JP2013535673A - サンプル液体の成分を分離する器具及び方法 - Google Patents

Abstract

サンプル液体をチャンバ内の分離装置の下流側に集める。複数本のチャネルがチャンバに取り付けられ、これらチャネルは、サンプル液体を１つ又は２つ以上の検査領域に導く。

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載された検体としてのサンプル液体、特に血液を処理し、特に検査する器具及びこの目的のための方法に関する。

本発明は、特に、マイクロフルイディックシステム又は器具に関する。したがって、以下の説明は、特に、毛管作用力が働き、特に毛管作用力が機能にとって重要であるような器具に関する。

サンプル液体として血液が平板状分離装置によって濾過される公知の器具が存在する。濾液又は透過液が分離装置に平板状に隣接して位置するチャンバ内に保持され、そして隣接のチャネルを通って側方に排出される。通常、チャネルは、チャンバよりも実質的に小さい断面積を有する。また、チャンバをフルイディック構造体、例えばカラム等を備えた分離装置の下に設け、それによりできるだけ一様な分布状態を達成し、従ってチャネルを通る良好な取り出し又は排出を保証することが知られている。しかしながら、この種のフルイディック構造体は、これらの変化する死空間が広いので理想的ではない。

血液を分離する同様な器具が例えば、国際公開第２００５／１１９２１１（Ａ１）号パンフレット及び同第２００９／１０６３３１（Ａ２）号パンフレットから知られている。また、国際公開第２００９／１０６３３１（Ａ２）号パンフレットによれば、平板状で薄手の分離装置がその平面状寸法の横方向に特に分離装置の流出側に隣接して位置するチャンバ中に幾分変形する場合がある。

国際公開第２００５／１１９２１１（Ａ１）号パンフレット 国際公開第２００９／１０６３３１（Ａ２）号パンフレット

試験結果の示すところによれば、チャネルがチャンバの中間部の中で又は分離装置の下方で延びている場合、チャンバ高さを可能な限り最も低くし、即ち、分離装置からの間隔を可能な限り最も短くし、そしてこれに対応して死空間を小さくした状態であっても、分離装置の下でのチャンバからの排出がそれほど一様ではない。もっと正確に言えば、分離装置の細孔は本質的にチャネルの付近のところだけが、濾過されて除去された赤血球又は他の成分で詰まる。したがって、特に毛管作用力によって働くプロセスでは、最適スループットが達成されない。

本願は、サンプル液体、特に血液の処理及び好ましくは検査のための器具及び方法であって、簡単な手段によってフルイディックスループットを最適化すると共に／或いは過度に増大する死空間を回避する器具及び方法を提供するという課題に基づいている。

上述の課題は、請求項１記載の器具又は請求項１５記載の方法によって解決される。有利な別の特徴は、従属形式の請求項の内容である。

本発明の基本的な考え方は、サンプル液体を分離装置に流出側で特に直接且つ／或いは平板状に隣接して位置するチャンバから１本のチャネルだけでなく少なくとも２本のチャネルを通って、従って、たった１つの流出領域だけでなく、少なくとも２つの側方流出領域を通して排出することにある。このように、実質的に高いスループット又は実質的に多量のサンプル液体を容易に且つ／或いは死空間の増大を最小限に抑えた状態で排出することができる。これは、特に、実質的に扁平な又は平板状のチャンバの互いに異なる領域からの且つそれ故に平板状分離装置の互いに異なる領域からの良好な排出が行われることによって説明できる。したがって、サンプル液体に関する分離装置の透過性を上述のように構成されていなければ排出が断面積の小さな１本のチャネルだけを介して行われる場合よりも広い領域で良好に利用される。

次に、２本のチャネルから排出されたサンプル液体、即ち、分離装置によって濾過されたサンプル液体、例えば血漿又は血清を例えば共通検査領域に又は変形例として２つの別々の検査領域に供給するのが良い。前者の場合、チャネルは特に、特に好ましくはガス又は気体の望ましくない影響を回避するよう換気される連結チャンバ又は連結ラインに、特に、互いに異なる速度で一杯になるチャネルに集中する。

本発明の他の利点、特徴、特性及び観点は、特許請求の範囲の記載及び図面を参照して行われる好ましい実施形態の説明から明らかになろう。

提案対象の器具の概略断面図である。 第１の実施形態として提案される器具のキャリヤの概略平面図である。 第２の実施形態に従って提案される器具のキャリヤの概略平面図である。

図中、同一の参照符号は、同一又は類似の部分に用いられており、対応の又は同等の特性及び利点は、説明が繰り返されない場合であっても得られる。

図１は、検体としてのサンプル液体２、特に血液又は別の人若しくは動物の体液の処理及び好ましくは検査のための提案対象の器具１を概略断面で示している。

器具１は、特にサンプル液体２から成分、例えば粒子又は細胞を分離するためにサンプル液体２を処理する平板状分離装置３を有している。特に、分離装置３は、濾過のために用いられる。この分離装置は、特に、フィルタエレメント又は濾過材、メンブレン等から成る。分離装置３は、単一の層又は幾つかの層の状態に構成されているのが良い。分離装置は、好ましくは、構成上、扁平であり又は平板状である。

特に好ましくは、分離装置３は、国際公開第２００９／１０６３３１（Ａ２）号パンフレットに記載されているメンブレンにより形成されるのが良く又はかかるメンブレンを備えるのが良く、かくして、この国際公開を参照により引用し、その記載内容を補助的開示内容として本明細書の一部とする。

器具１は、分離装置３を通って流れるサンプル液体２を受け入れるチャンバ４を有している。かくして、具体的に言えば、チャンバ４は、分離装置３によって所持され又は濾過されたサンプル液体２、例えば血漿又は血清を受け入れる。

チャンバ４は、好ましくは、その扁平な側部が分離装置３に流出側で直接隣接して位置する。具体的に言えば、チャンバ４は、分離装置３の下に配置されている。図示の実施形態では、分離装置３は、チャンバ４よりも表面積が大きい。特に、分離装置３は、チャンバ４を越えて、最も好ましくは図示の実施形態では全ての側部のところでチャンバ４を越えて側方に突き出ている。

特に好ましくは、サンプル液体２は、側壁なしでチャンバ４内で案内される。図示の実施形態では、これは、特に好ましくは包囲し又は側方に隣接して位置するトレンチ６により形成される毛管停止部がチャンバ４のベース５に側方に隣接して位置することによって達成される。しかしながら、他の設計上の手段も又、採用可能である。

図示の実施形態では、チャンバ４は、特に、一方においてチャンバ４のベース５と他方において分離装置３の反対側の領域との間に形成されている。これら２つの互いに反対側に位置する表面相互間の間隔が僅かなので、サンプル液体２は、好ましくは、側壁なしで毛管作用力によりチャンバ４内に保持される。毛管作用力又は毛管停止部は、サンプル液体２が図示の実施形態では側方に隣接して位置するトレンチ６中に流れ込むのを阻止する。特に、トレンチ６は、断面のその急な増大、即ち、チャンバの高さ（分離装置３からのベース５の距離）に対するその深さの増大によって毛管停止部を形成している。

図示の実施形態では、器具１は、好ましくは、キャリヤ７、関連のカバー８及び／又は受け入れ要素９を有している。

キャリヤ７は、好ましくは、板状であると共に／或いはその構造が剛性である。

キャリヤ７は、好ましくは、プラスチックで作られると共に／或いは射出成形により作られる。キャリヤ７は、好ましくは、サンプル液体２のためのマイクロフルイディック構造及び／又は以下に詳細に説明するガス抜き構造等を有する。これら構造は、好ましくは、少なくとも部分的にカバー８により覆われている。

カバー８は、好ましくは、プラスチックで作られると共に／或いはフィルムとして具体化されている。カバー８は、好ましくは、キャリヤ７上に貼り付けられ若しくはくっつけられ又は他の何らかの方法によりこれに取り付けられている。

カバー８は、好ましくは、少なくとも実質的に連続的に又はキャリヤ７の表面全体上に延びる。

受け入れ要素９は、好ましくは、分離装置３を保持すると共に／或いは図１に示されているようにサンプル液体２、例えば一滴の血液を受け入れるのに役立つ。受け入れ要素９は、この目的のために、受け入れ領域１０、例えば孔、開口部等を有する。

分離装置３は、例えば、受け入れ要素９に設けられた環状肩等内に保持されるのが良い。

分離装置３は、受け入れ要素９及び／又はキャリヤ７又はカバー８に例えば接着、クランプ及び／又は溶接又は任意他の適当な方法によって取り付けられ又はこれらによって保持される。

図示の実施形態では、受け入れ要素９は、カバー８に載せられ又はこれに取り付けられる。しかしながら、受け入れ要素９は、キャリヤ７に連結されると共に／或いはこれによって形成されても良い。

チャンバ４の好ましくは側方のガス抜きを達成するため、トレンチ６は、好ましくは、ガス抜きチャネル１１を介して大気に通じている。特に好ましくは、ガス抜きチャネル１１は、キャリヤ７内に形成される。しかしながら、ガス抜きのための他の設計上の手段も又、採用可能である。

本明細書では、分離装置３を通って流れ又はこれによって濾過されるサンプル液体２をサンプル液体２とも称する。図１は、純粋に概略的に、サンプル液体が分離装置３の上流側で、概略的に例示されている大きな成分を含む場合があり、かかる成分は、サンプル液体２が分離装置３を通って流れた後はサンプル液体２、即ち、チャンバ４内にもはや存在しないことを示している。次に、具体的に説明すると、チャンバ４内に存在し又は流出方向に別途存在する物質は、処理され又は濾過されたサンプル液体２又はその透過液である。本発明の詳細な説明の残りの部分は、特にこの意味で理解されるべきである。

図２は、第１の実施形態に従って提案された器具１のチャンバ４からサンプル液体２を排出する好ましいフルイディック構造体を概略平面図で示している。具体的に説明すると、図２は、カバー８、受け入れ要素９、分離装置３又はサンプル液体２が省かれた状態のキャリヤ７を概略平面図で示している。

器具１は、第１の流出領域１３においてチャンバ４に側方に隣接して位置する第１のチャネル１２を有している。器具１は、少なくとも１本の第２のチャネル１４を更に有し、かかる第２のチャネルは、第２の流出領域１５内でチャンバ４に側方に隣接して位置している。

かくして、器具１は、複数本のチャネル１２，１４及びサンプル液体２をチャンバ４から排出する流出領域１３，１５を有している。

チャネル１２，１４は、チャンバ４と比較して実質的に小さい断面積を有する。チャネル１２，１４は、好ましくは各々、それぞれの流出領域１３／１５の付近に最小又は平均断面積又はチャンバ４の最大断面積の２０％未満、好ましくは１５％未満、特に１０％未満、特に好ましくは５％未満の断面積を有する。チャンバ４の最大断面積は、この場合、特に、チャンバ高さとベース５の平均又は最大直径の積であると理解されるべきである。

チャネル１２，１４又は流出領域１３，１５は好ましくは、チャンバ４の縁上でオフセットしており又は互いに反対側の側部上に配置され又は互いに反対側の側部に取り付けられている。したがって、サンプル液体２は、互いに異なる領域から又は互いに異なる箇所のところでチャンバ４から排出され、その結果、器具１のスループット又は器具１若しくは分離装置３の分離又は濾過性能を上述したように驚くほど容易に実質的に増大させることができる。

当然のことながら、サンプル液体２をチャンバ４から排出する３本以上のチャネル及び３つ以上の流出領域がチャンバ４に側方に連結されても良い。かくして、サンプル液体２のスループット又は排出を更に一段と増大させることができる。例えば、チャンバ４に４本のチャネル及び４つの流出領域を十字の形に設けることが可能である。

図２から理解できるように、側方トレンチ６は、流出領域１３，１５によってチャンバ４又はそのベース５を特に環状セグメントの仕方で包囲する２つのトレンチ区分に細分されている。かくして、流出領域１３，１５は、特に、トレンチ６上にチャンバ４又はそのベース５へのストラット状又はブリッジ状の連結部を形成している。しかしながら、他の設計上の手段も又、採用可能である。

チャネル１２，１４は、好ましくは、特にキャリヤ７に設けられたチャネル又は溝状凹部により形成されている。

チャネル１２，１４は好ましくは、流出領域１３，１５内に又はこれらの上方に、特に好ましくはチャンバ４又はベース５中に及び／又は分離装置３の下に延びている。特に、分離装置３寄りのチャネル１２，１４は、これらのそれぞれの端領域が開口している。もしそのようになっていなければチャネル１２，１４を覆うカバー８は、必要ならば、これ又特に舌のように、流出領域１３，１５内に又はこれらの上方に且つ／或いはチャンバ４内に又はベース５の上方に延びるのが良く、即ち、カバーは、図２に点線で示されているように舌状突起１６を形成するのが良い。

チャネル１２，１４は、少なくとも実質的にチャンバ４の中央内に延びるのが良く且つ／或いは図２に点線で示されているようにチャンバ４又はベース５内で互いに連結されるのが良い。

図示の実施形態では、器具１は、チャンバ４から排出されたサンプル液体２を検査する好ましくはチャンバ状検査領域１７を有している。サンプル液体２をチャンバ４から検査領域１７中に供給するため、図示の実施形態では、第１のチャネル１２と第２のチャネル１４の両方が検査領域１７に流体結合されている。これは、直接的に又はオプションとして連結ライン１８及び／又は連結チャンバ１９を介して行われるよう選択可能である。かくして、連結ライン１８及び連結チャンバ１９は、特にオプションであり、必要ならばこれらを省くことができる。

図示の実施形態では、２本のチャネル１２，１４は、当初結合され、この場合、チャンバ４から排出されたサンプル液体２は、共通の連結ライン１８を通って検査領域１７に運ばれる。オプションとしての連結チャンバ１９は、好ましくは、２本のチャネル１２，１４の接合部のところ又は連結ライン１８への移行部のところに形成される。しかしながら、上述したように、これは純粋にオプションであり、必要ならばこれを省いても良い。

好ましくは、検査領域１７及び／又は連結ライン１８及び／又は連結チャンバ１９のためのベントが設けられている。図示の実施形態では、連結ライン１８又は連結チャンバ１９は、好ましくは、ガス抜きチャネル２０を介してガス抜きされ、ガス抜きチャネル２０は、好ましくは、例えば周囲環境に直接的に又は間接的に連結されると共に／或いはガス交換状態にあるのが良く、且つ／或いは検査領域１７及び／又はトレンチ６を介してガス抜きされ又はこれらに連結されるのが良い。

提供されるガス抜き方式は、好ましくは、チャネル１２，１４がチャンバ４から排出されたサンプル液体２で互いに異なる速度で満たされる場合であっても、可能ならば、検査領域１７又は検査領域１７に供給されるサンプル液体２中にガス又は空気の望ましくない混入が存在しないよう構成される。

ガス抜き方式は、好ましくは、キャリヤ７及び／又は必要ならばカバー８に設けられたチャネル状又は溝状窪み及び／又は開口部等によっても形成される。

連結チャンバ１９は、好ましくは、主としてガス抜きのためにのみ用いられ、従って、好ましくは、最小限の容積しか備えていない。

以下において、図３を参照して、提案対象の器具１又はマイクロフルイディック構造の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との本質的な差についてのみ説明する。上述の注意事項及び説明は、かくして、補完的に又はそれに対応した仕方で当てはまる。

図３は、図２に対応した平面図である。例えばオプションとしてのガス抜き、及びカバー８に設けることが可能な排出領域１３，１５又はチャンバ４内への突起１６のような幾つかの観点は、省かれているが、これらを依然として具体化することができる。

第２の実施形態では、２本のチャネル１２，１４は、別々の検査領域１７，２１に連結されている。かくして、検査領域（第１の検査領域）１７に加えて、器具１は、第２のチャネル１４によってサンプル液体２が供給される別の又は追加の検査領域２１を有している。

また、２つの実施形態又はこれら実施形態の個々の観点を任意所望の仕方で互いに組み合わせることができる。例えば、連結ライン１８又は連結チャンバ１９は又、検査領域１７に加えて、チャネル１２，１４の接合後にチャンバ４から排出されたサンプル液体２を再び分離し又は分流するために別の別個の検査領域２１に連結されるのが良い。

代替的に又は追加的に、例えば、４本のチャネルがサンプル液体２をチャンバ４から排出し、一対ずつ接合してサンプル液体２を別々の検査領域１７，２１に供給することも又可能である。

一般に、本発明及び２つの実施形態について以下の補足的説明を行うことができる。

具体的に言えば、器具１は、マイクロフルイディック器具である。

器具１又はマイクロフルイディック構造、例えばチャンバ４、チャネル１２，１４、連結ライン１８、連結チャンバ１９及び／又は検査領域１７，２１の個々のもの又は全ての容積は、好ましくは、１ｍｌ未満、特に５００μｌ未満、特に好ましくは実質的に１００μｌ以下である。

チャネル１２，１４の容積は、好ましくは、チャンバ４の容積の２０％未満、より好ましくは１０％未満である。

好ましくは、サンプル液体２を複数本のチャネル１２，１４（これらは、チャンバ４よりも断面積が小さいが）を通ってチャンバ４から排出することは、チャンバ４の容積が最小限であっても、特に、死空間を最小限に抑えるためにチャンバ高さを最小限にし、又はチャンバ４又はチャンバ５の微細構造がほとんどなく又は全くない状態で、良好なスループット又は高い分離性能を達成することができるという利点を有する。代替的に又は追加的に、チャネル１２又は１４が供用中でない場合又は遮断されている場合であっても、２本のチャネル１２，１４が共通の検査領域に流体結合されていればサンプル液体２を処理し、特に検査することができる。サンプル液体が複数本のチャネル１２，１４を用いることによって別々の検査領域１７，２１中に排出される場合、先行技術と比較して検査領域１７，２１の迅速な充填を達成することも可能である。

チャネル１２，１４は好ましくは、少なくとも実質的にチャンバ４又はキャリヤ７の拡がりの主平面内で且つ／或いはこれに平行な平面内で延びる。

器具１は、特に、サンプル液体２を検査し又はサンプル液体２等の中の分析物を測定するために使用できる。例えば、器具１は、免疫測定反応等を実施するために使用できる。例えば、器具１は、サンプル液体２の或る特定の分析物又は他の値を測定し又は分析するために使用できる。

１ 器具
２ サンプル液体
３ 分離装置
４ チャンバ
５ ベース
６ トレンチ
７ キャリヤ
８ カバー
９ 受け入れ要素
１０ 受け入れ領域
１１ ガス抜きチャネル
１２ 第１のチャネル
１３ 第１の排出領域
１４ 第２のチャネル
１５ 第２の排出領域
１６ 突起
１７ 検査領域
１８ 連結ライン
１９ 連結チャンバ
２０ ガス抜きチャネル
２１ 追加の検査領域

Claims (15)

1. サンプル液体（２）、特に血液を処理し、好ましくは検査する器具（１）であって、
   平板状分離装置（３）を有し、
   下流側に設けられると共に前記分離装置（３）に平板状に隣接して位置するチャンバ（４）を有し、
   第１のチャネル（１２）を有し、前記第１のチャネルは、第１の排出領域（１３）内で前記チャンバ（４）に側方に隣接して位置していて、前記チャンバ（４）よりも実質的に小さい断面積を有し、
   特に検査領域（１７）を有し、前記検査領域には、前記サンプル液体（２）を前記チャンバ（４）から排出して前記検査領域（１７）中に導入するために前記第１のチャネル（１４）が流体結合されている、器具において、
   前記器具は、第２の排出領域（１５）内において前記チャンバ（４）に側方に隣接して位置していて、前記チャンバ（４）よりも実質的に小さい断面積を有する少なくとも１本の第２のチャネル（１４）を有する、器具。
2. 前記第２のチャネル（１４）は、前記サンプル液体（２）を前記チャンバ（４）から排出して前記検査領域（１７）に導入するために前記チャネル（１２）と一緒に前記検査領域（１７）に流体結合されている、請求項１記載の器具。
3. 前記器具は、前記２本のチャネル（１２，１４）が流体結合されている連結ライン（１８）及び／又は連結チャンバ（１９）を有する、請求項１又は２記載の器具。
4. 前記器具は、前記連結ライン（１８）又は前記チャンバ（１９）のためのベントを有する、請求項３記載の器具。
5. 前記連結ライン（１８）又は前記チャンバ（１９）は、サンプル液体（２）を供給するために前記検査領域（１７）に連結されている、請求項３又は４記載の器具。
6. 前記第２のチャネル（１２）は、別個の追加の検査領域（２１）に流体結合されていて、前記サンプル液体（２）を前記チャンバ（４）から前記追加の検査領域（２１）内に運ぶようになっている、請求項１記載の器具。
7. 前記２つの排出領域（１３，１５）は、前記チャンバ（４）上に縁のところでオフセットした状態で配置され又はこれに連結されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の器具。
8. 前記２つの排出領域（１３，１５）は、前記チャンバ（４）上に互いに反対側で配置され又はこれに連結されている、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の器具。
9. 前記２本のチャネル（１２，１４）は、前記分離装置（３）の下方で延びている、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の器具。
10. 前記２本のチャネル（１２，１４）は、前記チャンバ（４）のベース（５）及び／又は前記排出領域（１３，１５）に設けられた溝状又はチャネル状窪みによって形成されている、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の器具。
11. カバー（８）が前記排出領域（１３，１５）の上方で且つ／或いは前記分離装置（３）の下方で特に舌のように延びると共に前記チャネル（１２，１４）をその箇所のところで覆っている、請求項１０記載の器具。
12. 前記２本のチャネル（１２，１４）は、少なくとも部分的に、カバー（８）により覆われた前記器具（１）のキャリヤ（７）に設けられた特に溝状又はチャネル状の凹部によって形成されている、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の器具。
13. 前記２本のチャネル（１２，１４）は、前記分離装置（３）の下で互いに連結されている、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の器具。
14. 前記器具（１）は、前記チャンバ（４）を包囲したトレンチ（６）、特に換気トレンチ（６）を有し、前記トレンチは、前記２つの排出領域（１３，１５）によって途切れている、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の器具。
15. サンプル液体（２）、特に血液を処理し、特に検査する方法であって、前記サンプル液体（２）を平板状分離装置（３）中に通し、前記分離装置に直接、平板状に隣接して位置する扁平なチャンバ（４）内に運び込み、前記サンプル液体を前記チャンバ（４）から前記チャンバ（４）と比較して断面積の実質的に小さい複数本の側方に隣接して位置するチャネル（１２，１４）を通して排出し、そして共通の検査領域（１７）又は別々の検査領域（１７，２１）内に運び込む、方法。

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