(57)【要約】  複数の連続した反応または検出区域および複数の受動的バルブをそれぞれ含んでなる複数のマイクロチャネルを含んでなるマイクロ流体コンポーネントで、上流から下流への流体の前進を制御する方法は、該コンポーネントの上流と下流との間における圧力差の増加を制御することにより、該マイクロチャネル中の該流体の該前進を制御する。該方法は、許可パルス(Pd)の形態で断続的に圧力差増加を制御し、特に該マイクロチャネルにおける対応する受動的バルブの通過を同期化する。圧力差は、2つの連続する許可パルス(Pd)間でゼロ値に調節するのが有利である。
2009526642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体コンポーネント(1)の入口から出口への流体の前進を制御する方法であって、マイクロ流体コンポーネント(1)が、予め設定された間隔で配置された複数の連続した反応または検出区域(3)を含んでなる少なくとも一個のマイクロチャネル(2)と、2個の連続した反応または検出区域(3)間に配置された複数の受動的バルブ(4)とを備えてなり、該方法が、前記コンポーネント(1)の前記入口と出口との間の圧力差の増加を制御することにより、マイクロチャネル(2)における流体の前進を制御するものであり、
前記圧力差の増加を、許可パルス(Pd)の形態で断続的に制御し、前記圧力差を2つの連続した許可パルス(Pd)間でゼロ値に調節することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記圧力差の増加の制御が、前記マイクロ流体コンポーネント(1)から上流で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マイクロ流体コンポーネント(1)が、平行に配置された複数のマイクロチャネル(2)を含んでなり、各マイクロチャネル(2)が、共通の入口チャンバー(5)に接続された入口を含んでなる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記圧力差の増加の制御が、前記マイクロ流体コンポーネント(1)から下流で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロ流体コンポーネント(1)が、平行に配置された複数のマイクロチャネル(2)を含んでなり、各マイクロチャネル(2)が、共通の出口チャンバーに接続された出口を含んでなる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
各許可パルス(Pd)が、前記受動的バルブ(4)の最大閾値(Ps)より高い値(Psup)を与える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記許可パルス(Pd)の値(Psup)の、前記受動的バルブ(4)の前記最大閾値(Ps)に対する比が1.25を超える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
許可パルス(Pd)の持続時間(T1、T6)が約100 ms〜500 msである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
2つの連続する許可パルス(Pd)の間に、少なくとも一個の連続的中間流体前進期間(Pav1)を含んでなり、前記連続的中間流体前進期間(Pav1)の間、作用する前記圧力差が、前記受動的バルブ(4)の最小閾値(Ps)より低い最大基底値(Pb)を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧力差が、連続的中間流体前進期間(Pav1)の直後にゼロ値に調節される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記連続的中間流体前進期間(Pav1)の間、前記圧力差の前記基底値(Pb)が約15 mbarである、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
許可パルス(Pd)の直前に、追加の流体前進期間(Pav2)の間に圧力差を作用させることを含んでなる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
流体前進期間(Pav1、Pav2)の持続時間(T3、T5)が、前記コンポーネント(1)の各マイクロチャネル(2)に関連する少なくとも一個の充填検出器から供給される信号により決定される、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ型のマイクロ流体コンポーネントに、より詳しくは、予め設定された間隔で配置された複数の連続した反応または検出区域を含んでなる少なくとも一個のマイクロチャネル、および２個の連続した反応または検出区域間に配置された複数の受動的バルブを含んでなるマイクロ流体コンポーネントの入口から出口への流体の前進を、該コンポーネントの該入口と出口との間の圧力差の増加を制御することにより、制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学分析装置の分野、より詳しくは、生物学および化学のためのバイオチップおよびbioMicroElectroMechanicalSystems (bioMEMS)コンポーネント型のマイクロシステムの分野では、特定の生物学的手順(protocol)の幾つかの工程を連鎖的につなぐことができるマイクロ流体コンポーネントの使用が公知である。
【０００３】
図１に図式的に示すように、マイクロ流体コンポーネント1は、好ましくは幾つかの、流体が中を平行に前進するマイクロチャネル2を含んでなる。各マイクロチャネル2は、例えば規則的な予め決められた間隔で配置された反応または検出区域3を含んでなる。反応または検出区域3は、実行すべき生物学的手順の様々な工程のための反応チャンバーとして特に作用するか、または流体が前進する際の混合区域として作用することができる。コンポーネント1は予め空であり、流体、またはより詳しくは流体／ガスの界面、は、マイクロチャネル2中を、コンポーネント1の下流から上流へ、即ちコンポーネント1の入口から出口へ、図2で流体の前進を示す矢印Ｆに従って、前進する。
【０００４】
マイクロチャネル2は、2個の連続する反応または検出区域3間にそれぞれ配置された、コンポーネント1における流体の前進を一時的に妨害するように設計された受動的バルブ4を含んでなる。図1〜3の特別な実施態様では、コンポーネント1は、例えば、4個のマイクロチャネル2、3列の反応または検出区域3a、3b、3cおよび3列の中間受動的バルブ4a、4b、4cを含んでなる。図1〜3で、受動的バルブ4a、4b、4cは、陰影線で表され、例えばマイクロチャネル2の、流体を妨害することができる非濡れ性部分により限定される。受動的バルブ4a、4b、4cに隣接する部分は、マイクロチャネル2の、流体を流すことができる濡れ性部分である。
【０００５】
米国特許第5230866号は、そのような、外部圧力の影響により前進する流体の妨害を制御する(図2および3における暗色で示す)ように設計された受動的バルブの作動原理を特に記載している。受動的バルブ4は、コンポーネント1の上流と下流との間の圧力差が、コンポーネント1の各受動的バルブ4に好適な閾値Psより上に増加した場合にのみ、流体を通過させる。閾値Psは、一般的に、受動的バルブ4中で流体と接触する表面の幾何学的および濡れ特性によって異なる。例えば、受動的バルブ4の作動は、マイクロチャネル2の表面特性、特に濡れまたは幾何学的構造、の急変化による毛管力の局所的変化の原理に基づいている。
【０００６】
そのようなコンポーネント1で流体の前進を制御する方法は、コンポーネント1の上流と下流の間の圧力差を増加し、反応または検出区域3から反応または検出区域3に流体を前進させることからなり、どの列における受動的バルブ4、即ち図1〜3における同じ垂直ライン上に配置されたバルブ、も、全て同等である。
【０００７】
この方法は、この圧力差を、通過させるべき受動的バルブ4に対応する閾値Psより上に増加させ、次いで、圧力差を対応する閾値Ps未満に下げ、コンポーネント中で流体を前進させることからなる。
【０００８】
しかし、コンポーネント1のマイクロチャネル2の欠陥により、ある受動的バルブ4が、他のバルブが通過される前に、通過されることがある。例えば、図2に示すように、第二マイクロチャネル2の第二反応または検出区域3bに先行する受動的バルブ4aは、受動的バルブ4aの幾何学的構造および／または濡れ性に起こり得る欠陥のために、他のバルブが通過される前に、通過されている。そのために、第二反応または検出区域3bが、同じ列の他の区域3bの前に、満たされている。
【０００９】
図3に示す様に、マイクロチャネル2は、この食い違いを、特に他の受動的バルブ4a、4b、4cの全てが上記のように正常に作動する場合には、流体前進の全体にわたって維持する。従って、この受動的バルブ4aに対応するマイクロチャネル2は、他のチャネルよりも急速に満たされる。これは、特に流体の前進における、生物学的工程の性能に影響を及ぼす同期の問題につながり、分析、およびそれに続いて、これらの結果を使用することが困難になる。特に、幾つかの受動的バルブ4に欠陥がある場合、悪影響が累積し、結果を正しく利用できなくなる。
【００１０】
これらの欠点を解決するために、米国特許出願第2004／0109793号および国際特許出願第WO02/41995号および米国特許第6296020号は、それぞれ、コンポーネント1の異なったチャネルに流体を、上記のように、共通の入口チャンバーから配分し、各チャネル上の、ある反応または検出区域から別の反応または検出区域に通過させる装置を記載している。流体通過の制御は、各反応または検出区域の出口に配置されている。これらの受動的バルブは、装置の上流から下流に向けて、閾値Psが増加していくように配置されている。
【００１１】
図4に図式的に示すように、受動的バルブ4は、コンポーネント1の上流から下流に向けて、閾値Ps1からPs4に増加するように4列に配置されている。コンポーネント1で流体前進を制御する方法は、コンポーネントの上流と下流との間の圧力差を、圧力一定区域(plateau)の形態で増加させることからなる。各反応または検出区域3に対応する生物学的手順工程は、各圧力一定区域の間、一定圧力で行われる。一定区域毎の圧力差を、対応する受動的バルブ4の閾値Psのすぐ下の値まで作用させることにより、受動的バルブ4を通過させ、流体を、次の受動的バルブ4に対して停止させることができる。図1〜3に示すように、数列の受動的バルブ4が平行に配置されている場合、一定区域毎に圧力差を作用させることにより、同じ列の一連の受動的バルブ4全体を、同時に通過させ、流体を、次の受動的バルブ4列に対して停止させることができる。
【００１２】
上に記載するこの特別な方法により、ある受動的バルブ4が圧力に優先的に屈服し、コンポーネント1のあるマイクロチャネル全体を直接満たすことが避けられる。しかし、コンポーネント1の入口から出口に向けて、閾値Psを増加させながら多数の受動的バルブ4を連鎖的に配列するのは技術的に困難である。さらに、そのようなコンポーネント1の小型化には限りがあり、それを越えると、コンポーネント1の有用性が疑問視される。
【００１３】
さらに、国際特許出願第WO01/04909号は、複数の平行な分岐を含んでなり、分岐のそれぞれが反応セルおよび毛管バルブを有する、別の型のマイクロ流体装置を記載している。高圧ガスパルスにより、流体は、装置の全分岐のバルブを通過する。
【００１４】
従って、公知の多チャネルマイクロ流体コンポーネントは、上記の欠点、特に、化学的、生物化学的または生物学的反応が起こる場所である検出または反応区域3に関連した工程で特に観察される圧力に、受動的バルブが優先的に屈服する問題、を解決できない。
【発明の概要】
【００１５】
本発明の目的は、上記の欠点を全て解決し、マイクロ流体コンポーネントのマイクロチャネルにおける流体の前進を制御し、既存の制御方法を改良し、コンポーネントの使用に信頼性を与え、同時に、コンポーネントの受動的バルブの特性に関わらず、容易に実行できる方法を達成することである。
【００１６】
本発明の目的は、請求項により、より詳しくは、圧力差の増加を、許可パルス(enabling pulse)の形態で断続的に制御することにより、および圧力差を2つの連続した許可パルス間でゼロに下げることにより、達成される。
【００１７】
そのような方法は、受動的バルブの閾圧力のみに依存せず、同じ列の無制限のバルブに適用できる。
【００１８】
他の優位性および特徴は、以下に添付の図面を参照しながら、非限定的な例としてのみ記載する、本発明の特別な実施態様の説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図5〜9の特別な実施態様では、マイクロ流体コンポーネント1は、好ましくは平行に配置された幾つかのマイクロチャネル2を含んでなり、各マイクロチャネル2が、全てのマイクロチャネル2(図6〜8)に共通の入口チャンバー5に接続された入口を含んでなる。コンポーネント1は、流体が、全てのマイクロチャネル2中を同期化された様式で前進するように制御される。コンポーネント1の受動的バルブ4および反応または検出区域3は、好ましくは規則的な、予め設定された間隔を置いて、規則的な列に配置されている。
【００２０】
コンポーネント1を制御する本方法により、特に、コンポーネント1の受動的バルブ4が、流体をコンポーネント1の全てのマイクロチャネル2を同時に通過させるように、受動的バルブ4の通過を同期化することができる。この方法は、コンポーネント1の入口と出口の間、即ちコンポーネント1の上流と下流の間の圧力差により、流体の前進を制御する。
【００２１】
コンポーネント1は、好ましくは最初は空であり、流体は、例えばタンク7から来る出口パイプ8により供給される(図9)。共通の入口チャンバー5は完全に満たされており、圧力は全てのマイクロチャネル2で同等である。この方法は、流体の前進、即ち流体と、コンポーネント1の中に最初に含まれているガスとの界面の前進、を、図6〜8で入口チャンバー5により限定されるコンポーネント1の入口と、図6〜8でマイクロチャネル2の末端により限定されるコンポーネント1の出口との間の圧力差を増加することにより、制御する。
【００２２】
図5で、時間の尺度および相対的圧力差の尺度は、分かり易くするために、およびグラフを読み易くするために、正確ではない。本方法は、コンポーネント1の上流と下流との間の圧力差の増加を断続的な様式で制御する。圧力差圧力の増加は、受動的バルブ4を閉塞解除する許可パルスPdの、および流体前進期間Pav1、Pav2の形態で制御する。
【００２３】
各許可パルスPdは、コンポーネント1の上流と下流との間の、圧力差の短時間持続時間の急変化に対応する。この変化は、最大値Psupを通過し、好ましくはゼロに近いレベルに低下する。この値Psupは、コンポーネント1における受動的バルブ4の全ての閾値Psの、最大閾値Psよりも大きい。
【００２４】
図5に示すように、各許可パルスPdは、受動的バルブ４が全て同等である場合、受動的バルブ4の閾値Psと比較して、好ましくは非常に高い値Psupを与える。受動的バルブ4が、それらの異なった幾何学的および／または濡れ特性のために、異なった閾値Psを与える場合、許可パルスPdの値Psupは、コンポーネント1における受動的バルブ4の、全ての受動的バルブ4の中で最も高い閾値Psを有する最大閾値Psよりもはるかに高くなる。
【００２５】
許可パルスPd間に起こる連続的な中間流体前進期間Pav1は、流体前進が、コンポーネント1の対応する反応または検出区域3を満たすように設計される。各中間流体前進期間Pav1は、好ましくは許可パルスPdの値Psupよりはるかに小さく、潜在的にはるかに長い時間にわたる圧力差により達成される。
【００２６】
図5の特別な実施態様では、コンポーネント1を制御する方法は、例えば許可パルスPdの後に加えられる少なくとも一個の強制的な中間流体前進Pav1、およびマイクロチャネル2が確実に完全に満たされるように、許可パルスPdの直前に、流体が対応する受動的バルブ4により妨害されるまで、加えられる少なくとも一個の、所望により追加される流体前進期間Pav2を含んでなる。
【００２７】
各流体前進期間Pav1、Pav2の間、コンポーネント1の入口および出口間に作用する圧力差は、コンポーネント1の受動的バルブ4の最小閾値より低い最大基底値Pbを有する。連続的中間流体前進期間Pav1は、追加の流体前進期間Pav2の作用を回避するために、好ましくは流体を、後に続く受動的バルブ4と接触するまで運ぶ必要がある。
【００２８】
コンポーネント1の反応または検出区域3と関連する生物学的手順の工程は、連続的中間流体前進期間Pav1と追加の流体前進期間Pav2との間のゼロ圧力差で行う必要がある。流体前進期間Pav1が、関連する生物学的手順の工程の間保持される場合、事実、特に反応または検出区域3で行われる生物学的手順の持続時間に応じて、特定の受動的バルブ4が優先的に通過されることがあろう。これは、特に反応容積の一部が失われるために、分析の信頼性に対する誤差を与えることになろう。そのようなゼロ圧力差が、上記のように、対応する反応または検出区域3で行われる生物学的手順工程の際に反応容積の一体性低下を防止する。
【００２９】
例えば、圧力下における受動的バルブ4の実験的抵抗試験を、下記の要素、即ちTris pH8.5 40mM、DMSO 15% vol.、ＫＣｌ80mM、ＭｇＣｌ2 12mM、BSA 0.13mg/mLにより形成された生物学的緩衝液で行った。この生物学で従来使用されている緩衝液を、反応または検出区域および急に拡大する受動的バルブを含んでなる、開口部直径30μmおよび特にこの緩衝液に対して約70 mbarのトリガ圧力を有する、マイクロ流体コンポーネント中に注入した。このコンポーネントを41℃の温度に調整した。コンポーネントの充填圧は30 mbarに近く、この圧力を、流体が拡大バルブ上で妨害されるまで作用させた。
【００３０】
次いで、2種類の実験を下記の表により行い、一方で、圧力をゼロに下げ(下記の表の第一列)、他方、圧力をその充填値に調節した(下記の表の第二列)。流体が対応する受動的バルブを通過したことを示す、コンポーネントの、後に続く反応または検出区域に流体が現れるまでの時間を測定した。
【００３１】

流体が通過するまでの時間                       
ゼロ圧              ＞1時間(この時間中には、どのバルブも通過しなかった)   
圧力約30 mbar       ＜1分間                                               
【００３２】
上記の表は、コンポーネントにおける次の反応または検出区域の中に流体が通過するまでの時間の値を示す。従って、上記の表から、コンポーネント中に圧力差が生じない場合、この時間は1時間より遙かに長いことが明らかである。他方、受動的バルブは、圧力差がその充填値に維持される場合、流体を1分間未満しか保持しない。従って、コンポーネントの反応または検出区域における生物学的手順工程の性能を最適化するために、圧力差をゼロ値に調節することからなる上記工程の非常に大きな重要性が、上記の表から明らかである。
【００３３】
図5〜8に関して、制御方法をさらに詳細に説明する。図6から8で、コンポーネント1は、例えばマイクロチャネル2の全入口に共通の、流体が入る入口チャンバー5を含んでなる。例えば、反応または検出区域3は、容積が約0.3μl、深さが約200μmである。コンポーネント1中の流体が水であり、コンポーネント1の全ての受動的バルブ4が同等であるとして、受動的バルブ4は、例えば、関連するマイクロチャネル2の幾何学的構造の急変化により限定される。例えば、マイクロチャネル2は一般的な直径が約500μmであり、受動的バルブ4を限定する狭くなった直径が約100μmである。受動的バルブ4は、例えば5 mbar〜2 barの閾値Psを与える。受動的バルブ4の閾値Psは、好ましくは約20 mbarである。
【００３４】
図6〜8の特別な実施態様では、コンポーネント1の入口と出口との間の圧力差の増加は、コンポーネント1から上流で制御する。入口チャンバー5は、例えばコンポーネント1の上流と下流の間に圧力差を生じることができる外部圧力の制御装置に接続される(図9)。
【００３５】
図5で、本方法の第一工程では、連続的中間流体前進期間Pav1を、基底値Pbで、時間t0とt1の間で作用させる。この圧力差Pbは、第一列の反応または検出区域3aを、図6で示すように、流体が第一列の受動的バルブ4aにより停止されるまで、満たすことができる。
【００３６】
時間t1とt2の間では、流体の前進を停止するために、圧力差はゼロでなければならない。次いで、第一反応または検出区域3aに対応する生物学的手順工程を、好ましくは第一列の全ての反応または検出区域3aで同時に行う。一つの、同じ列の各反応または検出区域3aで行う生物学的手順工程は、マイクロチャネル2に応じて異なっていてよい。
【００３７】
流体が、反応または検出区域3aに続く受動的バルブ4aまで完全にマイクロチャネル2を満たしていない場合、時間t2とt3の間で、追加の流体前進期間Pav2を、基底値Pbで、許可パルスPdの直前で作用させることができる。
【００３８】
時間間隔(time period)T1に相当する時間t3とt4の間で、第一の許可パルスPdをコンポーネント1に作用させる。許可パルスPdの値Psupは、受動的バルブ4a〜4cの閾値Psと比較して非常に高いことが好ましい。値Psupは、例えば1 bar〜2.5 barである。値Psupは、好ましくは約2 barである。許可パルスPdの時間T1は、非常に短く、例えば100 ms〜500 msである。時間T1は、好ましくは約350 msである。
【００３９】
一般的な様式で、許可パルスPdの値Psupは、同じ列の全ての受動的バルブ4を、系統的に、好ましくは同時に通過させる必要がある。許可パルスPdの時間T1は、この通過を可能にするだけ十分に長くなければならないが、流体が、次の反応または検出区域3を完全に満たすことなく、対応する受動的バルブ4だけを通過するように十分に短い必要がある。
【００４０】
さらに、許可パルスPdの値Psupの、受動的バルブ4の最大閾値Psに対する比は、1.25を超え、好ましくは1.25〜200である。この比は、閾値Ps約20 mbarおよび許可パルスPdの値Psup約2 barに対して、好ましくは約100である。
【００４１】
期間T1の終わりに相当する時間t4で、圧力差は、許可パルスPdがゼロの低い値を与えるように、好ましくはゼロに調節する。時間間隔T2に対応する時間t4とt5の間で、圧力差はゼロのままである。時間間隔T2は、圧力を元に下げ、流体の前進を完全に停止するだけ十分に長い必要がある。時間間隔T2は、例えば約500 msである。
【００４２】
図5で、上記制御方法の工程は所望により行なう工程である。許可パルスPdを、基底値Pbに等しい低い値で与え、流体の前進を続行し、許可パルスPdの直後に次の反応または検出区域3bを満たすことができる。
【００４３】
時間間隔T3に対応する時間t5とt6の間で、連続的中間流体前進期間Pav1を行う。この連続的中間流体前進期間Pav1の目的は、次の反応または検出区域3b、即ち図6〜8に示すコンポーネント1の特別な実施態様における第二列の反応または検出区域、を満たすことである(図7)。
【００４４】
一般的な様式で、各連続的中間流体前進期間Pav1は、流体を前進させるのに十分な最大値、好ましくは基底値Pbに等しく、常に一連の受動的バルブ4の最小閾値Psより低い値、を与える。例えば、連続的中間流体前進期間Pav1の最大基底値Pbは、5 mbar〜100 mbarである。基底値Pbは、好ましくは約15 mbarである。
【００４５】
図5で、時間t6で、連続的中間流体前進期間Pav1はゼロ最小値を与え、マイクロチャネル2における流体の前進を停止する。連続的中間流体前進期間Pav1の持続時間T3は、例えば約60 sである。
【００４６】
一般的な様式で、連続的中間流体前進期間Pav1の時間T3は、流体が、対応する反応または検出区域3を完全に満たし、全てのマイクロチャネル2に対応する受動的バルブ4で停止することができるように、十分に長い必要がある。
【００４７】
さらに、許可パルスPdの持続時間T1の、連続的中間流体前進期間Pav1の持続時間T3に対する比は、例えば0.1％〜1％である。この比は、時間T1約350 msおよび時間T3約60 sに対して、好ましくは約0.58％である。一般的な様式で、時間T1およびT3は、特にコンポーネント1の圧力および幾何学的構造に従って選択する。
【００４８】
さらに、連続的中間流体前進期間Pav1の持続時間T3は、コンポーネント1のマイクロチャネル2に関連する少なくとも一個の充填検出器から供給される信号により決定することができる。充填検出器の原理は、主として、マイクロチャネル2に最初に含まれていたガスと流体との間の物理的特性の変化を検出することに基づいている。
【００４９】
例えば、各マイクロチャネル2の両側に発信機および受信機として配置された、光学的充填検出器を使用することができる。その場合、特にガスから流体への変化を確認することにより、光学的特性の変化を測定することができる。
【００５０】
本発明の別の実施例では、各受動的バルブ4のレベルに2個の電極が配置されている電気的充填検出器を使用することができる。使用する流体が導電性であるので、流体の存在は、2個の電極間における導電率の急変により検出することができる。
【００５１】
図5で、時間間隔T4に対応する時間t6およびt7の間で、第二列の反応または検出区域3bに対応する生物学的手順の工程が行われる(図7)。一方で、全てのマイクロチャネル2において流体を確実に、同時に前進させ、他方、行われている生物学的手順工程の際の反応容積の一体性が失われるのを阻止するために、圧力差は、コンポーネント1の上流と下流との間で絶対的にゼロでなければならない。流体前進期間Pav1が、関連する生物学的手順工程の際に維持される場合、上記のように、特定の受動的バルブ4が、圧力に屈服することがある。このために、反応容積の一部が失われることがある。
【００５２】
そのようなゼロ圧力差により、対応する反応または検出区域3bで行われる生物学的手順工程の際の、反応容積の一体性損失が阻止される。時間T4は、例えば60 s〜3600 sである。時間T4は、好ましくは約1800 sである。
【００５３】
時間t7で、圧力差を基底値Pbに達するまで増加させる。時間間隔T5に対応する時間t7とt8の間で、追加の流体前進期間Pav2が、第二列の受動的バルブ4bに到達するまで、マイクロチャネル2の充填を完了させることができる。この工程は、時間t5とt6の間で行われる連続的中間流体前進期間Pav1の後に、マイクロチャネル2が完全には充填されていない時にのみ行われる。追加の流体前進期間Pav2の持続時間T5は、例えば約60 sである。
【００５４】
一般的な様式で、時間間隔T5は、全てのマイクロチャネル2の対応する受動的バルブ4で流体が停止できるだけ、十分に長い必要がある。追加の流体前進期間Pav2の時間間隔T5は、時間間隔T3の決定に関して上に説明したように、コンポーネント1のマイクロチャネル2に関連する少なくとも一個の充填検出器により供給される信号により、さらに決定することができる。
【００５５】
図5で、時間間隔T6に対応する時間t8とt9との間で、特に、図8に示すように、第二列の全ての受動的バルブ4bを同期化された様式で通過させるために、新しい許可パルスPdを再度コンポーネント1に作用させる。
【００５６】
時間t9とt10との間で、場合により、圧力差をゼロに戻す工程を行うことができる。次いで、時間t10とt11との間で、新しい連続的中間流体前進期間Pav1を行い、図8に示すように第三列の反応または検出区域3cを満たすことができる。
【００５７】
このように制御方法を、コンポーネント1の全てのマイクロチャネル2に沿って、許可パルスPd間で、その後の全ての受動的バルブ4（図には示していない）を通過させること、流体前進期間Pav1とPav2との間で、その後の全ての反応または検出区域3（図には示していない）を満たすこと、および2個の連続する許可パルスPd間で圧力差をゼロに戻すことを交互に続行し、生物学的手順の工程を実行する。
【００５８】
そのようなマイクロ流体コンポーネント1の制御方法により、流体の前進を、コンポーネント1の全てのマイクロチャネル2で、特に同期化された様式で制御し、同時に、本方法中に圧力差をゼロに再設定するために、生物学的手順の工程を最適に行うことができる。この方法は、全受動的バルブ4の最大閾値Psと比較して、許可パルスPdの値Psupが好ましくは非常に高いので、受動的バルブ4の特性に関わらず、受動的バルブが同等でも、異なっていても、適用できる。
【００５９】
これによって、反応または検出区域で行う分析の信頼性およびコンポーネント1の全体的な信頼性が得られる。マイクロチャネル2に起こり得る不完全性の影響が排除される。
【００６０】
一般的な様式で、上記のコンポーネント1における流体の前進を制御する方法は、単一のマイクロチャネル2を含んでなるマイクロ流体コンポーネントに適用できる。その場合、本方法は、特に、受動的バルブ4の特性および不完全性に関わらず、受動的バルブ4を系統的に確実に通過し、生物学的手順工程を行うための最適条件を確保するように設計される。
【００６１】
図9に、上記の制御方法を実行するための自動圧力制御装置6の特別な実施態様を示す。装置6は、特に、マイクロ流体コンポーネント1の上流と下流との間の、圧力差の増加を制御することができる。自動圧力制御装置6は、例えばコンポーネント1（図9では、分かり易くするために示していない）の入口チャンバー5に接続された出口8、および高圧、例えば4 barまでの供給源10に接続された入口9を含んでなる流体タンク7を含んでなる。
【００６２】
高圧供給源10は、それぞれ減圧ゲージ12a、12b、12c、および電気空気式バルブ13a、13b、13cを備えた3個の平行な回路11a、11b、11cを含んでなる。タンク7の入口9は、第四の電気空気式バルブ13dを含んでなる回路11dにより大気圧Patmにも接続されており、回路11dは、3個の回路11a、11b、11cに平行に接続されている。圧力センサー14が、タンク7の入口9および4個の回路11a、11b、11c、11dに接続されている。
【００６３】
そのような自動圧力制御装置6は、特に、上に記載するマイクロ流体コンポーネントの制御方法を実行し、100 msまで短い圧力パルスを制御することができる。さらに、電気空気式バルブ13a〜13dは、マイクロコンピュータにより制御される継電器により制御することができる。これによって、関連するマイクロ流体コンポーネントの入口で精確な校正された圧力配分を行うことができる。
【００６４】
その上、許可パルスの時間間隔T1および連続的中間流体前進期間Pav1の時間間隔T3は、コンポーネント1の特性に応じて、より詳しくは、上記のように、自動圧力制御装置6のタンク7中に存在するガス体積に応じて選択される。
【００６５】
本発明は、上記の様々な例実施態様に限定されない。コンポーネント1の受動的バルブ4は、それらのマイクロチャネル2における配置に応じて、互いに異なって閾値Psを有することができ、異なって幾何学的構造特徴を有することができる。
【００６６】
流体前進期間Pav1およびPav2は、それぞれ時間間隔T3およびT5の間、基底値Pbとゼロ圧力差値との間で増減することができる。
【００６７】
マイクロチャネル2、反応または検出区域3および受動的バルブ4の数に制限は無い。その数は、制御すべきコンポーネント1の全体的な大きさおよび／または実行すべき生物学的手順によって異なる。
【００６８】
コンポーネント1の反応または検出区域3は、対応するマイクロチャネル2の部分によってさらに限定することができる。その場合、反応または検出区域3は、マイクロチャネル2と同じ寸法を有するが、その特定の部分を構成する。
【００６９】
コンポーネント1における流体の前進を制御する方法のもう一つの実施態様（図には示していない）では、マイクロ流体コンポーネント1の上流と下流との間の圧力差の増加を、マイクロ流体コンポーネントから下流で制御することができる。例えば、流体の移動を、例えば真空供給源をコンポーネント1の出口に配置することにより、負の圧力で行うことができる。この場合、コンポーネント1のマイクロチャネル2は、それぞれ真空供給源に接続された出口を含んでなり、マイクロチャネル2の全てに共通の出口チャンバーを限定する。
【００７０】
所望により、各追加の流体前進期間Pav2と各許可パルスPdとの間（図5）で圧力差をゼロに戻す追加の期間を行い、許可パルスPdの直前で流体の前進を妨害することができる。この追加期間は、例えば約500 msの持続時間を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】先行技術の、流体の前進を制御する方法により制御されるように設計されたマイクロ流体コンポーネントを図式的に示す。
【図２】図１の、中を流体が流れているコンポーネントを図式的に示す。
【図３】図１の、中を流体が流れているコンポーネントを図式的に示す。
【図４】先行技術の方法により制御されるコンポーネントに関する、相対的な圧力と時間の関係を示すプロットである。
【図５】本発明の流体の前進を制御する方法により制御されるコンポーネントに関する、相対的な圧力と時間の関係を示すプロットである。
【図６】図５に示す方法により制御されるコンポーネントを図式的に示す。
【図７】図５に示す方法により制御されるコンポーネントを図式的に示す。
【図８】図５に示す方法により制御されるコンポーネントを図式的に示す。
【図９】図５〜８による方法を実行するための自動圧力制御装置を図式的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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