(57)【要約】【課題】  １または複数の計量された第１の液体量を一般に過剰量の第２の液体量から分離することが圧力発生手段なしで達成される、微量流体装置を提供する。【解決手段】  本発明は、１または複数の第１の計量された液体量Ａを計量し、この液体量を第２の液体量Ｂから分離するための微量流体装置に関する。該装置は第１の流路２と、１または複数の第２の流路１６とを有する。第１の流路２は取入口１１と排出口１２とを有する。該装置は排出口１２の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きいかまたは同じ毛管力を有する。第２の流路１６は１または複数の分岐点４にて前記第１の流路２から分岐する。第２の流路１６は分岐点４にて第１の流路２よりも大きい毛管力を有する。第２の流路１６は予め定められる容量を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の計量された液体量を計量し、この液体量を、気相を介して第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、これによって毛管力は、第１の流路において、取入口から排出口へ向け、流体量を移動させ、
各第２の流路が分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、分岐点は第１の流路に沿って連続して配置され、
予め定められる容量を有する各第２の流路が、個々の流体排出口を有する個々の、かつ別個の流体流パスを形成し、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
前記分岐点にて前記第１の流路よりも大きな毛管力である前記第２の流路によって、先の分岐点に接続される第２の流路が完全に満たされれば、後の第２の流路が満たされはじめ、
さらに、前記第２の流路の１つを通って流れた後の微量流体装置を退去する液体は、他の第２の流路のいずれかを通って微量流体装置を退去する流体と、混合しないことを特徴とする微量流体装置。
【請求項２】
第１の流路の毛管力よりも大きい、分岐点での第２の流路の毛管力が、第１の流路から第２の流路への移行部における急激に変化する幾何学的特性によって調整されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項３】
第１の流路の毛管力よりも大きい、分岐点での第２の流路の毛管力が、第１の流路から第２の流路への移行部における急激に変化する内壁の表面特性によって調整されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項４】
第２の流路が分岐点にて始まりかつ液体の流れを停止させるための停止手段にて終わることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項５】
第１の流路の取入口の前に取入口貯留部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項６】
前記取入口貯留部が取入口の範囲の第１の流路よりも小さい、または同じ毛管力を有することを特徴とする請求項５記載の微量流体装置。
【請求項７】
前記第１の流路の排出口の後に排出口貯留部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項８】
前記排出口貯留部が排出口の範囲の第１の流路よりも大きい、または同じ毛管力を有することを特徴とする請求項７記載の微量流体装置。
【請求項９】
前記第１の流路が前記取入口と前記排出口の間で区間で分割されており、第１の流路系を形成することを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項１０】
第１の流路の前記区間が前記取入口から前記排出口へと増大する毛管力を示すことを特徴とする請求項９記載の微量流体装置。
【請求項１１】
前記第２の流路が区間に分割されており、第２の流路系を形成することを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項１２】
さらに前記第２の流路に停止手段を有し、
第２の流路の前記区間の毛管力が前記分岐点から前記停止手段まで同じままであるか、または増大することを特徴とする請求項１１記載の微量流体装置。
【請求項１３】
前記停止手段にそれぞれ１つずつの第３の流路が接続していることを特徴とする請求項１２記載の微量流体装置。
【請求項１４】
前記第３の流路の毛管力が前記第２の流路の毛管力に同じかまたはそれよりも大きいことを特徴とする請求項１３記載の微量流体装置。
【請求項１５】
前記停止手段が毛細管停止部であることを特徴とする請求項１２記載の微量流体装置。
【請求項１６】
前記停止手段がマイクロ弁であることを特徴とする請求項１２記載の微量流体装置。
【請求項１７】
前記第３の流路がそれぞれ１つの第２の排出口を有することを特徴とする請求項１３記載の微量流体装置。
【請求項１８】
前記第２の排出口がそれぞれ１つのマイクロ弁または毛細管停止部を有することを特徴とする請求項１７記載の微量流体装置。
【請求項１９】
第１の流路系、第２の流路系、第３の流路系の個々のあるいはすべての区間および排出口貯留部の少なくともいずれか１つが屈曲した形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項２０】
第１の流路系、第２の流路系および第３の流路系の少なくともいずれか１つの個々のあるいはすべての区間が空洞として形成されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項２１】
第１の流路系、第２の流路系および第３の流路系の少なくともいずれか１つの個々のあるいはすべての区間ならびに排出口貯留部中の少なくともいずれか１つに吸収性の材料が配置されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項２２】
分岐点の範囲の第１の流路が換気用流路に接続されていることを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項２３】
請求項１記載の微量流体装置を有することを特徴とするホルダ。
【請求項２４】
請求項１記載の微量流体装置を有することを特徴とする試料ホルダ。
【請求項２５】
第２の流路が、凹部形状の空洞を備える区間を有することを特徴とする請求項１記載の微量流体装置。
【請求項２６】
第１の計量された液体量を計量し、この液体量を、気相を介して第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、これによって毛管力は、第１の流路において、取入口から排出口へ向け、流体量を移動させ、
各第２の流路が分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、分岐点は第１の流路に沿って連続して配置され、
前記第２のチャネルのそれぞれは排出口が備えられ、
予め定められる容量を有する各第２の流路が、個々の流体排出口を有する個々の、かつ別個の流体流パスを形成し、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
複数の第３の流路がそれぞれ取入口と排出口とを備え、各第３の流路は、前記第２の流路の１つから下流に配置され、
停止手段が、前記第２の流路のそれぞれの排出口と、前記第３の流路のそれぞれの取入口との間に備えられることを特徴とする微量流体装置。
【請求項２７】
第１の計量された液体量を計量し、この液体量を、気相を介して第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、これによって毛管力は、第１の流路において、取入口から排出口へ向け、流体量を移動させ、
各第２の流路が分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、分岐点は第１の流路に沿って連続して配置され、
前記第２の流路の少なくとも１つは分岐点にて始まり、液体流を停止する停止手段にて終わり、さらに前記第２の流路の前記少なくとも１つが区間に分割されており、第２の流路系を形成し、前記区間の毛管力が、前記分岐点から前記停止手段まで同じままであるか、または増大し、
予め定められる容量を有する各第２の流路が、個々の流体排出口を有する個々の、かつ別個の流体流パスを形成し、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
複数の第３の流路が、それぞれ別個の停止手段に接続され、それぞれ第２の排出口を有し、
前記分岐点に接続される第２の流路が完全に満たされれば、後の第２の流路が満たされはじめ、
さらに、前記第２の流路の１つを通って流れた後の微量流体装置を退去する液体は、他の第２の流路のいずれかを通って微量流体装置を退去する流体と、混合しないことを特徴とする微量流体装置。
【請求項２８】
第２の流路が、凹部形状の空洞を備える区間を有することを特徴とする請求項２７記載の微量流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１または複数の第１の計量された液体量を第２の液体量から計量および分離するための微量流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知技術水準から種々のこのような微量流体装置が公知である。このような微量流体装置は、たとえば湿式化学的な、生化学的なおよび診断的な分析のために液体を計量することおよび注入することに使用される。この場合にはとりわけ容積要素が、定義された第１の液体量で満たされる。この定義された液体量は過剰量の第２の液体量から分離される。計量された液体量からの過剰量の液体量の分離は、通常この場合には現在、機械的な要素によって、あるいは気相によって行われる。気相は、この場合には過剰量の液体量を吸い取ることによって得ることができる。過剰量の液体量が計量された液体量の水撃によって吹き飛ばされることも同様に可能である。
【０００３】
気相による計量および分離のための従来の微量流体装置の場合の欠点は、第１の液体量を第２の液体量から分離するための負圧あるいは正圧を発生させる（吸い取るかあるいは吹き飛ばす）ために、必要な水撃を発生させる圧力発生手段が備えられていなければならないことである。これに対して計量自体のためには水撃は必要ではない。なぜなら、計量すべき液体量はしばしば毛管力によって計量容積部中に注入されるからである。これはたとえば特許文献１に開示されている。計量することは、原則として圧力発生手段を用いて吸引もしくは吹込みによって行うこともできる。しかしながら、この方法は過去にも既に費用が高いことが分かっており、そして、可能であるならば、毛管力による充填によって代替される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／４６０４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知技術水準における装置の上記欠点を背景に、本発明の目的は、１または複数の計量された第１の液体量を一般に過剰量の第２の液体量から分離することが圧力発生手段なしで達成される、微量流体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の計量された液体量を計量し、この液体量を、気相を介して第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、これによって毛管力は、第１の流路において、取入口から排出口へ向け、流体量を移動させ、
各第２の流路が分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、分岐点は第１の流路に沿って連続して配置され、
予め定められる容量を有する各第２の流路が、個々の流体排出口を有する個々の、かつ別個の流体流パスを形成し、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
前記分岐点にて前記第１の流路よりも大きな毛管力である前記第２の流路によって、先の分岐点に接続される第２の流路が完全に満たされれば、後の第２の流路が満たされはじめ、
さらに、前記第２の流路の１つを通って流れた後の微量流体装置を退去する液体は、他の第２の流路のいずれかを通って微量流体装置を退去する流体と、混合しないことを特徴とする微量流体装置である。
【０００７】
本発明において、第１の流路の毛管力よりも大きい、分岐点での第２の流路の毛管力が、第１の流路から第２の流路への移行部における急激に変化する幾何学的特性によって調整されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、第１の流路の毛管力よりも大きい、分岐点での第２の流路の毛管力が、第１の流路から第２の流路への移行部における急激に変化する内壁の表面特性によって調整されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、第２の流路が分岐点にて始まりかつ液体の流れを停止させるための停止手段にて終わることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、第１の流路の取入口の前に取入口貯留部が接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、前記取入口貯留部が取入口の範囲の第１の流路よりも小さい、または同じ毛管力を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記第１の流路の排出口の後に排出口貯留部が接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記排出口貯留部が排出口の範囲の第１の流路よりも大きい、または同じ毛管力を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記第１の流路が前記取入口と前記排出口の間で区間で分割されており、第１の流路系を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、第１の流路の前記区間が前記取入口から前記排出口へと増大する毛管力を示すことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、前記第２の流路が区間に分割されており、第２の流路系を形成することを特徴とする。
【００１７】
本発明において、さらに前記第２の流路に停止手段を有し、
第２の流路の前記区間の毛管力が前記分岐点から前記停止手段まで同じままであるか、または増大することを特徴とする。
【００１８】
本発明において、前記停止手段にそれぞれ１つずつの第３の流路が接続していることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記第３の流路の毛管力が前記第２の流路の毛管力に同じかまたはそれよりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
本発明において、前記停止手段が毛細管停止部であることを特徴とする。
本発明において、前記停止手段がマイクロ弁であることを特徴とする。
【００２１】
本発明において、前記第３の流路がそれぞれ１つの第２の排出口を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明において、前記第２の排出口がそれぞれ１つのマイクロ弁または毛細管停止部を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明において、第１の流路系、第２の流路系、第３の流路系の個々のあるいはすべての区間および排出口貯留部の少なくともいずれか１つが屈曲した形状に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明において、第１の流路系、第２の流路系および第３の流路系の少なくともいずれか１つの個々のあるいはすべての区間が空洞として形成されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明において、第１の流路系、第２の流路系および第３の流路系の少なくともいずれか１つの個々のあるいはすべての区間ならびに排出口貯留部中の少なくともいずれか１つに吸収性の材料が配置されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明において、分岐点の範囲の第１の流路が換気用流路に接続されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明は、前記微量流体装置を有することを特徴とするホルダである。
本発明は、前記微量流体装置を有することを特徴とする試料ホルダである。
【００２８】
本発明において、第２の流路が、凹部形状の空洞を備える区間を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明は、第１の計量された液体量を計量し、この液体量を、気相を介して第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、これによって毛管力は、第１の流路において、取入口から排出口へ向け、流体量を移動させ、
各第２の流路が分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、分岐点は第１の流路に沿って連続して配置され、
前記第２のチャネルのそれぞれは排出口が備えられ、
予め定められる容量を有する各第２の流路が、個々の流体排出口を有する個々の、かつ別個の流体流パスを形成し、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
複数の第３の流路がそれぞれ取入口と排出口とを備え、各第３の流路は、前記第２の流路の１つから下流に配置され、
停止手段が、前記第２の流路のそれぞれの排出口と、前記第３の流路のそれぞれの取入口との間に備えられることを特徴とする微量流体装置である。
【００３０】
本発明は、第１の計量された液体量を計量し、この液体量を、気相を介して第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、これによって毛管力は、第１の流路において、取入口から排出口へ向け、流体量を移動させ、
各第２の流路が分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、分岐点は第１の流路に沿って連続して配置され、
前記第２の流路の少なくとも１つは分岐点にて始まり、液体流を停止する停止手段にて終わり、さらに前記第２の流路の前記少なくとも１つが区間に分割されており、第２の流路系を形成し、前記区間の毛管力が、前記分岐点から前記停止手段まで同じままであるか、または増大し、
予め定められる容量を有する各第２の流路が、個々の流体排出口を有する個々の、かつ別個の流体流パスを形成し、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
複数の第３の流路が、それぞれ別個の停止手段に接続され、それぞれ第２の排出口を有し、
前記分岐点に接続される第２の流路が完全に満たされれば、後の第２の流路が満たされはじめ、
さらに、前記第２の流路の１つを通って流れた後の微量流体装置を退去する液体は、他の第２の流路のいずれかを通って微量流体装置を退去する流体と、混合しないことを特徴とする微量流体装置である。
【００３１】
本発明において、第２の流路が、凹部形状の空洞を備える区間を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
この目的は、本発明によれば、請求項１記載の微量流体装置によって解決される。本発明は、計量された液体量を過剰量の液体量から分離するためにも毛管力を利用するという考えを基礎とする。この毛管力を利用できるようにするために、微量流体装置は請求項１に定められたとおりに実施されていなければならない。したがって本発明による微量流体装置は、第１の流路と１または複数の第２の流路を有する。この場合、この第１の流路は取入口と排出口を有する。この場合、排出口の範囲には取入口の範囲よりも大きい毛管力が存在する。第２の流路は１または複数の分岐点にて第１の流路から分岐する。この場合には分岐点では第２の流路は第１の流路よりも大きい毛管力を有する。さらに第２の流路は、前もって決められた容量を有する。液体の搬送のためにこの微量流体装置の流路は相応に形成されている。これは、たとえば横断面積、横断面の配置および表面特性などに関して当てはまる。流路は、それ以外については、好ましくは蓋で閉じられている、表面における小溝あるいは溝であることができる。流路は小管として形成されていることも可能である。本発明の範囲での流路は、基本的には、液体あるいはガスを搬送によって特定の方向に導くのに適当なすべての構造であることができる。
【００３３】
計量および分離は、取入口に存在する液体量が取入口に存在する毛管力によって第１の流路中に吸引され、そして排出口に向かって搬送されることによって行われる。取入口から排出口への途中で第１の流路中に搬送されている液体量の部分は分岐点にて第２の流路に搬送される。なぜなら、第２の流路が分岐点の範囲内で、第１の流路よりも大きい毛管力を示すからである。この場合、第２の流路の定義された容量が完全に満たされるまで第２の流路は液体で満たされる。その際になお第１の流路中で含まれているか、あるいはまだ取入口に存在する液体量は、次に第１の流路内の毛管力に基づいて該第１の流路の排出口まで搬送される。過剰量の液体量の全てが該排出口に搬送されると、第１の流路中に気相が存在する。この気相を介して、計量された液体量は第２の流路中で過剰量の液体量から流体的に分離される。
【００３４】
分岐点における第１の流路より高い第２の流路の毛管力は、第１の流路から第２の流路への移行部において幾何学的特性の急激な変化あるいは移行部における内壁の表面特性の急激な変化が存在することによって達成可能である。移行部における毛管力のための尺度はこの場合には圧力差であり、この圧力差は、たとえばK. Hosokawaらの刊行物（K. 
Hosokawa、T. FujiiおよびI. Endo）著、「Hydrophobic Microcapillary vent for 
pneumaticmanipulation of liquid in μTas」、Proc. 「Micro Total Analysis Systems '98」、ｐ307−310、カナダ国、バンフ）にも記載されている、次式
ΔＰ＝−２γｃｏｓθ（１／ｗ＋１／ｈ−１／Ｗ−１／Ｈ）
に従い計算可能である。ここで、γは液体の表面張力、θは液体と内壁の間の接触角を表し、ｗおよびｈは前記移行部の後の流路の寸法を表し、ＷおよびＨは前記移行部の前の流路の寸法を表す。
【００３５】
本発明によれば、微量流体装置は、第１の流路の取入口の前に接続されている取入口貯留部を有することができる。この場合にはこの取入口貯留部は本発明によれば、取入口の範囲で第１の流路よりも小さい毛管力を有することができる。
【００３６】
さらに微量流体装置は、第１の流路の排出口の後に接続されている排出口貯留部を有することができる。この排出口貯留部は、有利に、排出口の範囲で第１の流路よりも大きい毛管力を有する。
【００３７】
微量流体装置の第１の流路は、本発明によれば、取入口と排出口の間で区間に分割されていてもよく、その結果、第１の流路は第１の流路系を構成する。有利にこの場合には、第１の流路系の区間は取入口から排出口へと増加する毛管力を示すことができる。
【００３８】
同様に本発明によれば第２の流路は区間に分割されていてもよく、その結果、第２の流路は第２の流路系を構成し、その際、第２の流路系のこれらの区間の毛管力は有利に分岐点から停止のための手段まで上昇する。
【００３９】
第２の流路には引き続き、この停止手段に連通する形でそれぞれ１つの第３の流路が連通することができる。しかしながら、本発明による微量流体装置は、第２の流路に１つの共通の第３の流路が連通するように形成されていてもよい。第３の流路ではたとえば、試薬が入れられている反応室が形成されていてもよい。第２の流路中に含まれる計量された液体を第３の流路中に搬送することができ、そこで計量された液体は次に反応室中の試薬と反応し、そして所望の生成物が生成される。
【００４０】
第３の流路への搬送のために、第３の流路の毛管力は第２の流路よりも大きくてもよい。
【００４１】
本発明によれば停止のための手段は、毛細管停止部、マイクロ弁あるいは他の適当な停止手段であることができる。
【００４２】
微量流体装置は、第３の流路に続いてそれぞれ１つの第２の排出口を有することができ、この第２の排出口を介して、たとえば生成物が微量流体装置から取り出すことができる。同様に、微量流体装置および特に第２および第３の流路をこの第２の排出口を介して排気することも可能である。第２の排出口を介してさらにもう１つの反応室等が本発明による装置と接続されていてもよい。
【００４３】
微量流体装置容器の場合には第１の流路系、第２の流路系および／または第３の流路系の個々のあるいはすべての区間はメアンダ状、空洞および／または吸収性の材料で形成されていてもよい。さらに微量流体装置は分岐点の範囲内で換気用流路と接続されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】簡単な実施形態の概略図を示す。
【図２】種々の充填状態での第２の実施形態を示す。
【図３】種々の充填状態での第２の実施形態を示す。
【図４】種々の充填状態での第２の実施形態を示す。
【図５】種々の充填状態での第２の実施形態を示す。
【図６】種々の充填状態での第２の実施形態を示す。
【図７】種々の充填状態での第２の実施形態を示す。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は単純化した第３の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図面に基づいて、第１の液体量を第２の液体量から計量および分離するための、本発明による微量流体装置についての実施形態が示されている。
【００４６】
図１〜図８（ｃ）に示された微量流体装置についての実施形態は、より大きな全体装置の一部であってもよい。該装置には、たとえばさらなる微量流体装置を同じもしくは他の目的のために、たとえばプラスチックまたはケイ素から成る、試料ホルダ、特にマイクロタイタープレートの上に備えられていてもよい。
【００４７】
本発明の基礎となっている原理を、図８（ａ）〜図８（ｃ）の単純化された実施形態に基づいて説明する。図８（ａ）〜図８（ｃ）の微量流体装置は、取入口１１と排出口１２とともに第１の流路２を有する。取入口１１と分岐排出口１２の間で第１の流路２の分岐点４において第２の流路１６が第１の流路２から分岐する。この第２の流路１６は分岐点４において第１の流路２よりも大きい毛管力を有する。さらに、第２の流路１６は正確に決定された容量を有する。取入口１１を介して第１の流路２中に入れられる液体は、第１の流路２中で作用する毛管力に基づいて分岐点４まで搬送される。分岐点４における第１の流路２に比較してより大きい第２の流路１６の毛管力によって液体の一部は分岐点４にて第２の流路１６中に、具体的には第２の流路１６液体で完全に満たされるまで搬送される。第２の流路１６は、この瞬間に第１の正確に計量された液体量を含有する。取入口１１にて第１の流路２の中に入れられた体のもう一方の部分は、分岐点４を通過して排出口１２に向かって搬送される。取入口１１にてさらなる液体がもはや第１の流路２中に進入しなくなると直ちに、気泡が第１の流路２の中に入ってくる。これは遅かれ早かれ分岐点４に達する。この気泡が分岐点４を通過すると直ちに、搬送方向に気泡前に存在している第２の液体量は、第２の流路１６中に正確に計量されて含有されている第１の液体量から流体的に分離されている。第１の流路中で分岐点４を通過して搬送された第２の液体量は、排出口１２に達した後で排出口１２にて第１の流路２から出る。
【００４８】
図１に示された微量流体装置の例は、第１の流路２、第２の流路１６と第３の流路１０を有する。この場合には該第１の流路２、該第２の流路１６および該第３の流路１０は複数の区間を有し、したがってこれら流路２，１６，１０は以下、それぞれ、第１の流路系２、第２の流路系１６、第３の流路系１０と称する。さらにこの第１の実施形態は、取入口貯留部１と、排出口貯留部３と、換気用流路５とを有する。換気用流路５の代わりにこれら流路系の換気のために、取入口貯留部１を介した換気が行われてもよく、その際、この取入口貯留部は、液体で満たすための図示されているやり方でではなく外部と連通している。微量流体装置の第１の実施形態の列挙された構成要素は、１つの試料ホルダにおける複数の空洞として備えられている。空洞は、試料ホルダの表面における凹部、溝および／または小溝として配置されている。試料ホルダのこの表面はこの場合フィルムまたは蓋などによって覆われている。本発明による微量流体装置のために、試料ホルダの表面に凹部および／または溝を入れること以外の、当業者に周知の実施方法を選択することもまた可能である。
【００４９】
取入口貯留部１は、図示されていない開口部を介して外から液体で満たすことができる。この取入口貯留部に前記第１の流路系２が接続し、この第１の流路系は流路と、該流路がその間に延びている取入口１１と排出口１２とから成る。取入口貯留部１は、取入口１１を介して第１の流路系２に接続されている。さらに第１の流路系２の排出口１２には排出口貯留部３が接続されている。この排出口貯留部３は、換気用流路を介して外部と連結している。これに代えて、排出口貯留部３が蓋における穴、流路または類似の手段によって換気されてもよい。取入口１１と排出口１２との間で第１の流路系２の流路から分岐点４において第２の流路系１６が分岐する。第１の流路系２から第２の流路系１６への移行部における分岐点４での流路の横断面の形と面積は急激に変化する。この箇所で搬送方向に見て浅く広い流路が深く狭い流路に移行する。
【００５０】
第２の流路系１６は３つの区間６，７，８から成り、すなわち、溝として形成されており、流路を形成する第１の区間６と、凹部として形成されている第２の区間７と、溝として形成されおり、流路を形成する第３の区間８とである。この場合、第１の区間６が前記分岐点４で第１の流路系２と連通している。次にこの第１の区間６に第２の区間７が接続し、次に同様にこの第２の区間に第３の区間８が接続している。この第３の区間８を形成している流路は毛細管停止部９に連結される。この毛細管停止部９には次に第３の流路系１０が接続し、この第３の流路系は本質的に、２つの流路を介して一方では毛細管停止部９と連通しておりかつ他方では外部に連通する第２の排出口１３と連通している凹部から成る。さらに第２の流路系６，７，８および／または第３の流路系１０は、排気用あるいは換気用流路を備えていてもよい。
【００５１】
分岐点４では第２の流路系６，７，８の他に換気用流路５も分岐しており、この換気用流路はもう一方の端で外部に連通している。
【００５２】
実施形態の個々の流路系は異なる毛管力を示す。たとえば特に、分岐点４における第２の流路系１６の毛管力は、この分岐点４における第１の流路系２の毛管力よりも大きい。さらに第１の流路系２の毛管力は、取入口貯留部１の毛管力よりよりも大きい。これに対して第１の流路系２の毛管力は排出口貯留部３の毛管力よりも小さいかもしくは同じである。第２の流路系１６中では区間６，７，８は同じ毛管力を有することができる。しかしながら、第３の区間８の毛管力が第２の区間７の毛管力よりも大きく、そして第２の区間７の毛管力が第１の区間６の毛管力よりも大きい方が有利である。換気用流路５は有利に、第１の流路系２の毛管力よりも小さい毛管力を有する。同様に換気用流路１４は有利に、排出口貯留部３の毛管力よりも小さい毛管力を有する。
【００５３】
取入口貯留部１の容量は、排出口貯留部３と第２の流路系１６の容量の合計よりも小さいか、または同じである。
【００５４】
取入口貯留部１が液体で満たされると次のことが起こる。すなわち、第１の流路系２におけるより高い毛管力に基づいて、取入口貯留部１に入っているその液体が第２の流路系２に搬送され、この第２の流路系は取入口１１から分岐点４に向かって充填される。液体が分岐点４に達するとすぐに、液体の流れは分岐する。第２の流路１６のより高い毛管力に基づいて、取入口１１から第１の流路系２に流入する液体の一部が第２の流路系１６に搬送される。流路系２に流入する液体のもう１つの本質的によりも小さい部分は分岐点４を通過して第２の流路系２中を、その排出口１２へと搬送される。この場合、毛管力は相互に、取入口貯留部１および取入口１１と分岐点４の間に存在する第１の流路系２の部分から完全に液体がなくなる前に第２の流路系１６に流入する液体がこの第２の流路系１６を完全に満たすように選択される。すなわち、第２の流路系１６に流入する液体が毛細管停止部９に達した瞬間には、分岐点４において液体は第１の流路系２中にまだ含まれている。このことによって、この第２の流路系１６の予め定められる容量を完全に満たすことができ、それによりこの第２の流路系１６中に液体の正確に計量された容量が得られる。しかし同様に、第２の流路系が完全に満たされたときに第１の流路系２が分岐点４の範囲中において液体をもはや含んでいないこともまた可能である。
【００５５】
第２の流路系１６が完全に液体で満たされれば、したがってそれ以上の液体は第２の流路系１６の中に流入することができない。取入口貯留部中および／または第１の流路系２中でその取入口と分岐点４の間にまだ含まれている液体は、この場合、第１の流路系２の毛管力によって排出口貯留部３に搬送され、その際、取入口１１中に液体の代わりにガス、たとえば空気が入ると直ちに、第１の流路系中の液体の部分が第２の流路系中に存在する液体の部分から分離する。第１の流路系２中の液体の部分は次に、第１の流路系２より高い排出口貯留部３の毛管力に基づいて完全に第１の流路系２から吸い出される。この場合に排出口貯留部３中で追い出された空気は、換気用流路１４を介して排出口貯留部３から運び出される。
【００５６】
取入口貯留部１および第１の流路系２からそれぞれ第２の流路系１６あるいは排出口貯留部３中にいかなる液体量が搬送されても直ちに、相互に別個の２つの液体量が一方では第２の流路系６，７，８中に、そして他方では排出口貯留部３中に存在している。初めに取入口貯留部１中に注入された液体量は比較的不正確に計量される。これに対して、取入口貯留部１から第２の流路系１６あるういは排出口貯留部３中への液体の搬送後に、第２の流路系１６中に含まれている液体量Ａはこの流路系の前もって決められた容量に基づいて正確に定義されている。これに対して排出口貯留部３中には不確定な余剰の液体量Ｂが含まれる。微量流体装置中に含まれている２つの液体量、すなわち第２の流路系６，７，８中に含まれている計量された液体量および排出口貯留部３に含まれている未計量の液体量Ｂは、第１の流路系２に含まれている気相によって流体的に相互に分離されている。
【００５７】
第２の流路系６，７，８の定義された容量に含有された液体は次に毛細管停止部９の効果の中止後に第３の流路系１０中に搬送可能である。これは第２の実施形態のための図７に基づいて詳説されている。
【００５８】
図２〜図６に示された第２の実施形態は、図１に示された第１の実施形態に大部分において同じである。したがって図１あるいは図２〜図６の微量流体装置の同じ要素は、同じ参照符号を備えている。第１の実施形態と第２の実施形態とは、第２の実施形態の場合に複数の、つまり３つの第２の流路系１６と３つの第３の流路系１０が備えられていることによってのみ異なっている。さらに取入口貯留部１が明らかにより大きく形成されており、その際、この場合にも取入口貯留部１の容量は、第２の流路系１６と第２の排出口貯留部３の容量の合計よりも小さいか、または同じである。
【００５９】
３つの第２の流路系１６は、取入口１１から排出口１２に向かって前後して第１の流路系２の流路から分岐点４にて分岐している。これら分岐点４にそれぞれ第２の流路系１６の第１の区間６が連通している。流路系のこの第１の区間６は次に、既に第１の実施形態でわかるように、第２の区間７に連通しており、この第２の区間は次に第３の区間８に連通している。第２の流路系１６の第３の区間８は次にそれぞれ毛細管停止部９にて終わる。毛細管停止部９の後で次にそれぞれ第３の流路系１０に連通しており、この第３の流路系はそれぞれ第２の排出口１３に連通している。
【００６０】
図２〜図６の第２の実施形態で取入口貯留部１が外部から液体で満たされると、この液体は取入口１１にて第１の流路系２に進入する。作用する毛管力に基づいて、液体が第１の分岐点４に達するまで、この液体は第１の流路系２の流路中に入って来る（図２）。この箇所にて液体の流れは、図で左に配置された第２の流路系１６中に分岐する。この左の第２の流路系１６は完全に液体で満たされる。そうなって初めて液体は第１の流路系２の流路中をさらに明確に進行する（図３）。中央に配置された分岐点４に達すると直ちに、第１の流路系２の流路中の流れからもう１つの液体の流れが中央に配置された第２の流路系１６中へと分岐する（図４）。これが完全に毛細管停止部９まで満たされ、かつ、第１の流路系２の流路中の液体の流れが右の分岐点４に達すると直ちに、第２の流路系１６が満たされる。同じくこれが液体で完全に満たされると、第１の流路系２の流路中に存在する残りの液体および場合によっては取入口貯留部１中に残っている液体は毛管力に基づいて排出口貯留部３中に搬送され（図５）、その際、この排出口貯留部３中で追い出される空気は換気用流路１４を介して排出することができる。
【００６１】
図２〜図７に示された第２の実施形態の場合には第２の流路系１６の定義された容量は本質的に順次満たされる。しかしながら、これら第２の流路系１６がほぼ同時に満たされるように、第２の流路系１６の第１の区間６の流路の相応する形状によって、かつ第１の流路系の相応する形状によって毛管力を調整することもできる。この場合、第１の流路系２中を流れる液体は、完全な充填まで分岐点に残るのではなく、大きく遅延することなく第１の排出口１３まで搬送される。液体が分岐点４に達すると直ちに、それぞれの分岐点４にて遮断される第２の流路系１６の充填が開始される。
【００６２】
したがって、図２〜図６の第２の実施形態の場合にも一時的な最終状態（図６）において排出口貯留部３中に存在する液体Ｂは、第２の流路系６，７，８中に存在する計量された液体Ａから気相によって流体的に分離されている。
【００６３】
図１の第１の実施形態ならびに図２〜図６の第２の実施形態の場合には、第３の流路系１０の凹部は反応室として形成されている。すなわち、これら凹部の中には試薬が入れられている。微量流体装置の第２の排出口１３を減圧することによって、第２の流路系１６の第３の区間８で短時間の正圧を生成することによって、（たとえば第３の区間８の範囲での微量流体装置の蓋への機械的な加圧によって、圧電素子等を用いた局所的な加熱によって）、毛細管停止部９を濡らすことができ、すなわち毛細管停止部の効果を止めることができる。その後に排出口貯留部中の液体から流体的に分離された液体Ａは、毛細管停止部９を介して第３の流路系の反応室に搬送されることができる。この搬送はこの場合には有利に毛管力の効果によって行われるが、圧力の作用による搬送もまた、それが正圧であれ負圧であれ、同じく可能である。計量された液体Ａは次に反応室中でそこに配置された試薬と反応し、これにより所望の生成物が生成される。
【００６４】
個々の流路系あるいは流路系での個々の区間の異なる毛管力が作り出されるような方法は、関係する当業者に知られている。たとえば、空洞部と溝との異なる横断面積は、毛管力にとってきわめて重要であり得る。毛管力を調整することができる縁部または稜部などの可能性も同様である。さらに、液体との接触時に液体を速い速度で吸い上げる吸収性の材料を空洞部の中に入れることができる。
【００６５】
毛細管停止部９を生じさせうる種々の可能性も同様に存在する。それらの１つは、流路の区間の単純な横断面の拡大である。この箇所においてこの場合には毛管力は減少し、そのことによって液体の流れが停止する。液体の停止を達成するために疎水性の、または粗い表面を流路中に設けることも同様に公知である。
【００６６】
本発明は、以下の実施の形態が可能である。
（１）１または複数の第１の計量された液体量を計量し、この液体量を第２の液体量から分離するための微量流体装置であって、
該装置が第１の流路と１または複数の第２の流路とを有し、
該第１の流路が取入口と排出口とを有し、
該装置が排出口の範囲で、取入口の範囲での毛管力よりも大きい、または同じ毛管力を有し、
第２の流路が１または複数の分岐点にて前記第１の流路から分岐しており、
該第２の流路が分岐点にて第１の流路よりも大きい毛管力を有し、
該第２の流路が予め定められる容量を有することを特徴とする微量流体装置。
【００６７】
（２）第２の流路の前記区間の毛管力が前記分岐点から前記停止手段まで同じままであるか、または増大することを特徴とする微量流体装置。
【００６８】
（３）第１の流路系、第２の流路系、第３の流路系の個々のあるいはすべての区間および／または排出口貯留部がメアンダ状に形成されていることを特徴とする微量流体装置。
【００６９】
（４）第１の流路系、第２の流路系および／または第３の流路系の個々のあるいはすべての区間および／または排出口貯留部中に吸収性の材料が配置されていることを特徴とする微量流体装置。
【００７０】
（５）１または複数の第１の計量された液体量を計量し、この液体量を第２の液体量から分離するための方法であって、
液体を取入口を介して第１の流路中に入り込ませ、
該液体を最初の分岐点まで搬送し、
この最初の分岐点から液体の第１の部分を最初の第２の流路中に、これが第１の液体量で完全に満たされるまで搬送し、
この最初の分岐点から、場合によっては液体の第２の部分をさらなる分岐点にまで搬送し、
場合によってはこの液体の第２の部分の一部をそのさらなる分岐点からさらなる第２の流路中に、これがさらなる第１の液体量で完全に満たされるまで搬送し、
最後の分岐点の後で第１の流路中に残っている液体の部分を第２の液体量として気相によって第１の液体量から分離し、そして排出口まで搬送し、そこでこの液体の部分が第１の流路から出ることを特徴とする方法。
【符号の説明】
【００７１】
１  取入口貯留部
２  第１の流路
３  排出口貯留部
４  分岐点
５  換気用流路
６，７，８  区間
９  毛細管停止部
１０  第３の流路
１１  取入口
１２  排出口
１４  換気用流路
１６  第２の流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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