液体处理装置和液体处理方法

文档序号:41197 发布日期:2021-09-28 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 液体处理装置和液体处理方法 (Liquid treatment apparatus and liquid treatment method ) 是由 山内拓史 于 2021-03-23 设计创作,主要内容包括:本发明涉及液体处理装置和液体处理方法。液体处理装置具有:用于供主液体流动的主流路;在所述主流路的底面开口且用于供鞘液流动的第一鞘液流路;以及在所述主流路的顶面开口且用于供所述鞘液流动的第二鞘液流路。所述第一鞘液流路和所述第二鞘液流路中的至少一者的与所述主流路的合流部由基板和向远离所述基板的方向弯曲的薄膜的弯曲部构成。(The present invention relates to a liquid treatment apparatus and a liquid treatment method. The liquid treatment device comprises: a main flow path for the main liquid to flow; a first sheath fluid channel that is open at a bottom surface of the main channel and through which a sheath fluid flows; and a second sheath fluid channel that is open at a top surface of the main channel and through which the sheath fluid flows. A junction between the main channel and at least one of the first sheath fluid channel and the second sheath fluid channel is formed by a substrate and a curved portion of a thin film that is curved in a direction away from the substrate.)

液体处理装置和液体处理方法

技术领域

本发明涉及用于形成鞘流的液体处理装置和液体处理方法。

背景技术

近年来,为了进行细胞、蛋白质和核酸等的分析而使用流路片。流路片具有分析所需要的样本和试剂的量可为较少的优点,可期待其在临床检查、食物检查以及环境检查等各种各样的用途中的使用。

例如,在专利文献1中,公开了用于将在主流路中流动的液体中的微小颗粒(例如,细胞)分选出而只将作为目的的微小颗粒取出的流路片。通过将形成有规定的槽和通孔的三张基板层叠来制造专利文献1中记载的流路片。在该流路片中,供鞘液流动的两个鞘液流路从左右两侧与供含有微小颗粒的样本液流动的样本液流路合流。通过这样鞘液从左右两侧与样本液合流,从而在位于合流点的下游的主流路中形成样本液的层流夹在两个鞘液的层流之间的鞘流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-36604号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1所记载的流路片是通过将三张之多的基板层叠而制造的,因此存在制造成本大的问题。另外,在专利文献1所记载的流路片中,形成样本液的层流夹在两个鞘液的层流之间的三层结构的鞘流,但是,根据用途的不同,也有时想要形成样本液的层流被鞘液的层流包围的两层结构的鞘流。

本发明的目的在于提供具有基板和与所述基板接合的薄膜的、能够形成由鞘液包围主液体的鞘流的液体处理装置。另外,本发明的另外的目的在于提供使用该液体处理装置形成鞘流的液体处理方法。

解决问题的方案

本发明的液体处理装置具有基板和与所述基板接合的薄膜,所述液体处理装置用于形成鞘流,所述鞘流包含主液体和包围所述主液体的鞘液,所述液体处理装置具有:主流路,其用于供所述主液体流动;第一鞘液流路,其在所述主流路的底面开口且用于供所述鞘液流动;以及第二鞘液流路,其在所述主流路的顶面开口且用于供所述鞘液流动,所述第一鞘液流路和所述第二鞘液流路中的至少一者的与所述主流路的合流部由所述基板和向远离所述基板的方向弯曲的所述薄膜的弯曲部构成。

本发明的液体处理方法是使用本发明的液体处理装置形成鞘流的液体处理方法,所述液体处理方法包括以下工序:使所述主液体在所述主流路中流动,并使所述鞘液在所述第一鞘液流路和所述第二鞘液流路中流动来形成鞘流,所述鞘流包含所述主液体和包围所述主液体的所述鞘液。

发明效果

根据本发明,能够使用简便的装置形成由鞘液包围主液体的鞘流。

附图说明

图1是实施方式1的液体处理装置的立体图;

图2是液体处理装置的分解立体图;

图3A是液体处理装置的俯视图,图3B是图3A中A-A线的剖面图;

图4A是图3A中B-B线的剖面图,图4B是图3A中C-C线的剖面图,图4C是图3A中D-D线的剖面图;

图5A是表示主流路与第一鞘液流路的合流部处的主液体和鞘液的图,图5B是表示主流路与第二鞘液流路的合流部处的主液体和鞘液的图,图5C是表示比主流路与第二鞘液流路的合流部更靠下游的主流路中的主液体和鞘液的图;

图6是实施方式2的液体处理装置的立体图;

图7A是液体处理装置的俯视图,图7B是图7A中A-A线的剖面图;

图8A是图7A中B-B线的剖面图,图8B是图7A中C-C线的剖面图,图8C是图7A中D-D线的剖面图;

图9是实施方式3的液体处理装置的立体图;

图10A是液体处理装置的俯视图,图10B是图10A中A-A线的剖面图;

图11A是图10A中B-B线的剖面图,图11B是图10A中C-C线的剖面图,图11C是图10A中D-D线的剖面图;

图12是实施方式4的液体处理装置的立体图;

图13是液体处理装置的分解立体图;

图14A是液体处理装置的俯视图,图14B是图14A中A-A线的剖面图;

图15A是图14A中B-B线的剖面图,图15B是图14A中C-C线的剖面图,图15C是图14A中D-D线的剖面图;

图16A是表示主流路与第一鞘液流路的合流部处的主液体和鞘液的图,图16B是表示主流路与第二鞘液流路的合流部处的主液体和鞘液的图,图16C是表示比主流路与第二鞘液流路的合流部更靠下游的主流路中的主液体和鞘液的图。

附图标记说明

100、200、300、400 液体处理装置

110、310、410 基板

111、411 第一通孔

112 第一槽

113、413 第二通孔

114 第二槽

115、415 第三通孔

116 第三槽

117、417 第四通孔

120、220 薄膜

121、221 弯曲部

130、430 主液体导入部

131、431 主流路

132、432 第一鞘液导入部

133、433 第一鞘液流路

134、334、434 第二鞘液导入部

135、335、435 第二鞘液流路

136、436 液体取出部

140 主液体

141 鞘液

412 狭缝

420 第一薄膜

421 第一弯曲部

422 第三通孔

423 第二薄膜

424 第二弯曲部

425 第一通孔

426 第二通孔

427 第四通孔

具体实施方式

[实施方式1]

(液体处理装置的结构)

图1是实施方式1的液体处理装置100的立体图。图2是液体处理装置100的分解立体图。图3A是液体处理装置100的俯视图,图3B是图3A中A-A线的剖面图。图4A是图3A中B-B线的剖面图,图4B是图3A中C-C线的剖面图,图4C是图3A中D-D线的剖面图。

如这些图所示,液体处理装置100具有基板110和薄膜120。在基板110上形成有用作流路的槽和用作导入口或取出口的通孔。薄膜120以封闭形成于基板110的槽和通孔的开口部的方式与基板110的一个面接合。薄膜120的部分区域成型为向远离基板110的方向弯曲的弯曲部121。被薄膜120封闭的基板110的槽成为供主液体或鞘液流动的流路。另外,弯曲部121内的空间也成为供鞘液流动的流路。

不特别地限定基板110的厚度。例如,基板110的厚度为1mm以上且10mm以下。另外,也不特别地限定基板110的材料。例如,基板110的材料可以从公知的树脂和玻璃中适当地选择。基板110的材料例如包括:聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙醚、聚乙烯、聚苯乙烯、环烯烃系树脂、硅树脂及弹性体。

对于薄膜120的厚度,只要是能够确保需要的强度的厚度即可,不特别地进行限定。例如,薄膜120的厚度为30μm以上且300μm以下。另外,对于薄膜120的材料,只要是能够成型弯曲部121的材料即可,也不特别地进行限定。例如,薄膜120的材料可以从公知的树脂中适当地选择。薄膜120的材料例如包括:聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙醚、聚乙烯、聚苯乙烯、环烯烃系树脂、硅树脂及弹性体。当对在流路中流动的主液体进行观察的情况下,优选薄膜120的材料是透明的。另外,在对在流路中流动的主液体进行荧光观察的情况下,优选薄膜120的材料是使激发光和荧光透射的材料且是自发荧光较少的材料。例如通过热熔或激光熔接、粘接剂等使薄膜120与基板110接合。

在本实施方式中,液体处理装置100具有主液体导入部130、主流路131、两个第一鞘液导入部132、两个第一鞘液流路133、两个第二鞘液导入部134、两个第二鞘液流路135以及液体取出部136。

主液体导入部130是被导入主液体的有底的凹部。在本实施方式中,主液体导入部130由形成于基板110的第一通孔111和将第一通孔111的一个开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2)。不特别地限定第一通孔111的形状和大小,可以根据用途适当地设定。第一通孔111的形状例如为大致圆柱形状。第一通孔111的直径例如为2mm左右。

不特别地限定导入至主液体导入部130的主液体的种类。例如,主液体是细胞悬液、DNA含有液或RNA含有液等。主液体也可以是含有血液等样本或细胞、核酸等分析对象的液体(样本液),也可以是含有试剂或珠粒等的液体,还可以是含有分析对象的液体与含有试剂或珠粒等的液体的混合液。

主流路131是液体可在其内部移动的流路。主流路131的上游端与主液体导入部130连接,主流路131的下游端与液体取出部136连接。另外,如在后面说明的那样,第一鞘液流路133和第二鞘液流路135分别在主流路131的不同的位置与主流路131连接。在本实施方式中,从主液体导入部130向主流路131导入主液体,从主流路131与第一鞘液流路133的合流部和主流路131与第二鞘液流路135的合流部导入鞘液。因此,在从主液体导入部130到主流路131与第一鞘液流路133的合流部之间,在主流路131中流动主液体,在从主流路131与第一鞘液流路133的合流部到液体取出部136之间,在主流路131中流动主液体和鞘液。如在后面说明的那样,在从主流路131与第二鞘液流路135的合流部到液体取出部136之间,主液体和鞘液以由鞘液包围主液体的鞘流的状态在主流路131中流动。

主流路131由形成于基板110的第一槽112和将第一槽112的开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2)。对于第一槽112的剖面面积和剖面形状,只要是能够在主流路131中形成由鞘液包围主液体的鞘流的面积和形状即可,不特别地进行限定。在本说明书中,“流路或槽的剖面”是指,与液体流动的方向正交的流路或槽的剖面。第一槽112的剖面形状例如为一边的长度(宽度及深度)为数十μm左右的大致矩形状。第一槽112的剖面面积在液体的流动方向上可以是固定的,也可以是不固定的。在本实施方式中,第一槽112的剖面面积是固定的。

两个第一鞘液导入部132和两个第二鞘液导入部134是被导入鞘液的有底的凹部。在本实施方式中,两个第一鞘液导入部132分别由形成于基板110的第二通孔113和将第二通孔113的一个开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2)。另外,两个第二鞘液导入部134分别由形成于基板110的第三通孔115和将第三通孔115的一个开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2)。不特别地限定第二通孔113和第三通孔115的形状和大小,可以根据用途适当地设定。第二通孔113和第三通孔115的形状例如为大致圆柱形状。第二通孔113和第三通孔115的直径例如为2mm左右。

对于被导入到第一鞘液导入部132和第二鞘液导入部134的鞘液的种类,不特别地进行限定。鞘液例如是生理盐水或缓冲液等。当对在流路中流动的主液体进行荧光观察的情况下,优选鞘液是光干扰较少的液体。

两个第一鞘液流路133是液体可在其内部移动的流路。两个第一鞘液流路133的上游端分别与不同的第一鞘液导入部132连接,两个第一鞘液流路133的下游端都与主流路131连接。被导入到第一鞘液导入部132的鞘液在第一鞘液流路133中流动。第一鞘液流路133至少在主流路131的底面开口。在本实施方式中,“流路的底面”是指,流路的内表面中的与薄膜120相对置的面。在本实施方式中,两个第一鞘液流路133除了在主流路131的底面开口以外,还在主流路131的彼此相对的两个侧面开口(参照图2和图4A)。主流路131的底面处的两个第一鞘液流路133的开口部是共同的开口部。主流路131的侧面处的两个第一鞘液流路133的开口部相互对置。

两个第一鞘液流路133由形成于基板110的第二槽114和将第二槽114的开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2)。对于第二槽114的剖面面积和剖面形状,只要是能够导入用于在主流路131中的适当的位置形成鞘流的适当量的鞘液的面积和形状即可,不特别地进行限定。第二槽114的剖面形状例如为一边的长度(宽度及深度)为数十μm左右的大致矩形状。第二槽114的剖面面积在液体的流动方向上可以是固定的,也可以是不固定的。在本实施方式中,第二槽114的剖面面积是固定的。

两个第二鞘液流路135是液体可在其内部移动的流路。两个第二鞘液流路135的上游端分别与不同的第二鞘液导入部134连接,两个第二鞘液流路135的下游端都与主流路131连接。被导入到第二鞘液导入部134的鞘液在第二鞘液流路135中流动。第二鞘液流路135至少在主流路131的顶面开口。在本实施方式中,“流路的顶面”是指,流路的内表面中的薄膜120侧的面(由薄膜120构成的面)。在本实施方式中,两个第二鞘液流路135仅在主流路131的顶面开口(参照图4B)。主流路131的顶面处的两个第二鞘液流路135的开口部是共同的开口部。

第二鞘液流路135中的除与主流路131的合流部以外的部分由形成于基板110的第三槽116和将第三槽116的开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2和图4B)。如图2所示,第三槽116不与第一槽112连接。对于第三槽116的剖面面积和剖面形状,只要是能够导入用于在主流路131中形成鞘流的适当量的鞘液的面积和形状即可,不特别地进行限定。第三槽116的剖面形状例如为一边的长度(宽度及深度)为数十μm左右的大致矩形状。第三槽116的剖面面积在液体的流动方向上可以是固定的,也可以是不固定的。在本实施方式中,第三槽116的剖面面积是固定的。

第二鞘液流路135的与主流路131的合流部由基板110的一个面(薄膜120所接合的面)的一部分和第一槽112(构成主流路131的槽)的开口部的一部分以及薄膜120的弯曲部121构成(参照图2和图4B)。如上所述,弯曲部121是设置于薄膜120的、向远离基板110的方向弯曲(凹陷)的部分。弯曲部121与基板110的未形成有槽的面相对置,但是,不与基板110接合。因此,从第三槽116与薄膜120之间流动而来的鞘液在基板110与弯曲部121之间的空间通过,并从主流路131的顶面侧导入到主流路131中。对于弯曲部121的形状和大小,只要是能够导入用于在主流路131中形成鞘流的适当量的鞘液的形状和大小即可,不特别地进行限定。在本实施方式中,弯曲部121的俯视形状为大致椭圆形状(由两个相同长度的平行线和两个半圆而成的形状)(参照图3A)。弯曲部121的沿短轴方向的剖面形状为大致圆弧形状(参照图3B)。

此外,在本实施方式中,在主流路131中,两个第一鞘液流路133的合流部位于比两个第二鞘液流路135的合流部更靠上游的位置,但是,这些合流部的位置不限于此。例如,两个第二鞘液流路135的合流部也可以位于比两个第一鞘液流路133的合流部更靠上游的位置。另外,两个第一鞘液流路133的合流部也可以与两个第二鞘液流路135的合流部相对置。

液体取出部136是用于将以鞘流的状态在主流路131中流过来的主液体和鞘液取出的有底的凹部。在本实施方式中,液体取出部136由形成于基板110的第四通孔117和将第四通孔117的一个开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图2)。不特别地限定第四通孔117的形状和大小,可以根据用途适当地设定。第四通孔117的形状例如为大致圆柱形状。第四通孔117的直径例如为2mm左右。

(液体处理装置的动作)

接着,参照图5A~图5C对液体处理装置100的动作(液体处理方法)进行说明。

向主液体导入部130导入主液体,向两个第一鞘液导入部132和两个第二鞘液导入部134导入鞘液。在该状态下,对液体取出部136进行减压,或对主液体导入部130、两个第一鞘液导入部132以及两个第二鞘液导入部134进行加压。由此,主液体导入部130内的主液体在主流路131中向液体取出部136流动。另外,第一鞘液导入部132内的鞘液在第一鞘液流路133中向主流路131流动,第二鞘液导入部134内的鞘液在第二鞘液流路135中向主流路131流动。

图5A是表示在主流路131与两个第一鞘液流路133的合流部处的主液体140和鞘液141的图(相当于图4A的主流路131附近的局部放大图)。如该图所示,两个第一鞘液流路133在主流路131的底面和两个侧面开口,因此,在主流路131与两个第一鞘液流路133的合流部处,从两个第一鞘液流路133流过来的鞘液141在主流路131中行进到主液体140的侧方和下方,但不行进到上方。在主流路131中,主液体140和鞘液141以层流的状态流动。

图5B是表示在主流路131与两个第二鞘液流路135的合流部处的主液体140和鞘液141的图(相当于图4B的主流路131附近的局部放大图)。如该图所示,两个第二鞘液流路135在主流路131的顶面开口,因此,在主流路131与两个第二鞘液流路135的合流部处,从两个第二鞘液流路135流过来的鞘液141在主流路131中行进到主液体140的上方。在主流路131中,从两个第二鞘液流路135流过来的鞘液141也以层流的状态流动。

图5C是表示在比主流路131与两个第二鞘液流路135的合流部更靠下游的主流路131中的主液体140和鞘液141的图(相当于图4C的主流路131附近的局部放大图)。如上所述,从两个第一鞘液流路133流过来的鞘液141在主流路131中行进到主液体140的侧方和下方(参照图5A),从两个第二鞘液流路135流过来的鞘液141在主流路131中行进到主液体140的上方(参照图5B)。其结果,如图5C所示,形成了由鞘液141包围主液体140的鞘流。在此,“由鞘液包围主液体”是指,在与主流路131的流动方向正交的剖面中,鞘液包围主液体的整周的状态。

如图5C所示,也可以是,在主流路131中形成有鞘流的状态下,对主液体140进行观察或进行荧光观察。主液体140不与主流路131的内壁接触,以被鞘液141包围的稳定的状态流动,因此,可以稳定地观察主液体140。

(效果)

如上所述,本实施方式的液体处理装置100是能够使用薄膜120廉价地进行制造的结构,并且能够稳定地形成由鞘液包围主液体的鞘流。另外,通过调整弯曲部121的形状,能够容易地控制主液体和鞘液的量比。

另外,在对主流路131内的主液体进行荧光观察的情况下,由于使用薄膜120代替基板,因此,能够减少自发荧光的影响,并且由于薄膜120较薄,因此还能够提高工作距离的自由度。

[实施方式2]

实施方式2的液体处理装置200与实施方式1的液体处理装置100的不同之处仅在于弯曲部221的结构。关于与实施方式1的液体处理装置100相同的构成要素,标以相同的附图标记并省略其说明。

(液体处理装置的结构)

图6是实施方式2的液体处理装置200的立体图。图7A是液体处理装置200的俯视图,图7B是图7A中A-A线的剖面图。图8A是图7A中B-B线的剖面图,图8B是图7A中C-C线的剖面图,图8C是图7A中D-D线的剖面图。

如这些图所示,液体处理装置200具有基板110和薄膜220。在基板110上形成有用作流路的槽和用作导入口或取出口的通孔。薄膜220以封闭形成于基板110的槽和通孔的开口部的方式与基板110的一个面接合。薄膜220的部分区域成型为向远离基板110的方向弯曲的弯曲部221。被薄膜220封闭的基板110的槽成为供主液体或鞘液流动的流路。另外,弯曲部221内的空间也成为供鞘液流动的流路。

在本实施方式中,液体处理装置200具有主液体导入部130、主流路131、两个第一鞘液导入部132、两个第一鞘液流路133、两个第二鞘液导入部134、两个第二鞘液流路135以及液体取出部136。

两个第二鞘液流路135的上游端分别与不同的第二鞘液导入部134连接,两个第二鞘液流路135的下游端都与主流路131连接。在本实施方式中,两个第二鞘液流路135仅在主流路131的顶面开口(参照图8B)。主流路131的顶面处的两个第二鞘液流路135的开口部间隔开地配置于互不相同的位置。

第二鞘液流路135中的除与主流路131的合流部以外的部分由形成于基板110的第三槽116和将第三槽116的开口部封闭的薄膜220的一部分构成(参照图2和图8B)。

第二鞘液流路135的与主流路131的合流部由基板110的一个面(薄膜220所接合的面)的一部分和第一槽112(构成主流路131的槽)的开口部的一部分以及薄膜220的弯曲部221构成(参照图2和图8B)。在本实施方式中,薄膜220具有两个弯曲部221。两个弯曲部221的形状为大致球冠形状(参照图7A和图8B)。

(液体处理装置的动作)

可以按照与实施方式1的液体处理装置100相同的步骤来使用实施方式2的液体处理装置200。

(效果)

实施方式2的液体处理装置200具有与实施方式1的液体处理装置100相同的效果。

[实施方式3]

实施方式3的液体处理装置300与实施方式1的液体处理装置100的不同之处仅在于第二鞘液导入部334和第二鞘液流路335的结构。关于与实施方式1的液体处理装置100相同的构成要素,标以相同的附图标记并省略其说明。

(液体处理装置的结构)

图9是实施方式3的液体处理装置300的立体图。图10A是液体处理装置300的俯视图,图10B是图10A中A-A线的剖面图。图11A是图10A中B-B线的剖面图,图11B是图10A中C-C线的剖面图,图11C是图10A中D-D线的剖面图。

如这些图所示,液体处理装置300具有基板310和薄膜120。在基板310上形成有用作流路的槽和用作导入口或取出口的通孔。薄膜120以封闭形成于基板310的槽和通孔的开口部的方式与基板310的一个面接合。薄膜120的部分区域成型为向远离基板110的方向弯曲的弯曲部121。被薄膜120封闭的基板310的槽成为供主液体或鞘液流动的流路。另外,弯曲部121内的空间也成为供鞘液流动的流路。

在本实施方式中,液体处理装置300具有主液体导入部130、主流路131、两个第一鞘液导入部132、两个第一鞘液流路133、两个第二鞘液导入部334、两个第二鞘液流路335以及液体取出部136。

两个第二鞘液导入部334是被导入鞘液的有底的凹部。在本实施方式中,两个第二鞘液导入部334分别由形成于基板110的第三通孔115和将第三通孔115的一个开口部封闭的薄膜120的一部分构成(参照图9)。在本实施方式中,薄膜120的弯曲部121的端部与第三通孔115的一个开口部相对置。

两个第二鞘液流路335是液体可在其内部移动的流路。两个第二鞘液流路335的上游端分别与不同的第二鞘液导入部334连接,两个第二鞘液流路335的下游端都与主流路131连接。在本实施方式中,两个第二鞘液流路335仅在主流路131的顶面开口(参照图11B)。主流路131的顶面处的两个第二鞘液流路335的开口部是共同的开口部。

在本实施方式中,第二鞘液流路335由基板310的一个面(薄膜120所接合的面)的一部分、第三通孔115(构成第二鞘液导入部334的通孔)的开口部的一部分和第一槽112(构成主流路131的槽)的开口部的一部分以及薄膜120的弯曲部121构成(参照图9和图11B)。因此,在本实施方式中,被导入到第二鞘液导入部334的鞘液在基板310与弯曲部121之间的空间通过,并从主流路131的顶面侧导入到主流路131中。

(液体处理装置的动作)

可以按照与实施方式1的液体处理装置100相同的步骤来使用实施方式3的液体处理装置300。

(效果)

实施方式3的液体处理装置300具有与实施方式1的液体处理装置100相同的效果。

[实施方式4]

(液体处理装置的结构)

图12是实施方式4的液体处理装置400的立体图。图13是液体处理装置400的分解立体图。图14A是液体处理装置400的俯视图,图14B是图14A中A-A线的剖面图。图15A是图14A中B-B线的剖面图,图15B是图14A中C-C线的剖面图,图15C是图14A中D-D线的剖面图。

如这些图所示,液体处理装置400具有基板410、第一薄膜420以及第二薄膜423。在基板410上形成有用作流路的狭缝和用作导入口或取出口的通孔。第一薄膜420以封闭形成于基板410的狭缝和通孔的开口部的方式与基板410的一个面接合。第一薄膜420的部分区域成型为向远离基板410的方向弯曲的第一弯曲部421。第二薄膜423以封闭形成于基板410的狭缝和通孔的开口部的方式与基板410的另一个面接合。第二薄膜423的部分区域成型为向远离基板410的方向弯曲的第二弯曲部424。被第一薄膜420和第二薄膜423封闭的基板410的狭缝成为供主液体流动的流路。另外,第一弯曲部421内的空间和第二弯曲部424内的空间成为供鞘液流动的流路。

不特别地限定基板410的厚度。基板410的厚度例如为1mm以上且10mm以下。另外,也不特别地限定基板410的材料。例如,基板410的材料可以从公知的树脂和玻璃中适当地选择。基板410的材料例如包括:聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙醚、聚乙烯、聚苯乙烯、环烯烃系树脂、硅树脂以及弹性体。

对于第一薄膜420和第二薄膜423的厚度,只要是能够确保需要的强度的厚度即可,不特别地进行限定。第一薄膜420和第二薄膜423的厚度例如为30μm以上且300μm以下。另外,对于第一薄膜420和第二薄膜423的材料,只要是能够成型第一弯曲部421或第二弯曲部424的材料即可,也不特别地进行限定。例如,第一薄膜420和第二薄膜423的材料可以从公知的树脂中适当地选择。第一薄膜420和第二薄膜423的材料例如包括:聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙醚、聚乙烯、聚苯乙烯、环烯烃系树脂、硅树脂以及弹性体。当对在流路中流动的主液体进行观察的情况下,优选第一薄膜420和第二薄膜423中至少一者的材料是透明的。另外,当对在流路中流动的主液体进行荧光观察的情况下,优选第一薄膜420和第二薄膜423中至少一者的材料是使激发光和荧光透射的材料且是自发荧光较少的材料。例如通过热熔或激光熔接、粘接剂等使第一薄膜420和第二薄膜423与基板410接合。

在本实施方式中,液体处理装置400具有主液体导入部430、主流路431、两个第一鞘液导入部432、两个第一鞘液流路433、两个第二鞘液导入部434、两个第二鞘液流路435以及液体取出部436。

主液体导入部430是被导入主液体的有底的凹部。在本实施方式中,主液体导入部430由形成于基板410的第一通孔411和形成于第二薄膜423的第一通孔425和将第一通孔411的一个开口部封闭的第一薄膜420的一部分构成(参照图13)。不特别地限定基板410的第一通孔411的形状和大小,可以根据用途适当地设定。基板410的第一通孔411的形状例如为大致圆柱形状。基板410的第一通孔411的直径例如为2mm左右。

主流路431是液体可在其内部移动的流路。主流路431的上游端与主液体导入部430连接,主流路431的下游端与液体取出部436连接。另外,如在后面说明的那样,第一鞘液流路433和第二鞘液流路435分别在主流路431的不同的位置与主流路431连接。在本实施方式中,从主液体导入部430向主流路431导入主液体,从主流路431与第一鞘液流路433的合流部和主流路431与第二鞘液流路435的合流部导入鞘液。因此,在从主液体导入部430到主流路431与第一鞘液流路433的合流部之间,在主流路431中流动主液体,在从主流路431与第一鞘液流路433的合流部到液体取出部436之间,在主流路431中流动主液体和鞘液。如在后面说明的那样,在从主流路431与第二鞘液流路435的合流部到液体取出部436之间,主液体和鞘液以由鞘液包围主液体的鞘流的状态在主流路431中流动。

主流路431由形成于基板410的狭缝(细长的通孔)412、将狭缝412的一个开口部封闭的第一薄膜420的一部分以及将狭缝412的另一个开口部封闭的第二薄膜423的一部分构成(参照图13)。对于狭缝412的剖面面积和剖面形状,只要是能够在主流路431中形成由鞘液包围主液体的鞘流的面积和形状即可,不特别地进行限定。在本说明书中,“流路或狭缝的剖面”是指,与液体流动的方向正交的流路或狭缝的剖面。狭缝412的剖面形状例如为一边的长度(宽度及深度)为数十μm左右的大致矩形状。狭缝412的剖面面积在液体的流动方向上可以是固定的,也可以是不固定的。在本实施方式中,狭缝412的剖面面积是固定的。

两个第一鞘液导入部432和两个第二鞘液导入部434是被导入鞘液的有底的凹部。在本实施方式中,两个第一鞘液导入部432分别由形成于基板410的第二通孔413和形成于第二薄膜423的第二通孔426以及将第二通孔413的一个开口部封闭的第一薄膜420的一部分构成(参照图13)。另外,两个第二鞘液导入部434分别由形成于基板410的第三通孔415和形成于第一薄膜420的第三通孔422以及将第三通孔415的一个开口部封闭的第二薄膜423的一部分构成(参照图13)。不特别地限定基板410的第二通孔413和第三通孔415的形状和大小,可以根据用途适当地设定。基板410的第二通孔413和第三通孔415的形状例如为大致圆柱形状。基板410的第二通孔413和第三通孔415的直径例如为2mm左右。

两个第一鞘液流路433是液体可在其内部移动的流路。两个第一鞘液流路433的上游端分别与不同的第一鞘液导入部432连接,两个第一鞘液流路433的下游端都与主流路431连接。被导入到第一鞘液导入部432的鞘液在第一鞘液流路433中流动。第一鞘液流路433至少在主流路431的底面开口。在本实施方式中,“流路的底面”是指,流路的内表面中的第一薄膜420侧的面(由第一薄膜420构成的面)。在本实施方式中,两个第一鞘液流路433仅在主流路431的底面开口(参照图13和图15A)。主流路431的底面处的两个第一鞘液流路433的开口部是共同的开口部。

在本实施方式中,两个第一鞘液流路433由基板410的一个面(第一薄膜420所接合的面)的一部分、第二通孔413(构成第一鞘液导入部432的通孔)的开口部的一部分和狭缝412(构成主流路431的狭缝)的开口部的一部分以及第一薄膜420的第一弯曲部421构成(参照图13和图15A)。如上所述,第一弯曲部421是设置于第一薄膜420的、向远离基板410的方向弯曲(凹陷)的部分。第一弯曲部421与基板410的未形成有槽的面相对置,但是,不与基板410接合。因此,被导入到第一鞘液导入部432的鞘液在基板410与第一弯曲部421之间的空间通过,并从主流路431的底面侧导入到主流路431中。对于第一弯曲部421的形状和大小,只要是能够导入用于在主流路431中形成鞘流的适当量的鞘液的形状和大小即可,不特别地进行限定。在本实施方式中,第一弯曲部421的俯视形状为大致椭圆形状(由两个相同长度的平行线和两个半圆而成的形状)(参照图14A)。第一弯曲部421的沿短轴方向的剖面形状为大致圆弧形状(参照图14B)。

两个第二鞘液流路435是液体可在其内部移动的流路。两个第二鞘液流路435的上游端分别与不同的第二鞘液导入部434连接,两个第二鞘液流路435的下游端都与主流路431连接。被导入到第二鞘液导入部434的鞘液在第二鞘液流路435中流动。第二鞘液流路435至少在主流路431的顶面开口。在本实施方式中,“流路的顶面”是指,流路的内表面中的第二薄膜423侧的面(由第二薄膜423构成的面)。在本实施方式中,两个第二鞘液流路435仅在主流路431的顶面开口(参照图13和图15B)。主流路431的顶面处的两个第二鞘液流路435的开口部是共同的开口部。

在本实施方式中,两个第二鞘液流路435由基板410的另一个面(第二薄膜423所接合的面)的一部分、第三通孔415(构成第二鞘液导入部434的通孔)的开口部的一部分和狭缝412(构成主流路431的狭缝)的开口部的一部分以及第二薄膜423的第二弯曲部424构成(参照图13和图15A)。如上所述,第二弯曲部424是设置于第二薄膜423的、向远离基板410的方向弯曲(凹陷)的部分。第二弯曲部424与基板410的未形成有槽的面相对置,但是,不与基板410接合。因此,被导入到第二鞘液导入部434中的鞘液在基板410与第二弯曲部424之间的空间通过,并从主流路431的顶面侧导入到主流路431中。对于第二弯曲部424的形状和大小,只要是能够导入用于在主流路431中形成鞘流的适当量的鞘液的形状和大小即可,不特别地进行限定。在本实施方式中,第二弯曲部424的俯视形状为大致椭圆形状(由两个相同长度的平行线和两个半圆而成的形状)(参照图14A)。第一弯曲部421的沿短轴方向的剖面形状为大致圆弧形状(参照图14B)。

此外,在本实施方式中,在主流路431中,两个第一鞘液流路433的合流部位于比两个第二鞘液流路435的合流部更靠上游的位置,但是,这些合流部的位置不限于此。例如,两个第二鞘液流路435的合流部也可以位于比两个第一鞘液流路433的合流部更靠上游的位置。另外,两个第一鞘液流路433的合流部也可以与两个第二鞘液流路435的合流部相对置。

液体取出部436是用于将以鞘流的状态在主流路431中流过来的主液体和鞘液取出的有底的凹部。在本实施方式中,液体取出部436由形成于基板410的第四通孔417和形成于第二薄膜423的第四通孔427以及将第四通孔417的一个开口部封闭的第一薄膜420的一部分构成(参照图13)。不特别地限定基板410的第四通孔417的形状和大小,可以根据用途适当地设定。基板410的第四通孔417的形状例如为大致圆柱形状。基板410的第四通孔417的直径例如为2mm左右。

(液体处理装置的动作)

接着,参照图16A~图16C对液体处理装置400的动作(液体处理方法)进行说明。

向主液体导入部430导入主液体,向两个第一鞘液导入部432和两个第二鞘液导入部434导入鞘液。在该状态下,对液体取出部436进行减压,或对主液体导入部430、两个第一鞘液导入部432以及两个第二鞘液导入部434进行加压。由此,主液体导入部430内的主液体在主流路431中向液体取出部436流动。另外,第一鞘液导入部432内的鞘液在第一鞘液流路433中向主流路431流动,第二鞘液导入部434内的鞘液在第二鞘液流路435中向主流路431流动。

图16A是表示主流路431与两个第一鞘液流路433的合流部处的主液体140和鞘液141的图(相当于图15A的主流路431附近的局部放大图)。如该图所示,两个第一鞘液流路433在主流路431的底面开口,因此,在主流路431与两个第一鞘液流路433的合流部处,从两个第一鞘液流路433流过来的鞘液141在主流路431中行进到主液体140的侧方和下方,但是不行进到上方。第一弯曲部421的沿短轴方向的剖面形状为大致圆弧形状(参照图14B),因此,在主流路431与两个第一鞘液流路433的合流部处,鞘液141向第一弯曲部421侧稍微扩展,而鞘液141不仅能够行进到主液体140的下方,还能够行进到主液体140的侧方。在主流路431中,主液体140和鞘液141以层流的状态流动。

图16B是表示在主流路431与两个第二鞘液流路435的合流部处的主液体140和鞘液141的图(相当于图15B的主流路431附近的局部放大图)。如该图所示,两个第二鞘液流路435在主流路431的顶面开口,因此,在主流路431与两个第二鞘液流路435的合流部处,从两个第二鞘液流路435流过来的鞘液141在主流路431中行进到主液体140的侧方和上方。第二弯曲部424的沿短轴方向的剖面形状为大致圆弧形状(参照图14B),因此,在主流路431与两个第二鞘液流路435的合流部处,鞘液141向第二弯曲部424侧稍微扩展,而鞘液141不仅能够行进到主液体140的上方,还能够行进到主液体140的侧方。在主流路431中,从两个第二鞘液流路435流过来的鞘液141也以层流的状态流动。

图16C是表示在比主流路431与两个第二鞘液流路435的合流部更靠下游的主流路431中的主液体140和鞘液141的图(相当于图15C的主流路431附近的局部放大图)。如上所述,从两个第一鞘液流路433流过来的鞘液141在主流路431中行进到主液体140的侧方和下方(参照图16A),从两个第二鞘液流路435流过来的鞘液141在主流路431中行进到主液体140的侧方和上方(参照图16B)。其结果,如图16C所示,形成了由鞘液141包围主液体140的鞘流。

如图16C所示,也可以是,在主流路431中形成有鞘流的状态下,对主液体140进行观察或进行荧光观察。主液体140不与主流路431的内壁接触,以被鞘液141包围的稳定的状态流动,因此,可以稳定地观察主液体140。

(效果)

实施方式4的液体处理装置400具有与实施方式1的液体处理装置100相同的效果。

工业实用性

本发明的液体处理装置例如在临床检查、食物检查以及环境检查等各种用途上是有用的。

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