JP4068462B2 - 毛細管柱状体をマイクロフルーイディックコンポーネントに接続するためのデバイス - Google Patents

Description

本発明は、マイクロフルーイディックコンポーネント(micro-fluidic component)、特にバイオチップへの毛細管の緊密な可逆的接続に関する。本発明は、医学、薬学、生化学調査等の分野に特に現れる。

多くのマイクロフルーイディック応用分野では、マイクロフルーイディックコンポーネント（マイクロチャネル、マイクロタンク、マイクロリアクター、マイクロバルブ加熱システム等のグループ）は互いに又は外部システム（タンク、噴射システム等）に接続される必要がある。この接続のために使用される１つの解決策は、マイクロチューブ又は毛細管を使用することである。後者の毛細管は、チャネル、タンク、リアクター等のような中空構造体に通じるマイクロコンポーネントの内部に挿入されなければならない。毛細管は、一般に束又は層で共に一団とされる。マイクロコンポーネントとの接続に際して、毛細管と外部との間のシールは接着剤を接合するか強制的な挿入によって緊密になされる。従来技術の論文はこの主題に関して考慮に入れることができる（例えば、非特許文献１参照）。
Ｎ．Ｊ．ＭＯＵＲＫＡＳ等、"マイクロフル−イディックのための新規な相互連絡及びチャネル技術(Novel interconnection and Channel Technologies for Microfluidics"、１９９８年１０月１３〜１６日のマイクロ総合解析システム(Micro Total Analysis Systems)‘９８’の議事録(article)第２７〜３０頁

ここで提起される課題は、接着剤の使用は接続が可逆的でないことを意味することである。一旦、毛細管が接着剤で接合されると、これらの毛細管はマイクロフルーイディックコンポーネントの一部となって、例えば、変更又は洗浄すべく除去することができない。毛細管が力で挿入される場合には、この解決策は幾つかの毛細管の集合的接続と両立せず、使用することができない寸法の中間部分を要する。

本発明は、この課題に対する解決策を提供することを可能にする。その解決策は、接続される毛細管の端部に近い剛直部分に対する可撓性シールを取り付けることから成る。剛直部分は、毛細管が自身の正確な相対位置にあることを保証する。可撓性チューブをマイクロコンポーネントに押圧することによって、シールは圧縮され、かくして（毛細管間及び外部との）漏れを防いで、毛細管の端部がマイクロコンポーネントに入る。

本発明は、それ故、可逆接続の利点を与える。

本発明の接続デバイスは、プラスチック、シリコン、ガラス及び他の材料で作ったチップの接続に適合する。これらのチップは自身の平面又は平坦なマイクロコンポーネント、及び容量マイクロコンポーネントのための如何なる面にも直角に接続し得る。

本発明は、それ故、マイクロフルーイディックコンポーネントへの少なくとも１つの毛細管の緊密な可逆接続のためのデバイスに関し、毛細管をマイクロフルーイディックコンポーネントに接続し得るように、該毛細管を位置決めする手段を具備する剛直部分と、剛直部分をマイクロフルーイディックコンポーネントに対して取り付けかつ位置決めする手段と、剛直部分とマイクロフル−イディックコンポーネントとの間に配置されかつ毛細管が貫通する柔軟なシールと、を備える。可撓性シール及び剛直部分は、剛直部分が取り付け手段によってマイクロフルーイディックコンポーネント上に押圧される際に接続を緊密にする。可撓性シールは剛直部分上及び毛細管の周りにモールド成形される。

この実施形態は、考慮している寸法に対して、可撓性シールと毛細管との間の物理的な固着、及び結果的にコンポーネントのこの部分にある液体に対する実際の障壁を作り出すことによって完全な緊密性を得ることが可能である。

有利なことに、毛細管位置決めは、剛直部分を貫通する穴によって構成される。毛細管は、接着剤によって剛直部分上に保持し得る。剛直部分を貫通する穴の場合、剛直部分の定位置に保持されることを保証するために、接着剤は、剛直部分を貫通する穴と毛細管との間に配置されると有利である。剛直部分は、接着剤を導入可能にするチャネルを具備する面も備え得る。

剛直部分をマイクロフルーイディックコンポーネントに対して取り付けかつ位置決めする前記手段は、ねじ手段とし得る。これらのねじ手段は、マイクロフルーイディックコンポーネントに挿入されるねじを備え得るものであり、かつナット又はマイクロフルーイディックコンポーネントのねじ付穴の何れかにねじ込み得る。コンポーネントが支持台によって保持される場合、ねじ手段は支持台内に入りかつナット又は支持台上のねじ付穴の何れか内にねじ込まれるねじを備える。

剛直部分はプラスチック又は金属で作り得る。

本発明は理解し易く、他の利点及び特徴は、非限定的な実例によって与えられかつ添付の図面に付随する以下の説明を読んだ後で明らかとなる。

図１では、参照符号１は本発明の緊密接続デバイスを表し、参照符号２は自身の主面に直角に接続されるマイクロフルーイディックコンポーネントを表す。

緊密接続デバイス１は、プラスチック（例えば、ポリカーボネイト）又は金属（例えば、銅）で作り得る剛直部分１１を備える。このデバイスは毛細管１３を整合させかつこれらの毛細管を保持する該毛細管の通路のために構成された、自身を貫通する穴１２を供える。これらの貫通穴１２は、特に接続デバイスの工業化及び自動化された生産のために、自身を位置決めすることを容易にするように毛細管が挿入される側の皿穴であることが有利である。このデバイスはねじ棒１５の通過のために構成された貫通穴１４も備える。

毛細管１３は、例えば、ポリアミドで被覆した鋳造シリコンマイクロチューブである。これらの毛細管の内径は、２〜５００μｍであり、これらの毛細管の外径は５０〜７００μｍである。

毛細管のピッチを決定する、穴１２のピッチは、コンポーネント２のチャネル２１間のピッチに等しい。毛細管によって、このピッチは１μｍの１０〜１００倍とし得る。

毛細管１３は、接続されるコンポーネントに適した深さまで穴１２内に挿入される。これらの毛細管は、接着剤によって剛直部分１１に採り付けられる。使用する接着剤のタイプは、剛直材料を構成する材料に依存する。市販されている幾つかの異なるタイプの接着剤を使用し得る。

一実施形態によれば、剛直部分１１は毛細管の平面に平行な自身の主面の１つにチャネル１８を備える。このチャネル１８は、毛細管の一部への直角なアクセスを与える。接着剤はこのチャネルに注入され、かくして毛細管はこのチャネルの底部にある剛直部分に採り付けられる。

接続時にコンポーネント２に面する剛直部分１１の面には可撓性シール１６が取り付けられている。可撓性シール１６は、剛直部分１１の対応する面に平行六面体形状形成物を取り付け、及び液体形態のシールを注入することによって得られる。実例として、シールを作るのに使用される材料は、Ｒｐｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃによって製造されるＲＴＶ−２シリコンとし得る。可撓性シールは毛細管１３を保持し、ねじ１５が貫通する穴１４の手前に終端する。

シールを構成する材料が液体形態で注入されると、このシールは液体の特性により完全な接触をするようになる。材料が（シリコンに対する重合によって）硬化すると、この材料はこの好ましい特性を維持し、毛細管は完全なままである。さらにまた、及び再び液体の特性によって、シールを構成する材料が液体形態で注入されると、この材料は毛細管に沿って僅かに走りかつ毛細管を離れる領域の足元にビードを形成する。一旦、圧縮されると、このビード（これは材料の過剰分である）マイクロフルーイディックコンポーネントのアクセス穴の壁及び毛細管に強い圧力を働かせる。このように、外部に対する緊密性（毛細管に沿う漏れが無い）及び中空構造体から他への緊密性（可撓性シールに漏れがない）といった完全且つ完璧な緊密性が得られる。

ねじ１５は、例えば、ぎざぎざのある頭部を備える。これらの棒は、可撓性シール１６を具備する剛直部分１１及びコンポーネント２の厚さを貫通するに十分長い。接続に際して、ねじ棒１５はコンポーネント２の反対側にナットが取り付けられる穴２２を貫通する。これらのねじ棒が締め付けられると、ねじの頭部は剛直部分をこれらの間の可撓性シールを具備するコンポーネントに押圧する。これは、結果的に緊密さを保証するために圧縮される。こうして構成したデバイスの緊密さは３バールで圧力試験を行う間中無傷のままである。

接続に際して、毛細管１３の端部はマイクロコンポーネントの内部、例えば、チャネル２１の角度が付された部分又は他の中空構造体へのアクセスを与えるオリフィス２３内に挿入し得る。

図２は、支持台４に保持されるマイクロフルーイディックコンポーネント３の部分斜視図である。支持台４はプラスチック又は金属で作り得る。この支持台はコンポーネント３に接着剤で接着されるか又は組み合わされるかの何れかである。前述したように、接続はコンポーネント３の平面に直角に行われる。毛細管の端部は、例えば、チャネル３１の角度が付された部分へのアクセスを与えるオリフィス３３内に挿入される。

この実施形態では、接続デバイスは取付ねじを収容する穴３２を備える支持台４に取り付けられる。穴３２はねじの、ねじが付された棒のための通路穴とし得る。この場合、接続デバイスは、支持台の背面を押圧するナットによって固締される。穴３２は、一実施形態では、支持台の背面上のナットの使用を回避する、ねじを付し得る。この実施形態は、取付穴が支持台に形成される際にコンポーネントの空間を増加させる。

図３は、支持台６に保持された、マイクロフルーイディックコンポーネント５の別の部分斜視図である。前述したように、支持台はプラスチック又は金属で作り得るものであり、かつコンポーネントと接着剤で接合されるか又は組み合わされるかの何れかである。前述の実施形態との差異は、チャネル５１のオリフィス５３がコンポーネントの前面に設置されることである。この場合、接続はコンポーネントの平面で行われる。

支持台６は、取付ねじを収容する穴５２を備える。これらの穴５２は、ねじの、ねじが付された棒に対する通路穴とし得る。この場合、接続デバイスは支持台６の反対側面を押圧するナットによって固締される。これらの穴５２は、一実施形態では、ナットの使用を回避する、ねじが付し得る。この実施形態は、取付穴が支持台に形成される際にコンポーネントの空間を増加させる。

本発明の接続デバイスはマイクロフルーイディックコンポーネントの何れにも使用し得る。このタイプのコンポーネントを使用する主な用途は、化学、生化学、薬学、医学（マイクロボリュームの投薬、マイクロボリュームへの化学反応、遺伝子型、診断；ＤＮＡチップ等）である。

部分的に表したマイクロフルーイディックコンポーネント、及び本発明の毛細管の緊密な接続のためのデバイスに関する分解斜視図である。 支持台に保持されかつ本発明の接続デバイスによって自身の主面に直角に接続し得るマイクロフルーイディックコンポーネントの部分斜視図である。 支持台に保持されかつ本発明の接続デバイスによって前部で接続し得るマイクロフルーイディックコンポーネントの部分斜視図である。

符号の説明

１ 緊密接続デバイス
２、３ マイクロフルーイディックコンポート
４、６ 支持台
１１ 剛直部分
１２、１４ 貫通穴
１３ 毛細管
１５ ねじ棒
１６ 可撓性シール
１８、２１ チャネル
３２ 穴
３３ オリフィス
５１ チャネル
５２ 穴
５３ オリフィス

Claims (9)

1. 少なくとも１つの毛細管（１３）をマイクロフルーイディックコンポーネント（２）に緊密かつ可逆に接続するためのデバイス（１）において、
   前記毛細管（１３）を前記マイクロフルーイディックコンボーネント（２）に接続し得るように、該毛細管を位置決めする手段を具備する剛直部分（１１）と、
   前記剛直部分を前記マイクロフルーイディックコンポーネントに対して取り付けかつ位置決めする手段と、
   前記剛直部分（１１）と前記マイクロフルーイディックコンポーネント（２）との間に配置されかつ前記毛細管（１３）が貫通する可僥性シール（１６）と、を備え、
   前記可僥性シール（１６）及び前記剛直部分（１１）が、前記取付手段によって前記マイクロフルーイディックコンポーネント（２）に押圧される際の接続を緊密になし、
   前記可僥性シールが前記剛直部分（１１）及び前記毛細管（１３）上にモールド成形されることを特徴とするデバイス。
2. 前記毛細管（１３）を位置決めする前記手段が前記剛直部分（１１）から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記毛細管（１３）が前記剛直部分（１１）上に接着剤で接合されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のデバイス。
4. 前記毛細管（１３）が前記剛直部分内の位置に保持されることを保証するために、前記接着剤が、前記剛直部分（１１）の貫通穴（１２）と前記毛細管（１３）との間に位置づけられることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のデバイス。
5. 前記剛直部分（１１）は、前記接着剤を挿入可能にするチャネル（１８）を内部に具備する一面を備えることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のデバイス。
6. 前記マイクロフルーイディックコンポーネントに対して前記剛直部分を取り付けかつ位置決めする前記手段がねじ手段（１５、１７）であることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のデバイス。
7. 前記ねじ手段が、前記マイクロフルーイディックコンポーネント（２）内に挿入されるねじ（１５）を備えることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記コンポーネント（３、５）が支持台（４、６）によって保持される際に、前記ねじ手段が前記支持台に挿入されるねじを備え、これにより前記ねじがナット又は前記支持台のねじ付穴にねじ込まれることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
9. 前記剛直部分（１１）がプラスチック又は金属で作られることを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のデバイス。

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