JP2005096866A - 少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置および該装置に貯留された液体の取出し方法 - Google Patents

少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置および該装置に貯留された液体の取出し方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 空間部のできるかぎり自由な配置および構造が可能であるとともに、担体または装置における液体量の直接的な貯留のために特別な容器の使用を必要としない、少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置を提供する。
【解決手段】 少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置は、担体１を有する。前記装置は、少量の液体を貯留するための少なくともひとつの第１の区域を備えた第１の中空室４を有する。第１中空室４の第１区域は担体１内に形成され、前記第１区域は被覆要素２および遮断要素３によって閉鎖される。前記装置は被覆要素２から遮断要素３へ力を伝達するための手段を備えており、この力は遮断要素と担体との間の結合あるいは遮断要素を、液体が第１中空室４の第１区域から取出し可能であるように破壊する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置および該装置に貯留された液体の取出し方法に関する。
従来技術から、片面に複数の空間部を備えたプレート状担体を有する微細構造装置が知られている。これらの空間部は管路を介して取出し室と接続されており、液体はこの取出し室を介して該装置から取り出すことができる。さらに、該空間部は供給管路を介して流入室と接続されており、試料または洗浄液はこの流入室から取り入れることができる。試料は、たとえば毛管力や圧力などの搬送力によって空間部まで搬送され、そこから取出し管路を経て取出し口に到達する。開いた空間部には、いわゆる容器が挿入される。これらの容器とは、たとえば試薬などを収納したプラスチック容器である。尖った物体を用いて、容器は内部にある液体が流出できるように開放されるため、供給管路を介して空間部に供給された液体との混合が行われる。従来技術から公知のこれらの容器は統一化されており、微細構造装置の種々の担体に挿入することができる。担体はいくつかの空間部を備えているのが通常であり、異なる試薬を有する種々の容器を空間部に挿入することができる。
液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置用容器を使用する際の欠点は、該装置の設計が容器形状により著しく規制されることにある。容器が必要とするのは、容器に適合した空間部を担体に設けることである。したがって、貯留すべき液体のより高い封入密度を可能とするように、空間部は各担体に対して個別に構成することができないのである。別の欠点は、液体を容器に入れた後に容器を担体に挿入するために、相当な手間を要することである。この欠点を解消するためには、液体を直接的に担体内で貯留すべきであろう。
それゆえ、本発明は、空間部のできるかぎり自由な配置および構造が可能であるとともに、担体または装置における液体の直接的な貯留のために特別な容器の使用を必要としない、少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置を提供することを目的とする。
この目的は、本発明に従えば、請求項１に基づく微細構造装置により達成される。該形式の微細構造装置は、請求項４１に基づく方法に対して使用できる。
さらに詳しくは、本発明は、少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置であって、
担体と、少量の液体を貯留するための少なくとも１つの第１の区域を備えた第１の中空室とを有し、
第１中空室の第１区域は担体内に形成され、
前記第１区域は被覆要素および遮断要素によって閉鎖され、
さらにまた被覆要素から遮断要素へ力を伝達するための手段を備え、この力は遮断要素と担体との間の結合または遮断要素を破壊し、液体が第１中空室の第１区域から取出し可能とすることを特徴とする微細構造装置である。
本発明において、担体が一体構造であることを特徴とする。
本発明において、遮断要素と担体とが一体構造で相互に結合されていることを特徴とする。
本発明において、遮断要素と担体とが相互に接着されている、あるいは締結されていることを特徴とする。
本発明において、担体と遮断要素との結合が目標破壊個所を有することを特徴とする。
本発明において、遮断要素と担体とが相互にポジティブロック結合されていることを特徴とする。
本発明において、力によって、遮断要素が担体に対して開放位置へ移動可能であることを特徴とする。
本発明において、遮断要素は球であることを特徴とする。
本発明において、被覆要素は膜またはフォイルであることを特徴とする。
本発明において、被覆要素は積層、密封または接着によって、担体と結合されることを特徴とする。
本発明において、被覆要素は金属被覆されることを特徴とする。
本発明において、遮断要素と担体との間の結合あるいは遮断要素を破壊するためのわずかな力の作用時には、被覆要素は破壊不可能であることを特徴とする。
本発明において、わずかな力の作用時に被覆要素を移動位置に保持できる被覆要素を固定する要素を有することを特徴とする。
本発明において、遮断要素と担体との間の結合あるいは遮断要素を破壊するためのわずかな力の作用時には、被覆要素は少なくとも目標破壊個所において破壊可能であることを特徴とする。
本発明において、被覆要素における目標破壊個所は、担体と遮断要素との間で目標破壊個所により占められる区域よりも小さい区域を被覆要素において占めることを特徴とする。
本発明において、わずかな力の作用時に被覆要素を破壊可能な被覆要素破壊手段を有することを特徴とする。
本発明において、被覆要素破壊手段を有することを特徴とする。
本発明において、被覆要素は球であることを特徴とする。
本発明において、わずかな力の作用で遮断要素を移動位置に保持できる遮断要素の固定要素を有することを特徴とする。
本発明において、遮断要素は遮断要素の固定要素として、遮断要素の移動位置において担体の突出部に嵌り込む固定突起を有することを特徴とする。
本発明において、遮断要素の固定要素としての円錐空間部を有することを特徴とする。
本発明において、力伝達手段は、中空室の第１区域に貯留された液体を含むことを特徴とする。
本発明において、力伝達手段は、被覆要素および／または遮断要素に取り付けられたプランジャを有することを特徴とする。
本発明において、プランジャは、中空室の中央において遮断要素に取り付けられることを特徴とする。
本発明において、プランジャは、中空室の中央外において遮断要素に取り付けられることを特徴とする。
本発明において、遮断要素と担体との間の目標破壊個所は、ヒンジ区域を除く遮断要素のプランジャの固定区域を囲むことを特徴とする。
本発明において、ヒンジ区域は、プランジャに対し可能な限り最大の距離を有する担体と遮断要素との間の区域であることを特徴とする。
本発明において、ヒンジ区域に対向して、固定突起は遮断要素に設けられることを特徴とする。
本発明において、プランジャは、被覆要素に取り付けられ、遮断要素に向いた端部に尖端を有することを特徴とする。
本発明において、中空室の第１区域とは反対の遮断要素側に、遮断要素に向けられたマンドレルを有することを特徴とする。
本発明において、中空室の第１区域は円筒状に形成されていることを特徴とする。
本発明において、中空室の第１区域は円錐台状に形成されていることを特徴とする。
本発明において、中空室の第１区域に第２の区域または第２の中空室が接続しており、それらは遮断要素によって第１区域から分離されていることを特徴とする。
本発明において、中空室の第２区域または第２中空室が取出し開口を有することを特徴とする。
本発明において、取出し開口は中空室の第２区域の壁または第２中空室の壁に設けられており、該開口は担体と遮断要素との間の目標破壊個所に直接的に当接している。
本発明において、取出し開口の下流に管路が配置されている。
本発明において、中空室の第２区域または第２中空室および／または管路に、毛管力増加手段が設けられることを特徴とする。
本発明において、毛管力増加手段は溝、柱、支柱などの微細構造要素および／またはフリース要素によって形成されることを特徴とする。
本発明において、中空室の第２区域または第２中空室に、供給管路が通じることを特徴とする。
本発明において、第２区域の少なくとも１つの壁面が、第１区域の少なくとも１つの隣接する壁面に対して、少なくとも部分的に後退していることを特徴とする。
また本発明は、上述の微細構造装置における取出し方法であって、
被覆要素に対して力が加えられる工程と、
力の伝達手段は遮断要素へ力を伝達する工程と、
遮断要素に対する作用力によって、遮断要素と担体との間の機械的結合が破壊される、あるいは遮断要素が破壊される工程と、
力が作用すると、遮断要素の区域において開放用開口が生じるため、液体を中空室の第１区域から取り出すことができる工程とを含む取出し方法である。
少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置は担体を備えており、該担体には少量の液体を貯留するための少なくともひとつの第１の区域を有する中空室が設けられている。この中空室の第１区域は、空間部として担体に形成されている。この第１区域は被覆要素および遮断要素によって閉鎖されており、さらに有利には担体によって形成される側面壁によって限定される。本発明に従う装置は、前記被覆要素から前記遮断要素へ力を伝達するための手段を有する。この力によって、遮断要素と担体との間の機械的結合が破壊可能であり、あるいは遮断要素自体が破壊可能であるため、液体を中空室の第１区域から取り出すことができる。
したがって、液体は本発明に従う装置では従来技術とは異なり、特別な容器に貯留されることはない。つまり、液体液体は装置内で直接的に、一方の被覆要素および遮断要素ならびに担体によって形成される側面壁が限定する中空室において貯留される。遮断要素の破壊あるいは遮断要素と担体との間の結合の破壊、あるいは遮断要素の移動によって、開口が開放できるため、中空室に貯留された液体は前記開口を介して中空室から取り出すことができる。
有利に製作された微細構造装置においては、担体は一体構造である。すなわち、第１中空室は一体からなる担体内に形成されている。複数の部材から製造された担体あるいは第１中空室が担体部分ではない、または担体内に成形されていない微細構造装置とは異なり、担体の一体性によって小形で簡略な構造が達成される。この構造は、特に微細構造装置の製造に際して有利である。
本発明に従えば、遮断要素と担体とは一体で相互に結合させることができる。同様に、遮断要素と担体とを相互に接着させること、あるいは遮断要素を担体内で締着させることが可能である。
本発明に従えば、担体と遮断要素との間の結合部あるいは遮断要素自体が目標破断個所を備えることができ、該個所では遮断要素の破壊または遮断要素と担体との間の結合部の破壊が容易に可能である。
本発明に従えば、遮断要素と担体は相互にポジティブロック結合できる。特にそれが可能なのは、被覆要素に作用する力によって遮断要素が担体に対して液体を第１中空室から取出し可能な開放位置へ移動できる場合である。
本発明に従えば、被覆要素は、膜、フォイルあるいは微細構造プレートとすることができる。
被覆要素は、積層、密封あるいは接着によって、担体と結合することができる。被覆要素に金属被覆することも可能である。
本発明に従う装置の被覆要素は、遮断要素と担体との間の結合の破壊あるいは遮断要素の破壊をなすためのわずかな力の作用時には、被覆要素自体は破壊できないように構成することができる。殊に被覆要素が破壊できない場合に中空室の第１区域からの液体の排出を容易にするために、本発明に従う装置は、わずかな力の作用時に被覆要素を移動位置に保持できる被覆要素の固定要素を具備するように、構成することができる。それによって、わずかな（外）力の解除後も被覆要素は移動位置で保持可能であり、したがって中空室の第１区域内の圧力も維持できる。
また、本発明に従う装置の被覆要素は、遮断要素と担体との間の結合の破壊あるいは遮断要素の破壊をなすためのわずかな力の作用時には、被覆要素が少なくとも目標破壊個所で破壊可能であるように構成することができる。その際に被覆要素の目標破壊個所は、担体と遮断要素との間で目標破壊個所が占める区域よりも小さい区域を被覆要素において占めることができる。それによって、被覆要素および該要素から目標破壊個所が占める区域は、遮断要素によって開放された開口を通って押し込みできることが可能となる。
本発明に従う装置は、わずかな力の作用時に被覆要素を破壊可能な被覆要素破壊手段を備えることができる。被覆要素が破壊されたならば、中空室の第１区域が通気できるため、中空室の第１区域からの液体の排出が容易となる。
本発明に従う装置は、わずかな力の作用で遮断要素を移動位置に保持し、遮断要素から開放された開口が遮断要素により再閉鎖されることを防止する、遮断要素の固定要素を備えることができる。遮断要素から開放された開口が持続的に開いている場合、中空室の第１区域に貯留された液体がわずかな力の解除後も、第１区域から容易に排出できる。遮断要素の固定要素として、遮断要素はその旋回位置において担体の突出部または類似部材にはまり込む固定突起を備えることができる。遮断要素の固定要素として、被覆要素への最小力の作用時に遮断要素が押し込まれて挟持される円錐空間部を設けることもできる。
本発明の装置の力伝達手段は、中空室の第１区域に貯留された液体を包囲することができる。この力伝達手段は、さらに被覆要素または遮断要素に取り付けられたプランジャを備えることができる。そのようなプランジャは、遮断要素に取り付けることができる。
力伝達手段として本発明に従う装置に設けることができるプランジャは、被覆要素と遮断要素との間の中空室の中央に取り付けることができる。変形例として、プランジャが被覆要素と遮断要素との間の中空室の中央ではなく、中空室の第１区域の壁の一方付近に配置されることも可能である。その場合には、プランジャからの力は遮断要素の中心には作用しない。そのため、遮断要素は好適にはプランジャが取り付けられた区域において破壊される、あるいは遮断要素と担体との間の結合はプランジャが取り付けられた区域において破壊されることになる。
遮断要素と担体との間の目標破壊個所は、いわゆるヒンジ区域を除く遮断要素でのプランジャの固定区域を包囲することができる。それによって、遮断要素はわずかな力によっては担体との結合から完全には解放されず、ヒンジ区域を介して担体との固定状態を維持することができる。したがって、遮断要素は担体に幾分可撓性を有して設けられている。遮断要素の固定要素との組み合わせによって、可撓性を有して担体に設けられる遮断要素は開放位置で担体に固定できる。ヒンジ区域とは、好適にはプランジャが担体中空室の第１区域の壁に対し可能な限り最大の距離を有する区域である。このヒンジ区域に対向して設けることができるのは、遮断要素の固定要素として機能する遮断要素の固定突起である。
本発明に従う装置のプランジャは、遮断要素に面した端に尖端を有することができる。
本発明に従う装置は、遮断要素の中空室とは反対側の第１区域に、遮断要素に面したマンドレルを有することができる。
このマンドレルの先端方向への作用力に基づく遮断要素の動作によって、液体が第１中空室つまり中空室の第１区域から取出し可能であるように、遮断要素を破壊することができる。
本発明に従えば、中空室の第１区域は円筒状に形成することができる。離型を容易にするために、第１区域を円錐状に形成することもできる。
本発明に従えば、遮断要素によって第１区域から分離された第２の区域または第２の中空室を中空室の第１区域に接続することができる。少なくとも中空室の第２区域および第２中空室、好適には中空室および中空室の第１区域も、液体により湿潤可能な壁面を有する。
本発明に従えば、中空室の第２区域または第２中空室は取出し口を備えることができる。取出し口は、本発明に従う装置では、中空室の第２区域の壁面または第２中空室の壁面、つまり担体と遮断要素との間の目標破壊個所にできるかぎり近接した区域に設けることができる。それによって、中空室の第１区域から出る液体ができるかぎり簡略な方法で、第２区域および第２中空室の取出し口に到達できることになる。
前記取出し口の下流に、管路を設けることができる。中空室の第２区域または第２中空室および／または取出し口の下流に設置された管路に、毛管力を高める手段を設けることができる。毛管力を高める該手段は、取出し口による管路への液体の搬送を加速または可能にする機能を果たす。毛管力を高める手段としては、たとえば溝、柱、または支柱などの微細構造要素もしくはフリース要素を用いることができる。同様に、フリース要素を組み合わせた微細構造要素を毛管力増加手段として構成することができる。
さらに、中空室の第２区域または第２中空室に供給管路を接続することができる。
本発明に従う装置において、第２区域の少なくともひとつの壁面を第１区域の少なくとも隣接する壁面に対して少なくとも部分的に後退させることができる。この後退した区域は、環状溝形状に形成することができる。
本発明に従えば、該装置は被覆要素破壊手段を備えることができる。
少量の液体を取出し可能に貯留するための本発明に従う微細構造装置の実施形態は、図面に基づいて以下に詳細に説明される。
図１〜図１６に示される微細構造装置に対する実施形態は極めて類似しているため、相互に対応する部材には同一の参照番号が付されている。
図１に断面が示される実施形態は、好適にはプレート状担体１を備えており、該担体には遮断要素３によって相互に分離された、両側から対向する空間部が設けられている。一方の空間部の開口は被覆要素２により閉鎖されており、それによって被覆要素２、遮断要素３および空間部の側面壁の間に、第１の中空室４が形成される。この第１中空室４は、少量の液体によって完全に充填されている。第１中空室４が少量の液体によって部分的にのみ充填され、小さな気泡を含むことも可能である。他方の空間部は、空間部を設けた担体１の面に装着されたフォイル６によって閉鎖されている。それによって、第２の中空室５が形成されるが、該中空室はフォイル６の遮断要素３および空間部の側面壁によって限定される。
さらに、担体１は同様に片側がフォイル６によって閉鎖されている貫通孔８を有する。該貫通孔は、取出し管路７によって第２中空室５と接続している取出し室を形成する。
遮断要素３は、第２中空室５に面した側の肉厚減少によって形成されている環状の目標破壊個所１０を備えている。
第１中空室４に貯留された少量の液体は、以下のようにして第１中空室４から取り出すことができる。被覆要素２への作用力によって、被覆要素は液体の方向へ押される。液体は基本的に圧縮できないため、被覆要素２へ作用する力は遮断要素３へ伝達される。図１３に示されるように、この力は遮断要素の中央部が環状の目標破壊個所１０に沿ってその他の遮断要素３から切断されるように作用するため、第１中空室４と第２中空室５との間の接続が生じる。搬送力、つまり圧力、重力作用または毛管力によって、液体は第１中空室４から第２中空室５、管路７および取出し室８へ搬送される。その際に好適には第２中空室５または取出し室８に、液状または固体状の試薬または試料を入れることができるため、元々第１中空室に貯留されていた液体がそれらと反応または混合する。
図２に示される実施形態は、第１中空室４が液体によって完全には充填されていないという点が、図１に示される実施形態と異なる。液面と被覆要素２との間には、気体充填された空間が残留する。この場合にも液体を解放するために被覆要素２へ作用する力が、遮断要素１０へ伝達できるために、被覆要素２と遮断要素３との間に遮断要素の中央部と一体結合されたプランジャが設けられている。
図１に示される実施形態とは異なり、図３に示される実施形態は目標破壊個所１０を持たない遮断要素を有する。その代わりに、遮断要素３の破壊を達成するために、その尖端を遮断要素３に向けたマンドレル１３が被覆要素の下側に固定されている。作用力によって被覆要素２が遮断要素３の方向へ押された場合、マンドレル１３の尖端が遮断要素３に食い込み、遮断要素３の遮断作用を解消させる。第１中空室４に貯留された液体は、遮断要素のマンドレル１３によって作られた開口を通って、第２中空室５へ流入する。
図４には図３に類似した実施形態が示されているが、この場合には第１中空室４が液体によって完全に充填されており、また遮断要素３の方向へ突き出るマンドレル１４がフォイル６に取り付けられており、それによって液体を解放するために遮断要素３の破壊が行われる。被覆要素２への作用力によって、第１中空室４内の液体を介して遮断要素３がマンドレル１４の方向へ移動するため、マンドレルの尖端が遮断要素に突き通って破壊する。そこで、第１中空室４からの液体が第２中空室５へ進入できる。
図５に示される本発明に従う微細構造装置の実施形態は、図２に示される装置に類似した構造である。図２に示される実施形態とは異なり、図５の実施形態は被覆要素２において環状の目標破壊個所１１を有する。作用力によって被覆要素の中央部分が下方へ押されると、目標破壊個所１１が破断し、プランジャ１２が遮断要素３の中央部分を押すため、最終的に遮断要素も目標破壊個所１０に沿って破断する。第１中空室４に貯留されている液体は第２中空室５に進入でき、同時に第１中空室４は被覆要素２の開口を介して通気される。流入する空気によって、第１中空室４から第２中空室５への液体の流れが促進される。
図５ａには、図５に示される実施形態の変形例が示されている。この変形例では、遮断要素の目標破壊個所１０はプランジャ１２を完全に囲むほぼ円形区域を占める。被覆要素２の目標破壊個所１１も円形区域を占めており、その下側にプランジャ１２が接触している。被覆要素２の目標破壊個所１１が占める区域の直径は、目標破壊個所１０が占める区域の直径よりもはるかに小さい。そのため、この場合に被覆要素２および遮断要素３の目標破壊個所１０，１１を破壊するために十分なわずかな力を作用させた場合、破断した区域をプランジャ１２とともに下方の第２中空室５へ押し出すことができる。それによって、一方では遮断要素３によって開放された開口の再閉鎖が阻止されるため、液体が第１中空室４から第２中空室５へ進入することができる。他方では、第１中空室４の通気が可能となるため、同様に第１中空室４から第２中空室５への液体の排出が促進される。
さらに図５ａによる本発明に従う装置の変形例では、取出し管路７および該管路の前の第２中空室５の区域にフリース要素２１が設けられている。このフリース要素は毛管力を高めるため、第２中空室５に進入した液体の取出し管路７内の搬送が加速される。
本発明に従う微細構造装置の図６に示される実施形態は基本的に図１に示される実施形態に合致しているが、図６に示された装置は図１に示される装置とは異なり、円筒構造の第１中空室を備えていない。図６に示される実施形態の第１中空室は遮断要素３の方向へ円錐状に推移しており、基本的に円錐台構造をなしている。
図７に従う実施形態は基本的に図１に従う実施形態に合致しているが、第２中空室５に接続する供給管路９を備えている。この供給管路９を介して、第２の液体が第２中空室５に供給できるが、該液体は遮断要素３の破壊後に第１中空室４からの液体と混合される。供給される液体としては、第１中空室４内の液体と同様に、試料、試薬または洗浄液などが対象となる。
図８に示される実施形態も第１中空室４および第２中空室５を備えているが、図８に従う装置は図１〜図７に従う装置とは構造が異なる。すなわち、図８に従う実施形態の担体は、担体の片側に設けられた凹状の空間部を備えており、該空間部は側面壁間に貼着された遮断要素３によって第１中空室４と第２中空室５とに区分されている。空間部に対向する担体側からの管路９，７が担体外面から第２中空室５まで通じており、該中空室に接続している。一方の管路が供給管路９を形成し、他方の管路が取出し管路７を形成する。第１中空室４と第２中空室５との間に貼着された、圧入された、あるいは収縮ばめされた遮断要素３は、公知の方法で形成された目標破壊個所１０を備えており、該個所において遮断要素３を破壊することができる。さらに第１中空室４は液体によって完全に充填されているため、被覆要素２への作用力によって遮断要素３の破壊が生じて、第１中空室４内の液体が第２中空室５へ流入することができる。
図９および図１４に示される実施形態は、被覆要素２を破壊するための特別な手段を備えている。これらの破壊手段は、第１中空室４内にくさび状に突き出る第１中空室４の側面壁の突出部１５によって形成される。この突出部は、被覆要素２に接触する尖端を形成する。被覆要素２が作用力によって下方へ押される場合、突出部１５の尖端が被覆要素２に圧入されてそれを破壊する。それによって、第１中空室４に含まれる液体が遮断要素３の破壊によって開放された際に第１中空室４を脱気するため、第２中空室５からの液体の排出が促進される。図１４に示されたように、第１中空室４は円形断面を有する。
それに対し、図１５には扇形断面を持つ類似装置が示されている。この場合には、たとえば図１６に示されたように、そのような形式の複数の第１中空室を備えた装置において多数の第１中空室がコンパクトに並置できる。さらに図１５には、被覆要素２を破壊するための別の手段が示されている。該手段は第１中空室４の側面壁の切欠き部に嵌め込まれるくさび１６によって形成されるが、図１４に従う突出部１５と同様に、力の作用時に被覆要素２の破壊を惹起する。
図１６に示される本発明に従う装置の上面図には、本発明に従う装置が好適には複数の第１中空室４とそれに接続された遮断要素３を有することが示されている。第１中空室４の下に配置された第２中空室（図示せず）は、図示されていない供給管路を介して供給室１７と接続され、また取出し管路を介して取出し室８と接続されている。これらの供給室１７は、さらに相互に接続することができる。
図１０には、担体１において段差を備えた貫通孔を有する微細構造装置の実施形態が示されている。それによって、該貫通孔は段差の上側で段差の下側におけるよりも大きな直径を有する。段差には遮断要素３を形成する膜が搭載されており、この膜は貫通孔の内径に相当する外径を有する。遮断要素３によって、貫通孔は２つの部分、つまり第１中空室４と第２中空室５とに区分されており、第１中空室４は被覆要素２によって、また第２中空室５はフォイル６によって閉鎖されている。さらに該装置は、公知の方法で形成された管路７および公知の方法で形成された取出し室８を備えている。
図１７〜図１７ｂに示された実施形態は、断面が基本的に楕円形状である第１中空室４および第２中空室５を備えている。これらの両中空室４，５の間に、遮断要素３が配置されている。この遮断要素３は、担体１と一体に結合されている。さらに遮断要素３はプランジャ１２と一体に結合されており、このプランジャは第１中空室４が上方に向けて閉鎖されている被覆要素２と遮断要素３との間の遮断要素３の第１端部に嵌め込まれている。遮断要素のこの第１端部には、遮断要素３と担体１との間に目標破壊個所１０が設けられており、該個所はこの端部から中空室４，５の側面壁に沿って対向端部まで延びるが、対向する第２端部は目標破壊個所を備えていない。遮断要素を破壊するためのわずかな力が被覆要素２に加えられた場合、遮断要素は目標破壊個所に沿って担体１から剥離される。遮断要素３は、さらに第２端部を介して担体１と結合している。したがって、この第２端部は遮断要素が旋回可能に設けられるヒンジ区域を形成している。
第２中空室５には、遮断要素３の第１端部において段差が作られている。この段差は、遮断要素３の第１端部の固定突起２０とともに、わずかな力が被覆要素２に作用した後に遮断要素を移動位置に保持するための要素として機能する。固定突起２０は、遮断要素３の破断および下方旋回によって、第２中空室５の壁にある段差の背後にはまり込む。この移動位置において、わずかな力が被覆要素２に作用しなくなった後でも、液体が第１中空室４から第２中空室５へ流入することができる。
第２中空室５の底には、フリース要素２１が中央および端区域に設けられている。このフリース要素は、第２中空室５に進入した液体を取出し管路７を通って取出し室８に搬送するための毛管力を高める機能を果たす。
図１１に示される実施形態は、多数の特徴によってこれまで述べた装置とは異なるのであるが、同一の特徴には同一の参照番号が付されている。図１１に従う装置の担体１ａ，１ｂは２つに分割されており、プレート状上部１ａおよびプレート状下部１ｂを有する。上部には、円筒穴が接続する円錐空間部がある。この円筒穴には、好適には低弾性球が密閉的に挿入されており、この球は装置の被覆要素２を形成している。上部１ａの下側に設けられた担体の下部１ｂは、上部１ａの空間部および被覆要素２と同列面をなす第１の円筒切片、円錐切片および第２の円筒切片を備えており、第２の円筒切片には好ましくは下側から設けられた円筒空間部が接続する。第１空間部のこの第２円筒切片には、遮断要素３として別の球が密閉的に挿入されており、該球は第１円筒切片および円錐切片を下部１ｂの下側から設けられた空間部から分離している。それによって、第１円筒切片および円錐切片は液体によりほぼ完全に充填された第１中空室４を形成する。下部１ｂの下側にはフォイル６が装着されており、それによって第２中空室は下側から設けられた円筒空間部から構成されている。被覆要素２への作用力によって、第１中空室４内の液体を介して遮断要素３が第２中空室５に押し込まれるため、液体が第２中空室に流入し、そこから管路７を介して取り出すことができる。
第１中空室の直径は、たとえば１ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍとすることができる。これは、第２中空室に対しても同様である。遮断要素３および被覆要素２は、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの直径とすることができる。
図１〜図１０に従う実施形態の１つの第１中空室の直径は、２ｍｍ〜８ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。高さは１ｍｍ〜７ｍｍ、また容積は１０ｍｍ3〜１００ｍｍ3とすることができる。担体１および遮断要素３は、ポリスチロールまたはポリカーボネートから接続することができる。
図１２に示される実施形態がその他の実施形態と異なる点は、第１の区域４ａおよび第２の区域５ａからなる１つの中空室しか持たないことである。該中空室は、可変的に第１区域４ａおよび第２区域５ａに区分可能である。その際の分離は、第１区域の側面壁間に移動可能に支持されている遮断要素によって行われる。この遮断要素は、プランジャ１２を介して、同様に移動可能に第１区域４ａにおいて支持された被覆要素２と結合されている。さらに、この中空室の第２区域５ａの第１区域４ａに臨む区域では、中空室の側面壁が環状溝形状に後退している。
図１２に示される装置は、以下のように操作することができる。先ず、遮断要素３、プランジャ１２および被覆要素２からなる部材は、被覆要素２が第１区域４ａから突き出るまで、第１区域４ａから引き出される。その際に被覆要素２と中空室の第１区域４ａの上端との間に生じる隙間によって、液体が中空室４ａに充填できる。次に液体を中空室の第１区域４ａに貯留するために、遮断要素３、プランジャ１２および被覆要素２からなる部材は、被覆要素２が中空室の第１区域４ａの側面壁に密着するまで、下方へ動かされる。中空室の第１区域４ａに貯留された液体を解放すべき場合には、被覆要素２が力の作用によって下方へ動かされる。そこで、遮断要素３は中空室の第２区域５ａの上端の環状溝形状の区域に突き出る。環状溝によって、中空室の第１区域４ａと第２区域５ａとの間の結合が行われるため、液体は第１区域４ａから第２区域５ａへ進入できる。
図１２ａには、図１２に従う実施形態の変形例が示されている。この変形例は、中空室の第２区域５ａが第１区域４ａよりも大きな直径を有することが異なっている。この段差によって、外力の作用によって被覆要素、プランジャ１２および遮断要素１１を完全に下方へ移動させることが可能であるため、被覆要素２、遮断要素３およびプランジャ１２は中空室の第２区域５ａに完全に押し込まれて、その中に完全に落下できる。被覆要素２、遮断要素３およびプランジャ１２からなる要素が中空室の第２区域５ａにある場合、液体は第２区域５ａに到達している、あるいは中空室の第２区域５ａを介して取出し管路７に到達できることが保証される。
本発明に従う装置によって、液体を中空室に長時間貯留した後に、反応または他の化学的工程を実施するために開放することが可能となる。従来から使用されてきた担体に挿入された小形の容器、すなわち予め液体を充填しておき、工具を用いて突き破ることを要する容器は、もはや不要である。液体は直接的に担体に貯留されるため、担体での液体のコンパクトな配置が可能であり、液体を貯留する中空室の形状も使用上の要請に応じて、自由に選定することができる。
微細構造装置に対する本発明の実施の一形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明の他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 微細構造装置に対する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。 操作後の図１に従う装置図である。 図９の切断面線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った装置の断面図である。 別の実施形態の対応断面図である。 少量の液体を受容するための複数の中空室を備えた本発明に従う装置の上面図である。 わずかな力の作用前の本発明に従う装置の実施形態の図である。 わずかな力の作用後の図１７に従う実施形態の図である。 図１７の切断面線ＸＶＩＩｂ−ＸＶＩＩｂから見た断面図である。
符号の説明
１，１ａ，１ｂ 担体
２ 被覆要素
３ 遮断要素
４ 第１中空室
４ａ 第１区域
５ 第２中空室
５ａ 第２区域
６ フォイル
７ 取出し管路
８ 貫通孔
９ 供給管路
１０，１１ 目標破壊個所
１２ プランジャ
１３，１４ マンドレル
１５ 突出部
１６ くさび
１７ 供給室
２０ 固定突起
２１ フリース要素

Claims (41)

  1. 少量の液体を取出し可能に貯留するための微細構造装置であって、
    担体（１）と、少量の液体を貯留するための少なくとも１つの第１の区域を備えた第１の中空室（４）とを有し、
    第１中空室（４）の第１区域は担体（１）内に形成され、
    前記第１区域は被覆要素（２）および遮断要素（３）によって閉鎖され、
    さらにまた被覆要素（２）から遮断要素（３）へ力を伝達するための手段を備え、この力は遮断要素と担体との間の結合または遮断要素を破壊し、液体が第１中空室（４）の第１区域から取出し可能とすることを特徴とする微細構造装置。
  2. 担体が一体構造であることを特徴とする請求項１記載の微細構造装置。
  3. 遮断要素（３）と担体（１）とが一体構造で相互に結合されていることを特徴とする請求項１または２記載の微細構造装置。
  4. 遮断要素（３）と担体（１）とが相互に接着されている、あるいは締結されていることを特徴とする請求項１または２記載の微細構造装置。
  5. 担体（１）と遮断要素（３）との結合が目標破壊個所（１０）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  6. 遮断要素（３）と担体（１）とが相互にポジティブロック結合されていることを特徴とする請求項１または２記載の微細構造装置。
  7. 力によって、遮断要素が担体に対して開放位置へ移動可能であることを特徴とする請求項６記載の微細構造装置。
  8. 遮断要素（３）は球であることを特徴とする請求項１，６または７記載の微細構造装置。
  9. 被覆要素（２）は膜またはフォイルであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  10. 被覆要素（２）は積層、密封または接着によって、担体（１）と結合されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  11. 被覆要素（２）は金属被覆されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  12. 遮断要素（３）と担体（１）との間の結合あるいは遮断要素（３）を破壊するためのわずかな力の作用時には、被覆要素（２）は破壊不可能であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  13. わずかな力の作用時に被覆要素（２）を移動位置に保持できる被覆要素を固定する要素を有することを特徴とする請求項１４記載の微細構造装置。
  14. 遮断要素（３）と担体（１）との間の結合あるいは遮断要素（３）を破壊するためのわずかな力の作用時に、被覆要素（２）は少なくとも目標破壊個所（１１）において破壊可能であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  15. 被覆要素（２）における目標破壊個所（１１）は、担体（１）と遮断要素（３）との間で目標破壊個所（１０）により占められる区域よりも小さい区域を被覆要素（２）において占めることを特徴とする請求項１４記載の微細構造装置。
  16. わずかな力の作用時に被覆要素を破壊可能な被覆要素破壊手段を有することを特徴とする請求項１４または１５記載の微細構造装置。
  17. 被覆要素破壊手段（１５，１６）を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  18. 被覆要素（２）は球であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  19. わずかな力の作用で遮断要素を移動位置に保持できる遮断要素（３）の固定要素を有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  20. 遮断要素（３）は遮断要素（３）の固定要素として、遮断要素（３）の移動位置において担体の突出部に嵌り込む固定突起を有することを特徴とする請求項１９記載の微細構造装置。
  21. 遮断要素（３）の固定要素としての円錐空間部を有することを特徴とする請求項１９記載の微細構造装置。
  22. 力伝達手段は、中空室（４）の第１区域に貯留された液体を含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  23. 力伝達手段は、被覆要素（２）および／または遮断要素（３）に取り付けられたプランジャ（１２）を有することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  24. プランジャ（１２）は、中空室（４）の中央において遮断要素（３）に取り付けられることを特徴とする請求項２３記載の微細構造装置。
  25. プランジャ（１２）は、中空室（４）の中央外において遮断要素（３）に取り付けられることを特徴とすることを特徴とする請求項２３記載の微細構造装置。
  26. 遮断要素（３）と担体（１）との間の目標破壊個所（１０）は、ヒンジ区域を除く遮断要素（３）のプランジャの固定区域を囲むことを特徴とする請求項２５記載の微細構造装置。
  27. ヒンジ区域は、プランジャに対し可能な限り最大の距離を有する担体（１）と遮断要素（３）との間の区域であることを特徴とする請求項２６記載の微細構造装置。
  28. ヒンジ区域に対向して、固定突起は遮断要素に設けられることを特徴とする請求項２７記載の微細構造装置。
  29. プランジャ（１３）は、被覆要素（２）に取り付けられ、遮断要素（３）に向いた端部に尖端を有することを特徴とする請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  30. 中空室（４）の第１区域とは反対の遮断要素（３）側に、遮断要素（３）に向けられたマンドレル（１４）を有することを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  31. 中空室（４）の第１区域は円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  32. 中空室（４）の第１区域は円錐台状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  33. 中空室の第１区域（４ａ）に第２の区域（５ａ）または第２の中空室（５）が接続しており、それらは遮断要素（３）によって第１区域から分離されていることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  34. 中空室の第２区域（５ａ）または第２中空室（５）が取出し開口を有することを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  35. 取出し開口は中空室の第２区域（５ａ）の壁または第２中空室の壁に設けられており、該開口は担体（１）と遮断要素（３）との間の目標破壊個所（１０）に直接的に当接していることを特徴とする請求項１９記載の微細構造装置。
  36. 取出し開口の下流に管路（７）が配置されていることを特徴とする請求項３４または３５記載の微細構造装置。
  37. 中空室の第２区域（５ａ）または第２中空室（５）および／または管路（７）に、毛管力増加手段が設けられることを特徴とする請求項３２〜３５のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  38. 毛管力増加手段は溝、柱、支柱などの微細構造要素および／またはフリース要素によって形成されることを特徴とする請求項３６記載の微細構造装置。
  39. 中空室の第２区域（５ａ）または第２中空室（５）に、供給管路が通じることを特徴とする請求項３３〜３８のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  40. 第２区域（５ａ）の少なくとも１つの壁面が、第１区域（４ａ）の少なくとも１つの隣接する壁面に対して、少なくとも部分的に後退していることを特徴とする請求項３３〜３９のいずれか１項に記載の微細構造装置。
  41. 請求項１〜４０のいずれか１項に記載の微細構造装置における取出し方法であって、
    被覆要素（２）に対して力が加えられる工程と、
    力の伝達手段は遮断要素（３）へ力を伝達する工程と、
    遮断要素（３）に対する作用力によって、遮断要素（３）と担体（１）との間の機械的結合が破壊される、あるいは遮断要素（３）が破壊される工程と、
    力が作用すると、遮断要素（３）の区域において開放用開口が生じるため、液体を中空室（４）の第１区域から取り出すことができる工程とを含む取出し方法。
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