(57)【要約】  カートリッジは、産出物溶液を形成するように異なる溶液を混合させるための、混合構成要素を備えている。異なる溶液の混合物を、混合構成要素内へと移送することができ、そこで溶液は組み合わさって、産出物溶液を形成する。混合構成要素は、互いに液体連通する、複数の体積可変リザーバを備える。産出物溶液は、所望の程度の混合が実現されるまで、１つの体積可変リザーバから別の体積可変リザーバへと、繰り返し移送することができる。所望の程度の混合が実現されると、産出物溶液を、カートリッジ内の産出物チャンバへと直接移送することができ、又は、産出物チャンバへと移送する前にさらに処理することができる。
2009507221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産出物溶液を生み出すよう、異なる溶液を混合するように構成された混合構成要素と、
前記混合構成要素と前記カートリッジ内の１つ又は複数のチャンバとの間に、液体連通をもたらす１つ又は複数のチャネルと
を備えるカートリッジ。
【請求項２】
前記混合構成要素が、互いに液体連通する複数の体積可変リザーバを備える請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
混合チャネルが、前記混合構成要素内の前記体積可変リザーバ間を液体連通とし、１つ又は複数の前記体積可変リザーバが、少なくとも部分的に、前記混合チャネル内の開口を覆って配置された可撓性部材によって区画される請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記混合チャネルの断面積が、前記混合構成要素から液体を運び去るように構成された１つ又は複数のチャネルの断面積よりも大きい請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記混合構成要素と１つ又は複数の保管リザーバとの間を液体連通とするように構成された、１つ又は複数の入口チャネルをさらに備える請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項６】
１つ又は複数の前記入口チャネルが、前記通気チャネルから気体を通気するように構成された通気チャネルと液体連通し、前記通気チャネルが、体積可変リザーバへと、かつ／又はそこから前記気体を移送するように構成される請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記１つ又は複数の弁を閉じることによって、前記混合構成要素を前記１つ又は複数の保管リザーバから水力学的に遮断するように、１つ又は複数の弁が、１つ又は複数の前記入口チャネルに沿って配置される請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記カートリッジが、前記保管リザーバの少なくとも一部を含む保管構成要素を備え、
前記カートリッジが、前記保管構成要素と結合されるように構成された移送構成要素を備え、前記移送構成要素が、前記溶液を１つ又は複数のリザーバから前記１つ又は複数のチャンバへと移送するように構成され、前記移送構成要素が、前記保管構成要素に取外し可能に取り付けられる請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項９】
２つ以下のチャネルが、前記混合構成要素と直接液体連通する請求項８に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
１つ又は複数の体積可変リザーバが、前記混合構成要素と１つ又は複数の前記チャンバとの間のチャネルに沿って配置される請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
複数の前記チャンバが、前記混合構成要素と液体連通し、前記チャンバがそれぞれ、別々の体積可変リザーバと液体連通する請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
１つ又は複数のセンサが、前記各チャンバ内に配置され、各チャンバが、別々の体積可変リザーバと液体連通し、１つ又は複数の弁が、前記１つ又は複数の弁を閉じることによって前記チャンバが前記混合構成要素から水力学的に遮断されるように、前記チャネル内に配置される請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記チャンバがそれぞれ、液体内の作用物質の存在及び／又は量を検出するための、１つ又は複数の電気化学的センサを備える請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
カートリッジ内の溶液を混合する方法において、
カートリッジ内の複数の体積可変リザーバを備える混合構成要素内へと、複数の異なる溶液を移送するステップであって、前記異なる溶液が、前記混合構成要素内で組み合わさって産出物溶液となる、前記移送するステップと、
前記産出物溶液内の前記溶液を混合するように、前記産出物溶液を、前記体積可変リザーバのうちの１つから、別の前記体積可変リザーバ内へと移送するステップと、
前記産出物溶液を、前記カートリッジ内の１つ又は複数のチャンバへと移送するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記産出物溶液を、前記体積可変リザーバのうちの１つから、別の前記体積可変リザーバ内へと移送するステップが、前記産出物溶液を、同一の体積可変リザーバ内へと２回以上移送することを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記混合構成要素が３つ以上の体積可変リザーバを備えない請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記産出物溶液を前記体積可変リザーバのうちの１つから移送する前に、前記混合構成要素内の前記産出物溶液を前記カートリッジの別の領域から水力学的に遮断するように、前記カートリッジ上の１つ又は複数の弁を閉じるステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記産出物溶液を、前記体積可変リザーバのうちの１つから移送した後、及び、前記産出物溶液を前記カートリッジ内の前記１つ又は複数のチャンバへと移送する前に、少なくとも１つの前記弁を開くステップをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
混合チャネルが、第１の体積可変リザーバと第２の体積可変リザーバとの間を液体連通とし、少なくとも１つの前記体積可変リザーバが、少なくとも部分的に、前記混合チャネル内の開口を覆って配置された可撓性部材によって区画される請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
カートリッジ内の複数のチャンバと、
それぞれ互いに液体連通し、かつ前記チャンバと液体連通する、複数の体積制御デバイスと、
１つ又は複数の弁とを備え、前記弁のすべて又は一部を閉じることによって、前記体積制御デバイスのうちの１つである第１の体積制御デバイスとその他の体積制御デバイスとの間の前記液体連通が閉じられ、前記第１の体積制御デバイスと前記チャンバのうちの第１のチャンバとの間の前記液体連通が開かれたままとなり、前記第１の体積制御デバイスと、前記第１のチャンバ以外の前記チャンバとの間の前記液体連通が閉じられるように、前記１つ又は複数の弁が配置されるカートリッジ。
【請求項２１】
前記体積制御デバイスがそれぞれ、体積可変リザーバを備える請求項２０に記載のカートリッジ。
【請求項２２】
前記体積可変リザーバのうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に、溶液を移送するように構成された移送チャネル内の開口を覆う可撓性部材によって区画される請求項２１に記載のカートリッジ。
【請求項２３】
カートリッジを動作させる方法において、
１つ又は複数の溶液を、カートリッジ内に含まれる複数の体積制御デバイスのうちの、少なくとも第１の体積制御デバイスの内部へと移送するステップであって、前記体積制御デバイスがそれぞれ、互いに連通し、かつ複数のチャンバと液体連通する、前記移送するステップと、
前記第１の体積制御デバイスとその他の体積制御デバイスとの間の前記液体連通を閉じ、前記第１の体積制御デバイスと前記チャンバのうちの第１のチャンバとの間の前記液体連通を開いたままとし、前記第１の体積制御デバイスと前記第１のチャンバ以外の前記チャンバとの間の前記液体連通を閉じるように、前記カートリッジ上の全部又は一部の弁を閉じるステップと、
前記溶液を、前記第１の体積制御デバイスから前記第１のチャンバへと移送するステップとを含む方法。
【請求項２４】
前記体積制御デバイスがそれぞれ体積可変リザーバを備える請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶液を、前記第１の体積制御デバイスから前記第１のチャンバへと移送するステップが、体積可変リザーバの体積を減少させることを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
カートリッジ内の複数のチャンバと、
１μｌより大きい最大体積を有する、１つ又は複数の体積可変リザーバと、
前記１つ又は複数の体積可変リザーバと前記チャンバとの間を液体連通とする、１つ又は複数の移送チャネルとを備えるカートリッジ。
【請求項２７】
移送チャネルを通って溶液が移送されるときに、通気チャネルが前記移送チャネルから気体を除去するように、前記移送チャネルと接続される通気チャネルと、
前記通気チャネル内の圧力が上昇するときに、前記体積可変リザーバの体積が増大するように、前記通気チャネルと流体連通する体積可変リザーバと
を備えるカートリッジ。
【請求項２８】
前記体積可変リザーバが、少なくとも部分的に、前記通気チャネル内の開口を覆って配置された可撓性層によって区画される請求項２７に記載のカートリッジ。
【請求項２９】
カートリッジを動作させる方法であって、
前記移送チャネルを通って溶液が移送されるとき、気体を移送チャネルから通気チャネル内へと放出するステップと、
前記放出された気体を、大気に対して閉じられた体積可変リザーバ内へと移送するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アッセイに関し、特に、アッセイで使用するためのカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料内の生物学的又は化学的作用物質の存在及び／又は量を検出するために、様々なアッセイが開発されている。野外で実行することができるアッセイが所望されることにより、より小さくより効率的なアッセイ機器の需要が増大してきた。この需要は、カートリッジ内で保持される１つ又は複数のセンサを用いる機器を用いて満たされてきた。カートリッジは、一般に、アッセイが実行される場所で、アッセイシステムから抜き出し、又はアッセイシステム内へと挿入することができる。
【０００３】
アッセイ中に、１種類又は複数種類の溶液が、センサへと運搬される。これらの溶液の保管及び調製は、この技術の実装に対する大きな障害となっている。さらなる障害は、これらの溶液を適切な条件下で、センサへと効率的に移送することに伴う困難である。例えば溶液は、センサへと移送される直前に混合を必要とすることが多い。例として、血液と溶解用緩衝液を、センサへと移送する前に混合し、又はプローブ溶液と溶解液を、センサへと運搬する前に混合することが望ましいことが多い。その結果、より効率的かつ有効な、アッセイ機器が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
カートリッジが開示される。カートリッジは、１つ又は複数の体積可変リザーバを有する。例えば、カートリッジは、カートリッジ内の１つの位置から、カートリッジ内の別の位置へと流体を移送するための、移送チャネルを備えている。チャネル内の開口は、チャネルから体積可変リザーバ内へと、かつ／又は体積可変リザーバからチャネル内へと、流体が流れることを可能にする。体積可変リザーバは、少なくとも部分的に、開口を覆って配置される可撓性層によって形成することができる。可撓性層の撓みによって、リザーバの体積が変化することが可能になる。
【０００５】
カートリッジは、産出物チャンバへと移送することができる産出物溶液を形成するように、異なる溶液を混合させるための、混合構成要素を備えている。混合構成要素は、複数の体積可変リザーバを備えている。混合チャネルは、混合構成要素内の体積可変リザーバ間で、溶液を移送することができる。さらにカートリッジは、溶液を混合構成要素内へと移送するように構成された、１つ又は複数の入口チャネルと、産出物溶液を産出物チャンバへと移送するように構成された、１つ又は複数の出力チャネルとを備えている。
【０００６】
また、カートリッジの混合構成要素内の溶液を混合する方法も開示される。この方法は、産出物溶液を形成するように、複数の溶液を混合構成要素内へと移送することを含む。次いで、産出物溶液は、所望の程度の混合が実現されるまで、１つの体積可変リザーバから別の体積可変リザーバへと移送される。所望の程度の混合が実現された後、産出物溶液の全部又は一部を、１つ又は複数の産出物チャンバへと移送することができる。
【０００７】
チャンバ内へと移送される溶液の体積を制御するために、体積可変リザーバを用いることもできる。例えば、カートリッジは、複数の体積可変リザーバを備えることができ、体積可変リザーバはそれぞれ、互いに液体連通し、かつカートリッジ内の複数のチャンバと液体連通する。カートリッジはまた、１つ又は複数の弁を備えることができ、１つ又は複数の弁は、弁の一部を閉じることによって、第１の体積可変リザーバとチャンバのうちの第１のチャンバとの間の液体連通を可能にしながら、体積可変リザーバのうちの第１の体積可変リザーバとその他の体積可変リザーバとの間の液体連通が閉じられるように、構成される。
【０００８】
チャンバ内へと移送される溶液の体積を制御するように、カートリッジを動作させる方法もまた、開示される。この方法は、溶液を、カートリッジ内の第１の体積可変リザーバ内へと移送することを含む。第１の体積可変リザーバは、カ―トリッジ内の１つ又は複数の第２の体積可変リザーバと、液体連通する。カートリッジはまた、第１の体積可変リザーバ及び１つ又は複数の第２の体積可変リザーバと流体連通する、第１のチャンバと、１つ又は複数の第２のチャンバとを備える。この方法はまた、第１の体積可変リザーバと、１つ又は複数の第２の体積可変リザーバとの間、及び第１の体積可変リザーバと、１つ又は複数の第２のチャンバとの間の液体連通を閉じるように、１つ又は複数の弁を閉じることを含む。したがって、第１の体積可変リザーバを、１つ又は複数の第２の体積可変リザーバから、かつ１つ又は複数の第２のチャンバから、水力学的に遮断するように、１つ又は複数の弁が閉じられる。この方法は、第１の体積可変リザーバから第１のチャンバへと、溶液を移送することをさらに含む。
【０００９】
１つ又は複数の体積可変リザーバを、通気チャネルと関連づけて用いることができる。例えばカートリッジは、通気チャネルが移送チャネルから気体を運び出すように、移送チャネルと交差する通気チャネルを備えている。通気チャネルは、体積可変リザーバと流体連通させることができる。したがって通気チャネルは、移送チャネルから体積可変リザーバへと、気体を移送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
保管リザーバからカートリッジ内の１つ又は複数のチャンバへと、溶液を移送するためのカートリッジが開示される。カートリッジは、１つ又は複数の体積可変リザーバを備える。体積可変リザーバの体積は、変化させることができる。
【００１１】
カートリッジは、産出物溶液を形成するように異なる溶液を混合させるための、混合構成要素を備えている。異なる溶液を、混合構成要素内へと移送することができ、溶液はそこで組み合わさって、産出物溶液を形成する。混合構成要素は、互いに液体連通する、複数の体積可変リザーバを備える。産出物溶液は、所望の程度の混合が実現されるまで、体積可変リザーバのうちの１つから別の体積可変リザーバへと、移送することができる。所望の程度の混合が実現されると、産出物溶液を、カートリッジ内のチャンバへと直接移送することができ、又は、チャンバへと移送する前に、さらに処理することができる。いくつかの例では、チャンバは、試料内の作用物質の存在及び／又は量を検出するための、電気化学的センサなどのセンサを備える。その結果、カートリッジは、異なる溶液を、センサへと移送する前に混合することを可能にする。
【００１２】
カートリッジは、複数の体積制御デバイスを備えている。体積制御デバイスは、チャンバと液体連通する、体積可変リザーバを備えている。溶液を、保管リザーバから体積可変リザーバ内へと、移送することができる。次いで、体積可変リザーバからチャンバ内へと所望の体積の溶液が流れるように、体積可変リザーバの体積を変化させることができる。いくつかの例では、チャンバは、試料内の作用物質の存在及び／又は量を検出するための、電気化学的センサなどのセンサを備える。したがって、カートリッジは、センサへと移送される溶液の体積を制御するための能力を与える。
【００１３】
カートリッジはまた、溶液が移送される移送チャネルから流体を放出する、１つ又は複数の通気チャネルを備えている。通気チャネルは、体積可変リザーバと液体連通させることができる。体積可変リザーバは、追加の流体が通気チャネルに入る結果として通気チャネル内の圧力が増大するにつれて、拡張することができる。したがって、流体は、体積可変リザーバ内へと放出される。その結果、カートリッジは、溶液が移送されるチャネルから放出される、気体及び別の流体の内部保管を可能にする。
【００１４】
図１Ａから図１Ｂは、カートリッジ１０を示す。カートリッジ１０は、移送構成要素１３と結合されるように構成された、保管構成要素１２を備える。図１Ａは、カートリッジ１０を組立てる前の、保管構成要素１２と移送構成要素１３を示す斜視図である。図１Ｂは、組立てた後のカートリッジ１０を示す斜視図である。
【００１５】
保管構成要素１２及び移送構成要素１３は、実質的に平坦な界面を形成するように、互いに結合させることができる。例えば、保管構成要素１２と移送構成要素１３の結合では、図１Ｂに示すように、移送構成要素の上面を、保管構成要素の下面と接触させて配置する。
【００１６】
保管構成要素１２は、アッセイと関連づけて使用される溶液を保管するように構成された、１つ又は複数のリザーバ１４を備える。保管構成要素は、溶液を１つ又は複数のリザーバ内に保持するように位置決めされた、媒体を備えている。いくつかの例では、媒体は、１つ又は複数のリザーバを封止するように位置決めされる。
【００１７】
移送構成要素１３は、保管構成要素１２のリザーバ１４内に保管された溶液を、移送構成要素１３内の１つ又は複数のチャンバ（図示せず）へと移送するように構成される。移送構成要素１３は、保管構成要素１２上の媒体の完全性を分断させるように構成された１つ又は複数の分断機構１６を備えることができ、それにより出口が設けられ、そこを通って保管構成要素上のリザーバ１４内の溶液が、リザーバ１４を流出し、移送構成要素１３内へと流入する。分断機構１６は、保管構成要素１２を移送構成要素１３へと結合させるときに、媒体の完全性を分断させるように構成することができる。いくつかの例では、図１Ａに明らかであるように、１つ又は複数の分断機構１６が、移送構成要素１３の片面から延びる。以下で明らかになるように、移送構成要素１３はまた、分断機構１６によって形成された分断部を通って流れる溶液を受けるように位置決めされる、内腔（図示せず）を備えている。内腔は、溶液を移送機構１３内へと移送することができる。いくつかの例では、内腔は、分断機構１６内に含まれる。
【００１８】
図２は、移送構成要素１３の内部を示す概略図である。移送構成要素１３は、１つ又は複数の産出物チャンバ２６を備えている。産出物チャンバ２６は、空とし、保管チャンバとして働くことができる。さらに、またあるいは、産出物チャンバは、産出物を処理するための構成要素を備えている。例えば、産出物チャンバは、濾過用の多孔性材料、触媒、産出物との反応用の反応物、培地もしくは培養用媒体、増幅用の試薬、及び／又は、化学的もしくは生物学的作用物質をチャンバ内に係留するための被膜を、含むことができる。いくつかの例では、１つ又は複数の産出物チャンバは、１つ又は複数のセンサ（図示せず）を備える。適切なセンサは、電気化学センサを含むが、これに限定されない。電気化学センサの例は、本明細書にその全体が組み込まれる「Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｃｈｉｐ」という名称の、２００１年５月５日出願の米国特許出願第０９／８４８７２７号において教示されている。産出物チャンバは、電気化学センサに加えて、又は電気化学センサの代わりに、別のセンサを保持することができる。例えば、カートリッジは、光学センサ、温度センサ、ｐＨセンサなどを備えている。センサは、感知チャンバ内、あるいは、カートリッジの内部又は外部のどこかに配置することができる。
【００１９】
移送構成要素１３は、溶液を産出物チャンバへと移送する前に別々の溶液を混合するための、混合構成要素２７を備える。以下で明らかになるように、混合構成要素は、互いに液体連通する、複数の体積可変リザーバを備えている。
【００２０】
移送構成要素１３は、溶液が内部を流れる複数の移送チャネルを備える。例えば、カートリッジは、溶液を混合構成要素２７へと移送するための、複数の入口チャネルを備える。混合構成要素２７は、１つ又は複数の産出物チャンバへと移送される産出物溶液を形成するように、別々の溶液を混合するために使用することができる。入口チャネルの例は、流体を分断機構１６から移送するように構成された入口チャネル２８と、溶液を入口チャネル２８から混合構成要素２７へと移送するように構成された、第１の共通チャネル２９とを備える。移送構成要素はまた、溶液を混合構成要素から産出物チャンバへと移送する、出口チャネルを備える。出口チャネルの例は、溶液を産出物チャンバへと移送するように構成された複数の独立チャネル３０と、溶液を混合構成要素２７から独立チャネル３０へと移送するように構成された、第２の共通チャネル３２とを備える。
【００２１】
移送構成要素１３は、複数の通気チャネル３４を備える。通気チャネルは、移送チャネルから気体を移送するように、移送チャネルのうちの１つと接続される。例えば、図２に示す通気チャネルは、空気が入口チャネルから放出されるように、入口チャネルと接続される。特に、通気チャネルは、弁にて入口チャネルと接続される。通気チャネル３４は、弁を通って溶液が流れることを可能にしながら、空気を弁から放出させるように構成される。例えば、通気チャネルは、溶液が入口チャネルに沿って弁内へと移送される間に、空気を入口チャネルから放出するように、構成することができる。通気チャネルは、通気リリーフデバイス３５と流体連通し、通気チャネルによって運ばれた気体が、そこで保管され、かつ／又は大気へと放出される。
【００２２】
移送構成要素１３は、各産出物チャンバから延びる廃棄物チャネル３６を備える。廃棄物チャネル３６は、溶液を産出物チャンバから運び出すように構成される。
【００２３】
移送構成要素１３は、移送構成要素１３を通る溶液の流れを制御するように構成された複数の弁を備える。第１の弁３８はそれぞれ、第１の共通チャネル２９と分断機構１６との間に配置される。入口チャネル２８の長さの一部に沿ってそれぞれ配置された、第１の弁３８を示すが、１つ又は複数の第１の弁を、入口チャネル２８と第１の共通チャネル２９との交点に配置することができる。第２の弁４０は、各独立チャネル３０と、分断機構１６との間に配置される。独立チャネル３０の長さの一部に沿ってそれぞれ配置された、第２の弁４０を示すが、１つ又は複数の第２の弁を、独立チャネル３０と第２の共通チャネル３２との交点に配置することができる。
【００２４】
入口弁４１は、第１の共通チャネル２９に沿って配置され、出口弁４２は、第２の共通チャネル３２に沿って配置される。移送構成要素は、任意で、第２の共通チャネル３２に沿って配置された、１つ又は複数の体積制御デバイス４４を備える。体積制御デバイス４４は、産出物チャンバへと移送される液体の体積を制御するために用いることができる。以下で明らかになるように、体積制御デバイス４４は、体積可変リザーバを備えている。
【００２５】
図示の移送構成要素は、互いに液体連通し、かつ産出物チャンバと液体連通する、複数の体積制御デバイスを備える。例えば、第２の共通チャネル３２の一部は、体積制御デバイスとの間に液体連通を形成する。遮断弁４３は、体積制御チャネル間及び独立チャネル３０間で、第２の共通チャネル３２に沿って配置される。その結果、遮断弁４３を閉じることにより、体積制御デバイスと一方の産出物チャンバとの間の液体連通を閉鎖しながら、体積制御デバイスともう一方の産出物チャンバとの間の液体連通が可能になる。
【００２６】
いくつかの例では、溶液は、リザーバ１４（図１Ａ）から混合構成要素内へと移送される。溶液は、混合チャンバ内で混合され、産出物溶液となる。次いで産出物溶液は、所望の体積で、各産出物チャンバ２６内へと移送される。例えば、溶液運搬の間に空気を放出するために、Ｖ1と表示される第１の弁３８、入口弁４１、及び関連する通気リリーフデバイス３５を開くことができ、通気後に、出口弁４２が閉じられ、Ｐ1と表示される分断機構５６によって分断されたリザーバ（図１Ａ）内に収容された溶液の圧力を、上昇させることができる。溶液は、入力チャネル２８の第１の部分を通り、Ｖ1と表示される第１の弁３８を通り、入力チャネルの第２の部分内、第１の共通チャネル２９内、及び混合構成要素２７内へと流れる。Ｖ1と表示された第１の弁３８が閉じられ、Ｖ2と表示された第１の弁３８が開かれ、Ｐ2と表示された分断機構１６によって分断されたリザーバ（図１Ａ）内に収容された第２の溶液上の圧力を、上昇させることができる。第２の溶液は、入力チャネル２８の第１の部分を通り、Ｖ2と表示された第１の弁３８を通り、入力チャネルの第２の部分内、第１の共通チャネル２９内、及び混合構成要素２７内へと流れる。移送構成要素が、入口弁４１を備える場合、入口弁及び／又は各第１の弁３８を閉じることができ、産出物溶液を形成するように溶液を混合するために、混合構成要素が動作させられる。移送構成要素が、入口弁４１を備えない場合、各第１の弁３８を閉じることができ、産出物溶液を形成するように溶液を混合するために、混合構成要素が動作させられる。
【００２７】
移送構成要素が、体積制御デバイスを備えない場合、出口弁４２を開くことができ、産出物溶液が、混合構成要素から移送され、第２の弁４０と接触する。溶液を受容するための産出物チャンバと接続された、第２の弁４０が開かれ、溶液は、関連する独立チャネル３０を通り、産出物チャンバ２６内へと流れる。移送構成要素が体積制御デバイスを備え、特定の体積の溶液を産出物チャンバ内へと運搬することが望ましい場合、第２の弁４０が閉じられ、出口弁４２が開かれ、遮断弁４３が開かれ、産出物溶液が、混合構成要素２７から体積制御デバイス内へと移送される。次いで、体積制御デバイスを一方の産出物チャンバから水力学的に遮断しながら、各体積制御デバイスからもう一方の産出物チャンバ内へと溶液を移送することが可能になるように、出口弁４２と遮断弁４３が閉じられる。例えば、ＶＣ1と表示された体積制御デバイスは、ＳＣ1と表示された産出物チャンバと液体連通するが、ＳＣ2と表示された産出物チャンバからは遮断される。次いで、体積制御デバイス内の所望の体積の溶液が、産出物チャンバ内へと移送されるように、各体積制御デバイスが動作させられる。
【００２８】
図３Ａから図３Ｃは、保管構成要素１２のための適切な構造を示す。図３Ａは、保管構成要素１２を示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａ内のＢで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った、図３Ａに示す保管構成要素１２の断面図である。図３Ｃは、カートリッジを組立てる前の、保管構成要素１２を示す斜視図である。保管構成要素１２は、カバー４６、基部４８、及び封止媒体５０を備える。カバー４６は、共通プラットホーム５４から延びる、複数のポケット５２を備える。カバー４６は、各ポケット５２がリザーバ１４の一部を区画し、基部４８がリザーバ１４の別の部分を区画するように、基部４８に結合される。複数の開口５３がそれぞれ、基部４８を通って延び、リザーバ１４内に開口を設けるように配置される。
【００２９】
封止媒体５０は、リザーバ内の溶液を封止するように、穴を横断して延びる。封止媒体５０は、１つ又は複数の層の材料を含むことができる。好ましい封止媒体５０は、１次層を備え、１次層は、基部４８内の開口５３を封止し、穿刺された後に再封止することができる。例えば、封止層５０は、隔壁を備えている。隔壁の使用により、リザーバ１４に溶液を充填するプロセスを単純化することができる。例えば、２つの内腔を有する針を、隔壁を通し、かつ基部４８内の開口５３のうちの１つを通して、リザーバ１４内へと挿入することができる。一方の内腔を通して、リザーバ１４内の空気をリザーバ１４から抜き出すことができ、もう一方の内腔を通して、溶液をリザーバ１４内へと分配することができる。隔壁は、針がリザーバ１４から引き抜かれた後、再封止する。
【００３０】
カバー４６のための適切な材料は、熱成形ＰＶＣフィルム、ポリエチレン、ポリウレタン、又は別のエラストマーなど、熱成形フィルムを含むが、これらに限定されない。基部４８は、剛性材料で構築することができる。剛性材料は、溶液保管構成要素の形状を保存することができる。基部４８のための適切な材料は、ＰＶＣ、ポリエチレン、ポリウレタン、又は別のエラストマーを含むが、これらに限定されない。封止媒体の１次層のための適切な材料は、Ｓｉｌｉｃｏｎｅ４０Ｄ、ポリエチレン、又は別のエラストマーなど、隔壁材料を含むが、それらに限定されない。カバーを基部４８に接合するための適切な技術は、ＲＦシール、ヒートボンディング、又は接着剤を含むが、それらに限定されない。封止媒体５０を基部４８に接合するための適切な技術は、ヒートボンディング、レーザ溶接、エポキシ、又は（１つ又は複数の）接着剤を含むが、それらに限定されない。
【００３１】
図３Ｄから図３Ｅは、図３Ａから図３Ｃ内に示す保管構成要素とともに使用するのに適した、移送構成要素を示す。図３Ｄは、移送構成要素の一部を示す斜視図である。複数の穿刺機構５６が、移送構成要素の片面から延びる。穿刺機構５６は、封止媒体の封止完全性を分断することができる、分断機構として働く。図３Ｅは、図３Ａの保管構成要素及び図３Ｄの移送構成要素を用いる、カートリッジを示す断面図である。断面は、穿刺機構５６に沿っている。
【００３２】
穿刺機構５６は、保管構成要素内のポケットと位置合せされるように、移送構成要素上に配置される。保管構成要素１２と移送構成要素１３を結合するとき、穿刺機構５６は、リザーバを封止する封止媒体５０の一部を穿刺する。封止媒体５０の穿刺によって、リザーバ内の溶液を、穿刺機構５６と接触させて流すことが可能になる。内腔５７が、１つ又は複数の穿刺機構１６内を通り、移送構成要素１３内へと延びる。したがって、内腔５７は、リザーバから移送構成要素１３内へと溶液を移送することができる。
【００３３】
図３Ｅに明らかなように、穿刺機構５６は、保管構成要素１２の基部４８内の開口５３と位置合せされるように、移送構成要素１３上に配置される。基部４８は、穿刺機構５６によって穿刺することができない材料で、構築することができる。したがって穿刺機構は、開口を横断して延びる、封止媒体の一部を穿刺する。その結果、基部４８は、穿刺機構５６によって作り出される分断の位置を、封止媒体５０の局部的な区域に限定する。
【００３４】
図４Ａから図４Ｄは、分断機構１６の別の一実施形態を用いるカートリッジを示す。図４Ａは、図３ＡのＢと表示される線に沿った、保管構成要素１２の断面図である。保管構成要素１２は、カバー４６、基部４８、及び封止媒体５０を備える。図４Ｂは、図４Ａに示す保管構成要素を、封止媒体５０が定位置にない状態で示す底面図である。図４Ｃは、分断機構を有する移送構成要素の一部を示す斜視図である。図４Ｄは、図４Ｃの移送構成要素１３上に示す分断機構１６を用いる、カートリッジを示す断面図である。
【００３５】
開口５３は、リザーバ１４からの流体通路を形成するように、保管構成要素１２の基部４８を通って延びる。基部４８は、基部４８の底部内へと延び、開口５３を取り囲む凹部５８を備える。移送構成要素を保管構成要素と結合させる前に、封止媒体５０が、凹部５８と開口５３を横断して延び、したがって、図４Ａに明らかなように、開口５３を封止する。
【００３６】
図４Ｃに示す移送構成要素の片面から延びるリッジ５９は、移送構成要素１３の面上にカップを形成する。カップは、分断機構１６として働く。保管構成要素１２と移送構成要素１３を結合するとき、カップは、図４Ｄに示すように、封止媒体５０の一部を凹部５８内へと押す。押下運動は、封止媒体５０を伸張させる。封止媒体５０は、伸張すると開くが伸張なしでは閉じる、１つ又は複数のチャネルを備えている。１つ又は複数のチャネルが、開口５３及び／又は凹部５８上に配置される。その結果、リザーバ１４内の溶液が、リザーバ１４から１つ又は複数のチャネルを通り、分断機構１６と接触して流れることができる。したがって、カップによって開かれた１つ又は複数のチャネルは、封止媒体の封止完全性の分断部として働く。開口６１は、カップの底部から、移送構成要素１３内へと延びる。その結果、溶液は、リザーバ１３から、封止媒体５０内の１つ又は複数の分断部を通り、移送構成要素１３内へと流れることができる。
【００３７】
カップとともに使用するための適切な封止媒体は、熱成形エラストマー（ＴＰＥ）を含むが、これに限定されない。
【００３８】
図示の凹部５８は、開口５３を取り囲み、開口５３の周りにリップ６３が形成されるように開口から離隔されるが、凹部５８は、開口から離隔しなくてもよい。例えば、凹部５８は、リップ６３が存在しないように、開口５３内へと直接移行することができる。リップ６３が存在しない場合、分断機構は、カップとして、尖っていない穿刺機構として、又はその２つの組合せとして構築することができる。
【００３９】
開口を取り囲む凹部が開示されるが、凹部５８は、開口５３を取り囲まずに、開口５３に隣接して配置することができ、関連する分断機構１６は、凹部５８によって受けられるように構成されたリッジを含む。図４Ｃは、カップを備える単一の分断機構１６を有する移送構成要素１３を示すが、移送構成要素上の複数又はすべての分断機構が、カップを備えている。さらに、移送構成要素は、分断機構として働く、穿刺機構とカップの組合せを備えている。
【００４０】
ポケットが保管構成要素内のリザーバとして働く場合、ポケットは、外部圧力が加えられるときに変形可能とすることができる。カートリッジ１０の動作中に、操作者は、溶液をリザーバ内から移送構成要素１３内へと押し進めるために、ポケットに圧力を加えることができる。したがって、ポケットに加えられた圧力を用いて、溶液をリザーバから移送構成要素内へと移送することができる。ＰＶＣ又はポリウレタンなど、保管構成要素１２のカバー４６のための材料は、ポケット５２に圧力を加えることによってポケット５２を変形させることを可能にする。
【００４１】
上記で説明した各保管構成要素は、各開口５３を横断して延びる単一の封止媒体を有するが、保管構成要素は、複数の封止媒体を備えることができ、各封止媒体は、１つ又は複数の開口を横断して延びることができる。
【００４２】
図示しないが、上記で開示した封止媒体５０は、１次封止層を覆って配置される２次封止層を備えている。２次封止層は、保管構成要素１２上の（１つ又は複数の）リザーバ１４内へと溶液が装填された後に、保管構成要素に適用することができ、保管構成要素の移送及び／又は保管中に、封止媒体５０を通る溶液の漏れを防止するように選択することができる。２次封止層は、カートリッジが組立てられる前に取り外すことができ、又は定位置に残すことができる。２次封止層のための適切な材料は、Ｍｙｌａｒを含むがこれに限定されない。２次封止層は、接着剤で、又は表面張力を用いて、保管構成要素に取り付けることができる。
【００４３】
図５Ａから図５Ｃは、図２に関して開示したように動作するよう構成された、移送構成要素１３のための適切な構造を示す。図５Ａは、移送構成要素１３を組立てる前の、移送構成要素１３の部品を示す斜視図である。図５Ｂは、移送構成要素１３を組立てる前の移送構成要素１３の部品を示す、別の斜視図である。図５Ｂの視野は、図５Ａの視野に対して上下が逆である。移送構成要素１３は、カバー６２と可撓性層６４との間に配置された、基部６０を備える。図５Ｃは、図５Ｂに示すカバー６２の、Ｃで表示される線に沿った断面図である。
【００４４】
カバー６２は、共通プラットホーム６６から延びる、複数の分断機構１６を備える。凹部６８は、図５Ｂ、図５Ｃに明らかなように、カバー６２の底部内へと延びる。以下で明らかになるように、これらの凹部６８は、移送部材内の、移送チャネルの頂部及び側部、並びに産出物チャンバ２６を区画する。例えば、凹部６８の側部は、チャネルの側部及び産出物チャンバの側部として働く。カバー６２はまた、分断機構１６へと続く内腔への開口２０としてそれぞれ働く、複数の開口２０を備える。
【００４５】
基部６０は、溶液内の作用物質の存在及び／又は量を検出するための、複数のセンサ７０を備える。センサ７０は、移送構成要素の組立時に、各センサが産出物チャンバ内に配置されるように、基部６０上に配置される。図示のセンサは、作用電極７２、参照電極７４、及び対向電極７６を備える。いくつかの例では、各電極は、単一層の導電性材料から形成される。適切な導電性材料は金を含むが、これに限定されない。導線７８は、各電極と電気接点８０との間に、電気接続をもたらす。別のセンサ構造が、本明細書にその全体が組み込まれる「Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｃｈｉｐ」という名称の、２００１年５月５日出願の米国特許出願第０９／８４８７２７号において開示されている。
【００４６】
移送構成要素の組立時は、カバー６２を貫通して延びる開口８２を通って、電気接点８０にアクセスすることができる。図示しないが、保管構成要素は、開口８２と位置合せされる複数の開口を備えているので、移送構成要素内の開口８２と保管構成要素の開口の両方を通して、電気接点８０にアクセスすることができる。あるいは、カートリッジの組立後に移送構成要素内の開口８２が露出されたままとなるように、保管構成要素を構成することができる。これらの例では、移送構成要素内の開口８２を通して、接点にアクセスすることができる。
【００４７】
複数のリザーバ開口８３が、基部６０を通って延びる。以下で明らかになるように、リザーバ開口は、チャネル内の液体がそれを通って体積可変リザーバに出入りすることができる開口として働く。混合構成要素は、複数の体積可変リザーバを備える。さらに、体積制御デバイスがそれぞれ、体積可変リザーバを備えている。
【００４８】
複数の第１の弁チャネル８４と第２の弁チャネル８５が、基部６０を通って延びる。以下で明らかになるように、各第１の弁チャネル８４は、第２の弁チャネル８５と接続されるので、第１の弁チャネル８４と関連された第２の弁チャネル８５は、同じ弁の一部である。さらに、第１の弁チャネル８４は、弁入口として働き、第２の弁チャネル８４は、弁出口として働く。移送構成要素の組立時に、第１の弁のための第１の弁チャネル８４は、入力チャネルを通って流れる溶液が第１の弁チャネル内へと流れることができるように、入力チャネル２８と位置合せされ、関連する第２の弁チャネル８５は、第２の弁チャネル内の溶液が第１の共通チャネル内へと流れることができるように、第１の共通チャネルと位置合せされる。移送構成要素の組立時に、第２の弁のための第１の弁チャネル８４は、第２の共通チャネルを通って流れる溶液が第１の弁チャネル内へと流れることができるように、第２の共通チャネルと位置合せされ、関連する第２の弁チャネルは、第２の弁チャネル内の溶液が独立チャネル内へと流れることができるように、独立チャネルと位置合せされる。移送構成要素の組立時に、入口弁、出口弁、及び遮断弁のための、第１の弁チャネル８４は、第２の共通チャネルの一部を通って流れる溶液が第１の弁チャネル内へと流れることができるように、第２の共通チャネルの一部と位置合せされ、関連する第２の弁チャネルは、第２の弁チャネル内の溶液が第２の共通チャネルの別の部分内へと流れることができるように、独立チャネルと位置合せされる。
【００４９】
第１の通気開口８６もまた、基部６０を通って延びる。移送構成要素の組立時に、第１の通気開口８６は、各通気チャネル内の空気が第１の通気開口８６を通って流れることができるように、通気チャネル３４と位置合せされる。可撓性層６４は、複数の第２の通気開口８７を備える。第２の通気開口８７は、移送構成要素の組立時に、各第２の通気開口８７が第１の通気開口８６と位置合せされるように配置される。その結果、各通気チャネル３４内の空気は、第１の通気開口８６を通り、次いで第２の開口を通って流れることができる。したがって、各通気チャネル内の空気を、大気へと放出することができる。別の実施形態では、可撓性層６４上に通気開口８７が存在せず、通気チャネル３４から放出される空気は、可撓性層６４と通気チャネル３４との間に閉じこめられる。
【００５０】
図５Ａから図５Ｄは、移送構成要素の組立時に各産出物チャンバ内に配置されるセンサを示すが、センサは、１つの産出物チャンバ内のみに、又は一部の産出物チャンバ内に、配置することができる。いくつかの例では、いずれの産出物チャンバも、上記で開示されるようなセンサを備えない。
【００５１】
移送構成要素１３は、基部６０をカバー６２及び可撓性層６４に取り付けることによって、組立てることができる。移送構成要素１３の組立時に、チャネルは、基部６０、及びカバー６２内の凹部６８によって、部分的に区画される。例えば図５Ｄは、通気チャネル３４を有する移送構成要素１３の一部を示す断面図である。カバー６２は、通気チャネル３４の頂部と側部を区画し、基部６０は、通気チャネル３４の底部を区画する。
【００５２】
移送構成要素１３は、通気チャネル３４を通る溶液の流れを抑制しながら、空気が通気チャネル３４を通って流れることができるように、構成される。いくつかの例では、通気チャネル３４は、通気チャネル３４を通る溶液の流れを防止し又は減少させながら、通気チャネル３４を通る空気流を可能にするようにサイズ決めされる。
【００５３】
いくつかの例では、通気チャネル３４は、１つ又は複数の狭窄区間８９を備える。狭窄区間８９は、通気チャネル内の障害物を貫通する、複数のダクト、導管、チャネル、又は細孔を備えている。ダクト、導管、チャネル、又は細孔はそれぞれ、溶液の流れを妨げながら空気の流れを可能にするように、サイズ決めすることができる。例えば、図５Ｅは、狭窄区間８９を有する通気チャネル３４を有するカバー６２の一部を示す底面図である。図５Ｆは、Ｆで表示される線に沿った、狭窄区間８９を示す断面図である。狭窄領域８９は、溶液の流れを抑制し又は妨げながら、空気流を可能にするようにそれぞれサイズ決めされた、複数のダクト９１を備える。いくつかの例では、ダクト９１はそれぞれ、０．０１μｍ2未満の断面積を有する。多数のダクト９１の使用によって、溶液の流れを抑制するように構成された単一のダクト又は単一のチャネルを用いて達成することができるレベルを超えて、空気流の量を増大させることができる。その結果、多数のダクト９１は、通気チャネル３４を通して空気を流すことができる効率を、高めることができる。狭窄区間８９は、通気チャネル３４に沿ってどこにでも配置することもでき、単一の通気チャネル３４に沿って、多数の狭窄区間を使用することができる。さらに、狭窄区間８９は、通気チャネル３４の全長にわたって延びることができる。
【００５４】
あるいは、又はさらに、膜（図示せず）を、１つ又は複数の第２の通気開口８７を覆うように可撓性層６４上に配置することができる。膜は、膜を通る溶液の流れを防止しながら、膜を空気が通過することを可能にするように選択することができる。その結果、膜は、通気チャネル３４を通る溶液の流れを妨害することができる。膜は、第２の通気開口に対して、局所的に配置することができる。例えば、膜は、１つ又は複数の第２の通気開口を覆うように配置することができる。あるいは膜は、可撓性層６４上に配置され、複数の第２の通気開口８７を覆う、材料の層とすることができる。膜のための適切な材料は、ＰＴＦＥ又は多孔性ポリマーを含むが、これらに限定されない。膜が用いられる場合、通気チャネルもまた、溶液流を抑制するように構成することができるが、そうしなくてもよい。例えば、１つ又は複数の狭窄区間８９を、任意で膜とともに用いることができる。
【００５５】
図５Ａに示すカバー６２は、共通プラットホーム６６から延びる、複数の廃棄物出口構造９３を備える。これらの出口構造は、移送構成要素の組立時に廃棄物チャネル３６と位置合せされ、産出物チャンバからの廃棄溶液のための出口を形成する。出口構造は、カートリッジの組立時に保管構成要素上の空のリザーバ１４を穿刺する、穿刺機構とすることができる。これらの例では、廃棄溶液は、カートリッジの動作中にリザーバ１４内に流入する。あるいは、出口構造は、カートリッジの上方でアクセス可能とすることができる。例えば、出口構造は、保管構成要素を貫通し、又はその周りに、延びることができる。これらの例では、出口構造は、廃棄溶液をカートリッジから運び出す管又は別のデバイスと、連結させることができる。出口構造は、保管デバイス上に存在しなくてもよい。これらの例では、移送構成要素は、内部リザーバを備えることができ、その中に廃棄溶液が流入することができる。例えば、基部６０及びカバー６２は、廃棄物チャネル３６がその中に流れ込む、廃棄物リザーバを区画することができる。
【００５６】
カバー６２及び基部６０は、射出成形、又は熱成形（thermal forming）を含むがこれに限定されない技術によって、形成することができる。カバー６２や基部６０のための適切な材料は、ポリカーボネート又はポリエチレンを含むが、これらに限定されない。適切な可撓性層６４は、弾性膜又はシリコーンを含むが、これらに限定されない。カバー６２と基部６０を接合するための適切な技術は、レーザ溶接、熱ボンディング、又は接着剤の使用を含むが、これらに限定されない。基部６０と可撓性層６４とを接合するために、様々な技術を用いることができる。例えば、基部６０と可撓性層６４とを接合するために、レ―ザ溶接を使用することができる。以下から明らかになるように、可撓性層６４が移送構成要素に接合されない、移送構成要素の区間が存在する。これらの区間は、シャドー・マスクをレーザ溶接と併せて使用することによって、形成することができる。電極、電気接点、及びリード線は、集積回路の製造技術を利用して基部上に形成することができる。
【００５７】
カバー６２、基部６０、及び可撓性層６４は、移送機構内に弁を形成する。図６Ａから図６Ｅは、図５Ａから図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、弁のうちの１つを示す。図６Ａは、弁を備える移送構成要素の一部を示す平面図である。破線は、移送構成要素の内部に配置されたアイテムを示す。図６Ｂは、図６Ａに示す移送構成要素の一部を示す底面図である。図６Ｂ内の破線は、可撓性層６４が基部６０に取り付けられない、弁区間９１の位置を示す。図６Ｃは、図６Ａに示すカートリッジの、Ｃと表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。図６Ｄは、図６Ａに示すカートリッジの、Ｄと表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。
【００５８】
基部６０内の第１の弁チャネル８４は、入力チャネル内の溶液が第１の弁チャネル内へと流れることができるように、カバー６２内の入力チャネル８８と位置合せされる。したがって、第１の弁チャネル８４は、入力チャネルの一部を区画する。基部６０内の第２の弁チャネル８５は、第２の弁チャネル内の溶液が出力チャネル内へと流れることができるように、カバー６２内の出力チャネル８９と位置合せされる。基部６０及びカバー６２は、入力チャネル８８と出力チャネル８９との間で、ともに障害物９２を形成するように作用する。さらに、カバーは、入力チャネルと通気チャネルとの間に、第２の障害物を設ける。可撓性材料が、障害物９２、第１の弁チャネル、及び第２の弁チャネルを覆って配置される。その結果、可撓性材料が、入力チャネルの一部、及び出力チャネルの一部を覆って配置される。さらに、可撓性材料は、通気チャネルの一部を覆って配置される。
【００５９】
図６Ｄから図６Ｅは、弁の動作を示す。弁を通る溶液流の所望の方向が、図６ＤのＦで表示される矢印によって示される。可撓性層６４は、弁の上方で溶液に限界圧力が加えられる前に溶液が障害物９２の周りを流れないように、障害物９２の十分近くに配置される。結果として、図６Ｄは、溶液が弁を通って流れる前の弁を示す。溶液が弁に向かって流れるとき、入力チャネル８８内の空気は、図６ＣのＡで表示された矢印によって示されるように通気チャネル９０を通り、入力チャネル８８を出ることができる。通気チャネル９０は、空気が通気チャネル９０を通って流れることができるように、構築される。いくつかの例では、溶液は、通気チャネルの長さの全部又は一部を通って流れることもできる。溶液が通気チャネル内へと流れる例では、図５に関連して議論したように、１つ又は複数の狭窄区間を、通気チャネルに沿って任意で配置することができる。その結果、通気チャネル９０によって、空気及び／又は別の気体を入力チャネル８８から放出させることが可能になる。通気チャネル９０の一部が、弁区間内の入力チャネル８８と平行であるものとして示される。通気チャネル９０が平行であるという性質は、弁区間が溶液で満たされている間に、空気が流出し続けることを可能にする。
【００６０】
弁の動作中に、可撓性層６４と障害物９２との間の変位が変化する。例えば、弁が閉位置から開くとき、又は弁がさらに開くとき、可撓性層６４は、図６Ｅに示すように、障害物９２から離れて動く。障害物９２から離れる可撓性層６４の運動によって、障害物９２の周りの流体通路の体積が増大する。溶液にかかる上流の圧力が限界圧力を超え、あるいは、可撓性の膜が外力によって引き下げられると、図６ＥのＦで表示される矢印によって示されるように、溶液が、障害物９２の周りの流体通路を通って流れ始める。したがって、障害物から離れる可撓性層の運動によって、溶液が、入力チャネル８８から出力チャネル８９内に流入することが可能になる。
【００６１】
図７Ａから図７Ｃは、カートリッジと共に使用するのに適した、弁の別の実施形態を示す。図７Ａは、弁を備えるカバーの部分を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示すカバー６２を備える移送構成要素を示す、Ｂで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。図７Ｃは、図７Ａに示すカバー６２を備える移送構成要素を示す、Ｃで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。
【００６２】
基部６０内の第１の弁チャネル８４は、入力チャネル内の溶液が第１の弁チャネル内へと流れることができるように、カバー６２内の入力チャネル８８と位置合せされる。したがって、第１の弁チャネル８４は、入力チャネルの一部を区画する。基部６０内の第２の弁チャネル８５は、第２の弁チャネル内の溶液が出力チャネル内へと流れることができるように、カバー６２内の出力チャネル８９と位置合せされる。したがって、第２の弁チャネル８４は、出力チャネルの一部を区画する。基部６０及びカバー６２はともに、入力チャネル８８と出力チャネル８９との間で、障害物９２を形成するように作用する。さらに、カバーは、入力チャネルと通気チャネルとの間に、第２の障害物を設ける。可撓性材料が、障害物９２、第１の弁チャネル、及び第２の弁チャネルを覆って配置される。その結果、可撓性材料が、入力チャネルの一部、及び出力チャネルの一部を覆って配置される。さらに、可撓性材料は、通気チャネルの一部を覆って配置される。
【００６３】
図７Ｂから図７Ｄは、弁の動作を示す。弁を通る溶液流の所望の方向が、図７ＣのＣで表示される矢印によって示される。可撓性層６４は、弁の上流で溶液に限界圧力が加えられる前に溶液が障害物９２の周りを流れないように、障害物９２の十分近くに配置される。結果として、図７Ｃは、溶液が弁を通って流れる前の弁を示す。溶液が弁に向かって流れるとき、入力チャネル８８内の空気は、図７ＢのＢで表示された矢印によって示されるように通気チャネル９０を通り、入力チャネル８８を出ることができる。いくつかの例では、溶液はまた、通気チャネル内に流入することもできる。溶液が通気チャネル内へと流れる例では、図５に関連して議論したように、１つ又は複数の狭窄区間を、通気チャネルに沿って任意で配置することができる。したがって、通気チャネル９０は、空気が通気チャネル９０を通って流れることができるが、溶液が通気チャネル９０を通って流れることは防止されるように、構築される。その結果、通気チャネル９０によって、空気を入力チャネル８８から流出させることが可能になる。
【００６４】
弁が開くと、可撓性層６４は、図７Ｄに示すように障害物９２から離れて動く。障害物９２から離れる可撓性層６４の運動によって、障害物９２の周りに流体通路が作り出される。溶液にかかる上流の圧力が限界圧力を超え、あるいは、可撓性の膜が外力によって引き下げられると、図７ＤのＤで表示される矢印によって示されるように、溶液が、障害物９２の周りの流体通路を通って流れ始める。したがって、障害物から離れる可撓性層の運動によって、溶液が、入力チャネル８８から出力チャネル８９内に流入することが可能になる。
【００６５】
弁と交差する１つ又は複数のチャネルは、チャネルが弁に近づくにつれて減少する体積を有することができる。可撓性材料と反対側のチャネル部分は、図７Ｃに明らかなように、チャネルが弁に近づくにつれて可撓性材料に向かって傾斜することができる。例えば、弁のところで終端する入力チャネル８８の部分は、弁に近づく方向で先細になる高さを有することができる。チャネルの高さは、チャネルに沿った点でのチャネルの高さであり、可撓性材料と直交する方向で測定され、チャネルを横断する可撓性材料から、可撓性材料から最も遠くに位置する反対側の点へと延びる。傾斜は、チャネルが弁のところで終端する位置にて、入力チャネル８８の側部と底部との間に形成されるほぼ直角の隅部を減少させる。鋭い隅部は、空気を捕える可能性があるポケットとして働くおそれがある。傾斜は、隅部を平滑にすることを助け、したがって、これらのポケット内での気泡の形成を減少させることができる。
【００６６】
図７Ａから図７Ｄはまた、弁に向かって先細になる通気チャネル９０の高さを示す。このテーパ部は、通気チャネル９０内の空気ポケットの形成を防止することができる。図７Ａから図７Ｄは、入力チャネル８８及び通気チャネル９０の高さ内のテーパ部を示すが、入力チャネル８８又は通気チャネル９０がいずれもテーパ部を含まないように、入力チャネル８８がテーパ部を含み通気チャネル９０がテーパ部を含まないように、あるいは、通気チャネル９０がテーパ部を含み入力チャネル８８がテーパ部を含まないように、構築することができる。
【００６７】
弁のところの入力チャネル８８に最も近い通気チャネル９０の部分は、図７Ａに明らかなように、入力チャネル８８の隣接部分と平行にすることができる。平行な部分の長さは、任意で、入力チャネル８８の隣接部分の幅とほぼ同じとすることができる。この構造によって、弁内の気泡の形成を減少させることができる。
【００６８】
入力チャネル８８、出力チャネル８９、及び通気チャネル９０の、互いに対する配列は、図６Ａから図７Ｄに示す配列から変化させることができる。例えば、チャネルの交点における、出力チャネルの部分及び入力チャネル８８はいずれも、図２のＶで表示される弁によって示すように、出力チャネルに対して平行にすることができる。図２は、入力チャネルの一部に沿って配置された弁を示すが、入力チャネルと、通気チャネルと、共通チャネルとの交点にて弁が配置されるように、弁を構築することができる。チャネル配列の柔軟性によって、単一カートリッジ上に配置することができるフィーチャの数を、増加させることができる。
【００６９】
いくつかの例では、第２の弁チャネルは、図６Ａに明らかなように、実質的に円形を有する。円形は、出力チャネルの幅よりも大きい直径を有することができる。これらの例では、出力チャネルは、図６Ａ、図７Ａに明らかなように、任意で隆起を有することができる。隆起は、第２の弁チャネルの壁部と実質的に面一な、出力チャネルの壁部を作り出すように構成することができる。面一であるという特徴によって、出力チャネルの壁部と第２の弁チャネルの壁部との間の段差の形成から生じるおそれがある、空気ポケットの形成を減少させることができる。
【００７０】
図６Ａから図７Ｄで開示された弁は、図２の文脈で説明した第１の弁３８とすることができる。弁が第１の弁３８として働く場合、入力チャネル２８は、入力チャネル８８とすることができ、第１の共通チャネル２９は、出力チャネル８９とすることができ、通気チャネル３４は、通気チャネル９０とすることができる。あるいは、弁を、入力チャネルの一部に沿って配置することができる。例えば、入力チャネル２８の一部は、入力チャネル８８とすることができ、入力チャネル２８の別の部分は、出力チャネル８９とすることができ、通気チャネル３４は、通気チャネル９０とすることができる。
【００７１】
図６Ａから図７Ｄで開示される弁は、弁から通気チャネル３４を取り外すことによって、図２の文脈で説明したような、第２の弁４０、入口弁４１、出口弁４２、及び／又は遮断弁４３として働くように、適合させることができる。弁が第２の弁４０として働く場合、第２の共通チャネル３２は入力チャネル８８とすることができ、独立チャネル３０は出力チャネル８９とすることができる。あるいは、弁は、独立チャネル３０の一部に沿って配置することができる。例えば、独立チャネル３０の一部は、入力チャネル８８とすることができ、独立チャネル３０の別の部分は、出力チャネル８９とすることができる。
【００７２】
図５Ａ、図５Ｂに示す移送構成要素は、図６Ａから図６Ｅに従って構築された弁を備えるが、弁のうちの１つ、複数の弁、又はすべての弁を、図７Ａから図７Ｅに従って構築することができる。
【００７３】
溶液にかかる上流圧力を、可撓性層６４を変形させるのに十分に上昇させることによって、かつ／又は、可撓性層６４を障害物９２から離して動かすために、外部機構を用いることによって、上記弁を開くことができる。上流圧力は、入力チャネルと流体連通する溶液を収容する、リザーバ１４を圧迫することによって上昇させることができる。適切な外部機構の一例は真空である。真空は、可撓性層６４を障害物９２から離して引っ張るために用いることができる。
【００７４】
可撓性層６４は、障害物９２と接触して示されているが、上流の溶液に正圧が加えられていないときに、可撓性層６４が障害物９２から離隔されるように、移送構成要素を構築することができる。可撓性層６４と障害物９２との間の間隙は、限界圧力が実現されるまで、溶液が障害物９２を越えて流れることが溶液の表面張力によって防止されるよう、十分に小さくすることができる。これらの例では、障害物９２から離れる可撓性層６４の運動は、障害物９２の周りの通路の体積を増大させる働きをする。
【００７５】
弁を通る溶液の流れを生み出すために必要とされる限界圧力を制御することができる。より剛性が高く、かつ／又はより厚い可撓性層６４は、限界圧力を上昇させることができる。上流の溶液に正圧が加えられていないときに、可撓性層６４を障害物９２のより近くへと動かすことによって、限界圧力を上昇させることができる。１つ又は複数の弁チャネル８４のサイズを縮小させることによって、障害物９２の周りの流体通路を狭めることができ、また、限界圧力も上昇させることもできる。さらに、１つ又は複数の弁チャネル８４のサイズを増大させることによって、障害物９２の周りの通路の体積を増大させることができ、また、限界圧力を低減することもできる。
【００７６】
入口弁チャネル８４と出口弁チャネル８５の相対的なサイズもまた、弁の性能に影響を与える。例えば、出口弁チャネル８５の断面積の、入口弁チャネル８４の断面積に対する比は、弁の性能に影響を及ぼす可能性がある。この比率が１未満である場合、弁を通る逆流を減少させることができる。さらに、比率を低減することは、逆流を減少させる働きをする。いくつかの例では、入力チャネル及び／又は出口チャネルは複数の流路を有する。例えば、出口流チャネルは、基部を貫通する複数の穴を備えている。これらの例では、出口チャネルは、各流路のすべての断面積の合計である。
【００７７】
入力チャネルと共通チャネル３２との間に配置された弁の文脈で弁を開示するが、図示の弁構造は、移送構成要素内の別の弁に適合させることができる。
【００７８】
上記の説明図は、弁に接続された通気チャネル３４を示すが、弁チャネル３４は別の様々な位置に配置することができる。例えば、通気チャネル３４は、弁の前の入力チャネル内に配置することができる。
【００７９】
図５Ａ、図５Ｂの移送構成要素は、各弁を形成する単一の可撓性材料を示すが、移送構成要素は、複数の可撓性材料を含むことができ、各可撓性材料はそれぞれ、１つの弁又は複数の弁内に含むことができる。
【００８０】
図８Ａ、図８Ｂは、可撓性層６４を弁内で障害物９２から離して動かすために外部機構を用いる、上記で開示したように構築されたカートリッジの動作を示す。図８Ａは、多岐管９６上に配置されたカートリッジを含む、システムの側面図である。いくつかの例では、カートリッジは、多岐管上で不動化される。カートリッジを多岐管上で不動化させるために、多種多様なデバイスを用いることができる。図８Ｂは、図８Ａに示すシステムの断面図である。多岐管９６は複数のポート９８を備える。ポートは、カートリッジ上の弁と位置合せされる。多岐管９６は、１つ又は複数のポート上で、それぞれ独立して真空吸引することができるように構成される。ポート９８にて吸引される真空は、ポートと位置合せされた弁を、図８Ｂの破線及びＡで表示された矢印によって示されるように、完全に又は部分的に開くのに十分な大きさとすることができる。その結果、多岐管９６を用いて、カートリッジ上の弁を選択的に開くことができる。さらに、又はあるいは、多岐管は、ポート上に正圧を生み出すように構成することができる。正圧によって、カートリッジの動作中に、弁を閉じたままに保つことができる。例えば、溶液が混合構成要素内へと流される間に出口弁を閉じたままに保つように、多岐管を動作させることができる。
【００８１】
図８Ａ、８Ｂにおいて、多岐管９６を開示するが、上記で開示したように構築されるカートリッジは、弁を開閉するための外部機構を使用することなく、動作することができる。結果的に、多岐管９６は任意選択である。
【００８２】
図９Ａから図９Ｄは、図５Ａ、５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、混合構成要素を示す。図９Ａは、混合要素を備える移送構成要素の一部を示す平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す移送構成要素の部分を示す、底面図である。図９Ｃは、図９Ｂに示すカートリッジの、Ｃと表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。図９Ｄは、図９Ｂに示すカートリッジの、Ｄと表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。図示のために、図９Ａでは、移送構成要素を透明なものとして扱う。したがって、図９Ａ内の実線は、カバー６２上に含まれるが移送構成要素の内部に配置されるフィーチャを示す。さらに、図９Ａ内の破線は、基部６０上の移送構成要素の内部に配置されたアイテムを示す。この場合も構成要素は、図９Ｂでは透明であるとして扱われる。実線は、カバー６２上及び基部６０上に含まれ移送構成要素の内部に配置される、フィーチャを示す。
【００８３】
混合構成要素は、複数の体積可変リザーバを備える。図９Ｂ内の破線は、可撓性層６４が基部６０に取り付けられない、体積可変リザーバ１００の外周を示す。図９Ｃ、図９Ｄ内の、Ｆで表示される鉤括弧は、可撓性層６４が基部６０に取付けられない位置を示し、したがって、体積可変リザーバの位置を示す。図９Ａから図９Ｄに示す体積可変リザーバは、体積ゼロで示される。図９Ｅは、各体積可変リザーバが溶液を収容する、図９Ｄの混合構成要素を示す。したがって、各体積可変リザーバは、ゼロではない体積を有する。
【００８４】
混合構成要素は、２つの体積可変リザーバ１００を備える。混合チャネル１０２は、体積可変リザーバ１００間に液体連通をもたらす。混合チャネル１０２は、入口チャネル１０４及び／又は出口チャネル１０６の断面積より大きい断面積を有することができる。リザーバ開口８３が、基部６０を通って延び、混合チャネル１０２内に配置される。したがって、リザーバ開口８３は、導管として働き、それを通って溶液は、混合チャネル１０２から体積可変リザーバ１００に入ることができ、かつ／又は、体積可変リザーバ１００から混合チャネルに入ることができる。以下でより詳細に説明されるように、体積可変リザーバの体積を増減させるために、多数の機構が利用可能である。
【００８５】
図９Ｆから図９Ｋは、溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す。図９Ｆは、混合構成要素を示す断面図である。入口弁４１と出口弁４２もまた、図９Ｆに示される。入口弁４１と出口弁４２を、混合構成要素と別個であるとして示すが、入口弁４１及び／又は出口弁４２は、混合構成要素内に組み込むことができる。
【００８６】
複数種類の溶液を混合構成要素内へと移送する間は、図９Ｇに示すように、出口弁４２が閉じられ、入口弁が開かれる。Ａで表示された矢印によって示されるように、第１の溶液が、入口弁４１を通って混合構成要素内へと移送される。第１の溶液が両方の体積可変リザーバ内に流入するように、又は第１の溶液が一方の体積可変リザーバ内に流入するように、体積可変リザーバを動作させることができる。図示の方法は、動作させられる体積可変リザーバを示し、体積可変リザーバは、第１の溶液が、一方の体積可変リザーバに流れ、したがって体積可変リザーバの体積を、Ｂで表示される矢印が示すように増大させるように、動作させられる。所望の体積の第１の溶液が、混合構成要素内へと移送された後に、第２の溶液が、入口弁４１を通って混合構成要素内へと移送される。第１の溶液と第２の溶液の間の界面が、図９ＧのＩで表示される線によって示される。所望の体積の第２の溶液が、混合構成要素内へと移送される。さらなる溶液を、混合構成要素内へと任意で移送することができる。様々な溶液が組み合わさって、混合構成要素内で産出物溶液を形成する。
【００８７】
所望の数の溶液が混合構成要素内へと移送された後に、図９Ｈに示すように入口弁が閉じられる。図９Ｈに示すような、入口弁４１と出口弁４２の閉鎖は、混合プロセス中に混合構成要素内の溶液をカートリッジの別の区間から遮断するのに役立つ。
【００８８】
図９ＩのＡで表示される矢印によって示すように、第１の体積可変リザーバ１００Ａの体積が減少させられる。さらに、又はあるいは、図９ＩのＢで表示される矢印によって示すように、第２の体積可変リザーバ１００Ｂの体積を、増大させることができる。これらの作用の結果、少なくとも一部の産出物溶液の、第１の体積可変リザーバ１００Ａから第２の体積可変リザーバ１００Ｂへの移送が生じる。
【００８９】
上記ステップは、図９Ｊに示すように、産出物溶液の少なくとも一部を第１の体積可変リザーバへと戻すために、逆行させることができる。例えば、図９１のＡで表示される矢印によって示すように、第１の体積可変リザーバ１００Ａの体積を、増大させることができる。さらに、又はあるいは、図９ＪのＢで表示される矢印によって示すように、第２の体積可変リザーバ１００Ｂの体積を、減少させることができる。これらの作用の結果、少なくとも一部の産出物溶液の、第２の体積可変リザーバ１００Ｂから第１の体積可変リザーバ１００Ａへの移送が生じる。
【００９０】
体積可変リザーバ間を前後する産出物溶液の移送によって、溶液が混合される。混合の質は、循環の回数が増大するにつれて高まる。例えば、産出物溶液は、好ましくは、少なくとも１回、１０回、又は１００回、体積可変リザーバのうちの１つへと移送される。したがって、産出物溶液は、所望の程度の混合が実現されるまで、体積可変リザーバの間で循環させられる。所望の程度の混合が実現された後に、出口弁が開かれ、体積可変リザーバ内の体積が低減させられる。体積の減少によって、産出物溶液が、図９ＫのＡで表示される矢印で示すように混合構成要素の外へと移送される。
【００９１】
上記の方法では、入口弁によって、入口チャネルを通る保管構成要素内の保管リザーバへの、溶液の逆流が低減する。ただしこの機能は、第１の弁を用いて実現することもできる。結果的に、入口弁は任意選択である。
【００９２】
図示の混合構成要素は、任意で、それを迂回することができるという利点を有する。例えば、混合構成要素を通して溶液が移送される間に、各体積可変リザーバを、閉位置にすることができる。その結果、溶液は、体積可変リザーバ内に流入することなく、混合構成要素を通って流れる。
【００９３】
混合構成要素へと続き、又はそこから延びるチャネルのための、別の構成が可能である。例えば、多数の入口チャネルが、溶液を混合チャネル内へと移送することができる。ただし、単一の入口チャネル及び単一の出口チャネルを有する混合構成要素の構成は、混合構成要素の動作の複雑性を低減する。
【００９４】
上記方法は、体積可変リザーバの体積の、増大及び／又は低減を必要とする。体積可変リザーバの体積を増大及び／又は低減させるために、様々な機構を用いることができる。例えば、図９Ｌは、図８Ａの多岐管９６上に配置されたカートリッジを示す。いくつかの例では、カートリッジは、多岐管上で不動化される。カートリッジを多岐管上で不動化させるために、多種多様なデバイスを用いることができる。多岐管９６は、体積可変リザーバ１００と位置合せされるポート９８を備える。多岐管９６は、ポートを通して真空吸引することができるように構成される。ポート９８にて吸引される真空は、体積可変リザーバ１００の体積を増大させるのに十分な大きさとすることができる。さらに、又はあるいは、多岐管は、ポート内に正圧を生み出すように構成することができる。正圧は、体積可変リザーバの体積を低減させ、かつ／又は、体積可変リザーバを閉じたまま保つのに、十分な大きさとすることができる。さらに、又はあるいは、図９Ｍに示すように、ポート９８は、可撓性層６４を操作するための機械的デバイス１１０を備えている。デバイス１１０は、体積可変リザーバの体積が低減されるように、可撓性層６４を基部６０に向かって押すことができ、かつ／又は、体積可変リザーバの体積が増大されるように、可撓性層６４を基部６０から離して引っ張ることができる。適切な機械的デバイスは、磁気アクチュエータ、電動アクチュエータ、及び空気圧アクチュエータを含むが、これらに限定されない。
【００９５】
体積可変リザーバの体積を変化させるために、多岐管など外部デバイスが用いられる場合、溶液を体積可変リザーバ内へと移送するために、様々な機構を用いることができる。例えば、体積可変リザーバと液体連通する移送チャネル内に溶液がある間に、体積可変リザーバの体積を増大させることができる。体積可変リザーバの体積を増大させることによって、溶液が体積可変リザーバ内へと引き込まれる。あるいは、例えば、体積可変リザーバと液体連通する移送チャネル内に溶液が存在しないうちに、体積可変リザーバの体積を増大させることができる。溶液は、開いた体積可変リザーバ内に流入することができる。
【００９６】
いくつかの例では、体積可変リザーバの体積を変化させるために、多岐管などの外部デバイスは必要とされない。例えば、溶液が体積可変リザーバ内に流入し、体積可変リザーバの体積が増大するまで、体積可変リザーバへの導管を有する移送チャネル内の溶液にかかる圧力を増大させることができる。あるいは、溶液が体積可変リザーバから流出し、体積可変リザーバの体積が低減されるまで、体積可変リザーバへの導管を有する移送チャネル内の溶液にかかる圧力を低下させることができる。
【００９７】
図１０Ａから図１０Ｄは、図５Ａ、５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、体積制御デバイス４４を示す。図１０Ａは、体積制御デバイス４４を備える移送構成要素の一部を示す平面図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す移送構成要素の一部を示す底面図である。図１０Ｃは、図１０Ｂに示すカートリッジの、Ｃと表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。図示のために、図１０Ａでは、移送構成要素を透明なものとして扱う。したがって、図１０Ａ内の実線は、カバー６２上に含まれるが移送構成要素の内部に配置される、フィーチャを示す。さらに、図１０Ａ内の破線は、基部６０上の移送構成要素の内部に配置されたアイテムを示す。図１０Ｂでも同様に、移送構成要素は、透明であるとして扱われる。実線は、カバー６２上及び基部６０上に含まれ移送構成要素の内部に配置された、フィーチャを示す。
【００９８】
体積制御デバイスは、体積可変リザーバを備える。図１０Ｂ内の波線は、体積可変リザーバ１００の外周を示す。可撓性層６４は、体積可変リザーバ１００の内部では、基部６０に取り付けられない。図１０Ｃ、図１０ＤにおいてＦで表示される鉤括弧は、可撓性層６４が基部６０に取付けられない位置を示し、したがって、体積可変リザーバの位置を示す。図１０Ａから図１０Ｃに示す体積可変リザーバは閉位置で示され、したがって、体積ゼロを有する。図１０Ｄは、体積可変リザーバ１００が開位置にあり、溶液を収容する、体積制御デバイス４４を示す。したがって、図１０Ｄの体積可変リザーバは、ゼロではない体積を有する。
【００９９】
体積制御デバイス４４は、移送チャネル１１２内のリザーバ開口を備える。図１０Ａから図１０Ｄに示す体積制御デバイス４４は、図２に示す体積制御デバイス４４のいずれかに含めることができる。したがって、移送チャネル１１２は、図２の第２の共通チャネル３２とすることができる。リザーバ開口８３は、導管として働き、それを通って、移送チャネル１１２内の溶液は、体積可変リザーバ１００から移送チャネル１１２に入ることができ、かつ／又は、体積可変リザーバ１００から移送チャネル１１２に入ることができる。体積可変リザーバ１００の体積は、図９Ｌ、図９Ｍの文脈で開示されるように、増大及び／又は低減させることができる。
【０１００】
図１０Ｅから図１０Ｇは、別々の産出物チャンバへと移送される溶液の体積を制御するための、体積制御デバイスの動作を示す。図示の体積制御デバイスは、図１０Ａから図１０Ｄに従って構築され、図２に示すように配列される。したがって、図２の遮断弁４３は、弁制御デバイスの間に配置されて示される。さらに、図２の出口弁４２を示す。図２に示す第２の弁４０もまた、本方法で用いられるが、図示されない。
【０１０１】
出口弁４２と遮断弁４３が開かれ、図１０ＥのＡで表示される矢印によって示すように、溶液が体積可変リザーバ内へと移送される。体積可変リザーバ内への溶液の移送中に、独立チャネル（図２の３０）及び／又は産出物チャンバ（図２の２６）内への溶液の流れを低減し、又は防止するために、第２の弁（図２の４０）が閉じられる。
【０１０２】
遮断弁４３は、図１０Ｆに示すように閉じられる。遮断弁４３を閉じることによって、ＶＣ1で表示される体積制御デバイス４４と、ＶＣ2で表示される体積制御デバイス４４との間の、液体連通が閉じられる。体積制御デバイスから混合構成要素へと向かう溶液の逆流を防止するために、出口弁４２もまた閉じられる。
【０１０３】
第２の弁（図２の４０）が、一斉に、又は１つずつ開かれる。第２の弁（図２の４０）を開くことによって、各産出物チャンバ（図２の２６）と、関連する体積可変リザーバ１００との間の液体連通が開かれる。その結果、第２の弁を開けながら、遮断弁４３と出口弁４２を閉じることによって、各産出物チャンバと、関連する体積制御デバイスとの間の液体連通を開きながら、体積制御デバイス間の液体連通が閉じられる。さらに、この配列はまた、各体積制御デバイスと少なくとも１つの産出物チャンバとの間の、液体連通を閉じる。例えば、この配列は、図２においてＶＣ1と表示された体積制御デバイス４４と、ＳＣ2と表示された産出物チャンバとの間の、液体連通を停止させる。
【０１０４】
体積可変リザーバ１００と産出物チャンバとの間に液体連通が開かれた後に、図１０Ｇに示すように、体積可変リザーバ１００の体積を低減させることができる。体積可変リザーバの体積を低減させることによって、体積可変リザーバ１００から産出物チャンバ内へと、溶液が流入させられる。これは、溶液を受け取るべき各産出物チャンバへと溶液が移送されるまで、各体積可変リザーバで繰り返すことができる。
【０１０５】
体積制御デバイス４４及び産出物チャンバから移送される、溶液の量を制御するために、多種多様の機構を用いることができる。例えば、体積制御デバイス１００の体積は、所望の量の溶液を産出物チャンバへと移送するための知られた量まで、低減させることができる。あるいは、溶液が体積可変リザーバ内へと移送される間かつ／又は前に、体積可変リザーバを、体積可変リザーバが閉じられるときに所望の量の溶液を産出物チャンバへと移送するための、知られた体積まで開くことができる。その結果、溶液を受け取った後の体積可変リザーバ１００を閉じることによって、所望の体積の溶液が、産出物チャンバへと移送される。
【０１０６】
各産出チャンバへと移送される溶液の体積は、同一又は別々とすることができる。その結果、溶液を産出物チャンバへと移送するために、別々の体積可変リザーバを、別々の体積へと低減することができる。さらに、又はあるいは、溶液が、体積可変リザーバ内へと移送される前又は間に、別々の体積可変リザーバを、別々の体積まで開くことができる。
【０１０７】
上記方法における出口弁４２の機能は、移送構成要素内の別の弁を用いて実現することができる。例えば、出口弁は、溶液の逆流を、防止又は低減する。ただしいくつかの例では、これは、図２に示す入口弁４１及び／又は第１の弁３８を用いて実現することができる。あるいは、この機能をもたらすために、追加の遮断弁を第２の共通チャネル３２に沿って配置することができる。結果的に、上記方法における出口弁の使用は、任意選択である。
【０１０８】
溶液が、産出物チャンバの一部のみに移送され、又は産出物チャンバのうちの１つのみに移送されるように、上記方法を適合させることができる。一例として、ＳＣ2と表示された産出物チャンバのみに溶液を移送することが望ましい場合、上記方法は、ＶＣ1と表示された体積制御デバイス内の体積可変リザーバを開かずに、実行することができる。ＳＣ1と表示された産出物チャンバへと移送することが望ましい場合、上記方法を、遮断弁４３を開かずに実行することができる。さらに、体積制御デバイスによって提供される体積制御機能は、各体積可変リザーバが閉位置にある状態で体積制御デバイスを動作させることによって、回避することができる。その結果、溶液は、体積可変リザーバ内へと流入せず、体積制御機能が、回避される。
【０１０９】
図１０Ｅから図１０Ｆの文脈で説明された方法は、図２に示した移送構造に限定されない。例えば、移送構造は、独立チャネル３０間の第２の共通チャネル３２に沿って配置された、複数の体積制御デバイスを備えている。移送構成要素はまた、第２の共通チャネル３２に沿って配置された、追加の遮断弁４３を含むことができる。遮断弁及び体積制御デバイスは、遮断弁を閉じることによって、体積制御デバイスの様々な部分の間の液体連通を閉じる一方で、各産出物チャンバと体積制御デバイスの別の一部との間の液体連通を開くように、配列することができる。
【０１１０】
図１１Ａは、図５Ａ、５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、通気デバイス（図２の３５）を示す。図１１Ａは、移送構成要素を示す断面図である。通気デバイスは、可撓性層６２内の第２の通気開口８７と位置合せされる、基部６０内の第１の通気開口８６を備える。第１の通気開口８６と第２の通気開口８７は、通気チャネル３４と位置合せされる。その結果、各通気チャネル３４内の空気は、第１の通気開口８６と第２の通気開口８７を通り、大気中又は閉込めデバイス内へと流れることができる。
【０１１１】
移送構成要素は、別の通気デバイスを備えている。図１１Ｂ、１１Ｃは、体積可変リザーバを備える通気デバイスを有する移送構成要素を示す。図１１Ｂは、移送構成要素を示す断面図である。リザーバ開口８３が、基部６０を通って延び、通気チャネル３４内に配置される。したがって、リザーバ開口８３は、導管として働き、それを通って流体が、通気チャネル３４から体積可変リザーバ１００に入ることができ、かつ／又は、体積可変リザーバ１００から通気チャネル３４に入ることができる。通気チャネル３４内の圧力が上昇するにつれて、通気チャネル３４内の流体が、体積可変リザーバ１００に入り、図１１Ｃに示すように、体積可変リザーバの体積が増大する。その結果、体積可変リザーバは、リザーバからの流体が、カートリッジ内に収容されることを可能にする。
【０１１２】
通気デバイス内の体積可変リザーバは、上記で開示したような多岐管など外部デバイスを使用して、開閉することができる。ただし、体積可変リザーバは、通気チャネル内の圧力を上昇させた結果として開くことができるので、外部デバイスは任意選択である。
【０１１３】
各リザーバに関連する単一の分断機構を有する、カートリッジを示すが、カートリッジは、各リザーバに関連する複数の分断機構を備えることができ、かつ／又は、保管構成要素の基部は、各リザーバに関連する複数の開口を備えている。
【０１１４】
上記で説明した移送構成要素１３は、基部６０、カバー６２、及び可撓性層６４を備えるが、移送構成要素は、より多くの構成要素又はより少なく構成要素から、構築することができる。例えば、カバー６２は、多数の層から構築することができる。移送構成要素を、追加の構成要素からどのように構築することができるかという一例として、図５Ｃ内の破線は、カバー６２を形成するために互いに接合することができる２つの層に、カバーを分割する。この実施形態では、チャネルは、上層を貫通して延びる穴によって形成され、底部層は、チャネルの底部又は頂部として働く基盤とすることができる。さらに、移送構成要素は、カバー６２及び基部６０を一体化することによって、より少ない構成要素から構築することができる。さらに、チャネル又はチャンバの一部が、移送構成要素１３の全部又は一部内の可撓性層６４によって区画される場合、基部６０は、任意選択である。
【０１１５】
上記で開示した、体積可変リザーバの最大体積は、可撓性層６４が基部６０に取付けられない面積寸法、可撓性層６４の可撓性、及び／又は多岐管９６内のポート９８の体積の、関数とすることができる。上記で開示された体積可変リザーバはそれぞれ、同一の最大体積を有することができ、又は、別々の最大体積を有することができる。例えば、混合構成要素内の体積可変リザーバは、体積制御デバイス内の体積可変リザーバと異なる最大体積を有することができる。混合構成要素内の体積可変リザーバの最大体積は、好ましくは、２μｌ、２０μｌ、又は２ｍｌより大きい。少なくとも１つの体積制御リザーバ内の体積可変リザーバの最大体積は、好ましくは、１μｌ、１０μｌ、又は１ｍｌより大きい。通気デバイス内の体積可変リザーバの最大体積は、好ましくは、１μｌ、１０μｌ、又は１ｍｌより大きい。
【０１１６】
混合構成要素内及び／又は体積制御デバイス内の、体積可変リザーバの最大体積は、好ましくは、上記弁の動作時に生じる体積変動によってもたらされる最大体積よりも大きい。弁が移送チャネルの延長部分である場合、体積可変リザーバは一時的な溶液保管機能を果たすので、この体積関係が望ましい。混合構成要素内及び／又は体積制御デバイス内の、体積可変リザーバの最大体積は、好ましくは、上記弁の動作時に生じる体積変動によってもたらされる最大体積の、等倍、１０倍、又は１００倍より大きい。
【０１１７】
上記で説明した、移送構成要素のレイアウト及び構造は、一例として提供されており、本発明の別のレイアウト及び原理を、別のレイアウト及び構造を有するカートリッジに適用することができる。例えば、異なるレイアウトを有するカートリッジが、それぞれ本明細書にその全体が組み込まれる、「Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  Ｗｉｔｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」という名称の、２００３年１２月９日出願の米国仮特許出願第６０／５２８，５６６号、及び「Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  Ｗｉｔｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」という名称の、２００４年９月１４日出願の米国特許出願第１０／９４１，５１７号において説明されている。
【０１１８】
本発明の一部を、混合構成要素から産出物チャンバ内へと移送される溶液の文脈で開示したが、いくつかの例では、カートリッジは混合構成要素の後に産出物チャンバを備えない。したがって、溶液を混合し、産出物チャンバ内へと移送せずにカートリッジの外に移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１Ａ】移送構成要素と結合されるように構成された保管構成要素を備える、カートリッジを示す図であり、カートリッジを組立てる前の保管構成要素及び移送構成要素を示す、斜視図である。
【図１Ｂ】移送構成要素と結合されるように構成された保管構成要素を備える、組立てられた後のカートリッジを示す斜視図である。
【図２】移送構成要素の内部を示す概略図である。
【図３Ａ】保管構成要素のための適切な構造を示す図であり、カバー、基部、及び封止媒体を備える、保管構成要素を示す斜視図である。
【図３Ｂ】保管構成要素のための適切な構造を示す図であり、図３Ａの保管構成要素のＢで表示される線に沿った断面図である。
【図３Ｃ】保管構成要素のための適切な構造を示す図であり、保管構成要素を組立てる前の保管構成要素を示す斜視図である。
【図３Ｄ】図３Ａから図３Ｃによる保管構成要素と共に使用するのに適した、分断機構を有する移送構成要素を示す斜視図である。
【図３Ｅ】図３Ａの保管構成要素及び図３Ｄの移送構成要素を用いるカートリッジを示す、分断機構に沿った断面図である。
【図４Ａ】分断機構の別の一実施形態を用いるカートリッジを示す図であり、図３Ａの保管構成要素をＢで表示される線に沿って示す、断面図である。
【図４Ｂ】分断機構の別の一実施形態を用いるカートリッジを示す図であり、封止媒体が定位置にない、図４Ａの保管構成要素を示す底面図である。
【図４Ｃ】分断機構の別の一実施形態を用いるカートリッジを示す図であり、移送構成要素の一部を示す斜視図である。
【図４Ｄ】分断機構の別の一実施形態を用いるカートリッジを示す図であり、図４Ｃの移送構成要素上に示す分断機構を用いるカートリッジを示す断面図である。
【図５Ａ】図２に関して開示したように動作するように構成される、移送構成要素のための適切な構造を示す図であり、移送構成要素の組立て前の移送構成要素の部品を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図２に関して開示したように動作するように構成される、移送構成要素のための適切な構造を示す図であり、移送構成要素の組立て前の移送構成要素の部品を示す別の斜視図である。図５Ｂの視野は、図５Ａの視野を上下逆にしたものである。
【図５Ｃ】図２に関して開示したように動作するように構成される、移送構成要素のための適切な構造を示す図であり、図５Ｂに示すカバーをＣで表示される線に沿って示す断面図である。
【図５Ｄ】図２に関して開示したように動作するように構成される、移送構成要素のための適切な構造を示す図であり、通気チャネルを有する移送構成要素の一部を示す断面図である。
【図５Ｅ】図２に関して開示したように動作するように構成される、移送構成要素のための適切な構造を示す図であり、狭窄区間を備える通気チャネルを有する、カバーの部分を示す底面図である。
【図５Ｆ】図２に関して開示したように動作するように構成される、移送構成要素のための適切な構造を示す図であり、狭窄区間を示す、Ｆで表示される線に沿った断面図である。
【図６Ａ】移送構成要素の組立時に形成される弁を示す図であり、弁を備える移送構成要素の部分を示す平面図である。
【図６Ｂ】移送構成要素の組立時に形成される弁を示す図であり、図６Ａに示す移送構成要素の一部を示す底面図である。
【図６Ｃ】移送構成要素の組立時に形成される弁を示す図であり、図６Ａに示すカートリッジの、Ｃで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。溶液が弁を通って流れる前の弁を示す。
【図６Ｄ】移送構成要素の組立時に形成される弁を示す図であり、図６Ａに示すカートリッジの、Ｄで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。溶液が弁を通って流れる前の弁を示す。
【図６Ｅ】移送構成要素の組立時に形成される弁を示す図であり、溶液が弁を通って流れる間の図６Ｃ及び図６Ｄの弁を示す図である。
【図７Ａ】カートリッジと共に使用するのに適した弁の別の実施形態を示す図であり、弁を備えるカバーの部分を示す斜視図である。
【図７Ｂ】カートリッジと共に使用するのに適した弁の別の実施形態を示す図であり、図７Ａに示すカバーを備える移送構成要素の、Ｂで表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。溶液が弁を通って流れる前の弁を示す。
【図７Ｃ】カートリッジと共に使用するのに適した弁の別の実施形態を示す図であり、図７Ａに示すカバーを備える移送構成要素の、Ｃで表示された鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。溶液が弁を通って流れる前の弁を示す。
【図７Ｄ】カートリッジと共に使用するのに適した弁の別の実施形態を示す図であり、溶液が弁を通って流れる間の弁を示す図である。
【図８Ａ】カートリッジの動作を示す図であり、多岐管上に配置されたカートリッジを備える、システムを示す側面図である。
【図８Ｂ】カートリッジの動作を示す図であり、図８Ａに示すシステムを示す断面図である。
【図９Ａ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、混合構成要素を示す図であり、混合構成要素を備える移送構成要素の部分を示す、平面図である。混合構成要素は、複数の体積可変リザーバを備える。
【図９Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、混合構成要素を示す図であり、図９Ａに示す移送構成要素の部分を示す底面図である。
【図９Ｃ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、混合構成要素を示す図であり、図９Ｂに示すカートリッジの、Ｃで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。
【図９Ｄ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、混合構成要素を示す図であり、図９Ｂに示すカートリッジの、Ｄで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。各体積可変リザーバは閉じられている。
【図９Ｅ】各体積可変リザーバが溶液を収容する、図９Ｄの混合構成要素を示す図である。
【図９Ｆ】溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す図である。
【図９Ｇ】溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す図である。
【図９Ｈ】溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す図である。
【図９Ｉ】溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す図である。
【図９Ｊ】溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す図である。
【図９Ｋ】溶液を混合するように混合構成要素を動作させる方法を示す図である。
【図９Ｌ】体積可変リザーバの体積を変化させるために、カートリッジ外部のデバイスの使用を示す図である。
【図９Ｍ】体積可変リザーバの体積を変化させるために、カートリッジ外部のデバイスの使用を示す図である。
【図１０Ａ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される体積制御デバイスを示す図であり、体積制御デバイスを備える移送構成要素の部分を示す平面図である。体積制御デバイスは、体積可変リザーバを備える。
【図１０Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される体積制御デバイスを示す図であり、図１０Ａに示す移送構成要素の部分を示す底面図である。
【図１０Ｃ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される体積制御デバイスを示す図であり、図１０Ｂに示すカートリッジの、Ｃで表示される鉤括弧の間に延びる線に沿った断面図である。各体積可変リザーバは閉じられている。
【図１０Ｄ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される体積制御デバイスを示す図であり、体積可変リザーバが溶液を収容する、図１０Ｃの体積制御デバイスを示す図である。
【図１０Ｅ】体積制御デバイスを示す図であり、別々の産出物チャンバへと移送される溶液の体積を制御するための、体積制御デバイスの動作を示す図である。
【図１０Ｆ】体積制御デバイスを示す図であり、別々の産出物チャンバへと移送される溶液の体積を制御するための、体積制御デバイスの動作を示す図である。
【図１０Ｇ】体積制御デバイスを示す図であり、別々の産出物チャンバへと移送される溶液の体積を制御するための、体積制御デバイスの動作を示す図である。
【図１１Ａ】図５Ａ及び図５Ｂに示す移送構成要素の組立時に形成される、通気デバイスを示す。
【図１１Ｂ】体積可変リザーバを備える通気デバイスを有する、移送構成要素を示す図である。
【図１１Ｃ】体積可変リザーバを備える通気デバイスを有する、移送構成要素を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
2009507221.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2009507221.tif 000009
【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2009507221.tif 000027
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
2009507221.tif 000029
【図８Ａ】
2009507221.tif 000030
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2009507221.tif 000032
【図９Ｂ】
2009507221.tif 000033
【図９Ｃ】
2009507221.tif 000034
【図９Ｄ】
2009507221.tif 000035
【図９Ｅ】
2009507221.tif 000036
【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
2009507221.tif 000038
【図９Ｈ】
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【図９Ｉ】
2009507221.tif 000040
【図９Ｊ】
2009507221.tif 000041
【図９Ｋ】
2009507221.tif 000042
【図９Ｌ】
2009507221.tif 000043
【図９Ｍ】
2009507221.tif 000044
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2009507221.tif 000046
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2009507221.tif 000048
【図１０Ｅ】
2009507221.tif 000049
【図１０Ｆ】
2009507221.tif 000050
【図１０Ｇ】
2009507221.tif 000051
【図１１Ａ】
2009507221.tif 000052
【図１１Ｂ】
2009507221.tif 000053
【図１１Ｃ】
2009507221.tif 000054
【国際調査報告】
2009507221.tif 000055