JP2009507214A - 均質な流動プロフィールを有する圧縮性マトリックスを備えた装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、挿入されたマトリックスを含む貫流(flow through)セルを有する流体工学的デバイス(fluidic device)、流体工学的デバイスを製造するための方法および器具、前記装置を含むシステムならびにかかる装置の使用方法に関する。
化学反応の実施に有用な装置により広い応用が見出された。特に化学分析、例えば血中のコレステロールのような体液の組成の測定などにおいて、さらなる分析を妨害する細胞などの組成の除去用のフリースを含む装置が一般に使用される。さらに、EP 0 738 733には、体液から核酸を分離するための装置が知られている。しかし、この装置は試料の調製および検出を統合していない。統合された装置は安全性の利点、汚染からの保護、および検出などの他の機能を組み合わせる可能性を有する。
本発明の第一の目的は、
-流入ポート、
-流出ポート、および
-流体透過性で、前記流入ポートと前記流出ポートの間のチャンバ内に設置され、圧縮度(Degree of Compression)の高い値と比較して圧縮度の低い値でより高い流動抵抗(flow resistance)を有する圧縮性マトリックス、ならびに短距離(shorter length)流路および長距離(longer length)流路を備えた前記マトリックスを通って前記流入ポートから前記流出ポートへと続く複数の流路
を備える貫流チャンバを含む流体工学的デバイスであって、
前記マトリックスが少なくとも1次元(dimension)で不均一に圧縮され、長距離流路よりも短距離流路でより強く圧縮される、流体工学的デバイスである。
-流入ポート、
-流出ポート、
-側壁、
-上壁と底壁の最大距離が20mm以下であり、より好ましくは5〜0.3mm、最も好ましくは0.3〜3mmである上壁および底壁、ならびに
-流体透過性で、前記流入ポートと前記流出ポートの間に設置され、より高い圧縮率でより高い流動抵抗を有する圧縮性マトリックス、短距離流路および長距離流路を備えた前記マトリックスを通って前記流入ポートから前記流出ポートへと続く複数の流路
を備える貫流チャンバを含む流体工学的デバイスであって、
種々の流路に沿った前記上壁と前記底壁の平均距離が前記長距離流路よりも前記短距離流路で短い、流体工学的デバイスである。
a 前記チャンバよりも大きいサイズを有する一片(piece)の圧縮性マトリックスを作製する工程、
b 前記一片を前記装置の開口部から前記チャンバ内に挿入する工程、および
cシーリング壁によって前記開口部をカバーし、それによりマトリックスを不均一に圧縮する工程
を含む流入ポートおよび流出ポートを有する貫流チャンバを含む流体工学的デバイスの製造方法であって、前記チャンバが弱い圧縮と比べ強い圧縮でより高い流動抵抗を有する一片の圧縮性マトリックスを含み、前記圧縮性マトリックスが弱い圧縮と比較して強い圧縮でより高い流動抵抗を有する、方法である。
本発明により、
-マトリックス上に化合物を均一に分配するため、特に、マトリックス中を流れる流体中に存在する物質を均一に吸着または固定するため
または
-マトリックスを洗浄するため(洗浄=マトリックスの開口空間に残る流体の除去またはマトリックスの表面に吸着もしくは結合した物体の除去)
または
-流体もしくは流体中の運搬される物体とマトリックスの表面の間の反応を行なうため
または
-マトリックスの表面から物体を脱着もしくは溶解するため
または
-サイズ排除(または濾過)により物体を分離するために、
長距離流路と比較して、短距離流路でフローを減少させることが好ましいと見出された。好ましくは、体積要素(volume element)のマトリックス中にとどまる時間は、各流路について実質的に同じであるべきである。つまり、異なる流路を流れる異なる体積要素の前面が、ほぼ同時に流出ポートに達する。好ましくは貫流時間(有限の体積要素がマトリックスを通過するのに費やされる時間)は、(幾何学的に理解される)長距離流路および短距離流路に対して大きく変化しない。好ましくは、貫流時間は、全流路について、(平均貫流時間に対して)+/-20%未満、より好ましくは+/-10%、最も好ましくは0%変化する。
-流入ポート、
-流出ポート、および
-流体透過性で、前記流入ポートと前記流出ポートの間のチャンバ内に設置され、弱い圧縮率と比較して強い圧縮速度でより高い流動抵抗を有する圧縮性マトリックス、ならびに短距離流路および長距離流路を備えた前記マトリックスを通って前記流入ポートから前記流出ポートへと続く複数の流路
を備える貫流チャンバを含む流体工学的デバイスであり、
前記マトリックスは、少なくとも1次元で不均一に圧縮され、長距離流路よりも短距離流路で強く圧縮される。
a チャンバの大きさより大きい大きさを有する一片の圧縮性マトリックスを作製する工程、および
b 前記デバイスの開口部を介して前記一片を前記チャンバ内に挿入する工程、および
c シーリング壁によって前記開口部を覆い、それによりマトリックスを圧縮する工程
を含む方法である。
- マトリックスの前記一片を得るために圧縮性マトリックスの広大な一片から圧縮性マトリックスの一片を押抜く手段
- 前記デバイスの開口部を介して押抜き手段からチャンバ内に、マトリックスの押抜かれた一片を移動させる手段
- 一片の圧縮性マトリックスを受けるチャンバを有する診断用(diagnostics)貫流デバイスを、前記移動手段に接近可能となるように位置決めする手段、および
- 圧縮性マトリックスの前記一片が、圧縮されているとき、前記チャンバ内に誘導する手段
を備える貫流チャンバ内に一片の圧縮性マトリックスを含む貫流デバイスを製造するための器械である。
- 流体輸送モジュールを有する器械、および
- 本発明によるデバイス
を備える流体の解析のためのシステムである。
チャンバの高さの関数としての流動抵抗の測定のためのデバイスの作製
分子診断目的のための核酸の単離用の流体工学的デバイスを以下のようにして作製した。
チャンバの高さの関数としての流動抵抗の測定
流動抵抗を、実施例1で作製したデバイスにおいて一定の微分(differential)定数で通過する流速を測定することにより測定した。結果を図2に示す。Y軸は100で割ったDCを示し、X軸は、%での流動抵抗を示す。1.00(100%)のDCは、100%の流動抵抗に相当する。
本発明によるデバイスおよび流動均一性の測定
デバイスは実施例1に記載のようにして作製するが、溝(20)は、図3の断面図に示すように、溝の中央に最大0.7mmの隆起部(13)を有した。
2 流体導入ポート
3 流体排出ポート
4 チャネル
5 チャネル
6 流入ポート
7 流出ポート
8 チャンバ
9 側壁
10 短距離流路
11 長距離流路
12 マトリックス
13 隆起部
14 シーリング壁
15 本体
16 押抜き手段
17 フリース
18 プランジャー
19 漏斗
20 溝
21 押抜かれたマトリックス
Claims (28)
- - 流入ポート、
- 流出ポート、両方のポートは、流体が、チャンバ中を貫流することにより前記チャンバ内で処理されることを可能にするように設計される、
- 前記流入ポートおよび前記流出ポートの間のチャンバ内に配置され、高値の圧縮度と比べて低値の圧縮度で、より高い流動抵抗を有する流体透過性圧縮性マトリックス、短距離流路および長距離流路を含む前記マトリックスを通って前記流入ポートから前記流出ポートまで延びる複数の流路
を備える貫流チャンバを含む流体工学的デバイスであって、
前記マトリックスが、少なくとも1次元に不均一に圧縮され、長距離流路よりも短距離流路の少なくとも1つの断面においてより強く圧縮されることを特徴とするデバイス。 - 前記次元が短距離流路に直交する、請求項1記載のデバイス。
- 平均圧縮度が100%より小さく、圧縮度の範囲が少なくとも5%である、請求項1または2記載のデバイス。
- 平均圧縮度が90%より小さく、圧縮度の範囲が少なくとも10%である、請求項1〜3いずれか記載のデバイス。
- マトリックスが繊維系フリースまたは多孔質体である、請求項1〜4いずれか記載のデバイス。
- 圧縮の差がチャンバの高さの違いによって実現される、請求項1〜5いずれか記載のデバイス。
- 圧縮の差が、チャンバの底面または/およびチャンバのカバーを成形することによって実現される、請求項1〜6いずれか記載のデバイス。
- - 流入ポート、
- 流出ポート、両方のポートは、流体が、チャンバ中を貫流することにより前記チャンバ内で処理されることを可能にするように設計される、
- 側壁、
- 上壁および下壁、ここで、前記上壁および前記下壁の最大間隔は、20mm以下、より好ましくは5〜0.1mm、最も好ましくは0.2〜3mmである、
- 前記流入ポートおよび前記流出ポートの間に配置される流体透過性圧縮性マトリックス、短距離流路および長距離流路を含む前記マトリックスを通って前記流入ポートから前記流出ポートまで延びる複数の流路
を備える貫流チャンバを含む診断用貫流デバイスであって、前記上壁および前記下壁の間の種々の流路に沿った平均間隔が、前記長距離流路よりも前記短距離流路で小さいことを特徴とするデバイス。 - 前記上壁および前記下壁の間の前記チャンバの高さが、前記チャンバの最大高さの100%〜20%以内で異なる請求項1〜8いずれか記載のデバイス。
- チャンバの側壁間の最大間隔とチャンバの上壁および下壁間の最大間隔との比が、2:1〜500:1、より好ましくは4:1〜40:1、最も好ましくは5:1〜15:1である、請求項1〜9いずれか記載のデバイス。
- 前記マトリックスの幅に対する前記短距離流路に沿って測定されたマトリックスの長さの比が20:1〜1:20、より好ましくは5:1〜1:5、最も好ましくは2:1〜1:2である、請求項1〜10いずれか記載のデバイス。
- 上壁および下壁間の最小間隔が0.2〜3mmである、請求項1〜11いずれか記載のデバイス。
- 前記流入および前記流出間の前記チャンバの幾何的配置が、前記流入および前記流出ポート間の連結部に関して面対称である、請求項1〜12いずれか記載のデバイス。
- マトリックスを収容しているチャンバの形状が、円形または角の丸い長方形である、請求項1〜13いずれか記載のデバイス。
- 円形チャンバマトリックスの形状が基本的に柱状である、請求項1〜14いずれか記載のデバイス。
- マトリックスが、流体の成分に結合し得る材料からなる請求項1〜15いずれか記載のデバイス。
- マトリックスが、前記チャンバ内で貫流方向と直交する2つの直交する次元において圧縮され、少なくとも一方向において圧縮度が異なる、請求項1〜16いずれか記載のデバイス。
- 前記透過性の圧縮マトリックスが、前記流入ポートおよび前記流出ポートの間のチャンバの流路と直交する少なくとも1つの断面において前記チャンバに完全に充満されることを特徴とする、請求項1〜17いずれか記載のデバイス。
- マトリックスが、固相吸収体、イオン交換体もしくは試薬の担体またはフィルターである、請求項1〜18いずれか記載のデバイス。
- 前記マトリックスがフリースであることを特徴とする、請求項1〜19いずれか記載のデバイス。
- 前記流入および流出ポートがチャンバの対向する位置に配置される、請求項1〜20いずれか記載のデバイス。
- a チャンバの大きさより大きい大きさを有する一片の圧縮性マトリックスを作製する工程、および
b 前記デバイスの開口部を介して前記一片を前記チャンバ内に挿入する工程
c シーリング壁によって前記開口部を覆い、それによりマトリックスを圧縮する工程
を含む、請求項8記載の診断用貫流デバイスの製造方法。 - 前記チャンバが平坦チャンバであり、前記デバイスの前記開口部が前記チャンバの平坦側面上に配置される、請求項22記載の方法。
- 前記一片が、
- 圧縮性マトリックスの広大な一片から前記一片を押抜くこと
- 前記チャンバ内に挿入する前に前記一片を圧縮すること
- 前記一片を、圧縮された状態で前記チャンバ内に挿入すること、および
- 前記マトリックスを、前記流入ポートおよび前記流出ポートの連結部と直交する平面において、さらに圧縮することによって作製されること
を特徴とする、請求項22または23記載の方法。 - - マトリックスの一片を得るために圧縮性マトリックスの広大な一片から圧縮性マトリックスの一片を押抜く手段
- デバイスの開口部を介して押抜き手段からチャンバ内に、マトリックスの押抜かれた一片を移動させる手段
- 一片の圧縮性マトリックスを受けるチャンバを有する診断用貫流デバイスを、前記移動手段に接近可能となるように位置決めする手段、および
- 圧縮性マトリックスの前記一片が、圧縮されているとき、前記チャンバ内に誘導する手段
を備える、貫流チャンバ内に一片の圧縮性マトリックスを含む貫流デバイスの製造のための器械。 - 前記移動手段がプランジャーである、請求項25記載の器械。
- 前記誘導手段が漏斗であり、その直径が、前記チャンバの直径以下の直径まで小さくなっている、請求項25または26記載の器械。
- 前記デバイスが圧縮マトリックスの該一片を含む場合、前記チャンバの前記開口部を閉鎖する手段をさらに含む、請求項25〜27いずれか記載の器械。
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