DE60127472T2

DE60127472T2 - Flüssigkeitsströmungskontrolle in gebogenen Kapillarkanälen

Info

Publication number: DE60127472T2
Application number: DE60127472T
Authority: DE
Inventors: Raghbir Singh Indianapolis Bhullar; Jeffrey N. Fishers Shelton; Wolfgang Otto Ludwig Reiser
Original assignee: Roche Diagnostics GmbH
Current assignee: Roche Diagnostics GmbH
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: EP1120164A2; DE60127472D1; CA2331588A1; ATE357974T1; EP1120164A3; US6451264B1; EP1120164B1

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft physikalische Strukturen und Verfahren zur Steuerung der Fließbewegung geringer Volumina von Flüssigkeiten wie Blut durch kapillare Vorrichtungen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf die Strukturen gerichtet, die gekrümmte kapillare Durchflussbahnen und Mikrostrukturen aufweisen, die im Fließweg angeordnet sein können, um einen gleichmäßigen Kapillarsog um die Biegung zu begünstigen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Kapillarkanäle, die mit diesen gekrümmten kapillaren Durchflussbahnen in Verbindung stehen.
Im klinischen Bereich werden viele Diagnosetests unter Verwendung einer Blutprobe durchgeführt. Wenn möglich, ist es erwünscht, sehr geringe Blutmengen zu verwenden, häufig nicht mehr als ein oder zwei Tropfen. Kapillare Strukturen werden häufig beim Umgang mit derartig geringen Mengen Blut oder anderen Flüssigkeiten eingesetzt, insbesondere in Verbindung mit elektrochemischen Sensoren. Die kapillaren Strukturen können in Analytensensorvorrichtungen enthalten sein, die in Form eines Teststreifens zum Einmalgebrauch gestaltet sind, der dafür eingerichtet ist, mit den Schaltkreisen eines Testgeräts zusammenzuwirken. Der Teststreifen weist im Allgemeinen einen ersten definierten Bereich auf, auf den eine biologische Flüssigkeit aufzutragen ist. Mindestens eine kapillare Bahn führt vom ersten Bereich zu einem oder mehreren zweiten Bereichen, die Sensorvorrichtungen wie Elektroden oder Sichtfenster enthalten. In einer oder mehreren der kapillaren Bahnen oder zweiten Bereichen, die die Sensorelektroden enthalten, können auch Mischungen chemischer Reagenzien enthalten sein. Das Testgerät ist im Allgemeinen so programmiert, dass es zu einem festgelegten Zeitpunkt nach dem Aufbringen der biologischen Flüssigkeit auf den ersten definierten Bereich ein vorgewähltes Potenzial an die Sensorelektroden anlegt. Anschließend wird der Strom gemessen, der zwischen bestimmten Paaren der Sensorelektroden durch die biologische Flüssigkeit fließt, um einen Hinweis auf die Gegenwart und/oder Konzentration ein oder mehrerer Zielanalyten in der biologischen Flüssigkeit zu erhalten. Nach dem Test kann der Teststreifen aus dem Testgerät entnommen und zweckmäßig entsorgt werden.
Einige elektrochemische Sensoren dieser allgemeinen Art weisen Strukturen auf, die den Transport von Plasma begünstigen sollen, wohingegen sie den Transport von Erythrozyten zu dem Bereich oder den Bereichen, die die Sensorelektroden enthalten, im Wesentlichen ausschließen oder unterdrücken. Beispielhafte Vorrichtungen sind in der US-Patentschrift 5,658,444 und in der europäischen Patentanmeldung 88303760.8 offenbart. Weitere Sensoren weisen Rillen und andere Strukturen auf, die dafür bestimmt sind, den Flüssigkeitsstrom vorgeschriebene Bahnen entlang zu leiten, beispielsweise in den US-Patentschriften 4,233,029 und 4,618,476. Die Teststreifen, die derartige kapillare Bahnen enthalten, sind im Allgemeinen in geschichteter Form aufgebaut, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 5,798,031 dargestellt ist.
Es besteht ein anhaltender Bedarf an der Entwicklung handelsüblicher Sensoren, mit denen biologisch wichtige Analyten nachgewiesen werden können. Insbesondere besteht Bedarf an Sensoren, in denen der Transport der biologischen Flüssigkeiten, während sie von einer Stelle an eine andere fließen, gesteuert wird. Diese Strömungssteuerung könnte beispielsweise bei der Entwicklung von Strukturen für die aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Untersuchung einer bestimmten Probe einer biologischen Flüssigkeit auf mehrere Analyten von Nutzen sein, oder bei wiederholten Untersuchungen bestimmter Bereiche einer Probe auf denselben Analyten zum Zweck der Zuverlässigkeit, oder zur Entwicklung zeitveränderlicher Funktionen einer bestimmten Analytenwechselwirkung. Von besonderem Interesse ist die Entwicklung von Strukturen für die Steuerung des Kapillarflusses von Flüssigkeiten in gekrümmten Bahnen und um Ecken herum, so dass die Vorderseite oder der Meniskus der Flüssigkeit im Wesentlichen senkrecht zu den Wänden bleibt, die den Kapillarkanal oder die kapillare Bahn definieren, wenn die Flüssigkeit auf Bereiche zu fließt, in denen die Sensorelemente und/oder Reagenzien enthalten sind.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Flüssigkeitstransportstruktur der vorliegenden Erfindung weist im Allgemeinen eine kapillare Bahn mit mindestens einem gekrümmten Abschnitt nach Anspruch 1 auf. Der gekrümmte Abschnitt der Bahn kann so aufgefasst werden, dass er eine Basis, eine Innenwand, die durch einen ersten Radius bestimmt ist, und eine Außenwand umfasst, die im Allgemeinen parallel zur Innenwand liegt und durch einen zweiten Radius bestimmt ist, der größer als der erste Radius ist. Die Innen- und die Außenwand sind an der Basis befestigt und bestimmen die seitlichen Begrenzungen der kapillaren Bahn. Ein Deckel erstreckt sich mindestens von der Innenwand zur Außenwand, um die kapillare Bahn zu bedecken. Die kapillare Bahn umfasst eine Vorrichtung, die den Transport einer Flüssigkeit längs durch die Bahn erleichtert. Die Vorrichtung umfasst im Allgemeinen mindestens eine Gruppe von Mikrostrukturen, die an der Basis befestigt ist und die kapillare Bahn zwischen der Innen- und der Außenwand vollständig einnimmt. Die Mikrostrukturen innerhalb jeder Gruppe sind voneinander im Allgemeinen auf der Basis eines nächsten Nachbarn durch einen ersten Abstand benachbart, der geringer ist als der Abstand, der zum Erzielen eines Kapillarflusses von Flüssigkeit erforderlich ist. Jede Gruppe von Mikrostrukturen ist auf ein einzelnes Bogensegment des gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn eingegrenzt und ist von einer benachbarten Gruppe durch einen Abstand beabstandet, der größer als der erste Abstand ist.
Die Mikrostrukturen können verschiedene Formen besitzen. Eine bevorzugte Form für die Mikrostrukturen sind Trennwände mit Längsabmessungen, die etwa gleich dem einzelnen Bogensegment sind, das von der Gruppe eingenommen wird. Jede Trennwand ist vorzugsweise bogenförmig, kann jedoch auch gerade oder sogar zickzackförmig sein. Eine weitere bevorzugte Form für die Mikrostrukturen sind Stäbe, die in einer dreieckigen, eng zusammenstehenden Anordnung angeordnet sind. Jeder Stab kann im Querschnitt verschieden geformt sein, beispielsweise kreisförmig, rautenförmig, quadratisch, halbmondförmig, dreieckig usw. Mindestens einige der Stäbe, die zu einer der Wände benachbart sind, können über radiale Verlängerungen mit den Wänden verbunden sein. Im Allgemeinen sind die Mikrostrukturen, die sich näher zur Innenwand des gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn befinden, kleiner als die Mikrostrukturen, die sich näher zur Außenwand befinden. Die Mikrostrukturen innerhalb jeder Gruppe sind vorzugsweise auf Mittelpunkten zentriert, die einheitlich voneinander beabstandet sind.
Die Flüssigkeitstransportstruktur der vorliegenden Erfindung kann zudem mindestens einen Kapillarkanal aufweisen, der im Allgemeinen zwischen zwei benachbarten Gruppen der Mikrostrukturen an den gekrümmten Abschnitt der kapillaren Bahn gekoppelt ist. Die Flüssigkeitsströmung in die Kapillarkanäle hinein hängt im Allgemeinen von den seitlichen Abmessungen der Kapillarkanäle ab und kann zumindest teilweise durch den Abstand der Mikrostrukturen in der kapillaren Bahn angrenzend an die Kapillarkanäle gesteuert werden. Im Allgemeinen sind die Wände, die die seitlichen Begrenzungen der Kapillarkanäle bestimmen, einander viel näher als die Innen- und die Außenwand der kapillaren Bahn. Um Unterschiede bei den Füllzeiten zu erzielen, sind die Wände, die die seitlichen Begrenzungen von zwei Kapillarkanälen bestimmen, im Allgemeinen durch unterschiedliche Abstände voneinander beabstandet.
Eine Struktur für den Umgang mit einer biologischen Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Form von zwei oder mehr Teilen aus einem thermoplastischen Harz wie Nylon, einem Styrol-Acryl-Copolymer, Polystyrol oder Polycarbonat unter Verwendung bekannter Mikrospritzgussverfahren geformt werden. Die Form zur Herstellung der Hindernisse in der kapillaren Bahn kann mit RIE-Tiefenätzverfahren gestaltet werden, die üblicherweise bei der Herstellung von Formen für bespielte CDs und DVDs eingesetzt werden. An gewünschten Stellen in der Struktur kann auf Wunsch ein geeignetes trockenes Reagenz platziert werden. Die Einzelteile der Struktur werden dann so zusammengesetzt, dass die kapillare Bahn in der Struktur eingeschlossen ist und dennoch an einer Einlassöffnung, die dafür bestimmt ist, eine Probe einer biologischen Flüssigkeit aufzunehmen, zugänglich ist. Die Vorrichtung eignet sich für die Verwendung mit vielen Arten von flüssigen Proben. Es können beispielsweise Körperflüssigkeiten wie Vollblut, Blutserum, Urin und Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit auf die Vorrichtung aufgebracht werden. Es können auch Lebensmittelerzeugnisse, Fermentationsprodukte und Umweltstoffe, die möglicherweise Umweltschadstoffe enthalten, auf die Vorrichtung aufgebracht werden.
Die sich daraus ergebende Struktur kann als Vorrichtung betrachtet werden, die eine kapillare Bahn aufweist, die von einer Basis, einer Innenwand und einer Außenwand bestimmt ist, die im Allgemeinen parallel zur Innenwand liegt, wobei die Innen- und die Außenwand an der Basis befestigt sind und seitliche Begrenzungen der kapillaren Bahn bestimmen, und einen Deckel aufweisen, der sich mindestens von der Innenwand zur Außenwand erstreckt und der die kapillare Bahn bedeckt. Die kapillare Bahn weist ein oder mehrere Gruppen von Mikrostrukturen auf, die innerhalb einzelner Segmente der Bahn an der Basis befestigt sind, um den Transport einer Flüssigkeit längs durch die Bahn zu erleichtern. Mindestens zwei Kapillarkanäle sind zwischen zwei benachbarten Gruppen von Mikrostrukturen entweder an die Innen- oder die Außenwand der kapillaren Bahn gekoppelt. Jeder Kapillarkanal weist ein Paar von Seitenwänden auf, die seitliche Begrenzungen jedes Kapillarkanals bestimmen, wobei jedes Paar von Seitenwänden aller Kapillarkanäle auf gezielte Weise voneinander beabstandet ist, jedoch näher aneinander liegt als die Innen- und Außenwand der kapillaren Bahn, wobei das Paar von Seitenwänden eines der Kapillarkanäle durch einen anderen Abstand als der andere Kapillarkanal voneinander beabstandet ist. Die in Gruppen angeordneten Mikrostrukturen sind innerhalb jeder Gruppe voneinander auf der Basis eines nächsten Nachbarn durch weniger als einen ersten Abstand benachbart, der geringer ist als der, der zum Erzielen eines Kapillarflusses von Flüssigkeit erforderlich ist, wobei jede Gruppe auf ein einzelnes Bogensegment eines gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn eingegrenzt ist. Jede Gruppe von Mikrostrukturen ist von einer benachbarten Gruppe durch einen Gruppenzwischenraum beabstandet, der größer als die Breite irgendeines der Kapillarkanäle ist, die mit der kapillaren Bahn verbunden sind. Im Allgemeinen sind die Mikrostrukturen auf Mittelpunkten zentriert, die einheitlich voneinander beabstandet sind und Mikrostrukturen, die sich näher zur Innenwand einer Biegung der kapillaren Bahn befinden, sind im Allgemeinen kleiner als die Mikrostrukturen, die sich näher zur Außenwand befinden. Mit dieser Verbindung struktureller Merkmale wird bewirkt, dass Flüssigkeiten so durch die kapillare Bahn fließen, dass die Fließgeschwindigkeit etwas ungleichmäßig ist, wenn die Flüssigkeit um gekrümmte Abschnitte der kapillaren Bahn herum fließt und es scheint, als würde der Meniskus vorübergehend an jedem Gruppenzwischenraum stehenbleiben, wobei der Strom in der Nähe der Innenwand eines gekrümmten Abschnitts etwas langsamer ist als in der Nähe der Außenwand.
Weitere vorteilhafte Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich, die auf die angehängten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen die beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht auf eine kapillare Struktur, die gekrümmte kapillare Bahnen aufweist, von denen jede Mikrostrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten kann und von denen einige mit kleineren Kapillarkanälen gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind, durch einen durchsichtigen Deckel hindurch.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines kleinen Abschnitts der kapillaren Struktur, die in 1 dargestellt ist.
3 ist eine detaillierte Draufsicht auf einen Abschnitt der kapillaren Bahn, die in 1 dargestellt ist, in der zwei bevorzugte Ausführungsformen für Mikrostrukturen gezeigt sind.
4 ist eine stärker vergrößerte Detaildarstellung eines Abschnitts der kapillaren Bahn, in der ein Merkmal einer Wand eines gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn gezeigt ist.
5 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Abschnitt von 1, in der detailliert eine bevorzugte Struktur der Elektroden dargestellt ist.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Eine Sensorvorrichtung 10 zum Untersuchen einer aufgebrachten biologischen Flüssigkeit auf biologisch wichtige Analyten ist in 1 bis 4 dargestellt, wobei die Vorrichtung die vorliegende Erfindung veranschaulicht. Die Sensorvorrichtung 10 weist die Form eines leicht zu entsorgenden Teststreifens 12 auf, der eine Flüssigkeitseinlassöffnung 14 zur Aufnahme einer zu testenden biologischen Flüssigkeit enthält. Ein Muster aus den kapillaren Bahnen 16 und den kleineren Kanälen 18 führt zu verschiedenen Teststellen 20. Jede der Teststellen 20 weist einen optischen oder elektrochemischen Sensor auf, der als Paar der Elektroden 22 dargestellt ist, die von einer Teststelle 20 zu einem Rand des Teststreifens 12 führen, damit sie mit einem geeigneten Testgerät (nicht dargestellt) verbunden werden können. Die verschiedenen Teststellen 20, die mit der Einlassöffnung 14 über verschiedene Bahnlängen und -breiten verbunden sind, ermöglichen die aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Untersuchung einer bestimmten Probe einer biologischen Flüssigkeit auf mehrere Analyten oder die wiederholte Untersuchung bestimmter Bereiche einer Probe auf denselben Analyten zum Zweck der Zuverlässigkeit oder die Entwicklung zeitveränderlicher Funktionen einer bestimmten Analytenwechselwirkung. Die kapillaren Bahnen 16 weisen die gekrümmten Abschnitte 24, 26 und 28 auf. Die gekrümmten Abschnitte sind für die vorliegende Erfindung von besonderem Interesse, wie auch die Verbindungsstellen zwischen den gekrümmten Abschnitten und den kleineren Kapillarkanälen 18.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts der Sensorvorrichtung 10. Es ist dargestellt, dass die Vorrichtung 10 eine kapillare Bahn 16 mit mindestens einem gekrümmten Abschnitt wie dem Abschnitt 24 enthält. Der gekrümmte Abschnitt 24 der Bahn wird durch eine Basis 30, die als vertiefter Bereich in einem Trägermaterial 31 dargestellt ist, eine gekrümmte Innenwand 32 und eine gekrümmte Außenwand 34 bestimmt. Die Wände 32 und 34 sind im Allgemeinen konzentrisch um und beabstandet von einem gemeinsamen Mittelpunkt 33, der sich an einer Stelle im Inneren der Wände 32 und 34 befindet. Die Innenwand 32 und die Außenwand 34 sind an der Basis 30 befestigt und bilden eine Einheit mit ihr und bestimmen die seitlichen Begrenzungen der kapillaren Bahn 16. Ein Deckel 36, der zumindest über den Teststellen 20 durchsichtig sein kann, erstreckt sich mindestens von der Innenwand 32 zur Außenwand 34 und vorzugsweise über das gesamte Trägermaterial 31, um die kapillare Bahn 16 zu bedecken. Im Deckel 36 oder im Trägermaterial 31 angrenzend an die Teststellen 20 können die Entlüftungsöffnungen 35 enthalten sein, damit Luft aus der Vorrichtung entweichen kann, wenn eine Probenflüssigkeit durch die Kapillarwirkung in die Vorrichtung gesaugt wird.
Vorzugsweise führt eine Fläche des Deckels 36, die dem Trägermaterial 31 gegenüberliegt, die Elektroden 22 von den verschiedenen Teststellen 20 zu einem freiliegenden Rand des Deckels 36, so dass die Anschlussenden der Elektroden 22 über den Rand des Trägermaterials 31 überstehen. Die Anschlussenden der Elektroden sollen eine Verbindung zu Vorrichtungen wie einer programmierten Sensorlesevorrichtung herstellen, die dafür bestimmt ist, nach einem festgelegten Zeitraum im Anschluss an die Abgabe einer flüssigen Probe auf die Einlassöffnung 14 ein festgelegtes Potenzial an die Elektroden anzulegen. Der Stromfluss durch die Probe kann gemessen werden, um einen Hinweis auf die Gegenwart und/oder Konzentration eines Zielanalyten zu erhalten. Eine bevorzuge Ausführungsform der Elektroden 22 ist in 5 dargestellt und umfasst eine mittlere Elektrode 37, die quadratisch dargestellt ist, jedoch auch rund sein oder eine andere geeignete Form aufweisen könnte, und eine Umfangselektrode 39, die die mittlere Elektrode 37 im Wesentlichen umgibt. Die Elektroden 22 können mit gängigen lithographischen Verfahren hergestellt werden, die in der Halbleiterindustrie häufig eingesetzt werden. Als Alternative zu den Elektroden 22 ermöglicht die durchsichtige Beschaffenheit des Deckels 36 zumindest über den Teststellen 20, dass ein optischer Sensor (nicht dargestellt) die Probenwechselwirkung mit einem Reagenz überwacht, um einen Hinweis auf die Gegenwart und/oder Konzentration eines Zielanalyten zu erhalten.
Die kapillare Bahn 16 umfasst eine Vorrichtung, die den Transport einer Flüssigkeit längs durch die Bahn erleichtert. Die Vorrichtung ist in 2 bis 4 dargestellt und umfasst im Allgemeinen die Gruppen 38a bis 38g der Mikrostrukturen 40, die an der Basis 30 befestigt sind und im Allgemeinen die gesamte Breite der kapillaren Bahn zwischen der Innen- und Außenwand 32 und 34 einnehmen, die durch den Radius R₁ beziehungsweise R₂ bestimmt sind. Es ist dargestellt, dass die Mikrostrukturen 40 innerhalb jeder Gruppe 38 in zwei allgemeinen Ausführungen vorliegen, den Stäben 42 und den waagerechten Hindernissen 44. Die Mikrostrukturen 40 sind im Allgemeinen voneinander auf der Basis eines nächsten Nachbarn durch einen ersten Abstand beabstandet, der geringer ist als der Abstand, der zum Erzielen eines Kapillarflusses von Flüssigkeit zwischen den Mikrostrukturen erforderlich ist. Jede Gruppe 38 der Mikrostrukturen 40 ist auf ein einzelnes Bogensegment α des gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn eingegrenzt und ist von einer benachbarten Gruppe durch einen Gruppenzwischenraum mit dem Abstand β beabstandet. Üblicherweise ist das Bogensegment α ein kleinerer Abschnitt von ungefähr 5° bis 15° des Bogens, der im gekrümmten Abschnitt enthalten ist. Bei gekrümmten Abschnitten mit kleineren Radien nimmt das Bogensegment α im Allgemeinen einen größeren Bereich des Bogens ein. Der Abstand β des Gruppenzwischenraums ist im Allgemeinen kleiner als α, aber größer als der Abstand zwischen benachbarten Mikrostrukturen 40 innerhalb einer einzelnen Gruppe 38.
Die Mikrostrukturen 40 können verschieden geformt sein. Eine bevorzugte Form für die Mikrostrukturen sind die bogenförmigen Trennwände 44 mit Längsabmessungen, die etwa gleich dem einzelnen Bogensegment α sind, das von der Gruppe 38 eingenommen wird, die die Trennwände 44 enthält, wie in den Gruppen 38d bis 38g dargestellt ist. Eine weitere bevorzugte Form für die Mikrostrukturen 40 sind die runden Stäbe 42, die in einer dreieckigen, eng zusammenstehenden Anordnung angeordnet sind, wie in den Gruppen 38a bis 38d dargestellt ist. Mindestens einige der Stäbe 43, die zu einer der Wände 32 oder 34 benachbart sind, können mit den Wänden verbunden sein, wie in 4 dargestellt ist. Im Allgemeinen sind die Mikrostrukturen 40, die sich näher zur Innenwand 32 des gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn 16 befinden, kleiner als die Mikrostrukturen, die sich näher zur Außenwand 34 befinden. Die Mikrostrukturen 40 innerhalb jeder Gruppe sind vorzugsweise auf Mittelpunkten zentriert, die durch einen Mittelpunktsabstand δ einheitlich voneinander beabstandet sind.
Die Flüssigkeitstransportstruktur der vorliegenden Erfindung kann auch die Kapillarkanäle 50 enthalten, die im Allgemeinen zwischen zwei benachbarten Gruppen 38 der Mikrostrukturen 40 an die kapillare Bahn 16 gekoppelt sind. Die Flüssigkeitsströmung in die Kapillarkanäle 50 hinein hängt im Allgemeinen von den seitlichen Abmessungen λ der Kapillarkanäle ab. Die Flüssigkeitsströmung kann zumindest teilweise durch den Abstand der Mikrostrukturen 40 in der kapillaren Bahn 16 angrenzend an die Kapillarkanäle 50 gesteuert werden. Im Allgemeinen sind die Wände 52 und 54, die die seitlichen Begrenzungen der Kapillarkanäle 50 bestimmen, einander viel näher als die Innen- und die Außenwand 32 und 34 der kapillaren Bahn 16. Um Unterschiede bei den Füllzeiten zu erzielen, sind die Wände 52 und 54, die die seitlichen Begrenzungen von zwei Kapillarkanälen bestimmen, im Allgemeinen durch die unter schiedlichen Abstände λ₁, λ₂ und λ₃ voneinander beabstandet.
Eine Struktur für den Umgang mit einer biologischen Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Form von ein oder zwei oder mehr Teilen aus einem thermoplastischen Harz geformt werden. Geeignete Harze umfassen Thermoplaste wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), ein Acetal, ein Acryl, Polycarbonat (PC), Polyester, Polyethylen, einen Fluorkunststoff, Polyimid, Nylon, Polyphenylenoxid, ein Polypropylen(PP)-Styrol-Acryl-Copolymer, Polystyrol, Polysulfon, Polyvinylchlorid, Polymethacrylat, Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat oder Mischungen oder Copolymere derselben. Bevorzugter enthält das Trägermaterial 31 ein Polycarbonat wie die, die bei der Herstellung von CDs verwendet werden. Konkrete Beispiele für Polycarbonate umfassen MAKROLON 2400 der Bayer AG, Leverkusen, Deutschland, und NOVAREX 7020 HF der Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation, Tokio, Japan. Am meisten bevorzugt ist es, wenn das Trägermaterial 31 kein Verstärkungsmaterial enthält und lediglich ein thermoplastisches Material wie Polycarbonat enthält. Der Deckel 36 und das Trägermaterial 31 können unter Verwendung bekannter Mikrospritzgussverfahren geformt werden. Die Form zur Herstellung der Hindernisse in der kapillaren Bahn kann mit RIE-Tiefenätzverfahren gestaltet werden, die üblicherweise bei der Herstellung von Formen für bespielte CDs und DVDs eingesetzt werden. An gewünschten Stellen in der Struktur kann auf Wunsch ein geeignetes trockenes Reagenz platziert werden. Die Einzelteile der Struktur werden dann so zusammengesetzt, dass die kapillare Bahn 16 in der Struktur eingeschlossen ist und dennoch an einer Einlassöffnung 14 zugänglich ist, die dafür bestimmt ist, eine Probe einer Flüssigkeit mit einem Volumen von 100 μl oder weniger, gewöhnlicher mit einem Volumen von ungefähr 5 bis 10 μl und bevorzugt mit einem Volumen von ungefähr 2 bis 3 μl, aufzunehmen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der dargestellten bevorzugen Ausführungsform beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass im Anwendungsbereich der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist, bestimmte Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können.

Claims

Kapillare Bahn mit mindestens einem gekrümmten Abschnitt, wobei der gekrümmte Abschnitt der Bahn eine Basis, eine Innenwand, die durch einen ersten Radius von einem Mittelpunkt bestimmt ist, und eine Außenwand umfasst, die im Allgemeinen konzentrisch um den Mittelpunkt verläuft und durch einen zweiten Radius bestimmt ist, der größer als der erste Radius ist, wobei die Innen- und die Außenwand an der Basis befestigt sind und seitliche Begrenzungen der kapillaren Bahn bestimmen, sowie einen Deckel, der sich mindestens von der Innenwand zur Außenwand erstreckt und der die kapillare Bahn bedeckt, wobei die kapillare Bahn eine Vorrichtung umfasst, die den Transport einer Flüssigkeit längs durch die Bahn erleichtert und die Folgendes umfasst: Gruppen von Mikrostrukturen, die zwischen der Innen- und der Außenwand an der Basis in der kapillaren Bahn befestigt sind, wobei die Mikrostrukturen jeder Gruppe voneinander auf der Basis eines nächsten Nachbarn durch weniger als einen ersten Abstand beabstandet sind, der geringer ist als der, der zum Erzielen eines Kapillarflusses von Flüssigkeit erforderlich ist, wobei jede Gruppe auf ein einzelnes Bogensegment des mindestens einen gekrümmten Abschnitts der kapillaren Bahn eingegrenzt ist, wobei jede Gruppe von einer benachbarten Gruppe durch einen zweiten Abstand beabstandet ist, der größer als der erste Abstand ist und ein Längssegment der kapillaren Bahn bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einige der Mikrostrukturen innerhalb mindestens einer der Gruppen bogenförmige Trennwände mit Längsabmessungen aufweisen, die etwa gleich dem einzelnen Bogensegment sind, das von der mindestens einen Gruppe eingenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einige der Mikrostrukturen innerhalb mindestens einer der Gruppen Stäbe umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Stäbe in einer einheitlich beabstandeten, dreieckigen, eng zusammenstehenden Anordnung angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei mindestens einige der Stäbe, die zu einer der Wände benachbart sind, mit den Wänden verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mikrostrukturen, die zu der Innen- und der Außenwand benachbart sind, von den benachbarten Wänden durch einen Abstand beabstandet sind, der geringer ist als der erste Abstand.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mikrostrukturen, die sich näher zur Innenwand befinden, kleiner sind als die Mikrostrukturen, die sich näher zur Außenwand befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mikrostrukturen auf Mittelpunkten zentriert sind, die einheitlich voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner mindestens einen Kapillarkanal umfasst, der zwischen zwei benachbarten Gruppen der Mikrostrukturen an den gekrümmten Abschnitt der kapillaren Bahn gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei Wände, die seitliche Begrenzungen des mindestens einen Kapillarkanals bestimmen, einander näher sind als die Innen- und die Außenwand der kapillaren Bahn.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei es mindesten zwei Kapillarkanäle gibt, die an die kapillare Bahn gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Wände, die die seitlichen Begrenzungen der mindestens zwei Kapillarkanäle bestimmen, durch unterschiedliche Abstände voneinander beabstandet sind.