(57)【要約】  マイクロ流体デバイスに試料を充填するための受台が提供される。受台は、試料を受け取り、それをポート上方に位置決めするための表面と、表面張力の作用によって液体障壁を提供するように構成される側方支持部と、を備える。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体デバイスに試料を充填するための受台であって、
前記試料を受け取り、それをポート上方に位置決めするための表面と、
表面張力の作用によって液体障壁を提供するように構成される側方支持部と、
を備える受台。
【請求項２】
前記側方支持部が、試料の濡れを防止するために、前記受取り面に対して９０°までの角度で設けられる、請求項１に記載の受台。
【請求項３】
前記側方支持部が、前記受取り面に対して鋭角で設けられる、請求項１または２に記載の受台。
【請求項４】
前記受取り面が、円錐面である、請求項１から３のいずれか一項に記載の受台。
【請求項５】
前記受取り面が、０．１μＬ〜２５μＬの量を有する試料を保持することが可能な凹部を提供するように成形される、請求項１から４のいずれか一項に記載の受台。
【請求項６】
前記側方支持部が、垂直な周囲を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の受台。
【請求項７】
前記側方支持部が、ほぼ垂直な周囲を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の受台。
【請求項８】
前記試料が、圧力を使用して前記マイクロ流体デバイスに注入される、請求項１から７のいずれか一項に記載の受台。
【請求項９】
前記圧力が、空気圧である、請求項８に記載の受台。
【請求項１０】
前記試料が、真空を使用して前記マイクロ流体デバイスに吸引される、請求項８または９に記載の受台。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の受台を備える、マイクロ流体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体デバイスの改良またはマイクロ流体デバイスへの試料充填に関する改良に関する。特に、本発明は、マイクロ流体デバイスに低液量を充填することに関する。本発明の状況では、マイクロ流体デバイスは、１ｍｍ以下の高さまたは幅を有する１つまたは複数の流体経路を有するデバイスであると理解されるべきである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体デバイス内で試料を分析することは、典型的にはサブマイクロリットルまたはマイクロリットルの範囲で少量の試料しか利用可能でないときに、そのような分析が行われることができるので、有利であり得る。しかしながら、マイクロ流体デバイスに手動ピペットで少量を充填することには多くの課題が存在する。入口ウェルが０．５μＬ〜２μＬの範囲の少量を充填するために最適化されている場合、２μＬよりも大量の試料は、たやすく溢れ出して、意図した場所から濡れ広がり得る。
【０００３】
反対に、大量の試料入口ウェルは２μＬを超える液体試料のために望ましいが、２μＬよりも少量のこれらの液体試料は不適切な位置に分注され得るか、または意図した場所から濡れ広がり得る。これは、結果として試料消耗にも、マイクロ流体デバイスに試料を充填する際の完全な失敗にもなり得る。
【０００４】
毛管作用によってマイクロ流体デバイスに液体を効率的に移送するために使用されることができる毛管路の使用により可能であるように、少量の液体試料の充填を改善するために、マイクロ流体デバイスへの表面処理および被覆が使用されることができる。
【０００５】
しかしながら、表面処理および毛管路は、マイクロ流体デバイスに実装することが高価であり得る。更には、表面処理および被覆は試料汚染を引き起こし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この背景に対して、本発明が生まれた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、マイクロ流体デバイスに試料を充填するための受台であって、試料を受け取り、それをポート上方に位置決めするための表面と、液体障壁を提供するように構成される側方支持部と、を備える受台が提供される。試料がポート上方に適切に位置するにはあまりに大量であるか、あまりに中心合わせが悪い場合に、液体が支持面を濡らさないように、側方支持部は受取り面に対して角度を付けられる。液体障壁を提供して、試料がポートから濡れ広がるのを防止するために、側方支持部は受取り面から離れている。側方支持部は鈍角、すなわち受取り面に対して１８０°未満で離れていてもよいが、好ましくは側方支持部は、試料の濡れを防止するために、受取り面に対して９０°までの角度で設けられる。いくつかの実施形態において、側方支持部は受取り面に対して鋭角で設けられる。
【０００８】
本明細書で使用される場合、別途明記されない限り、用語「受台」は、受取り面を周囲面よりも上方に分離または上昇させて、それによって試料の濡れを実質的に低減させることが可能な構成を指す。受台は、受取り面および１つまたは複数の側方支持部を典型的に含む。受取り面を隔離して試料の濡れを回避するために、側方支持部は受取り面から離れて、しばしば受取り面から直交して延びる。側方支持部は、受取り面から直交して延びる柄に形成されてもよい。柄は円形横断面を有してもよいし、またはそれは多角形横断面、例えば三角形、正方形もしくは矩形横断面を有してもよい。柄は受取り面の縁から徐々に先細りになってもよい。代替的に、柄は実質的に一定の横断面積を有してもよく、かつ受取り面から離れて延びる側方支持部と別であってもよい。
【０００９】
受取り面は円錐面であってもよい。受取り面の円錐形状は、ポート上方に試料を保持すること、および試料を分注するときにピペットを正しく位置決めするようにユーザを案内することの、２つの機能を提供する。代替的にまたは付加的に、受取り面は、試料を保持することが可能な凹部を提供するように成形される。凹部は、１つまたは複数の斜面または凹面から形成されてもよい。凹部は規則的、例えば上述した円錐形状であってもよいし、またはそれは不規則形状であってもよい。傾斜角が、生成される凹部の容量に影響を与えることになる。超粘性試料は玉になり、凹部の容量よりも、より大きな容積の試料が保持されることを可能にする場合があるので、凹部の実際的な容量は試料の性質にも依存することになる。
【００１０】
試料は液体試料であり得る。代替的に、試料は懸濁液、乳濁液または混液であってもよい。いくつかの実施形態において、試料は、好ましくはサブマイクロリットルまたはマイクロリットル範囲の低量液体試料であり得る。いくつかの実施形態において、量は０．１〜２５μＬの間であってもよいし、またはそれは０．５、２．５、７．５、１０もしくは１５μＬを超えてもよい。いくつかの実施形態において、試料の量は、２５、１５、７．５、２．５または１μＬ未満であってもよい。好ましくは、試料の量は０．５μＬ〜１０μＬの間である。
【００１１】
いくつかの実施形態において、受取り面は１〜５ｍｍの間の直径を有してもよいし、またはそれは１、２、３もしくは４ｍｍを超えてもよい。いくつかの実施形態において、受取り面の直径は５、４、２または１ｍｍ未満であってもよい。好ましくは、受取り面は直径が１ｍｍ〜３ｍｍの間である。
【００１２】
いくつかの実施形態において、側方支持部の高さは１００μｍ〜２ｍｍの間であってもよいし、またはそれは１００μｍ、５００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍもしくは８ｍｍを超えてもよい。いくつかの実施形態において、側方支持部の高さは、１０ｍｍ、８ｍｍ、４ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ、５００μｍまたは２００μｍ未満であってもよい。
【００１３】
本発明で開示される受台を使用することによって、少量の試料が、マイクロ流体デバイスに手動ピペットを使用して正確かつ確実に充填されることができる。対照的に、従来の円錐および正方形入口ウェルは、０．５〜１０μＬの範囲の試料を充填するには、試料が溢れ出してポートから濡れ広がり得るので、それほど信頼できない。
【００１４】
更には、受取り面は、液体試料が溜まり得る受台の内部の隅を回避するために、ポートに対して、試料を送出するピペットを案内し、試料を受け取り、試料をポート上方に保持するのに適切な角度であってもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態において、側方支持部は、液体障壁を提供するように構成される。側方支持部は垂直またはほぼ垂直な周囲を有してもよく、これは側方支持部が液体試料の表面に接触することを可能にすることができる。結果として、側方支持部と試料の表面との間に接触角があり、これが表面張力を通じて液体障壁の生成を導き得る。表面張力による液体障壁の生成は、それが試料がポートから濡れ広がることを回避する手段を提供することができるので、有利である。したがって、表面張力による液体障壁の生成は、受台の実容積の容量を増加させることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、試料は、圧力を使用してマイクロ流体デバイスに吹き込まれてもよい。好ましくは、試料は、空気圧を使用してマイクロ流体デバイスに注入される。
【００１７】
いくつかの実施形態において、試料は、真空を使用してマイクロ流体デバイスに吸引されてもよい。
【００１８】
本発明の第２の態様において、本発明の前態様に係る受台を備えるマイクロ流体デバイスが提供される。そのようなマイクロ流体デバイスの使用は、典型的に１０μＬ未満の少量の試料が分析されるようにするのに十分であり得る。
【００１９】
次に、本発明について、専ら例として、添付図面を参照して更により具体的に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】ウェルの大きさと比較すると試料が大きいために、試料がいくらか溢れ出した状態でウェルへ分注されたことを示す、従来技術の図である。
【図１Ｂ】試料の吹き通し後に試料の一部が図１Ａに図示したウェルの上面におよび／または隅に残っていることを示す、従来技術の図である
【図１Ｃ】試料が図１Ａに図示したウェルの片側へ分注されたことを示す、従来技術の図である。
【図２Ａ】ウェルの大きさと比較すると試料が大きいために、試料がいくらか溢れ出した状態で円錐断面を有するウェルへ分注されたことを示す、従来技術の図である。
【図２Ｂ】試料の吹き通し後に試料の一部が図２Ａに図示したウェルの上面におよび／または隅に残っていることを示す、従来技術の図である。
【図２Ｃ】試料が図２Ａに図示した円錐ウェルの片側へ分注されたことを示す、従来技術の図である。
【図３】図１Ａおよび２Ａに従って少量の試料および大量の試料が大型ウェルへ分注されたことを示す、従来技術の図である。
【図４Ａ】本発明に係る受台の図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示された受台へ大量の試料が分注されたことを示す図である。
【図４Ｃ】試料が受台の片側へ分注されたことを示す図である。
【図５Ａ】マイクロ流体デバイスとの関連で図４Ａ〜４Ｃの受台を示す図である。
【図５Ｂ】試料が受台へピペットで移されるときの図５Ａのデバイスの横断面を示す図である。
【図６Ａ】空気圧組立体および図５Ｂに図示したマイクロ流体デバイス内の受台の上の試料を示す図である。
【図６Ｂ】試料が図５Ａに図示したマイクロ流体デバイスに吹き込まれることを示す図である。
【図７Ａ】図４Ａ〜４Ｃに係る円錐形状の受台を示す図である。
【図７Ｂ】凹形状の受台を示す図である。
【図７Ｃ】平坦形状の受台を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ａ、２Ｂおよび２Ｃを参照すると、試料１２０が従来のウェル１１０の表面へ分注されたことが図示される。図１Ａおよび２Ａに例示したように、従来のウェルの表面１１４は円形、正方形または円錐面であってもよい。従来のウェル１１０の表面１１４へ試料、特に大量の液体試料１２０を分注することによって、試料は、たやすく意図した場所から濡れ広がり得る。これは、結果として液体試料に気泡が混入されることになり得る。更には、それは、結果として試料の消耗になり得る。
【００２２】
デバイス、例えばマイクロ流体デバイスへの試料の注入後に、図１Ｂおよび２Ｂに図示したように、試料１２０の一部が従来のウェルの表面１１４の上におよび／またはウェルの隅に残る。図１Ａ〜２Ｃの従来のウェルを使用するときに、デバイスへ試料全体を充填することの失敗は、結果としてマイクロ流体デバイスに首尾よく導入された試料の部分に気泡が混入されること、およびデバイス外に残る試料の部分の消耗になり得る。
【００２３】
更には、試料は、従来のウェル１１０の表面１１４上の不適切な位置に分注され得る。不適切な位置の例が図１Ｃおよび２Ｃに図示され、ここでは試料は、試料が入口ポート１１８を覆わないように従来のウェルの表面の片側へ分注され得る。したがって、これは、結果としてマイクロ流体デバイスに試料を注入することの失敗になり得る。
【００２４】
図３を参照すると、少量の試料および／または大量の試料が大型の従来のウェルの表面へ分注されたことが図示される。図３に図示したように、大型ウェルは、試料が入口ポート１１８から濡れ広がることなく大量の試料１２１を受け取る容量を提供する。しかしながら、図３に例示したように、従来のウェルの表面の片側へ分注された少量の試料１２２は、デバイスへの入口ポート１１８を覆わない場合がある。
【００２５】
本発明は、試料を充填するための、典型的にマイクロ流体デバイスに液体試料を充填するための受台を提供する。
【００２６】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃを参照すると、マイクロ流体デバイス１２に試料２０を充填するための受台１０が図示される。受台は、図４Ａおよび７Ａに図示した円錐面などの受取り面１４、および側方支持部１６を備える。受取り面１４は、試料を受け取り、それをポート１８の上方に位置決めするために提供される。図４Ａに例示した実施形態など、いくつかの実施形態において、それは、０．１μＬ〜２５μＬの量を有する試料を保持することが可能な凹部を提供するために適切に成形される凹面を提供する。ポート１８は、マイクロ流体デバイス１２の入口ポートであることができる。側方支持部１６は、試料の濡れを防止するために、受取り面１４に鋭角１７で設けられる。いくつかの実施形態において、側方支持部１６は、図７Ｂおよび７Ｃに図示したように、受取り面１４に直交する。この構成も濡れを低減させることになる。
【００２７】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、５Ａ、５Ｂ、６Ａおよび６Ｂに図示したように、試料は液体試料２０であり、ピペット１５によって受取り面１４の上に分注されることができる。通常、試料は手動ピペットによって受取り面の上に分注されて入口ポート１８を覆うことができる。代替的に、試料は、図４Ｃに図示したように、受取り面の片側へピペットで移されても、入口ポートを覆うことができる。液体試料２０は低量の試料であってもよく、例えば液体試料２０は２μＬ〜１０μＬの範囲にあってもよい。
【００２８】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃならびに図５Ａおよび５Ｂに例示したように、受取り面１４には実質的に傾斜縁２２が設けられ、傾斜縁２２は入口ポート１８に対して角度を付けられる。受取り面１４の傾斜縁２２は、試料が分注されるピペット先端を案内する。液体試料２０は、図５Ｂに図示したように、受取り面１４の上にピペットで移される。加えて、図４Ａに図示した受台の受取り面１４は、限られた表面積を提供してもよい。円錐面１４の限られた表面積は、分注された液体試料２０が入口ポート１８を完全に覆うことを確実にする。
【００２９】
側方支持部１６は、受取り面１４に対して鋭角１７に設けられる。典型的に、受取り面１４に対する鋭角１７は９０度未満であってもよいし、または鋭角１７は５、１０、１５、３０もしくは６０度を超えてもよい。好ましくは、受取り面１４に対して設けられる鋭角１７は１８０、１４５、９０、６０、３０、１５、１０または５度未満であってもよい。
【００３０】
一例では、側方支持部１６は、液体障壁を提供するように構成されてもよい。図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに図示したように、側方支持部１６は垂直またはほぼ垂直な周囲を有し、これは側方支持部が液体試料の表面に接触することを可能にする。側方支持部と液体試料の表面との間に接触角が生じて、表面張力を通じて液体障壁を生成することができ、これが試料の濡れを回避するための方法を提供してもよい。
【００３１】
その上、液体試料２０の接触角および表面張力は、図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに例示したように、受台１０の上に、より大きな容積の試料２０を保持することができる。
【００３２】
液体試料２０の表面張力と組み合わせた側方支持部１６の垂直またはほぼ垂直な周囲は、受台１０の上に、充填されるより大きな容積のための、容量を増加させ得る。これは、試料２０のより高い割合がマイクロ流体デバイス１２に吹き込まれることをもたらすことができる。結果として、これは、空気または気泡が入り口からマイクロ流体デバイス１２に入るのを防止することができる。
【００３３】
図６Ａを参照すると、一度液体試料２０が受台１０へ分注されると、受台は次いでマイクロ流体デバイス１２に充填されるか、またはそれは代替的に分析のために診断装置などの分析装置に充填されてもよい。図６Ｂに例示したように、空気圧組立体３０はマイクロ流体デバイスへ下降させられ、そしてＯリングで密閉されてもよい。
【００３４】
試料２０は、圧力を使用してマイクロ流体デバイス１２に吹き込まれることができる。好ましくは、液体試料２０は、空気圧を使用してマイクロ流体デバイス１２に吹き込まれる。任意選択で、試料は、真空を使用してマイクロ流体デバイス１２に吸引されてもよい。
【００３５】
本発明がいくつかの実施形態を参照して例示によって記載されているが、当業者によって更に理解されるであろう。開示した実施形態に限定されず、添付の請求の範囲に定義した本発明の範囲から逸脱することなく代替実施形態が構築され得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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2019520981.tif 000021