(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローチャネル（４'）として少なくとも１つの第１の切欠き（４）を有し、前記第１の切欠き（４）の１つの部分領域（９）にすぐ隣接して第２の切欠き（３）を有する支持体（１）を備えるラブ・オン・ア・チップ・システム内のフローチャネル（４'）を開閉するためのバルブであって、
前記第２の切欠き（３）はエラストマー材料（２）を少なくとも部分的に充填されており、第１の状態では前記エラストマー材料（２）および前記支持体（１）は前記第１の切欠き（４）の１つの部分領域（９）において前記フローチャネル（４'）の境界面を共同で構成し、第２の状態では圧力作用のもとに前記エラストマー材料（２）が変形し、それにより前記第１の切欠き（４）において前記フローチャネル（４'）の断面が全面的に充填され、それによって前記フローチャネル（４'）が閉じられるラブ・オン・ア・チップ・システム用のバルブにおいて、
前記第２の切欠き（３）は鍔を備える円筒体の形状を有し、前記鍔の外側円周には鍔隆起部が構成されているラブ・オン・ア・チップ・システム用のバルブ。
【請求項２】
前記支持体（１）はポリカーボネートまたはポリプロピレンでできており、または前記エラストマー材料（２）は熱可塑性エラストマー、またはポリプロピレンとエチレン−プロピレン−ジエン−Ｍクラスエラストマーとからなる混合物で構成されている請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記第１の切欠き（４）および前記第２の切欠き（３）はフィルム（５）により液密または気密に覆われている請求項１から２のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項４】
前記支持体（１）は平たいチップカードの形状に構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項５】
前記チップカードは前面（１０）に、該前面（１０）に向かって開いた前記第１の切欠き（４）および前記第２の切欠き（３）を有し、前記前面（１０）がフィルム（５）により完全に液密または気密に覆われている請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】
前記第１の切欠き（４）および前記第２の切欠き（３）の一方または両方はミリメートルまたはマイクロメートルの単位の断面直径を有し、または前記第１の切欠き（４）の断面は１よりも大きいアスペクト比を有している請求項１から５のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項７】
前記フローチャネル（４'）は前記第１の切欠き（４）の部分領域（９）に凹部を有している請求項１から６のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のバルブの操作方法であって、前記エラストマー材料（２）に押圧力が与えられ、該エラストマー材料が変形し、該変形によって前記フローチャネル（４'）の断面に沿って少なくとも前記第１の切欠き（４）が全面的に充填され、それによって前記フローチャネル（４'）が液密または気密に閉じられ、前記押圧力がなくなると前記エラストマー材料（２）はその原形に戻り、前記フローチャネル（４'）が開かれるバルブの操作方法において、
前記支持体（１）は互いに向き合う２つの面により平面的に挟み込まれることによって固定され、前記エラストマー材料（２）に対する押圧力は前記第１の切欠き（４）および前記第２の切欠き（３）の側とは反対側から与えられるバルブの操作方法。
【請求項９】
前記押圧力はピストン（８）によって与えられる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記押圧力はフィルム（５）を介して間接的に前記エラストマー材料（２）に伝達される請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記エラストマー材料（２）に対する押圧力は前記支持体（１）の裏面（１１）に対して垂直である第１の方向に与えられ、前記エラストマー材料（２）は、前記第１の方向に対して垂直でありかつ前記支持体（１）の裏面（１１）に対して平行である第２の方向に沿って前記フローチャネル（４'）の断面に沿って変形する請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１から７に記載のバルブの製造方法であって、前記支持体（１）は前記第１の切欠き（４）および前記第２の切欠き（３）とともに射出成形技術により製作されるバルブの製造方法において、
前記第２の切欠き（３）の中に前記エラストマー材料（２）が射出成形技術により導入され、または前記第１の切欠き（４）および前記第２の切欠き（３）は粘着性フィルム（５）の装着によって液密に覆われるバルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば特許文献１から知られているような、フローチャネルとして少なくとも１つの第１の切欠きを有し、第１の切欠きの１つの部分領域にすぐ隣接して第２の切欠きを有する支持体を備えるラブ・オン・ア・チップ・システム内のフローチャネルを開閉するためのバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサ工学では、生化学分析を並行して実施できるようにするために、ラブ・オン・ア・チップ・システムが使用されている。たとえばプラスチックカードからなる支持体に、ミクロ流体装置と、複数のセンサからなるセンサアレイを備えるチップとが組み込まれている。センサアレイは、たとえばチップ上の列および行に配置された複数の電気化学センサから構成されている。これらのセンサは、検出されるべき物質が特異的に結合する分子で被覆されている。特異的な結合が電流および／または電圧の変化を通じて電気化学式に検出される。それにより、たとえば血液や尿のような検査されるべき溶液において、たとえば抗体、ペプチド、ＤＮＡなどの生化学物質を検出することができる。
【０００３】
測定された電気化学信号は、チップ上の集積回路によって直接処理することができ、または、外部の評価ユニットを介してチップから読み取ることができる。検査のために必要な薬品は、外部の評価ユニットから支持体へ供給することができ、または、たとえば乾燥試薬としてすでに支持体に存在している。検査にあたっては溶液すなわち液体が支持体に供給され、支持体のマイクロチャネルを介して反応室の中に案内される。反応室内にはセンサアレイを備えるチップがある。検出のために必要な反応は、マイクロチャネルおよび／または反応室の中で行うことができる。
【０００４】
検出のために必要な複雑な生化学反応の際、溶液の液体流がコントロールされなくてはならない。たとえば、マイクロチャネルの領域で液体が事前設定された時間だけ滞留することが必要になる場合があり、これは、たとえば当該領域に保管されている乾燥試薬が溶けて、化学反応を行えるようにするためである。化学反応が完了した後で初めて、液体がマイクロチャネル内をさらに案内される。さらに、反応室内で生化学物質を検出する際に、反応室を液密に閉止することが必要になる場合がある。このために、支持体には複数のバルブ（弁）が設けられている。これらのバルブは選択された特定の個所で、たとえば反応室の流入部および流出部で、支持体に配置される。
【０００５】
特許文献１より、マイクロチャネルを閉止するように構成されたバルブが公知である。マイクロチャネルは、マイクロチャネルの側で薄い隔膜により覆われた第１の支持体の中に配置されている。薄い隔膜は、第１の支持体と第２の支持体との間にサンドイッチ状に配置されている。第２の支持体には、ばねによって隔膜を介して第１の支持体のマイクロチャネルの開口部に押圧することができるピストン類似の機構が配置されている。このときマイクロチャネルは隔膜によって閉止される。記載されているバルブは１列の個別部品を有しており、少なくとも２つの支持体および１つの隔膜のシステムによってのみ構成される。多数の部品は、当該バルブの信頼度や密閉性の問題につながる。しかも、少なくとも２つの支持体からなる構造は、ピストン類似の機構の高い製造コストをもたらし、および、第１の支持体のマイクロチャネルの開口部を通じて、第２の支持体内でピストン類似の機構を高いコストをかけて調節することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０１８００６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、マイクロチャネルを高い信頼度で液密に閉止する、簡単でコスト的に手頃な構造をもつバルブを提供することにある。さらに本発明の課題は、高いコストのかかる調節なしにバルブの簡単な操作を可能にする方法を提供することにある。バルブを製造するコスト的に手頃で簡単な方法を提供することも、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ラブ・オン・ア・チップ・システム内のフローチャネルを開閉するためのバルブに関する課題は、本発明によれば、フローチャネルとして少なくとも１つの第１の切欠きを有し、第１の切欠きの１つの部分領域にすぐ隣接して第２の切欠きを有する支持体を備えるラブ・オン・ア・チップ・システム内のフローチャネルを開閉するためのバルブであって、第２の切欠きはエラストマー材料を少なくとも部分的に充填されており、第１の状態ではエラストマー材料および支持体は第１の切欠きの１つの部分領域において前記フローチャネルの境界面を共同で構成し、第２の状態では圧力作用のもとにエラストマー材料が変形し、それにより第１の切欠きにおいてフローチャネルの断面が全面的に充填され、それによってフローチャネルが閉じられるラブ・オン・ア・チップ・システム用のバルブにおいて、第２の切欠きは鍔を備える円筒体の形状を有し、該鍔の外側円周には鍔隆起部が構成されていることによって解決される（請求項１）。
バルブの操作方法に関する課題は、本発明によれば、エラストマー材料に押圧力が与えられ、該エラストマー材料が変形し、該変形によってフローチャネルの断面に沿って少なくとも第１の切欠きが特に全面的に充填され、それによってフローチャネルが液密および／または気密に閉じられ、押圧力がなくなると前記エラストマー材料は実質的にその原形に戻り、フローチャネルが開かれるバルブの操作方法において、支持体は互いに向き合う２つの面により平面的に挟み込まれることによって固定され、エラストマー材料に対する押圧力は第１の切欠きおよび第２の切欠きの側とは反対側から与えられることによって解決される（請求項８）。
バルブの製造方法に関する課題は、本発明によれば、支持体は第１の切欠きおよび第２の切欠きとともに射出成形技術により製作されるバルブの製造方法において、第２の切欠きの中にエラストマー材料が射出成形技術により導入され、および／または第１の切欠きおよび第２の切欠きは粘着性フィルムの装着によって液密に覆われることによって解決される（請求項１２）。
【０００９】
本発明によるラブ・オン・ア・チップ・システム内のフローチャネルを開閉するためのバルブの好ましい実施態様は、次の通りである。
・支持体はポリカーボネートまたはポリプロピレンでできており、および／またはエラストマー材料は熱可塑性エラストマー、特にゴム、またはポリプロピレンとエチレン−プロピレン−ジエン−Ｍクラスエラストマーとからなる混合物で構成されている（請求項２）。
・第１の切欠きおよび第２の切欠きはフィルム、特に粘着性フィルムにより液密および／または気密に覆われている（請求項３）。
・支持体は平たいチップカードの形状に構成されている（請求項４）。
・チップカードは前面に、該前面に向かって開いた第１の切欠きおよび第２の切欠きを有し、前記前面がフィルム、特に粘着性フィルムにより完全に液密および／または気密に覆われている（請求項５）。
・第１の切欠きおよび／または第２の切欠きはミリメートルまたはマイクロメートルの単位の断面直径を有し、および／または第１の切欠きの断面は１よりも大きいアスペクト比を有している（請求項６）。
・フローチャネルは第１の切欠きの部分領域に凹部を有している（請求項７）。
本発明によるバルブの操作方法の好ましい実施態様は、次の通りである。
・押圧力はピストンによって与えられる（請求項９）。
・押圧力はフィルムを介して間接的に前記エラストマー材料に伝達される（請求項１０）。
・エラストマー材料に対する押圧力は特に支持体の裏面に対して実質的に垂直である第１の方向に与えられ、エラストマー材料は、前記第１の方向に対して実質的に垂直でありかつ特に支持体の裏面に対して実質的に平行である第２の方向に沿ってフローチャネルの断面に沿って変形する（請求項１１）。
なお、独立請求項の構成要件を従属請求項の構成要件と組み合わせることができ、および、従属請求項の構成要件を相互に組み合わせることができる。
【００１０】
本発明によるラブ・オン・ア・チップ・システム内のフローチャネルを開閉するためのバルブは、フローチャネル（flow channel）としての少なくとも１つの第１の切欠きを有し、第１の切欠きの１つの部分領域にすぐ隣接して第２の切欠きを有する支持体を含んでいる。第２の切欠きは、エラストマー、つまりエラストマー体を形成するエラストマー材料（エラストマー素材）を少なくとも部分的に充填されている。第１の状態では、エラストマー材料および支持体は第１の切欠きの該１つの部分領域において、フローチャネルの境界面を共同で構成する。第２の状態では、圧力作用のもとにエラストマー材料が変形し、第１の切欠きにおいてフローチャネルの断面が特に全面的に充填される。第２の状態のときフローチャネルは閉じられる。
【００１１】
本発明によるバルブの構造は、もっとも単純なケースでは、第１の支持体およびエラストマー材料という２つの物体しか含んでいない。このような簡素な構造は、高い信頼度の機能形態と低コストの製造につながる。エラストマー材料に対する押圧により、バルブを可逆的に閉じることができ、圧力の解消によって再び開くことができる。このバルブの構造は摩耗部品を含んでおらず、このことは、頻繁に使用される場合にも、長期間にわたる高い信頼度の機能形態につながる。
【００１２】
支持体は、特にポリカーボネートまたはポリプロピレンのような比較的硬質のプラスチック材料からなることが可能である。エラストマーつまりエラストマー材料（エラストマー素材）は熱可塑性エラストマー、特にゴム、またはポリプロピレンとエチレン−プロピレンージエン−Ｍクラス−エラストマー（Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標））とからなる混合物で構成されていてよい。それによって支持体およびエラストマー材料は、生化学分析で使用される物質に対して、十分に化学的に安定している。生化学分析はそのような物質によって誤差を含まされない。というのは、支持体およびエラストマー材料は生化学物質と反応しないのが通常だからである。これらは金属とは異なり、水やアルコールのような溶剤に対して不活性であり、たとえばペプチド、ＤＮＡ、抗体のような生化学物質を変質させない。
【００１３】
第１の切欠きおよび第２の切欠き、従ってフローチャネルは、フィルム、特に粘着性フィルムによって液密および／または気密に覆われる。このことはバルブの特別に簡単な製造を可能にし、たとえば乾燥試薬をフローチャネルの製作後にこのフローチャネル内に簡単に入れることができる。粘着性フィルムの装着は簡単で低コストな作業ステップであり、支持体のフローチャネルおよび反応室の環境に対する全面的な封止を生じる。使用前の保管時や輸送時における支持体の切欠きの汚染、滅菌の消滅が防止される。
【００１４】
特に簡単で標準化可能な支持体の形状は、平たいチップカードの形状である。一連の実験室器具がチップカードをラブ・オン・ア・チップ・システムとして使用しており、これを読み取ることができる。
【００１５】
特に簡単に製造および使用することができるラブ・オン・ア・チップ・システムは、前面に第１の切欠きおよび第２の切欠きを有するチップカードによって与えられ、これらの切欠きは前面に向かって開いており、この前面で全面的に液密および／または気密にフィルム、特に粘着性フィルムで覆われている。このことは、上に説明したチップカードの利点と、反応室およびフローチャネルのような切欠きを備える前面のフィルム密閉の利点とを組み合わせる。
【００１６】
第１の切欠きおよび／または第２の切欠きは、ミリメートルまたはマイクロメートルの単位の断面直径を有することができる。このとき第１の切欠きの断面は１よりも大きいアスペクト比、すなわち長方形の断面の場合には幅と高さとの比率を有することができる。このことはミクロ形態のコンパクトな構造をもたらし、広く流通しているチップカードにバルブを容易に組み込むことができる。１よりも大きいアスペクト比は、エラストマー材料に対する押圧時に、バルブが確実に閉止されるようにする。それによってエラストマー材料は、フローチャネルを閉じるために、大きな変形を有さなくてすむからである。アスペクト比が大きければ大きいほど、一層容易に、かつ一層小さい圧力で、バルブを閉じることができる。第１の切欠きの中に入るようにエラストマー材料がわずかに変形するだけで、バルブを閉じるのに十分である。
【００１７】
フローチャネルは、第１の切欠きの１つの部分領域に凹部を有することができる。それにより、バルブの操作時に容易な閉止が生じるように、開いた状態のバルブのエラストマー材料によってこの部分領域でフローチャネルを狭めながらも、フローチャネルの断面積は、バルブの該部分領域の外の領域の断面積に等しいままに保たれる。支持体におけるフローチャネル幅および高さが統一されていると仮定すれば、そのようにして、バルブが開いたときのバルブ領域における流動速度は、残りのフローチャネルにおける流動速度に等しいままに保たれる。チャネル内の液体にとって、バルブの個所で隘路が生じることがない。
【００１８】
第２の切欠きは鍔を備える円筒体の形状を有することができ、鍔の外側円周には鍔隆起部が構成されている。エラストマー材料を充填された第２の切欠きのこのような特別な形態では、エラストマー材料が良好ないし安定的に支持体に固定される。エラストマー材料に対する押圧によってバルブが操作される際、エラストマー材料は支持体から外に簡単に押し出されることがない。特に安定的なバルブが得られる。
【００１９】
本発明の上に説明したバルブの操作方法では、押圧力がエラストマー材料に対して与えられる。エラストマー材料は変形し、フローチャネルの断面に沿った変形により、少なくとも第１の切欠きが特に全面的に充填される。それによってフローチャネルが液密および／または気密に閉じられる。押圧力が存在しないとき、エラストマー材料は実質的に原形に復帰し、フローチャネルが開かれる。
【００２０】
押圧力はピストンにより与えることができる。このことは簡単な構造と、エラストマー材料に押圧力を与える特別に簡単な手段とをもたらす。ピストンは、センサチップのための読取りユニットも配置されていてよい外部ユニットに設けられていてよい。このようにして、ピストンの作動機構とピストン自体とが支持体から切り離され、使い捨て商品の場合に、バルブを備える支持体を複数回の検査で再使用することができる。
【００２１】
支持体の切欠き、従ってバルブもフィルムによって密閉されている場合、フィルムを介して間接的にエラストマー材料へ押圧力を伝達することができる。
【００２２】
支持体は、互いに向き合う２つの側から平面的な挟み込みによって固定することができる。このときエラストマー材料に対する押圧力は、第１の切欠きおよび第２の切欠きの側とは反対側から与えられる。それにより、バルブを備える支持体の固定的な挟み込みが、たとえば支持体の滑りなしにバルブを確実に操作することができる読取りユニットの中で可能となり、そのようにして、支持体での化学プロセスと流動プロセスを制御することができる。
【００２３】
押圧力は、支持体の裏面に対して実質的に垂直であるのが好ましい第１の方向において、エラストマー材料に対して与えることができる。エラストマー材料は、実質的に第２の方向に沿って、フローチャネルの断面に沿って変形することができる。第２の方向は、第１の方向に対して実質的に垂直でありかつ特に支持体の裏面と実質的に平行であるのが好ましい。実質的に垂直とは、両方の方向が９０°の角度をなすが、９０°プラス／マイナス１０°の角度が生じてもよいことを意味している。９０°プラス／マイナス１０°と異なる角度も可能であり、重要なことは、両方の方向が平行ではなく、すなわち角度が０°ではないことである。
【００２４】
エラストマー材料の変形は押圧力の結果である。押圧力の方向と、変形の方向との間の角度によって、バルブの良好な機能形態を保証することができる。圧力作用時に支持体からエラストマー材料が押し出されるのを防止するバルブの構造が、そのようにして容易に可能である。さらに、特にエラストマー材料に接触する支持体の前面の接着層において、接着層がエラストマー材料の完全に可逆的ではない変形をもたらすという現象が最低限に抑えられる。エラストマー材料が接着層に接着すると、このことは、押圧力が解消されたときにエラストマー材料が完全に原形に復帰せず、フローチャネルの第１の切欠きが再び完全に解放されないことにつながり、すなわちバルブが完全に開かない。押圧力の方向と変形の方向との間の角度が９０°であり、ならびにフローチャネルの第１の切欠きのアスペクト比が大きくなっており、接着層と第１の切欠きとの間に小さい共通の境界面しかないことによって、特にバルブの閉状態のときに、エラストマー材料と接着層との間の接触面が最小に抑えられる。エラストマー材料が接着層への接着によって可塑変形する現象は、このようにして最低限に抑えられる。フローチャネルつまり第１の切欠きは、エラストマー材料に対する押圧力が解消されたときにほぼ全面的に解放され、バルブが良好に開く。
【００２５】
支持体が第１の切欠きおよび第２の切欠きとともに射出成形技術によって製作されると、支持体の簡単で安価な製造方法が与えられる。このことは、支持体と切欠きとが１回のステップで同時に製作される迅速な大量生産を可能にする。このとき第２の切欠きの中に、エラストマー材料を射出成形技術によって導入することができる。第１の切欠きおよび第２の切欠きは、粘着性フィルムの装着によって液密に覆うことができる。
【００２６】
バルブの操作方法、およびバルブの製造方法と関連する利点は、バルブに関して上に説明した利点に準ずる。
【００２７】
次に、従属請求項の構成要件に基づく好ましい発展例を含む本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明するが、これに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるバルブの構造を示す模式的な断面図である。
【図２】開いた状態Ｉと閉じた状態ＩＩにある、図１に示すバルブである。
【図３】１つの実施形態に基づくバルブの特別な構造を示す平面図、およびＡ−Ａ’切断線に沿う断面図、およびＢ−Ｂ’切断線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示すバルブは、基体すなわち支持体１と、エラストマー材料（エラストマー素材）２とで構成されている。支持体１はチップカードの形態を有することができ、埋め込まれたチップには、生化学物質を検出するための電気化学センサアレイが配置されていてよい。説明を簡略にするため、ここではチップカードの構成には詳しくは立ち入らない。
【００３０】
支持体１には第１の切欠き４が構成されている。第１の切欠き４は、支持体１の前面１０に向かって開いている。この切欠きはチャネルの形態を有しており、フローチャネル４’としての役目をする。液体または気体はフローチャネル４’を貫流することができる。第１の切欠き４にすぐ隣接して、フローチャネルに接するように、第２の切欠き３が構成されている。この切欠きは第１の切欠き４とともに、第１の切欠き４の１つの部分領域９に共通の境界面を有する。第２の切欠き３は、図１に示すように、支持体１の前面１０から裏面１１まで連続するように構成されている。この切欠き全体に、エラストマー材料２が充填ないし装填されている。
【００３１】
支持体１の前面１０には、粘着性フィルム５が平面状に装着されている。粘着性フィルム５の接着層６は、支持体１およびエラストマー材料２上へのフィルム５の良好な付着をもたらす。接着層６を備えるフィルム５は、支持体１およびエラストマー材料２との関連で、フローチャネル４’を周囲環境に対して空気密つまり気密および／または液密に封止する。
【００３２】
図２では、図１に示す支持体１が読取りユニット７の中にサンドイッチ状に固定されている。読取りユニット７の各部分は、支持体１の前面１０および裏面１１に対して押し付けられている。それにより、支持体１は読取りユニット７の中に不動に支承されている。支持体１がチップカードの形態で構成されている場合、読取りユニット７はセンサアレイの信号を読み取って処理する。支持体１の第１の切欠き４の中での流動プロセスおよび化学反応を制御するために、本発明によるバルブを読取りユニット７によって操作することができる。たとえば支持体１のそれぞれ異なる個所に、共通の第１の切欠き４を有する２つの本発明のバルブが配置され、それにより、この第１の切欠き４を、これらの２つのバルブの同時操作によって液密および／または気密に密閉することができる。それにより、密閉された反応室が作成され、この反応室の中で化学反応を行うことができる。
【００３３】
図２では一例として、本発明によるバルブが操作前の状態Ｉと、操作の途中／後の状態ＩＩとで図示されている。たとえば読取りユニット７の中に配置されこの読取りユニット７によって制御されるピストン８が、エラストマー材料２に裏面１１から押圧力を与える。このことは、一方ではエラストマー材料２の方向へピストン８が動くことによって行うことができ、または、ピストン８は位置固定に配置され、支持体１がエラストマー材料２とともにピストン８の方向に動く。ピストン８によってエラストマー材料２に与えられる押圧力は、エラストマーの変形を引き起こす。エラストマー材料２のエラストマーは第１の切欠き４の方向にしか伸長できないので、このエラストマーは第１の切欠き４に入るように押圧される。このことは、第１の切欠き４全体が、第１の切欠き４の断面に沿ってエラストマー材料２を充填されるまで行われる。このことは、ひいてはバルブが閉止されることを惹起する。
【００３４】
ピストン８がエラストマー材料２に対して相対的に離れるように動くと、エラストマー材料２には押圧力がわずかしか作用しないかまったく作用せず、それによってエラストマー材料２は当初の形態に復帰する。エラストマー材料２は第１の切欠きから出るように戻り、それによってこれを解放する。バルブは再び開かれる。
【００３５】
複数のバルブを操作するために、ピストン８を個別に順次動かすことができ、または、複数のバルブを同時に操作するために、ピストン８は固定プレート上に固定されていてよく、エラストマー材料２を備える支持体１の運動によって同時操作を行うことができる。
【００３６】
図３には、本発明によるバルブの特別な実施形態が平面図で、およびＡ−Ａ’線に沿った断面図で、およびＢ−Ｂ’線に沿った断面図でそれぞれ示されている。エラストマー材料２を充填された第２の切欠き３は、鍔を備える円筒体の形状を有しており、鍔の外側円周には鍔隆起部が構成されている。フローチャネルつまり第１の切欠き４は、前面１０の表面にある長方形の凹部の形態で模式的に図示されている。図３には、バルブが構成されている支持体１の部分しか示されていない。チップカードには、このような一連のバルブおよびさまざまに異なるフローチャネル４’が配置されていてもよく、フローチャネル４’は支持体１の広い領域にわたって延びることができ、さまざまに異なる形状を有することができる。
【００３７】
エラストマー材料２を充填された第２の切欠き３のこのような特別な形状は、支持体１のエラストマー材料２に対する圧力作用のもとでも、良好な定着と良好な付着をもたらす。それにより、バルブの操作時にエラストマー材料２が簡単に支持体１から外に押し出されることがない。エラストマー材料２は、バルブが何度使用されても、支持体１の中に安定的に配置される。特に、鍔の形態で構成されている第２の切欠き３の部分は、その鍔が支持体１の中に裏面１１から突入し、エラストマー材料２に保持性と安定性を与える。裏面１１からピストン８によって押圧力が与えられるとき、エラストマー材料２が前面１０で支持体１から押し出されることがない。
【００３８】
平面図に見られるように、エラストマー材料２を備える円筒形の第２の切欠き３は、その直径の半分がフローチャネル４’の中に突入している。したがってフローチャネル４’の直径は、エラストマー材料２が配置された部分領域９で狭まっている。押圧力が与えられ、それによりバルブが操作されるとき、エラストマー材料２は、フローチャネル４’を全面的に閉じるために、第１の切欠き４に入るように少しだけ伸長すればよい。そのようにして、エラストマー材料２が弛緩状態のとき全面的にフローチャネル４’の外部に配置される場合に比べて、バルブの操作のために少ない押圧力しか必要ない。
【００３９】
エラストマー材料２の領域内でフローチャネル４’が狭くなっていることによって、当該個所で液体または気体が滞留し、つまりその流速が当該個所で大幅に増加する。これを防止するために、Ａ−Ａ’線に沿った断面図に示すように、前面１０から見たときにフローチャネル４’の凹部が支持体１内に構成されている。この凹部によって、フローチャネル４’の断面積がバルブの領域でどこも等しくなり、それによってエラストマー材料２の領域つまり第２の切欠き３の領域において、液体や気体の滞留や流速の増加を防止することができる。
【００４０】
本発明のバルブを生化学装置内で適用できるようにするために、液体または気体に接触する材料は、検査されるべき物質と適合していなくてはならない。生化学検査で使用される液体は、たとえば血液、尿、水、アルコール、その他の溶剤である。たとえば生化学装置によって分析または検出されるべき物質は、たとえばタンパク質、ＤＮＡ、または抗体である。これらが使用材料によって影響をうけたり、変化したりしてはならない。
【００４１】
支持体１用に使用できる材料は、製造を簡単にする理由から射出成形技術で加工可能であるのがよい硬質ポリマーである。材料は可塑性であるのがよく、すなわち変形しにくいのがよい。このような物質は、たとえばポリカーボネートまたはポリプロピレンによって与えられる。第１の切欠き４および第２の切欠き３を備えるチップカードの支持体１が、事前製作された形態で、射出成形技術により１つの作業ステップで製造される。第２の作業ステップにおいて第２の切欠きの中に、エラストマー材料２が射出成形技術により導入される。エラストマー材料２の考えられる材料としては、熱可塑性エラストマーが特に適している。特に良く適している熱可塑性エラストマーの一例は、ポリプロピレンとエチレン−プロピレンージエン−Ｍクラス−エラストマーとからなる混合物であり、これはＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）の商標名で知られている。
【００４２】
センサアレイを備えるチップは支持体１の中に裏面１１から挿入することができ、読取りユニット７を介して裏面から電気的に接触させて読み取ることができる。フローチャネル４’および反応室が配置されている支持体１の前面は、粘着性フィルムによって完全に殺菌状態で覆うことができる。それにより、気密で液密なフローチャネル４’および反応室が得られる。フィルムの考えられる１つの材料は、ポリエチレンである。あるいはこれ以外のフィルム材料も使用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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