JP2018176412A - 検出装置およびその注入口構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】流体の表面張力を破壊することのできる注入口構造および検出装置を提供する。【解決手段】注入口構造２００は、マイクロ流路３００に接続されるのに適しており、注入口部２１０と、少なくとも１つのマイクロ構造２２０とを含む。注入口部は、内表面２１２を有する。マイクロ構造は、注入口部内に配置され、且つ内表面に接続される。流体が注入口部に注入された時、マイクロ構造は、流体の表面張力を破壊して、毛細管現象により流体をマイクロ流路に流入させる。【選択図】図１
Description
本発明は、検出装置およびその注入口構造に関するものであり、特に、流体の表面張力を破壊することのできる注入口構造およびその注入口構造を応用した検出装置に関するものである。
医療上の予防医学、早期診断、および早期治療を重視する要求を満たすため、試験環境の自動化、ポイントオブケア（point of care, POC）またはベッドサイド検査（near patient testing）、および分子診断への要求が高まっている。現在、血液サンプルの大部分は、依然として遠心分離機中で分離され、分離後に検査される流体は、そこからさらに検出装置に搬送されて検査が行われる。検出装置は、例えば、検出計器または高速スクリーニングカセット（rapid-screening cassette）であってもよい。
従来の検出装置は、検出装置の注入口に流体が滴下された時、流体の行為が表面張力に影響されやすく、注入口に案内するのが難しい。そのため、吸収材料を別途使用して、流体を案内および吸収し、流体が注入口を通過して検出装置に入るようにしなければならない。そのため、検出装置の製造コストが増加する。
本発明は、流体を注入口に案内してマイクロ流路に流入させるのが難しい問題を解決することのできる注入口構造を提供する。
本発明は、また、いかなる吸収材料も使用せずに流体を注入口構造およびマイクロ流路に流入させることのできる検出装置を提供する。
本発明の注入口構造は、マイクロ流路に接続されるのに適している。注入口構造は、注入口部と、少なくとも１つのマイクロ構造とを含む。注入口部は、内表面を有する。マイクロ構造は、注入口部内に配置され、且つ内表面に接続される。流体が注入口部に注入された時、マイクロ構造は、流体の表面張力を破壊して、毛細管現象（capillary action）により流体をマイクロ流路に流入させる。
本発明の検出装置は、少なくとも１つの注入口構造と、少なくとも１つのマイクロ流路を含む。注入口構造は、注入口部と、少なくとも１つのマイクロ構造とを含む。注入口部は、内表面を有する。マイクロ構造は、注入口部内に配置され、且つ内表面に接続される。マイクロ流路は、注入口構造に接続される。流体が注入口部に注入された時、マイクロ構造は、流体の表面張力を破壊して、毛細管現象により流体をマイクロ流路に流入させる。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造は、注入口部の内表面から突出する凸型マイクロ構造である。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造は、注入口部の内表面に埋め込まれる凹型マイクロ構造である。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造の数が複数である時、複数のマイクロ構造は、等間隔に離間配置される。
本発明の１つの実施形態において、注入口部は、さらに、傾斜表面および底面を有する。内表面は、傾斜表面と底面の間に接続され、内表面は、底面に垂直または斜めに接続される。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造の一側は、傾斜表面と内表面の間の境界に設置される。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造の下表面と注入口部の底面の間に垂直線間距離がある。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造の下表面は、注入口部の底面と一列に並べられる。
本発明の１つの実施形態において、注入口部の上から見た形状は、円形であり、マイクロ流路の直径は、注入口部の直径よりも小さいか、それに等しい。
本発明の１つの実施形態において、マイクロ構造の上から見た形状は、多角形、円弧形、または不規則形状である。
以上のように、本発明の注入口構造は、少なくとも１つのマイクロ構造がその中に配置されるため、流体が注入口構造の注入口部に注入された時、マイクロ構造は、流体の表面張力を破壊して、毛細管現象により流体をマイクロ流路に流入させることができる。このようにして、注入口構造は、いかなる吸収材料も使用せずに、内側に向かって流れるよう流体を案内することができる。また、本発明の検出装置は、上述した注入口構造を含むため、吸収材料を使用する必要がなく、コスト削減の要求を達成することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
図１は、本発明の１つの実施形態に係る検出装置の局部上面図である。図２は、図１に示した検出装置の局部斜視断面図である。図１および図２の両方を参照すると、本実施形態の検出装置１００は、少なくとも１つの注入口構造２００（図１では概略的に２個のみ示す）と、少なくとも１つのマイクロ流路３００（図１では概略的に２個のみ示す）とを含む。各注入口構造２００は、それぞれ各マイクロ流路３００に接続されるのに適している。
詳しく説明すると、本実施形態の検出装置１００の各注入口構造２００は、注入口部２１０と、少なくとも１つのマイクロ構造２２０（図１では概略的に５個示す）とを含む。注入口部２１０は、内表面２１２を有し、マイクロ構造２２０は、注入口部２１０内に配置され、且つ内表面２１２に接続される。特に、流体Ｆが注入口部２１０に注入された時、マイクロ構造２２０は、流体Ｆの表面張力を破壊して、毛細管現象により流体Ｆをマイクロ流路３００に流入させることができる。
再度図２を参照して、さらに詳しく説明すると、本実施形態の注入口部２１０は、さらに、下向きに傾斜した傾斜表面２１４および底面２１６を有する。内表面２１２は、傾斜表面２１４と底面２１６の間に接続され、内表面２１２は、底面２１６に垂直に接続される。傾斜表面２１４の設計は、内表面２１２に入るよう流体Ｆを案内することができる。しかしながら、内表面２１２は、底面２１６に対して傾斜角（抜き勾配（draft angle）とも称す）を有してもよく、本発明はこれに限定されない。図２に示すように、本実施形態の注入口部２１０の上から見た形状は、円形として具現化される。注入口部２１０の直径は、内表面２１２から一番離れた傾斜表面２１４の一側２１４ａから内表面２１２に一番近い傾斜表面２１４の他側２１４ｂに向かって徐々に減少する。つまり、本実施形態の注入口部２１０の直径は、固定値ではないが、本発明はこれに限定されない。
また、本実施形態では、複数のマイクロ構造２２０が等間隔に離間配置され、マイクロ構造２２０は、凸型マイクロ構造である。つまり、マイクロ構造２２０は、そこから突出する方法で内表面２１２に配置される。図２に示すように、マイクロ構造２２０の一側２２４は、傾斜表面２１４と内表面２１２の間の境界に設置される。しかしながら、一側２２４は、傾斜表面２１４と内表面２１２の間の境界よりも下に配置されてもよい。各マイクロ構造２２０の上表面２２５は、下向きに傾斜する傾斜表面である。図２において、上表面２２５の傾斜角は、傾斜表面２１４の傾斜角よりも大きいが、本発明はこれに限定されない。各マイクロ構造２２０は、３つの側面２２１（図２では、１つの側面２２１のみを示す）を有する。２つの側面２２１は、内表面２１２に接続され、別の側面２２１は、２つの側面２２１の間に接続される。側面２２１は、底面２１６に垂直に配置される。しかしながら、側面２２１は、底面２１６に対して傾斜角（抜き勾配とも称す）で配置されてもよく、本発明はこれに限定されない。各マイクロ構造２２０の下表面２２６は、注入口部２１０の底面２１６と一列に並べられる。つまり、マイクロ構造２２０の高さは、実質的に、内表面２１２の深さと同じであるが、本発明はこれに限定されない。この場合、各マイクロ構造２２０の上から見た形状は、例えば、多角形、円弧形、または不規則形状であるが、本発明はこれに限定されない。
本実施形態の注入口構造２００は、マイクロ構造２２０を配置するため、流体Ｆが注入口構造２００の注入口部２１０に注入された時、マイクロ構造２２０は、流体Ｆの表面張力を破壊して、毛細管現象により流体Ｆを注入口構造２００に接続されたマイクロ流路３００に流入させることができる。このようにして、注入口構造２００は、いかなる吸収材料も使用せずに、注入口構造２００およびマイクロ流路３００に入るよう流体Ｆを案内することができる。つまり、本実施形態の検出装置１００は、コスト削減の要求を満たすことができる。
また、本実施形態のマイクロ流路３００は、注入口構造２００に接続されるため、それにより、検出装置１００の反応タンク（図示せず）に流入するよう流体Ｆを案内して、後続の分析を行う。マイクロ流路３００の直径Ｗは、注入口部２１０の直径Ｄ（この場合、内表面２１２の内径と称す）よりも小さいか、それに等しいのが好ましく、これにより、流体Ｆが毛細管現象によりさらに簡単にマイクロ流路３００に流入する。
言及すべきこととして、上述した実施形態の参照番号および一部の内容は、下記の実施形態においても使用されるため、同一の、または類似する構成要素は、同一の参照番号を用いて示し、同じ技術内容については説明を省略する。省略した部分の詳細説明は、上述した実施形態を参照することができるため、以下の実施形態では、その説明を省略する。
図３は、本発明の別の実施形態に係る注入口構造の斜視断面図である。図２および図３の両方を参照すると、本実施形態の注入口構造２００ａは、実質的に、図２に示した注入口構造２００と類似するが、二者間の相違点は、本実施形態において、各マイクロ構造２２０ａの下表面２２６ａと注入口部２１０の底面２１６の間に垂直線間距離Ｈがあることである。つまり、各マイクロ構造２２０ａの下表面２２６ａと注入口部２１０の底面２１６は、同一平面にない。流体Ｆが注入口構造２００ａの注入口部２１０に注入された時、マイクロ構造２２０ａは、流体Ｆの表面張力を破壊することができ、マイクロ構造２２０ａの下表面２２６ａと注入口部２１０の底面２１６の間の垂直線間距離Ｈは、より有利に毛細管力を起こすため、流体Ｆは、毛細管現象によりさらに簡単に注入口構造２００ａに接続されたマイクロ流路３００に流入させることができる。
図４は、本発明のさらに別の実施形態に係る注入口構造の上面図である。図２および図４の両方を参照すると、本実施形態の注入口構造２００ｂは、実質的に図２に示した注入口構造２００と類似するが、二者間の相違点は、本実施形態の注入口構造２００ｂのマイクロ構造２２０ｂが複数の凹型マイクロ構造であり、マイクロ構造２２０ｂが注入口部２１０の内表面２１２に埋め込まれることである。凹所の角度およびサイズの設計により、マイクロ構造２２０ｂは、流体Ｆの表面張力を破壊して、流体Ｆをより簡単にマイクロ流路３００に流入させることができる。
言及すべきこととして、マイクロ構造２２０、２２０ａ、および２２０ｂの構造形状は、本発明により限定されず、マイクロ構造２２０、２２０ａ、および２２０ｂと注入口部２１０の内表面２１２によって非平滑面を定義することができる限り、本発明の保護範囲に入るものとする。上述した設計原理に基づくと、マイクロ構造２２０、２２０ａ、および２２０ｂの上から見た形状は、多角形だけでなくてもよく、図示していない別の実施形態において、円弧形または他の不規則形状であってもよい。
以上のように、本発明の検出装置は、注入口構造を有し、注入口構造は、マイクロ構造を配置する。そのため、流体が注入口構造の注入口部に注入された時、マイクロ構造は、流体の表面張力を破壊して、毛細管現象により流体を注入口構造に接続されたマイクロ流路に流入させることができる。このようにして、本発明の注入口構造は、いかなる吸収材料も使用せずに、マイクロ流路に流入するよう流体を案内することができる。一方、本発明の検出装置は、いかなる吸収材料も必要としないため、本発明の検出装置は、コスト削減の要求を達成することができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
本発明は、流体サンプルの検出および分析に用いる装置に応用することのできる検出装置に関するものである。
１００ 検出装置
２００、２００ａ、２００ｂ 注入口構造
２１０ 注入口部
２１２ 内表面
２１４ 傾斜表面
２１４ａ 一側
２１４ｂ 他側
２１６ 底面
２２０、２２０ａ、２２０ｂ マイクロ構造
２２１ 側面
２２４ 一側
２２５ 上表面
２２６、２２６ａ 下表面
３００ マイクロ流路
Ｄ 注入口部の直径
Ｆ 流体
Ｈ 垂直線間距離
Ｗ マイクロ流路の直径
２００、２００ａ、２００ｂ 注入口構造
２１０ 注入口部
２１２ 内表面
２１４ 傾斜表面
２１４ａ 一側
２１４ｂ 他側
２１６ 底面
２２０、２２０ａ、２２０ｂ マイクロ構造
２２１ 側面
２２４ 一側
２２５ 上表面
２２６、２２６ａ 下表面
３００ マイクロ流路
Ｄ 注入口部の直径
Ｆ 流体
Ｈ 垂直線間距離
Ｗ マイクロ流路の直径
Claims (11)
- マイクロ流路に接続されるのに適した注入口構造であって、
内表面を有する注入口部と、
前記注入口部内に配置され、且つ前記内表面に接続された少なくとも１つのマイクロ構造と、
を含み、流体が前記注入口部に注入された時、前記マイクロ構造が、前記流体の表面張力を破壊して、毛細管現象により前記流体を前記マイクロ流路に流入させる注入口構造。 - 前記マイクロ構造が、前記注入口部の前記内表面から突出する凸型マイクロ構造である請求項１に記載の注入口構造。
- 前記マイクロ構造が、前記注入口部の前記内表面に埋め込まれる凹型マイクロ構造である請求項１に記載の注入口構造。
- 前記マイクロ構造の数が複数である時、前記複数のマイクロ構造が、等間隔に離間配置される請求項１に記載の注入口構造。
- 前記注入口部が、さらに、傾斜表面および底面を有し、前記内表面が、前記傾斜表面と前記底面の間に接続され、前記内表面が、前記底面に垂直または斜めに接続された請求項１に記載の注入口構造。
- 前記マイクロ構造の一側が、前記傾斜表面と前記内表面の間の境界に設置された請求項５に記載の注入口構造。
- 前記マイクロ構造の下表面と前記注入口部の前記底面の間に垂直線間距離がある請求項５に記載の注入口構造。
- 前記マイクロ構造の下表面が、前記注入口部の前記底面と一列に並べられた請求項５に記載の注入口構造。
- 前記注入口部の上から見た形状が、円形であり、前記マイクロ流路の直径が、前記注入口部の直径よりも小さいか、それに等しい請求項１に記載の注入口構造。
- 前記マイクロ構造の上から見た形状が、多角形、円弧形、または不規則形状である請求項１に記載の注入口構造。
- 内表面を有する注入口部と、
前記注入口部内に配置され、且つ前記内表面に接続された少なくとも１つのマイクロ構造と、
を含む注入口構造と、
前記注入口構造に接続されたマイクロ流路と、
を含み、流体が前記注入口構造の前記注入口部に注入された時、前記マイクロ構造が、前記流体の表面張力を破壊して、毛細管現象により前記流体を前記マイクロ流路に流入させる検出装置。
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