JP2013545967A

JP2013545967A - マイクロフルイディックプラットホーム

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Publication number: JP2013545967A
Application number: JP2013532175A
Authority: JP
Inventors: トビアスローデンフェルス; タントゥヘルミッヒ−ドン; ゲルトブランケンシュタイン
Original assignee: Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Current assignee: Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-12-26
Also published as: WO2012045753A1; US20140166108A1; EP2624955A1

Abstract

本発明は、マイクロフルイディックプラットホーム（１）の少なくとも２つの場所（１００，１０１）相互間での液体（Ｐ）、特にサンプル液体の移動を開始させる少なくとも１つの手段（１２）を有するマイクロフルイディックプラットホーム（１）及びこれを用いる方法に関する。本発明によれば、少なくとも１つの手段（１２）は、マイクロフルイディックプラットホーム（１）に可動的に連結されたカバー状コンポーネント（１１）に取り付けられた可変体積及び／又は形状の要素として構成される。コンポーネント（１１）を動かすことにより、要素（１２）の体積及び／又は形状の変化により少なくとも１つの場所（１００）のところに位置する液体（Ｐ）をこの場所（１００）から少なくとも１つの別の場所（１０１）に少なくとも部分的に移動させるような位置に要素（１２）を至らせることができる。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、マイクロフルイディックプラットホームであって、マイクロフルイディックプラットホームの少なくとも２つの場所相互間における液体、特にサンプル（検体）液体の移動を開始させる少なくとも１つの手段を備えたマイクロフルイディックプラットホームに関する。

本発明における「マイクロフルイディックプラットホーム」という用語は、検査又は操作されるべきサンプル液体をキャビティ内に収容することができ、そして適当な手段（例えば、マイクロチャネル内で作用する毛管力）によって対応して設けられている反応場所に運ぶことができる全ての物体又は装置を含むことを意味している。

特に、本発明は、個々の試験又は測定を実施するために使用できるマイクロフルイディックプラットホーム、例えばサンプルキャリヤ、試験ストリップ、バイオセンサ等を含む。例えば、生物学的液体（例えば、血液、尿又は唾液）を病原体又は不適合があるかどうかについて検査するだけでなく他方において例えばグルコース（血糖）又はコレステロール（血液中の脂肪）の含有量について検査することができる。この目的のため、対応の検出反応又は反応のカスケード全体がマイクロフルイディックプラットホーム上で行われる。

これらのためには、生物学的サンプル液体を適当な手段によってこの目的のために設けられた１つ又は複数の反応場所まで運ぶことが必要である。サンプル液体のこの運搬は、例えば、受動的毛管力（対応の毛管システム又はマイクロチャネルによる）又は能動的作動システムによって実施できる。

用いられる能動的作動システムは、例えば、マイクロフルイディックプラットホーム外部又はマイクロフルイディックプラットホーム上に配置される場合のある噴射ポンプ又はダイヤフラムポンプであるのが良い。

一般に、マイクロフルイディックプラットホームは、数マイクロリットルオーダの所与の量のサンプル液体の付着又は塗布のためにサイズが数ミリメートルのオーダのサンプル付着又は塗布領域を有し、サンプル液体（例えば、血液）は、マイクロチャネル又はマイクロチャネルシステムを通って対応のサンプル利用領域又は反応場所に運ばれる必要がある。サンプル液体のこの運搬又はこの移動は、確実に且つ簡単な仕方で行われるべきである。

独国特許出願公開第１０２００４０５００６２（Ａ１）号明細書は、例えば、この種のマイクロフルイディックプラットホームを記載しており、他方、複数の使用可能なプラットホームをエンドレスストリップとして互いに接合することができ、そして使用のためにストリップから個々に取り外すことができる。サンプル液体は、ここでは、もっぱら毛管力によって運ばれる。

独国実用新案第２０２００９００８０５２（Ｕ１）号明細書は、毛管力と更に圧力源の形態をした能動的要素の両方がサンプル液体の移動を開始させるため又はこのサンプル液体を運ぶための手段として用いられているマイクロフルイディックプラットホームを記載している。図示の装置は、マイクロフルイディックシステム内で運搬プロセスを正確且つ安全に制御することができるようになっており、他方、マイクロフルイディックプラットホームの製造費は、比較的低く保たれるべきである。

独国特許出願公開第１０２００４０５００６２（Ａ１）号明細書独国実用新案第２０２００９００８０５２（Ｕ１）号明細書

本発明が解決しようとする課題は、液体、特にサンプル液体の少なくとも一部分をマイクロフルイディックプラットホーム上の２つの場所相互間で確実に且つ容易に管理できる仕方で運ぶことができる一般型の別のマイクロフルイディックプラットホームを提供することにある。

少なくとも２つの場所は、例えば、一方において、サンプル液体が付着又は塗布されるサンプル付着又は塗布領域であり、他方において、サンプル利用領域又は反応領域であるのが良く、サンプル液体は、このサンプル利用領域又は反応領域に運ばれてこの中で、適当な試薬との特定の検出反応を受けるようになっている。サンプル付着又は塗布領域とサンプル利用領域の両方は、キャビティとして具体化されるのが良い。

上述の課題は、請求項１に記載された特徴によって解決される。本発明の有利な実施形態又は別の特徴は、それぞれの従属形式の請求項から推定できる。

本発明は、マイクロフルイディックプラットホームであって、マイクロフルイディックプラットホームの少なくとも２つの場所相互間での液体、特にサンプル液体の移動を開始させる少なくとも１つの手段を有するマイクロフルイディックプラットホームで始まっている。

この場合、本発明によれば、少なくとも１つの手段は、マイクロフルイディックプラットホームに可動的に連結された少なくとも１つのコンポーネントに取り付けられた可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素を含み、コンポーネントの移動により、要素の体積及び／又は形状の変化により少なくとも１つの場所のところに位置する液体をこの場所から少なくとも１つの別の場所に少なくとも部分的に移動させるような位置に要素に至らせることができることが提案される。

この解決手段により、本質的にマイクロフルイディックプラットホームとは別個独立の外部機器（例えば、外部ポンプ）を必要としないで、マイクロフルイディックの２つの場所相互間で液体を移動させることが極めて容易である。当然のことながら、液体を毛管力によって純粋に受動的に運ぶ追加の毛管チャネルがマイクロフルイディックプラットホーム上に設けられても良い。

可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素が体積の増加により少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に満たし又は体積の減少により先に要素により少なくとも部分的に満たされた少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に空けるような位置に可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素をコンポーネントの移動により至らせることができ、或いは、要素の形状の変化により要素によって少なくとも部分的に画定されている少なくとも１つのキャビティの体積を変化させることができるようにすれば極めて好都合であることが判明した。

したがって、ここに記載されている本質的な特徴は、可変体積及び／又は形状の要素である。この要素が体積を増大させた状態で少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に充填する場合、キャビティは、好ましくは、マイクロフルイディックプラットホームのサンプル付着領域であるのが良い。

このサンプル付着領域が先に導入されたサンプル流体を収容している場合、サンプル液体は、サンプル付着領域中への要素の体積の増大に従ってサンプル付着領域から出されて例えばサンプル利用領域の方向に運搬可能である。かくして、このようにして体積が変化すると共に或る程度までその形状も変化する要素は、サンプルをサンプル付着領域からサンプル利用領域に運ぶための一種の過剰圧力ポンプを構成するコンポーネントである。

しかしながら、これとは逆に、要素が体積を減少させて要素によって先に少なくとも部分的に充填されている少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に空けることも又可能である。この場合、キャビティ内で容積が空けられることによって真空が生じる。キャビティがサンプル利用領域に流体結合されている（例えば、対応のマイクロチャネルを経て）と共にサンプル利用領域がサンプル付着領域に結合されている場合、これにより、サンプル利用領域の方向又は空けられたキャビティの方向におけるサンプル付着領域に送り出されたサンプル液体の移送が開始される。かくして、この場合、可変体積及び／又は形状の要素は、サンプル液体を運ぶ一種の真空ポンプとして働く。

最後に、要素がその形状のみが変化可能であり、この要素が特定の位置でキャビティを少なくとも部分的に画定することも又可能である。サンプル付着領域は、例えば、可変形状の要素によって少なくとも部分的に画定されるキャビティの部分であっても良い。例えばメンブレンとして構成できる可変形状の要素がこの場合キャビティ内に押し込められると、可変形状の要素により画定されるキャビティの容積が減少する。これにより、一種の手動ダイヤフラムポンプが構成され、かかるポンプは、マイクロフルイディックプラットホーム内に一体化され、サンプル付着領域に流体結合されているサンプル利用領域へのサンプル液体の運搬を開始させることができる。形状が変化可能なメンブレン状要素に加わる圧力が減少した場合、この要素によって少なくとも部分的に画定されるキャビティの容積が再び増大し、その結果、液体を逆方向に運び、即ち、液体を要素によって少なくとも部分的に画定されているキャビティに向かって戻すことが可能である。これに対応した用途を想定することができる。

コンポーネントをカバーとして具体化し、少なくとも１つの位置において少なくとも１つのキャビティを覆うことが極めて有利であることが判明した。好都合には、カバー状コンポーネントは、マイクロフルイディックプラットホームを少なくとも２つの互いに反対側の側部から覆うよう構成されているのが良い。

キャビティが例えばサンプル付着領域である場合、カバー状コンポーネントの移動により、いわば二重の機能がトリガされる。一方において、サンプル付着領域に付着させたサンプル溶液の運搬は、可変体積及び／又は形状の要素によって生じ、それと同時に、他方において、サンプル付着領域は、覆われ、このようにして、例えば、ユーザ又はサンプル液体の環境の汚染によるサンプル液体の次の汚染が確実に阻止される。

マイクロフルイディックプラットホームは、カバー状コンポーネントがマイクロフルイディックプラットホームと共に摺動可能であり又は回動可能であるようにマイクロフルイディックプラットホームに連結された場合、特に取り扱いが容易であるよう構成されているのが良い。

好都合には、少なくとも１つの封止手段が少なくとも１つのキャビティを覆っているカバー状コンポーネントの少なくとも１つの位置において、覆われたキャビティを外方に封止するよう設けられているのが良い。これにより、可変体積及び／又は形状の要素の効果が強化される。

封止装置は、覆われるべき少なくとも１つのキャビティに向いたカバー状コンポーネントの側部に設けられると非常に有用である。変形例として、封止手段は、プラットホームに、特に覆われるべきキャビティの周りで設けられても良い。用いられる封止手段は、例えば、封止されるべき領域にこれに対応してくっつくことができるフィルム状シールであっても良い。しかしながら、シールの他の形状、例えばリップ状シールも又、採用可能である。

本発明の有利な別の特徴によれば、カバー状コンポーネントは、少なくとも１つのキャビティ又は開口部を有し、可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素がキャビティ又は開口部内に少なくとも部分的に保持されることが想定される。このように、この要素は、カバー状コンポーネントの移動中、カバー状コンポーネントと共に容易に運搬可能である。

特に、可変体積及び／又は形状の要素は、キャビティを露出されるカバー状コンポーネントの第１の位置において圧縮され、カバー状コンポーネントをキャビティが封止的に覆われて可変体積及び／又は形状の要素がキャビティ中に弛緩する第２の位置に至らせることができ、キャビティは、少なくとも１つの他のキャビティ、特にサンプル利用領域に流体結合されると好都合である。

キャビティは、有利には、技術的医用測定器具、例えばバイオセンサ、試験ストリップ等のサンプル付着領域であるのが良い。可変体積及び／又は形状の要素がカバー状コンポーネントの対応の移動後にサンプル付着領域中に膨張すると、サンプル液体は、サンプル利用領域の方向に押し出される。

本発明の別の実施形態によれば、可変体積及び／又は形状の要素は、カバー状コンポーネントの第１の位置において、マイクロフルイディックプラットホームのキャビティ中に弛緩し、キャビティを封止的に覆う第２の位置にカバー状コンポーネントを至らせることができ、第２の位置において、可変体積及び／又は形状の要素がキャビティを再び空けると共に圧縮され、マイクロフルイディックプラットホームのキャビティは、少なくとも１つの他のキャビティ、特にサンプル利用領域及び／又はサンプル付着領域に流体結合されることが想定できる。

この別の特徴によれば、カバー状コンポーネントの移動中、サンプル付着領域に付着させたサンプル液体は、空いたキャビティに向かって、即ち、従って、サンプル利用領域にも向かって運ばれる。

カバー状コンポーネントの容易な移動を保証するため、可変体積又は形状の要素は、キャビティに向いた側部に斜面を有すると好都合である。

本発明の更に別の特徴によれば、可変体積及び／又は形状の要素は、メンブレン状の形態のものであり、カバー状コンポーネントを少なくとも１つのキャビティが封止的に覆われる位置に至らせることができ、メンブレン状要素は、少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に画定し、他方、メンブレン状要素に圧力を加えることにより、メンブレン状要素により少なくとも部分的に制限される少なくとも１つのキャビティの体積の減少が生じる。この別の特徴により、特に、事実上カバー状コンポーネントに組み込まれるダイヤフラムポンプを構成することが可能である。

また、当然のことながら、マイクロフルイディックプラットホームは、有利には、複数のキャビティを有し、可変体積及び／又は形状の複数の要素が設けられ、これら複数の要素は、マイクロフルイディックプラットホームに可動的に連結された少なくとも１つのコンポーネントに取り付けられることも又可能である。このように、例えば、複数種類の（場合によっては互いに異なる）サンプル液体を例えば幾つかのサンプル付着領域に付着させることができ、コンポーネントの移動により、上述したようなサンプル液体の移動を開始させることができる。

しかしながら、本発明は、上述のマイクロフルイディックプラットホームに関するだけでなく、本発明のマイクロフルイディックプラットホームを用いてマイクロフルイディックプラットホームの少なくとも２つの場所相互間における液体、特にサンプル液体の移動を開始させる方法にも関する。

本発明によれば、この方法は、少なくとも次のステップ、即ち、
‐マイクロフルイディックプラットホームに可動的に連結された少なくとも１つのコンポーネントによって少なくとも１つのキャビティを封止的に覆うステップ及び
‐少なくとも１つのキャビティ内に入っている液体が少なくとも部分的にキャビティから出され又は液体が少なくともキャビティの方向に動かされるよう、マイクロフルイディックプラットホームに可動的に連結された少なくとも１つのコンポーネントに取り付けられた可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素をその体積及び／又はその形状に関して変化させるステップを有する。

本発明の方法により、極めて確実に、マイクロフルイディックプラットホームの少なくとも２つの場所相互間における液体の移動の開始が可能になる。

この方法の有利な実施形態では、例えば、要素が体積の増加により少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に満たし又は体積の減少により先に要素により少なくとも部分的に満たされた少なくとも１つのキャビティが少なくとも部分的に空けるような位置に可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素をコンポーネントの移動により至らせ、或いは、要素の形状の変化により要素によって少なくとも部分的に画定されている少なくとも１つのキャビティの体積を変化させることが想定できる。

特に、本発明の方法の３つの別の特徴を想到することができるので、有利である。

可変体積及び／又は形状の要素は、キャビティを露出されるカバー状コンポーネントの第１の位置において圧縮され、カバー状コンポーネントがキャビティが封止的に覆われて可変体積及び／又は形状の要素がキャビティ中に弛緩する第２の位置に至り、キャビティは、少なくとも１つの他のキャビティ、特にサンプル利用領域に流体結合されることが想定できる。

しかしながら、この方法は、有利には、可変体積及び／又は形状の要素は、カバー状コンポーネントの第１の位置において、マイクロフルイディックプラットホームのキャビティ中に弛緩し、キャビティを封止的に覆う第２の位置にカバー状コンポーネントは至り、第２の位置において、可変体積及び／又は形状の要素がキャビティを再び空けると共に圧縮され、マイクロフルイディックプラットホームのキャビティは、少なくとも１つの他のキャビティ、特にサンプル利用領域及び／又はサンプル付着領域に流体結合されるよう具体化できる。

本発明の第３の有利な実施形態では、可変体積及び／又は形状の要素は、メンブレン状の形態のものであり、カバー状コンポーネントを少なくとも１つのキャビティが封止的に覆われる位置に至らせ、メンブレン状要素は、少なくとも１つのキャビティを少なくとも部分的に画定し、他方、メンブレン状要素に加わる圧力により、メンブレン状要素によって少なくとも部分的に制限される少なくとも１つのキャビティの体積を減少させる。

例示として挙げる実施形態を添付の図面により詳細に説明することによって本発明の別の利点及び実施形態について説明する。

図１ｂの断面線Ａに沿って取った本発明のマイクロフルイディックプラットホーム（好ましい実施形態）の概略断面図であり、可変体積及び／又は形状の要素が圧縮状態で示されている図である。図１ａのマイクロフルイディックプラットホームの平面図である。図１ａのマイクロフルイディックプラットホームの図であり、可動カバーが既に部分的に押されている状態を示す図である。図１ａの別の図であり、マイクロフルイディックプラットホームのカバーが端停止部まで押され、可変体積及び／又は形状の要素が膨張した状態を示す図である。図２ｂの断面線Ａに沿って取った本発明の第２の実施形態としてのマイクロフルイディックプラットホームの概略断面図であり、可変体積及び／又は形状の要素が弛緩状態で示されている図である。図２ａのマイクロフルイディックプラットホームの平面図である。図２ａのマイクロフルイディックプラットホームの略図であり、マイクロフルイディックプラットホームのカバーが既に部分的に動かされており、可変体積及び／又は形状の要素が既に圧縮されている状態を示す図である。図２ａの図に類似した図であり、マイクロフルイディックプラットホームのカバーが端停止部まで押された状態を示す図である。図２ｄに示されている位置のマイクロフルイディックプラットホームを上から見た図である。図３ｂの断面線Ａに沿って取った本発明の第３の実施形態としてのマイクロフルイディックプラットホームの概略断面図であり、可変体積及び／又は形状の要素が非変形状態で示されている図である。図３ａのマイクロフルイディックプラットホームの平面図である。図３ａのマイクロフルイディックプラットホームの図であり、マイクロフルイディックプラットホームのカバーが端停止部まで押された状態を示す図である。図３ｃの図に類似したマイクロフルイディックプラットホームの図であり、可変体積及び／又は形状の要素（メンブレン）が押し下げられた（変形した）状態を示す図である。図３ｄの位置にあるマイクロフルイディックプラットホームの平面図である。本発明の第４の実施形態としてのマイクロフルイディックプラットホームの概略平面図である。

まず最初に、図１ａ〜図１ｄを参照する。バイオセンサ１の形態をしたマイクロフルイディックプラットホームが図示されている。バイオセンサ１は、ベース部材１０を有し、ベース部材１０の一部だけ、即ち、本発明と関連した領域だけが示されている。ベース部材１０は、比較的平べったいコンポーネントであり、このコンポーネントは、平面図で見て（図１ｂ参照）長方形であり、図示の細部において、サンプル付着又は塗布領域１００及びサンプル利用領域１０１を備えている。サンプル付着領域１００及びサンプル利用領域１０１は、平面図で見て、実質的に円形のキャビティで形成されている。

サンプル付着領域１００は、マイクロチャネル１０２を経てサンプル利用領域１０１に結合されていて、サンプル液体Ｐ（破線で示されている）の付着又は塗布に役立つ。サンプル利用領域１０１は、例えば、試薬を収容するのが良く、その結果、サンプル利用領域１０１に入ったサンプル液体Ｐにより、特定の分析物を検出する対応の検出反応が生じる。サンプル利用領域１０１は、マイクロチャネル１０３を経て他のキャビティ又は通気手段（詳細には示されていない）を備えるのが良い。

サンプル付着領域１００のキャビティは、サンプルＰを受け入れるよう上方に開かれている。サンプル利用領域１０１及び更にマイクロチャネル１０２，１０３は、頂部が薄いカバーフィルム１４によって覆われ、このカバーフィルムは、例えば、ベース部材１０にくっつけられるのが良い。ベース部材１０は、左側が可動カバー１１に可動的に連結され、この可動カバーは、平面図で見て輪郭が実質的に長方形である。カバー１１は、上側カバー部分１１０、下側カバー部分１１１及び後壁（後側カバー壁）１１２を有している。カバー１１の上述の部分は、両方とも、多数の区分の状態で互いに連結されても良く、一部品として形成されても良い。

ベース部材１０の左側端部は、カバー１１の上側部分１１０と下側部分１１１との間に受け入れられることが理解できる。図１ａ及び図１ｂでは、カバー１１は、伸長位置にあり、この伸長位置では、カバーは、サンプル付着領域１００を覆っておらず、即ち、これを露出させており、従って、サンプル液体Ｐを上からサンプル付着領域１００にくっつけることができるようになっている。

また、明らかなように、実質的に円形の凹部１１３が上側カバー部分１１０に設けられており、可変体積及び／又は形状の要素１２がこの凹部１１３内に保持される。要素１２は、例えば上側カバー部分１１０の上方側部に接着されるのが良い。好ましくは、可変体積及び／又は形状の要素１２は、圧縮可能又は変形可能な合成材料、例えばフォーム又はゴムで作られる。

サンプル付着領域１００に付着させたサンプル液体Ｐ又はこの液体Ｐの少なくとも何割かをサンプル利用領域１０１に向かって動かすため、図示のバイオセンサ１は、次のように動作する。

サンプル液体Ｐをサンプル付着領域１００内に配置した後（図１ａ）、可動カバー１１をベース部材１０の方向に右側に押す（図１ｃ、第１のプロセスステップＳ１）。これが起こると、サンプル付着領域１００のキャビティは、上側カバー部分１１０で覆われ、その結果、サンプル付着領域１００内に配置されたサンプル液体Ｐは、もはや、サンプル付着領域１００から上方又は外方に逃げ出すことができないようになる。より正確に言えば、サンプル付着領域１００のキャビティは、実質的に封止的に覆われる。カバー１１によるサンプル付着領域１００の封止覆い状態は、シール１３によって強化され、シール１３は、サンプル付着領域１００に向いた上側カバー部分１１０の下側に取り付けられ、好ましくはこれにくっつけられる。シール１３は、好ましくは、フィルム状形態のものであり、平面図で見て実質的に長方形の形をしており、このシールは、上側カバー部分１１０の凹部１１３を包囲している。可変体積及び／又は形状の要素１２を通過させることができるようにするためには実質的に円形の凹部が必要であるに過ぎない。

図１ｃに示されている位置では、サンプル付着領域１００のキャビティは、既に実質的に封止されているが、可変体積及び／又は形状の要素１２は、依然として圧縮又は引っ張り状態にある。

カバー１１を今、右側に更に押した場合（図１ｄ、第２のプロセスステップＳ２）、カバー１１内に保持されている要素１２は、動いてサンプル付着領域１００と合同関係をなし、そしてそのキャビティ内に弛緩することができる（参照符号１２′及び矢印参照）。膨張した要素１２′は、サンプル付着領域１００のキャビティを実質的に満たし又はこれよりもほんの僅かに小さい。サンプル付着領域１００中への要素１２の膨張又は体積の増大の結果として、この中に入っているサンプル液体Ｐは、マイクロチャネル１０２中に押し退けられ、それ故、サンプル利用領域１０１のキャビティ中にも押し退けられる（Ｐ′参照）。

サンプル付着領域１００のキャビティ、サンプル利用領域１０１のキャビティ及びマイクロチャネル１０２，１０３の寸法形状に応じて、サンプル利用領域１０１中に押し退けられたサンプル液体Ｐ′は又、マイクロチャネル１０３を通って他のキャビティ（詳細には示されていない）に流入し、かかる他のキャビティは、幾つかの場合においては、他の次の反応のために必要な場合がある。また、サンプル液体Ｐがサンプル付着領域１００のキャビティ中への要素１２の膨張によって押し退けられるとき、追加のシール１３は、本質的に、サンプル液体Ｐがカバー１１から外方に逃げ出るのを阻止する。

図示の実施形態では、カバー１１は、図示の位置において適当なラッチ止め又は固定手段（図示せず）によってカバーが開放位置（図１ａ及び図１ｂ）に保持され、カバー１１を特定の力に打ち勝った後にのみ動かすことができるよう設計されている。カバー１１を閉鎖した後（図１ｄ）、これは、もはや可能ではなく、その結果、いったん用いられたバイオセンサ１によるサンプル付着領域１００の確実な閉鎖が保証される。しかしながら、要素１２に例えば適当な斜面を設けることによって上述の運動を可逆にすることが可能である。

図１ａ〜図１ｄに示されている実施形態では、可変体積及び／又は形状の要素１２は、事実上、サンプル付着領域１００と少なくともサンプル利用領域１０１との間におけるサンプル液体Ｐの移動を開始させる過剰圧力ポンプとして働く。

次に、図２ａ〜図２ｅは、バイオセンサ２の形態をした本発明のマイクロフルイディックプラットホームの第２の実施形態を示している。バイオセンサ２も又、形状がベース部材１０と同等であり左側端部に実質的に円形のキャビティ２００を備えたベース部材２０を有している。キャビティ２００は、マイクロチャネル２０２を経てサンプル利用領域２０１の実質的に円形のキャビティに結合されている。サンプル利用領域２０１は、マイクロチャネル２０３を経てサンプル付着領域２０４の実質的に円形のキャビティに結合されている。サンプル付着領域２０４は、上方に開いており、それにより、サンプル液体Ｐを導入することができる（図２ａ参照）。

しかしながら、この目的のため、マイクロチャネル２０２，２０３及び更にサンプル利用領域は、カバーフィルム２４によって頂部が閉鎖されており、カバーフィルム２４は、例えば、ベース部材２０にくっつけられている。カバー２１がベース部材２０の左側側部に可動的に連結されている。カバー２１は、伸長位置、即ち、図２ａ〜図２ｂに示されている位置にあり、このカバー２１は、上側カバー部分２１０、下側カバー部分２１１及び後壁（後側カバー壁）２１２を有している。これら部分は、多数の区分の状態で互いに連結されても良く、一部品として形成されても良い。上側カバー部分２１０には実質的に円形のキャビティ２１３が形成されており、可変体積及び／又は形状の実質的に円形の要素２２がこのキャビティ２１３内に保持されている。要素２２は、図２ａ及び図２ｂに示されているカバー２１の位置において、ベース部材２０のキャビティ２００を実質的に満たしている。

また、要素２２は、斜面２２０を有し、この斜面は、キャビティ２００に向いた側部に且つ移動方向に、即ち、図の右側（矢印参照）に設けられていることは明らかである。

図２に示されている実施形態では、図２ａは、キャビティ２００を要素２２で実質的に満たす第１のプロセスステップ（Ｓ１′）を示している。第２ステップＳ２′（図２ｃ）では、カバー２１をベース部材２０の方向に右側に押す。この押しは、斜面２２０によって助けられる。それと同時に、要素２２をキャビティ２００の開放縁で圧縮し、キャビティ２００から出す（矢印及び参照符号２２′参照）。かくして、要素２２の体積は、それと同時に減少する。明らかなこととして、図１に示されている実施形態の場合と同様、主として起こる要素２２の体積の変化に加えて形状の或る特定の変化が生じる組み合わせ形態が採用可能である。

図１の実施形態の場合と同様、フィルム状シール２３も又、図２に示されている実施形態において設けられており、このシール２３は、上側カバー部分２１０のキャビティ２１３を包囲している。シール２３は、カバー２１の封止作用を強化し、その結果、圧縮状態（２２′）への要素２２の圧縮中、それ故、キャビティ２００の容積の開放中、キャビティ２００内に負圧が生じ、それ故に、サンプル液体Ｐがサンプル付着領域２０４に流体結合されているキャビティ２００の方向にサンプル付着領域２０４から吸い出される。サンプル利用領域２０１がサンプル液体Ｐの流れ方向においてキャビティ２００の前に設けられているので、サンプル液体Ｐは、サンプル付着領域２０４からマイクロチャネル２０３を通ってまず最初にサンプル利用領域２０１に至る。

図２に示されている実施形態では、可変体積及び／又は形状の要素２２は、かくして、サンプル液体Ｐをサンプル付着領域２０４からサンプル利用領域２０１に移送する事実上の真空ポンプとして作用する（図２ｃ及び図２ｄのＰ′参照）。

また、図２に示されている実施形態では、ラッチ止め手段（詳細には示されていない）が設けられ、これらラッチ止め手段は、図２ａ又は図２ｂに示されている開放位置においてカバー２１を保持し、それにより、カバーを或る特定の解放力の印加によってのみ動かすことができる。同様に、図２ｄに示されているカバー２１の閉鎖位置では、カバー２１がこの位置に保持されるようにするための適当な手段が設けられている。しかしながら、この実施形態においても、カバー２１の開閉の繰り返しが望ましい用途が想定できる。この場合（図１に示されている実施形態の場合と同様）、可変体積及び／又は形状の要素２２が必要ならば可逆運動を繰り返し実施することができるようにするために要素２２について材料の適当な選択の際に特定の値が取られる。

図３ａ〜図３ｅは、本発明のマイクロフルイディックプラットホームの第３の実施形態を示している。バイオセンサ３が示され、このバイオセンサは、形状がベース部材１０，２０と同等のベース部材３０及びこれに可動的に連結されたカバー３１を備えている。バイオセンサ３のベース部材３０は、部分的にしか示されていないが（カバー３１の付近）、このベース部材は、サンプル液体Ｐを付着させるサンプル付着領域３００を有し、このサンプル付着領域は、マイクロチャネル３０２を介してサンプル利用領域３０１に流体結合されている。別のマイクロチャネル３０３がサンプル利用領域３０１から延びており、このマイクロチャネル３０３は、サンプル利用領域３０１を他のキャビティ又は通気装置（詳細には示されていない）に結合することができる。サンプル利用領域３０１及びマイクロチャネル３０２，３０３は、頂部が適当なカバーフィルム３４によって覆われている。

カバー３１は、他の実施形態と同様、上側部分３１０、下側部分３１１及び後壁３１２を有している。

また、上側カバー部分３１０には実質的に円形の貫通開口部３１３が設けられている。メンブレン状部品の形態をした可変体積及び／又は形状の要素３２が好ましくは接着又は溶接によって貫通開口部３１３の上側部分内に設けられている。

さらに、上側カバー部分３１０の下面にはフィルム状シール３３も又設けられており、このフィルム状シールは、開口部３１３を包囲している。この実施形態においても同様、例えばラッチ止めによってカバー３１を図３ａ及び図３ｂに示すその開放位置又はその閉鎖位置（図３ｃ及び図３ｄ）に固定する適当な手段（詳細には示されていない）が設けられている。

今、解除力（ステップＳ１″，図３ｃ）を加えることによってカバー３１をベース部材３０の方向に右側に押し、ついには、このカバーが端停止部に達した場合、カバー３１の開口部３１３は、サンプル付着領域３００とほぼ合同関係をなす。この位置では、容積Ｖは、開口部３１３及びサンプル付着領域３００のキャビティによって形成され、この容積Ｖは、頂部がメンブレン状要素３２によって画定されている。それと同時に、容積Ｖは、カバー３１によって外部に対して封止され、封止作用は、上述のシール３３によって更に強化される。

次のステップにおいて、メンブレン状要素３２を押し下げた場合（Ｓ２″，３２′，図３ｄ）、容積Ｖが減少する（Ｖ′）。この結果、メンブレン状要素３２の下に位置するサンプル液体Ｐは、マイクロチャネル３０２を通ってサンプル利用領域３０１中に圧送される（Ｐ′）。

かくして、図３に示されている実施形態では、可変体積及び／又は形状の要素３２は、事実上手動ダイヤフラムポンプとして働く。要素３２′に加わる圧力の解除後、要素３２は、その元の形状（３２）に戻ることが指摘されるべきである。その結果、メンブレン状要素３２の下に位置する容積は、当然のことながら、再び増大し、それにより二方向圧送機構（或る特定の場合には望ましい場合がある）が得られる。

最後に、図１〜図３に示されている実施形態は、相変わらず、カバー内に保持された可変体積及び／又は形状の１つの要素しか示していないことが指摘されるべきである。しかしながら、マイクロフルイディックプラットホームに可動的に連結された１つ又は２つ以上のカバーが設けられると共に複数の可変体積及び／又は形状の要素がカバー内に保持されることが充分に可能であり且つ有利である。これにより、１つ又は複数のカバーの移動によって、複数の圧送作業を同時に開始させることが可能である。

かくして、図４は、複数のサンプル付着領域４００及び複数のサンプル利用領域４０１を備えたベース部材４０を有する実施形態としてのバイオセンサ４を記載している。サンプル利用領域４０１は、対応のマイクロチャネル４０２によってサンプル付着領域４００に結合されている。マイクロチャネル４０２及びサンプル利用領域４０１を覆う適当なカバーフィルム４０３が設けられている。通気手段は、図示されていない。

さらに、カバー４１がベース部材４０に摺動可能に連結されており、このカバーは、複数の可変体積及び／又は形状の要素４２を有し、これら要素は、例えば、図１に示された要素１２のように構成されるのが良い。カバー４１をベース部材４０の方向に右側に滑らせると、要素４２は、サンプル付着領域４００と合同関係をなす位置に動いてこれらの中に膨張し、そしてこれらの中に導入されているサンプル液体をマイクロチャネル４０２又はサンプル利用領域４０１の方向に押し退ける。かくして、カバー４１の１回の移動によって、３つの圧送作業を同時に開始させることができる。

当然のことながら、他の何らかの方法によってマイクロフルイディックプラットホームのベース部材との上述のカバーの可動連結を提供することが可能である。例えば、摺動運動に代えて、回転又はヒンジ式運動も又可能である。

上述のマイクロフルイディックプラットホーム１〜４は、好ましくは、公知のプラスチック加工方法、特に射出成形法を用いてプラスチックで作られる。ベース部材１０〜４０に形成されたキャビティ及びマイクロチャネルを覆うフィルム１４，２４，３４，４０３は、例えば、ベース部材の表面上に積層される、自己付着性フィルム又はホットメルト接着剤が塗布された粘着フィルムであるのが良い。変形例として、当然のことながら、例えばＵＶ接着、超音波溶接、レーザ溶接又は高周波溶接によってベース部材に取り付けられた覆いのための固定カバーを用いることも又可能である。

１バイオセンサ
１０ベース部材
１００サンプル付着領域
１０１サンプル利用領域
１０２マイクロチャネル
１０３マイクロチャネル
１１カバー
１１０上側カバー部分
１１１下側カバー部分
１１２カバーの後壁
１１３上側カバー部分の凹部
１２，１２′ 可変体積及び／又は形状の要素
１３シール
１４カバーフィルム
２バイオセンサ
２０ベース部材
２００ベース部材のキャビティ
２０１サンプル利用領域
２０２マイクロチャネル
２０３マイクロチャネル
２０４サンプル付着領域
２１カバー
２１０上側カバー部分
２１２下側カバー部分
２１２カバーの後壁
２１３上側カバー部分のキャビティ
２２，２２′ 可変体積及び／又は形状の要素
２２０可変体積及び／又は形状の要素の斜面
２３シール
２４カバーフィルム
３バイオセンサ
３０ベース部材
３００サンプル付着領域
３０１サンプル利用領域
３０２マイクロチャネル
３０３マイクロチャネル
３１カバー
３１０上側カバー部分
３１１下側カバー部分
３１２カバーの後壁
３１３上側カバー部分の開口部
３２可変体積及び／又は形状の要素
３３シール
３４カバーフィルム
４バイオセンサ
４０ベース部材
４００サンプル付着領域
４０１サンプル利用領域
４０２マイクロチャネル
４０３カバーフィルム
４１カバー
４２可変体積及び／又は形状の要素
４３シール
Ｐ，Ｐ′ サンプル流体
Ｓ１，Ｓ２プロセスステップ
Ｓ１′，Ｓ２′ プロセスステップ
Ｓ１″，Ｓ２″ プロセスステップ
Ｖ，Ｖ′ メンブレンによって制限される体積

Claims

マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）であって、前記マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）の少なくとも２つの場所（１００，１０１；２０４，２０１；３００，３０１；４００，４０１）相互間での液体（Ｐ）、特にサンプル液体の移動を開始させる少なくとも１つの手段（１２，２２，３２，４２）を有するマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）において、前記少なくとも１つの手段（１２，２２，３２，４２）は、前記マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）に可動的に連結された少なくとも１つのコンポーネント（１１，２１，３１，４１）に取り付けられた可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素（１２，２２，３２，４２）を含み、前記コンポーネント（１１，２１，３１，４１）の移動により、前記要素（１２，２２，３２，４２）の体積及び／又は形状の変化により前記少なくとも１つの場所（１００，２０４，３００，４００）のところに位置する前記液体（Ｐ）を該場所（１００，２０４，３００，４００）から少なくとも１つの別の場所（１０１，２０１，３０１，４０１）に少なくとも部分的に移動させるような位置に前記要素（１２，２２，３２，４２）を至らせることができる、マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素（１２，２２，３２，４２）が体積の増加（１２′）により少なくとも１つのキャビティ（１００，４００）を少なくとも部分的に満たし又は体積の減少（２２′）により先に前記要素（２２）により少なくとも部分的に満たされた少なくとも１つのキャビティ（２００）を少なくとも部分的に空けるような位置に前記可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素（１２，２２，３２，４２）を前記コンポーネント（１１，２１，３１，４１）の移動により至らせることができ、或いは、前記要素（３２′）の形状の変化により前記要素（３２）によって少なくとも部分的に画定されている少なくとも１つのキャビティ（３００，３１３）の体積（Ｖ）を変化させることができる（Ｖ′）、請求項１記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記コンポーネント（１１，２１，３１，４１）は、カバー状の形態のものであり、少なくとも１つの位置では、少なくとも１つのキャビティ（１００，２００，３００，４００）を覆う、請求項１又は２記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記カバー状コンポーネント（１１，２１，３１，４１）は、少なくとも２つの反対側の側部から前記マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）を覆う、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記カバー状コンポーネント（１１，２１，３１，４１）は、前記マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）に摺動可能に又は回動可能に連結されている、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記少なくとも１つのキャビティ（１００，２００，３００，４００）を覆っている前記カバー状コンポーネント（１１，２１，３１，４１）の前記少なくとも１つの位置において、前記覆われたキャビティ（１００，２００，３００，４００）が外方に封止されるよう少なくとも１つの封止装置（１３，２３，３３，４３）が設けられている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記封止装置（１３，２３，３３，４３）は、覆われるべき前記少なくとも１つのキャビティ（１００，２００，３００，４００）に向いた前記カバー状コンポーネント（１１，２１，３１，４１）の側部に設けられている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記カバー状コンポーネント（１１，２１，３１，４１）は、少なくとも１つのキャビティ（１１３，２１３）又は開口部（３１３）を有し、前記可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素（１２，２２，３２，４２）が前記キャビティ又は開口部内に少なくとも部分的に保持される、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）。
前記可変体積及び／又は形状の要素（１２，４２）は、前記キャビティ（１００，４００）が露出される前記カバー状コンポーネント（１１，４１）の第１の位置において圧縮され、前記カバー状コンポーネント（１１，４１）を前記キャビティ（１００，４００）が封止的に覆われて前記可変体積及び／又は形状の要素（１２，４２）が前記キャビティ（１００，４００）中に弛緩する第２の位置に至らせることができ、前記キャビティ（１００，４００）は、少なくとも１つの他のキャビティ（１０１，４０１）、特にサンプル利用領域に流体結合される、請求項２〜８のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，４）。
前記キャビティ（１００，４００）は、技術的医用測定器具、例えばマイクロフルイディックカートリッジ、試験ストリップ等のサンプル付着領域である、請求項９記載のマイクロフルイディックプラットホーム（１，４）。
前記可変体積及び／又は形状の要素（２２）は、前記カバー状コンポーネント（２１）の第１の位置において、前記マイクロフルイディックプラットホーム（２）のキャビティ（２００）中に弛緩し、前記キャビティ（２００）を封止的に覆う第２の位置に前記カバー状コンポーネント（２１）を至らせることができ、前記第２の位置において、前記可変体積及び／又は形状の要素（２２）が前記キャビティ（２００）を再び空けると共に圧縮され、前記マイクロフルイディックプラットホーム（２）の前記キャビティ（２００）は、少なくとも１つの他のキャビティ（２０１，２０４）、特にサンプル利用領域（２０１）及び／又はサンプル付着領域（２０４）に流体結合されている、請求項２〜８のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（２）。
前記可変体積又は形状（２２）の要素は、前記キャビティ（２００）に向いた側部に斜面（２２０）を有している、請求項１１記載のマイクロフルイディックプラットホーム（２）。
前記可変体積及び／又は形状の要素（３２）は、メンブレン状の形態のものであり、前記カバー状コンポーネント（３１）は少なくとも１つのキャビティ（３００＋３１３）が封止的に覆われる位置に至り、前記メンブレン状要素（３２）は、前記少なくとも１つのキャビティ（３００＋３１３）を少なくとも部分的に画定し、他方、前記メンブレン状要素（３２）に加わる圧力により、前記メンブレン状要素（３２）によって少なくとも部分的に制限される前記少なくとも１つのキャビティ（３００＋３１３）の体積（Ｖ）の減少（Ｖ′）が生じる、請求項２〜８のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（３）。
前記マイクロフルイディックプラットホーム（４）は、複数のキャビティ（４００）を有し、可変体積及び／又は形状の複数の要素（４２）が設けられ、該複数の要素は、前記マイクロフルイディックプラットホーム（４）に可動的に連結された前記少なくとも１つのコンポーネント（４１）に取り付けられている、請求項２〜１３のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホーム（４）。
特に請求項１〜１４のうちいずれか一に記載のマイクロフルイディックプラットホームを用いてマイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）の少なくとも２つの場所（１００，１０１；２０４，２０１；３００，３０１；４００，４０１）相互間における液体（Ｐ）、特にサンプル液体の移動を開始させる方法において、前記方法は、少なくとも次のプロセスステップ、即ち、
‐前記マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）に可動的に連結された少なくとも１つのコンポーネント（１１，２１，３１，４１）によって少なくとも１つのキャビティ（１００，２００，３００，４００）を封止的に覆うステップ（Ｓ１，Ｓ１′，Ｓ１″）及び
‐前記少なくとも１つのキャビティ（１００，２００，３００，４００）内に入っている液体（Ｐ）が少なくとも部分的に前記キャビティ（１００，３００，４００）から出され又は液体（Ｐ）が少なくとも前記キャビティ（２００）の方向に動かされるよう前記マイクロフルイディックプラットホーム（１，２，３，４）に可動的に連結された前記少なくとも１つのコンポーネント（１１，２１，３１，４１）に取り付けられた可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素（１２，２２，３２，４２）をその体積及び／又はその形状に関して変化させるステップ（Ｓ２，Ｓ２′，Ｓ２″）を有する、方法。
前記要素（１２，４２）が体積の増加により少なくとも１つのキャビティ（１００，４００）を少なくとも部分的に満たし又は体積の減少により先に前記要素（２２）により少なくとも部分的に満たされた少なくとも１つのキャビティが少なくとも部分的に空けるような位置に前記可変体積及び／又は形状の少なくとも１つの要素（１２，２２，３２，４２）を前記コンポーネント（１１，２１，３１，４１）の移動により至らせ、或いは、前記要素（３２）の形状の変化により前記要素（３２）によって少なくとも部分的に画定されている少なくとも１つのキャビティ（３００，３１３）の体積（Ｖ）を変化させる（Ｖ′）、請求項１５記載の方法。
前記可変体積及び／又は形状の要素（１２，４２）は、前記キャビティ（１００，４００）を露出される前記カバー状コンポーネント（１１，４１）の第１の位置において圧縮され、前記カバー状コンポーネント（１１，４１）は前記キャビティ（１００，４００）が封止的に覆われて前記可変体積及び／又は形状の要素（１２，４２）が前記キャビティ（１００，４００）中に弛緩する第２の位置に至り、前記キャビティ（１００，４００）は、少なくとも１つの他のキャビティ（１０１）、特にサンプル利用領域に流体結合される、請求項１５又は１６記載の方法。
前記可変体積及び／又は形状の要素（２２）は、前記カバー状コンポーネント（２１）の第１の位置において、前記マイクロフルイディックプラットホーム（２）のキャビティ（２００）中に弛緩し、前記キャビティ（２００）を封止的に覆う第２の位置に前記カバー状コンポーネント（２１）は至り、前記第２の位置において、前記可変体積及び／又は形状の要素（２２）が前記キャビティ（２００）を再び空けると共に圧縮され、前記マイクロフルイディックプラットホーム（２）の前記キャビティ（２００）は、少なくとも１つの他のキャビティ（２０１，２０４）、特にサンプル利用領域（２０１）及び／又はサンプル付着領域（２０４）に流体結合されている、請求項１５又は１６記載の方法。
前記可変体積及び／又は形状の要素（３２）は、メンブレン状の形態のものであり、前記カバー状コンポーネント（３１）は少なくとも１つのキャビティ（３００＋３１３）が封止的に覆われる位置に至り、前記メンブレン状要素（３２）は、前記少なくとも１つのキャビティ（３００＋３１３）を少なくとも部分的に画定し、他方、前記メンブレン状要素（３２）に加わる圧力により、前記メンブレン状要素（３２）によって少なくとも部分的に制限される前記少なくとも１つのキャビティ（３００＋３１３）の体積（Ｖ）を減少させる（Ｖ′）、請求項１５又は１６記載の方法。