図1は、本実施形態に係る流路切換システ ムの基本構成の一例を示す模式図である。流 路切換システム1は、分岐流路における流路� �切り換えを行うマイクロシステムであって� �分岐流路2、駆動源3、撥水バルブ4(第2のバル ブ)及び閉止バルブ5(第1のバルブ)を備えてい� ��。分岐流路2は、1つの流路が分岐点で分岐� �れてなる流路断面が例えば四角形状(円形状� ��もよい)の流路であって、分岐点よりも上流 側の流路である上流流路21(1つの流路)と、上� ��流路21の分岐点である分岐部24と、分岐後の 流路すなわち分岐部24(分岐点)よりも下流側� �流路である下流流路22、23(他方、一方の流路 )とからなる。

 駆動源3は、上流流路21に配設(接続)され� �おり、所定の押圧力で流体を下流側に押し� �すための流体駆動を行うものである。駆動� �3は、例えばシリンジポンプやダイヤフラム� ��動のマイクロポンプである。

 撥水バルブ4は、上記分岐された流路のう ちの一方の流路、ここでは下流流路22に配設� ��れており、流体の表面張力(撥水性)を利用� �て流れを停止(流体をその場所に保持して下� ��側に流れないようにする)させたり、この表 面張力による流れ停止状態が打ち破られるこ とで流れが開始されるよう構成されたマイク ロバルブである。図2は撥水バルブ4の一例を� ��す要部拡大図であり、(a)は撥水バルブ4の平 面図(側面図でもある)を、(b)は、(a)に示す撥� ��バルブ4において流体の流れが停止した状態 の一例を示す平面図(側面図)である。

 図2(a)に示すように、撥水バルブ4は、下� �流路22の流路が部分的に狭窄された、例えば 下流流路22の内側の幅(或いは内径)よりも小� �い一定の流路幅(或いは流路径)とされた、或 いは流路断面積が小さくされた狭窄部41を備� ��てなる。すなわち撥水バルブ4は、狭窄部41� ��、該狭窄部41の流路方向の両端(狭窄部41の� �流端及び下流端)に隣接配置された下流流路2 2の一部である流路部42a、42bとからなる。た� �し、狭窄部41は流路断面方向における略中心 位置に配置されて流路断面が四角形状(例え� �正方形)をしており、流路方向(流れ方向)の� �Lが例えば25μm~100μmの範囲の長さであり、流� ��断面方向の幅W(縦幅或いは横幅或いは内径)� ��例えば16μm~70μmの範囲の長さを有している� �なお、流路部42a、42bの流路幅は必ずしも下� �流路22の流路幅と同じでなくともよい。要は 狭窄部41とこの狭窄部41の流路幅よりも大き� �任意の流路幅を有する前後2つの流路部(これ ら流路部も下流流路22に含まれる)とから構成 されていればよい。また、狭窄部41の流路断� ��は上記四角形状でなく例えば円形状でもよ� ��。

 この撥水バルブ4において、図2(b)に示す� �うに、例えば上流流路21及び下流流路22を経� ��流れてきて撥水バルブ4に達した流体F(斜線� ��)は、狭窄部41において表面張力により流体F が下流側(流路部42b)に流れないようにする所� ��の圧力(保持力という)によって保持された� �態、すなわち、いわば流体が流れようとす� �力とその場合に留まらそうとする力との釣� �合い(均衡状態)が保たれた状態となる。具体 的には、狭窄部41において、流体Fの空気と接 する先端Sの形状(撥水表面形状)が表面張力に よって例えば同図に示す凹状となって、流れ が停止した(流体Fが停留した)状態となる。た だし、上記“停止”とは、その場から全く動 かないという意味に限定するものではなく、 例えば、流体Fは狭窄部41から下流側へ流れて いないものの例えばその先端Sが流路の前後� �多少振れ動くような場合、つまり流体Fが微� ��的には移動しているが全体としては狭窄部4 1で留まっているという場合の意味も含む。

 上記撥水表面形状は上記釣り合いが保た� ��る場所の形状によっては、図2(b)の場合とは 反対の力(負の力)が働くため、上記凹状に限� ��ず例えば凸状或いは平坦面状となり得る。� ��た、“液体(流体F)の表面張力>対象固体(� �窄部41の管壁)の表面張力”という関係が成� �立つ条件において、流体F例えば水をはじく� ��つまり“撥水”という現象が生じる。この� ��とから、撥水バルブ4(狭窄部41)における当� �流体Fの流れの停止は、表面張力に基づく撥� ��性によるものであるとも言える。ただし、� ��“水”性という言葉では「水」という字が� ��いられているが、流体F(液体)はこの“水”� ��限るものではない。つまり、流体Fは、水以 外の液体でもよいし、要は流路を流れること が可能であり且つ上記表面張力が発生して流 れの停止が可能となるものであれば例えば液 体中に気体や固体が混在したものなど、任意 なものでよい。なお、上記表面張力における 関係が成立するようにするべく、撥水バルブ 4は、各流路壁面にフッ素系物質がコーティ� �グされていてもよい。

 流体Fが上記保持力以下の圧力(上記駆動� �3による押圧力)で上流側から押される(或い� �下流側から吸引される)場合には、上述のよ� ��に流体Fは狭窄部41で停止している。しかし� ��がら、上記保持力よりも大きい圧力(押圧力 )で押され(又は吸引され)、流路部42a内の圧力 (第1内圧P1という)と流路部42b内の圧力(第2内� �P2という)との差圧、具体的には第1内圧P1か� �第2内圧P2を減算した値(圧力差;P1-P2)がこの保 持力を超えると、つまり上記力の均衡状態が 破られると、流体Fは図中の矢印で示す下流� �向に、撥水バルブ4を通過して流れる。一旦� ��流体Fが撥水バルブ4を越えて流れると、そ� �以後は、当該保持力より小さい押圧力で押� �たとしても、流体Fは撥水バルブ4を越えて流 れるようになり、この流れが維持される。

 閉止バルブ5は、上記分岐された流路のう ちの他方の流路、ここでは下流流路23に配設� ��れており、下流流路23中を流体Fが流れる状� ��とする開状態から、流体Fの流れを堰き止め た状態とする閉状態へ変化させる閉止動作が 可能に構成されたマイクロバルブである。こ の閉止バルブ5の構成及び動作については後� �する。

 図3(a)、(b)は、流路切換システム1による� �岐流路の切り換え動作の一例について説明� �るための図であり、(a)は閉止バルブ5が開状� ��であるときの流れの様子を、(b)は閉止バル� ��5が閉状態であるときの流れの様子を示す。 先ず、図3(a)に示すように、閉止バルブ5が開� ��態とされているときに、駆動源3により流体 Fが上流流路21内を下流側へ押し流される場合 、撥水バルブ4において上記圧力差(P1-P2)が狭� ��部41での保持力を超えない限り、流体Fは撥� ��バルブ4で堰き止められる。その結果、流体 Fは上流流路21から分岐部24を経て下流流路23� �流れる(閉止バルブ5をそのまま通過してさら に下流側へ流れる)。なお、流路切換システ� �1における流路切り換えにおいて、閉止バル� ��5は通常、開状態となっている。

 一方、図3(b)に示すように、閉止バルブ5� �閉止動作が実行された場合つまり開状態か� �閉状態に変化されると、上流流路21及び下流 流路22、23の内圧が上昇し、上記第1内圧P1と� �2内圧P2との圧力差(P1-P2)が狭窄部41での保持� �を超えて大きくなる。すると、これまで撥� �バルブ4のところで流れが停止されていた流� ��Fが撥水バルブ4を越えて流れる。その結果� �流体Fは上流流路21から分岐部24を経て下流流 路22へ流れるようになる。

 かかる流路切換システム1による分岐流路 の切り換えは、閉止バルブ5が開状態とされ� �とともに撥水バルブ4において保持力により� ��体Fが保持されることで駆動源3により流体F� ��上流流路21から分岐部24を経て下流流路23に� ��される第1の状態を変化させる。この第1の� �態から、閉止バルブ5の閉止動作を行うとい� ��簡単な操作によって、保持力を超えた押圧� ��によって撥水バルブ4から下流側へ流体Fが� �されることで駆動源3により流体Fが上流流路 21から分岐部24を経て下流流路22に流される第 2の状態への切り換えが実現される。

 ところで、撥水バルブ4は、図2に示すも� �に限らず、例えば平面視で図4(a)~(e)に示す各 形状のものであってもよい。すなわち、図4(a )に示す撥水バルブ4aは、図2に示す形状の変� �例であって、狭窄部41aの深さ(上面401から底� ��402までの距離)が、この前後の流路(流路部42 a、42b)における当該狭窄方向Qと直交する方向 の深さよりも浅い形状となっている。

 図4(b)に示す撥水バルブ4bは、上記撥水バ� ��ブ4aの上流側の流路部42aが、その流路幅が� �記狭窄部41aの流路入口へ向けて徐々に狭め� �れる所謂テーパ角θでテーパ状に形成された ものである。なお、狭窄部41aにこのテーパ状 の形成部も含めた箇所を撥水バルブ4bの場合� ��狭窄部41bとしてもよい。

 図4(c)に示す撥水バルブ4cは、撥水バルブ4 bの変形例であって、狭窄部41aだけでなく、� �の狭窄部41の上流側の上記テーパ状の部分も 含めた部分(斜線部)の深さが他の部分よりも� ��く形成されている。この場合も符号41cで示� ��箇所を狭窄部41cとしてもよい。

 図4(d)に示す撥水バルブ4dは、円弧状にす� ��わち対向する半径Rの2つの円弧によって流� �幅が狭められて略中央部に所謂「のど部」� �形成された形状となっている。この場合も� �円弧状に狭められた部分を狭窄部41dとして� �よく、この狭窄部41dを含む箇所(斜線部)の深 さが他の箇所よりも浅くなっていてもよい。

 図4(e)に示す撥水バルブ4eは、例えば頂角� ��90度(直角)の楔型の切り込みが形成された形 状、換言すれば、上流側から下流側へ向けて 流路幅が直線状に狭められて且つ流路幅最小 部(のど部)の位置から直線状に広げられた形� ��、すなわち徐々に狭まるテーパ状部と徐々� ��広がるテーパ状部とからなる形状を有する� ��ここでは、狭まる側のテーパ状部分のテー� ��角が広がる側のテーパ状部のテーパ角より� ��大きく(急傾斜に)なるように形成されてい� �。この場合も符号41eで示す箇所を狭窄部41e� �してもよい。

 ここでは、図4(a)~(e)における幅L及びWは、 それぞれ図2の場合と同じ例えば25μm~100μm及� �16μm~70μmの範囲の長さである。また、上記浅 い箇所(斜線部)の深さは例えば40μmであり、� �れ以外の深い箇所の深さは例えば300μmであ� �。また、撥水バルブ4dの半径Rは例えば25μm~50 μmの範囲の長さである。

 さらに、図4(b)、(c)及び図4(e)に記載の角� �θは例えば30°~60°の範囲の大きさである。ま た、上記図2に示す撥水バルブ4は、上記と同� ��、例えば図5における平面図410及び側面図420 に示す撥水バルブ4’のように、狭窄部41と流 路部42aの一部とを合わせた箇所(斜線部)の深� ��が他の部分よりも浅くなるように形成され� ��ものでもよい。なお、上記各狭窄部41a~41eを 組み合わせた狭窄部としてもよい。勿論、撥 水バルブの各部形状やサイズはこれらの他に も任意なものが採用可能である。

 ここで、閉止バルブ5の構成及び動作の具 体例について説明する。閉止バルブ5は上述� �たように流路を開状態から閉状態にするこ� �が可能であればよく、種々の構成が考えら� �る。例えば図6に示すように、下流流路23を� �成する部材51を介して配置された所定の冷却 手段例えばペルチェ素子52を備え、このペル� ��ェ素子52によって下流流路23中の流体Fを冷� �して(凍らせて)固化することが可能に構成さ れた閉止バルブ5aとしてもよい。例えば流体F が水を主成分とする場合、約0℃より低い温� �に冷却することによって流体Fは下流流路23� �の当該ペルチェ素子52の位置で凝固される(� �えば氷になる)。これにより、下流流路23が� �き止められて閉止バルブ5aが閉状態となる。

 また、閉止バルブ5は例えば図7(a)、(b)に� �すような構成を備えた閉止バルブ5bであって もよい。図7(a)は、開状態である場合の閉止� �ルブ5bの側面図(符号501で示す図)及び平面図( 符号502で示す図)である。図7(a)は、閉状態で� ��る場合の閉止バルブ5bの側面図(符号503で示� ��図)及び平面図(符号504で示す図)である。

 閉止バルブ5bは、流路断面が小さくなっ� �いる箇所、例えば下流流路23の流路が部分的 に狭窄された狭窄部505を有している。この狭 窄部505の上流側の流路(狭窄部505への流体Fの� ��れを妨害しないような位置)には、固形物506 が例えば流路内壁に塗布或いは接着されるな どして設置されている。この固形物506は加熱 されることによって溶解する(流動性が増す)� ��えばパラフィンワックスである。この固形� ��506の設置場所すなわち固形物506と対向する� ��置の流路外壁には、所定の加熱手段例えば� ��ータ507が、下流流路23を構成する部材508を� �して該部材508と当接するように設置されて� �り、固形物506を加熱することが可能となっ� �いる。

 ヒータ507によって固形物506を加熱して溶� ��状態にすることで、流体Fとともにこの溶解 状態の固形物506が下流側へ移動する。固形物 506が下流側へ移動することによってヒータ507 の加熱領域(符号502、504で示す図中の点線枠� �照)から外れると、固形物506は温度が低下し� ��再び固化し始め、狭窄部505において固形物5 06’に示すように固まる。これにより狭窄部5 05が固形物506’(固形物506が溶解した後に個化 してなるもの)で堰き止められ、或いは固形� �506’が狭窄部505に詰まり、閉止バルブ5bは閉 状態となる。なお、閉止バルブ5bの場合、当� ��閉止動作を好適に行うためには、固形物506� ��(固形物506の量や材質或いは形状)と、これ� �加える熱量(ヒータ507の種類や出力)と、固形 物506の設置位置から狭窄部505までの移動距離 とを上手くバランスさせる、すなわち例えば 予めの実測結果等に基づいて最適値を求めて おくことが必要となる。

 また、閉止バルブ5は例えば図8(a)、(b)に� �すような構成を備えた閉止バルブ5cであって もよい。図8(a)、(b)はそれぞれ、開状態及び� �状態である場合の閉止バルブ5cの側面図或い は平面図である。閉止バルブ5cも上記と同様� ��、流路断面が小さくなっている箇所、例え� ��下流流路23の流路が部分的に狭窄された狭� �部511を有している。この狭窄部511の流路脇� �はガラス製の球体512が設置されている。こ� �球体512はガラス製に限定されず、例えば樹� �製や金属製でもよい。また、形状も球状に� �定されず、円柱状、円錐状、角柱状或いは� �錐状など任意な形状が採用可能である。

 この球体512の、流路(下流流路23)と反対側 には圧力室513が設置されており、この圧力室 513には例えば液体514が充填されている。また 、この圧力室513の周囲には所定の加熱手段例 えばヒータ515が設置されている。ヒータ515に よって圧力室513が加熱されると液体514が気化 し、圧力室513の内圧が高まる。圧力室513の内 圧が高まることで球体512が押し出され、図8(b )に示すように流路中に移動する。そして、� �体512が流路中に移動したことにより下流流� �23が堰き止められて閉止バルブ5cが閉状態と� ��る。なお、液体514の代わりに気体が充填さ� ��ていてもよい。この場合は、気体が熱によ� ��て膨張することで内圧が高まる。

 また、閉止バルブ5は、上記閉止バルブ5c� ��変形例である、例えば図9(a)、(b)に示すよう な構成を備えた閉止バルブ5dであってもよい� ��図9(a)、(b)はそれぞれ、開状態及び閉状態で ある場合の閉止バルブ5dの側面図或いは平面� ��である。上記と同様に、閉止バルブ5dは狭� �部521を有しており、この狭窄部521の流路脇� �は上記と同様の球体522が設置されている。� �の球体522の、流路と反対側には弁収納室523� �設置されており、この弁収納室523の周囲に� �ヒータ524が設置されている。弁収納室523内� �は、熱によって伸びることが可能な例えばTi -Ni系の合金である形状記憶合金からなる伸長 体(伸縮体)525が配設されている。

 伸長体525は所定形状例えば線状(ここでは 基端側が螺旋状となっている)をしており、� �端側が球体522と接続(或いは当接可能に構成) されている。例えば図9(a)に示すように収縮� �た状態となっている伸長体525がヒータ524に� �って加熱されると、例えば元の形状に戻る� �く変形して図9(b)に示すように伸びた状態と� ��る。このように伸びた伸長体525によって球� ��522が流路中に移動し、下流流路23が堰き止� �られて閉止バルブ5dが閉状態となる。なお、 伸長体525及び球体522は、当該流路を閉止する ための所謂“弁”であると言える。また、形 状記憶合金の代わりに後述の形状記憶ポリマ ーを用いてもよい。

 また、閉止バルブ5は、例えば図10(a)、(b)� ��示すような構成を備えた閉止バルブ5eであ� �てもよい。図10(a)、(b)はそれぞれ、開状態及 び閉状態である場合の閉止バルブ5eの側面図� ��いは平面図である。閉止バルブ5eは、流路(� ��流流路23)と反対側に弁収納室531が設置され� ��おり、弁収納室531の周囲にはヒータ532が設� ��されている。弁収納室531内には、熱によっ� ��伸びることが可能な形状記憶ポリマーから� ��る伸長体533が配設されている。

 例えば図10(a)に示す状態の伸長体533がヒ� �タ532によって加熱されると、例えば元の形� �に戻るべく変形して図10(b)に示すように伸び た状態となる。このように伸びた伸長体533の 一端部によって下流流路23が堰き止められて� ��止バルブ5eが閉状態となる。なお、下流流� �23における伸長体533と反対側の流路壁に例え ば凹状の掛止部534が形成されて、この掛止部 534に上記伸びた伸長体533の先端が挿入される (掛止される)構成であってもよい。これによ� ��、伸びた伸長体533によって確実に下流流路2 3を堰き止めることが可能となる。なお、形� �記憶ポリマーの代わりに上記形状記憶合金� �用いてもよい。

 ところで、流路切換システム1は、例えば 図11に示すような分析システム100に適用され� ��。この分析システム100は、例えば血液など� ��検体から核酸(DNA或いはRNA)を抽出するもの� �ある。分析システム100は、所定の通路(配管) 中に複数個のガラスビーズが移動可能に収納 されてなる溶解セル部101を有しており、この 上流側には、4つの液溜部にはそれぞれ、溶� �液、溶解液、検体及び洗浄液の液体が溜め� �れている。溶出液には、例えば水、又はTris� ��ッファー、又はTE(Tris-EDTA)バッファーが用い られる。溶解液には、例えば、グアニジン塩 酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ポリエチ レングリコール(PEG)、トリス塩酸塩(Tris-HCl)の 混合液が用いられる。洗浄液には、例えばエ タノール、又はエタノールと水との混合液、 又はエタノールと水と塩化ナトリウムとの混 合液が用いられる。

 各液体は、各マイクロポンプ102~105による 駆動液(例えば水)によって下流側の溶解セル� ��101へ向けて押し流される構成となっている� ��溶解セル部101の下流側の流路には、廃液を� ��出する流路とDNAの液を排出する流路との流� ��を切り換える分岐流路切換部106が設けられ� ��いる。流路切換システム1における分岐流路 2、撥水バルブ4及び閉止バルブ5がこの分岐流 路切換部106に、駆動源3がマイクロポンプ102~1 05にそれぞれ対応している。

 初めに、溶解液及び検体を溶解セル部101� ��流し込み、溶解セル部101をヒータ等で加熱� ��ながらこの混合液を攪拌することで、検体� ��の細胞膜等を溶解し、検体から溶出させたD NAをビーズに吸着させる。次に、洗浄液を流� ��込んで不要物質(例えばDNA溶出時に破壊され た細胞膜)を洗い流す。このとき、廃液は下� �流路23を流れて常時閉状態の閉止バルブ5を� �て排出される。次に、溶解セル部101をヒー� �等で加熱しながら水を流すことでビーズに� �着していたDNAを溶出液に溶出させて、このDN Aが溶出した溶出液を岐流路切換部106へ流す� �このとき、岐流路切換部106によって流路を� �り換える、すなわち閉止バルブ5を開状態か� ��閉状態に変化させて閉止バルブ5を閉止する ことで、当該DNAが溶出した液体を、撥水バル ブ4を経て下流流路22側から排出する(DNAを採� �する)。

 以上のように本実施形態の流路切換シス� ��ム1では、1つの流路(上流流路21)が分岐点(分 岐部24)で分岐されてなる分岐流路2と、分岐� �路2における分岐点よりも上流側の流路に配� ��され所定の押圧力で流体を下流側に押し流� ��駆動源3と、分岐点よりも下流側における分 岐された流路のうちの一方の下流流路23に配� ��されたマイクロバルブであって、一方の流� ��中を流体が流れる状態とする開状態から該� ��体の流れを堰き止めた状態とする閉状態へ� ��化させる閉止動作が可能に構成された閉止� ��ルブ5(第1のバルブ)と、上記分岐された流路 のうちの他方の下流流路22に配設されたマイ� ��ロバルブであって、この下流流路22が部分� �に狭窄されてなる狭窄部41を備えるとともに 、該狭窄部41において表面張力により流体が� ��流側に流れないよう所定の保持力によって� ��持されることが可能に構成された撥水バル� ��4(第2のバルブ)とを備えている。

 そして、閉止バルブ5が開状態とされると ともに撥水バルブ4において保持力により流� �が保持されることで駆動源3により流体が上� ��側の流路から分岐点を経て下流流路23に流� �れる第1の状態において、閉止バルブ5の閉止 動作が行われることにより、第1の状態から� �保持力を超えた押圧力により撥水バルブ4か� ��下流側へ流体が流されることによって駆動� ��により流体が上流流路21から分岐点を経て� �流流路22に流される第2の状態に切り換えら� �る。

 このように、閉止バルブ5を開状態から閉 状態に変化させることで、これまで撥水バル ブ4における表面張力により流れが堰き止め� �れて閉止バルブ5側の流路を流れていた流れ� ��、当該撥水バルブ4での堰き止め状態が破ら れて該撥水バルブ4側の流路を流れる流れに� �り換えられる構成である。すなわち、単に� �止バルブ5を閉じるという動作を行うことで� ��路が切り換えられる構成であるので、簡素� ��構成且つ簡易な制御によって分岐流路の切� ��換えが可能であり、ひいては製造が容易で� ��つコスト低減を図ることが可能な流路切換� ��ステム1を実現することができる。

 また、撥水バルブ4が、狭窄部41と、下流� ��路22の一部分であって狭窄部41の上流端に隣 接する第1の部分流路(流路部42a)及び下流端に 隣接する第2の部分流路(流路部42b)とからなり 、第1の部分流路における押圧力による第1内� ��P1と第2の部分流路における第2内圧P2との差� ��(P1-P2)が保持力を超えたときに、該第2のバ� �ブから下流側へ流体が流れるものとされる� �このため、上記狭窄部41において表面張力に より流体が下流側に流れないよう所定の保持 力によって保持されることが可能な撥水バル ブ4を、簡易な構成で実現することができる� �

 また、狭窄部41(41a)が、下流流路22の流路� ��よりも小さい一定の流路幅を有する形状に� ��窄されてなるものとされるので、狭窄部41� �簡易な構成とすることができ、ひいては撥� �バルブ4を容易に作成することができる。

 また、狭窄部(41b、41c、41d、41e)がテーパ� �又は円弧状に狭窄されてなるものとされる� �で、狭窄部を簡易な構成とすることができ� �ひいては撥水バルブ4を容易に作成すること� ��できる。

 また、撥水バルブ4を、狭窄部又は該狭窄 部の一部分、及び/又は他方の流路における� �狭窄部近傍の一部分が、これら以外の流路� �おける狭窄方向Qと直交する方向の深さより� ��浅い深さ(図4、5に示す斜線部の箇所)に形成 されたものとすることで、表面張力によって 上記流体が下流側に流れないようより確実に 保持することが可能な撥水バルブ4を、簡易� �構成で容易に作成することができる。

 また、閉止バルブ5が、一方の流路中にお ける流体を固化する(例えば凍らせる)ための� ��化手段(図6に示すペルチェ素子52)を備えた� �のとされ、この固化手段によって該流体を� �化することにより閉止動作が行われるので� �閉止バルブ5を、このように単に流路中の液� ��を固化するという簡易な構成によって容易� ��実現することができる。

 また、閉止バルブ5を、下流流路23が部分� ��に狭窄されてなる狭窄部505と、この一方の� ��路中における狭窄部505の上流側に配設され� ��固形物506であって、熱によって溶解し且つ� ��めると固化する固形物506と、固形物506を加� ��するヒータ507とで構成し、ヒータ507によっ� ��固形物506が加熱されて溶解され、該溶解し� ��固形物506が一方の流路中の流体の流れによ� ��て狭窄部505の位置まで流されて固形物506’� ��なることにより閉止動作が行われるように� ��れば、閉止バルブ5を、このように単に流路 中の固形物506を加熱するという簡易な構成に よって容易に実現することができる。

 また、閉止バルブ5を、一方の流路中(下� �流路23中)の流体の流れを堰き止めるための� �定の堰止部材(球体512、522や伸長体533の流路� ��の一部)を該一方の流路中に移動させること が可能に構成された移動手段(例えば図8では� ��力室513、液体514及びヒータ515、図9では弁収 納室523、伸長体525及びヒータ524、図10では自� ��が堰止部材でもある伸長体533及びヒータ532) を備えたものとされ、移動手段によって堰止 部材が一方の流路中に移動されることにより 閉止動作が行われるようにすれば、閉止バル ブ5を、このように堰止部材を流路中に移動� �るという簡易な構成によって容易に実現す� �ことができる。

 また、上記移動手段を、液体又は気体が� ��填された室部(圧力室513)と、室部を加熱す� �加熱手段(ヒータ515)とを備えるものとされ、 加熱手段によって室部を加熱することにより 高められた該室部の内圧によって堰止部材が 一方の流路中に移動されるようにすれば、堰 止部材(球体512)を一方の流路中に移動させる� ��成を、単に室部を加熱するという簡易な構� ��によって容易に実現することができる。

 また、上記移動手段を、熱によって伸長� ��る伸長体525(533)と、伸長体525を加熱する加� �手段(ヒータ524)(伸長体533に対してはヒータ53 2)とを備えたものとされ、加熱手段によって� ��長体が加熱されて伸長されることによって� ��止部材が一方の流路中に移動されるように� ��れば、堰止部材を一方の流路中に移動させ� ��構成を、単に伸長体を加熱するという簡易� ��構成によって容易に実現することができる� ��

 さらに、伸長体525、533を形状記憶合金又� ��形状記憶ポリマーからなるものとすれば、� ��によって伸長する伸長体を形状記憶合金又� ��形状記憶ポリマーを用いて容易に作成する� ��とができる。

 以上、本発明の実施形態を説明したが、� ��発明はこれに限定されるものではなく、例� ��ば以下の変形態様をとることも可能である� ��

(A)上記実施形態における流路切換システム 1は、図1に示すように、分岐流路2が分岐部24� ��分岐点として2つの流路に分岐されたものと され、そのうちの1つの下流流路23に閉止バル ブ5が、もう1つの下流流路22に撥水バルブ4が� ��置される構成であるが、これに限定されな� ��。例えば図12に示すように、分岐流路2が分� ��部24を分岐点として3つの流路に分岐された� ��のとされ、そのうちの1つの下流流路23に閉� ��バルブ5が、これ以外の下流流路(下流流路22 及び22α)にそれぞれ撥水バルブ4が設置された 流路切換システム1aとしてもよい。

 この場合、閉止バルブ5が開状態にあると きには、流体Fは、下流流路23を流れており、 閉止バルブ5が閉止されると各撥水バルブ4に� ��ける流れ停止状態が打ち破られて下流流路2 2及び22αを流れる。なお、当該分岐の数、つ� ��り撥水バルブ4及びこれに対する下流流路の 追加数は3つより多くても構わない。このよ� �に3つ以上の流路に分岐する場合、例えば下� ��流路23(閉止バルブ5)を一方の流路とすると� �残りの2つの下流流路22、22α(撥水バルブ4)を� ��めて他方の流路と表現するものとする。ま� ��、閉止タイミングを一致させる困難さ等を� ��慮して閉止バルブ5(及び下流流路23)を1つ設� ��する構成としているが、複数設置する構成� ��してもよい。

(B)流路切換システム1の代わりに図13に示す 流路切換システム1bとしてもよい。すなわち� ��流路の分岐は分岐部24で2つに分岐するもの� ��、下流流路22に下流流路22α及び撥水バルブ4 が接続された、換言すれば、下流流路22が2つ の流路に分岐してそれぞれに撥水バルブ4が� �置された構成としてもよい。

(C)図14は、撥水バルブ4の変形例を示す平面 図である。撥水バルブ4の構成に関し、図2(図 4)では狭窄部41と、該狭窄部41の上流端及び下 流端に隣接配置された流路部42a、42bとを有す る構成を例示した。このように、下流流路22� ��中途部に狭窄部41を形成する態様に限らず� �図14に示しているように、狭窄部41fの上流端 410fが分岐部24に連接されている態様としても 良い。

(D)図15は、撥水バルブ4のさらなる変形例を 示す平面図である。上記の実施形態では、撥 水バルブ4において表面張力により流体が下� �側に流れないような保持力を担保する手段� �して、狭窄部を形成する態様を例示した。� �の狭窄部の形成に代えて、図15に示している ように、下流流路22の内表面の適所に撥水処� ��部41gを形成することで、前記保持力を担保� ��るようにすることもできる。この撥水処理� ��41gは、下流流路22の内表面を部分的に撥水� �理して形成された部分であり、流路内を流� �させる流体に対して高い接触角(例えば90°以 上)を持つ領域である。このような高接触角� �分は撥水性が高くなることから前記保持力� �具備させることができ、上掲の実施形態で� �明したと同様の撥水バルブ4としての機能を� ��たすことができる。

 ここで、撥水処理部41gは、相対的にその� ��流側と比べて接触角の差が大きい程、大き� ��保持力を持つようになる。そこで、図15で� �、撥水処理部41gの上流側に、接触角が小さ� �親水処理部41hが形成されている例を示して� �る。ここでは、親水処理部41hが撥水処理部41 gの上流側にのみ形成されている態様を例示� �ているが、下流流路22の全体、或いは分岐流 路2及び他の下流流路23を含めた流路全体を親 水処理するようにしても良い。なお、撥水処 理部41gに用いられる材料としては、ポリプロ ピレン、テフロン(登録商標)などのフッ素系� ��料を例示できる。また、親水処理部41hに用� ��られる材料としては、ポリエチレングリコ� ��ル、ポリエチレンイミン、ポリビニルアル� ��ールなどの親水性ポリマー溶液や、光触媒� ��性物質である酸化チタン等を例示すること� ��できる。

 なお、上述した具体的実施形態には以下� ��構成を有する発明が主に含まれている。

 本発明の一局面に係る流路切換システムは� ��
 1つの流路が分岐点で分岐されてなる分岐流 路と、
 前記分岐流路における分岐点よりも上流側� ��流路に配設された駆動源であって、所定の� ��圧力で流体を下流側に押し流す駆動源と、
 前記分岐点よりも下流側における前記分岐� ��れた流路のうちの一方の流路に配設された� ��イクロバルブであって、前記一方の流路中� ��流体が流れる状態とする開状態から該流体� ��流れを堰き止めた状態とする閉状態へ変化� ��せる閉止動作が可能に構成された第1のバル ブと、
 前記分岐された流路のうちの他方の流路に� ��設されたマイクロバルブであって、表面張� ��により流体が下流側に流れないよう所定の� ��持力によって保持されることが可能に構成� ��れた第2のバルブと、を備える。

 本発明の他の局面に係る流路切換システム� ��、
 1つの流路が分岐点で分岐されてなる分岐流 路と、
 前記分岐流路における分岐点よりも上流側� ��流路に配設された駆動源であって、所定の� ��圧力で流体を下流側に押し流す駆動源と、
 前記分岐点よりも下流側における前記分岐� ��れた流路のうちの一方の流路に配設された� ��イクロバルブであって、前記一方の流路中� ��流体が流れる状態とする開状態から該流体� ��流れを堰き止めた状態とする閉状態へ変化� ��せる閉止動作が可能に構成された第1のバル ブと、
 前記分岐された流路のうちの他方の流路に� ��設されたマイクロバルブであって、表面張� ��により流体が下流側に流れないよう所定の� ��持力によって保持されることが可能に構成� ��れた第2のバルブと、を備え、
 前記第1のバルブが開状態とされるとともに 前記第2のバルブにおいて前記保持力により� �体が保持されることで前記駆動源により流� �が上流側の流路から分岐点を経て前記一方� �流路に流される第1の状態において、
 前記第1のバルブの閉止動作が行われること により、
 前記第1の状態から、前記保持力を超えた前 記押圧力により前記第2のバルブから下流側� �流体が流されることによって前記駆動源に� �り流体が上流側の流路から分岐点を経て前� �他方の流路に流される第2の状態に切り換わ� ��ことを特徴とする。

 これらの構成によれば、第1のバルブが開 状態とされるとともに第2のバルブにおいて� �持力により流体が保持されることで駆動源� �より流体が上流側の流路から分岐点を経て� �方の流路に流される第1の状態において、第1 のバルブの閉止動作が行われることにより、 第1の状態から、保持力を超えた押圧力によ� �第2のバルブから下流側へ流体が流されるこ� ��によって駆動源により流体が上流側の流路� ��ら分岐点を経て他方の流路に流される第2の 状態に切り換えられる。

 このように、第1のバルブを開状態から閉 状態に変化させることで、これまで第2のバ� �ブにおける表面張力により流れが堰き止め� �れて第1のバルブ側の流路(開状態から閉状態 に変化させる前の開状態での流路)を流れて� �た流れが、当該第2のバルブでの表面張力に� ��る堰き止め状態が破られて第2のバルブ側の 流路を流れる流れに切り換えられる。すなわ ち、単に第1のバルブを閉じるという動作を� �うことで流路が切り換えられる構成である� �従って、簡素な構成且つ簡易な制御によっ� �分岐流路の切り換えが可能であり、ひいて� �製造が容易で且つコスト低減を図ることが� �能な流路切換システムを実現することがで� �る。

 上記構成において、前記第2のバルブは、 前記他方の流路が部分的に狭窄されてなる狭 窄部を備えることが望ましい。この場合、前 記第2のバルブは、前記狭窄部と、前記他方� �流路の一部分であって前記狭窄部の上流端� �隣接する第1の部分流路及び下流端に隣接す� ��第2の部分流路とからなり、前記第1の部分� �路における前記押圧力による第1内圧と前記� ��2の部分流路における第2内圧との差圧が前� �保持力を超えたときに、該第2のバルブから� ��流側へ流体が流れるものであることが好ま� ��い。

 これによれば、上記狭窄部において表面� ��力により流体が下流側に流れないよう所定� ��保持力によって保持されることが可能な第2 のバルブを、簡易な構成で実現することがで きる。

 上記構成において、前記狭窄部は、一定� ��流路幅を有する形状に狭窄されてなること� ��好ましい。これによれば、狭窄部を簡易な� ��成とすることができ、ひいては第2のバルブ を容易に作成することができる。

 上記構成において、前記狭窄部は、テー� ��状又は円弧状に狭窄されてなることが好ま� ��い。これによれば、狭窄部を簡易な構成と� ��ることができ、ひいては第2のバルブを容易 に作成することができる。

 上記構成において、前記第2のバルブは、 前記狭窄部又は該狭窄部の一部分、及び/又� �前記他方の流路における該狭窄部近傍の一� �分が、これら以外の流路における前記狭窄� �向と直交する方向の深さよりも浅い深さに� �成されたものであることが好ましい。これ� �よれば、表面張力によって上記流体が下流� �に流れないようより確実に保持することが� �能な第2のバルブを、簡易な構成で容易に作� ��することができる。

 上記構成において、前記第2のバルブは、 前記他方の流路を部分的に撥水処理して形成 された撥水処理部を備えることが望ましい。 この構成によれば、狭窄部を形成しない態様 で、表面張力により流体が下流側に流れない よう所定の保持力によって保持されることが 可能な第2のバルブを構築できる。

 この場合、前記他方の流路の、前記撥水� ��理部以外の流路の一部又は全部に親水処理� ��施されていることが望ましい。この構成に� ��れば、撥水処理部の保持力を高めることが� ��きる。

 上記構成において、前記第1のバルブは、 前記一方の流路中における流体を固化するた めの固化手段を備え、前記固化手段によって 該流体を固化することにより前記閉止動作を 行うことが好ましい。これによれば、流路を 閉止するための第1のバルブを、単に流路中� �液体を固化するという簡易な構成によって� �易に実現することができる。

 上記構成において、前記第1のバルブは、 前記一方の流路が部分的に狭窄されてなる狭 窄部と、前記一方の流路中における前記狭窄 部の上流側に配設された固形物であって、熱 によって溶解し且つ冷めると固化する固形物 と、前記固形物を加熱する加熱手段とを備え 、前記加熱手段により前記固形物を加熱して 溶解し、該溶解した固形物を前記一方の流路 中の流体の流れによって前記狭窄部の位置ま で流して固化させることにより前記閉止動作 を行うことが好ましい。これによれば、流路 を閉止するための第1のバルブを、このよう� �単に流路中の固形物を加熱するという簡易� �構成によって容易に実現できる。

 上記構成において、前記第1のバルブは、 前記一方の流路中の流体の流れを堰き止める ための所定の堰止部材を、該一方の流路中に 移動させることが可能に構成された移動手段 を備え、前記移動手段によって前記堰止部材 を一方の流路中に移動することにより前記閉 止動作を行うことが好ましい。これによれば 、流路を閉止するための第1のバルブを、こ� �ように堰止部材を流路中に移動するという� �易な構成によって容易に実現することがで� �る。

 上記構成において、前記移動手段は、液� ��又は気体が充填された室部と、前記室部を� ��熱する加熱手段とを備え、前記加熱手段に� ��って前記室部を加熱することにより高めら� ��た該室部の内圧によって前記堰止部材を一� ��の流路中に移動させることが好ましい。こ� ��によれば、堰止部材を一方の流路中に移動� ��せる構成を、単に室部を加熱するという簡� ��な構成によって容易に実現することができ� ��。

 上記構成において、前記移動手段は、熱� ��よって伸長する伸長体と、前記伸長体を加� ��する加熱手段とを備え、前記加熱手段によ� ��て前記伸長体を加熱して伸長させることに� ��って前記堰止部材を一方の流路中に移動さ� ��ることが好ましい。これによれば、堰止部� ��を一方の流路中に移動させる構成を、単に� ��長体を加熱するという簡易な構成によって� ��易に実現することができる。

 上記構成において、前記伸長体は、形状� ��憶合金又は形状記憶ポリマーからなること� ��好ましい。これによれば、熱によって伸長� ��る伸長体を形状記憶合金又は形状記憶ポリ� ��ーを用いて容易に作成することができる。