特許 7448540 流体撹拌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】流体撹拌装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 33/301 20220101AFI20240305BHJP

   B01F 25/432 20220101ALI20240305BHJP

   G01N 1/38 20060101ALI20240305BHJP

   G01N 35/10 20060101ALI20240305BHJP

   B81B 1/00 20060101ALI20240305BHJP

   B01F 23/40 20220101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

B01F33/301

B01F25/432

G01N1/38

G01N35/10 K

B81B1/00

B01F23/40

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021534534

(86)(22)【出願日】2020-03-17

(86)【国際出願番号】 JP2020011770

(87)【国際公開番号】W WO2021014683

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2022-10-31

(31)【優先権主張番号】P 2019134082

(32)【優先日】2019-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 淳子

【審査官】中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０６６４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－００１０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００７０５７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０８０３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２０９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６８４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０００－５０３８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９０４４２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２９６０２０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２３／４０－４７、２５／００－９０、３３／３０－３０３９

Ｂ０１Ｊ １９／００

Ｂ８１Ｂ １／００

Ｃ１２Ｍ １／００－０２

Ｇ０１Ｎ １／３８、３５／００、３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流れる流路を内部に有するプレート本体を備え、前記プレート本体に設けた開口を通して前記流路に前記流体を供給して撹拌させる流体撹拌装置であって、
前記流路は、
前記流体が流れる上流側主流路及び下流側主流路と、
上流端が前記上流側主流路の上流側に連結され下流端が前記下流側主流路の上流側に連結された上流側分岐流路と、
上流端が前記上流側主流路の下流側に連結され下流端が前記下流側主流路の下流側に連結された下流側分岐流路と、
を備え、
前記下流側分岐流路の少なくとも一部の断面積は、前記上流側分岐流路の断面積よりも小さく、かつ前記下流側主流路の断面積よりも小さくした流体撹拌装置。

【請求項2】

前記流路は、
複数の異なる前記流体がそれぞれ流入する複数の前記開口と、
複数の前記開口からそれぞれ延設される複数の供給流路と、
複数の前記供給流路が合流して、複数の異なる前記流体が混合される混合部と、
を備えた請求項１に記載の流体撹拌装置。

【請求項3】

前記流路は、前記上流側主流路、前記下流側主流路、前記上流側分岐流路及び前記下流側分岐流路とを一組として、前記流体の流れ方向に直列に複数組み備える請求項１又は２に記載の流体撹拌装置。

【請求項4】

前記上流側分岐流路及び前記下流側分岐流路を含む、複数の分岐流路に含まれる、前記下流側分岐流路の少なくとも一部の高さが、前記複数の分岐流路に含まれる、前記下流側分岐流路以外の他の前記分岐流路の高さよりも小さい請求項１～３の何れか一項に記載の流体撹拌装置。

【請求項5】

前記複数の分岐流路は、前記上流側分岐流路から前記下流側分岐流路にかけて、それぞれの前記分岐流路の少なくとも一部の高さが小さくなるように形成される請求項４に記載の流体撹拌装置。

【請求項6】

前記下流側分岐流路の高さは、前記下流側分岐流路を流れる分岐液体の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなるように形成される請求項１～５の何れか一項に記載の流体撹拌装置。

【請求項7】

前記上流側分岐流路及び前記下流側分岐流路を含む、複数の分岐流路の高さは、前記流体の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなるように形成され、
前記複数の分岐流路の高さは、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記分岐液体の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなるように形成される請求項６に記載の流体撹拌装置。

【請求項8】

前記上流側分岐流路及び前記下流側分岐流路を含む、複数の分岐流路は、前記上流側主流路及び前記下流側主流路の軸方向視において、前記上流側主流路及び前記下流側主流路の側部、上部、下部の何れかの位置に連結される請求項１～７の何れか一項に記載の流体撹拌装置。

【請求項9】

前記プレート本体が少なくとも２つの板状プレートで構成され、
少なくとも一方の前記板状プレートは溝部を有し、
２つの前記板状プレートを貼り合わせることで、前記溝部により前記流路が形成される請求項１～８の何れか一項に記載の流体撹拌装置。

【請求項10】

前記流路は、前記流体の流れ方向視における断面形状が、Ｄ字状、オーバル形、半円形又は矩形に形成されている請求項９に記載の流体撹拌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体撹拌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

化学、生物、医療等の分野において、分析用のデバイスとして、検査対象である液体（流体）同士の混合や反応に、マイクロミキサ又はマイクロリアクタ等の流体撹拌装置（マイクロ流体チップともいう）の利用が進められている。

【0003】

流体撹拌装置は、複数の板状プレートを積層して構成されており、積層した複数の板状プレートによって内部にミクロンオーダーの微小流路（マイクロ流路）を形成している。流体撹拌装置は、複数の流体をマイクロ流路内で合流させることで、複数の流体を混合、又は混合と共に反応を生じさせる。

【0004】

流体撹拌装置は、マイクロ流路の空間体積が非常に小さいため、分析に必要な試料や試薬等の液体の量が少量で済み、高精度かつ短時間で試料等を分析するのに有効である。そのため、流体撹拌装置を用いれば、マイクロ流路に供給する流体の供給量及び廃棄量の低減、並びに分析時間の短縮等、化学的な実験及び生物学的な実験の効率化等が図れると期待されている。

【0005】

複数の流体を混合する方法として、例えば、第１及び第２注入路と、第１及び第２注入路につながる流路とを備え、前記流路は、第１流路と、第１流路に複数に枝分かれして形成された第１支流と、第１支流に交わるように形成された第２流路と、第２流路に複数に枝分かれして形成された第２支流と、第２支流に交わるように形成された第３流路とを有する流体混合器がある（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

前記流体混合器では、第１及び第２注入路から第１流体と第２の流体とを注入して第１流路で混合させる。第１流体と第２の流体とを互いに混ぜ合わせた第１混合流体は、第１支流で分流して第２流路に流れ込み、分流された第１混合流体同士が更に均一に混ぜ合わされて第２混合流体となる。第２混合流体は、第２支流を経由して第３流路に流れ込んで、第２混合流体同士が更に混ぜ合わされて第３混合流体となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】日本国特開２００５－３１９４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１の流体混合器では、流路として、流路断面積がミクロンオーダーであるマイクロ流路を用いることについては記載されておらず、マイクロ流路内での液体の流れを考慮していない。流路の断面積がマイクロ流路のようにミクロンオーダーである場合、分岐した流路同士の間で液体の流量に不均衡が生じ易く、いずれかの流路内で液体の滞留が生じ易い可能性がある。そのため、液体混合器に複数の液体を供給した際、複数の液体同士が十分混合されず、液体の分析を正確に行えない可能性がある。

【0009】

流体撹拌装置を用いる際には、液体の分析精度を高めるため、複数の液体をマイクロ流路で混合した場合でも、分岐した流路中で複数の液体の何れかに滞留が生じないようにして、複数の液体をマイクロ流路内で安定して混合できる必要がある。

【0010】

本発明の一態様は、液体を流路内で安定して撹拌させながら混合することができる流体撹拌装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る流体撹拌装置の一態様は、流体が流れる流路を内部に有するプレート本体を備え、前記プレート本体に設けた開口を通して前記流路に前記流体を供給して撹拌させる流体撹拌装置であって、前記流路は、前記流体が流れる主流路と、前記主流路に連結され、前記流体の流れ方向に沿って上流側と下流側に設けられた複数の分岐流路を有する分流部とを備え、前記分流部に含まれる下流側の前記分岐流路の少なくとも一部の断面積は、上流側の前記分岐流路よりも断面積を小さくした。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る流体撹拌装置は、液体を流路内で安定して撹拌させながら混合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る流体撹拌装置の構成を示す斜視図である。

【図2】流体撹拌装置の分解斜視図である。

【図3】流体撹拌装置の平面図である。

【図4】図１のI－I方向から見た図である。

【図5】図１のII－II方向から見た部分図である。

【図6】マイクロ流路の一部の流路形状を示す斜視図である。

【図7】混合部の一部の流路形状を示す斜視図である。

【図8】流体撹拌装置の使用方法の一例を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、流体撹拌装置の幅方向をＸ軸方向とし、長さ方向をＹ軸方向とし、高さ（厚さ）方向をＺ軸方向とする。流体撹拌装置の下から上に向かう方向を＋Ｚ軸方向とし、その反対方向を－Ｚ軸方向とする。以下の説明において、流体撹拌装置の高さ方向の一方の主面側を上又は上方といい、他方の主面側を下又は下方という場合がある。本明細書において数値範囲を示すチルダ「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

【0015】

＜流体撹拌装置＞
本実施形態に係る流体撹拌装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係る流体撹拌装置の構成を示す斜視図であり、図２は、流体撹拌装置の分解斜視図であり、図３は、流体撹拌装置の平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る流体撹拌装置１は、略矩形状に形成され、複数の測定対象液体、キャリア液体、洗浄液体等の液体を混合するものである。本実施形態では、流体撹拌装置１で複数の測定対象液体を混合するものとする。

【0016】

測定対象液体としては、例えば、生体由来の物質（血液、汗、唾液、又は尿等）、医薬品、食品添加物、合成された化学物質（農料等）、又は環境負荷物質（工場等から排出される排水、廃液又は地下水等）が挙げられる。なお、以下の説明では、測定対象液体を、単に、試料（被検体）という場合がある。

【0017】

図１及び図２に示すように、流体撹拌装置１は、板状に形成されたプレート本体１０を有する。

【0018】

（プレート本体）
プレート本体１０は、図１及び図２に示すように、板状に形成されている。プレート本体１０は、図３に示すように、プレート本体１０の平面視において、矩形状に形成されている。また、プレート本体１０は、光透過性を有する。なお、光透過性を有するとは、測定光がプレート本体１０の外側から照射された際に、プレート本体１０の内部を透過する透過性を有していることをいう。測定光として、例えば、可視光（波長３８０～７８０ｎｍの光）や紫外光や赤外光等が挙げられる。

【0019】

プレート本体１０は、図１及び図２に示すように、２つの板状プレート（第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２）を有し、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とを板厚方向に積層して構成されている。

【0020】

第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２は、光透過性を有する材料を用いて形成できる。前記材料としては、例えば、シクロオレフィン系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂（ＰＣ）及びシリコーン樹脂等の合成樹脂；ガラス等が用いられる。シクロオレフィン系樹としては、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＰ）等のシクロオレフィン含有ポリオレフィン（ポリオレフィン系材料）等が挙げられる。オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のシクロオレフィン系ポリオレフィン以外のポリオレフィン等が挙げられる。アクリル系樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。中でも、製造のし易さ、光が透過可能な波長の範囲の広さ及び耐薬品性等の点から、シクロオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。また、第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２は、シリカ等のフィラー材を含んでいてもよい。

【0021】

第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とは、例えば、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２が合成樹脂又はガラスで形成されている場合は、熱圧着を用いて接合してもよいし、紫外線硬化樹脂等の接着剤を用いて接合してもよい。第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２がガラスで形成されている場合は、接着剤を用いて接合することができる。

【0022】

（流路）
プレート本体１０は、測定対象液体が通る流路（流体流路）を内部に有する。

【0023】

前記流路は、図１に示すように、誘導流路２０及びマイクロ流路３０を有する。

【0024】

図２に示すように、流路を構成する第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２には、前記流路に対応した形状の、孔部又は溝部が形成されている。

【0025】

第１板状プレート１０１の孔部は、図２に示すように、第１板状プレート１０１に形成され、図３に示すように、孔部の中心線から見て、円形に形成されている。

【0026】

第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２の溝部は、図４及び図５に示すように、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２との接合面から見て、上下方向に非対称に形成され、左右方向に対称に形成されている。すなわち、前記流路は、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２との接合面を挟んで上下方向に非対称に形成され、左右方向に対称に形成されている。

【0027】

第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とを接合することによって、前記流路が形成される。このように、前記流路は、図１に示すように、プレート本体１０の内部に設けられ、プレート本体１０内を測定対象液体が通るための通路として機能する。

【0028】

誘導流路２０及びマイクロ流路３０は、その口径が、例えば、数ｎｍ～数百μｍに設計されている。誘導流路２０及びマイクロ流路３０の口径（内径）は、誘導流路２０及びマイクロ流路３０の中心を通り、長さ方向に垂直な断面で誘導流路２０及びマイクロ流路３０を仮想的に切断したときの断面の孔を仮想円とした時の直径とする。本実施形態では、誘導流路２０及びマイクロ流路３０が円形の場合には、誘導流路２０及びマイクロ流路３０の口径の大きさは、これらの口径の直径の長さとする。誘導流路２０及びマイクロ流路３０が略Ｄ字状又は略矩形の場合には、誘導流路２０及びマイクロ流路３０の口径の大きさは、これらを略Ｄ字状又は略矩形と等しい面積を有する円と仮定した時の直径とする。

【0029】

誘導流路２０は、図１及び図２に示すように、第１板状プレート１０１に形成される。誘導流路２０は、流体撹拌装置１のＹ軸方向の両短辺寄りに設けられる。誘導流路２０は、－Ｙ軸方向側の短辺寄りに設けられる誘導流路２０Ａ－１、２０Ａ－２と、＋Ｙ軸方向側の短辺寄りに設けられる誘導流路２０Ｂとを有する。

【0030】

誘導流路２０Ａ－１及び２０Ａ－２は、それぞれ、第１板状プレート１０１の＋Ｚ軸方向の主面に開口２１Ａを有し、誘導流路２０Ａ－１は開口２１Ａ－１を有し、誘導流路２０Ａ－２は開口２１Ａ－２を有する。

【0031】

誘導流路２０Ａ－１及び２０Ａ－２は、図１に示すように、開口２１Ａとマイクロ流路３０とを連結する。誘導流路２０Ａ－１及び２０Ａ－２は、流体撹拌装置１のＹ軸方向の辺（Ｘ軸方向の辺に直交する辺）に平行な中心線に対して略対称となるように設けられている。誘導流路２０Ａ－１及び２０Ａ－２は、開口２１Ａから流体撹拌装置１の厚さ方向（－Ｚ軸方向）に略垂直に形成される。誘導流路２０Ａ－１及び２０Ａ－２は、開口２１Ａから－Ｚ軸方向に沿って、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２との境界部分まで伸び、マイクロ流路３０に連結される。

【0032】

誘導流路２０Ｂは、図１に示すように、流体撹拌装置１のＸ軸方向の辺の略中間を通り、かつ流体撹拌装置１の＋Ｙ軸方向の辺側に設けられる。誘導流路２０Ｂは、第１板状プレート１０１の＋Ｚ軸方向の主面に開口２１Ｂを有する。

【0033】

誘導流路２０Ｂは、開口２１Ｂとマイクロ流路３０とを連結する。誘導流路２０Ｂは、開口２１Ｂから－Ｚ軸方向に略垂直に形成されている。誘導流路２０Ｂは、開口２１Ｂから－Ｚ軸方向に沿って、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２との境界部分まで伸び、マイクロ流路３０に連結されている。

【0034】

開口２１Ａ－１及び２１Ａ－２は、測定対象液体が供給される流入口とし、開口２１Ｂは、測定対象液体が排出される流出口とする。

【0035】

誘導流路２０と、開口２１Ａ及び２１Ｂとは、図３に示すように、流体撹拌装置１の平面視において、それぞれ、略円形に形成されている。

【0036】

誘導流路２０の断面は、マイクロ流路３０の断面よりも大きめに形成されることが好ましい。測定対象液体の供給時において、誘導流路２０の開口２１Ａ－１及び２１Ａ－２と、２１Ｂには液体を供給する供給管、又は液体を排出する排出管の何れかが挿入される。そのため、誘導流路２０の断面が大きめに形成されていれば、供給管及び排出管が誘導流路２０に挿入されやすくなる。

【0037】

マイクロ流路３０は、図１及び図２に示すように、第１板状プレート１０１又は第２板状プレート１０２に形成され、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とを貼り合わせることにより形成される。

【0038】

マイクロ流路３０は、誘導流路２０Ａ、２０Ｂに連結され、誘導流路２０Ａ、２０Ｂから流れる測定対象液体を混合して、撹拌させる流路である。マイクロ流路３０は、供給流路４０Ａ及び４０Ｂと、混合部５０と、撹拌部６０とを有する。

【0039】

供給流路４０Ａ及び４０Ｂは、図１に示すように、誘導流路２０Ａ又は２０Ｂと撹拌部６０との間を連結する。供給流路４０Ａ及び４０Ｂは、流体撹拌装置１のＹ軸方向の辺（Ｘ軸方向の辺に直交する辺）に平行な中心線に対して略対称となるように設けられている。供給流路４０Ａ、４０Ｂは、流体撹拌装置１の平面視において（図３参照）、誘導流路２０Ａ、２０Ｂから＋Ｙ軸方向に途中まで伸びた後、Ｙ軸方向の辺に平行な中心線側に屈曲して、供給流路４０Ａ、４０Ｂの端部が撹拌部６０で合流するように形成されている。

【0040】

図２に示すように、供給流路４０Ａを形成する溝部は、第１板状プレート１０１の溝部側に形成され、供給流路４０Ｂを形成する溝部は、第２板状プレート１０２の溝部側に形成されている。そして、図６に示すように、供給流路４０Ａは、撹拌部６０の混合部５０の上側（＋Ｚ軸方向）で連結し、供給流路４０Ｂは撹拌部６０との混合部５０の下側（－Ｚ軸方向）で連結する。

【0041】

供給流路４０Ａ及び４０Ｂの断面は、測定対象液体の流れに直交する方向に対して、いずれも略Ｄ字状に形成されている。本実施形態では、供給流路４０Ａの断面は、下面を直線とし、上面を略Ｄ字状とし、供給流路４０Ｂの断面は、下面を略Ｄ字状とし、上面を直線とする。

【0042】

混合部５０は、図１及び図６に示すように、供給流路４０Ａ及び４０Ｂと、撹拌部６０との間を連結する。混合部５０は、第１板状プレート１０１の溝部と、第２板状プレート１０２の溝部とにより形成される。混合部５０は、測定対象液体Ｓ１及びＳ２の流れ方向（Ｙ軸方向）に対して略オーバル形状に形成されている。なお、オーバル形とは、角に丸みを有する矩形、長円形、楕円形、卵型等の形状をいい、本実施形態では、混合部５０の断面は、角に丸みを有する矩形に形成されている。第１板状プレート１０１の溝部は、図５に示すように、測定対象液体Ｓ１及びＳ２の流れ方向に沿って徐々に浅くなるように形成されている。混合部５０の下流端に対応する位置では、第１板状プレート１０１の溝部は形成されていない。そのため、混合部５０の下流端は、第１板状プレート１０１の下面（－Ｚ軸方向の面）と第２板状プレート１０２の溝部とにより形成され、測定対象液体Ｓ１及びＳ２の流れ方向（Ｙ軸方向）に対して略Ｄ字状になっている。

【0043】

混合部５０は、供給流路４０Ａ内を流れる測定対象液体Ｓ１と、供給流路４０Ｂ内を流れる測定対象液体Ｓ２とを層流の状態で合流させ、混合液体Ｓ１１とする。

【0044】

撹拌部６０は、図１及び図７に示すように、主流路６１及び分流部６２を一組として、測定対象液体の流れ方向に沿って直列に複数組み合わせて備える。本実施形態では、撹拌部６０は、主流路６１及び分流部６２を八組備える。主流路６１は、測定対象液体の流れ方向の上流側から、主流路６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ、６１Ｅ、６１Ｆ、６１Ｇ、６１Ｈ及び６１Ｉの順に配置される。分流部６２は、測定対象液体の流れ方向の上流側から、分流部６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｅ、６２Ｆ、６２Ｇ及び６２Ｈの順に配置される。なお、主流路６１Ｉは、分流部６２Ｈと誘導流路２０Ｂとを連結する。

【0045】

撹拌部６０を構成する、一組の主流路６１Ａ及び分流部６２Ａについて説明する。

【0046】

図６に示すように、主流路６１Ａは、誘導流路２０から供給される２つの測定対象液体Ｓ１及びＳ２が混合部５０で合流した混合液体Ｓ１１が一つの流れとなって流れる流路である。主流路６１Ａは、供給流路４０Ａ及び４０Ｂと分流部６２とを連結している。

【0047】

主流路６１Ａは、流体撹拌装置１の平面視において（図３参照）、Ｙ軸方向に直線になっている。主流路６１Ａは、流体撹拌装置１の平面視において（図３参照）、他の主流路６１Ｂ～６１ＩとＹ軸方向に並行、又は同じ直線上となるように配置されている。

【0048】

主流路６１Ａの断面は、混合液体Ｓ１１の流れに直交する方向に対して、略Ｄ字状に形成されている。本実施形態では、主流路６１Ａの断面は、下面を半球状とし、上面を直線とする。

【0049】

本実施形態では、主流路６１Ａは、図１に示すように、供給流路４０Ａ及び４０Ｂから、第１板状プレート１０１の一部の溝部と第２板状プレート１０２の溝部とに沿って流体撹拌装置１の＋Ｙ軸方向に伸び、分流部６２Ａに連結されている。

【0050】

分流部６２Ａは、図６に示すように、主流路６１Ａの側面（－Ｘ軸方向の面）に連結されている。分流部６２Ａは、混合液体Ｓ１１の流れ方向（Ｙ軸方向）に沿って、３つの分岐流路６２１Ａ、６２２Ａ及び６２３Ａを有する。

【0051】

分岐流路６２１Ａ、６２２Ａ及び６２３Ａは、流体撹拌装置１の平面視において（図３参照）、Ｘ軸方向に直線に形成された流路であり、Ｙ軸方向に並列に設けられている。分岐流路６２１Ａ～６２３Ａは、いずれも同じ長さを有する。分流部６２Ａは、混合液体Ｓ１１の流れ方向の上流側から下流側にかけて、分岐流路６２１Ａ、６２２Ａ及び６２３Ａを、この順に有し、分岐流路６２３Ａは分岐流路６２１Ａ及び６２２Ａよりも混合液体Ｓ１１の流れ方向の最も下流側に位置する。分岐流路６２１Ａ、６２２Ａ及び６２３Ａには、それぞれ、混合液体Ｓ１１が分流した、分岐液体Ｓ１１－１、Ｓ１１－２及びＳ１１－３が流れる。

【0052】

分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの断面は、いずれも、分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３の流れに直交する方向に対して、略Ｄ字状に形成されている。本実施形態では、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの断面は、下面を略Ｄ字状とし、上面を直線とする。

【0053】

図６に示すように、分岐流路６２１Ａは、その高さを、分岐液体Ｓ１１－１の流れ方向の上流側から下流側にかけて同じにして、断面積が同じになるように形成されている。

【0054】

分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａは、これらの下流端側（－Ｘ軸方向）の端面の高さを小さくして断面積が小さくなるように形成されている。そして、分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａの下流端側（－Ｘ軸方向）の端面の高さは、混合液体Ｓ１１の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さい。すなわち、分岐流路６２３Ａの下流端側の端面の高さは、分岐流路６２２Ａの下流端側の端面の高さよりも小さく、分岐流路６２２Ａの下流端側の端面の高さは、分岐流路６２１Ａの下流端側の端面の高さよりも小さい。

【0055】

なお、高さとは、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径の上下方向（Ｚ軸方向）の長さを意味する。

【0056】

分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａの高さは、それぞれの分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａ内を流れる分岐液体Ｓ１１－２及びＳ１１－３の流れ方向の上流側（＋Ｘ軸方向）から下流側（－Ｘ軸方向）にかけて徐々に小さくなるように形成されている。

【0057】

本実施形態では、分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａの高さは、分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａの下面が＋Ｚ軸方向に徐々に上がって、分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａの上面と下面との差が連続して小さくなることで、分岐流路６２２Ａ及び６２３Ａの高さは小さくなっている。

【0058】

すなわち、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａは、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの下流側（－Ｘ軸方向）端面の高さを混合液体Ｓ１１の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくし、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの高さを分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３の流れ方向に沿って小さくする。これにより、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの体積は、混合液体Ｓ１１の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなる。

【0059】

分流部６２Ａは、その下端部が分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３の流れ方向の下流側で連結される主流路６１Ｂの下面（－Ｚ軸方向）に位置し、主流路６１Ｂの下面で連結されている。

【0060】

主流路６１Ａの内径は、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径と略同じ大きさでもよいが、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径よりも大きく形成されることが好ましい。主流路６１Ａの内径が分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径と略同じ大きさか小さいと、主流路６１Ａから分岐流路６２１Ａ～６２３Ａに混合液体Ｓ１１が安定して流れ難くなる。主流路６１Ａの内径は分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径よりも大きめに形成することで、主流路６１Ａから分岐流路６２１Ａ～６２３Ａに分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３が流れ易くなり、主流路６１Ａ内での混合液体Ｓ１１の詰まり等が生じるのを軽減できる。

【0061】

供給流路４０Ａ及び４０Ｂと主流路６１Ａの内径は、５０μｍ～３００μｍであることが好ましく、７０μｍ～２５０μｍであることがより好ましく、８０μｍ～２００μｍであることがさらに好ましい。供給流路４０Ａ及び４０Ｂと主流路６１Ａの内径が、５０μｍ～３００μｍの範囲内であれば、供給流路４０Ａ及び４０Ｂと主流路６１Ａ内に測定対象液体が流れ易くすることができる。

【0062】

分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径のうち、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの最大内径は、供給流路４０Ａ及び４０Ｂと主流路６１Ａの内径と同じ範囲とすることが好ましい。すなわち、主流路６１Ａと連結する部分の分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの内径は、主流路６１Ａの内径と同じとすることが好ましい。

【0063】

主流路６１Ｂ～６１Ｈ及び分流部６２Ｂ～６２Ｈについて説明する。主流路６１Ｂ～６１Ｈは、図７に示すように、主流路６１Ａと同様の構成を有する。分流部６２Ｂ～６２Ｈは、分流部６２Ａと同様の構成を有し、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、及び６２３Ａ～６２３Ｈを有する。そのため、主流路６１Ｂ～６１Ｈ及び分流部６２Ｂ～６２Ｈの詳細は省略する。

【0064】

なお、主流路６１Ｂ、６１Ｄ、６１Ｆ及び６１Ｈと、分流部６２Ｂ、６２Ｄ、６２Ｆ及び６２Ｈとは、第１板状プレート１０１の溝部側に形成される。そのため、分流部６２Ｂは、分流部６２Ｂよりも下流側で連結される主流路６１Ｃの上側（＋Ｚ軸方向）に位置し、主流路６１Ｃの上側に連結される。分流部６２Ｄ及び６２Ｆも、分流部６２Ｂと同様、それぞれ、分流部６２Ｄ及び６２Ｆよりも下流側で連結される主流路６１Ｅ及び６１Ｇの上側（＋Ｚ軸方向）に位置し、主流路６１Ｅ及び６１Ｇの上側に連結される。分流部６２Ｈは、主流路６１Ｈの側面（＋Ｘ軸方向）に連結される。

【0065】

次に、本実施形態に係る流体撹拌装置１の製造方法の一例について説明する。まず、二つの矩形状に形成されたプレートのそれぞれの接合面側に、流体撹拌装置１の流路と、開口２１Ａ及び２１Ｂを構成する、溝部又は孔部を形成する。これにより、第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２が得られる。第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２の溝部及び孔部は、射出成形及びプレス加工等で形成してもよいし、レーザー等で加工して形成してもよい。

【0066】

次に、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２との位置がずれないように、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とを重ねる。その後、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とを、例えば、熱圧着等して接合する。これにより、図１に示す、第１の実施形態に係る流体撹拌装置１が得られる。

【0067】

本実施形態に係る流体撹拌装置１の使用方法の一例について説明する。流体撹拌装置１が不図示の分析装置内に挿入されると、前記分析装置内で流体撹拌装置１の位置が固定される。その後、図８に示すように、開口２１Ａには種類が異なる測定対象液体（試料）Ｓ１及びＳ２を供給する供給管７１Ａ、７１Ｂが自動挿入され、開口２１Ｂには試料を排出する排出管７２が自動挿入される。その後、供給管７１Ａ及び７１Ｂから開口２１Ａ－１及び２１Ａ－２に測定対象液体Ｓ１及びＳ２が注入される。

【0068】

開口２１Ａ－１に注入された測定対象液体Ｓ１は、誘導流路２０Ａを通って流体撹拌装置１の厚さ方向（－Ｚ軸方向）に流れた後、誘導流路２０Ａから第１板状プレート１０１内に形成された供給流路４０Ａを通って、混合部５０に供給される。開口２１Ａ－２に注入された測定対象液体Ｓ２も、誘導流路２０Ｂを通って流体撹拌装置１の厚さ方向（－Ｚ軸方向）に流れた後、誘導流路２０Ｂから第２板状プレート１０２内に形成された供給流路４０Ｂを通って、混合部５０に供給される。

【0069】

供給流路４０Ａを流れる測定対象液体Ｓ１と、供給流路４０Ｂを流れる測定対象液体Ｓ２とは、図７に示すように、混合部５０で上下方向に層流の状態で合流して混合される。層流状態で混合された混合液体Ｓ１１は、一つの流れとなって主流路６１Ａ内を流れる。

【0070】

層流状態で混合された混合液体Ｓ１１は、図７に示すように、第２板状プレート１０２内に形成された主流路６１Ａを通って、主流路６１Ａの下流側（＋Ｙ軸方向）の側面（－Ｘ軸方向）に連結されている分流部６２Ａの３つの分岐流路６２１Ａ～６２３Ａに分かれる。そして、混合液体Ｓ１１は、分岐液体Ｓ１１－１、Ｓ１１－２及びＳ１１－３として、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａ内をそれぞれ流れる。

【0071】

３つの分岐流路６２１Ａ～６２３Ａは、これらの下流側端面の高さを、分岐流路６２１Ａ、分岐流路６２２Ａ及び分岐流路６２３Ａの順に小さくして断面積が小さくなるように形成されている。そして、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの高さは、分岐流路６２１Ａ、分岐流路６２２Ａ及び分岐流路６２３Ａの順に、分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３の上流側から下流側にかけて小さくして断面積が小さくなるように形成されている。これにより、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２３Ａ内を流れる分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３の流速のばらつきが抑えられる。そのため、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａのいずれにも分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３は、流量のばらつきを小さくした状態で流れる。

【0072】

分岐流路６２１Ａ～６２３Ａ内を流れる分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３は、図７に示すように、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａ内の下流側（－Ｘ軸方向）の上面（＋Ｚ軸方向）に連結されている主流路６１Ｂに流れる。主流路６１Ｂは、第１板状プレート１０１内に形成されているため、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａ内を流れる分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３は、第２板状プレート１０２から第１板状プレート１０１側に移動することになる。

【0073】

分岐流路６２１Ａ～６２３Ａから主流路６１Ｂに流出した分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３は、それぞれの分岐液体Ｓ１１－１～Ｓ１１－３の流速や流れの向きの変更等により撹拌しながら混合され、混合液体Ｓ１２となる。

【0074】

なお、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの下流側端面の高さは、上述の通り、分岐流路６２１Ａ、６２２Ａ及び６２３Ａの順に小さくしている。そのため、分岐流路６２３Ａから流出した分岐液体Ｓ１１－３の流速は、分岐流路６２１Ａ及び６２２Ａから流出した分岐液体Ｓ１１－２及び１１－３の流速に比べて、分岐液体Ｓ１１－３が分岐液体Ｓ１１－２及び１１－３を押し返すほど大きくはならない。よって、分岐液体Ｓ１１－３によって、分岐流路６２１Ａや分岐流路６２２Ａに分岐液体Ｓ１１－１及びＳ１１－２が滞留したり、分岐流路６２３Ａ内の分岐液体Ｓ１１－３が分岐流路６２１Ａや分岐流路６２２Ａに逆流することはない。

【0075】

混合液体Ｓ１２は、図７に示すように、第１板状プレート１０１内に形成された主流路６１Ｂを通って、主流路６１Ｂの下流側（＋Ｙ軸方向）の側面（＋Ｘ軸方向）に連結されている分流部６２Ｂの３つの分岐流路６２１Ｂ、６２２Ｂ及び６２３Ｂに分かれる。混合液体Ｓ１２は、分岐液体Ｓ１２－１、Ｓ１２－２及びＳ１２－３として、分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂ内をそれぞれ流れる。

【0076】

３つの分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂも、図７に示すように、分岐流路６２１Ａ～６２３Ａと同様、これらの下流側端面の高さを、分岐流路６２１Ｂ、分岐流路６２２Ｂ及び分岐流路６２３Ｂの順に小さくして断面積を小さくしている。そして、分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂの高さは、分岐流路６２１Ｂ、分岐流路６２２Ｂ及び分岐流路６２３Ｂの順に、分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３の上流側から下流側にかけて小さくして断面積が小さくなるように形成されている。そのため、それぞれの分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂ内を流れる分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３の流速のばらつきが抑えられ、分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂのいずれにも分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３は、流量のばらつきを少なくして流れる。

【0077】

分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂ内を流れる分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３は、分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂ内の下流側（＋Ｘ軸方向）の下面（－Ｚ軸方向）に連結されている主流路６１Ｃに流れる。主流路６１Ｃは、第２板状プレート１０２内に形成されているため、分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂ内を流れる分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３は、第１板状プレート１０１から第２板状プレート１０２側に移動することになる。

【0078】

分岐流路６２１Ｂ～６２３Ｂから主流路６１Ｃに流出した分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３は、それぞれの分岐液体Ｓ１２－１～Ｓ１２－３の流速や流れの向きの変更等により撹拌しながら混合され、混合液体Ｓ１３となる。

【0079】

混合液体Ｓ１３は、主流路６１Ｃ及び分流部６２Ｃ内を、主流路６１Ａ及び分流部６２Ａと同様にして流れる。すなわち、図７に示すように、混合液体Ｓ１３は、第２板状プレート１０２内に形成された分流部６２Ｃ内で分岐液体Ｓ１３－１、Ｓ１３－２及びＳ１３－３となる。そして、分岐液体Ｓ１３－１～Ｓ１３－３は、第１板状プレート１０１内に形成された主流路６１Ｄに流れて、主流路６１Ｄで撹拌しながら混合されて、混合液体Ｓ１４となる。混合液体Ｓ１４は、第１板状プレート１０１内に形成された分流部６２Ｄに流れて、分流部６２Ｄで分岐液体Ｓ１４－１、Ｓ１４－２及びＳ１４－３となる。分岐液体Ｓ１４－１～Ｓ１４－３は、第２板状プレート１０２内に形成された主流路６１Ｅに流れて、主流路６１Ｅで混合されて、混合液体Ｓ１５となる。

【0080】

混合液体Ｓ１５は、主流路６１Ｅ及び分流部６２Ｅ内を、主流路６１Ｂ及び分流部６２Ｂと同様にして流れる。すなわち、図７に示すように、混合液体Ｓ１５は、第１板状プレート１０１内に形成された分流部６２Ｅ内で分岐液体Ｓ１６１、Ｓ１５－２及びＳ１５－３となる。そして、分岐液体Ｓ１５－１～Ｓ１５－３は、第１板状プレート１０１内に形成された主流路６１Ｆに流れて、主流路６１Ｆで撹拌しながら混合されて、混合液体Ｓ１６となる。混合液体Ｓ１６は、第１板状プレート１０１内に形成された分流部６２Ｆに流れて、分流部６２Ｆで分岐液体Ｓ１６－１、Ｓ１６－２及びＳ１６－３となる。分岐液体Ｓ１６－１～Ｓ１６－３は、第２板状プレート１０２内に形成された主流路６１Ｇに流れて、主流路６１Ｇで混合されて、混合液体Ｓ１７となる。

【0081】

混合液体Ｓ１７は、主流路６１Ｇ及び分流部６２Ｇ内を、主流路６１Ａ及び分流部６２Ａと同様にして流れる。すなわち、図７に示すように、混合液体Ｓ１７は、第２板状プレート１０２内に形成された分流部６２Ｇ内で分岐液体１７－１、Ｓ１７－２及びＳ１７－３となる。そして、分岐液体Ｓ１７－１～Ｓ１７－３は、第１板状プレート１０１内に形成された主流路６１Ｈに流れて、主流路１５Ｈで撹拌しながら混合されて、混合液体Ｓ１８となる。混合液体Ｓ１８は、第１板状プレート１０１内に形成された分流部６２Ｈに流れて、分流部６２Ｈで分岐液体Ｓ１８－１、Ｓ１８－２及びＳ１８－３となる。分岐液体Ｓ１８－１～Ｓ１８－３は、第２板状プレート１０２内に形成された主流路６１Ｉに流れて、主流路６１Ｉで混合されて、混合液体Ｓ１９となる。

【0082】

混合液体Ｓ１９は、主流路６１Ｉを通って、図８に示すように、誘導流路２０Ｂに流れ、流体撹拌装置１の厚さ方向（＋Ｚ軸方向）に沿って、誘導流路２０Ｂ内から開口２１Ｂに流れ、開口２１Ｂから排出管７２に排出される。その後、開口２１Ｂから排出管７２に排出された混合液体Ｓ１９は、不図示の分析装置等で分析（観察）される。

【0083】

このように、本実施形態に係る流体撹拌装置１は、流路が、主流路６１（６１Ａ～６１Ｈ）と、複数の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈを有する分流部６２（６２Ａ～６２Ｈ）とを備える。それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈに含まれる下流側の分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈは、上流側の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈよりも断面積が小さくなるように形成されている。

【0084】

主流路６１内を流れる混合液体は、一般に、主流路６１内を主流路６１の下流側に向かう直進方向（＋Ｙ軸方向）に流れ易い。そのため、混合液体は、主流路６１の最も下流側に位置する分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈに、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ及び６２２Ａ～６２２Ｈよりも流れ易い傾向にある。流体撹拌装置１は、上述の通り、分流部６２において測定対象液体の最も下流側に位置している分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈの主流路６１Ｂとの連結箇所の高さを他の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ及び６２２Ａ～６２２Ｈの高さより小さくして断面積を小さくしている。これにより、混合液体が分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈに分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ及び６２２Ａ～６２２Ｈよりも優先して流入するのを抑えられる。この結果、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈへの混合液体の流入量は抑えられ、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈへの流入量の減少が抑えられる。

【0085】

よって、流体撹拌装置１は、それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈで、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈよりも混合液体の流れ方向の上流側に位置する分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ又は６２２Ａ～６２２Ｈで分岐液体が滞留するのを抑えることができる。同様に、主流路６１Ｂ～６１Ｈの上流付近で混合液体が滞留するのを抑制できる。これにより、流体撹拌装置１は、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈから流出した分岐液体を主流路６１Ｂ～６１Ｈ内で撹拌させながら混合させることができる。したがって、流体撹拌装置１は、撹拌部６０において、プレート本体１０内に投入される、２種類の測定対象液体Ｓ１及びＳ２の混合効率を向上させることができるので、２種類の測定対象液体Ｓ１及びＳ２を安定して撹拌させながら混合させることができる。

【0086】

流体撹拌装置１は、撹拌部６０から排出される混合液体Ｓ１８を、測定対象液体Ｓ１及びＳ２が略均等に安定して混合された状態で排出させることができるため、測定対象液体Ｓ１及びＳ２中の成分の分析精度をより向上させることができる。その結果、分析装置等において出力される分析結果は、高い精度を安定して維持できる。

【0087】

また、流体撹拌装置１は、撹拌部６０を構成する主流路６１と分流部６２との組み合わせの数を適宜設計できるため、不図示の分析装置内の仕様等を変更することなく使用することができる。

【0088】

流体撹拌装置１は、流路が、２つの開口２１Ａ－１及び２１Ａ－２と、２つの供給流路４０Ａ及び４０Ｂと、混合部５０とを備えることができる。流体撹拌装置１は、開口２１Ａ－１及び２１Ａ－２から２種類の測定対象液体Ｓ１及びＳ２を同時に供給して、混合部５０で層流状態で混合させることができる。そして、混合部５０で層流状態で混合した混合液体Ｓ１１を、１つの流れとして主流路６１Ａに流すことができる。そのため、流体撹拌装置１は、２種類の測定対象液体Ｓ１及びＳ２の流量にばらつきを抑えつつ、分流部６２Ａで同時に撹拌しながら混合させることができる。

【0089】

流体撹拌装置１は、流路が、主流路６１Ａと分流部６２Ａとを一組として、測定対象液体の流れ方向に直列に八組備えることができる。それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈに含まれる下流側の分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈは、分流部６２Ａ～６２Ｈに含まれる上流側の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈよりも断面積が小さくなるように形成されている。これにより、流体撹拌装置１は、主流路６１Ａ内を流れる混合液体Ｓ１１を、主流路６１Ａ～６１Ｈにかけて、混合液体Ｓ１１内に含まれる測定対象液体Ｓ１と測定対象液体Ｓ２とを８回撹拌させながら混合させることができる。よって、流体撹拌装置１は、混合液体Ｓ１１内に含まれる２種類の測定対象液体Ｓ１及びＳ２をより確実に撹拌しながら混合させることができる。

【0090】

流体撹拌装置１は、それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈを、混合液体の流れ方向の最も下流側に位置する分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈの高さが他の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈの高さよりも小さくなるように形成できる。これにより、混合液体が分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈに優先して流入するのを抑えられるので、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈへの混合液体の流入量と、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈへの流入量との差が抑えられる。よって、流体撹拌装置１は、分流部６２内の分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈと、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ及び６２２Ａ～６２２Ｈとに主流路６１から混合液体をより均等に分散させて流すことができる。これにより、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈから流出する分岐液体と、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈから流出する分岐液体とをより均等に混合させることができる。

【0091】

流体撹拌装置１は、それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈを、混合液体の流れ方向の上流側に位置する分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈから下流側に位置する分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈにかけて、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈの高さが小さくなるように形成できる。これにより、混合液体の流れ方向の上流側から下流側にかけて、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈに混合液体が流入し難くなる。そのため、流体撹拌装置１は、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈ内を流れる分岐液体の流入割合のばらつきが抑えることができる。よって、流体撹拌装置１は、分流部６２内のいずれの分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈにも混合液体をさらに安定して均等に分散させて流すことができる。

【0092】

流体撹拌装置１は、それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈに含まれる、混合液体の流れ方向の最も下流側に位置する分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈの高さを、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈを流れる分岐液体の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなるように形成できる。これにより、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈ内の分岐液体の流速を徐々に小さくできるので、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈ内を流れる分岐液体の流速や流量の急激な変動等を抑えることができる。よって、流体撹拌装置１は、主流路６１Ｂ～６１Ｈにおいて分流部６２Ａ～６２Ｈから流出する分岐液体をより安定して混合させることができる。

【0093】

流体撹拌装置１は、それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈに含まれる、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈの高さを、混合液体の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなるように形成できる。そして、流体撹拌装置１は、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈの高さを分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈ内を流れる分岐液体の流れ方向の上流側から下流側にかけて小さくなるように形成できる。これにより、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈ内を流れる分岐液体の流速も徐々に小さくなるように調整できる。そのため、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈ内を流れる分岐液体の流速や流量の急激な変動等を抑えることができる。よって、流体撹拌装置１は、主流路６１において、分流部６２から流出する分岐液体の混合効率をさらに安定して行うことができる。

【0094】

流体撹拌装置１は、それぞれの分流部６２Ａ～６２Ｈを、主流路６１の軸方向視において、主流路６１の側面、上面、下面の何れかの位置で連結させることができる。これにより、マイクロ流路３０をプレート本体１０内に任意の流路を構成するように容易に設計できる。また、主流路６１内を流れる混合液体の流れ方向をその垂直方向又は高い角度で変更させることができる。これにより、流体撹拌装置１は、分流部６２からその下流側に連結される主流路６１に流入する分岐液体の混合率を高め易くすることができる。

【0095】

流体撹拌装置１は、プレート本体１０を２つの板状プレート（第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２）で構成して、第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２は流路に対応した溝部又は孔部を有するものを用いることができる。第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２を貼り合わせることで、内部に流路を形成したプレート本体１０を容易に得ることができる。また、第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２を射出成形で作製する場合、金型も簡易に製造できる。さらに、流体撹拌装置１は、プレート本体１０の第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２のいずれかの溝部をマイクロ流路３０とすることができる。これにより、流体撹拌装置１は、１つの共通した板状プレート（第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２）を用いることで、要求に応じて、同一の外観形状を維持した状態で様々な経路を有するマイクロ流路３０を形成した流体撹拌装置を早期かつ簡易に製造できる。

【0096】

流体撹拌装置１は、マイクロ流路３０を、測定対象液体の流れ方向視における断面形状が略Ｄ字状又は略オーバル形状に形成できる。これにより、マイクロ流路３０はプレート本体１０内に容易に形成することができる。また、マイクロ流路３０内に供給される測定対象液体は、マイクロ流路３０内を安定して流れることができる。

【0097】

このように、本実施形態に係る流体撹拌装置１は、上述の通り、１種類以上の測定対象液体を安定して混合させることができるので、血液中に含まれるタンパク質や核酸等の血液成分、医薬品に含まれる成分、食品添加物に含まれる添加物質、工場等から排出される排水中に含まれる化学物質、及び地下水に含まれる成分等の微量な物質の分析等の精度を簡易に高めることができる。そのため、流体撹拌装置１は、臨床検査、薬品検査、食物検査、環境検査、診療現場等の医療現場において好適に用いることができる。

【0098】

（変形例）
流体撹拌装置１の変形例について説明する。

【0099】

マイクロ流路３０の構成の変形例について説明する。

【0100】

本実施形態では、マイクロ流路３０を構成する、供給流路４０Ａ及び４０Ｂ、混合部５０、主流路６１並びに分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの断面は、略Ｄ字型及び略オーバル形以外に、略半円形、略矩形等の多角形又は略台形等に形成されていてもよい。

【0101】

本実施形態では、マイクロ流路３０を構成する供給流路４０Ａが第２板状プレート１０２側に形成され、マイクロ流路３０を構成する供給流路４０Ｂが第１板状プレート１０１側に形成されていてもよい。

【0102】

本実施形態では、撹拌部６０は、主流路６１及び分流部６２を一組として、一組～七組有していてもよいし、九組以上有していればよい。

【0103】

本実施形態では、分流部６２は、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈの途中の少なくとも一部の高さが、他の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈの高さよりも小さく形成されていてもよい。

【0104】

本実施形態では、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈは同じ高さとしているが、分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈと同様、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈの下流端側（－Ｘ軸方向）の端面の高さを小さくなるようにしてもよい。このとき、分流部６２Ａは、混合液体Ｓ１１の流れ方向の上流側の分岐流路６２１Ａから下流側の分岐流路６２３Ａにかけて、それぞれの分岐流路６２１Ａ～６２３Ａの下流端側（－Ｘ軸方向）の端面の高さを徐々に小さくして断面積が小さくなるように形成する。

【0105】

本実施形態では、分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈの高さが分岐液体の流れ方向に向かって徐々に小さくなるように形成しているが、それぞれの流路の高さを段階的に小さくなるように形成してもよい。また、分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈの一部の高さを小さくしてもよい。

【0106】

本実施形態では、分流部６２は、分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈの一部の高さを、他の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈの高さよりも小さくしてもよい。この時、分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈの長さを、他の分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈよりも短くする等、適宜設計して、分岐液体の流量が、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ及び６２３Ａ～６２３Ｈの順となるように調整する。

【0107】

また、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈの一部の高さを、他の分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈの高さよりも小さくしてもよい。この場合も、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈの長さを、他の分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈよりも短くする等、適宜設計して、分岐液体の流量が、分岐流路６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、及び６２３Ａ～６２３Ｈの順となるように調整する。

【0108】

本実施形態では、分流部６２は、分岐流路６２２Ａ～６２２Ｈの高さと、分岐流路６２３Ａ～６２３Ｈの高さとを同じ高さとしてもよい。

【0109】

流体撹拌装置１の他の構成の変形例について説明する。

【0110】

本実施形態では、流体撹拌装置１は、測定対象液体の他に、ガス等の気体の混合又は反応等させるための容器として用いてもよい。

【0111】

本実施形態では、プレート本体１０は、平面視において、矩形状の他に、円形等の他の形状に形成されていてもよい。

【0112】

本実施形態では、プレート本体１０は、平面視において、角が面取りされていても良いし、角が切削されていてもよい。

【0113】

本実施形態では、プレート本体１０は、その一部又は全部を光透過性を有しない樹脂又は金属等で形成されていてもよい。

【0114】

本実施形態では、プレート本体１０は、２つの板状プレート（第１板状プレート１０１及び第２板状プレート１０２）で形成されているが、３つ以上の板状プレートで形成することもできる。

【0115】

本実施形態では、プレート本体１０は、その四つの辺のうちの何れか一つの辺に面取り部を備えてもよい。これにより、流体撹拌装置１を分析装置等に挿入する際の挿入方向が確認しやすくなる。

【0116】

本実施形態では、プレート本体１０は、その上側端面又は下側端面の角部に１つ以上の位置決め孔を備えてもよい。第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２とを貼り合わせてプレート本体１０を作製する際、第１板状プレート１０１と第２板状プレート１０２との貼り合わせ位置の調整が容易になる。また、分析装置等に流体撹拌装置１を設置する際に流体撹拌装置１の位置を所定の位置に容易に固定できる。なお、位置決め孔は、プレート本体１０を貫通していてもよいし、凹状に形成されていてもよい。

【0117】

本実施形態では、誘導流路２０の断面は、矩形等の多角形、又は楕円形等に形成されていてもよい。

【0118】

本実施形態では、開口２１Ａ及び２１Ｂの一方を、第２板状プレート１０２の－Ｚ軸方向の主面側に設け、開口２１Ａと開口２１Ｂとが異なる主面に設けられていてもよい。

【0119】

本実施形態では、開口２１Ａの数は３つ以上でもよいし、開口２１Ｂの数は２つ以上でもよい。

【0120】

本実施形態では、開口２１Ａ、２１Ｂをプレート本体１０のＹ軸方向の辺側に設けているが、Ｘ軸方向の辺側に設けてもよい。また、開口２１Ａ－１、２１Ａ－２の少なくとも一方は、Ｘ軸方向の辺側に設けられていてもよい。さらに、開口２１Ａ、２１Ｂの少なくとも一方を、プレート本体１０の略中心部分に設けてもよい。例えば、流体撹拌装置１は、開口２１Ａ及び２１Ｂの一方をプレート本体１０の略中心部に設け、開口２１Ａ及び２１Ｂの他方をプレート本体１０の辺側に設けてもよい。

【0121】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記の各実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0122】

本出願は、２０１９年７月１９日に日本国特許庁に出願した特願２０１９－１３４０８２号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１９－１３４０８２号の全内容を本出願に援用する。

【符号の説明】

【0123】

１ 流体撹拌装置
１０ プレート本体
１０１ 第１板状プレート
１０２ 第２板状プレート
２０、２０Ａ、２０Ａ－１、２０Ａ－２、２０Ｂ 誘導流路
２１Ａ、２１Ａ－１、２１Ａ－２、２１Ｂ 開口
２２１Ａ、２２１Ｂ 供給流路
３０ マイクロ流路
４０Ａ、４０Ｂ 供給流路
５０ 混合部
６０ 撹拌部
６１、６１Ａ～６１Ｈ 主流路
６２、６２Ａ～６２Ｈ 分流部
６２１Ａ～６２１Ｈ、６２２Ａ～６２２Ｈ、６２３Ａ～６２３Ｈ 分岐流路
Ｓ１、Ｓ２ 測定対象液体（試料）
Ｓ１１～Ｓ１８ 混合液体
Ｓ１１－１～Ｓ１８－１、Ｓ１１－２～Ｓ１８－２、Ｓ１１－３～Ｓ１８－３ 分岐液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】