JP6201005B2 - マイクロ流路装置の挟持搭載具 - Google Patents

Description

本発明は挟持搭載具に関し、特にマイクロ流路装置を搭載可能な挟持搭載具に関する。

微小電気機械技術の発展に伴い、様々なマイクロ流路装置が開発されている。生物試験において、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙ−ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）プラッドフォームと基板（その上に例えば抗体、金ナノ粒子などのバイオモニタリング物質を搭載することが可能である）で構成されるマイクロ流路装置は細胞サイズの物質を通過させることができるため、様々な流体サンプルの処理、反応又は分析検測に用いられている。

しかし、このようなマイクロメートルレベルのマイクロ流路プラッドフォームは、測定環境に高い要求がある。マイクロ流路装置が水平に置かれていない場合、又はマイクロ流路装置を挟持する圧力が均等ではない場合、異なる流路における流体の流動速度に差が生じ、詰まることがある。例えば、従来技術は、人工挿入の方法で針状の金属又はプラスチック導入管及び導出管を直接マイクロ流路装置の導入口及び導出口に挿入し、マイクロ流路装置の挿入孔の表面との摩擦力と干渉（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）によって接合及び流体の漏れ防止を確保しているが、人工挿入接続及び導入管／導出管を人工的に維持することは安定性に欠けるため、実験過程で導入管／導出管が緩んで傾き易くなり、また、力の過小により管体とマイクロ流路装置の出入口との間の密閉性を確保できず、又は力過大によりウエハーの局部に応力がかかって、マイクロ流路装置が変形して詰まることがある。

また、接着固定によって導入管及び導出管とマイクロ流路装置の導入口及び導出口を直接結合させる方法もある。しかし、このような方法は少なからず事前準備を必要とし、かつ同じように導入口及び導出口の接合応力のコントロールが難しいという問題がある。

従って、如何にしてマイクロ流路装置を水平に保つとともに、均等かつ適度な挟持力を加えて、マイクロ流路装置の導入口及び導出口を外部の導入管及び導出管と接触させる時に適度な密着圧力によって漏れを防止し、かつ過大な応力によるマイクロ流路装置の変形を防止するかが当該分野の重要な研究方向である。

以上に鑑み、本発明は上記問題を解決するために開発されたものであり、異なるマイクロ流路装置に取り換えた後、素早くかつ便利にマイクロ流路装置との導入／導出チャンネルを構築することができるマイクロ流路装置を提供する。

本発明の一実施例が提供するマイクロ流路装置の挟持搭載具は、マイクロ流路装置を搭載するためのものであり、該マイクロ流路装置が第１表面を有する。前記挟持搭載具はベースホルダーとトップホルダーとを含む。前記マイクロ流路装置は前記ベースホルダーに取り換え可能に設置される。前記トップホルダーは前記ベースホルダーに軸設され、かつ前記ベースホルダーに対し開位置又は閉位置に設置されることが可能であり、前記トップホルダーはカバーと係合部材とを含む。前記トップホルダーが前記ベースホルダーに対し前記閉位置に設置された場合、前記カバーと前記ベースホルダーは互いに平行になる。前記係合部材は前記カバーに組み合わせられ、前記係合部材が前記カバーとの距離を調整できるよう、前記係合部材と前記カバーとの間に三つの距離調整ネジが設けられ、前記係合部材が前記マイクロ流路装置に面した第２表面を有する。前記三つの距離調整ネジを調整して前記係合部材と前記カバーとの間の距離及び傾斜角度を変更することにより、前記挟持搭載具は前記係合部材の前記第２表面と前記第１表面との間の平行関係及び特定距離を保つことができる。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記係合部材は２つのソフトプラグを含み、前記挟持搭載具はさらに、前記マイクロ流路装置と結合して一体になる蓋を含み、前記トップホルダーが前記ベースホルダーに対し前記閉位置に設置された場合、前記２つのソフトプラグは前記蓋に当接し、かつ前記第２表面は前記２つのソフトプラグが前記蓋における当接面を含む。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記マイクロ流路装置は導入口及び導出口を有し、前記蓋及び前記マイクロ流路装置が前記ベースホルダーに設置され、かつ前記トップホルダーが前記閉位置に設置された場合、前記蓋及び前記２つのソフトプラグが前記マイクロ流路装置の導入チャンネル及び導出チャンネルを構成し、前記導入チャンネルが前記導入口に接続され、前記導出チャンネルが前記導出口に接続される。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記マイクロ流路装置は基板及びポリジメチルシロキサンプラッドフォーム（ｐｏｌｙ−ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）を含み、前記第１表面は前記基板上に位置し、前記ポリジメチルシロキサンプラッドフォームは前記第１表面上に設置され、前記導入口及び前記導出口は前記ポリジメチルシロキサンプラッドフォーム上に位置し、前記蓋は第１チャンネル及び第２チャンネルを有し、前記第１チャンネルは前記導入口に接続され、前記第２チャンネルは前記導出口に接続される。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記第１チャンネルは第１当接面を有し、前記第２チャンネルは第２当接面を有し、前記２つのソフトプラグはそれぞれ前記第１当接面及び前記第２当接面に当接される。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記蓋は前記基板へ延伸する２つの支持柱を有し、前記２つの支持柱は前記第１表面に当接して、前記蓋を前記マイクロ流路装置の前記第１表面と結合させる。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記蓋の前記第１チャンネルは第１導管を有し、前記第２チャンネルは第２導管を有し、前記２つの支持柱が前記第１表面に当接した場合、前記第１導管は前記導入口に延伸し、前記第２導管が前記導出口に延伸する。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、さらに調整治具を含み、その形状、大きさが結合して一体になった前記蓋及び前記マイクロ流路装置と同じであり、前記調整治具は前記ベースホルダーに設置され、前記三つの距離調整ネジを調整して前記係合部材と前記調整治具との間の距離及び傾斜角度を変更することにより、前記挟持搭載具は前記係合部材の前記第２表面と前記第１表面との間の前記平行関係を保つ。

本発明の実施例が提供する挟持搭載具において、前記２つのソフトプラグは、小幅な弾性変形が可能なゴム又はプラスチックによって形成される。

本発明が提供する挟持搭載具は、半自動的な方法で早くかつ正確にマイクロ流路装置の導入チャンネル及び導出チャンネルを構築し、チャンネルと導入口／導出口との接続に十分な圧力を与えて漏れを防止し、かつ圧力過大によってマイクロ流路装置が変形することもなく、早くかつ便利に異なるマイクロ流路装置に取り換えて試験又は実験を行うことが可能である。

本発明の挟持搭載具の素子のブロック概略図である。 本発明の挟持搭載具の一実施例の開位置の概略図である。 マイクロ流路装置を図２の開けた挟持搭載具に装着した場合の概略図である。 図２の挟持搭載具の実施例の各素子及びマイクロ流路装置の分解概略図である。 挟持搭載具のトップホルダーの概略図である。 本発明の挟持搭載具に調整治具を用いて水平と圧力校正を行う概略図である。 挟持搭載具の蓋の概略図である。 図７の蓋とマイクロ流路装置が結合されて一体になった場合の断面概略図である。 挟持搭載具がマイクロ流路装置を搭載した後の断面概略図である。

明細書及び後述する請求項において特定の素子を表す一部の用語は、当業者が理解可能であるが、メーカーは同一素子に異なる名詞を用いる場合がある。本明細書及び後述の請求項は、名称の差異で素子を区別するものではなく、素子の機能の差異を区別の基準とする。明細書及び後述の請求項全編に用いられる「含む」とはオープンな用語であり、「含むがこれに限定されない」と理解すべきである。また、「接続」という用語は直接及び間接すべての構造接続手段を含む。従って、文中に第１装置が第２装置に接続されるとした場合、上記第１装置が上記第２装置に直接接続される構造であっても、又はその他の装置若しくは接続手段によって上記第２装置に間接接続される構造であってもよい。

図１を参照すると、図１は本発明の挟持搭載具の素子のブロック概略図である。挟持搭載具１はベースホルダー１０及びトップホルダー６０を含み、トップホルダー６０はカバー４０及び係合部材５０を含み、トップホルダー６０はベースホルダー１０に軸設され、かつベースホルダー１０に対し回転して開閉することができる。トップホルダー６０がベースホルダー１０に対し閉められた場合、トップホルダー６０のカバー４０とベースホルダー１０とが互いに平行になる。トップホルダー６０の係合部材５０は複数の弾性素子４４によってカバー４０に取り付けられ、及び、少なくとも三つの距離調整ネジ４２が係合部材５０とカバー４０との間に設置されている。距離調整ネジ４２はそれぞれ係合部材５０の三つの位置とカバー４０との距離を調整して、係合部材５０の第２表面３２とカバー４０との間の平行関係及び離間距離を調整する。挟持搭載具１のベースホルダー１０にマイクロ流路装置１００が搭載された場合、係合部材５０の第２表面３２とマイクロ流路装置１００の第１表面１１０との平行関係を調整し、及びマイクロ流路装置１００との特定の平行距離を維持することができる。

図２及び図３を参照すると、図２は本発明の挟持搭載具の一具体的な実施例の開位置の概略図であり、図３はマイクロ流路装置を図２の開けられた挟持搭載具に設置した場合の概略図である。本発明の一具体的な実施例において、挟持搭載具１に搭載されたマイクロ流路装置１００において様々な流体サンプルの処理、反応又は分析検測作業を行うことができる。挟持搭載具１のトップホルダー６０はマイクロ流路装置の導入チャンネル及び導出チャンネル（詳しくは以下に説明する）を提供し、かつベースホルダー１０と互いに平行である。トップホルダー６０がベースホルダー１０に対し開けられた場合（図２が示すように）、マイクロ流路装置１００（既に挟持搭載具１の蓋２０と結合している）をベースホルダー１０上（図３が示すように）に簡単に設置することができて、かつトップホルダー６０が閉められた場合、挟持搭載具１が提供する導入チャンネル及び導出チャンネルは適切かつ均等な圧力でマイクロ流路装置の導入口及び導出口に密接することができる。

図４を参照すると、図４は図２の挟持搭載具の実施例の各素子及びマイクロ流路装置の分解概略図である。以上に述べたように、挟持搭載具１はトップホルダー６０及びベースホルダー１０を含み、トップホルダー６０はベースホルダー１０に軸設され、かつベースホルダー１０に対し開位置（第２、３図が示すように）又は閉位置（図８が示すように）に設置されることが可能である。ベースホルダー１０はマイクロ流路装置１００を搭載するために用いられ、かつマイクロ流路装置１００は取り換え可能にベースホルダー１０上に設置される。挟持搭載具１はさらに蓋２０を含み、蓋２０はマイクロ流路装置１００と結合されて一体となり、共にベースホルダー１０上に設置される。係合部材５０は２つのソフトプラグ３０を含み、ソフトプラグ３０は微小な弾性変形が可能なゴム又はプラスチックによって構成される。マイクロ流路装置１００は導入口１０６及び導出口１０８を有し、マイクロ流路装置１００上に結合される蓋２０は第１チャンネル２２及び第２チャンネル２４を含み、それぞれマイクロ流路装置１００の導入口１０６及び導出口１０８に対応して接続される。挟持搭載具１において、２つのソフトプラグ３０及び蓋２０の第１チャンネル２２と第２チャンネル２４が共同して、マイクロ流路装置１００に導入チャンネル及び導出チャンネルを提供し、蓋２０及びマイクロ流路装置１００がベースホルダー１０上に設置され、かつトップホルダー６０が前記閉位置に設置された場合、前記導入チャンネルが導入口１０６に接続され、かつ前記導出チャンネルが導出口１０８に接続される。

図５を参照すると、図５は挟持搭載具のトップホルダーの概略図である。図５において、トップホルダー６０の係合部材５０は三つの距離調整ネジ４２によって係合部材５０とカバー４０との間の距離及び傾斜角度を変更する。三つの距離調整ネジ４２はカバー４０内に設置され、かつそれぞれカバー４０に面し係合部材５０の表面における同一直線ではない三つの異なる位置に当接する。そのうちの一つの距離調整ネジ４２を回転させた時、係合部材５０の前記位置を押してカバー４０から離れる（又は、図１の弾性素子４４によって引き寄せられ、カバー４０に近づける）、このように三つの距離調整ネジ４２をそれぞれ調整することで、係合部材５０とカバー４０との間の距離及び傾斜角度を変更することができる。本発明はこのような方法で調整を行い、係合部材５０とカバー４０との間の平行関係を保持する。

図６を参照すると、図６は本発明の挟持搭載具が調整治具を利用して水平及び圧力校正する場合の概略図である。挟持搭載具１はさらに調整治具７０を含み、その形状、大小が結合により一体化された蓋２０とマイクロ流路装置１００と同じであり、一実施例において、調整治具がアルミニウムブロックであってもよいが、これに限定されない。三つの距離調整ネジ４２の当接点によって係合部材５０の一つの平面が決まるため、一実施例において、マイクロ流路装置１００を実際に搭載する前に、ベースホルダー１０の上に調整治具７０を設置し、図６が示すように、さらに調整治具７０の上に色付き試薬を数滴加える（係合部材５０の底面の中間領域は観測可能な透明面である）。トップホルダー６０がベースホルダー１０に対し前記閉位置に設置された後（図８が示すように）、係合部材５０と調整治具７０との間の数滴の色付き試薬は係合部材５０及び調整治具７０の圧迫により異なる大きさの円盤状になる。距離調整ネジ４２を調整して係合部材５０の異なる位置の高さを変更し、すべての色付き試薬がほぼ同じ大きさの面積になった時、係合部材５０及びカバー４０（と調整治具７０）との間の平行関係の調整が完了する。しかし、本発明はこれに限定されず、光学又はその他の三点若しくは多点の距離調整方法によって係合部材５０及びカバー４０との間の平行調整を行ってもよい。

図７及び図８を参照すると、図７は挟持搭載具の蓋の概略図であり、図８は図７の蓋とマイクロ流路装置が結合されて一体になった断面概略図である。マイクロ流路装置１００は基板１０２及びポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙ−ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）プラッドフォーム１０４を含み、そのうち基板１０２は硬質部品であり、第１表面１１０が基板１０２上に位置し、軟質のＰＤＭＳプラッドフォーム１０４は第１表面１１０上に設置され、かつマイクロ流路装置１００の導入口１０６及び導出口１０８がＰＤＭＳプラッドフォーム１０４上に位置する。以上のように、蓋２０とマイクロ流路装置１００が結合されて一体化になり、図７が示すように、蓋２０は基板１０２へ延伸した２つの支持柱２６、２８を有し、前記２つの支持柱２６、２８が基板１０２の第１表面１１０に当接して、蓋２０をマイクロ流路装置１００の第１表面１１０に結合させる。蓋２０を別の角度から示す図４も同時に参照すると、蓋２０の第１チャンネル２２の導入口１０６に面したところに第１導管２２１があり、第２チャンネル２４の導出口１０８に面したところに第２導管２４１があり、２つの支持柱２６、２８が第１表面１１０に当接した時、第１導管２２１が導入口１０６へ延伸し、前記第２導管２４１が導出口１０８へ延伸する。また、蓋２０の第１チャンネル２２は第１導管２２１の他方側に第１当接面２２２を有し、第２チャンネル２４が第２導管２４１の他方側に第２当接面２４２を有する。

図９を参照すると、図９は挟持搭載具にマイクロ流路装置を搭載した後の断面概略図である。マイクロ流路装置１００（及び蓋２０）が本発明の挟持搭載具１のベースホルダー１０に搭載され、続いてトップホルダー６０を図９の示す前記閉位置に設置した後、トップホルダー６０中の２つのソフトプラグ３０がそれぞれ蓋２０の第１当接面２２２及び第２当接面２４２に当接し、なお、係合部材５０の第２表面３２が２つのソフトプラグ３０の蓋２０上の当接面を含む。２つのソフトプラグ３０及び蓋２０の第１チャンネル２２及び第２チャンネル２４（図８を参照）は共同してマイクロ流路装置１００の導入チャンネル３４と導出チャンネル３６を提供し、それぞれ導入口１０６と導出口１０８に接続する。

以上のように、図９の場合、図６が示す調整治具７０を用いて、第１当接面２２２及び／又は第２当接面２４２（調整治具７０も透明材質であって、かつ蓋２０と同じく第１当接面２２２及び第２当接面２４２の構造を有してもよい）上の色付き試薬の分布を観察して、かつ距離調整ネジ４２によって係合部材５０とカバー４０との平行度及び離間距離を調整することで、第２表面３２と第１表面１１０との間の平行関係及び互いに特定距離Ｄを離れるように設定する。これにより、係合部材５０のソフトプラグ３０が蓋２０に当接する当接面の圧力が適切であるかを簡単に決定し、過大にならず、かつ係合部材５０とカバー４０の平行度（カバー４０とベースホルダー１０及びマイクロ流路装置１００が互いに平行になる）を調整して、二つのソフトプラグ３０が均等に蓋２０に当接し（及び蓋２０がマイクロ流路装置１００にとうせつし）、マイクロ流路装置１００を挟持する圧力を均等にする。特に、蓋２０は硬質の材料であり、ＰＤＭＳプラッドフォーム１０４及びソフトプラグ３０が比較的に軟性の材質であるため、本発明の挟持搭載具１を用いることで、ソフトプラグ３０、蓋２０、ＰＤＭＳプラッドフォーム１０４間の軟、硬、軟の接合により、導入チャンネル３４及び導出チャンネル３６に有効な密閉効果を提供できる。

本発明が提供する挟持搭載具は、ベースホルダーに対し軸回転が可能なトップホルダーにおいて、三点で距離を調整する方法によってカバーとの傾斜角度及び距離を調整する係合部材を設置している。マイクロ流路装置及び蓋が共にベースホルダー上に設置され、かつトップホルダーがベースホルダーに対し軸回転して閉位置になった場合、係合部材上のソフトプラグと蓋との接触面がマイクロ流路装置の第１表面と互いに平行になり、かつ係合部材とカバーとの距離に応じた弾性素子の応力によって挟持搭載具がマイクロ流路装置を挟持する圧力を決める。本発明の挟持搭載具を応用することで、半自動的な方法で早くかつ正確にマイクロ流路装置の導入チャンネル及び導出チャンネルを構築し、チャンネルと導入口／導出口の接続に充分な圧力を与えて漏れを防止し、かつ圧力過大によってマイクロ流路装置が変形することもなく、早くかつ便利に異なるマイクロ流路装置に取り換えて試験又は実験を行うことができる。

以上は本発明の好ましい実施例であり、本発明の請求の範囲内で行った均等な変更又は修正もすべて本発明の範囲に属する。

１ 挟持搭載具
１０ ベースホルダー
２０ 蓋
２２ 第１チャンネル
２４ 第２チャンネル
２６、２８ 支持柱
３０ ソフトプラグ
３２ 第２表面
３４ 導入チャンネル
３６ 導出チャンネル
４０ カバー
４２ 距離調整ネジ
４４ 弾性素子
５０ 係合部材
６０ トップホルダー
７０ 調整治具
１００ マイクロ流路装置
１０２ 基板
１０４ ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）プラッドフォーム
１０６ 導入口
１０８ 導出口
１１０ 第１表面
２２１ 第１導管
２２２ 第１当接面
２４１ 第２導管
２４２ 第２当接面

Claims (9)

1. マイクロ流路装置を搭載するための挟持搭載具であって、
   前記挟持搭載具はベースホルダーとトップホルダーとを含み、
   前記マイクロ流路装置は、前記ベースホルダーに面した第１表面を有し、かつ前記ベースホルダーに取り換え可能に設置され、
   前記トップホルダーは前記ベースホルダーに軸設され、かつ前記ベースホルダーに対し開位置又は閉位置に設置されることが可能であり、
   前記トップホルダーはカバーと係合部材とを含み、
   前記トップホルダーが前記ベースホルダーに対し前記閉位置に設置された場合、前記カバーと前記ベースホルダーは互いに平行になり、
   前記係合部材は前記カバーに組み合わせられ、かつ前記係合部材が前記カバーとの距離を調整できるよう、前記係合部材と前記カバーとの間に三つの距離調整ネジが設けられ、前記係合部材が前記マイクロ流路装置に面した第２表面を有し、
   前記三つの距離調整ネジを調整して前記係合部材と前記カバーとの間の距離及び傾斜角度を変更することにより、前記挟持搭載具は前記係合部材の前記第２表面と前記第１表面との間の平行関係及び特定距離を保つことができる、挟持搭載具。
2. 前記係合部材は２つのソフトプラグを含み、
   前記挟持搭載具はさらに、前記マイクロ流路装置と結合して一体になる蓋を含み、
   前記トップホルダーが前記ベースホルダーに対し前記閉位置に設置された場合、前記２つのソフトプラグは前記蓋に当接し、前記蓋及び前記２つのソフトプラグが前記マイクロ流路装置の導入チャンネル及び導出チャンネルを構成し、かつ前記第２表面は前記２つのソフトプラグが前記蓋における当接面を含む、請求項１に記載の挟持搭載具。
3. 前記マイクロ流路装置は導入口及び導出口を有し、
   前記蓋及び前記マイクロ流路装置が前記ベースホルダーに設置され、かつ前記トップホルダーが前記閉位置に設置された場合、
   前記導入チャンネルが前記導入口に接続され、前記導出チャンネルが前記導出口に接続される、請求項２に記載の挟持搭載具。
4. 前記マイクロ流路装置は基板及びポリジメチルシロキサンプラッドフォームを含み、
   前記第１表面は前記基板上に位置し、前記ポリジメチルシロキサンプラッドフォームは前記第１表面上に設置され、前記導入口及び前記導出口は前記ポリジメチルシロキサンプラッドフォーム上に位置し、前記蓋は第１チャンネル及び第２チャンネルを有し、前記第１チャンネルは前記導入口に接続され、前記第２チャンネルは前記導出口に接続される、請求項３に記載の挟持搭載具。
5. 前記第１チャンネルは第１当接面を有し、前記第２チャンネルは第２当接面を有し、前記２つのソフトプラグはそれぞれ前記第１当接面及び前記第２当接面に当接される、請求項４に記載の挟持搭載具。
6. 前記蓋は前記基板へ延伸する２つの支持柱を有し、前記２つの支持柱は前記第１表面に当接して、前記蓋を前記マイクロ流路装置の前記第１表面と結合させる、請求項４に記載の挟持搭載具。
7. 前記蓋の前記第１チャンネルは第１導管を有し、前記第２チャンネルは第２導管を有し、前記２つの支持柱が前記第１表面に当接した場合、前記第１導管は前記導入口に延伸し、前記第２導管が前記導出口に延伸する、請求項６に記載の挟持搭載具。
8. 前記挟持搭載具はさらに調整治具を含み、その形状及び大きさが、結合して一体になった前記蓋及び前記マイクロ流路装置と同じであり、
   前記調整治具は前記ベースホルダーに設置され、前記三つの距離調整ネジを調整して前記係合部材と前記調整治具との間の距離及び傾斜角度を変更することにより、前記挟持搭載具は前記係合部材の前記第２表面と前記第１表面との間の前記平行関係を保つ、請求項２に記載の挟持搭載具。
9. 前記２つのソフトプラグは、小幅な弾性変形が可能なゴム又はプラスチックによって形成される、請求項２に記載の挟持搭載具。

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