JP2002538482A - 内部で毛細管現象による液体の移動を可能にする装置 - Google Patents

内部で毛細管現象による液体の移動を可能にする装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 その領域に室（３）が存在し、隔壁（４）によって限定される少なくとも一つの平坦な表面（２）を有し、室が少なくとも一つの液体標本（５および／または１５）の独立した移動と、少なくとも２つの液体標本（５と１５）が存在するときに、それらの独立した移動とそれらを一緒に反応させるための出現を可能にする空間を生み出す、本発明は生物学に適用された微小流体分野を好適用途分野とする装置（１）を提供する。室（３）は少なくとも２つの異なるタイプの溝から成り： 【解決手段】 −第一のタイプの深い溝（６）が、一つまたは複数の標本（５および／または１５）の隔壁の役割を果たし、−第二のタイプの表面溝（１６）は、一つまたは複数の前記標本（５および／または１５）の受容需要手段の役割を果たし、２つのタイプの溝（６と１６）が装置（１）に与えられた方向に応じて一つまたは複数の標本（５および／または１５）の移動を案内することができる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は方向性があり、少なくとも一つの液体標本から独立して移動のための
空間を生み出し、隔壁によって限定された室をその中に有する装置に関するもの
である。少なくとも２つの異なる液体標本があるとき、それらを移動させ、それ
らを収斂させ、それらを一緒に反応させることができる。
【０００２】
【従来の技術】
現状技術の数多くの文書が毛細管現象を微小流体系に介在させている。例えば
、公報ＧＢ−Ａ−２．２６１．２８４は診断試験実施のための液体移動装置を提
案している。この装置は多孔性材料で構成された導管を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この実施態様において、毛細管現象の作用は多孔性材料の使用によって利用さ
れている。これにはこの多孔性材料の挿入のほかに、異なる液体を含む多孔性材
料の２つの導管の間に非透過性材料を備える必要がある。したがって、この技術
の実施はかなり高価につく。
【０００４】 ＵＳ−Ａ−５，８４２，７８７はサイズが異なる導管を含む微小流体系を対象
としている。これらの導管は本質的に可変深さを有する。しかしながら、これら
の変動はこれらの導管の幅にも関連づけられている。
【０００５】 これらの導管は残念ながら開放されていない、還元すれば、その中に移動され
るはずの液体は、通常これらの導管の断面全体を占めている。したがって、これ
らの液体の移動を損なう数多くの抵抗力があり、そのためより精巧な移動手段（
より強力なポンプ、もっと大きな真空の発生、など）が必要になる。
【０００６】 特許明細書ＵＳ−Ａ−５，６６０，９９３において、毛細管現象は、２つの毛
細管の交差によって、バルブを形成するのに利用されている。
【０００７】 流体流れのこの新たな開閉機能のほかの課題は、これらの導管が閉じられ、そ
のため抵抗現象が存在するので、上記の文書について挙げられたものと同じであ
る。
【０００８】 公報ＥＰ−Ａ−０．０７５．６０５とＷＯ−Ａ−９９／５５８５２によれば、
表面および深部溝が流体の案内のために組み合わされている。
【０００９】 しかしながら、表面および深部溝に組み合わされた（毛細管現象であるか否か
をとわず）物理的特性の利用は全く記載されておらず、当業者にも自明ではない
。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、提案された装置は抵抗現象を最低に抑えながら液体の移動を
可能にするために毛細管現象を利用する構造によって上述の課題全体を解決する
。これによって、移動される液体の限定を保証しない、自由空間が存在する場合
でも完全に有効な案内を可能にする。
【００１１】 このため、本発明はその領域に室が存在し、隔壁によって限定される少なくと
も一つの平坦な表面を有し、室が少なくとも一つの液体標本の独立した移動と、
少なくとも２つの液体標本が存在するときに、それらの独立した移動とそれらを
一緒に反応させるための出現を可能にする空間を生み出す装置において、室が少
なくとも２つの異なるタイプの溝から成り： −第一のタイプの深い溝は、一つまたは複数の標本の隔壁の役割を果たし、一
つまたは複数の深い溝が毛細管現象を起こさない距離だけ隔壁から離され、 −第二のタイプの表面溝は、一つまたは複数の前記標本の受容手段の役割を果
たし、一つまたは複数の表面溝が毛細管現象を起こさない距離だけ隔壁から離さ
れ、 ２つのタイプの溝が装置に与えられた方向に応じて一つまたは複数の標本の移
動を案内することができる、ことを特徴とする装置に関するものである。
【００１２】 好適な変型実施態様によれば、それぞれの深い溝の幅は毛細管現象を起こさな
い寸法を有する。 ことを特徴とする装置に関するものである。
【００１３】 別の変型または別の実施態様によれば、少なくとも一つの表面溝が深い溝に隣
接している。 先のものを補足することができる別の実施態様によれば、少なくとも一つの深
い溝が表面溝に隣接している。
【００１４】 好適には、実施態様を問わず、深い溝が２つの表面溝の間に位置づけられてい
る。
【００１５】 この場合、深い溝は自由端を有し、２つの表面溝はこの自由端領域で一緒にな
り、反応区域を形成する。
【００１６】 第一の実施態様によれば、反応区域は毛細管現象を招く隔壁または隔離フィル
ムからある距離にある。
【００１７】 第二の実施態様によれば、反応区域は毛細管現象を招かない隔壁または隔離フ
ィルムからある距離にある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
添付の図面は説明のためのものであり、一切制限するものではなく、本発明の
理解を助けるためのものである。
【００１９】 本発明は３つの異なる実施態様に従って図２から６の全体に部分断面図が示さ
れた装置１に関するものである。
【００２０】 かかる装置１は研究される一つまたは複数の分析物の化学的、物理的または生
物学的性質に応じて一つまたは複数の異なる試薬を用いる分析の単純または複雑
な過程のすべてに従って一つまたは複数の分析物を識別しようとする一つまたは
複数の異なる液体標本の分析に用いることができる。以下に定義する技術的原理
は特定の分析物に限定されず、要求される唯一の条件は分析物が懸濁または溶液
の形で分析される標本内に分配されていることである。とくに、実施される分析
方法は、均質、異質または混合の形で実施することができる。
【００２１】 かかる装置の非制限的な、特定の様態はその検出および／または定量化に一つ
または複数のアンチリガンドの使用を必要とする、一つまたは複数のリガンドの
生物学的分析に関するものである。リガンドとは例えば、抗原、抗原断片、ペプ
チド、抗体、抗体断片、ハプテン、核酸、核酸断片、ホルモン、ビタミンなどの
いっさいの生物種を意味するものとする。分析技術の一つの応用例は、直接分析
または競合による、形式を問わず、免疫試験に関係する。もう一つの応用例は、
標的核酸を含む任意の採取からの検出および／または定量化に必要な作業全体を
含む核酸の検出および／または定量化に関するものである。これらの異なる作業
の中から、分解、流動化、濃縮、核酸の酵素増幅過程、例えば、ＤＮＡチップま
たは標識をつけたプローブを用いる交雑過程を含む検出過程が挙げられる。特許
出願ＷＯ−Ａ−９７／０２３５７は核酸分析の場合に必要な異なる過程を明らか
にしている。
【００２２】 図１から４に示したとくに有利な態様において、装置１は実際には上下両面が
互いに対して平行なカードで構成されている。もちろん水平位置は全く義務では
なく、このカードを垂直、あるいは傾斜して用いることもできる。
【００２３】 図において、両面が平坦であるが、本発明の対象となるのは上面である。
【００２４】 例えば、装置１の平坦な上面２は室３を形成する空洞を備えている。室は隔壁
または隔離フィルムを介して表面２と面一の表面に対して仕切られている。この
ように隔離された、この室３は実際には異なる形状で構成されている。まず２つ
の側面表面溝１６があり、ついで中央に深い溝６がある。この図は 図２の図１
のＡ−Ａに沿った部分断面図に対応する。この図１において、２つの表面溝１６
は深い溝６の全長に沿って互いに対して平行である。しかしながら、深い溝６は
自由端７を有し、そこに２つの表面溝１６が集まって、反応区域を８を作り出す
。
【００２５】 表面溝１６の一つの領域で第一の液体標本５を隔離することができる。これが
図３の場合である。さらに別の表面溝１６の領域で第二の液体標本１５を隔離す
ることもできる。これが図４の場合である。実際、液体５と１５が表面舌部１６
の領域にとどまり、混合しないためには、隔離フィルム４に対して表面舌部１６
の底部が分離される距離が毛細管現象の力を介入させるために十分小さいことが
必要である。最適な毛細管現象の力を得るためにフィルム４と溝１６の間の適切
な距離は５０と８００マイクロメートル（μｍ）の間に含まれ、好適には３００
と５００μｍの間に含まれる。耐衝撃ポリスチレンとＢＯＰＰフィルムを加工し
たカードで構成される装置と、例えば、９ｇ／ｌのＮａＣｌ、１ｇ／ｌのＮａＮ
３、１ｍｌ／ｌのＴｗｅｅｎ２０（登録商標）またはＴｒｉｔｏｎ Ｘ１００（
登録商標）を含む水溶液の移動の場合、フィルム４と溝１６の間は４００μｍに
選択される。実際、この距離は装置に用いられる材料の性質との関連において、
装置１に使用される液体５および／または１５に特徴的である。液体の粘度、密
度、濡れ性と表面張力に応じて、また隔離フィルムあるいはカードなどの使用材
料の親水性または疎水性に応じて、必要に応じてこの距離を変えることが必要に
なるだろう。
【００２６】 反対に、フィルム４を深い溝６の底部から隔てる距離は、いっさいの毛細管現
象の力によって液体５または１５がこのレベルに抵抗されないように、非常に大
きくなっている。もちろん、この深い溝の幅の領域で、毛細管現象が作用する可
能性がないことが必要である。
【００２７】 可撓性フィルムの性質は、とくに親和性の理由のために、分析カード、および
試験される流体の種類によっても変動することがある。例えば、ＴＰＸ（ポリメ
チルペンテン）またはＢＯＰＰ（二方向ポリプロピレン）高分子フィルムは生物
学的試験を実現することを可能にする。これらのフィルムの固定は接着によって
（例えば、フィルム上のシリコン接着剤などの、接着剤塗布）または融着によっ
て実現することができる。接着性ＢＯＰＰの一例は、製品番号０２２００４−２
１８４で ＢｉｏＭｅｒｉｅｕｘ Ｉｎｃ （Ｓｔ Ｌｏｕｉｓ， ＭＯ， Ｕ
ＳＡ）によって提供されている。
【００２８】 実施に関して、分析カードは処理液と親和性のある、例えば、ＧＯＯＤＦＥＬ
ＬＯＷ社の番号Ｒ５４０Ｅ衝撃ポリスチレンなどの技術プラスチックの加工によ
って得られる。工業的実施形態において、カードは精密成型によって得ることが
できるが、他のいっさいの製造方法、とくに特許出願ＷＯ−Ａ−９７／０２３５
７に記載されたような半導体技術に使用されるものは分析カードの製造に使用可
能である。
【００２９】 もちろん、図５と６に示したいくつかの他の実施態様も考えることができる。
【００３０】 図５は、図１から４の第一の実施態様と逆の構造にほぼ対応している。例えば
、図５において、表面溝１６は中央に置かれ、２つの深い溝６に囲繞されている
。このとき液体標本５は表面溝１６の底部と接触しているだけである。
【００３１】 別の実施態様において、図６によれば、唯一の表面溝１６と唯一の深い溝６し
か持たないことが可能である。
【００３２】 もちろん、あらゆるケースが可能であり、検討することができる。例えば、深
い溝６または表面溝１６を多数連続させることができる。液体５および／または
１５の導入は、同日出願人が下記の名称で提出した特許出願に記載されたような
バルブ、ポンプおよび／または導管のシステムを介して実施することができる： −第一の文書については、「液体の位置決めの装置と方法」 −第二の文書については、「消耗品内の少なくとも一つの流体の移動を可能に
する揚水装置」、そして最後に −第三の文書については、「改良された充填式分析カード」。
【００３３】 流体５と１５の運動は異なる仕方で実現される。例えば、振動を発生させるこ
とができる；液体の運動が重力によって容易になるほぼ垂直位置にカード１を位
置づけることができる；遠心力を用いることができる。揚水システムは例えば、
ダイヤフラムポンプ（ＵＳ−Ａ−５，２７７，５５６）、圧電蠕動ポンプ（ＵＳ
−Ａ−５，１２６，０２２）、鉄流体による輸送システム、電動および水力ポン
プ（Ｒｉｃｈｔｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔ
ｏｒｓ， ２９， ｐ１５９−１６５， １９９１）のように装置に内蔵、また
は外置きとすることができる。これらの技術の少なくとも２つを組み合わせて用
いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による室を備えた装置の正面立面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａに沿った部分横断面図である。
【図３】 液体標本がある場合の図２と同じ図である。
【図４】 ２つの異なる液体標本がある場合の図２と３と同じ図である。
【図５】 図２と同じ断面図であるが、液体標本を含む第二の実施態様を示している。
【図６】 図２と同じ断面図であるが、液体標本がある場合の本発明の第３の実施態様
を示している。
【符号の説明】
１．装置 ２．装置１の平坦面 ３．室 ４．隔壁または隔離フィルム ５．第一の標本流体 ６．第一のタイプの深い溝 ７．溝６の自由端 ８．反応区域 １５．第二の液体標本 １６．第二のタイプの表面溝
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月１６日（２００１．２．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】 この場合、深い溝は端部を有し、２つの表面溝はこの端部領域で一緒になり、
反応区域を形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】 表面溝１６の一つの領域で第一の液体標本５を隔離することができる。これ
が図３の場合である。さらに別の表面溝１６の領域で第二の液体標本１５を隔離
することもできる。これが図４の場合である。実際、液体５と１５が表面溝１６
の領域にとどまり、混合しないためには、隔離フィルム４に対して表面溝１６の
底部が分離される距離が毛細管現象の力を介入させるために十分小さいことが必
要である。最適な毛細管現象の力を得るためにフィルム４と溝１６の間の適切な
距離は５０と８００マイクロメートル（μｍ）の間に含まれ、好適には３００と
５００μｍの間に含まれる。耐衝撃ポリスチレンとＢＯＰＰフィルムを加工した
カードで構成される装置と、例えば、９ｇ／ｌのＮａＣｌ、１ｇ／ｌのＮａＮ３
、１ｍｌ／ｌのＴｗｅｅｎ２０（登録商標）またはＴｒｉｔｏｎ Ｘ１００（登
録商標）を含む水溶液の移動の場合、フィルム４と溝１６の間は４００μｍに選
択される。実際、この距離は装置に用いられる材料の性質との関連において、装
置１に使用される液体５および／または１５に特徴的である。液体の粘度、密度
、濡れ性と表面張力に応じて、また隔離フィルムあるいはカードなどの使用材料
の親水性または疎水性に応じて、必要に応じてこの距離を変えることが必要にな
るだろう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】 １．装置 ２．装置１の平坦面 ３．室 ４．隔壁または隔離フィルム ５．第一の標本流体 ６．第一のタイプの深い溝 ７．溝６の端部 ８．反応区域 １５．第二の液体標本 １６．第二のタイプの表面溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】その領域に室（３）が存在し、隔壁（４）によって限定される
    少なくとも一つの平坦な表面（２）を有し、室が少なくとも一つの液体標本（５
    および／または１５）の独立した移動と、少なくとも２つの液体標本（５と１５
    ）が存在するときに、それらの独立した移動とそれらを一緒に出現させるための
    反応を可能にする空間を生み出す装置（１）において、室（３）が少なくとも２
    つの異なるタイプの溝から成り： −第一のタイプの深い溝（６）が、一つまたは複数の標本（５および／または１
    ５）の隔壁の役割を果たし、一つまたは複数の深い溝（６）が毛細管現象を起こ
    さない距離だけ隔壁（４）から離され、 −第二のタイプの表面溝（１６）は、一つまたは複数の前記標本（５および／ま
    たは１５）の受容手段の役割を果たし、一つまたは複数の表面溝（１６）が毛細
    管現象を起こさない距離だけ隔壁（４）から離され、 ２つのタイプの溝（６と１６）が装置（１）に与えられた方向に応じて一つまた
    は複数の標本（５および／または１５）の移動を案内することができる、ことを
    特徴とする装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、 それぞれの深い溝（６）の幅が毛細管現象を起こさない寸法を有することを
    特徴とする装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２のいずれか一つに記載の装置において、 少なくとも一つの表面溝（１６）が深い溝（６）に隣接していることを特徴とす
    る装置。
  4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一つに記載の装置において、 少なくとも一つの深い溝（６）が表面溝（１６）に隣接していることを特徴とす
    る装置。
  5. 【請求項５】請求項１から４のいずれか一つに記載の装置において、 深い溝（６）が２つの表面溝（１６）の間に位置づけられていることを特徴とす
    る装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の装置において、 深い溝（６）が自由端（７）を有し、２つの表面溝（１６）がこの自由端領域で
    一緒になり、反応区域（８）を形成することを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の装置において、 反応区域（８）が毛細管現象を招く隔壁または隔離フィルム（４）からある距離
    にあることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】請求項６に記載の装置において、 反応区域（８）が毛細管現象を招かない隔壁または隔離フィルム（４）からある
    距離にあることを特徴とする装置。
JP2000603804A 1999-03-09 2000-03-09 内部で毛細管現象による液体の移動を可能にする装置 Expired - Fee Related JP4360454B2 (ja)

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