイル等の離型層を形成、（２）化学的な表面改質、（３）表面形状の加工等が挙げられる。

（剥離工程）
続いて、転写版から第１の基板の材料を剥離し、第１の基板を得る。転写版から第１の基板を剥離する方法としては、公知の剥離技術を用いることができる。また、一連の剥離工程の前後処理として、冷却工程又は加熱工程を行ってもよい。離型効果を増加させる表面処理を施した転写版を用いると容易な剥離が可能となる。

また、剥離した第１の基板は、所望する形状に応じて、断裁、研磨等の工程を行ってもよい。また、流路パターンを多面付けした転写版を用いた場合、個々の流路に断裁することが好ましい。

（貼り合わせ工程）
続いて、第１の基板と第２の基板を貼り合わせる。第１の基板と第２の基板を貼り合わせる方法としては、公知の方法を用いることができる。

また、第１の基板と第２の基板の密着性を向上させるために、貼り合わせ前に、第１の基板と第２の基板の表面上に接着効果を増すための表面処理を行ってもよい。例えば、表面処理として、（１）化学的な表面改質、（２）表面形状の加工等が挙げられる。

以上の方法により、流体チップを製造することができる。なお、流体チップの製造方法は上述したものに限定されず、各工程において類推することのできる他の公知の方法を適用することができる。

本実施形態の製造方法によれば、流路内に気泡や粒子が滞留しにくい流体チップを好適に製造することができる。

本発明によれば、流路内に気泡や粒子が滞留しにくい流体チップを提供することができる。

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００，１４００…流体チップ、１１０，１１０ａ，１１０ｂ…流入口、１１１，１１１ａ，１１１ｂ…面、１２０，１２０ａ，１２０ｂ…排出口、１２１，１２１ａ，１２１ｂ…面、１３０，１３０ａ，１３０ｂ…流路、１４０，１４０ａ，１４０ｂ，１５０，１５０ａ，１５０ｂ…基板、６００Ｄ，７００Ｄ，８００Ｄ…流体デバイス、６１０…排出チューブ、６２０…流入チューブ、８１０…マイクロピペットのチップ、９１０…分岐部、１３１０…ヒーター、１３２０…配線、１４１０…ハウジング、Ａ１００，Ａ１００ａ，Ａ１００ｂ，Ａ２００，Ａ２００ａ，Ａ２００ｂ…角度、Ｄ１００，Ｄ１００ａ，Ｄ１００ｂ，Ｄ１１０，Ｄ１１０ａ，Ｄ１１０ｂ，Ｄ２００，Ｄ２００ａ，Ｄ２００ｂ，Ｄ２１０，Ｄ２１０ａ，Ｄ２１０ｂ…方向。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの排出口とを有する流路を有する流体チップであって、
   少なくとも１つの前記排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、流体チップ。
2. 前記排出口の全てについて、前記排出口が開口する面に垂直な方向と、当該排出口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、請求項１に記載の流体チップ。
3. 少なくとも１つの前記排出口における前記流体チップの外面が、凸形状又は凹形状である、請求項２に記載の流体チップ。
4. 少なくとも１つの前記流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体チップ。
5. 前記流入口の全てについて、前記流入口が開口する面に垂直な方向と、当該流入口の近傍における前記流路内の流体の流れ方向とがなす角度が０〜４５度である、請求項４に記載の流体チップ。
6. 少なくとも１つの前記流入口における前記流体チップの外面が、凸形状又は凹形状である、請求項５に記載の流体チップ。
7. 前記流路が分岐部を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体チップ。
8. 前記流路を複数有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体チップ。
9. 複数の前記流路が合流部を有する、請求項８に記載の流体チップ。
10. 前記流路の断面積の最大値が０．０１〜１ｍｍ^２である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の流体チップ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の流体チップと、
    前記流体チップの少なくとも１つの前記排出口に接続された排出チューブと、を有する、流体デバイス。
12. 前記流体チップの少なくとも１つの前記流入口に接続された流入チューブを更に有する、請求項１１に記載の流体デバイス。

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