JP2020532722A - シリコンセンサと一体型の注入形成型のマイクロ流体／流体カートリッジ - Google Patents

Abstract

マイクロ流体素子には、基板、センサ、及び、１以上のラミネーションフィルムを備える。基板の上面は、第１オープンチャネルを形成する第１凹溝を有することができ、プラスチック基板の底面は、第２オープンチャネルを形成する第２凹溝を有することができる。第１のラミネーションフィルムは、プラスチック基板の上面に固着し、第１クローズチャネルを形成する。第２ラミネーションフィルムは、プラスチック基板の底面に固着し、第２クローズチャネルを形成する。センサは、センサの上面が内側に向いたフローセルを形成するために、第１の凹型の空洞の上に位置するように、基板の底面に位置することができる。第１クローズチャネルは、第２クローズチャネルと流動的に接続可能であり、第１又は第２クローズチャネルは、フローセルと流動的に接続可能である。【選択図】図１

Description

本願の請求の範囲は、２０１７年９月１日出願に出願され、発明の名称「注入方法、シリコンセンサと一体型のマイクロ流体／流体カートリッジ」の米国仮出願ＵＳ６２／５５３，６１４の利益を主張し、その全体を参照し、明細書に組み込まれる。

本開示の一の観点は、マイクロ流体素子及び方法に関し、具体的には、センサ及びバルブ制御技術を統合するマイクロ流体技術を含む。

例となるマイクロ流体素子は、基板、センサ及び１以上のラミネーションフィルムを含む。基板の上面は、第１のオープンチャネルを形成する第１凹溝を含むことが可能であり、プラスチック基板の下面は、第２のオープンチャネルを形成する第１の凹型の溝及び第２凹溝を含むことが可能である。第１のラミネーションフィルムは、第１のクローズチャネルを形成するため、プラスチック基板の上面に固着することができる。第２のラミネーションフィルムは、第２のクローズチャネルを形成するため、プラスチック基板の下面に固着することができる。センサは、センサの上面（信号が受信可能）が内側を向いたフローセルを形成するため、第１の凹型の空洞の上に配置され、基板の下面に配置することができる。第１のクローズチャネルは、第２のクローズチャネルと流動的に連結可能であり、第１又は第２のクローズチャネルは、フローセルと流動的に連結可能である。

本開示の実施形態の一態様は、第１の面及び第２の面を有するプラスチック基板を備えるマイクロ流体素子を包含する。その第１の面及び第２の面は、それぞれプラスチック基板の異なる側に位置する。また、マイクロ流体素子は、第１の面及び第２の面を有するセンサを含むことが可能であり、その第１の面は、電子回路層を有する。さらに、マイクロ流体素子は、ラミネーションフィルムを含むことができる。プラスチック基板の第１の面は、入力凹溝及び出力凹溝を含むことができる。プラスチック基板の第２の面は、凹型の空洞を含むことができる。ラミネーションフィルムは、プラスチック基板の第１の面に固着することができ、入力凹溝及び出力凹溝を覆うことができ、それにより、ラミネーションフィルム及び入力凹溝によって入力クローズチャネルが形成され、ラミネーションフィルム及び出力凹溝によって出力クローズチャネルが形成される。センサは、凹型の空洞を覆うことが可能であり、それにより、センサの第１の面及び凹型の空洞によってフローセルが形成される。入力クローズチャネルは、フローセルと流動的に連結可能であり、出力クローズチャネルは、フローセルと流動的に連結可能である。場合によっては、素子は、基板及びセンサの間の凹型の空洞にエラストマースペーサを配置することが可能であり、それにより、センサの第１の面、凹型の空洞、及び、エラストマースペーサによって、フローセルを形成することができる。場合によっては、エラストマースペーサは、センサの第１の面及び基板の第２の面の間に空間を提供することができる。フローセルの深さは、組み立て後のエラストマースペーサの厚さによって定義することができる。

他の態様では、マイクロ流体デバイスは、さらに、第２のラミネーションフィルムを含むことができる。プラスチック基板の第２の面は、第２の入力凹溝及び第２の出力凹溝を有することができる。第２のラミネーションフィルムは、プラスチック基板の第２の面に固着することができ、入力凹溝及び出力凹溝を覆うことができ、それにより、第２のラミネーションフィルム及び第２の入力凹溝によって第２の入力クローズチャネルが形成され、第２のラミネーションフィルム及び第２の出力凹溝によって第２の出力クローズチャネルが形成される。入力クローズチャネルは、第２の入力クローズチャネルと流動的に連結可能であり、出力クローズチャネルは、第２の出力クローズチャネルと流動的に連結可能であり、それにより、入力クローズチャネルは、第２の入力クローズチャネルとフローセルとの流体連結を提供し、出力クローズチャネルは、第２の出力クローズチャネル及びフローセルとの流体連結を提供する。場合によっては、入力クローズチャネルは、プラスチック基板内に位置する入力ビアにより、第２の入力クローズチャネルと流動的に連結し、出力クローズチャネルは、プラスチック基板内に位置する出力ビアにより、第２の出力クローズチャネルと流動的に連結する。場合によっては、プラスチック基板は、射出形成されたプラスチックを含む。場合によっては、プラスチック基板は、光学的に透明である。場合によっては、マイクロ流体素子は、さらに、センサの第２の面と結合するプリント基板を含むことができる。場合によっては、マイクロ流体素子は、さらに、ワイヤボンドを含むことができ、プラスチック基板の第２の面は、さらに、ワイヤボンドを受け入れる凹部を含むことができる。

他の態様では、マイクロ流体素子は、さらに、入力クローズチャネル及び出力クローズチャネルの間の流れを制御するバルブ部品を含むことができる。バルブ部品は、入力制御開口及び出力制御開口を有する連結管と、連結管及びプラスチック基板の上面に配置されるエラストマーシートと、プラスチック基板の上面からエラストマーシートに延長する***部とを含むことができる。***部は、入力近位突部と、入力遠位突部と、入力近位突部及び入力遠位突部の間に位置する入力ステムと、出力近位突部と、出力遠位突部と、出力近位突部及び出力遠位突部の間に位置する出力ステムとを含み得る。エラストマーシートは、入力近位及び遠位突部と、出力近位及び遠位突部とに対し、連結管により圧縮することができ、これにより、入力近位突部及び入力ステムの間に入力近位チャネルが形成され、入力ステム及び入力遠位突部の間に入力遠位チャネルが形成され、出力近位突部及び出力ステムの間に出力近位チャネルが形成され、出力ステム及び出力遠位突部の間に出力遠位チャネルが形成される。場合によっては、入力ステムは、入力制御開口と並んで配置され、出力ステムは、出力制御開口と並んで配置される。場合によっては、エラストマーシートは、エラストマーシートが初期の封止状態で入力及び出力ステムと接触し、それにより、入力遠位チャネルと入力近位チャネル間、及び、出力遠位チャネル及び出力近位チャネル間の流動連結を防止する。場合によっては、接触シートは、入力制御開口に負圧が存在する場合には入力ステムと離れ、それにより、入力遠位チャネル及び入力近位チャネル間の流体連結を可能とする。場合によっては、接触シートは、出力制御開口に負圧が存在する場合には出力ステムと離れ、それにより、出力遠位チャネル及び出力近位チャネルの間の流体連結を可能とする。

さらに他の態様は、本開示の実施形態は、マイクロ流体素子のためのバルブ部品を包含する。例となるバルブ部品は、***部と、連結管と、エラストマーシートとを含む。***部は、底面と、底面から延長する近位突部と、底面から延長する遠位突部と、底面から延長するステムとを有する。ステムは、近位突部と遠位突部との間に位置することができる。連結管は、制御開口を含むことができる。エラストマーシートは、***部及び連結管の間に位置することができる。エラストマーシートは、連結管により、近位及び遠位リッジに対して圧縮可能であり、これにより、近位突部及びステムの間に近位チャネルが形成され、ステム及び遠位突部の間に近位チャネルが形成される。入力ステムは、入力制御開口と並んで配置されることができる。エラストマーシートは、エラストマーシートが封止状態にあるとき、ステムと接触することが可能であり、これにより、遠位チャネル及び近位チャネルの間の流体連結を防止することができる。エラストマーシートは、制御開口に負圧が存在する場合にはステムと離れることが可能であり、それにより、遠位チャネル及び近位チャネルの流動連結が可能となる。場合によっては、バルブ部品は、さらに、制御開口との流動連結の圧力源を含むことができる。場合によっては、圧力源は、正圧源でありうる。場合によっては、バルブ部品は、さらに、ボルトを有することができ、連結管はボルトを受け入れる開口を持つことができ、ボルトは、連結管と、近位及び遠位突部との間を圧縮するように動作することができる。場合によっては、バルブ部品は、さらに、スナップクランプを有することができ、スナップクランプは、連結管と、近位及び遠位突部との間でエラストマーシートを圧縮するよう動作することができる。場合によっては、遠位チャネルは、マイクロ流体素子のチャネルと流体連結することができる。

他の態様では、本開示の実施形態は、サンプルをマイクロ流体素子に流す方法を包含する。例となる方法は、サンプルをマイクロ流体素子の入力クローズチャネルに流すステップと、サンプルを入力クローズチャネルからマイクロ流体素子のフローセルに流すステップと、サンプルをフローセルからマイクロ流体素子の出力クローズチャネルに流すステップとを含みうる。場合によっては、入力クローズチャネルは、ラミネーションフィルム及びプラスチック基板の入力凹溝によって形成される。場合によっては、フローセルは、センサ及びプラスチック基板の凹型の空洞によって形成される。場合によっては、出力クローズチャネルは、ラミネーションフィル及びプラスチック基板の出力凹溝によって形成される。場合によっては、入力凹溝及び出力凹溝は、プラスチック基板の第１の面に配置される。場合によっては、凹型の空洞は、プラスチック基板の第２の面に配置され、第１及び第２の面は、プラスチック基板の反対の面に配置される。場合によっては、センサは、電子回路層を含み、電子回路層は、フローセルの内側に面する。

さらに他の態様では、本開示の実施形態は、マイクロ流体素子内のサンプルの流れを制御する方法を包含する。例となる方法は、マイクロ流体素子の近位チャネルにサンプルを流すステップと、封止構造のバルブを用いて、近位チャネルから遠位チャネルへのサンプルの流れを防止するステップと、解放構造のバルブを用いて、近位チャネルから遠位チャネルへのサンプルの流れを可能とするステップとを含む。近位チャネルは、近位突部及びステムとの間に形成されうる。近位突部及びステムは、***部の底面から延長されうる。場合によっては、封止構造は、ステムと接触するエラストマーシートによって定義され、遠位チャネルは、遠位突部及びステムの間に形成され、遠位突部は、***部の底面から延長され、エラストマーシートは、連結管及び***部の間に位置し、***部は底面と、近位突部と、遠位突部と、ステムとを含む。場合によっては、解放構造は、ステムと離れたエラストマーシートによって定められる。場合によっては、連結管は、ステムと並んで配置される制御開口を含み、制御開口に負圧を与えることにより、解放構造が実現する。

関連する態様では、本発明は、ここで開示されるマイクロ流体素子を用いた核酸のシーケンシング方法に関する。１の方法では、センサの面は、個別のＤＮＡ結合領域の配列を備え、複数の結合領域のそれぞれは、その上に配置されたターゲットＤＮＡのクローンの集団を含む。ＤＮＡ結合領域は、ターゲットＤＮＡから発した信号（例えば、蛍光又は発光）が、センサによって検出されるような位置である。例となる方法は、ターゲットＤＮＡは、マイク流体素子の入力チャネルからセンサを含むフローセルを流れ、ＤＮＡ結合領域で結合され、任意で増幅される。ターゲットＤＮＡのシーケンシングは、複数のサイクルを通って発生し、各サイクルでは、入力チャネルからフローセルへシーケンシング試薬が流れ、シーケンシング試薬及びターゲットＤＮＡの相互作用から生じる信号を検出し、出力チャネルを介してフローセルから反応物及び廃棄物が流れる。

この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される簡略化された形式の概念の選択を紹介するために提供される。この概念は、特許請求の範囲の主題の重要な又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求の範囲の主題の範囲を制限するために使用されることも意図していない。特許請求の範囲の主題の、他の特徴、詳細、説明及び利点は、添付の図面に示され、添付の特許請求の範囲に定義される態様を含む後述の詳細な説明から明らかになるであろう。

本開示の一の態様に係るシリコンセンサと一体の抽出形成マイクロ流体カートリッジを表す断面図。 本開示の一の態様に係るマイクロ流体素子を分解した場合の斜視図。 図２Ａのマイクロ流体素子の線２Ｂに沿った断面図。 本開示の一態様に係るマイクロ流体素子を表す断面図。 本開示の一態様に係るマイクロ流体素子を分解した場合の斜視図。 本開示の一態様に係るマイクロ流体素子を組み合わせた場合の斜視図及び拡大図。 本開示の一態様に係るオバーモールドシールを有するマイクロ流体素子を表す断面図。 本開示の一態様に係るエラストマーシールを有するマイクロ流体素子を表す断面図。 本開示の一態様に係る補助チャネルのセットを共通チャネルに結合する円形のバルブの配列を説明する上面からの模式図。 本開示の一態様に係る補助のチャネルのセットを共通チャネルに結合する楕円形のバルブの配列を説明する上面からの模式図。 本開示の一態様に係る膜バルブの開状態を説明する断面図。 本開示の一態様に係る膜バルブの閉状態を説明する断面図。 本開示の一態様に係る膜バルブの動作のプロセスを示すフローチャート。 本開示の一態様に係るフローセルへの試薬の供給のための膜バルブの円形配列。 本開示の一態様に係るフローセルへの試薬の供給のための膜バルブの直線配列。 本開示の一態様に係るフローセルへの試薬の供給のための膜バルブの枝分かれ形状配列。 本開示の一態様に係る、センサの境界内に完全に配置されたフローセルを説明する上面からの模式図。 本開示の一態様に係る、フローセルの境界内に完全に配置されたセンサを説明する上面からの模式図。 本開示の一態様に係る複数のセンサと結合されるフローセルを説明する上面からの模式図。

本開示の一態様は、集積センサを有するマイクロ流体素子に関する。マイクロ流体素子は、基板、センサ、一以上のラミネーションフィルムを含むことができる。基板の上面は、第１オープンチャネルを形成する第１凹溝を有してよく、プラスチック基板の底面は、第２オープンチャネルを形成する第１の凹型の空洞及び第２凹溝を有してよい。第１のラミネーションフィルムは、プラスチック基板の上面に密着し、第１のクローズチャネルを形成することができる。第２のラミネーションフィルムは、プラスチック基板の底面に密着し、第２のクローズチャネルを形成することができる。センサは、センサの上面が内側に向いたフローセルを形成するために、第１の凹型の空洞を覆うように、基板の底面に配置することができる。第１のクローズチャネルは第１のクローズチャネルと流動的に接続可能であり、第１又は第２のクローズチャネルは、フローセルと流動的に接続可能である。また、他の配置が利用されてもよい。

本開示の一態様は、クローズフローセルを実現するための、基板とセンサの接合部分を封止する配置に関する。場合によっては、基板とセンサの接合部分は、接着剤又は接着性物質を利用して密着することができる。場合によっては、基板及びセンサの接合部分は、オーバーモールドエラストマーを利用して封止することができる。オーバーモールドエラストマーは、製造工程で、基板上にオーバーモールドすることができる。オーバーモールドエラストマーは、使用工程で、センサに対して圧縮することができ（例えば、外部クランプ機構の利用）、または、センサと連結させることができる（例えば、化学的または物理的処理の利用）。

場合によっては、マイクロ流体素子のチャネルを形成するための柔軟ラミネーションフィルムの利用は、また、マイクロ流体素子の流量制御のための膜バルブの形成に利用することができる。ラミネーションフィルムは、２以上のチャネルが位置され得るバルブ領域上の柔軟膜として機能することができる。バルブシートは、バルブ領域内に位置することができる。柔軟膜がバルブシートと離れると、離れたことにより、チャネル間の流体の流れの通路を形成することができる。柔軟膜がバルブシートに対し圧縮されると、柔軟膜は液体隔膜となることができ、チャネル間の流体の停止又は減少させる。場合によっては、柔軟膜は、バルブを通常開状態にするため、バルブ領域を超えて凸型形状に形成することができ、これにより、外力を加えてバルブシートに対して柔軟膜を圧縮することで閉にすることができる。

場合によっては、一組の補助チャネルは、各フローセルが異なる分析を実行したり、または、異なる組み合わせの試薬を各フローセルに供給するなど、それぞれ異なる試薬を共通のチャネルに供給することができる。各補助チャネルは、膜バルブにより、共通のチャネルに連結することが可能であり、それにより、常時、いずれの補助チャネル又は補助チャネルの組み合わせを、共通のチャネルに流動的に連結するかを容易に制御することができる。

流体の駆動圧により、マイクロ流体素子を通して流体を運ぶことができる。このような流体の駆動圧は、正圧であっても又は負圧であってもよい。正圧の生成部の一例は、ポンプ（例えば、液体ポンプ、空気ポンプ）、重力供給装置、または、他の同様の装置を含む。負圧の生成部の一例は、真空、ポンプ、または、他の同様の装置を含む。

フローセルは、少なくともセンサの一部に隣接することができる。場合によっては、フローセルは、完全にセンサの境界内に配置することができる。場合によっては、フローセルは、センサの境界を越えることができ、これにより、データ検出に利用可能なセンサの表面積を最大化することができる。場合によっては、フローセルは、少なくとも２以上のセンサの一部に隣接することができる。その場合、追加センサは、より高い分解能を提供し、より高いスループットを提供し、異なる種類の測定を可能とし、及び／又は、より小型化を可能とし、より廉価なセンサで同一の結果を得ることができる。場合によっては、フローセルで複数のセンサを利用する能力は、異なる数のセンサを達成するために必要なプリント基板への変更のみで、基板のデザインの固有のものである。これにより、異なる種類のマイクロ流体素子（例えば、シングルセンサ、マルチセンサ、高分解能）の製造は、同一の基板及び異なるプリント基板の利用により実現できる。

図示する例は、読み手にここで述べる一般的な主題を紹介するためのものであり、開示する概念を限定するものではない。以下では、図面を用いて様々な追加の特徴及び例を述べる。ここで、類似の数字は類似の構成を示し、方向性の説明は実施形態の理解を助けるために利用するが、このような具体例は、本開示を限定するものではない。図面に含まれる要素は、縮尺通りに図示されない場合がある。

図１は、本開示の一態様に係るシリコンセンサと一体型の抽出形成マイクロ流体カートリッジを表す断面図である。この断面図に示すように、マイクロ流体素子１００は、基板１１０、センサ１２０、及びラミネーションフィルム１３０を備える。場合によっては、ラミネーションフィルムは、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）等の材料を含むことができる。場合によっては、ラミネーション方法は、一定温度（通常、選択されたラミネーション材料のガラス転移点より上）の熱を与えるサーマルラミネーションによって行われることができる。場合によっては、ラミネーション方法は、溶媒補助された熱接合を利用することができる。場合によっては、ラミネーション方法は、 接着剤を利用して結合することができる。場合によっては、基板１１０は、プラスチック基板であり、また、他の材料を使用してもよい。場合によっては、プラスチック基板は、射出形成されたものである。センサ１２０は、シリコンセンサであってよい。場合によっては、センサ１２０は、集積回路（ＩＣ）チップを含むことができる。センサ１２０の下部は、基板１１０の上部と並置することができる。

図１に示したように、基板１１０は、第１凹溝１１２（例えば、入力溝）及び第２凹溝１１４（例えば、出力溝）を有してよい。ラミネーションフィルム１３０は、基板１１３の底面に固着されることができ、第１凹溝１１２及び第２凹溝１１４を覆うことができ、これにより、第１クローズチャネル１１１がラミネーションフィルム１３０及び第１凹溝１１２により形成され、第２クローズチャネル１１３がラミネーションフィルム１３０及び第２凹溝１１４により形成される。場合によっては、クローズチャネルは、マイクロ流体チャネルである。場合によっては、マイクロ流体チャネルの要素のサイズは、深さ及び幅が数１０〜数１００ミクロンの範囲とすることができる。場合によっては、マイクロ流体チャネルの幅は、２０μｍ〜５００μｍの範囲内である。場合によっては、マイクロ流体チャネルの深さは、２０μｍ〜５００μｍの範囲内である。

基板１００の上面は、凹型の空洞１１６を有することができ、センサ１２０は、凹型の空洞１１６を覆うことができ、これにより、少なくともセンサ１２０の底面及び凹型の空洞１１６により、フローセル１１７が形成される。いくつかの実施形態によれば、シリコンベースセンサを、空洞で基板と結合し、閉鎖されたチャンバを形成することができる。センサ１２０の底面は、電子回路層を含むことができる。ここで示すように、第１のクローズチャネル１１１及び第２のクローズチャネル１１３は、それぞれフローセル１１７と流動的に連結することができる。例えば、第１のクローズチャネル１１１は、基板１１０を横断する開口１１１ａを介して、フローセル１１７と流動的に連結することができる。同様に、第２のクローズチャネル１１３は、基板１１０を横断する開口１１３ａを介して、フローセル１１７と流動的に連結することができる。場合によっては、フローセル１１７の幅は、１〜１０ｍｍの範囲とすることができる。場合によっては、フローセル１１７の幅は、１〜１０ｃｍの範囲とすることができる。場合によっては、フローセル１１７の深さは、数１０〜数１００ミクロンの範囲とすることができる。

図示するように、開口１１１ａ及び１１３ａは、基板１１０の一方の面のマイクロ流体チャネル１１１及び１１３を、基板１１０の他の面のフローセル１１７と接続するのに利用することができる。また説明するように、１以上の開口は、基板の一方の面の１以上のチャネルを、基板の他の面の１以上のチャネルと接続するのに利用することができる。場合によっては、開口の直径は、数１００μｍ〜１から１０ｍｍの範囲とすることができる。

いくつかの実施形態によれば、マイクロ流体チャネル１１１，１１３及び又は開口１１１ａ，１１３ａは、サーマルラミネーション、粘着剤、レーザー溶接、または、超音波溶接により、プラスチックフィルムを利用して密閉することができる。場合によっては、ラミネーションフィルム１３０の厚さは、数１０〜数１００μｍの範囲とすることができる。

いくつかの実施形態では、第１クローズチャネル１１１は、入力チャネルであり、第２のクローズチャネル１１３は、出力チャネルであるため、素子１００は チャネル１１１から開口１１１ａ、開口１１１ａからフローセル１１７、フローセル１１７から開口１１３ａ、及び、開口１１３ａからチャネル１１３への流路を提供する。基板１１０は、１以上の溝１１８を含み、センサ１２０を基板１００に固着するため、接着剤を導入することができる。場合によっては、接着剤は、エポキシ接着剤とすることができる。接着剤は溝１１８に含まれるため、接着剤は流路（例えば、フローセルまたはクローズチャネル）に漏出することがなく、またそれにより、センサ（例えば、フローセル１１７の内部に面するセンサの表面）を汚染しない。

いくつかの実施形態では、入力チャネルは、フローセルに移動することが可能な試薬を含む１以上の容器と流動的に連結されることを認識されるであろう。ここでは、「フローセル」は、第１の凹型の空洞及びセンサ上面で形成されるチャンバを意味する。「フローセル」は、実際は、チャンバ又はセルへの試薬の“流れ”であり、チャンバ内のクローンＤＮＡ個体群の配列上の“流れ”であり、また、チャンバ外への“流れ”を意味する。ＤＮＡ塩基配列決定法で利用される試薬の例は、後述する。出力チャネルは、フローセルから排出される試薬（例えば、廃液）を受け入れるための１以上の容器と流動的に接続されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、マイクロ流体素子１００は、センサデータの送信速度が損なわれないように動作することができる。いくつかの実施形態によれば、接着工程では、センサ及びプリント基板（ＰＣＢ）の電気的結合を妨げるように動作しない。

いくつかの実施形態によれば、マイクロ流体素子１００は、マイクロ流体チャネル内の流体を阻害しないように動作することができる。いくつかの実施形態によれば、素子内の流れは、層流である。場合によっては、流体の交換がない死角は最小限に抑えられる。

ここでは、「上（上部、上面、上位）」及び「下（下部、底面、下位）」は、説明の目的で利用するものであり、重力と関係する方向と必ずしも関係しない。さらに、チャネル又は溝を上面又は下面、または、第１又は第２の面にあると説明可能であり、これらのチャネルや溝は、ビア、スルーウェイ、又は開口等を適切に使用し、必要に応じて反対側の面に組み込むことができる。

図２Ａは、本開示の一態様に係るマイクロ流体素子を分解した斜視図である。図２Ｂは、図２Ａのマイクロ流体素子の線２Ｂに沿った断面図である。図２Ａの３次元の斜視図に示すように、素子２００は、基板２１０を含む。基板２１０は、射出形成されたカートリッジであってよい。後述するように、基板２１０は、射出形成されたプラスチック片であり、両端（例えば、上面及び底面）にマイクロ流体チャネルを含み、一方にフローセル（例えば、底面）を含む。また、素子は、センサ２２０、第１（例えば、上側）ラミネーションフィルム２３０、及び第２（例えば、下側）ラミネーションフィルム２３２を含む。基板２１０は、基板の下側に１以上の溝を有し、第２のラミネーションフィルム２３２に覆われたとき、１以上の各チャネル（例えば、第１下部クローズチャネル２１１及び第２下部クローズチャネル２１３）が形成される。センサ１２０の上部は、基板１１０の下部と並置されうる。

同様に、基板２１０は、基板の上側に１以上の溝を有し、第１のラミネーションフィルム２３０に覆われたとき、１以上の各チャネル（例えば、第１上部クローズチャネル２１１ｂ及び第２上部クローズチャネル２１３ｂ）が形成される。ここで示すように、第１下部クローズチャネル２１１は、基板２１０を横断する開口２１１ａを介して第１上部クローズチャネル２１１ｂと流体連結することができ、第２下部クローズチャネル２１３は、基板を横断する開口２１３ａを介して第２上部クローズチャネル２１１ｂと流体連結することができる。

基板２１０の底面は、凹型の空洞２１６を含み、センサ２２０はこの凹型の空洞２１６を覆うことが可能であり、これにより、センサ２２０の上面及び凹型の空洞２１６によりフローセル２１７が形成される。第１の上部クローズチャネル２１１ｂは、基板２１０を通過する開口２１１ｃを介してフローセル２１７と流体連結することができ、第２のクローズチャネル２１３ｂは、基板２１０を通過する開口２１３ｃを介してフローセル２１７と流体連結することができる。場合によっては、ＩＣチップの表面電極構造（又はセンサ２２０の同様の検出機構）は、フローセルの内側に面している。

このように、素子２００は、第１の下部クローズチャネル２２１から開口２１１ａまで、開口２１１ａから第１の上部クローズチャネル２１１ｂまで、第１上部クローズチャネル２１１ｂから開口２１１ｃまで、開口２１１ｃからフローセル２１７まで、フローセル２１７から開口２１３ｃまで、開口２１３ｃから第２上部クローズチャネル２１３ｂまで、第２上部クローズチャネル２１３ｂから開口２１３ａまで、及び開口２１３ａから第２の下部クローズチャネル２１３までを移動する流路を提供することができる。

図３は、本開示の一態様に係るマイクロ流体素子３００を表す断面図である。図示するように、素子３００は、基板３１０を含む。基板３１０は、射出形成されたカートリッジであってよい。また、素子は、センサ３２０及びラミネーションフィルム３３０を含む。センサ３２０の上部は、基板３１０の下部と並置されうる。

図３に示すように、基板３１０は、第１の凹溝３１２（例えば、入力溝）及び第２の凹溝３１４（例えば、出力溝）を備えることができる。ラミネーションフィルム３３０は、基板３１０の上面に固着されることができ、第１の凹溝３１２及び第２の凹溝３１４を覆うことができ、これにより、ラミネーションフィルム及び第１凹溝３１２によって第１クローズチャネルが形成され、ラミネーションフィルム３３０及び第２凹溝３１４によって第２クローズチャネルが形成される。

基板３１０の底面は、凹型の空洞を含み、センサ３２０はこの凹型の空洞を覆うことが可能であり、これにより、センサ３２０の上面及び凹型の空洞によりフローセル３１７が形成される。ここで示すように、センサ３２０の上面又は一部は、集積回路（ＩＣ）チップまたは電子回路層は、フローセル３１７の内側に面する検出機構３２２を含むことが可能である。場合によっては、センサ３２０は、信号を検出するように形成される。場合によっては、センサ３２０は、可視光（例えば、化学発光等の発光又は蛍光）を検出するように構成される。場合によっては、センサは、補間型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）センサである。第１の上部クローズチャネルは、基板３１０を通過する開口３１１ａを介してフローセル３１７と流体連結することができ、第２の上部クローズチャネルは、基板３１０を通過する開口３１３ａを介してフローセル３１７と流体連結することができる。ここで示すように、フローセル３１７は、接着剤または粘着性物質３１９を利用してシリコンセンサ３２０をマイクロ流体カートリッジ基板３１０に接着されることで密閉することができる。射出形成されたプラスチック片又は基板３１０は、接着剤を受け入れる溝を含むことができ、それにより、それらの溝は、接着剤または粘着性物質がフローセル３１７に漏出し、接着工程でライブセンサ領域を汚染することを防止する。いくつかの実施形態によれば、溝の寸法の形状は、マイクロ流体チャネルに関して他に述べているのと同様である。

プリント基板（ＰＣＢ）３４０は、基板３１０及び／又はセンサ３２０と接続されることができる。例えば、ここで表すように、センサ３２０は、ＰＣＢ３４０とワイヤボンド（例えば、１以上のワイヤボンド３４２）され、それらの間で電子接続を提供することができる。基板３１０は、ワイヤボンド３４２を受け入れ又は収納する凹部３１８を含むことができる。この構成はは、ワイヤボンド３４２を、マイクロ流体カートリッジ基板３１０及びシリコンセンサ３２０の組み立て工程において生じるダメージから保護をすることができる。

図４は、本開示の一態様に係るマイクロ流体素子を分解した場合の斜視図である。ここで示すように、マイクロ流体素子４００は、基板４１０を含む。基板４１０は、***部４５０を含み、又は、***部４５０が形成される。この***部４５０は、１以上のチャネル又は溝を有する。素子４００は、また、***部４５０を覆うように配置される弾性膜又はエラストマーシート４６０を含み、それにより膜の一部及び溝の一部が密閉されたマイクロ流体素子を形成する。他の場所でさらに説明されるように、弾性膜４６０は、***部４５０の１以上のマイクロ流体チャネルを開閉するバルブとして動作することができる。弾性膜又はエラストマーシート４６０は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のエラストマー材料により形成されてもよい。連結管４７０は、弾性膜４６０の上部に位置し、バルブの開閉を動作する力、圧力、又は、真空を適用又は伝達するのに利用することができる。素子４００は、また、他の場所で説明されるように、基板４１０の底面に１以上のマイクロ流体チャネルを提供するように操作することができるラミネーションフィルム４３０を含む。

図５は、本開示の一態様に係るマイクロ流体素子を組み合わせた場合の斜視図及び拡大図である。ここで示すように、マイクロ流体素子５００は、基板５１０を含む。基板５１０は、***部５５０を含み、又は、***部５５０が形成される。この***部５５０は、１以上のチャネルを含む。素子５００は、また、突部５５０に取り付けられ、又は、係合する弾性膜又エラストマーシート５６０を含み、封止されたマイクロ流体チャネルを形成する。弾性膜５６０は、１以上のマイクロ流体チャネルを開閉するバルブとして動作することができる。連結管５７０は、弾性膜５６０の上部に位置し、バルブの開閉を動作する圧力または真空を適用又は伝達するのに利用することができる。素子５００は、また、基板５１０の底面に１以上のマイクロ流体チャネル５１２を提供するよう操作することができるラミネーションフィルム５３０を含む。マイクロ流体チャネル５１２は、基板５１０の下面に配置され、開口５１４を介して***部５５０と関連付けられるマイクロ流体チャネルと流体連結することができる。

これにより、バブル部品５８０は、底面５８３、底面から延長する近位突部５８３、底面から延長する遠位突部５８６、及び、底面から延長するステム５８８を有する***部５８２を含むことができる。ステム５８８は、近位突部５８４及び遠位突部５８６の間に位置する。バブル部品５８０は、また、連結管５７０を含むことができ、連結管は、そこを通って延長する制御開口５７２を含む。バルブ部品５８０は、また、エラストマーシート５６０を含むことができ、エラストマーシート５６０は、***部５８２及び連結管５７０の間に位置することができる。エラストマーシート５６０は、連結管５７０により、近位突部５８４及び遠位突部５８６に対して圧縮され、それにより、近位突部５８４及びステム５８８の間に近位チャネル５８５が形成され、また、ステム５８８及び遠位突部５８６の間に遠位チャネル５８７が形成される。

ステム５８８は、制御開口５７２と並んで配置される。エラストマーシート５６０は、エラストマーシート５６０が密閉構成であるとき、ステム５８８と接触し、それにより、遠位チャネル５８７及び近位チャネル５８５の流体連結を防止する。エラストマーシート５６０が密閉状態でないとき（例えば、制御開口５７２に負圧が存在するとき）、エラストマーシート５６０がステム５８８から離れ、それにより、遠位チャネル５８７及び近位チャネル５８５の流体連結が許可される。このようにして、エラストマーシートは、２つの異なるチャネルを通常又は初期条件のもとで駆動可能であり、また、真空または機械力が適用されると、２つの異なるチャネルを接続するように駆動することができる。

場合によっては、バルブ部品５８０は、制御開口５７２と流体連結する圧力源を含むことができる。場合によっては、圧力源は、正圧源を含むことができる。場合によっては、圧力源は、負圧源を含むことができる。ここで示すように、バルブ部品は、１以上のボルト５８９を含むことが可能であり、連結管５７０は、対応するそのようなボルト５８９を受け入れる１以上の開口を含むことが可能であり、また、１以上のボルト５８９は、連結管５７０と近位突部５８４及び遠位突部５８６との間でエラストマーシート５６０を圧縮するように動作することができる。場合によっては、遠位チャネル５７８は、マイクロ流体素子のチャネル（例えば、図２に示したチャネル２１１ｂ又はチャネル２１３ｂ）と流体連結することができる。いくつかの実施形態によれば、バルブ部品は、１以上のスナップクランプを含むことができる。スナップクランプは、連結管と、遠位及び近位突部の間でエラストマーシートを圧縮する目的で、ボルトの代わり又はボルトに加えて利用することができる。

図６は、本開示の一態様に係るオーバーモールドシールを有するマイクロ流体素子６００を表す断面図である。ここで示すように、素子６００は、基板６１０を含む。基板６１０は、射出形成されたカートリッジであってよい。場合によっては、基板は、射出形成されたプラスチックである。素子６２０は、また、センサ６２０（例えば、ライブセンサ）を含む。センサ６２０の上部は、オーバーモールドエラストマー６１５（例えば、エラストマースペーサ）の下部と並置することができ、オーバーモールドエラストマー６１５の上部は、基板６１０の下部と並置することができる。場合によっては、エラストマー６１５は、基板６１０及びセンサ６２０の間のスペーサとして機能する。

ここで示すように、基板６１０は、第１の凹溝（図示せず；図３に示す第１凹溝又は入力溝３１２と類似）及び第２の凹溝（図示せず；図３に示す第２凹溝又は出力凹溝３１４と類似）を有することができる。ラミネーションフィルム６３０は、基板６１０の上面に固着することができ、また、第１凹溝及び第２凹溝を覆うことができ、それにより、ラミネーションフィルム６３０及び第１凹溝により第１クローズチャネルが形成され、ラミネーションフィルム６３０及び第２凹溝により第２クローズチャネルが形成される。

基板６１０の下面は、凹型の空洞を含み、センサ６２０は、凹型の空洞を覆うことが可能であり、これにより、センサ６２０の上面、エラストマー６１５及び凹型の空洞により、フローセル６１７が形成される。場合によっては、エラストマースペーサ６１５は、センサ６２０の第１（例えば、上側）の面及び基板６１０の第２（例えば、下側）の面の間に空間を提供することができる。場合によっては、フローセル６１７の深さは、組み立て後のエラストマースペーサ６１５の厚みによって定めることができる。センサ６２０の上面又は一部は、フローセル６１７の内側に面する集積回路（ＩＣ）チップ又は電子回路層のような検出機構（図示せず；図３に示す検出機構３２２と類似）を含むことができる。場合によっては、センサ６２０は、信号を検出するように構成される。場合によっては、センサ６２０は、可視光（例えば、化学発光等の蛍光又は発光）を検出するように構成される。場合によっては、センサは、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）センサである。第１の上部クローズチャネルは、基板６１０を通る開口６１１ａを介してフローセル６１７と流体連結可能であり、また、第２の上部クローズチャネルは、基板６１０を通る開口６１３ａを介してフローセル６１７と流体連結可能である。

ＰＣＢ６４０は、基板６１０及び／又はセンサ６２０と一体となり得る。例えば、ここで示すように、センサ６２０は、ＰＣＢ６４０とワイヤボンド（例えば、１以上のワイヤボンド６４２）され、それらの電子接続を提供することができる。基板６１０は、ワイヤボンド６４２を受け入れ又は収納する凹部６１８を含むことができる。この構成は、ワイヤボンド６４２を、マイクロ流体カートリッジ基板６１０及びシリコン基板６２０の組み立て工程において生じるダメージから保護することができる。

一部の実施形態では、カートリッジ基板６１０は、また、１以上のスナップクリック機構６１０を含むことができ、スナップクリック機構６０１は、ＰＣＢ６４０の開口６４７を通過することができる。このように、スナップクリック機構６０１は、基板６１０及びＰＣＢ６４０の圧縮力の提供又は維持を動作し、これにより、エラストマー６１５及び基板６１０の間の密着、及び、エラストマー６１５及びセンサ６２０の間の密着を提供する。

このため、オーバーモールド方法を利用して、射出形成のプラスチック片のエラストマー層をオーバーモールドすることができる。オーバーモールドエラストマーは、射出形成部分とライブセンサと接合させるのに、スペーサ及び封止接合部分として利用することができる。空洞は、エラストマースペーサにより形成することができる。エラストマー及びライブセンサの封止に利用される力は、射出形成部分のスナップクリック機構によっても提供することができる。場合によっては、エラストマー及びライブセンサの封止に利用される力は、ボルト、接着剤、外部手段等の他の手段により提供することができる。

図７は、本開示の一態様に係るエラストマーシール（例えば、エラストマースペーサ）を有するマイクロ流体素子７００を表す断面図である。図示するように、素子７００は、基板７１０を含む。基板７１０は、射出形成されたカートリッジであってよい。場合によっては、基板は、射出形成されたプラスチックである。素子は、また、センサ７２０（例えば、ライブセンサ）、及び、ラミネーションフィルム７３０を含む。センサ７２０の上部は、エラストマー７１５の下部と並置することができ、エラストマー７１５の上部は、基板７１０の下部と並置することができる。場合によっては、エラストマー７１５は、基板７１０及びセンサ７２０の間のスペーサとして機能する。

エラストマー７１５は、製造時に、基板７１０上にオーバーモールドされ、オーバーモールドエラストマーとなることができる。場合によっては、エラストマー７１５は、基板７１０と分離可能な分離エラストマーとなることができる。例えば、エラストマー７１５は、エラストマー材料の環（例えば、円形又は非円形）であり得る。エラストマー７１５は、必ずしもそうである必要はないが、少なくとも一部を基板の溝に埋め込むことができる。

場合によっては、エラストマー７１５は、接着剤７１９等を利用することにより、センサ７２０と連結することができる。エラストマー７１５は、また、化学的又は物理的処理を利用することにより、センサ７２０と連結することができる。場合によっては、エラストマー７１５は、例えば、外力、又は、基板７１０とセンサ７２０との間の他の力を利用して、センサ７２０に対して圧縮されることができる。

ここで示すように、基板７１０は、第１凹溝（図示せず；図３に示す第１凹溝又は入力溝３１２と類似）及び第２凹溝（図示せず；図３に示す第２凹溝または出力溝３１４と類似）を備えることができる。ラミネーションフィルム７３０は、基板７１０の上面に固着することが可能であり、第１凹溝及び第２凹溝を覆うことができ、それにより、ラミネーションフィルム７３０及び第１凹溝により、第１クローズチャネルが形成され、ラミネーションフィルム７３０及び第２凹溝により、第２クローズチャネルが形成される。

基板７１０の下面は、凹型の空洞を含み、センサ７２０は、凹型の空洞を覆うことが可能であり、これにより、センサ７２０の上面、エラストマー７１５及び凹型の空洞により、フローセル７１７が形成される。場合によっては、エラストマースペーサ７１５は、センサ７２０の第１（例えば、上部）の面、及び、基板７１０の第２（例えば、下部）の面との間に空間を提供することができる。場合によっては、フローセル７１７の深さは、組み立て後のエラストマースペーサ７１５の厚さによって定義される。センサ７２０の上面又は一部は、フローセル７１７の内側に面する集積回路（ＩＣ）チップ又は電子回路層等のような検出機構（図示せず；図３に示す検出機構３２２と類似）を含むことができる。場合によっては、センサ７２０は、信号を検出するように構成される。場合によっては、センサ７２０は、可視光（例えば、化学発光等の蛍光又は発光）を検出するように構成される。場合によっては、センサは、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）センサである。第１の上部クローズチャネルは、基板７１０を通る開口７１１ａを介してフローセル７１７と流体連結することが可能であり、また、第２クローズチャネルは、基板７１０を通る開口７１３ａを介してフローセル７１７と流体連結することが可能である。

ＰＣＢ７４０は、基板７１０及び／又はセンサ７２０と一体となり得る。例えば、ここで示すように、センサ７２０は、ＰＣＢ７４０とワイヤボンド（例えば、１以上のワイヤボンド７４２）され、それらの電子接続を提供することができる。基板７１０は、ワイヤボンド７４２を受け入れ又は収納する凹部７１８を含むことができる。この構成は、ワイヤボンド７４２を、マイクロ流体カートリッジ基板７１０及びシリコン基板７２０の組み立て工程において生じるダメージから保護することができる。

図８は、本開示の一態様に係る補助チャネル８５４のセットを共通チャネルに結合する円形バルブの配列８００を説明する上面からの模式図である。共通チャネル８５６は、複数の補助チャネル８５４と流動的に連結可能であり、共通チャネル８５６及び各補助チャネル８５４との間で流体のやりとりが可能である。図８において、バルブ８６６は、円形であるが、必ずしもこれに限定されない。また、共通チャネル８５６は、アーチ形状であるが、必ずしもこれに限定されない。

複数の補助チャネルグループ８５５は、共通チャネル８５６と流動的に連結可能である。各補助チャネルグループ８５５は、バルブ８６６と連結する。場合によっては、補助チャネルグループ８５５は、１の流入口８５３をバルブ８６６と流動的に連結する１の補助チャネル８５４を含むことができる。場合によっては、補助チャネルグループ８５５は、それぞれが流動的に各流入口（例えば、流入口８５３Ａ，８５３Ｂ）と流動的に連結する複数の補助チャネル（例えば、補助チャネル８５４Ａ，８５４Ｂ）を含むことができる。そのため、補助チャネルグループ８５５が２以上の補助チャネルを有する場合、その補助チャネルグループ８５５と関連するバルブ８６８の開は、複数の流入口（例えば、流入口８５３Ａ，８５３Ｂ）の共通チャネル８５６への流体の連結をもたらすことができる。

バルブ８６６を作動させて、各補助チャネル８５４又は補助チャネルグループ８５５の補助チャネル８５４Ａ，８５４Ｂを、共通チャネル８５６に流動的に連結することができる。配列８００のバルブ８６６は、求められる結果に応じて、個々に、又は、各組み合わせで開とすることができる。例えば、２つのバルブの開により、これらのバルブと結合する補助チャネルからの２種の試薬を混合させることができる。他の例では、第１のバルブをある期間、開とすることができ、次に、第２のバルブをある期間、開とすることができ、これを使用して、フローセル内での混合等のため、共通チャネル８５６を介して複数種の試薬の供給に利用することができる。

ここで使用する場合、補助チャネル８５４は、流入口８５３をバルブ８６６に連結するものとして説明する。このような場合、流体の流れは、流入口８５３から、補助チャネル８５４を通り、共通チャネル８５６へ出ることができる。しかしながら、場合によっては、代わりに、補助チャネル８５４は、バルブ８６６を流出口に連結することができる。このような場合、流体の流れは、共通チャネル８５６から補助チャネル８５４へ流れ、流出口に出ることができる。配列８００は、流入口８５３と連結する補助チャネルグループ８５５のみ、流出口と連結する補助チャネルグループ８５５のみ、又は、流入口８５３と連結する補助チャネルグループ８５５及び流出口と連結する補助チャネルグループの組み合わせを含むことができる。

図９は、本開示の一態様に係る補助チャネル９５４のセットを共通チャネル９５６に結合する楕円形のバルブの配列９００を説明する上面からの模式図である。共通チャネル９５６は、複数の補助チャネル９５４と連結可能であり、共通チャネル９５６及び各補助チャネル９５４との間で流体のやりとりが可能である。図９において、バルブ９６６は、楕円形であるが、必ずしもこれに限定されない。また、共通チャネル９５６は、アーチ形状であるが、必ずしもこれに限定されない。

複数の補助チャネルグループ９５５は、共通チャネル９５６と流動的に連結可能である。各補助チャネルグループ９５５は、バルブ９６６と連結する。場合によっては、補助チャネルグループ９５５は、１の流入口９５３をバルブ９６６と流動的に連結する１の補助チャネル９５４を含むことができる。場合によっては、図８を用いて上述したように、補助チャネルグループは、複数の補助チャネルを含むことができる。

バルブ９６６を作動させて、各補助チャネル９５４又は補助チャネルグループ９５５の補助チャネルを、共通チャネル９５６に流動的に連結することができる。配列９００のバルブ９６６は、求める結果に応じて、個々に、又は、各組み合わせで開とすることができる。例えば、２つのバルブの開により、これらのバルブと結合する補助チャネルから２種の試薬を混合させることができる。他の例では、第１のバルブをある期間、開とすることができ、次に、２のバルブをある期間、開とすることができ、これを使用して、フローセル内での混合等のため、共通チャネル９５６を介して複数種の試薬を混合させることができる。

場合によっては、楕円形のバルブ９６６の利用は、バルブ９６６をより密に配置することができる点で有益である。つまり、より多くの補助チャネルグループ９５５、又は、マイクロ流体素子での補助チャネルグループ９５５のより望ましい配列（例えば、改良された配列、又は、マイクロ流体素子のサイズの減少）に有益である。

ここで使用する場合、補助チャネル９５４は、流入口９５３をバルブ９６６に連結するものとして説明する。このような場合、流体の流れは、流入口９５３から、補助チャネル９５４を通り、共通チャネル９５６へ出ることができる。しかしながら、場合によっては、代わりに、補助チャネル９５４は、バルブ９６６を流出口に連結することができる。このような場合、流体の流れは、共通チャネル９５６から、補助チャネル９４５へ流れ、流出口から出ることができる。配列９００は、流出口８５３と連結する補助チャネルグループ９５５のみ、流出口と連結する補助チャネルグループ９５５のみ、又は、流入口９５３と連結する補助チャネルグループ９５５及び流出口と連結する補助チャネルグループの組み合わせを含むことができる。

図１０は、本開示の一態様に係る膜バルブ１０００の開状態を説明する断面図である。膜バルブ１０００には、図８及び９のバルブ８６６及び９６６を利用することができる。膜バルブ１０００は、基板１０５０の第１チャネル１０５４及び第２チャネル１０５６の間（例えば、図８，９の補助チャネル８５４，９５４及び共通チャネル８５６，９５６の間）の作動可能な流体連結として作動することができる。

第１チャネル１０５４及び第２チャネル１０５６は、バルブ領域１０５１を通過し、又は、終了させることができる。第１チャネル１０５４及び第２チャネル１０５６は、基板１０５０の上面で開口１０５７と合うことができる。柔軟膜１０５８（例えば、図１のラミネーションフィルム１３０等のラミネーションフィルム）は、基板１０５０の上面を保護することができる。バルブシート１０５２は、バルブ領域１０５１及び開口１０５７内に位置することができる。図１０において、バルブシート１０５２は、基板１０５０の上面とぴったり重なっているが、必ずしもこうである必要はない（例えば、バルブシートは、基板１０５０の上面及び基板１０５０の下面の間に位置する平面まで延長することができる）。

膜バルブ１０００が開状態であるとき、流路１０６２は、柔軟膜１０５８及びバルブシート１０５２の間に定義される。流路１０６２は、第１のチャネル１０５４を第２のチャネル１０５６と連結させ、チャネル間の流体の流れ１０６０を可能とする。図１０においてに、柔軟膜１０５８は、自然な状態でバルブシート１０５２上に凹型形状で置かれて位いるが、必ずしもこうである必要はない（例えば、バルブシートが基板１０５０の上部まで延長されてない場合、柔軟膜１０５８は、平面形状である）。

図１１は、本開示の一態様に係る膜バルブ１１００の閉状態を説明する断面図である。膜バルブ１１００は、閉状態に動作した後、図１０に示す膜バルブ１０００になることができる。膜バルブ１１００は、基板１１５０の第１チャネル１１５４及び第２チャネル１１５６の間（例えば、図８，９の補助チャネル８５４，９５４及び共通チャネル８５６，９５６の間）の作動可能な流体連結として作動することができる。

第１チャネル１１５４及び第２チャネル１１５６は、バルブ領域１１５１を通過し、又は、終了させることができる。第１チャネル１１５４及び第２チャネル１１５６は、基板１１５０の上面で開口１１５７と合うことができる。柔軟膜１１５８（例えば、図１のラミネーションフィルム１３０等のラミネーションフィルム）は、基板１１５０の上面を保護することができる。バルブシート１１５２は、バルブ領域１１５１及び開口１１５７内に位置することができる。図１１において、バルブシート１１５２は、基板１１５０の上面とぴったり重なっているが、必ずしもこうである必要はない（例えば、バルブシートは、基板１１５０の上面及び基板１１５０の下面の間に位置する平面まで延長することができる）。

膜バルブ１１００が閉状態であるとき、柔軟膜１１５８は、バルブシート１１５２に対して圧縮可能であり、これにより、第１のチャネル１１５４及び第２のチャネル１１５６の間に、流体の密閉を形成する。流体の密閉は、チャネル間の流体の流れを完全に阻止することができるか、又は、チャネル間の流体の流れを減少するように構成することができる。

膜バルブ１１００は、柔軟膜１１５８に対する力１１６４を加え、バルブシート１１５２に対して柔軟膜１１５８を圧縮することにより、閉とすることができる。バルブシート１１５２に対して柔軟膜１１５８を圧縮する力として、利用可能な様々な技術を適用することができる。場合によっては、力１１６４には、ピンやカム等の機械装置１１６５を適用することができる。場合によっては、力１１６４には、加圧等の他の技術を適用することができる。図４に示す連結管４７０等の連結管は、柔軟膜１１５８の外部圧力として適用することができる。

図１０，１１に示す膜バルブ１０００，１１００は、通常開のバルブであって、外部圧力が生じない限り、開を保つ。しかしながら、場合によっては、外部圧力（例えば、真空力）の発生がバルブを開とする、通常閉のバルブを用いてもよい。

図１２は、本開示の一態様に係る膜バルブの動作のプロセス１２００を示すフローチャートである。ブロック１２０２において、膜バルブが供給される。膜バルブは、制止状態を有するバルブシート上の膜として供給することができ、流路が膜及びバルブシートの間に定義され、その流路は第１チャネル及び第２チャネルに接続される。ブロック１２０４において、外力がバルブシートの上の位置（例えば、バルブ領域）で膜に加えられ得る。ブロック１２０６において、膜は、膜がバルブシートに接するか、又は、バルブシートに対して圧縮されるまで、ブロック１２０４で供給された外力を利用して、屈折することができ、これにより、流路を閉じ、流体の流れを遮断又は減少させる。場合によっては、ブロック１２０６において、膜は、バルブシートに全く寄りかかることなく、バルブシートに向かって屈折させることができ、これにより、流体の流れを減少させ、又は、流体の流れに対して抵抗を与えることのできる流路がもたらされる。ブロック１２０８では、外力は、流路を開くために、バルブシート上の位置で膜から除去することができ、これにより、第１及び第２チャネル間の流体の流れが許可される。ブロック１２１０では、流路及び第１チャネルと第２チャネルとの間を通る流体の動きを促すための、駆動圧力を供給することができる。

プロセス１２００について上述したように、通常、開のバルブが利用され、流路を閉にするため、外力が供給される。しかしながら、プロセス１２００に類似する代替プロセスでは、通常閉じているバルブが使用され、プロセス１２００と比較し、適用又は除去される代わりの外力が交換される。

図１３は、本開示の一態様に係るフローセル１３１７への試薬の供給のための膜バルブ１３６６の円形配列１３００である。円形配列１３００は、円形領域（例えば、半円領域）を有する共通チャネル１３５６を含む。この円形配列１３００は、複数の補助チャネルグループ１３５５を配置することができる。共通チャネル１３５６は、図１に示すフローセル１１７、又は、他の適切なフローセルのようなフローセル１３１７に注入可能である。場合によっては、共通チャネル１３５６は、フローセル１３１７に代えて、又は、加えて、他の要素と流動的に連結され得る。各補助チャネルグループ１３５５は、共通チャネル１３５に供給可能な１以上の試薬と連結することが可能であり、これにより、フローセル１３１７は、個別に、又は、任意の適切な組み合わせ、又は、順序である。

図１３において、補助チャネルグループ１３５５のバルブ１３６６は、共通チャネル１３５６の円周方向に配置され得る。円周の配列は、配列１３００のバルブ１３６６の容易な動作を促進することができる。場合によっては、配列１３００上に配置される連結管又は他の機械装置は、配列１３００のバルブ１３６６を閉にするのに十分な外力を供給するピンまたはカムを含むことができる。場合によっては、連結管又は他の機械装置は、非接触領域を含むことができ、その下のバルブ１３６６は、閉じられず、開いたままとなる。これにより、連結管又は他の機械装置を配列１３００に対して、回転することにより（例えば、共通チャネル１３５６の円形領域と同心の回転軸の周り）、非接触領域は、所望のバルブ１３６６に回転されることができ、これにより、最小の可動（例えば、１の回転領域）で補助チャネルグループ１３５５の容易な選択を実現することができる。しかしながら、場合によっては、上述するように、円形の配列１３００のバルブ１３６６は、個々にアドレス可能なピンや圧力孔等、他の技術を用いて作動してもよい。

図１４は、本開示の一態様に係るフローセル１４１７への試薬の供給のための膜バルブ１４６６の直線配列１４００である。直線配列１４００は、共通チャネル１４５６を含む。この共通チャネル１４５６は、直線に、又は、実質的に直線に伸び（例えば、１以上の直線に沿って、又は、ほぼ直線に沿って）、それに沿って複数の補助チャネルグループ１４５５を配置することができる。共通チャネル１４５６は、図１のフローセル１１７、又は、他の適切なフローセルのようなフローセル１４１７に注入可能である。場合によっては、共通チャネル１４５６は、フローセル１４１７に代えて、又は、加えて、他の要素と流動的に連結され得る。各補助チャネルグループ１４５５は、共通チャネル１４５６に供給可能な１以上の試薬と連結することが可能であり、これにより、フローセル１４１７は、個別に、又は、任意の適切な組み合わせ、又は順序である。

図１４において、補助チャネルグループ１４５５のバルブ１４６６は、１以上の直線、又は、ほぼ直線に沿って配置され得る。各バルブ１４６６は、バルブ１４６６のバルブ領域への外力を利用し、個別に作動させることができる。場合によっては、配列１４００に配置される連結管又は他の機械装置は、所望の外力を供給することができる。場合によっては、各バルブ１４６６は、個々にアドレス可能なピンや圧力孔等、他の技術を用いて作動してもよい。

図１５は、本開示の一態様に係るフローセル１５１７への試薬の供給のための膜バルブ１５６６の枝分かれ形状配列１５００である。枝分かれ形状配列１５００は、共通チャネル１５５６を含む。この共通チャネル１５５６は、１以上の枝（例えば、枝１５６８，１５７０，１５７２）のセットに分かれることができる。各枝は、所望の形状を持つことができ、又は、バルブの配列を持つことができる（例えば、図１３の円形の配列１３００、図１４の直線配列１４００、図１５の枝分かれ形状配列１５００、又は他の適切な配列）。図１５では、各枝１５６８，１５７０，１５７２はバルブ１５６６の直線配列である。

枝分かれ形状配列１５００は、補助チャネルグループ１５５５の異なるセット１５７４，１５７６，１５７８を各枝１５６８，１５７０，１５７２に関連付けることを可能とする。したがって、セット１５７４の補助チャネルグループ１５５５は、枝１５６８と関連付けられ、セット１５７６の補助チャネルグループ１５５５は、枝１５７０と関連付けられ、セット１５７８の補助チャネルグループ１５５５は、枝１５７２と関連付けられる。各枝１５６８，１５７０，１５７２は、共通チャネル１５５６に流入可能である。場合によっては、追加のバルブを利用して、枝を共通チャネル１５５６と流動的に接続することが可能であるが、これに限定されない。共通チャネル１５５６は、図１のフローセル１１７、又は、他の適切なフローセルのようなフローセル１５１７に注入可能である。場合によっては、共通チャネル１５５６は、フローセル１５１７に代えて、又は、加えて、他の要素と流動的に連結され得る。各補助チャネルグループ１５５５は、各枝１５６８，１５７０，１５７２を介して、共通チャネル１５５６、つまりフローセル１５１７に供給可能な１以上の試薬と個別に、又は、任意の最適な組み合わせ、又は、順序で連結することが可能である。

枝分かれ形状配列１５００の枝分かれした特性により、複数の又は複数の種別の試薬、又は、他の材料を、組み合わせ、又は、順番に、共通チャネル１５５６に容易に供給することができる。加えて、枝分かれした特性は、異なる種類の試薬を長い間分けることを可能とし、これにより、枝分かれ形状配列を使用しない場合に生じる二次汚染を防止することができる。例えば、枝分かれ形状配列１５００を、枝１５６８と結合される補助チャネルグループ１５５５のセット１５７４を、試薬のシーケンシングの前（例えば、表面処理）に利用し、枝１５７０と結合される補助チャネルグループ１５５５のセット１５７６を、試薬のシーケンシングの間（例えば、試薬のシーケンシング）に利用し、枝１５７２と結合される補助チャネルグループ１５５５のセット１５７８を、試薬のシーケンシングの後（例えば、洗浄又はフラッシング）に利用するように構成ことができる。そのため、シーケンシングの前、シーケンシングの間、及び、シーケンシングの後は、他と分離され、各枝は混合されず、混合又はクロスコンタミネーションは、共通チャネル１５５６においてのみ生じる可能性がある。

枝分かれ形状配列１５００のバルブ１５６６は、上述した連結管又は機械装置等、いずれかの技術を利用して作動させることができる。場合によっては、各バルブ１５６６は、上述した個々にアドレス可能なピンや圧力孔等、他の技術を用いて作動してもよい。

図１６は、本開示の一態様に係る、センサ１６２０の境界内に完全に配置されたフローセル１６１７を説明する上面からの模式図である。センサ１６２０は、センサ情報をＰＣＢ又は他の回路への伝達に利用する、一組の電極１６４２（例えば、ワイヤボンド）を含むことができる。センサ１６２０は、面（例えば、検出面）を有することができ、その面は、面のエッジにより境界が定義される。フローセル１６１７は、センサ１６２０の境界内に完全に位置し、これにより、フローセル１６１７を通過する全ての材料をセンサ１６２０に晒すよう保証する。

図１７は、本開示の一態様に係る、センサ１７２０の境界内に完全に配置されたフローセル１７１７を説明する上面からの模式図である。センサ１７２０は、完全にフローセル１７１７の領域内に配置されることができる。電極１７４２（例えば、ワイヤボンド）が損傷を受けず、及び／又は、いずれのサンプルの分析も妨げるものではないことを保証する。電極１７４２は、センサのフローセル１７１７との反対側に存在することができる（例えば、センサの撮像領域との反対側）。このような場合、ＰＣＢ面となり得るセンサ１７２０の周辺の領域は、フローセル１７１７のその側のセンサ１７２０によって定義されていないフローセル１７１７の残りの境界を定義するため、薄膜又は追加の基板等で、覆うこと又は処理することができる。センサ１７２０の全てがフローセル１７１７内に位置するとき、センサの全てを利用することができ、これにより、センサの全ての分解能又は領域を利用することが可能となる。図１７に示す配置は、フローセル１６１７を通過する全ての材料が、センサ１６２０にさらされる必要がないか、又は、要求されない場合に有益である。

図１８は、本開示の一態様に係る複数のセンサ１８２０，１８２１と結合されるフローセル１８１７を説明する上面からの模式図である。フローセル１８１７は、図１８に示すように、２つのセンサ１８２０，１８２１等の複数のセンサと結合される。各センサ１８２０，１８２１は、電極１８４２（例えば、ワイヤボンド）を含むことが可能であり、電極１８４２は、フローセル１８１７の外側に位置することができる（例えば、図１８に示すように、フローセル１８１７の境界の外側、又は、図１７に示すように、フローセルの下）。場合によっては、図１８に示すように、一の、いくつかの、又は、全てのセンサ１８２０，１８２１は、一部がフローセル１８１７の境界の内側に位置していてもよく、必ずしもそうである必要はない。場合によっては、図１７に示すように、一の、いくつかの、又は、全てのセンサ１８２０，１８２１は、完全にフローセル１８１７の境界の内側に位置していてもよい。ＰＣＢ面となり得るセンサ１８２０，１８２１の周辺領域は、フローセル１８１７のその側のセンサ１８２０，１８２１によって定義されていない残りの境界を定義するため、薄膜又は追加の基板等で、覆い、又は、処理することができる。

１のフローセル１８１７に連結された複数のセンサ１８２０，１８２１を利用することで、それぞれ、より小型で、廉価で、低電力で、かつ、他の１のセンサよりも好ましい複数のセンサを使用することが可能となり、また、１のセンサより、同一又は良い結果を達成することができる。場合によっては、複数のセンサ１８２０，１８２１の利用は、計測データの分解能を向上させることができる。場合によっては、複数のセンサ１８２０，１８２１の利用は、専用のセンサを必要となく、分析のスループットを向上させることができる。場合によっては、第１のセンサ１８２０及び第２のセンサ１８２１は、フローセル１８１７内の流体、及び／又は、材料に関する異なるタイプの情報を検出できる異なるタイプのセンサであってよい。

本発明は、ＭＰＳ（massively parallel DNA sequencing）法の分野で利用される。ＤＮＡ塩基配列決定法の技術は周知である（例えば、“Ｓｈｅｎｄｕｒｅ ＆ Ｊｉ， ２００８， “Ｎｅｘｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ，” Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２６：１１３５−４５参照”）。ＤＮＡ塩基配列決定法の一の方法は、「sequencing-by-synthesis」又は「ＳＢＳ」の方法であり、デオキシリボヌクレオチド三リン酸塩（ｄＮＴＰｓ）又はｄＮＴＰアナログを、テンプレート核酸に補完的に、成長中のＤＮＡ鎖に繰り返し合成する。一の方法では、各シーケンシングの“サイクル”で多くても１のｄＮＴＰが、成長中のらせん構造に合体され、合体は検出される。例えば、一般的なＤＮＡ塩基配列決定方法は、成長中のＤＮＡ鎖を、核酸高分子の特定の位置にあるヌクレオチドを識別する蛍光ラベルを利用した反復するラベル付けと、核酸高分子に励起光を照射することによる、核酸高分子に関連する蛍光ラベルの検出を含む。

いくつかのＤＮＡ塩基配列決定法では、正しい配列で実行される。例えば、“Ｄｒｍａｎａｃ ｅｔ ａｌ．， ２０１０， “Ｈｕｍａｎ ｇｅｎｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｕｎｃｈａｉｎｅｄ ｂａｓｅ ｒｅａｄｓ ｏｎ ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ＤＮＡ ｎａｎｏａｒｒａｙｓ，” Ｓｃｉｅｎｃｅ ３２７：７８−８１”（ＤＮＡナノボールの正しい配列）、国際特許２０１３／１８８５８２及び米国特許２０１２／０３１６０８６（クローンクラスターの正しい配列）、参照。従来技術のＳＢＳ方法の一つでは、シーケンシングは、マイクロフェルの配列を含むイオン感受性の高い層を含むＣＭＯＳ半導体チップの上で行われ、その下にＩＳＦＥＴイオンセンサを含む。この方法では、ＤＮＤ合成工程で放出される水素イオンが、イオンセンサによって、検出される。

発明者により考えられたＭＰＳへのアプローチでは、ＤＮＡを結びつける領域の正しい配列は、蛍光信号又は発光信号等の光信号を検出するＣＭＯＳセンサ等のセンサの上又は上方で生成される。

合成によるシーケンシングの方法では、各シーケンシングのサイクルは、説明のためであり、限定ではないが、以下の１以上を含む、一連の個別のステップを含んで良い。例えば、核酸テンプレート（例えば、ＤＮＡナノボール又は増幅されていないテンプレート）の導入ステップ。テンプレート（例えば、ポリメラーゼ、プライマー、ｄＮＴＰ）のクローン増幅をもたらす媒体の導入ステップ。増幅後の試薬及び水溶性物質の除去ステップ。ヌクレオチドが任意にラベル（例えば、蛍光又は化学発光剤によるラベル）され、ヌクレオチドが成長するらせん構造に取り込まれることとなる試薬（例えば、１以上のラベル付きのｄＮＴＰｓ及び核酸ポリメラーゼ）の導入ステップ。導入された試薬の除去ステップ。組み込みが検出された状態に成長するらせん構造をさらすステップ（例えば、照明、又は、化学発光剤によるラベルと反応して信号を生成するための媒体の導入）。ラベルに固着した、又は／及び可逆的ターミネータブロッキンググループに固着した、らせん構造を、媒体で処理するステップ。放出されたラベル、及び／又は、ブロッキンググループを除去するステップ。ステップ間で、洗浄試薬を導入するステップ。１の方法では、例えば、マイクロ流体素子のチャネル及びバルブは、上述するように、試薬を、核酸テンプレートを含むフローセルに運ぶのに利用し、ある順番、条件下で、成長するらせん構造への自由な３プライム終端へのｄＮＴＰアナログの導入、導入の検出、及び、成長するらせん構造の再生、の複数のサイクルを許可し、それにより、新たなｄＮＴＰが合成される。

本明細書では、現在開示された技術の例示の態様における方法、システム、及び／又は、構造の完全な説明が述べられる。この技術について様々な態様が、上述のある詳細さの程度で、又は、１以上の各態様を参照して述べられたが、当業者は、本技術の精神又は範囲から逸脱することなく、開示された態様に多数の変更を与えることができる。ここで開示された技術の精神及び範囲から逸脱することなく、複数の態様を構成することができ、適切な範囲は、ここで添付の特許請求の範囲で定められる。したがって、他の態様を考えることもできる。さらに、特に特許請求の範囲で明記されていない限り、又は、特許請求の範囲の文言で本質的に必要とされない限り、どのような工程をどのような順番で実行しても良いことは明らかである。上述の説明及び添付の参照した図面に含まれる全ては、特定の態様を説明するものであり、示された実施形態に限定されるものではないと解釈すべきである。文脈から明確に又は明示的に述べられていない限り、ここで示される濃度の値は、一般に、混合物の特定の成分の添加時又は添加後に発生する変換に関係なく、混合値又はパーセンテージに関して与えられる。ここで明示的に含まれない範囲で、本開示で参照された全ての公開された参考文献及び特許文献は、あらゆる目的のためにその全体が参照によりここで組み込まれる。特許請求の範囲で定義される本技術の基本構成から逸脱することなく、詳細部分又は構成を変更することができる。

以下では、一連の例への参照は、これらの例のそれぞれへの参照として、選言的に理解されるべきである（例えば、「例１−４」は、「例１，２，３又は４」を意味する）。

例１は、マイクロ流体素子であって、第１の面と、第２の面とを有し、前記第１及び第２の面がそれぞれ異なる面に配置されるプラスチック基板と、第１の面と、第２の面とを有し、前記第１の面は電気回路層を有するセンサと、ラミネーションフィルムと、を備え、 前記プラスチック基板の前記第１の面は、入力凹溝及び出力凹溝を有し、前記プラスチック基板の前記第２の面は、凹型の空洞を有し、前記ラミネーションフィルムは、前記プラスチック基板の前記第１の面に固着され、前記入力凹溝及び前記出力凹溝を覆い、これにより、前記ラミネートフィルムと前記入力凹溝によって入力クローズチャネルが形成され、前記ラミネートフィルムと前記出力凹溝によって出力クローズチャネルが形成され、前記センサは、前記凹型の空洞を覆い、これにより、前記センサの前記第１の面及び前記凹型の空洞によりフローセルが形成され、前記入力クローズチャンネルは、前記フローセルと流動的に接続され、前記出力クローズチャンネルは、前記フローセルと流動的に接続される。

例２は、例１のマイクロ流体素子であり、第２のラミネーションフィルムをさらに備え、 前記プラスチック基板の前記第２の面は、第２の入力凹溝及び第２の出力凹溝を有し、前記第２のラミネーションフィルムは、前記プラスチック基板の前記第２の面に固着され、前記入力凹溝及び前記出力凹溝を覆い、これにより、前記第２のラミネートフィルムと前記第２の入力凹溝によって第２の入力クローズチャンネルが形成され、前記第２のラミネートフィルムと前記第２の出力凹溝によって第２の出力クローズチャンネルが形成され、 前記入力クローズチャンネルは、前記第２の入力クローズチャンネルと流動的に接続され、前記出力クローズチャンネルは、前記第２出力クローズチャンネルと流動的に接続され、これにより、前記入力クローズチャンネルは前記第２の入力クローズチャンネルと前記フローセルとの流体連結を供給し、前記出力クローズチャンネルは前記第２の出力クローズチャンネルと前記フローセルとの流体連結を供給する。

例３は、例２のマイクロ流体素子であり、前記入力クローズチャンネルは、前記プラスチック基板に位置する入力ビアを経由して前記第２のクローズチャンネルと流動的に接続され、前記出力クローズチャンネルは、前記プラスチック基板に位置する出力ビアを経由して前記第２のクローズチャンネルと流動的に接続される。

例４は、例１〜３のマイクロ流体素子であり、前記プラスチック基板は、噴出形成されたプラスチックを含む。

例５は、例１〜４のマイクロ流体素子であり、前記プラスチック基板は、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、プリカーボネート（ＰＣ）及びプリプロピレン（ＰＰ）から選択された要素を含む。

例６は、例１〜５のマイクロ流体素子であり、前記プラスチック基板は、光学的に透過である。

例７は、例１〜６のマイクロ流体素子であり、前記センサの前記第２の面と接続されたプリント基板をさらに備える。

例８は、例１〜７のマイクロ流体素子であり、ワイヤボンドをさらに備え、前記プラスチック基板の前記第２の面は、前記ワイヤボンドを受け入れる凹部を有する。

例９は、例１〜９のマイクロ流体素子であり、入力クローズチャンネル及び出力クローズチャンネルの流れを制御するバルブ部品をさらに備え、前記バルブ部品は、入力制御開口及び出力制御開口を有する連結管と、連結管及びプラスチック基板の上面の間に配置されるエラストマーシートと、前記プラスチック基板の前記上面から、前記エラストマーシートに延長され、入力近位突部と、入力遠位突部と、前記入力近位突部及び前記入力遠位突部の間に位置する入力ステムと、出力近位突部と、出力遠位突部と、前記出力近位突部及び前記出力遠位突部の間に位置する出力ステムとを備える***部とを備え、前記エラストマーシートは、連結部により前記入力近位及び遠位突部と出力近位及び遠位突部に対して圧縮され、それにより、前記入力近位突部及び前記入力ステムの間に入力近位チャネルが形成され、前記入力ステム及び前記入力遠位突部の間に入力遠位チャネルが形成され、前記出力近位突部及び前記出力ステムの間に出力近位チャネルが形成され、前記出力ステム及び出力遠位突部の間に出力遠位チャネルが形成され、前記入力ステムは前記入力制御開口と並んで配置され、かつ、前記出力ステムは前記出力制御開口と並んで配置され、前記エラストマーシートは、初期の封止状態で前記入力及び出力ステムに接触し、それにより、前記入力遠位チャネル及び前記入力近位チャネルの流体連結と、前記出力遠位チャネルと出力近位チャネルの流体連結とを防止し、前記コンタクトシートは、前記入力制御開口に負の圧力が存在する場合、前記入力ステムと離れ、それにより、前記入力遠位チャネルと前記入力近位チャネルとの間の流体連結が可能となり、 前記コンタクトシートは、前記出力制御開口に負の圧力が存在する場合、前記出力ステムと離れ、それにより、前記出力遠位チャネルと前記出力近位チャネルとの間の流体連結が可能となる。

例１０は、例１〜９のマイクロ流体素子であり、それぞれがバルブへの試薬流入口と流動的に連結する補助チャネルを有する一組の補助チャネルグループをさらに備え、各バルブは、入力クローズチャネルと流動的に連結し、前記バルブを通る開状態許可の流体の流れと、前記バルブを通る閉状態制限の流体の流れとの間を動作させる。

例１１は、例１０のマイクロ流体素子であり、一組の補助チャネルグループのうち少なくとも１は、前記バルブと追加試薬流入口と連結する追加の補助を備える。

例１２は、例１０又は１１のマイクロ流体素子であり、各バルブは現在のチャネルの円形部の円周に配置され、前記入力クローズチャネルと流動的に連結する。

例１３は、例１０〜１２のマイクロ流体素子であり、前記一組の補助チャネルグループは、補助チャネルグループの第１のサブセットと及び補助チャネルグループの第２のサブセットを有し、前記第１のサブセットは、前記第２のサブセットと異なり、補助チャネルグループの前記第１のサブセットは、第１のブランチチャンネルを通して共通チャンネルと流動的に連結し、補助チャネルグループの前記第２のサブセットは、第２のブランチチャンネルを通して共通チャンネルと流動的に連結し、前記共通チャネルは、前記入力クローズチャネルと流動的に連結する。

例１４は、例１〜１３のマイクロ流体素子であり、前記入力クローズチャネルを通る流体の流れを制御する膜バルブをさらに備え、前記膜バルブは、前記第１の面及び前記第２の面の前記グループから選択され、面の上に柔軟膜が設けられた前記基板の面の開口と、
前記開口内に位置するバルブシートと、前記開口を通り、少なくとも前記柔軟膜及び前記バルブシートの間の空間に設けられ、流動的に連結する前記プラスチック基板の第１のチャネルと、前記プラスチック基板の第２のチャネルをと、さらに備え、前記柔軟膜は、前記バルブシートに対して圧縮可能であり、前記管を密閉し、前記第１チャネル及び前記第２チャネルの間の流体の流れを制限し、前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルのうち一方は、前記入力クローズチャネルと流動的に連結する。

例１５は、例１〜１４のマイクロ流体素子であり、前記プラスチック基板には、接着剤により前記センサが固定される。

例１６は、例１〜１５のマイクロ流体素子であり、前記プラスチック基板は、前記凹型の空洞を覆うように前記センサにはめ込まれたエラストマースペーサをさらに備え、前記フローセルは、前記凹型の空洞を形成する。

例１７は、例１〜１６のマイクロ流体素子であり、前記センサは、前記基板に支持され、 前記フローセルは、さらに、前記センサの前記全ての第１の面が前記フローセルの境界内に配置されるように、前記基板により形成される。

例１８は、例１〜１７のマイクロ流体素子であり、追加のセンサをさらに備え、前記凹型の空洞は、さらに、前記フローセルが追加のセンサの第２の面によって形成されるように、さらに、追加のセンサでカバーされる。

例１９は、マイクロ流体素子のバルブ部品であり、底面、前記底面から延長する近位突部、前記底面から延長する遠位突部、及び前記底面から延長するステムを有し、前記ステムが前記近位突部と前記遠位突部との間に位置する***部と、制御開口を有する連結管と、前記***部及び連結管の間に配置されるエラストマーシートとを備え、前記エラストマーシートは、前記近位及び前記遠位突部に対し、前記連結管によって圧縮され、それにより、前記近位突部及び前記ステムの間に近位チャネルが形成され、前記ステム及び前記遠位突部の間に前記遠位チャネルが形成され、前記入力ステムは、前記制御開口と並んで配置され、前記エラストマーシートは、前記エラストマーシートが封止状態にあるとき、前記ステムに密着し、それにより、前記近位チャネル及び前記遠位チャネルの流体連結を防止し、前記エラストマーシートは、前記制御開口に負の圧力が存在するとき、前記ステムと離れ、それにより、前記近位チャネルと前記遠位チャネルとの間の流体連結が可能となる。

例２０は、例１９のバルブ部品であり、前記制御開口との流体連結に圧力源を有する。

例２１は、例２０のバルブ部品であり、前記圧力源は、正の圧力源である。

例２２は、例１９〜２１のバルブ部品であり、ボルトをさらに備え、前記連結管は、前記ボルトから受け入れる開口を有し、前記ボルトは、前記連結管と、前記近位及び前記遠位突部の間で、前記エラストマーシートを圧縮するよう制御する。

例２３は、例１９〜２２のバルブ部品であり、スナップクランプをさらに備え、前記スナップクランプは、前記連結管と前記近位及び遠位突部との間で、前記エラストマーシートを圧縮するよう制御する。

例２４は、例１９〜２３のバルブ部品であり、前記近位チャネルは前記マイクロ流体素子のチャネルと流体連結する。

例２５は、マイクロ流体素子にサンプルを通す方法であって、前記マイクロ流体素子の入力クローズチャネルにサンプルを流すステップと、前記入力クローズチャネルから前記マイクロ流体素子のフローセルにサンプルを流すステップと、前記フローセルから前記マイクロ流体素子の出力クローズチャネルにサンプルを流すステップとを含み、前記入力クローズチャネルは、ラミネーションフィルム及びプラスチック基板の入力凹溝により形成され、前記フローセルは、センサ及びプラスチック基板の凹型の空洞により形成され、前記出力クローズチャネルは、ラミネーションフィルム及びプラスチック基板の出力凹溝により形成される。

例２６は、例２５の方法であり、前記入力凹溝及び前記出力凹溝は、前記プラスチック基板の第１の面に位置する。

例２７は、例２６の方法であり、前記凹型の空洞は、前記プラスチック基板第２の面に位置し、前記第１及び第２の面は、前記プラスチック基板の反対の面に位置する。

例２８は、例２５〜２７の方法であり、前記センサは、電子回路層を備え、前記電子回路層は、前記フローセルの内側に面する。

例２９は、マイクロ流体素子のサンプルの流れを制御する方法であって、マイクロ流体素子の近位チャネルにサンプルを流すステップと、封止構造のバルブにより、前記近位チャネルから遠位チャネルへのサンプルの流れを抑制するステップと、バルブの開構造により、前記近位チャネルから前記遠位チャネルへのサンプルの流れを可能とするステップと、を含み、前記近位チャネルは、近位突部及びステムの間に形成され、前記近位突部及び前記ステムは、底面の***部から延長され、前記封止構造は、ステムと接触するエラストマーシートにより定義され、前記遠位チャネルは、遠位突部及び前記ステムの間に形成され、前記遠位突部は、前記***部の底面から延長され、前記エラストマーシートは、連結管及び***部の間に配置され、前記***部は、前記底面、前記近位突部、前記遠位突部、前記ステムを有し、前記開構造は、エラストマーシートにより前記ステムから分離されて定義される。

例３０は、例２９の方法であり、前記連結管は、前記ステムと並んで配置される制御開口を有し、前記開構造は、前記制御開口に負の圧力を加えることにより達成される。

例３１は、マイクロ流体素子であって、それぞれ反対の側に位置する第１の面及び第２の面を有するプラスチック基板と、第１の面及び第２の面を有し、前記第１の面は電子回路層を有するセンサと、エラストマースペーサと、ラミネーションフィルムとを備え、前記プラスチック基板の第１の面は、入力凹溝及び出力凹溝を有し、前記プラスチック基板の第２の面は、凹型の空洞を有し、前記ラミネーションフィルムは、前記プラスチック基板の第１の面に位置し、入力クローズチャネルは前記ラミネーションフィルム及び前記入力凹溝により形成され、出力クローズチャネルは前記ラミネーションフィルム及び前記出力凹溝により形成されるように、前記入力凹溝及び出力凹溝を覆い、前記センサは、前記凹型の溝を覆い、前記入力クローズチャネルは、前記フローセルと流動的に接続され、前記出力クローズチャネルは、前記フローセルと流動的に接続され、前記エラストマースペーサは、前記センサの前記第１の面、前記凹型の空洞及び前記エラストマースペーサにより前記フローセルが形成されるように、前記基板及び前記センサの間の前記凹型の空洞に配置される。

例３２は、例３１のマイクロ流体素子であり、前記プラスチック基板は、前記エラストマースペーサを圧縮するために前記プラスチック基板と前記センサの間で、圧縮力を供給するスナップクリックをさらに備える。

例３３は、例３１又は３２のマイクロ流体素子であり、前記エラストマースペーサと、前記センサの間に、前記エラストマーシートを前記センサから保護する接着剤をさらに備える。

Claims (33)

1. 第１の面と、第２の面とを有し、前記第１及び第２の面がそれぞれ異なる面に配置されるプラスチック基板と、
   第１の面と、第２の面とを有し、前記第１の面は電気回路層を有するセンサと、
   ラミネーションフィルムと、
   を備えるマイクロ流体素子であって、
   前記プラスチック基板の前記第１の面は、入力凹溝及び出力凹溝を有し、
   前記プラスチック基板の前記第２の面は、凹型の空洞を有し、
   前記ラミネーションフィルムは、前記プラスチック基板の前記第１の面に固着され、前記入力凹溝及び前記出力凹溝を覆い、これにより、前記ラミネートフィルムと前記入力凹溝によって入力クローズチャネルが形成され、前記ラミネートフィルムと前記出力凹溝によって出力クローズチャネルが形成され、
   前記センサは、前記凹型の空洞を覆い、これにより、前記センサの前記第１の面及び前記凹型の空洞によりフローセルが形成され、
   前記入力クローズチャンネルは、前記フローセルと流動的に接続され、
   前記出力クローズチャンネルは、前記フローセルと流動的に接続される
   マイクロ流体素子。
2. 第２のラミネーションフィルムをさらに備え、
   前記プラスチック基板の前記第２の面は、第２の入力凹溝及び第２の出力凹溝を有し、
   前記第２のラミネーションフィルムは、前記プラスチック基板の前記第２の面に固着され、前記入力凹溝及び前記出力凹溝を覆い、これにより、前記第２のラミネートフィルムと前記第２の入力凹溝によって第２の入力クローズチャンネルが形成され、前記第２のラミネートフィルムと前記第２の出力凹溝によって第２の出力クローズチャンネルが形成され、
   前記入力クローズチャンネルは、前記第２の入力クローズチャンネルと流動的に接続され、前記出力クローズチャンネルは、前記第２出力クローズチャンネルと流動的に接続され、これにより、前記入力クローズチャンネルは前記第２の入力クローズチャンネルと前記フローセルとの流体連結を供給し、前記出力クローズチャンネルは前記第２の出力クローズチャンネルと前記フローセルとの流体連結を供給する
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
3. 前記入力クローズチャンネルは、前記プラスチック基板に位置する入力ビアを経由して前記第２のクローズチャンネルと流動的に接続され、前記出力クローズチャンネルは、前記プラスチック基板に位置する出力ビアを経由して前記第２のクローズチャンネルと流動的に接続される
   請求項２に記載のマイクロ流体素子。
4. 前記プラスチック基板は、噴出形成されたプラスチックを含む
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
5. 前記プラスチック基板は、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、プリカーボネート（ＰＣ）及びプリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択された要素を含む
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
6. 前記プラスチック基板は、光学的に透過である
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
7. 前記センサの前記第２の面と接続されたプリント基板をさらに備える
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
8. ワイヤボンドをさらに備え、
   前記プラスチック基板の前記第２の面は、前記ワイヤボンドを受け入れる凹部を有する
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
9. 入力クローズチャンネル及び出力クローズチャンネルの流れを制御するバルブ部品をさらに備え、前記バルブ部品は、
   入力制御開口及び出力制御開口を有する連結管と、
   連結管及びプラスチック基板の上面の間に配置されるエラストマーシートと、
   前記プラスチック基板の前記上面から、前記エラストマーシートに延長され、入力近位突部と、入力遠位突部と、前記入力近位突部及び前記入力遠位突部の間に位置する入力ステムと、出力近位突部と、出力遠位突部と、前記出力近位突部及び前記出力遠位突部の間に位置する出力ステムとを備える***部とを備え、
   前記エラストマーシートは、連結部により前記入力近位及び遠位突部と出力近位及び遠位突部に対して圧縮され、それにより、前記入力近位突部及び前記入力ステムの間に入力近位チャネルが形成され、前記入力ステム及び前記入力遠位突部の間に入力遠位チャネルが形成され、前記出力近位突部及び前記出力ステムの間に出力近位チャネルが形成され、前記出力ステム及び出力遠位突部の間に出力遠位チャネルが形成され、
   前記入力ステムは前記入力制御開口と並んで配置され、かつ、前記出力ステムは前記出力制御開口と並んで配置され、
   前記エラストマーシートは、初期の封止状態で前記入力及び出力ステムに接触し、それにより、前記入力遠位チャネル及び前記入力近位チャネルの流体連結と、前記出力遠位チャネルと出力近位チャネルの流体連結とを防止し、
   コンタクトシートは、前記入力制御開口に負の圧力が存在する場合、前記入力ステムと離れ、それにより、前記入力遠位チャネルと前記入力近位チャネルとの間の流体連結が可能となり、
   前記コンタクトシートは、前記出力制御開口に負の圧力が存在する場合、前記出力ステムと離れ、それにより、前記出力遠位チャネルと前記出力近位チャネルとの間の流体連結が可能となる
   請求項１に記載のマイクロ流体素子。
10. それぞれがバルブへの試薬流入口と流動的に連結する補助チャネルを有する一組の補助チャネルグループをさらに備え、各バルブは、入力クローズチャネルと流動的に連結し、前記バルブを通る開状態許可の流体の流れと、前記バルブを通る閉状態制限の流体の流れとの間を動作させる
    請求項１に記載のマイクロ流体素子。
11. 一組の補助チャネルグループのうち少なくとも１は、前記バルブと追加試薬流入口と連結する追加の補助を備える
    請求項１０に記載のマイクロ流体素子。
12. 各バルブは現在のチャネルの円形部の円周に配置され、前記入力クローズチャネルと流動的に連結する
    請求項１０に記載のマイクロ流体素子。
13. 前記一組の補助チャネルグループは、補助チャネルグループの第１のサブセットと及び補助チャネルグループの第２のサブセットを有し、
    前記第１のサブセットは、前記第２のサブセットと異なり、
    補助チャネルグループの前記第１のサブセットは、第１のブランチチャンネルを通して共通チャンネルと流動的に連結し、
    補助チャネルグループの前記第２のサブセットは、第２のブランチチャンネルを通して共通チャンネルと流動的に連結し、
    前記共通チャネルは、前記入力クローズチャネルと流動的に連結する
    請求項１０に記載のマイクロ流体素子。
14. 前記入力クローズチャネルを通る流体の流れを制御する膜バルブをさらに備え、
    前記膜バルブは、
    前記第１の面及び前記第２の面の前記グループから選択され、前記基板の面の上に柔軟膜が設けられた前記面の開口と、
    前記開口内に位置するバルブシートと、
    前記開口を通り、少なくとも前記柔軟膜及び前記バルブシートの間の空間に設けられ、流動的に連結する前記プラスチック基板の第１のチャネルと、前記プラスチック基板の第２のチャネルをと、さらに備え、
    前記柔軟膜は、前記バルブシートに対して圧縮可能であり、前記管を密閉し、前記第１チャネル及び前記第２チャネルの間の流体の流れを制限し、
    前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルのうち一方は、前記入力クローズチャネルと流動的に連結する
    請求項１に記載のマイクロ流体素子。
15. 前記プラスチック基板には、接着剤により前記センサが固定される
    請求項１に記載のマイクロ流体素子。
16. 前記プラスチック基板は、前記凹型の空洞を覆うように前記センサにはめ込まれたエラストマースペーサをさらに備え、前記フローセルは、前記凹型の空洞を形成する
    請求項１に記載のマイクロ流体素子。
17. 前記センサは、前記基板に支持され、
    前記フローセルは、さらに、前記センサの前記全ての第１の面が前記フローセルの境界内に配置されるように、前記基板により形成される
    請求項１に記載のマイクロ流体素子
18. 追加のセンサをさらに備え、
    前記凹型の空洞は、さらに、前記フローセルが追加のセンサの第２の面によって形成されるように、さらに、追加のセンサでカバーされる
    請求項１に記載のマイクロ流体素子。
19. 底面、前記底面から延長する近位突部、前記底面から延長する遠位突部、及び前記底面から延長するステムを有し、前記ステムが前記近位突部と前記遠位突部との間に位置する***部と、
    制御開口を有する連結管と、
    前記***部及び連結管の間に配置されるエラストマーシートとを備え、
    前記エラストマーシートは、前記近位及び前記遠位突部に対し、前記連結管によって圧縮され、それにより、前記近位突部及び前記ステムの間に近位チャネルが形成され、前記ステム及び前記遠位突部の間に前記遠位チャネルが形成され、
    前記入力ステムは、前記制御開口と並んで配置され、
    前記エラストマーシートは、前記エラストマーシートが封止状態にあるとき、前記ステムに密着し、それにより、前記近位チャネル及び前記遠位チャネルの流体連結を防止し、
    前記エラストマーシートは、前記制御開口に負の圧力が存在するとき、前記ステムと離れ、それにより、前記近位チャネルと前記遠位チャネルとの間の流体連結が可能となる
    マイクロ流体素子のバルブ部品。
20. 前記制御開口との流体連結に圧力源を有する
    請求項１９に記載のバルブ部品。
21. 前記圧力源は、正の圧力源である
    請求項２０に記載のバルブ部品。
22. ボルトをさらに備え、
    前記連結管は、前記ボルトから受け入れる開口を有し、
    前記ボルトは、前記連結管と、前記近位及び前記遠位突部の間で、前記エラストマーシートを圧縮するよう制御する
    請求項１９に記載のバルブ部品。
23. スナップクランプをさらに備え、
    前記スナップクランプは、前記連結管と前記近位及び遠位突部との間で、前記エラストマーシートを圧縮するよう制御する
    請求項１９に記載のバルブ部品。
24. 前記近位チャネルは前記マイクロ流体素子のチャネルと流体連結する
    請求項１９に記載のバルブ部品。
25. マイクロ流体素子にサンプルを通す方法であって、
    前記マイクロ流体素子の入力クローズチャネルにサンプルを流すステップと、
    前記入力クローズチャネルから前記マイクロ流体素子のフローセルにサンプルを流すステップと、
    前記フローセルから前記マイクロ流体素子の出力クローズチャネルにサンプルを流すステップとを含み、
    前記入力クローズチャネルは、ラミネーションフィルム及びプラスチック基板の入力凹溝により形成され、
    前記フローセルは、センサ及びプラスチック基板の凹型の空洞により形成され、
    前記出力クローズチャネルは、ラミネーションフィルム及びプラスチック基板の出力凹溝により形成される
    方法。
26. 前記入力凹溝及び前記出力凹溝は、前記プラスチック基板の第１の面に位置する
    請求項２５に記載の方法。
27. 前記凹型の空洞は、前記プラスチック基板第２の面に位置し、
    前記第１及び第２の面は、前記プラスチック基板の反対の面に位置する
    請求項２６に記載の方法。
28. 前記センサは、電子回路層を備え、
    前記電子回路層は、前記フローセルの内側に面する
    請求項２５に記載の方法。
29. マイクロ流体素子のサンプルの流れを制御する方法であって、
    マイクロ流体素子の近位チャネルにサンプルを流すステップと、
    封止構造のバルブにより、前記近位チャネルから遠位チャネルへのサンプルの流れを抑制するステップと、
    バルブの開構造により、前記近位チャネルから前記遠位チャネルへのサンプルの流れを可能とするステップと、
    を含み、
    前記近位チャネルは、近位突部及びステムの間に形成され、前記近位突部及び前記ステムは、底面の***部から延長され、
    前記封止構造は、ステムと接触するエラストマーシートにより定義され、前記遠位チャネルは、遠位突部及び前記ステムの間に形成され、前記遠位突部は、前記***部の底面から延長され、前記エラストマーシートは、連結管及び***部の間に配置され、前記***部は、前記底面、前記近位突部、前記遠位突部、前記ステムを有し、
    前記開構造は、エラストマーシートにより前記ステムから分離されて定義される
    方法。
30. 前記連結管は、前記ステムと並んで配置される制御開口を有し、前記開構造は、前記制御開口に負の圧力を加えることにより達成される
    請求項２９に記載の方法。
31. それぞれ反対の側に位置する第１の面及び第２の面を有するプラスチック基板と、
    第１の面及び第２の面を有し、前記第１の面は電子回路層を有するセンサと、
    エラストマースペーサと、
    ラミネーションフィルムとを備え、
    前記プラスチック基板の第１の面は、入力凹溝及び出力凹溝を有し、
    前記プラスチック基板の第２の面は、凹型の空洞を有し、
    前記ラミネーションフィルムは、前記プラスチック基板の第１の面に位置し、入力クローズチャネルは前記ラミネーションフィルム及び前記入力凹溝により形成され、出力クローズチャネルは前記ラミネーションフィルム及び前記出力凹溝により形成されるように、前記入力凹溝及び出力凹溝を覆い、
    前記センサは、前記凹型の溝を覆い、
    前記入力クローズチャネルは、前記フローセルと流動的に接続され、
    前記出力クローズチャネルは、前記フローセルと流動的に接続され、
    前記エラストマースペーサは、前記センサの前記第１の面、前記凹型の空洞及び前記エラストマースペーサにより前記フローセルが形成されるように、前記基板及び前記センサの間の前記凹型の空洞に配置される、
    マイクロ流体素子。
32. 前記プラスチック基板は、前記エラストマースペーサを圧縮するために前記プラスチック基板と前記センサの間で、圧縮力を供給するスナップクリックをさらに備える
    請求項３１に記載のマイクロ流体素子。
33. 前記エラストマースペーサと、前記センサの間に、前記エラストマーシートを前記センサから保護する接着剤をさらに備える
    請求項３１に記載のマイクロ流体素子。

Images