特開 2025-21246 コネクタ、接続構造、接続方法および流体システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025021246

(43)【公開日】2025-02-13

(54)【発明の名称】コネクタ、接続構造、接続方法および流体システム

(51)【国際特許分類】

   F16L 19/00 20060101AFI20250205BHJP

   F16L 17/067 20060101ALI20250205BHJP

   B01J 19/00 20060101ALN20250205BHJP

【ＦＩ】

F16L19/00

F16L17/067

B01J19/00 321

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023125048

(22)【出願日】2023-07-31

(71)【出願人】

【識別番号】523090537

【氏名又は名称】北森微流體研發股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100177426

【弁理士】

【氏名又は名称】粟野 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】佐野 大樹

(72)【発明者】

【氏名】北森 武彦

(72)【発明者】

【氏名】小西 賢則

(72)【発明者】

【氏名】太田 諒一

(72)【発明者】

【氏名】林 衍辰

(72)【発明者】

【氏名】陳 致真

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 喜重

【テーマコード（参考）】

3H014

4G075

【Ｆターム（参考）】

3H014AA08

3H014AA11

3H014BA01

4G075AA03

4G075AA13

4G075AA39

4G075AA56

4G075BA10

4G075BB02

4G075BB03

4G075BB05

4G075BB07

4G075DA02

4G075EB50

4G075EC26

4G075FA01

4G075FA12

4G075FB01

4G075FB04

4G075FB06

4G075FB12

(57)【要約】

【課題】流体デバイスと送液用のチューブとを流体デバイスの側面で接続し、かつ、液体の漏れを防止する。
【解決手段】本開示のコネクタは、内部に流路が形成された流体デバイスの側面に設けられた流路の開口部に、チューブの先端部を接続する。コネクタは、フェラルと、押付部材と、シール部材とを含む。フェラルは、チューブが挿通される貫通孔に沿う第１の端部に流体デバイスの側面と対向する第１面を有し、第２の端部にテーパー状の第２面を有する。押付部材は、チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の部材であって、フェラルの第２面に当接可能な凹部を有する。シール部材は、フェラルの第１面と流体デバイスの側面との間に配置され、チューブが挿通される。押付部材がフェラルを流体デバイスに向けて押し付けることにより流路の開口部とチューブの先端部とが接続される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に流路が形成された板状の流体デバイスの側面に設けられた前記流路の開口部に、流路接続用のチューブの先端部を接続するコネクタであって、
前記チューブが挿通される貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔に沿う第１の端部に前記流体デバイスの前記側面と対向する第１面を有し、前記貫通孔に沿う前記第１の端部の反対側の第２の端部に向かって外径が小さくなるテーパー状の第２面を有するフェラルと、
前記チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の押付部材であって、前記フェラルの前記第２面に当接可能な凹部を有する押付部材と、
前記フェラルの前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間に配置され、前記チューブが挿通されるシール部材とを備え、
前記押付部材が前記フェラルを前記流体デバイスに向けて押し付けることにより前記開口部と前記先端部とが接続されるように構成されるコネクタ。

【請求項2】

前記押付部材は、前記流体デバイスを固定するホルダの前記開口部に対応する位置に配置されたネジ孔に螺合するように構成されたネジ部を有し、前記押付部材は、前記ネジ部が前記ネジ孔に螺合する方向に回転することにより前記流体デバイスの方向に前進し、前記フェラルを前記流体デバイスに向けて押し付けるように構成される、請求項１に記載のコネクタ。

【請求項3】

前記フェラルは、前記押付部材により前記流体デバイスに向って押し付けられることにより、前記シール部材を前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間で押圧した状態で、前記第２面に加えられる押圧力により変形して前記チューブを締め付けて固定するように構成される、請求項１に記載のコネクタ。

【請求項4】

前記フェラルは、前記チューブを固定したとき前記フェラルと前記チューブとの間で流体を封止するように構成される、請求項３に記載のコネクタ。

【請求項5】

前記シール部材はＯリングである、請求項１に記載のコネクタ。

【請求項6】

内部に流路が形成され側面に前記流路の開口部を有する板状の流体デバイスに対して、流路接続用のチューブの先端部を接続する接続構造であって、
前記流体デバイスを固定するとともに、前記開口部に対応する位置にネジ孔が配置されたホルダと、
前記チューブが挿通される貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔に沿う第１の端部に前記流体デバイスの前記側面と対向する第１面を有し、前記貫通孔に沿う前記第１の端部の反対側の第２の端部に向かって外径が小さくなるテーパー状の第２面を有するフェラルと、
前記ホルダの前記ネジ孔と螺合するネジ部を有し、前記チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の押付部材であって、前記フェラルの前記第２面に当接する凹部を有する押付部材と、
前記チューブに挿通され、前記フェラルの前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間に配置されるシール部材と
を備える、接続構造。

【請求項7】

内部に流路が形成され、側面に前記流路の開口部を有する板状の流体デバイスに対して、流路接続用のチューブの先端部を接続する接続方法であって、
前記開口部に対応する位置にネジ孔が配置されたホルダにより前記流体デバイスを固定し、
前記チューブを、押付部材、フェラル、および、シール部材に挿通させ、
前記押付部材は、前記ホルダの前記ネジ孔と螺合するネジ部を有し、前記チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の押付部材であって、前記フェラルの側に凹部を有し、
前記フェラルは、前記チューブが挿通される貫通孔が形成されるとともに、前記シール部材の側に前記流体デバイスの前記側面と対向する第１面を有し、前記押付部材の側の端部に向かって外径が小さくなるテーパー状の第２面を有し、
前記シール部材は、前記フェラルの前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間に配置され、
前記押付部材を前記ネジ部が前記ネジ孔に螺合する方向に回転させ、それにより、
前記押付部材が前記流体デバイスの方向に前進して、前記凹部が前記フェラルの前記第２面を前記流体デバイスに向けて押し付け、
前記フェラルの前記第１面が前記シール部材を前記流体デバイスの前記側面に向けて押圧した状態で、前記第２面に加えられる押圧力により前記フェラルが変形し、前記チューブを締め付けて固定する、接続方法。

【請求項8】

請求項１に記載のコネクタ及び前記チューブを用いて互いの側面に位置する前記開口部が接続される２つ以上の前記流体デバイスであって、前記流体デバイスの延在する面に垂直な方向の異なる位置に配置される流体デバイスを含む、流体システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流体デバイスと送液用のチューブとを接続するコネクタ、接続構造、および、接続方法、ならびに、上記コネクタおよび接続構造を用いて複数の流体デバイスを接続する流体システムに関する。

【背景技術】

【0002】

複数のマイクロ流体デバイスを、流路が設けられた基板の側面に設けられた流路の開口部どうしを、送液用のチューブを介して接続することにより、相互に流体接続する方法が提案されている。チューブは、マイクロ流体デバイスの開口部にコネクタを用いて接続される。例えば、非特許文献１では、複数のチューブが挿通されたコネクタであって、チューブの先端部がゴム等のシール材を貫通するように配置されたコネクタが開示されている。このコネクタは、マイクロ流体デバイスに対して接続される際、マイクロ流体デバイスの側面の導入口または吐出口に対して流路が接続されるようにチューブの先端を突き当てた状態で、マイクロ流体デバイスに対してネジ締めされる。このとき、シール材がコネクタから加えられる押圧力により変形および膨張し、マイクロ流体デバイスの流路とチューブの流路との接続部分に漏れがないように封止する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】The Dolomite Centre Ltd.（英）／Dolomite Microfluidics（米）, “Linear Connectors”, [online], MAR-000026 Revision 1.5, [令和5年7月10日検索]、インターネット＜URL:https://go.blacktrace.com/l/659183/2019-01-08/l2s/659183/3287/Dolomite___LinearConnectorsDatasheet___pdf.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、非特許文献１の方法では、流路内の液体の圧力が高い場合、液漏れが発生する虞がある。例えば、非特許文献１の方法では、シール材と基板の側面との間、および、シール材とチューブの外周面との間の液体の封止が不十分となる場合がある。また、非特許文献１の方法では、複数のチューブを纏めて一つのコネクタでマイクロ流体デバイスに接続しているため、チューブとマイクロ流体デバイスとの接続部分の押圧力を個々に調整することができない。

【0005】

したがって、これらの点に着目してなされた本開示の目的は、流体デバイスと送液用のチューブとを流体デバイスの側面で接続し、かつ、液体の漏れを防止する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本開示の一態様であるコネクタは、内部に流路が形成された板状の流体デバイスの側面に設けられた前記流路の開口部に、流路接続用のチューブの先端部を接続するコネクタであって、前記チューブが挿通される貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔に沿う第１の端部に前記流体デバイスの前記側面と対向する第１面を有し、前記貫通孔に沿う前記第１の端部の反対側の第２の端部に向かって外径が小さくなるテーパー状の第２面を有するフェラルと、前記チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の押付部材であって、前記フェラルの前記第２面に当接可能な凹部を有する押付部材と、前記フェラルの前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間に配置され、前記チューブが挿通されるシール部材とを備え、前記押付部材が前記フェラルを前記流体デバイスに向けて押し付けるこ
とにより前記開口部と前記先端部とが接続されるように構成される。

【0007】

（２）上記（１）のコネクタにおいて、前記押付部材は、前記流体デバイスを固定するホルダの前記開口部に対応する位置に配置されたネジ孔に螺合するように構成されたネジ部を有し、前記押付部材は、前記ネジ部が前記ネジ孔に螺合する方向に回転することにより前記流体デバイスの方向に前進し、前記フェラルを前記流体デバイスに向けて押し付けるように構成されてよい。

【0008】

（３）上記（１）または（２）のコネクタにおいて、前記フェラルは、前記押付部材により前記流体デバイスに向って押し付けられることにより、前記シール部材を前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間で押圧した状態で、前記第２面に加えられる押圧力により変形して前記チューブを締め付けて固定するように構成されてよい。

【0009】

（４）上記（３）のコネクタにおいて、前記フェラルは、前記チューブを固定したとき前記フェラルと前記チューブとの間で流体を封止するように構成されてよい。

【0010】

（５）上記（１）から（４）のコネクタにおいて、前記シール部材はＯリングであってよい。

【0011】

（６）本開示の一態様である接続構造は、内部に流路が形成され側面に前記流路の開口部を有する板状の流体デバイスに対して、流路接続用のチューブの先端部を接続する接続構造であって、前記流体デバイスを固定するとともに、前記開口部に対応する位置にネジ孔が配置されたホルダと、前記チューブが挿通される貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔に沿う第１の端部に前記流体デバイスの前記側面と対向する第１面を有し、前記貫通孔に沿う前記第１の端部の反対側の第２の端部に向かって外径が小さくなるテーパー状の第２面を有するフェラルと、前記ホルダの前記ネジ孔と螺合するネジ部を有し、前記チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の押付部材であって、前記フェラルの前記第２面に当接する凹部を有する押付部材と、前記チューブに挿通され、前記フェラルの前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間に配置されるシール部材とを備える。

【0012】

（７）本開示の一態様である接続方法は、内部に流路が形成され、側面に前記流路の開口部を有する板状の流体デバイスに対して、流路接続用のチューブの先端部を接続する接続方法であって、前記開口部に対応する位置にネジ孔が配置されたホルダにより前記流体デバイスを固定し、前記チューブを、押付部材、フェラル、および、シール部材に挿通させ、前記押付部材は、前記ホルダの前記ネジ孔と螺合するネジ部を有し、前記チューブが挿通される貫通孔が形成される筒状の押付部材であって、前記フェラルの側に凹部を有し、前記フェラルは、前記チューブが挿通される貫通孔が形成されるとともに、前記シール部材の側に前記流体デバイスの前記側面と対向する第１面を有し、前記押付部材の側の端部に向かって外径が小さくなるテーパー状の第２面を有し、前記シール部材は、前記フェラルの前記第１面と前記流体デバイスの前記側面との間に配置され、前記押付部材を前記ネジ部が前記ネジ孔に螺合する方向に回転させ、それにより、前記押付部材が前記流体デバイスの方向に前進して、前記凹部が前記フェラルの前記第２面を前記流体デバイスに向けて押し付け、前記フェラルの前記第１面が前記シール部材を前記流体デバイスの前記側面に向けて押圧した状態で、前記第２面に加えられる押圧力により前記フェラルが変形し、前記チューブを締め付けて固定する。

【0013】

（８）本開示の一多様である流体システムは、（１）に記載のコネクタ及び前記チューブを用いて互いの側面に位置する前記開口部が接続される２つ以上の前記流体デバイスであって、前記流体デバイスの延在する面に垂直な方向の異なる位置に配置される流体デバイスを含む。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、流体デバイスと送液用のチューブとを流体デバイスの側面で接続し、かつ、液体の漏れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係る流体デバイスの流路とチューブとを接続する接続構造の概略構成を示す平面図である。

【図2】図１のコネクタ部分をより詳細に示す断面図である。

【図3】流体デバイスに接続される前のコネクタの構成図である。

【図4】流体デバイスとチューブとの接続方法を示すフローチャートである。

【図5】流体デバイスを平面的に直列に接続した流体システムの構成図である。

【図6】流体デバイスを立体的に直列に接続した流体システムの構成図である。

【図7】従来技術による流体デバイスの接続形態を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

流路幅が５００μｍ程度までの微小な流路を有する流体デバイスを用いて、液体どうしの混合、および／または反応等の操作を行う技術には、流路幅が数ｍｍ以上の従来技術による流体デバイスでは得られなかった種々の利点がある。例えば、混合操作においては、流路幅を従来技術の１／１０にすると、その混合時間は、約１／１００になることが知られている。従って従来技術では１時間を要していた操作を１分以内で完了することが可能になる。また、反応操作においては、瞬時に反応が完了するため副生成物の生成が抑制され、反応収率が格段に向上する。

【0017】

流体に対して複数段階の操作を行うため、流体デバイスを相互に接続する場合、上流側の流体デバイスの液体の吐出口を、下流側の流体デバイス導入口に順次接続する。吐出口と導入口との接続には、耐薬品性、耐熱性等、および耐圧性の観点からＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone（ポリエーテルエーテルケトン））樹脂からなるチューブが比較的よく使用される。しかしながら、一般的な流体デバイスは、水平に配置した基板の基板面に対して上側の面に、導入口および吐出口が設けられる。このため、剛性が高く湾曲させにくいＰＥＥＫ樹脂からなるチューブ等を使用して導入口と吐出口とを接続する場合、流体デバイスどうしの間隔を一定以上に保つことが必要になる。

【0018】

図７は、従来技術により流体デバイス１１０を接続した流体システムを例示している。図７の例では、内部に流路１１１が形成された複数の流体デバイス１１０が、流体デバイス１１０の基板面１１２の上部に設けられた吐出口および導入口等の開口部を、チューブ１１３を用いて接続することにより、接続される。隣り合うマイクロ流体デバイス１１０の間隔の下限値は、上流のマイクロ流体デバイス１１０の吐出口１１５と、下流側の流体デバイス１１０の導入口１１４との間でチューブ１１３を１８０度湾曲させることができる距離により制限される。

【0019】

また、流体デバイス１１０どうしの間隔が広いと、反応生成物の収量を確保するため、直列に接続された流体デバイス１１０を、さらに並列に接続するナンバリングアップを行う場合も、高密度実装することが困難になる。さらに、流路接続用のチューブ１１３が長くなると、被処理液体の温度を精密に制御することが困難となるという問題点もある。

【0020】

したがって、流体デバイスの側面に液体の導入口および吐出口を設け、これらを相互に接続することは、複数の流体デバイスを接続した流体システムを、小型に構成するうえで有利である。なお、本願において流体デバイスの側面とは、マイクロ流体デバイスを構成する基板の向かい合う最も広い２つの面以外の４つの面を意味する。

【0021】

（流体デバイスとチューブの接続構造）
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0022】

本開示の一実施形態に係る流体デバイス１０と送液用のチューブ２０との接続構造は、図１に示すように、流体デバイス１０を固定するホルダ３０と、ホルダ３０により保持された流体デバイス１０とチューブ２０とを接続するコネクタ４０とを含む。

【0023】

流体デバイス１０は、基板１１と、基板１１の内部に形成された流路１２とを備える。図１において基板１１は、平面視において矩形の板状の部材である。ただし、基板１１の形状はこれに限定されない。基板１１の大きさは任意に設定できる。例えば、基板の大きさは、平面視において数ｃｍから数十ｃｍのオーダーとすることができる。また、基板の厚さは、数ｍｍから数ｃｍのオーダーとすることができる。また、基板１１の材料は特に限定されず、例えば、ガラス、シリコン、シリカ、石英、樹脂、または、炭化ケイ素などを用いることができる。

【0024】

流路１２は、例えば、流路幅がμｍオーダーの微細なマイクロ流路である。ただし、流路１２の幅は、この範囲に限られない。流路１２は、上流側から下流側に向けて流体を通過させる。図１では、流体デバイス１０の上流側と下流側との間の流路１２は図示せず省略している。流路１２の上流側の端部には、基板１１の側面１３に導入口１４が設けられる。流路１２の下流側の端部には、基板１１の側面１３に吐出口１５が設けられる。導入口１４は、流体デバイス１０に対して外部から供給される液体を受け入れる開口部である。吐出口１５は、流体デバイス１０の流路１２を流れた流体を流体デバイス１０の外部に吐出するための開口部である。

【0025】

図１に示した流体デバイス１０の流路１２は、例えば、上流側の３つの導入口１４から流入した液体を順次混合して、反応成分を反応させて生成物を吐出口１５から吐出させる。このため、３つの導入口１４から繋がる流路１２は順次合流して１つの流路となり、基板１１内を蛇行して吐出口１５に繋がるように構成されてよい。しかし、流路１２の形状、ならびに、導入口１４および吐出口１５の数および配置等はこれに限られず、流体デバイス１０が実行する混合および化学反応等の操作内容に応じて自由に設計することができる。

【0026】

流体デバイス１０は、例えば、溝状の流路１２が形成されたガラス基板上にガラス平板を熱融着させ、密閉空間を形成し、その後ダイサー等で所定のサイズに切断することにより作成することができる。ダイサーで切断された端面に流路１２の導入口１４と吐出口１５とが形成される。ガラス基板への流路１２の形成は、流路１２の形状、すなわち、流路幅、深さ、および、長さにより種々の加工方法を選択することができる。例えば、流体デバイス１０の材質がガラスであって、流路幅１００μｍ以下の場合、エッチング加工法が用いられる。一方、流路幅が２００μｍ以上の場合には機械加工法またはレーザ加工及びエンボス加工法が用いられる。

【0027】

図２および図３に示すように、チューブ２０は、流体デバイス１０の流路１２に供給される液体、および／または、流路１２から排出された液体を送液する流路２２を有する。チューブ２０は、流体デバイス１０どうし、または、流体デバイス１０と、流体デバイス１０に液体原料を供給する液体供給装置、または、流体デバイス１０で生成された生成物を貯留するタンクとを接続する。チューブ２０の流路２２の径は、流体デバイス１０の流路１２の幅よりも大きくてよい。チューブ２０の先端部２１は、チューブの中心軸に対して直交する平坦な面を有してよい。

【0028】

チューブ２０の材料は、使用される液体の種類、液体の温度、および、内部の流路２２に加わる圧力等の種々の条件を考慮して選択することができる。チューブ２０の材料としては、耐薬品性、耐熱性、および、耐圧性等に優れるＰＥＥＫ樹脂、ならびに、ＰＦＡ（Perfluoroalkoxy Alkane）およびＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）等のフッ素樹脂が使用されることが多い。

【0029】

図１に示すように、ホルダ３０は、それぞれ流体デバイス１０の基板１１の向かい合う２つの側面１３の一方を収容し、基板１１を挟み込んで保持する２つの保持部材３１ａおよび３１ｂを有する。保持部材３１ａおよび３１ｂは、ＰＥＥＫ樹脂等の高強度の材料により構成されてよい。保持部材３１ａおよび３１ｂには、それぞれ基板１１の一つの側面１３を含む端部を収容する溝が形成されており、ホルダ３０に基板１１を固定した状態で、保持部材３１ａおよび３１ｂに対して、基板１１が正確に位置決めされるように構成される。

【0030】

保持部材３１ａおよび３１ｂは、それぞれ溝に基板１１の端部を嵌め込み、両側から基板１１を挟んだ状態で、締結部材３２により固定される。例えば、保持部材３１ａおよび３１ｂは、溝の延在する方向の両端部であって、基板が収容される部分よりも外側に互いに対向する２組の貫通孔が設けられている。保持部材３１ａおよび保持部材３１ｂは、それぞれの貫通孔を貫通する２組の長尺ボルト３３ａ，３３ｂと、ナット３４ａ，３４ｂとにより、固定される。この場合、長尺ボルト３３ａ，３３ｂと、ナット３４ａ，３４ｂは、締結部材３２である。

【0031】

２つの保持部材３１ａ，３１ｂのそれぞれには、流体デバイス１０の導入口１４および／または吐出口１５の位置に対応して、内側にネジ溝が形成されたネジ孔３５が設けられる。ネジ孔３５は、ホルダ３０に流体デバイス１０を固定したとき導入口１４または吐出口１５が位置づけられる位置から、基板１１の側面１３に垂直となる方向に延びる。図２に示すように、ホルダ３０のネジ孔３５に対してコネクタ４０を接続することにより、チューブ２０の流路２２が、流体デバイス１０の流路１２に流体接続される。図２では、ネジ孔３５の内周は全体にわたってネジ溝が形成されているが、ネジ溝はネジ孔３５の一部にのみ形成されてよい。

【0032】

コネクタ４０の構成を、図２および図３を参照して説明する。図２は、コネクタ４０がホルダ３０に接続されている状態の断面図を示す。図３は、コネクタ４０をホルダ３０に接続する前の状態を示す。コネクタ４０は、フェラル４１、押付部材４２、および、シール部材であるＯリング４３を含んで構成される。チューブ２０には、先端部２１に向かって押付部材４２、フェラル４１およびＯリング４３が、この順に挿通される。コネクタ４０は、この状態で、チューブ２０の中心軸を中心に略回転対称な形状を有する。

【0033】

フェラル４１は、略円錐または円錐台の形状を有し、平面の第１面４１ａと第１面４１ａの反対側の端部に向けて外径が小さくなるテーパー状の第２面４１ｂとを備える。フェラル４１は、円錐または円錐台形状の中心軸に沿ってチューブ２０を挿通させる貫通孔４１ｄが形成される。貫通孔４１ｄの内径は、チューブ２０の外径より僅かに大きい。フェラル４１は、チューブ２０が挿通された状態でチューブ２０が延在する方向に摺動可能である。フェラル４１は、ホルダ３０に接続したとき、流体デバイス１０の基板１１側となる貫通孔４１ｄの一方の端部である第１の端部に第１面４１ａが位置する。フェラル４１の第２面は、貫通孔４１ｄの他方の端部である第２の端部に向けて外径が漸減する形状となっている。フェラル４１は、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂、ポリミド、および、グラファイト等の耐薬品性があり、かつ、圧縮により変形可能な材料で形成される。なお、フェラル４１の第１面４１ａは、平面に限られない。例えば、第１面４１ａには、Ｏリング４３を部分的に収容するための円形の溝または窪みが設けられていてもよ
い。

【0034】

押付部材４２は、外周部にネジ山が形成されたネジ部４２ａと、ローレット加工等が施された手動回転部４２ｂとを含む円筒状の部材である。ネジ部４２ａは、ホルダ３０のネジ孔３５に対して螺合するように構成される。押付部材４２は、手動回転部４２ｂを手動により回転させることにより、ネジ部４２ａがネジ孔３５に螺合してホルダ３０に結合する。図２および図３では、ネジ部４２ａには外周の全体にわたりネジ山が形成されているが、ネジ山は押付部材４２のネジ孔３５に嵌入する部分の一部にのみ形成されてよい。ネジ山が形成されていない部分も含めてネジ孔３５に嵌入する部分をネジ部４２ａと呼ぶ。押付部材４２は、中心軸に沿って、チューブ２０を挿通させる貫通孔４２ｄを有する。押付部材４２がチューブ２０に対して回転摺動可能なように、貫通孔４２ｄの内径は、チューブ２０の外径よりも大きい。

【0035】

押付部材４２のネジ部４２ａのホルダ３０に結合される側の先端部には、貫通孔４２ｄの位置を中心に凹んだ凹部４２ｃが形成される。凹部４２ｃは、コネクタ４０が、ホルダ３０に接続されたとき、フェラル４１の第２面４１ｂに少なくとも部分的に当接する形状を有する。凹部４２ｃは、フェラル４１の第２面４１ｂのテーパー形状に対応して、第２面４１ｂが嵌合する形状を有してよい。しかし、凹部４２ｃは、フェラル４１の第２面４１ｂが丁度接するようなテーパー形状の面を有する必要はない。凹部４２ｃは、フェラル４１の変形後の形状を考慮した形状を有してよい。また、凹部４２ｃは、貫通孔４１ｄの周りを周回する全方向から第２面４１ｂに接する形状であればよい。凹部４２ｃの形状は、ホルダ３０にコネクタ４０をネジ込むとき、フェラル４１の第２面４１ｂに放射方向内向きの押圧力が均等に加わる形状であればよい。

【0036】

Ｏリング４３は、チューブ２０が挿通された状態で、フェラル４１の第１面側に配置される、例えばゴム等の弾性を有する環状の部材である。Ｏリング４３は、コネクタ４０がホルダ３０に接続されたとき、流体デバイス１０の基板１１の側面１３と、フェラル４１の第１面４１ａとの間で押圧され変形および膨張する。これにより、Ｏリング４３は、流体デバイス１０の流路１２とチューブ２０の流路２２との間を漏れがないように密閉する。なお、シール部材は、Ｏリング４３に限られない。コネクタ４０は、流体デバイス１０の側面１３と、フェラル４１の第１面４１ａとの間を封止するため、ガスケットまたはゴムパッキン等の他の形態のシール部材を使用してもよい。

【0037】

（流体デバイスとチューブとを接続する方法）
次に、図４のフローチャートを参照して、本開示のコネクタ４０を使用する流体デバイス１０の流路１２の開口部、すなわち、導入口１４または吐出口１５と、チューブ２０の先端部２１とを接続する方法について説明する。

【0038】

まず、作業者は、ホルダ３０に流体デバイス１０を固定する（ステップＳ１）。この状態で、流体デバイス１０の流路１２の各開口部は、ホルダ３０のネジ孔３５の流体デバイス１０側端部の中心と略一致する。

【0039】

作業者は、チューブ２０を、押付部材４２、フェラル４１およびＯリング４３に挿通させる（ステップＳ２）。ステップＳ２はステップＳ１よりも前に実行されてもよい。ステップＳ１とステップＳ２との順序は問わない。

【0040】

作業者は、押付部材４２の手動回転部４２ｂを持ち、チューブ２０をホルダ３０のネジ孔３５に通す（ステップＳ３）。作業者はチューブ２０の先端部２１を流体デバイス１０の開口部の周りの側面１３に突き当てる。これにより、流体デバイス１０の流路１２と、チューブ２０の流路２２とが、結合される。以下のステップＳ４～Ｓ７は、チューブ２０
の先端部２１が、流体デバイス１０の側面１３に突き当っている状態で実行される。

【0041】

４２を
作業者は、押付部材４２をホルダ３０の方向に動かし、ネジ部４２ａをホルダ３０のネジ孔３５に位置合わせして、手動回転部４２ｂを回転させネジ部４２ａをホルダ３０のネジ孔３５に羅合させる（ステップＳ４）。

【0042】

作業者は、押付部材４２をネジ孔３５に対してネジ部４２ａが羅合する方向に回転させて、押付部材４２を流体デバイス１０に向けて前進させる（ステップＳ５）。押付部材４２が、チューブ２０の先端部２１の方向に前進することにより、フェラル４１の第２面４１ｂに当接すると、フェラル４１も押付部材４２に押されて流体デバイス１０の方向に前進する。さらに、Ｏリング４３にフェラル４１の第１面４１ａが当接すると、Ｏリング４３も、フェラル４１に押されて流体デバイス１０の方向に前進する。さらに、作業者が手動回転部４２ｂを回転させると、Ｏリング４３が流体デバイス１０の側面１３に当接する。

【0043】

作業者が、さらに、手動回転部４２ｂを回転させることにより、押付部材４２に押されたフェラル４１の第１面４１ａと流体デバイス１０の側面１３との間で、Ｏリング４３が押圧される（ステップＳ６）。押圧されたＯリング４３は、図２に示すように変形する。Ｏリング４３が側面１３を押圧する押圧力により、Ｏリング４３と側面１３との接する部分での液体の漏れが防止される。また、同様に、Ｏリング４３とフェラル４１の第１面４１ａとの接する部分での液体の漏れが防止される。その結果、流体デバイス１０の流路１２とチューブ２０の流路２２の接続部分から、Ｏリング４３の外側への液体の漏れを防止することができる。また、Ｏリング４３は、チューブ２０の外周を押圧することにより、流体デバイス１０の流路１２とチューブ２０の流路２２接続部分から、チューブ２０の外周とフェラル４１の貫通孔４１ｃの内周との間への液体の漏れを防止することができる。

【0044】

作業者が、さらに、手動回転部４２ｂを回転させることにより、フェラル４１は、押付部材４２により流体デバイス１０に向かって押し付けられる。これにより、Ｏリング４３を第１面４１ａと流体デバイス１０の側面１３との間で押圧した状態で、フェラル４１の第２面４１ｂに、内向きの方向の成分を有する押圧力が働く。これにより、フェラル４１は、変形され、チューブ２０を内向きに締め付けた状態で固定される（ステップＳ７）。その結果、チューブ２０の外周とフェラル４１の貫通孔４２ｄとの間の漏れが防止される。なお、ステップＳ６によるＯリング４３の押圧と、ステップＳ７によるフェラルの変形とは、順次実行されるのではなく、並行して実行されてよい。

【0045】

以上のように、本開示のコネクタ４０を用いた接続方法によれば、流体デバイス１０とチューブ２０との接続において、シール部材であるＯリング４３による封止に加え、フェラル４１の変形による封止効果により、より液体漏れの発生を防止することができる。これにより、本開示のコネクタ４０を用いた接続方法では、より高い圧力が流路１２に加わる流体デバイス１０に適用することができる。

【0046】

さらに、本開示のコネクタ４０は、一つのコネクタで複数のチューブ２０を接続する方式ではなく、導入口１４および吐出口１５等の個々の開口部とチューブ２０との接続ごとに、コネクタ４０を設けている。このため、個々の接続ごとに、液体の漏れが生じないように押付部材４２に加えるトルクを調節および管理することが可能になる。

【0047】

また、本開示のコネクタ４０では、Ｏリング４３にチューブ２０を挿通させた状態でチューブ２０の先端部２１を流体デバイス１０の側面１３に突き当てて固定している。これにより、Ｏリング４３が動いたり膨張したりすることにより流路が狭められたり、チューブ２０の先端部２１が動いたりすることがない。

【0048】

（流体システム）
次に、本開示のコネクタ４０を含む接続構造を用いて複数の流体デバイス１０を直列的に接続した流体システム５０Ａ、５０Ｂについて説明する。なお、以下の図５および図６では、ホルダ３０およびコネクタ４０については省略し、主として流体デバイス１０とチューブ２０のみを表示する。また、個々の流体デバイス１０を区別するため、流体デバイス１０Ａ－１０Ｈとして表記する。また、個々のチューブ２０を区別して、チューブ２０Ａ－２０Ｏと表記する。導入口１４および吐出口１５についても表示を省略する。以下において、２つ以上の流体デバイス１０Ａ－１０Ｈは、まとめて流体デバイス１０と表記される場合がある。２つ以上のチューブ２０Ａ－２０Ｏは、まとめてチューブ２０と表記される場合がある。

【0049】

図５の流体システム５０Ａは、同一平面上に配置された複数の流体デバイス１０Ａ－１０Ｄと、これら流体デバイス１０Ａ－１０Ｄに導入、および／またはこれらの流体デバイス１０Ａ－１０Ｄから吐出される液体を送液するチューブ２０Ａ－２０Ｉを含む。チューブ２０Ａ，２０Ｂは、流体デバイス１０Ａの側面１３に設けられた導入口１４に接続され、例えば液体供給装置等からの液体を流体デバイス１０Ａに供給する。チューブ２０Ｃは、流体デバイス１０Ａの側面１３に設けられた吐出口１５と流体デバイス１０Ｂの側面１３に設けられた導入口１４とを接続し、流体デバイス１０Ａで処理され吐出された液体を、流体デバイス１０Ｂに送液する。チューブ２０Ｄは、流体デバイス１０Ｂの側面１３に設けられた導入口１４に接続され、液体供給装置または他の流体デバイス１０からの液体を、流体デバイス１０Ｂに供給する。流体デバイス１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、流体デバイス１０Ａに類似し、チューブ２０Ｅ，２０Ｇはチューブ２０Ｃに類似し、チューブ２０Ｆ，２０Ｈはチューブ２０Ｄに類似するので、説明を省略する。流体デバイス１０Ｄの吐出口１５にはチューブ２０Ｉが接続され、流体デバイス１０Ｄで処理された後の液体の生成物を貯留用のタンク等に送液する。

【0050】

流体システム５０Ａは、隣り合う流体デバイス１０Ａ－１０Ｄの対向する側面１３に設けられた吐出口１５と導入口１４との間を、側面１３に対して垂直に接続されたチューブ２０Ｃ，２０Ｅ、２０Ｇにより接続する。すなわち、チューブ２０Ｃ，２０Ｅ，２０Ｄは、両端部のコネクタ４０が、各流体デバイス１０の載置される面に沿う方向に接続される。このため、流体システム５０Ａでは、チューブ２０Ｃ，２０Ｅ，２０Ｇを、上流側の流体デバイス１０の吐出口１５と下流側の流体デバイス１０の導入口１４との間で大きく湾曲させる必要がない。その結果、流体システム５０Ａでは、隣り合う流体デバイス１０Ａ－１０Ｄの間隔を短く設定することが可能になる。さらに、隣り合う流体デバイス１０Ａ－１０Ｄの間で、吐出口１５と導入口１４とをそれぞれの側面１３の互いに対向する位置に配置することにより、チューブ２０Ｃ，２０Ｅ，２０Ｇを直線的に配置することが可能になる。これによって、流体デバイス１０Ａ－１０Ｄの間隔をさらに短くすることができる。

【0051】

図６の流体システム５０Ｂは、立体的に配置された４つの流体デバイス１０Ｅ－１０Ｈと、これら流体デバイス１０Ｅ－１０Ｈに供給される液体および／またはこれら流体デバイス１０Ｅ－１０Ｈから吐出される液体を送液するチューブ２０Ｊ－２０Ｐとを含む。チューブ２０Ｊ，２０Ｋは、図５の流体システム５０Ａのチューブ２０Ａ，２０Ｂに類似し、液体供給装置等からの液体を流体デバイス１０Ｅに供給する。チューブ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｏは、図５の流体システム５０Ａのチューブ２０Ｃ，２０Ｅ，２０Ｇと類似し、それぞれ上流側の流体デバイス１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇの側面１３に位置する吐出口１５と、下流側の流体デバイス１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈの側面１３に位置する導入口１４とに接続される。すなわち、流体デバイス１０Ｅと１０Ｆ，流体デバイス１０Ｆと１０Ｇ、および、流体デバイス１０Ｇと１０Ｈは、それぞれチューブ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｏを用いて
、互いの側面に位置する開口部が接続される。チューブ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｏは、それぞれ流体デバイス１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇで処理され、吐出された液体を、流体デバイス１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈに送液する。チューブ２０Ｎは、図５のチューブ２０Ｄ，２０Ｆ，２０Ｈに類似し、チューブ２０Ｐは、図５のチューブ２０Ｉに類似するので、説明を省略する。

【0052】

流体システム５０Ｂにおいて、流体デバイス１０Ｅ－１０Ｈは、例えば、上段及び下段を有する上下２段のラックに配置されてよい。すなわち、流体デバイス１０Ｅ－１０Ｈは、水平方向のみでなく互いに対して上下方向の異なる位置に配置されてよい。上下方向は、流体デバイス１０の基板１１を水平に配置したとき、基板１１の延在する面に垂直な方向である。例えば、流体デバイス１０Ｅ，１０Ｇは上段のラックに配置され、流体デバイス１０Ｆ，１０Ｈは下段のラックに配置される。チューブ２０Ｌ，２０Ｏは、それぞれ、上段のラックに配置される流体デバイス１０Ｅ，１０Ｇの吐出口１５と、下段のラックに配置される流体デバイス１０Ｆ，１０Ｈの導入口１４との間を接続する。チューブ２０Ｍは、下段のラックに配置される流体デバイス１０Ｆの吐出口１５と、上段のラックに配置される流体デバイス１０Ｇの導入口１４との間を接続する。

【0053】

チューブ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｏは、何れも、流体デバイス１０Ｅ－１０Ｈの側面１３に対して垂直に接続されている。そのため、チューブ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｏの長さは、例えば、一端を上段の流体デバイスの上面に垂直に接続され、他端を下段の流体デバイスの上面に垂直に接続され、その間でチューブを引き回す場合に比べて、短くすることができる。本発明者らが行った試作によれば、流体デバイスの従来技術による接続方法を用いて流体デバイス１０を直列に接続した場合と比べ、本開示の接続構造により、流体デバイス１０を上下２段に配置した場合、必要な空間長を約１／３にできることが確認された。さらに、従来技術では、基板の基板面に対してコネクタを垂直に接続するため、必然的に基板の上部に大きな空間を必要とした。一方、本開示の流体システム５０Ｂでは、コネクタ４０は、流体デバイス１０の基板１１に沿う方向に接続されるので、上段の流体デバイス１０と下段の流体デバイスとの間隔を狭くして配置することができる。

【0054】

また、流体デバイス、特に、マイクロ流体デバイスで化学反応操作を行う場合、精密な温度制御が必要とされる。例えば、化学反応を短時間で促進するために、液体の温度を、１００°Ｃから１５０°Ｃ程度に加温する場合がある。しかし、流体デバイス１０を接続するチューブ２０が長い場合、チューブ２０内を送液される際に液体が外気温の影響を受けることがある。本開示の流体システム５０Ｂでは、チューブ２０の長さを従来技術よりも短くできるので、被処理液体の温度変化を少なくすることができる。

【0055】

なお、図５および図６では、直列接続される流体デバイス１０の数を４つとして説明したが、流体デバイス１０の数は４つに限られない。さらに多数の流体デバイス１０を直列に接続することができる。また、流体デバイス１０を立体的に配置する場合、流体デバイス１０の高さ方向の段数は２段に限られない。流体デバイス１０は、さらに多数の段数に配置することができる。また、流体システム５０は、直列接続された複数の流体デバイス１０の組を、さらに並列に複数配列するナンバリングアップにより、生成物の収量を増やすことが可能になる。このように、多数の流体デバイス１０を配列する場合でも、本開示の流体システム５０Ｂは、高さ方向にも流体デバイス１０を配置し、かつ、流体デバイス１０どうしの間隔を狭くすることができるので、比較的コンパクトに構成することができる。

【0056】

なお、本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。上記実施形態のコネクタ、流体デバイス、流体デバイスの接続構造、及び流体システムの構成等は一例に過ぎない。本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜構
成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

【0057】

例えば、上記実施形態では、流体デバイスの導入口１４および吐出口１５は、矩形の流体デバイス１０の向かい合う２つの側面１３に配置されていた。しかし、導入口１４および吐出口１５の位置はこれに限定されない。例えば、導入口１４および吐出口１５は、矩形の流体デバイス１０の隣り合う２つの側面、３つの側面、または、４つの側面に配置されてよい。それぞれの場合、ホルダ３０はそれぞれの導入口１４および吐出口１５の位置に応じて、コネクタ４０が接続できるように構成されてよい。

【0058】

また、図５および図６の流体システム５０Ａ，５０Ｂでは、類似の構造を有する流体デバイス１０が複数直列に接続されていた。しかし、直列に接続される流体デバイス１０は、同一または類似の構造を有する必要はない。それぞれの流体デバイス１０は、それぞれ異なる構造を有してよい。

【0059】

本開示の流体デバイス１０は、流路の幅がμｍオーダーのマイクロ流体デバイスとして説明したが、本開示の流体デバイス１０の流路の寸法はこれに限られない。流体デバイス１０は、幅１ｍｍ以上の流路、または、幅１μｍ未満の流路を有するものであってもよい。

【0060】

上記実施形態では、流体デバイス１０が実行する操作は、液体の混合および反応等とした。しかし、流体デバイス１０が実行する操作はこれらに限られない。また、流体デバイス１０の流路を通る流体は、液体のみに限られず気体を含んでもよい。流体デバイス１０が実行する操作は、液相混合、液相反応、気液混合、気液反応、抽出、蒸留、濃縮、スラリー混合、固相抽出、粒子の分離・分液、晶析、および細胞培養等を含んでよい。

【符号の説明】

【0061】

１０，１０Ａ－１０Ｈ 流体デバイス
１１ 基板
１２ 流路
１３ 側面
１４ 導入口（開口部）
１５ 吐出口（開口部）
２０，２０Ａ－２０Ｐ チューブ
２１ 先端部
２２ 流路
３０ ホルダ
３１ａ，３１ｂ 保持部材
３２ 締結部材
３３ａ，３３ｂ 長尺ボルト
３４ａ、３４ｂ ナット
３５ ネジ孔
４０ コネクタ
４１ フェラル
４１ａ 第１面
４１ｂ 第２面
４１ｃ： 貫通孔
４２ 押付部材
４２ａ ネジ部
４２ｂ 手動回転部
４２ｃ 凹部
４２ｄ 貫通孔
４３ Ｏリング（シール部材）
５０ 流体システム
１１０ 流体デバイス
１１１ 流路
１１２ 基板面
１１３ チューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】