JP4931345B2 - 流体を誘導するための少なくとも1つのシステムを気泡を残さずに充填するための微細構造配置、かかる配置を備える装置、および充填方法 - Google Patents

流体を誘導するための少なくとも1つのシステムを気泡を残さずに充填するための微細構造配置、かかる配置を備える装置、および充填方法 Download PDF

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Description

本発明は、流体を誘導するための少なくとも1つのシステム(流体排出システム)を気泡を残さずに流体で充填するための微細構造配置に関する。さらにまた、本発明は、配置を備える装置、およびかかる配置を備える流体を誘導するためのシステムを充填するための方法に関する。
微細構造システムにおける毛細管力に基づいて流体を輸送する場合には、輸送経路における気泡の問題が常にある。これらの問題は、所望の流体輸送の妨げになる、または妨害することさえあり得る。気泡は流体の向きを逆転させたときに、たとえば流路が90°方向を変えた場合にしばしば形成される。角部領域にあるエッジのために、流体によってこの角部領域が完全には濡れず、角部領域が流体によって完全に濡れる前に、流体が90°曲がった流路部(流体排出システム)に侵入するという結果をもたらすことになる。次いで流体が、角部領域に形成された気泡のところを通って流れ、90°曲がった流路部に侵入する。しかし、角部領域にある気泡は、さらに角部領域から離れ、90°曲がった流路部分の前の、すなわち流体排出システムの前の詰め物として機能する。したがって、続く流体の輸送が阻止される、または少なくとも妨げられる。
流体を、種々の流体排出システムに分岐部を介して誘導すべきとき、同様のことが生じ得る。この場合も、全流体排出システムを濡らして、流体で充填する前に、分岐部が流体で完全に充填され、分岐部に気泡がまったくできないという保証はない。
特許文献1から、流体の研究のための微細構造プラットフォームが公知であり、かかるプラットフォームにおいては、各空隙部が毛細管力によって流体で充填される。したがって、たとえば特許文献1の図4に、流路450を介して充填されるチャンバ130が示される。チャンバ130は、比較的大きな深さを有し、給液路はチャンバ蓋の直下に通じて開口し、その開口部は小さい断面を有する。開口部には、給液路の小さい断面からチャンバの大きな断面にいたる急峻な移行領域があり、該移行領域は流体の輸送が中断する毛細管ストップとして機能する。しかしながら、流体輸送を中断させないで、チャンバの充填を給液路を介して可能とするために、給液路の開口部からチャンバ側壁におけるチャンバ底部まで延びるノッチ440が設けられている。該ノッチでは毛細管力が高くなり、結果として、給液路を介して導かれた流体がノッチに沿ってチャンバ底部まで送られる。ノッチは流体をこのようにチャンバ底部まで導き、次いで流体はチャンバ底部からチャンバ内に上昇する。チャンバが流体で完全に充填される前に、流入部410に対するチャンバの排出部が濡れ、流体がチャンバ130から排出される。しかしながら、チャンバ130内に空気が閉じ込められるが、これが好ましくない問題である。
特許文献2の図5および図7から類似のノッチが公知であり、該図では流入溝として示され、かかるノッチは、特許文献1におけるノッチと同様の目的を達成する。
さらにまた、特許文献1にはカスケード構造およびバタフライ構造が記載され、これらは流体流を均一な速度で流れる流体層(または反対に、均一な共に導かれる広い流体流)に広げることを可能とする。しかしながら、これらのカスケード構造およびバタフライ構造は続くチャンバを気泡を作らずに充填することが保証されない。むしろチャンバそのものに、エッジ流を先行させて気泡の閉じ込めを阻止する遅延構造をエッジに設けることが必要である。
欧州特許出願公開第1201304号明細書 国際公開第99/46045号パンフレット
本発明の目的は、流体を排出するシステムが気泡を残さずに充填されることを保証する配置、かかる配置を備える装置、およびかかる配置を駆動するための方法を提供することである。
これらの課題は請求項1に従う配置、請求項17に従う装置、および請求項22に従う方法によって解決される。本発明の好適な実施の形態は前記請求項に従属する下位の請求項に記載される。
さらに詳しくは、本発明は、流体を誘導するための少なくとも1つの流体排出システムを、気泡を残さずに流体で充填するための微細構造配置において、
該配置を流体を輸送するための流体輸送システムと結合するための流入部と
該配置を該少なくとも1つの流体排出システムと結合するための排出部と
流体が流入部から少なくとも1つの排出部にまで輸送されるとき通過する移行領域とを有し、
該移行領域の始部には、毛細管力が高くなった部位を生じさせるための少なくとも1つの第1の微細構造要素が設けられ、この毛細管力が高くなった部位を限定する面、特に、側壁面、蓋面、および/または底面を隙間なく濡らし、移行領域の始部から移行領域の終部まで、すなわち排出部まで、毛細管力に基づいて移動する流体メニスカスを生じさせることを特徴とする微細構造配置である。
本発明において、流入部と移行領域との間には、流入部を介して導かれる流体を捕集するための領域(捕集領域)が設けられることを特徴とする。
本発明において、捕集領域は毛細管力が高くなった部位を介して、および毛細管ストップを介して移行領域から切り離されることを特徴とする。
本発明において、捕集領域がほぼ完全に移行領域によって囲まれていることを特徴とする。
本発明において、捕集領域は実質的に円形の底面を有することを特徴とする。
本発明において、捕集領域の底面の中心に流入部を設けることを特徴とする。
本発明において、移行領域は、実質的に環状に形成されることを特徴とする。
本発明において、毛細管ストップは、捕集領域と移行領域との間の段部として形成されることを特徴とする。
本発明において、捕集領域は、移行領域に対して高くされることを特徴とする。
本発明において、移行領域は捕集領域に対して高くされることを特徴とする。
本発明において、各流体排出システムに結合するための排出部が、移行領域の始部と少なくとも1つの終部との間に設けられることを特徴とする。
本発明において、各流体排出システムに結合するための各排出部が移行領域の終部に設けられることを特徴とする。
本発明において、流入部と排出部とは、互いに0°〜180°異なる配向方向を有することを特徴とする。
本発明において、流入部と排出部は互いにおよそ90°異なる配向方向を有することを特徴とする。
本発明において、移行領域は、始部と少なくとも1つの排出部との間に設けられる、少なくとも1つの第2の微細構造要素を有することを特徴とする。
本発明において、第1および/または第2微細構造要素は、傾斜路であることを特徴とする。
本発明において、第1および/または第2微細構造要素は、段状であることを特徴とする。
本発明において、第1および/または第2微細構造要素は、少なくとも1つの柱状部であることを特徴とする。
本発明において、第1および/または第2微細構造要素は、少なくとも1つのノッチであることを特徴とする。
本発明は、流体を輸送するための流体輸送システムおよび流体を排出するための流体排出システムを備える微細構造装置において、上述の配置を有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、流体輸送システムは流路であることを特徴とする。
本発明において、流体排出システムは流路であることを特徴とする。
本発明において、移行領域はチャンバであることを特徴とする。
本発明において、移行領域と捕集領域はチャンバの一部を形成することを特徴とする。
本発明は、上述の配置を備える、流体を排出するための流体排出システムを充填するための方法において、
移行領域内への流入部を介して流体が充填され、
次いで、流体が毛細管力の高くなった部位を隙間なく濡らし、
毛細管力の高くなった部位から、移行領域が流体で充填され、
排出部を介して流体排出システム内に流体が誘導される、
ことを特徴とする方法である。
本発明において、輸送領域を通って流入部から排出部まで輸送する際の流体の輸送方向は約90°変えられることを特徴とする。
流体を排出する少なくとも1つのシステムを、気泡を残さずに流体で充填するための本発明に従う微細構造装置は、流体を流入させるためのシステム(流体輸送システム)と微細構造装置とを結合するための流入部が設けられる。この配置はさらに、この配置を少なくとも1つの流体排出システムと結合するための少なくとも1つの排出部を有し、この配置は、流体が流入部から少なくとも1つの排出部にまで輸送されるとき通過する移行領域を有する。この移行領域の始部には、毛細管力が高くなった部位を生じさせるための、少なくとも1つの第1の微細構造要素が設けられ、毛細管力が高くなった部位を限定する面、特に、側壁面、蓋面、および/または底面を隙間なく濡らす。
移行領域始部を完全に濡らすことによって、移行領域始部に気泡を形成させないことを可能とする。移行領域始部から、作用している毛細管力に基づいて、流体メニスカスが移行領域終部まで、すなわち配置の排出部まで移動する。その際気泡が閉じ込められることはない。したがって、流体は移行領域を介して気泡を形成することなく輸送される、排出部に接続した流体排出システムの気泡のない充填が保証される。流体の充填の前に移行領域に含まれる空気は排出方向に流体を押すことによって流体排出システムへと押し進められる。
有利なことに、移行領域は始部から終部まで均一な断面積を有し、急な変化、エッジなどはない。
本発明に従う配置においては、流入部と移行領域との間に、流入部を介して供給される流体を捕集するための領域が配置されている。この捕集領域は毛細管力が高くなった部位を介して、および毛細管ストップを介して残りの移行領域から切り離すことが可能である。この毛細管ストップは、毛細管力が高くなった部位が流体によって濡らされ、作用する毛細管力に基づき流体が移行領域に沿って輸送された後に、徐々に濡らすことが可能であり、したがって捕集領域と残りの移行領域との間で毛細管ストップが終結する。本発明に従えば、捕集領域は略完全に移行領域によって囲むことが可能である。
捕集領域は実質的に円形の底面を有し、捕集領域底面の中心に該配置の流入部を設けることが可能である。
流入部と流出部との間の移行領域は、本発明に従う配置においては、実質的に環状に形成することが可能である。特に、捕集領域が実質的に円形の底面を有する場合がこれにあたる。
捕集領域と移行領域との間に形成可能な毛細管ストップは、本発明に従えば、段部によって形成可能である。流体は段部縁にまで侵入し、対抗する毛細管力のために段部を乗り越えることができない。段部は、流体が他方側から段部に達し、段部を濡らすときにはじめて乗り越えられる。捕集領域と移行領域との間に段部として形成される毛細管ストップは、一方では、移行領域より高くなった捕集領域によって、または他方では、捕集領域より高くなった移行領域によって形成することが可能である。
本発明に従う配置は、該配置を流体排出システムに結合するための少なくとも1つの排出部、好適には複数の排出部を有する。これらの排出部は好適には移行領域の始部と少なくとも1つの終部との間に設けられる。本発明に従う配置は、該配置を流体排出システムに結合するための排出部が移行領域の一方端部または両端部に設けられるように実施される。
流入部および流出部、および特に、流入部と排出部に続く流体を誘導する、または流体を排出するシステムは、互いに0°〜180°異なる方向に向けることが可能である。特に、流入部および排出部は互いにおよそ90°異なる方向に向けることが可能である。
本発明に従う配置の移行領域は、特別な実施の形態において始部と排出部の少なくとも1つとの間に少なくとも1つの第2の微細構造要素を設けることが可能である。この第2の微細構造要素またはこれらの第2の微細構造要素は、移行領域を通る始部から排出部までの流体の輸送を加速することが可能である。
本発明に従えば、第1および/または第2の微細構造要素は、傾斜路であることが可能である。また、第1および/または第2の微細構造要素は段状であってもよい。第1および/または第2の微細構造要素は少なくとも1つのカラム(柱状体)または少なくとも1つのノッチであってもよい。
本発明に従う、流体誘導のためのシステム(流体輸送システム)および流体排出のためのシステム(流体排出システム)を備える微細構造装置は、上述のような配置を有することが可能である。この装置の流体輸送システムは流体排出システムのように、流路であってもよい。移行領域はチャンバとして形成することが可能である。また、本発明に従う装置の移行領域と捕集領域はチャンバの一部を形成することも可能である。
本発明の実施の形態を図面を参照し詳細に説明する。
図面に示した本発明に従う装置1a〜1dは、少なくともそれらの機能において互いに対応する特徴を一部有する。異なる装置の互いに機能において対応する特徴は、同じ参照符号で示される。
図1および図2において示される第1の装置1aは本体部7を有し、該本体部7には、凹部が設けられている。この凹部は移行領域3を形成している。移行領域3から流路が延び、これが流体排出システム5を形成している。この流体排出システム5は排出部4を介して、移行領域3に続く。移行領域3は2つの部分に分割することが可能である。第1の、排出部4からそれていく部分は第1の柱状微細構造を示す。この領域は毛細管力が高くなった部位6を形成する。もう一方の排出部4に向けられる部分は、特別な微細構造のないものに形成される。蓋8は、流体の移行領域3への充填に介される流入部2が、部位6の領域において拘束を受けないように、移行領域3と流体排出システム5とを覆う。毛細管力が高くなった部位6の第1の微細構造要素を形成する柱部は、流入部2を介して移行領域3に充填される流体を、次いで毛細管力が高くなった部位6に完全にとどまらせる。流体は、この部位6と、移行領域のこの部位を限定する平面が、たとえば蓋8の下側、移行領域3の側壁および移行領域3の底面が濡れるまでは、流体は部位6を介して流出しない。部位6を完全に隙間なく濡れると速やかに、すなわち、部位6に空気が全く存在しなくなると速やかに、さらに流入部2を介して導き入れられる流体によって、移行領域の排出部4に向けられた部分に流体が入り込むよう配慮している。移行領域3の排出部4に向けられたこの部分を濡らすことは、蓋8の下側および移行領域の側壁と底面とによって形成される境界面に沿って行われる。この境界面に沿って濡らすことは、移行領域の排出部4に向けられる部分にある空気が排出部4を介して移行領域から押し出されて、流体排出システム5を介して移行領域3から流れ出ることを配慮している。移行領域3が流体で完全に充填されると速やかに、流体は排出部4を介して流体排出システムに入り込む。移行領域3における流体の振る舞いを改善するために、および、特に流体の輸送を加速するために、第2の微細構造としての、移行領域3の排出部4に向けられた部分に、排出部4に対する移行領域3の底部のレベルを流体排出システム5のレベルにまで上げる傾斜路12を設けることが可能である。それから先は、全移行領域3は排出部への方向において円錐形に延びることが可能であり、したがって排出部4では、移行領域3から流体排出システム5まで不連続な断面積の関係が生じない。
本発明に従う第1の装置1aに流入部2を介して充填される流体は、流体輸送システムとして機能するピペットまたは類似の物を介して導入される。
図3および図4に示す本発明に従う第2の装置1bも本体部7を有し、該本体部7には、凹所が設けられ、該凹所が移行領域3を形成している。移行領域3は流入部2を有し、該流入部において流路として実施される流体輸送システム9が移行領域3内に通じている。移行領域3はさらに流出部4を有し、そこから、流路として実施される流体排出システム5が延びる。排出部4は、移行領域3の側部境界面であって、流入部2に対抗する移行領域3の終部に設けられている。本体部7と完全な移行領域3と流体排出システム5とは蓋8で覆われる。
流入部2の領域における移行領域3の始部には、毛細管力が高くなった部位が設けられている。この部位6は、ノッチによって形成され、流体輸送システム9から流れ込む流体が、部位6における高くなった毛細管力によって部位6をまず濡らし、そこから、移行領域3が、側部境界面と蓋8の下側と移行領域の底面とに沿って濡らされる。流体メニスカスは、高くなった毛細管力によって、流入部2から毛細管力の高くなった部位6を介し、移行領域3に沿って排出部4まで移動し、まず移行領域3に含まれるガスを排出部4に押す。このようにして、流体輸送システム9から部位6と残りの移行領域3とを介し、流体排出システム5への排出部4までの流れが発生し、移行領域3と流体排出システムとの内部における気泡の形成が防止される。したがって、気泡が装置内に形成されることなく、たとえば、流体流の向きを90°変えることが可能である。
さらにまた、流体流の向きを90°より少なくまたは多く変えることも特定の配置によって可能であり、広い幅の前部にある流体メニスカスが移行領域を通って移動し、壁面または側部境界面、蓋8の下側、および移行領域の底面を気泡を生じさせずに濡らし、まず移行領域3に含まれる空気が流体排出システム5内に押し出され、したがって移行領域3または流体排出システム5に気泡が残らない。
図5〜図8に示される本発明に従う第3の装置1cは、実質的に円柱状の本体部7を有する。この本体部7は、中心部が中空であって、かかる中空部が流体輸送システム9を形成し、チャンバ内への流入部2に続き、チャンバは捕集領域10と捕集領域10を囲む移行領域3とによって形成される。チャンバは、本体部7の前面上の凹所と形成され、捕集領域10は、流入部2を完全に囲んで、流入部2に直接つながっている。移行領域3は、段部によって形成される毛細管ストップ11によって、捕集領域10に接続する。段部は捕集領域10が移行領域3よりも高くなるように形成される。
移行領域3は、実質的に環状に捕集領域10を囲み、この環は移行領域始部と終部との間に中断部を有する。移行領域3の始部と終部とは、突出部によって互いに分離され、この突出部が、実質的に環状の移行領域3の中断部を形成する。
移行領域3の始部と移行領域3の終部との間に移行領域から外側へと放射方向に流路が分岐し、これが流体排出システム5を形成する。この流体排出システム5は排出部4を介し移行領域3と結合する。
捕集領域3の始部は毛細管力が高くなった部位6を有する。この毛細管力が高くなった部位6は、ノッチによって形成され、捕集領域10と移行領域3との間の毛細管ストップ11に接続する。このノッチは、本装置の第1の微細構造要素を示し、これによって、流入部2を介し捕集領域10に流れ込む流体は、高くなった毛細管力によって移行領域3の始部にまで引き込まれる。さらに、毛細管力が高くなった部位6によって、流体がさらに移行領域3に押し寄せる前に、移行領域3の始部は、隙間なく完全に流体によって濡れる。
移行領域3の始部は、隙間なく完全に流体によって濡れた後、さらに移行領域3に作用する毛細管力によって、流体は移行領域に沿って輸送され、毛細管ストップ11を形成する段部が濡れ、それによって毛細管ストップ11が終わりとなる。流体は移行領域3に沿って移動し、排出部4を濡らし、したがって流体が流体排出システム5内に入り込むことが可能となる。移行領域3に存在する空気は、流出部4と流体排出システムを介して、移行領域3から、または捕集領域10からも排出される。したがって、移行領域3にも、捕集領域10にも気泡は残らない。したがって、流体排出システム5の気泡のない充填が可能となる。
図9〜図12に示す本発明に従う装置1dの第4の実施の形態は、実質的に、図5〜図8に従う第3の実施の形態の構成に対応する。第3の実施の形態の装置1cと第4の実施の形態の装置1dとの相違点は、実質的に、第4の実施の形態の装置1dにおいては、実質的に環状の移行領域3よりも捕集領域10の方が深いところにある。すなわち、移行領域3は捕集領域10よりも高くなっている。捕集領域10と移行領域3との間の段部が毛細管ストップ11を形成し、該毛細管ストップ11が、流体の補修領域1から移行領域3内への毛細管力のみによる流入を阻止する。例外は、移行領域3の始部にあり、毛細管力が高くなった部位6である。部位6のために、移行領域3の始部が濡れる。毛細管力が高くなった部位6は第1の微細構造要素によって形成され、該微細構造は、捕集領域10と移行領域3との間の毛細管ストップ11に接続するノッチを通過している。毛細管力が高くなった部位6のために、まず、移行領域の始部だけが、流入部2から捕集領域10に流れ込む流体によって濡れ、次いで、流体メニスカスが移行領域3に沿って、その始部から終部まで移動し、徐々に毛細管ストップ11を捕集領域10に高め排出部4を濡らし、したがって、流体は流体排出システムにも入り込むことが可能となる。同時に移行領域3にある、または捕集領域10にもある空気が、排出部4を介して流体排出領域5内に入り込み、したがって、移行領域3内の捕集領域10にも、流体排出領域5にもまったく気泡が残らない。このようにして流体排出システムの気泡のない充填が保証される。
図2の線I−Iに従う本発明に従う装置1aの部分断面図である。 本発明に従う第1の装置1aの図1の矢符IIに従う平面図である。 本発明に従う第2の装置1bを通る図4の線III−IIIに従う断面図である。 本発明に従う第2の装置1bを横切る図3の線IV−IVに沿う断面図である。 本発明に従う第3の装置1cの斜視図である。 本発明に従う第3の装置1cの平面図である。 本発明に従う第3の装置1cを横切る図6の線VII−VIIに沿う断面図である。 本発明に従う第3の装置1cの図6の線VIII−VIIIに沿う断面図である。 本発明に従う第4の装置1dの斜視図である。 本発明に従う第4の装置1dの平面図である。 本発明に従う第4の装置1dを横切る図10の線XI−XIに沿う断面図である。 本発明に従う第4の装置1dを横切る図10の線XII−XIIに沿う断面図である。
符号の説明
1a〜1d 装置
2 流入部
3 移行領域
4 排出部
5 流体排出システム
6 毛細管力が高くなった部位
7 本体部
8 蓋
9 流体輸送システム
10 捕集領域
11 毛細管ストップ
12 傾斜路

Claims (23)

  1. 流体を誘導するための少なくとも1つの流体排出システム(5)を、気泡を残さずに流体で充填するための微細構造において、
    微細構造体を流体を輸送するための流体輸送システム(9)と結合するための流入部(2)と、
    微細構造体を該少なくとも1つの流体排出システム(5)と結合するための少なくとも1つの排出部(4)と、
    流体が流入部(2)から少なくとも1つの排出部(4)にまで輸送されるとき通過する移行領域(3)とを有し、
    該移行領域(3)の始部には、移行領域(3)の始部の他の領域よりも、毛細管力が高められた部位(6)を生じさせるための少なくとも1つの第1の微細構造要素が設けられ、この毛細管力が高められた部位(6)を限定する面を隙間なく濡らし、移行領域(3)の始部から移行領域(3)の終部まで、毛細管力に基づいて移動する流体メニスカスを生じさせ
    流入部と移行領域との間には、流入部を介して導かれる流体を捕集するための捕集領域(10)が設けられ、捕集領域は、毛細管力が高められた部位(6)を介して、および、捕集領域と移行領域との間の段部として形成された毛細管ストップ(11)を介して移行領域から切り離されることを特徴とする微細構造
  2. 捕集領域(10)は、完全に移行領域(3)によって囲まれていることを特徴とする、請求項に記載の微細構造体
  3. 捕集領域(10)は、円形の底面を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の微細構造体
  4. 捕集領域(10)の底面の中心に流入部(2)を設けることを特徴とする、請求項に記載の微細構造体
  5. 移行領域(3)は、環状に形成されることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の微細構造体
  6. 捕集領域(10)は、移行領域(3)に対して高く配置されることを特徴とする、請求項記載の微細構造体
  7. 移行領域(3)は捕集領域(10)に対して高く配置されることを特徴とする、請求項記載の微細構造体
  8. 各流体排出システム(5)に結合するための排出部(4)が、移行領域(3)の始部と少なくとも1つの終部との間に設けられることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の微細構造体
  9. 各流体排出システム(5)に結合するための各排出部(4)が移行領域の終部に設けられることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の微細構造体
  10. 流入部(2)と排出部(4)とは、互いに0°〜180°異なる配向方向を有することを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の微細構造体
  11. 流入部(2)と排出部(4)は互いに90°異なる配向方向を有することを特徴とする、請求項10に記載の微細構造体
  12. 移行領域(3)は、始部と少なくとも1つの排出部との間に設けられる、少なくとも1つの第2の微細構造要素を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の微細構造体
  13. 第1および/または第2微細構造要素は、移行領域(3)の底面に対して傾斜した傾斜路であることを特徴とする、請求項12に記載の微細構造体
  14. 第1および/または第2微細構造要素は、段状であることを特徴とする、請求項12に記載の微細構造体
  15. 第1および/または第2微細構造要素は、少なくとも1つの柱状部であることを特徴とする、請求項12に記載の微細構造体
  16. 第1および/または第2微細構造要素は、少なくとも1つのノッチであることを特徴とする、請求項12に記載の微細構造体
  17. 流体を輸送するための流体輸送システム(9)および流体を排出するための流体排出システム(5)を備える微細構造装置において、請求項1〜16のいずれか1項に従った微細構造体を有することを特徴とする微細構造装置。
  18. 流体輸送システムは流路(9)であることを特徴とする、請求項17に記載の装置。
  19. 流体排出システムは流路(5)であることを特徴とする、請求項17または18に記載の装置。
  20. 移行領域(3)はチャンバであることを特徴とする、請求項17または18に記載の装置。
  21. 移行領域(3)と捕集領域(10)はチャンバの一部を形成することを特徴とする、請求項17または18に記載の装置。
  22. 請求項1〜16のいずれか1項に記載の微細構造体を備える、流体を排出するための流体排出システム(5)を充填するための方法において、
    移行領域(3)内への流入部(2)を介して流体が充填され、
    次いで、流体が毛細管力められた部位(6)を隙間なく濡らし、
    毛細管力められた部位(6)から、移行領域が流体で充填され、
    排出部(4)を介して流体排出システム(5)内に流体が誘導される、
    ことを特徴とする方法。
  23. 移行領域(3)を通って流入部(2)から排出部(4)まで輸送する際の流体の輸送方向は90°変えられることを特徴とする請求項22に記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018176412A (ja) * 2017-04-19 2018-11-15 天亮醫療器材股▲ふん▼有限公司SKYLA Corporation 検出装置およびその注入口構造

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070280857A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Applera Corporation Devices and Methods for Positioning Dried Reagent In Microfluidic Devices
US20070280856A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Applera Corporation Devices and Methods for Controlling Bubble Formation in Microfluidic Devices
EP1977829A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-08 Roche Diagnostics GmbH Device for performing multiple analyses in parallel
US9134286B2 (en) 2007-10-30 2015-09-15 Panasonic Healthcare Co., Ltd. Analyzing device, analyzing apparatus using the device, and analyzing method
EP2226623B1 (en) * 2008-02-01 2014-06-18 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Flow cell
EP2268405B1 (de) 2008-02-27 2017-01-04 Boehringer Ingelheim Microparts Gmbh Vorrichtung zur plasmaseparation
US10005082B2 (en) 2008-04-11 2018-06-26 Incyto Co., Ltd. Microfluidic circuit element comprising microfluidic channel with nano interstices and fabrication method thereof
KR100998535B1 (ko) * 2008-04-11 2010-12-07 인싸이토 주식회사 나노틈새를 가지는 미세유체 채널이 구비된 미세유체회로소자 및 이의 제조 방법
KR101390717B1 (ko) 2008-09-02 2014-04-30 삼성전자주식회사 미세유동장치 및 미세유동장치에의 시료주입방법
EP2213364A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-04 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Phase guide patterns for liquid manipulation
CA2758739C (en) * 2009-04-15 2016-11-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. A gas-free fluid chamber
EP2486978A1 (de) * 2010-10-28 2012-08-15 Roche Diagnostics GmbH Mikrofluidischer Testträger zum Aufteilen einer Flüssigkeitsmenge in Teilmengen
EP2455162A1 (de) * 2010-10-29 2012-05-23 Roche Diagnostics GmbH Mikrofluidisches Element zur Analyse einer Probenflüssigkeit
EP2729251B1 (de) 2011-07-05 2018-11-14 Boehringer Ingelheim Microparts GmbH Mikrofluidische struktur mit vertiefungen
USD978375S1 (en) 2013-03-13 2023-02-14 Abbott Laboratories Reagent container
USD962471S1 (en) 2013-03-13 2022-08-30 Abbott Laboratories Reagent container
US9535082B2 (en) 2013-03-13 2017-01-03 Abbott Laboratories Methods and apparatus to agitate a liquid
US10058866B2 (en) 2013-03-13 2018-08-28 Abbott Laboratories Methods and apparatus to mitigate bubble formation in a liquid
WO2017117553A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Mec Dynamics Micro mechanical methods and systems for performing assays
US10258741B2 (en) 2016-12-28 2019-04-16 Cequr Sa Microfluidic flow restrictor and system
CN109072893B (zh) * 2017-01-09 2019-11-29 华为技术有限公司 一种电液动力装置以及包含电液动力装置的系统
KR102012243B1 (ko) * 2017-09-19 2019-11-04 한국기계연구원 미세 서브 유로를 갖는 마이크로 유체 소자 및 이를 제조하기 위한 몰드

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233029A (en) * 1978-10-25 1980-11-11 Eastman Kodak Company Liquid transport device and method
US4271119A (en) * 1979-07-23 1981-06-02 Eastman Kodak Company Capillary transport device having connected transport zones
US4310399A (en) * 1979-07-23 1982-01-12 Eastman Kodak Company Liquid transport device containing means for delaying capillary flow
GB2090659A (en) * 1981-01-02 1982-07-14 Instrumentation Labor Inc Analytical device
US4426451A (en) * 1981-01-28 1984-01-17 Eastman Kodak Company Multi-zoned reaction vessel having pressure-actuatable control means between zones
US4473457A (en) * 1982-03-29 1984-09-25 Eastman Kodak Company Liquid transport device providing diversion of capillary flow into a non-vented second zone
US4549952A (en) * 1982-11-22 1985-10-29 Eastman Kodak Company Capillary transport device having means for increasing the viscosity of the transported liquid
US4618476A (en) * 1984-02-10 1986-10-21 Eastman Kodak Company Capillary transport device having speed and meniscus control means
US4963498A (en) * 1985-08-05 1990-10-16 Biotrack Capillary flow device
US4983038A (en) * 1987-04-08 1991-01-08 Hitachi, Ltd. Sheath flow type flow-cell device
JPS63262565A (ja) * 1987-04-20 1988-10-28 Hitachi Ltd フロ−セル
US5051237A (en) * 1988-06-23 1991-09-24 P B Diagnostic Systems, Inc. Liquid transport system
US4957582A (en) * 1989-03-16 1990-09-18 Eastman Kodak Company Capillary transport zone coated with adhesive
US5039617A (en) * 1989-04-20 1991-08-13 Biotrack, Inc. Capillary flow device and method for measuring activated partial thromboplastin time
US5230866A (en) * 1991-03-01 1993-07-27 Biotrack, Inc. Capillary stop-flow junction having improved stability against accidental fluid flow
US5744366A (en) * 1992-05-01 1998-04-28 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale devices and methods for analysis of motile cells
US5885527A (en) * 1992-05-21 1999-03-23 Biosite Diagnostics, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membrances
US6156270A (en) * 1992-05-21 2000-12-05 Biosite Diagnostics, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membranes
US5591643A (en) * 1993-09-01 1997-01-07 Abaxis, Inc. Simplified inlet channels
GB9509487D0 (en) * 1995-05-10 1995-07-05 Ici Plc Micro relief element & preparation thereof
US6143248A (en) * 1996-08-12 2000-11-07 Gamera Bioscience Corp. Capillary microvalve
US6113855A (en) * 1996-11-15 2000-09-05 Biosite Diagnostics, Inc. Devices comprising multiple capillarity inducing surfaces
DE19753849A1 (de) * 1997-12-04 1999-06-10 Roche Diagnostics Gmbh Analytisches Testelement mit sich verjüngendem Kapillarkanal
WO1999045045A1 (en) 1998-03-05 1999-09-10 E.I. Du Pont De Nemours And Company Polymeric films having controlled viscosity response to temperature and shear
DE59905743D1 (de) * 1998-03-11 2003-07-03 Steag Microparts Gmbh Probenträger
WO2000022436A1 (en) * 1998-10-13 2000-04-20 Biomicro Systems, Inc. Fluid circuit components based upon passive fluid dynamics
DE19859693A1 (de) * 1998-12-23 2000-06-29 Microparts Gmbh Vorrichtung zum Ableiten einer Flüssigkeit aus Kapillaren
US6193471B1 (en) * 1999-06-30 2001-02-27 Perseptive Biosystems, Inc. Pneumatic control of formation and transport of small volume liquid samples
WO2001026813A2 (en) * 1999-10-08 2001-04-19 Micronics, Inc. Microfluidics without electrically of mechanically operated pumps
FR2812306B1 (fr) * 2000-07-28 2005-01-14 Gabriel Festoc Systeme d'amplification en chaine par polymerse de sequences nucleiques cibles
EP1201304B1 (de) * 2000-10-25 2006-08-16 Boehringer Ingelheim microParts GmbH Mikrostrukturierte Plattform für die Untersuchung einer Flüssigkeit
US6653122B2 (en) * 2001-04-24 2003-11-25 Dade Microscan Inc. Indentification test device in a random access microbiological analyzer
WO2003025547A1 (en) * 2001-09-21 2003-03-27 Biomedlab Corporation Method and device for screening analytes using surface plasmon resonance
US20040042930A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-04 Clemens Charles E. Reaction chamber with capillary lock for fluid positioning and retention
US20040265172A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Pugia Michael J. Method and apparatus for entry and storage of specimens into a microfluidic device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018176412A (ja) * 2017-04-19 2018-11-15 天亮醫療器材股▲ふん▼有限公司SKYLA Corporation 検出装置およびその注入口構造

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