JP4169115B1 - 流路切換システム - Google Patents

Abstract

流路切換システムは、第１のバルブ（閉止バルブ）と第２のバルブ（撥水バルブ）との２つのマイクロバルブを含む。第１のバルブは開閉動作が可能で、第２のバルブは表面張力により流体の流れを堰き止め得る。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のバルブにおける表面張力により流れが堰き止められて第１のバルブ側の流路を流れていた流体の流れを、当該第２のバルブでの表面張力によ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る。
【選択図】図１

Description

本発明は、分岐流路における流路の切り換えを行う流路切換システムに関し、特に、マイクロバルブを用いて流路の切り換えを行うことが可能な流路切換システムに関する。

近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析（検査）や化学合成などを機器や手法を微細化することにより行うμ−ＴＡＳ（micro-Total Analysis System）が注目されている。従来の装置に比べ、微細化されたμ−ＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短い、或いは廃棄物が少ないなどのメリットがある。これを例えば医療分野に使用した場合、検体（血液など）の量が少なくて済むため患者への負担を軽減できるとともに、試薬の量が少なくて済むため検査のコストを下げることができる。また、検体や試薬の量が少なくて済むことから、反応時間が大幅に短縮されて検査の効率化を図ることができる。さらに携帯性に優れていることからも、医療分野、環境分析等、広く応用が期待されている。

このμ−ＴＡＳ（上記試料や検体等の流体を扱うことから「マイクロ流体システム」ともいう）では、マイクロバルブは不可欠な要素である。μ−ＴＡＳにおけるマイクロバルブは、集積回路における謂わばスイッチのような役割を有する素子であり、チップ上に集積化することが求められる。また、医療応用を目的としたシステムでは、血液などの検体を流すチップ（マイクロ化学チップ或いは流体チップ）等は使い捨てにすることが望まれており、低コスト化の要求が大きい。

これに対して、従来提案されているマイクロバルブは、アクチュエータやダイヤフラムなどの可動部材を用いる方式（例えば特許文献１参照）のものが一般的であり、その構造や制御が複雑となる。そのため、製造の手間やコストがかかることが実用上での大きな課題となっていた。
特開平７−１５８７５７号公報

本発明の目的は、簡素な構成且つ簡易な制御によって分岐流路の切り換えが可能であり、ひいては製造が容易で、且つコスト低減を図ることが可能な流路切換システムを提供することにある。

かかる目的を達成する、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の流路に配設された駆動源であって、所定の押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された流路のうちの一方の流路に配設されたマイクロバルブであって、前記一方の流路中を流体が流れる状態とする開状態から該流体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配設されたマイクロバルブであって、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に構成された第２のバルブと、を備える。

この構成によれば、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のバルブにおける表面張力により流れが堰き止められて第１のバルブ側の流路を流れていた流れが、当該第２のバルブでの堰き止め状態が破られて該第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行うことで流路が切り換えられる。従って、簡素な構成且つ簡易な制御によって分岐流路の切り換えが可能であり、このことは流路切換システムの製造を容易とし、且つコスト低減を図ることに貢献する。

本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

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。 上記流路切換システムにおける撥水バルブの一例を示す拡大図であり、（ａ）は撥水バルブの平面図及び側面図を、（ｂ）は、（ａ）に示す撥水バルブ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及び側面図である。 上記流路切換システムによる分岐流路の切り換え動作の一例について説明するための図であり、（ａ）は閉止バルブが開状態であるときの流れの様子を、（ｂ）は閉止バルブが閉状態であるときの流れの様子を示す図である。 図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）及び図４（ｅ）はそれぞれ上記撥水バルブの変形例を示す平面図である。 図２に示す撥水バルブの変形例を示す平面図及び側面図である。 図１に示す閉止バルブの変形例を示す平面図或いは側面図である。 上記閉止バルブの変形例を示す平面図及び側面図である。 上記閉止バルブの変形例を示す平面図及び側面図である。 上記閉止バルブの変形例を示す平面図及び側面図である。 上記閉止バルブの変形例を示す平面図及び側面図である。 上記流路切換システムの実際の適用例について説明するための模式図である。 上記流路切換システムの変形例を示す図である。 上記流路切換システムの変形例を示す図である。 上記撥水バルブの変形例を示す平面図である。 上記撥水バルブの変形例を示す平面図である。

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の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）を備えている。分岐流路２は、１つの流路が分岐点で分岐されてなる流路断面が例えば四角形状（円形状でもよい）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）よりも下流側の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）されており、所定の押圧力で流体を下流側に押し流すための流体駆動を行うものである。駆動源３は、例えばシリンジポンプやダイヤフラム駆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に配設されており、流体の表面張力（撥水性）を利用して流れを停止（流体をその場所に保持して下流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の一例を示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）に示す撥水バルブ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）よりも小さい一定の流路幅（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を備えてなる。すなわち撥水バルブ４は、狭窄部４１と、該狭窄部４１の流路方向の両端（狭窄部４１の上流端及び下流端）に隣接配置された下流流路２２の一部である流路部４２ａ、４２ｂとからなる。ただし、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（例えば正方形）をしており、流路方向（流れ方向）の幅Ｌが例えば２５μｍ〜１００μｍの範囲の長さであり、流路断面方向の幅Ｗ（縦幅或いは横幅或いは内径）が例えば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い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の流路断面は上記四角形状でなく例えば円形状でもよい。

この撥水バルブ４において、図２（ｂ）に示すように、例えば上流流路２１及び下流流路２２を経て流れてきて撥水バルブ４に達した流体Ｆ（斜線部）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定の圧力（保持力という）によって保持された状態、すなわち、いわば流体が流れようとする力とその場合に留まらそうとする力との釣り合い（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が流路の前後に多少振れ動くような場合、つまり流体Ｆが微視的には移動しているが全体としては狭窄部４１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れ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、上記凹状に限らず例えば凸状或いは平坦面状となり得る。また、“液体（流体Ｆ）の表面張力＞対象固体（狭窄部４１の管壁）の表面張力”という関係が成り立つ条件において、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。このことから、撥水バルブ４（狭窄部４１）における当該流体Ｆの流れの停止は、表面張力に基づく撥水性によるものであるとも言える。ただし、撥“水”性という言葉では「水」という字が用いられているが、流体Ｆ（液体）はこの“水”に限るものではない。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ングされていてもよい。

流体Ｆが上記保持力以下の圧力（上記駆動源３による押圧力）で上流側から押される（或いは下流側から吸引される）場合には、上述のように流体Ｆは狭窄部４１で停止している。しかしながら、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内圧Ｐ２という）との差圧、具体的には第１内圧Ｐ１から第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方向に、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、それ以後は、当該保持力より小さい押圧力で押したとしても、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に配設されており、下流流路２３中を流体Ｆが流れる状態とする開状態から、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述する。

図３（ａ）、（ｂ）は、流路切換システム１による分岐流路の切り換え動作の一例について説明するための図であり、（ａ）は閉止バルブ５が開状態であるときの流れの様子を、（ｂ）は閉止バルブ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が開状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）が狭窄部４１での保持力を超えない限り、流体Ｆは撥水バルブ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へ流れる（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、流路切換システム１における流路切り換えにおいて、閉止バルブ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の閉止動作が実行された場合つまり開状態から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と第２内圧Ｐ２との圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が狭窄部４１での保持力を超えて大きくなる。すると、これまで撥水バルブ４のところで流れが停止されていた流体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が開状態とされるとともに撥水バルブ４において保持力により流体Ｆが保持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２３に流される第１の状態を変化させる。この第１の状態から、閉止バルブ５の閉止動作を行うという簡単な操作によって、保持力を超えた押圧力によって撥水バルブ４から下流側へ流体Ｆが流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に示すものに限らず、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に示す形状の変形例であって、狭窄部４１ａの深さ（上面４０１から底面４０２までの距離）が、この前後の流路（流路部４２ａ、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、上記撥水バルブ４ａの上流側の流路部４２ａが、その流路幅が上記狭窄部４１ａの流路入口へ向けて徐々に狭められる所謂テーパ角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の場合の狭窄部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４ｂの変形例であって、狭窄部４１ａだけでなく、この狭窄部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浅く形成されている。この場合も符号４１ｃで示す箇所を狭窄部４１ｃとしてもよい。

図４（ｄ）に示す撥水バルブ４ｄは、円弧状にすなわち対向する半径Ｒの２つの円弧によって流路幅が狭められて略中央部に所謂「のど部」が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としてもよく、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、例えば頂角が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状、すなわち徐々に狭まるテーパ状部と徐々に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パ角が広がる側のテーパ状部のテーパ角よりも大きく（急傾斜に）なるように形成されている。この場合も符号４１ｅで示す箇所を狭窄部４１ｅとしてもよい。

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及び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、それ以外の深い箇所の深さは例えば３００μｍである。また、撥水バルブ４ｄの半径Ｒは例えば２５μｍ〜５０μｍの範囲の長さである。

さらに、図４（ｂ）、（ｃ）及び図４（ｅ）に記載の角度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、上記と同様、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）の深さが他の部分よりも浅くなるように形成されたものでもよい。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は上述したように流路を開状態から閉状態にすることが可能であればよく、種々の構成が考えられる。例えば図６に示すように、下流流路２３を構成する部材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、このペルチェ素子５２によって下流流路２３中の流体Ｆを冷却して（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℃より低い温度に冷却することによって流体Ｆは下流流路２３中の当該ペルチェ素子５２の位置で凝固される（例えば氷になる）。これにより、下流流路２３が堰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）に示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バルブ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、閉状態である場合の閉止バルブ５ｂの側面図（符号５０３で示す図）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ている箇所、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の流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）例えばパラフィンワックスである。この固形物５０６の設置場所すなわち固形物５０６と対向する位置の流路外壁には、所定の加熱手段例えばヒータ５０７が、下流流路２３を構成する部材５０８を介して該部材５０８と当接するように設置されており、固形物５０６を加熱することが可能となっている。

ヒータ５０７によって固形物５０６を加熱して溶解状態にすることで、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参照）から外れると、固形物５０６は温度が低下して再び固化し始め、狭窄部５０５において固形物５０６’に示すように固まる。これにより狭窄部５０５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、或いは固形物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、当該閉止動作を好適に行うためには、固形物５０６と（固形物５０６の量や材質或いは形状）と、これに加える熱量（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）に示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、開状態及び閉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も上記と同様に、流路断面が小さくなっている箇所、例えば下流流路２３の流路が部分的に狭窄された狭窄部５１１を有している。この狭窄部５１１の流路脇にはガラス製の球体５１２が設置されている。この球体５１２はガラス製に限定されず、例えば樹脂製や金属製でもよい。また、形状も球状に限定されず、円柱状、円錐状、角柱状或いは角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、球体５１２が流路中に移動したことにより下流流路２３が堰き止められて閉止バルブ５ｃが閉状態となる。なお、液体５１４の代わりに気体が充填されていてもよい。この場合は、気体が熱によっ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の変形例である、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図である。上記と同様に、閉止バルブ５ｄは狭窄部５２１を有しており、この狭窄部５２１の流路脇には上記と同様の球体５２２が設置されている。この球体５２２の、流路と反対側には弁収納室５２３が設置されており、この弁収納室５２３の周囲にはヒータ５２４が設置されている。弁収納室５２３内には、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、一端側が球体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）に示すように収縮した状態となっている伸長体５２５がヒータ５２４によって加熱されると、例えば元の形状に戻るべく変形して図９（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５２５によって球体５２２が流路中に移動し、下流流路２３が堰き止められて閉止バルブ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）に示すような構成を備えた閉止バルブ５ｅであってもよい。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の側面図或いは平面図である。閉止バルブ５ｅは、流路（下流流路２３）と反対側に弁収納室５３１が設置されており、弁収納室５３１の周囲にはヒータ５３２が設置されている。弁収納室５３１内には、熱によって伸びることが可能な形状記憶ポリマーからなる伸長体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がヒータ５３２によって加熱されると、例えば元の形状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が堰き止められて閉止バルブ５ｅが閉状態となる。なお、下流流路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。これにより、伸びた伸長体５３３によって確実に下流流路２３を堰き止めることが可能となる。なお、形状記憶ポリマーの代わりに上記形状記憶合金を用いてもよい。

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に適用される。この分析システム１００は、例えば血液などの検体から核酸（ＤＮＡ或いはＲＮＡ）を抽出するものである。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、溶出液、溶解液、検体及び洗浄液の液体が溜められている。溶出液には、例えば水、又はＴｒｉｓバッファー、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部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、廃液を排出する流路とＤＮＡの液を排出する流路との流路を切り換える分岐流路切換部１０６が設けられている。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１０２〜１０５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に流し込み、溶解セル部１０１をヒータ等で加熱しながらこの混合液を攪拌することで、検体中の細胞膜等を溶解し、検体から溶出させたＤＮＡをビーズに吸着させる。次に、洗浄液を流し込んで不要物質（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、廃液は下流流路２３を流れて常時閉状態の閉止バルブ５を経て排出される。次に、溶解セル部１０１をヒータ等で加熱しながら水を流すことでビーズに吸着していたＤＮＡを溶出液に溶出させて、このＤＮＡ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によって流路を切り換える、すなわち閉止バルブ５を開状態から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を採取する）。

以上のように本実施形態の流路切換システム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、分岐流路２における分岐点よりも上流側の流路に配設され所定の押圧力で流体を下流側に押し流す駆動源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に配設されたマイクロバルブであって、一方の流路中を流体が流れる状態とする開状態から該流体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閉止バルブ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に配設されたマイクロバルブであって、この下流流路２２が部分的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に構成された撥水バルブ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体が保持されることで駆動源３により流体が上流側の流路から分岐点を経て下流流路２３に流される第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から下流側へ流体が流されることによって駆動源により流体が上流流路２１から分岐点を経て下流流路２２に流される第２の状態に切り換えられる。

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られて閉止バルブ５側の流路を流れていた流れが、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切り換えられる構成である。すなわち、単に閉止バルブ５を閉じるという動作を行うことで流路が切り換えられる構成であるので、簡素な構成且つ簡易な制御によって分岐流路の切り換えが可能であり、ひいては製造が容易で且つコスト低減を図ることが可能な流路切換システム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内圧Ｐ１と第２の部分流路における第２内圧Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が保持力を超えたときに、該第２のバル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の流路幅よりも小さい一定の流路幅を有する形状に狭窄されてなるものとされるので、狭窄部４１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ができる。

また、狭窄部（４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）がテーパ状又は円弧状に狭窄されてなるものとされるので、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ができる。

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該狭窄部近傍の一部分が、これら以外の流路における狭窄方向Ｑと直交する方向の深さよりも浅い深さ（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、簡易な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）ための固化手段（図６に示すペルチェ素子５２）を備えたものとされ、この固化手段によって該流体を固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体を固化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、下流流路２３が部分的に狭窄されてなる狭窄部５０５と、この一方の流路中における狭窄部５０５の上流側に配設された固形物５０６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５０６と、固形物５０６を加熱するヒータ５０７とで構成し、ヒータ５０７によって固形物５０６が加熱されて溶解され、該溶解した固形物５０６が一方の流路中の流体の流れによって狭窄部５０５の位置まで流されて固形物５０６’とな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（下流流路２３中）の流体の流れを堰き止めるための所定の堰止部材（球体５１２、５２２や伸長体５３３の流路側の一部）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では圧力室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では自身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、上記移動手段を、液体又は気体が充填された室部（圧力室５１３）と、室部を加熱する加熱手段（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構成を、単に室部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、上記移動手段を、熱によって伸長する伸長体５２５（５３３）と、伸長体５２５を加熱する加熱手段（ヒータ５２４）（伸長体５３３に対してはヒータ５３２）とを備えたものとされ、加熱手段によって伸長体が加熱されて伸長されること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、堰止部材を一方の流路中に移動させる構成を、単に伸長体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。

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

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え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を分岐点として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が設置される構成であるが、これに限定されない。例えば図１２に示すように、分岐流路２が分岐部２４を分岐点として３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、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における流れ停止状態が打ち破られて下流流路２２及び２２αを流れる。なお、当該分岐の数、つまり撥水バルブ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。このように３つ以上の流路に分岐する場合、例えば下流流路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）を纏めて他方の流路と表現するものとする。また、閉止タイミングを一致させる困難さ等を考慮して閉止バルブ５（及び下流流路２３）を１つ設置する構成としているが、複数設置する構成としてもよい。

（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が設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の中途部に狭窄部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流側に流れないような保持力を担保する手段として、狭窄部を形成する態様を例示した。こ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理部４１ｇを形成することで、前記保持力を担保するようにすることもできる。この撥水処理部４１ｇは、下流流路２２の内表面を部分的に撥水処理して形成された部分であり、流路内を流通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部分は撥水性が高くなることから前記保持力を具備させることができ、上掲の実施形態で説明したと同様の撥水バルブ４としての機能を果たすことができる。

ここで、撥水処理部４１ｇは、相対的にその上流側と比べて接触角の差が大きい程、大きな保持力を持つようになる。そこで、図１５では、撥水処理部４１ｇの上流側に、接触角が小さい親水処理部４１ｈが形成されている例を示している。ここでは、親水処理部４１ｈが撥水処理部４１ｇの上流側にのみ形成されている態様を例示しているが、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）などのフッ素系材料を例示できる。また、親水処理部４１ｈに用いられる材料としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコールなどの親水性ポリマー溶液や、光触媒活性物質である酸化チタン等を例示することができる。

なお、上述した具体的実施形態には以下の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の流路に配設された駆動源であって、所定の押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された流路のうちの一方の流路に配設されたマイクロバルブであって、前記一方の流路中を流体が流れる状態とする開状態から該流体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配設されたマイクロバルブであって、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に構成された第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の流路に配設された駆動源であって、所定の押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された流路のうちの一方の流路に配設されたマイクロバルブであって、前記一方の流路中を流体が流れる状態とする開状態から該流体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配設されたマイクロバルブであって、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に構成された第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流体が保持されることで前記駆動源により流体が上流側の流路から分岐点を経て前記一方の流路に流される第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へ流体が流されることによって前記駆動源により流体が上流側の流路から分岐点を経て前記他方の流路に流される第２の状態に切り換わることを特徴とする。

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のバルブにおいて保持力により流体が保持されることで駆動源により流体が上流側の流路から分岐点を経て一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り第２のバルブから下流側へ流体が流されることによって駆動源により流体が上流側の流路か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のバルブにおける表面張力により流れが堰き止められて第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）を流れていた流れが、当該第２のバルブでの表面張力によ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行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て分岐流路の切り換えが可能であり、ひいては製造が容易で且つコスト低減を図ることが可能な流路切換システムを実現することができる。

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、前記他方の流路の一部分であって前記狭窄部の上流端に隣接する第１の部分流路及び下流端に隣接する第２の部分流路とからなり、前記第１の部分流路における前記押圧力による第１内圧と前記第２の部分流路における第２内圧との差圧が前記保持力を超えたときに、該第２のバルブから下流側へ流体が流れるものであることが好ましい。

これによれば、上記狭窄部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、一定の流路幅を有する形状に狭窄されてなることが好ましい。これによれば、狭窄部を簡易な構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、テーパ状又は円弧状に狭窄されてなることが好ましい。これによれば、狭窄部を簡易な構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／又は前記他方の流路における該狭窄部近傍の一部分が、これら以外の流路における前記狭窄方向と直交する方向の深さよりも浅い深さに形成されたものであることが好ましい。これによれば、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第２のバルブを、簡易な構成で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、前記撥水処理部以外の流路の一部又は全部に親水処理が施されていることが望ましい。この構成によれば、撥水処理部の保持力を高めることができる。

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、単に流路中の液体を固化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。

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、このように単に流路中の固形物を加熱するという簡易な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、このように堰止部材を流路中に移動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。

上記構成において、前記移動手段は、液体又は気体が充填された室部と、前記室部を加熱する加熱手段とを備え、前記加熱手段によって前記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前記堰止部材を一方の流路中に移動させることが好ましい。これによれば、堰止部材を一方の流路中に移動させる構成を、単に室部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。

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

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

Claims (28)

1. 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の流路に配設された駆動源であって、所定の押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された流路のうちの一方の流路に配設されたマイクロバルブであって、前記一方の流路中を流体が流れる状態とする開状態から該流体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配設されたマイクロバルブであって、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に構成された第２のバルブと、
   を備えたことを特徴とする流路切換システム。
2. 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を特徴とする請求項１に記載の流路切換システム。
3. 前記第２のバルブは、前記狭窄部と、前記他方の流路の一部分であって前記狭窄部の上流端に隣接する第１の部分流路及び下流端に隣接する第２の部分流路とからなり、
   前記第１の部分流路における前記押圧力による第１内圧と前記第２の部分流路における第２内圧との差圧が前記保持力を超えたときに、該第２のバルブから下流側へ流体が流れるものであることを特徴とする請求項２に記載の流路切換システム。
4. 前記狭窄部は、一定の流路幅を有する形状に狭窄されてなることを特徴とする請求項２に記載の流路切換システム。
5. 前記狭窄部は、テーパ状又は円弧状に狭窄されてなることを特徴とする請求項２に記載の流路切換システム。
6. 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／又は前記他方の流路における該狭窄部近傍の一部分が、これら以外の流路における前記狭窄方向と直交する方向の深さよりも浅い深さに形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の流路切換システム。
7. 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を特徴とする請求項１に記載の流路切換システム。
8. 前記他方の流路の、前記撥水処理部以外の流路の一部又は全部に親水処理が施されていることを特徴とする請求項７に記載の流路切換システム。
9. 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を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の流路切換システム。
10. 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を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の流路切換システム。
11. 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を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の流路切換システム。
12. 前記移動手段は、
    液体又は気体が充填された室部と、
    前記室部を加熱する加熱手段とを備え、
    前記加熱手段によって前記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前記堰止部材を一方の流路中に移動させることを特徴とする請求項１１に記載の流路切換システム。
13. 前記移動手段は、
    熱によって伸長する伸長体と、
    前記伸長体を加熱する加熱手段と、を備え、
    前記加熱手段によって前記伸長体を加熱して伸長させることによって前記堰止部材を一方の流路中に移動させることを特徴とする請求項１１に記載の流路切換システム。
14. 前記伸長体は、形状記憶合金又は形状記憶ポリマーからなることを特徴とする請求項１３に記載の流路切換システム。
15. 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の流路に配設された駆動源であって、所定の押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された流路のうちの一方の流路に配設されたマイクロバルブであって、前記一方の流路中を流体が流れる状態とする開状態から該流体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配設されたマイクロバルブであって、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に構成された第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流体が保持されることで前記駆動源により流体が上流側の流路から分岐点を経て前記一方の流路に流される第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へ流体が流されることによって前記駆動源により流体が上流側の流路から分岐点を経て前記他方の流路に流される第２の状態に切り換わることを特徴とする流路切換システム。
16. 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を特徴とする請求項１５に記載の流路切換システム。
17. 前記第２のバルブは、前記狭窄部と、前記他方の流路の一部分であって前記狭窄部の上流端に隣接する第１の部分流路及び下流端に隣接する第２の部分流路とからなり、
    前記第１の部分流路における前記押圧力による第１内圧と前記第２の部分流路における第２内圧との差圧が前記保持力を超えたときに、該第２のバルブから下流側へ流体が流れるものであることを特徴とする請求項１６に記載の流路切換システム。
18. 前記狭窄部は、一定の流路幅を有する形状に狭窄されてなることを特徴とする請求項１６に記載の流路切換システム。
19. 前記狭窄部は、テーパ状又は円弧状に狭窄されてなることを特徴とする請求項１６に記載の流路切換システム。
20. 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／又は前記他方の流路における該狭窄部近傍の一部分が、これら以外の流路における前記狭窄方向と直交する方向の深さよりも浅い深さに形成されたものであることを特徴とする請求項１６に記載の流路切換システム。
21. 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を特徴とする請求項１５に記載の流路切換システム。
22. 前記他方の流路の、前記撥水処理部以外の流路の一部又は全部に親水処理が施されていることを特徴とする請求項１５に記載の流路切換システム。
23. 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を特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の流路切換システム。
24. 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を特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の流路切換システム。
25. 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を特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の流路切換システム。
26. 前記移動手段は、
    液体又は気体が充填された室部と、
    前記室部を加熱する加熱手段とを備え、
    前記加熱手段によって前記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前記堰止部材を一方の流路中に移動させることを特徴とする請求項２５に記載の流路切換システム。
27. 前記移動手段は、
    熱によって伸長する伸長体と、
    前記伸長体を加熱する加熱手段と、を備え、
    前記加熱手段によって前記伸長体を加熱して伸長させることによって前記堰止部材を一方の流路中に移動させることを特徴とする請求項２５に記載の流路切換システム。
28. 前記伸長体は、形状記憶合金又は形状記憶ポリマーからなることを特徴とする請求項２７に記載の流路切換システム。

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