(57)【要約】本明細書に提供されるのは、光栄養生物を含有するマイクロ流体チップを使用して、空気質を改善するためのデバイス、システム、および方法である。方法およびシステムが、ある成分を空気から除去するために提供される。少なくとも１つの光栄養生物を含む、少なくとも１つの表面と流体連通する流体流路を備える、マイクロ流体チップが、提供される。加えて、空気が、該少なくとも１つの光栄養生物を含む少なくとも１つの表面と接触させられる。さらに、該成分が、該少なくとも１つの光栄養生物を用いて空気から除去される。
2019500076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある成分を空気から除去する方法であって、
（ａ）少なくとも１つの光栄養生物を含む少なくとも１つの表面と流体連通する流体流路を備えるマイクロ流体チップを提供するステップと、
（ｂ）空気を前記少なくとも１つの光栄養生物を含む前記少なくとも１つの表面と接触させるステップと、
（ｃ）前記成分を前記少なくとも１つの光栄養生物を用いて前記空気から除去するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記（ｂ）の接触させるステップは、前記空気を前記流体流路を通して流動させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空気は、ポンプを使用して、前記流体流路を通して流動させられる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光栄養生物は、複数の光栄養生物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロ流体チップは、前記少なくとも１つの光栄養生物を含む前記少なくとも１つの表面を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記流体流路および少なくとも１つの表面は、前記マイクロ流体チップの少なくとも１つのチャネル内に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記成分は、ＣＯまたはＣＯ２を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記回収するステップ（ｃ）は、前記少なくとも１つの光栄養生物を光に暴露するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
１ｍ２未満の空気交換表面積と、前記空気交換表面積と接触する光栄養生物とを備える、微生物空気清浄システムであって、前記光栄養生物が少なくとも１０秒の時間周期にわたって光に暴露されると、前記光栄養生物は、１０００ｆｔ３を上回る容積を有する室内の空気中のある成分の濃度を少なくとも２５％降下させる、システム。
【請求項１０】
前記光栄養生物は、マイクロ流体チップのマイクロ流体チャネル内に含有される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
光源が、前記マイクロ流体チップに結合される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記成分は、酸化炭素、亜酸化窒素、および酸化硫黄から成る群から選択される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
微生物空気清浄システムであって、
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体チップを備え、前記１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルは、細胞培養培地中で培養された光栄養生物を含有し、光に応答して、前記光栄養生物は、前記細胞培養培地内の空気中のある成分を除去する、システム。
【請求項１４】
前記空気は、前記細胞培養培地内に溶解される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記マイクロ流体チップに動作可能に接続される光源をさらに備え、前記光源は、光を前記マイクロ流体チップ内の前記マイクロ流体チャネルに提供することが可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記マイクロ流体チップに取付可能である交換可能流体カートリッジをさらに備え、前記流体カートリッジは、前記マイクロ流体チップ内の前記マイクロ流体チャネルに動作可能に接続される、流体導管を有する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記流体カートリッジは、細胞培養培地を含有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記細胞培養培地を前記流体カートリッジから前記マイクロ流体チップに移動させることが可能なポンプをさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記空気清浄システムは、非毒性である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
微生物清浄システムであって、
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを有するマイクロ流体チップを備え、前記１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルは、細胞培養培地中で培養された光栄養生物を含有し、前記光栄養生物は、光への暴露に応答して、前記光栄養生物に接触するガスを除去する、システム。
【請求項２１】
前記マイクロ流体チャネル内に統合される透過性膜をさらに備え、前記透過性膜の第１の部分は、前記光栄養生物の培養物に接触し、前記透過性膜の第２の部分は、空気に接触し、前記透過性膜は、空気交換表面積を提供する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記マイクロ流体チップに取り付けられる光源をさらに備え、前記光源は、光を前記マイクロ流体チップの前記マイクロ流体チャネルに提供するように構成される、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（相互参照）
本願は、２０１５年１０月２６日に出願された米国仮出願第６２／２４６，１９６号および２０１６年５月９日に出願された米国仮出願第６２／３３３，６４４号の利益を主張するものであり、これらは両方とも参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
屋内空気質は、世界中で、特に、産業都市および大都市圏において、悪化している。多くの人々が、その時間の９０％超を屋内で過ごしている。二酸化炭素を含む、亜酸化窒素が、主要な屋内空気汚染物質である。屋内二酸化炭素レベルの上昇は、空気質を劣化させ、頭痛、眠気、吐き気、疲労、呼吸数の増加、集中力欠如、目眩、情動不安、ならびに眼、鼻、喉、および肺の炎症に結び付けられている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書に提供されるのは、光栄養生物を含有するマイクロ流体チップを使用して、空気質を改善するためのデバイス、システム、および方法である。
【０００４】
一側面では、ある成分を空気から除去する方法が、提供される。本方法は、少なくとも１つの光栄養生物を含む少なくとも１つの表面と流体連通する流体流路を備える、マイクロ流体チップを提供するステップを含む。本方法はまた、空気を該少なくとも１つの光栄養生物を含む少なくとも１つの表面と接触させるステップを含む。加えて、本方法は、該成分を該少なくとも１つの光栄養生物を用いて空気から除去するステップを含む。
【０００５】
別の側面では、微生物空気清浄システムが、提供される。微生物空気清浄システムは、１ｍ２未満の空気交換表面積と、空気交換表面積と接触する光栄養生物とを備え、光栄養生物は、光栄養生物が少なくとも１０秒の時間周期にわたって光に暴露されると、１０００ｆｔ３を上回る容積を有する室内の空気中のある成分の濃度を少なくとも２５％降下させる。
【０００６】
さらなる側面では、微生物空気清浄システムが、提供される。微生物空気清浄システムは、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを有する、マイクロ流体チップを備え、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルは、細胞培養培地中で培養された光栄養生物を含有し、光に応答して、光栄養生物は、細胞培養培地内の空気中のある成分を除去する。
【０００７】
別の側面では、微生物清浄システムが、提供される。微生物清浄システムは、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを有する、マイクロ流体チップを備え、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルは、細胞培養培地中で培養された光栄養生物を含有し、光栄養生物は、光への暴露に応答して、光栄養生物に接触するガスを除去する。
【０００８】
本開示の付加的な側面および利点は、本開示の例証的実施形態のみが示され、説明される、以下の詳細な説明から、当業者に容易に明白となるであろう。認識されるように、本開示は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、全て本開示から逸脱することなく、種々の明白な点で修正が可能である。したがって、図面および説明は、制限的ではなく、本質的に例証的と見なされるものである。
【０００９】
（参照による引用）
本明細書で記述される全ての出版物、特許、および特許出願は、各個別出版物、特許、または特許出願が、参照することにより組み込まれるように特異的かつ個別に示された場合と同一の程度に、参照することにより本明細書に組み込まれる。参照することにより組み込まれる出版物、および特許または特許出願が、本明細書に含有される本開示と矛盾する限りにおいて、本明細書は、任意のそのような矛盾する資料に優先する、および／またはそれより上位にあることを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の新規の特徴が、添付の請求項で詳細に記載される。本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、ならびに添付図面（また、本明細書では「図」（ｆｉｇｕｒｅおよびＦＩＧ．））を参照することにより、本発明の特徴および利点のより深い理解が得られるであろう。
【００１１】
【図１】図１は、いくつかの実施形態による、汚染物質等の成分を空気から除去するために光栄養生物を使用して空気質を改善するためのシステムの例示的例証を提供する。
【００１２】
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、設計パネル、マイクロ流体モジュール、制御ボード、プロセッサ、ユーザインターフェース要素、およびカートリッジを含む、システムの例示的例証を提供する。
【００１３】
【図３】図３は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体モジュールの実施例を提供する。
【００１４】
【図４】図４は、いくつかの実施形態による、複数のマイクロ流体チップモジュール、入力および出力のための管類、マイクロ流体チップモジュールを制御ボードに接続する電子ワイヤ、制御ボード、カートリッジ、流体コントローラ、ポンプ、培養物リザーバ、培地リザーバ、および廃棄物リザーバを表す、システムの例示的例証を提供する。
【００１５】
【図５】図５は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュールの例証を提供する。
【００１６】
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、いくつかの実施形態による、それぞれ、培養および洗浄段階の例示的例証である。
【００１７】
【図７】図７は、いくつかの実施形態による、水、栄養素、および生細胞の流入、ピエゾディスクによる死細胞からの生細胞の分離、死細胞の流出を伴う、例示的細胞培養マイクロチャネルを図示する。
【００１８】
【図８】図８は、いくつかの実施形態による、マイクロ流体チップ内の細胞培養マイクロチャネルの例示的例証を提供する。
【００１９】
【図９】図９は、いくつかの実施形態による、チップベースの例示的例証を提供する。
【００２０】
【図１０】図１０は、いくつかの実施形態による、例示的マイクロ流体チップモジュールを図示する。
【００２１】
【図１１】図１１は、いくつかの実施形態による、別の例示的マイクロ流体チップモジュールの図を提供する。
【００２２】
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュールの例示的例証の側面図を提供する。
【００２３】
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュールの別の例示的例証の側面図を提供する。
【００２４】
【図１４】図１４は、実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュールの別の構成を提供する。
【００２５】
【図１５】図１５は、いくつかの実施形態による、マイクロ孔を伴うマイクロ流体チップの例示的例証を提供する。
【００２６】
【図１６】図１６は、いくつかの実施形態による、正面設計パネル、正面設計パネルの背後のマイクロ流体パネルを表す、システムの例示的例証を提供し、側面図は、カートリッジおよびユーザインターフェースを示す。
【００２７】
【図１７】図１７は、いくつかの実施形態による、マイクロ流体チップ内のマイクロチャネルの配列の例示的例証を提供する。
【００２８】
【図１８】図１８は、いくつかの実施形態による、マイクロ流体チップ内のマイクロチャネルの配列の別の例示的例証を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本開示は、上記に説明されるような図面と関連して検討される以下の発明を実施するための形態を参照することによって理解され得る。例証的明確性の目的のために、種々の図面におけるある要素は、正確な縮尺で描かれていない場合がある、図式的もしくは概念的に表されている場合がある、または別様に、実施形態のある物理的構成に正確に対応しない場合がある。
【００３０】
新鮮な空気を提供するための典型的方法は、換気および濾過を含む。両方とも、問題を有し、いずれも、二酸化炭素を空気から経済的に除去しない。換気は、空気を外界と機械的に交換させる、または空気を建物内で循環させる。換気はまた、小空間内では、窓または通気口を開放することによって自然に生じ得る。米国国立労働安全衛生研究所（ＮＩＯＳＨ）は、換気が、多くの場合、不適正であって、不良屋内空気質の主要原因であると述べている。二酸化炭素レベルは、会議室、教室、および不適正に換気されている住宅内等、人々が集合する場所で特に高くなる。そのような場合、二酸化炭素レベルは、３，０００ｐｐｍを超えて頻繁に上昇しており、これは、ＮＩＯＳＨおよび米国環境保護庁（ＥＰＡ）によって推奨される上限の約３倍である。
【００３１】
濾過システムは、空気を濾過剤を通過させ、埃、花粉、カビ、および細菌を含む、固体微粒子を空気から除去する。代替として、濾過剤は、吸着剤または触媒から成り、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）およびオゾン等の空気媒介分子汚染物質を除去する、またはそれと反応し得る。現在、二酸化炭素を除去するために使用され得る、「二酸化炭素除去装置」と呼ばれる、特殊フィルタは、高価であって、多くの場合、大気中二酸化炭素に結合する種々のアミンの低温溶液を使用する。
【００３２】
したがって、換気および濾過の既存の方法の範囲外にある、高二酸化炭素レベルおよび不良屋内空気質の継続的問題に対処する必要がある。
【００３３】
本明細書に説明されるのは、光栄養生物を含有するマイクロ流体チップを使用して、空気質を改善するためのデバイス、システム、および方法である。特に、本開示は、マイクロ流体チップ、マイクロ流体チップモジュール、マイクロ流体チップおよびモジュールを備える、システム、ならびにその使用方法を提供する。いくつかの実施形態では、これらのデバイス、システム、および方法は、空気質を改善するために使用されることができる。他の実施形態では、これらのデバイス、システム、および方法は、大気中二酸化炭素の濃度を減少させることによって空気質を改善する。他の実施形態では、これらのデバイス、システム、および方法は、大気中酸素の濃度を増加させることによって空気質を改善する。いくつかの実施形態では、これらのデバイス、システム、および方法は、大気中二酸化炭素の濃度を減少させ、大気中酸素の濃度を増加させることによって空気質を改善する。
【００３４】
一側面では、本明細書に説明されるデバイスは、光栄養生物の少なくとも１つの種を含む。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、独立栄養性である。さらなる実施形態では、光栄養生物は、植物独立栄養生物、藻類独立栄養生物、および／または細菌独立栄養生物を含むことができる。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、藍藻類、藻類、蘚類、または任意のそれらの組み合わせから選択される。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、藻類である。例示的実施形態では、光栄養生物は、緑藻植物である。さらなる例示的実施形態では、光栄養生物は、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａおよび／またはＣｈｌｏｒｅｌｌａである。一実施形態では、光栄養生物は、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａｖｕｌｇａｒｉｓである。
【００３５】
一側面では、光栄養生物は、マイクロ流体チップデバイスまたはモジュール内で培養されることができる。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、周知の従来の細胞培養技法を使用して培養されることができる。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、緩衝液を含む成長培地内で培養されることができる。ある実施形態では、光栄養生物は、２５０ｍｇ／Ｌ  ＮａＮＯ３、７５ｍｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、２５ｍｇ／Ｌ  ＮａＣｌ、７５ｍｇリン酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、１７５ｍｇ／Ｌリン酸一カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、２５ｍｇ／Ｌ  ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、微量の鉱物（例えば、ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、ＭｏＯ３、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、Ｃｏ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、およびホウ酸（Ｈ３ＢＯ３））、および安定化剤（例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、水酸化カリウム、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、および／または濃縮硫酸）を含有する、淡水藻のためのリン酸緩衝液である、Ｂｏｌｄ'ｓ  Ｂａｓａｌ  Ｍｅｄｉｕｍ内で培養されることができる。
【００３６】
一側面では、光栄養生物は、空気中の少なくとも１つの成分のレベルを低減させることができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの成分は、汚染物質である。いくつかの実施例では、少なくとも１つの汚染物質は、空気中の亜酸化窒素である。少なくとも１つの亜酸化窒素は、限定ではないが、酸化炭素（ＣＯｘ）、酸化窒素（ＮＯｘ）、および酸化硫黄（ＳＯＸ）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも亜酸化窒素は、一酸化炭素である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、二酸化炭素である。他の実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、一酸化窒素である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、二酸化窒素である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、亜酸化窒素である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、一酸化硫黄である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、二酸化硫黄である。別の実施形態では、少なくとも１つの亜酸化窒素は、異なる亜酸化窒素の組み合わせを含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、光栄養生物は、少なくとも１つの成分を空気から吸収することによって、空気中の少なくとも１つの成分のレベルを低減させることができる。いくつかの実施例では、少なくとも１つの成分は、一酸化炭素および二酸化炭素から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、少なくとも１つの亜酸化窒素を空気から吸収することによって、空気中の少なくとも１つの亜酸化窒素のレベルを低減させることができる。他の実施形態では、光栄養生物は、少なくとも１つの亜酸化窒素を空気から吸収し、それを望ましい生成物に変換することによって、空気からの少なくとも１つの亜酸化窒素のレベルを低減させることができる。いくつかの実施形態では、光栄養生物は、亜酸化窒素を酸素に変換する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの成分は、ホルムアルデヒド、一酸化炭素、メタン、ラドン、硫化水素、１，１，１−トリクロロエタン、ベンゼン、クロロホルム、または任意のそれらの組み合わせを含む。
【００３８】
別の側面では、光栄養生物を含む、デバイスまたは装置は、少なくとも１つのチップモジュールを備えてもよい。いくつかの実施形態では、チップモジュールは、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、少なくとも１つの光源と、複数の弁と、チップベースとを備える。ある実施形態では、少なくとも１つのチップモジュールはさらに、少なくとも１つのポンプ、１つまたはそれを上回るセンサ、１つまたはそれを上回るフィルタ、および／または１つまたはそれを上回る細胞セパレータを備えることができる。
【００３９】
「チップ」または「マイクロ流体チップ」は、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを備える、チップを指す。マイクロ流体チャネルの深度は、約５０μｍ〜約２０００μｍ（２ｍｍ）であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルの深度は、約５０μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約５００μｍ、約５００μｍ〜約１ｍｍ、約１ｍｍ〜約１．５ｍｍ、または約１．５ｍｍ〜約２ｍｍであることができる。マイクロ流体チャネルの深度は、少なくとも５０μｍであることができる。マイクロ流体チャネルの深度は、約１ｍｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの深度は、１ｍｍである。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの深度は、０．８ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ未満、または１．５ｍｍを上回る。
【００４０】
いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの長さは、約１０ｃｍ〜６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルの長さは、約１０ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍである。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの長さは、少なくとも約１０ｃｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの長さは、最大で約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの長さは、約１３ｃｍであることができる。
【００４１】
いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、約５０μｍ〜約５０００μｍ（５ｍｍ）であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルの幅は、約５０μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約５００μｍ、約５００μｍ〜約１ｍｍ、約１ｍｍ〜約１．５ｍｍ、約１．５ｍｍ〜約２ｍｍ、約２ｍｍ〜約２．５ｍｍ、約２．５ｍｍ〜約３ｍｍ、約３ｍｍ〜約３．５ｍｍ、約３．５ｍｍ〜約４ｍｍ、約４ｍｍ〜約４．５ｍｍ、または約４．５ｍｍ〜約５ｍｍであることができる。マイクロ流体チャネルの幅は、少なくとも約５０μｍであることができる。マイクロ流体チャネルの幅は、約５ｍｍであることができる。マイクロ流体チャネルの幅は、約１ｍｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、１ｍｍである。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、０．８ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ未満、または１．５ｍｍを上回る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、チップモジュールは、複数のマイクロ流体チャネルを備えることができる。複数のマイクロ流体チャネルの幾何学形状は、マイクロ流体チャネル内で異なる流率を達成するように変動することができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、相互に接続されることができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、湾曲管によって相互に接続される伸長管であることができる。他の実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、直線であることができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、線形であることができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、より複雑な設計を有してもよい。ある実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルの幾何学形状は、図１７に示されるように、チャネルの内側にピラーを伴う、多重化された幾何学形状（分裂チャネル）である。そのような実施形態では、チャネルの幅は、約３ｍｍであって、約７．３ｍｍのチャンバに分離する。実施例では、７．３ｍｍの幅を有するチャンバは、約１．３ｍｍの幅および約３ｍｍの長さを伴うピラーを有してもよい。
【００４３】
マイクロ流体チャネルの容積は、その寸法および構成に依存する。これらのパラメータから、当業者は、幾何学形状の規則を適用することによって、容積を計算することができる。
【００４４】
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを備える、マイクロ流体チップの長さは、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップの長さは、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップの長さは、少なくとも約１５ｃｍであることができる。マイクロ流体チップの長さは、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップの長さは、約２２ｃｍである。マイクロ流体チップの長さは、約１３ｃｍであることができる。
【００４５】
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを備える、マイクロ流体チップの幅は、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップの幅は、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。マイクロ流体チップの幅は、少なくとも約１５ｃｍであることができる。マイクロ流体チップの幅は、約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップの幅は、約２２ｃｍである。マイクロ流体チップの幅は、約１３ｃｍであることができる。
【００４６】
マイクロ流体チップは、透明または光学的にクリアな材料から作製されることができる。他の実施形態では、マイクロ流体チップは、化学的に不活性な材料から作製されることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップは、透明かつ化学的に不活性な材料から作製されることができる。マイクロ流体チップは、限定ではないが、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、またはそれらの組み合わせを含む、材料から作製されることができる。
【００４７】
マイクロ流体チップはさらに、チップと周囲環境との間でガスの交換を可能にする、少なくとも１つの膜を備えることができる。いくつかの実施形態では、膜は、限定ではないが、二酸化炭素、酸素、窒素、およびアルゴンを含む、大気中ガスに透過性であることができる。さらなる実施形態では、膜は、酸化窒素（ＮＯｘ）および酸化硫黄（ＳＯｘ）に透過性であることができる。膜は、限定ではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、またはフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、または任意のそれらの組み合わせを含む、ガス透過性材料を備えることができる。ある実施形態では、膜は、組織培養物プレートをシールするための医療グレード接着剤を伴う４．５ミル疎水性多孔性フィルムと、バイオブロックと、９６ウェルプレートとから成り、空気およびガス交換が細胞成長または細菌培養のために必要である、ＡｅｒａＳｅａｌ（ＴＭ）を備えることができる。ＡｅｒａＳｅａｌ（ＴＭ）は、プレート縁の近傍のウェルを含め、均一空気および二酸化炭素交換を可能にする。ＡｅｒａＳｅａｌ（ＴＭ）は、非細胞毒性、高ガス透過性、容易に穿刺可能、無菌であって、かつ−２０℃〜＋８０℃の温度に推奨される。
【００４８】
チップモジュールは、少なくとも１つの光源を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、電球、蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）パネル等を備える。いくつかの実施形態では、光源は、約６２０ｎｍ〜約７８０ｎｍの波長の光を備える。いくつかの実施形態では、光源は、少なくとも１つのＬＥＤパネルを備える。他の実施形態では、少なくとも１つのＬＥＤパネルは、約６３０ナノメートルの光を備える。さらなる実施形態では、ＬＥＤパネルは、均一照明のためにシステム制御ボックスの正面にあることができる。他の実施形態では、ＬＥＤパネルは、各チップの上部に反射表面を有し、光をチップの中に反射させ、そうすることによって、殆ど電力を使用せず、エネルギーを節約することができる。他の実施形態では、ＬＥＤパネルは、システム制御ボックスの正面になく、反射要素が、ＬＥＤパネルから放出される光が審美的パネルを通して透過しないように妨害し、それをチップに反射させる。ある実施形態では、別の光源が、審美的パネルを背面照明するためだけに追加されてもよい。
【００４９】
ＬＥＤパネルは、最大でマイクロ流体チップの長さであることができる。ＬＥＤパネルは、最大でマイクロ流体チップの高さであることができる。ＬＥＤパネルの長さは、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、長さは、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。ＬＥＤパネルの長さは、少なくとも約１５ｃｍであることができる。ＬＥＤパネルの長さは、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、ＬＥＤパネルは、約２２ｃｍの長さを有してもよい。
【００５０】
ＬＥＤパネルは、最大でマイクロ流体チップの幅であることができる。ＬＥＤパネルの幅は、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパネルの幅は、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍである。ＬＥＤパネルの幅は、少なくとも約１５ｃｍであることができる。ＬＥＤパネルの幅は、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、ＬＥＤパネルは、約２２ｃｍの幅を有する。ある事例では、ＬＥＤパネルは、長さ約２２ｃｍ、幅約２２ｃｍ、最大で深度約５ｃｍである。
【００５１】
光源から放出される光の組成は、マイクロ流体チップ内で培養されている光栄養生物のタイプに基づいて選択される。異なる光栄養生物は、異なる波長における光を異なるように吸収する。光栄養生物の所望の代謝機能を助長するための光源の適性を判定するために、いくつかの実施形態では、光合成有効放射（ＰＡＲ）が、定量化される。他の実施形態では、光量子束密度（ＰＦＤ）が、測定される。他の実施形態では、ＰＡＲおよびＰＦＤが、測定される。いくつかの実施形態では、光源は、ＰＡＲおよび／またはＰＦＤを使用して、空気からの少なくとも１つの亜酸化窒素の除去を最大限にするために選択される。光源のＰＡＲは、約５ｍＷ／ｃｍ２〜約２００ｍＷ／ｃｍ２の範囲であることができる。いくつかの実施形態では、ＰＡＲは、少なくとも約５ｍＷ／ｃｍ２である。他の実施形態では、ＰＡＲは、最大で約２００ｍＷ／ｃｍ２である。ある実施形態では、光源のＰＡＲは、約５０ｍＷ／ｃｍ２である。
【００５２】
別の側面では、チップモジュールは、少なくとも１つのチップベースを備える。いくつかの実施形態では、チップは、１つまたはそれを上回る流体ポートを備える。さらなる実施形態では、１つまたはそれを上回る流体ポートは、チップモジュール内の管類に接続される。チップは、埋設されたチャネルまたは同等物を備えることができる。いくつかの実施形態では、チップモジュールの複数の弁および少なくとも１つのポンプが、チップベースの中に統合され、細胞をチップのマイクロ流体チャネルに再循環させる。チップベースは、マイクロ流体チップを定位置に、ＬＥＤパネルを具体的位置に保持するために設計される。チップベースの流体ポートは、チップの入口および出口ポートならびにチップモジュール内の管類に接続およびシールする。いくつかの実施形態では、チップモジュールは、システムの対応構成要素への流体および電子接続を備える、システムフレームに接続することができる。
【００５３】
チップベースはさらに、１つまたはそれを上回るセンサを備えてもよい。チップベースは、１つまたはそれを上回るｐＨセンサ、細胞濃度センサ、温度センサ、二酸化炭素センサ、内圧センサ、追跡センサ、または任意のそれらの組み合わせを備えてもよい。センサは、ｐＨセンサであることができる。センサは、細胞濃度センサであることができる。センサは、温度センサであることができる。センサは、二酸化炭素センサであることができる。センサは、内圧センサであることができる。センサは、追跡センサであることができる。ある実施形態では、チップベースは、少なくとも１つの二酸化炭素センサと、少なくとも１つの圧力センサと、少なくとも１つの温度センサとを備える。
【００５４】
チップベースは、１つまたはそれを上回るフィルタを備えることができる。各フィルタは、生細胞をマイクロ流体チップ内に維持し、より小さい細胞および細胞残骸がマイクロ流体チップから流出することを可能にする。いくつかの実施例では、フィルタは、アセチルセルロース、ナイロン、ガラスファイバ、または任意のそれらの組み合わせを備えることができる。フィルタの細孔サイズは、約０．１マイクロメートル〜約８マイクロメートルの範囲であることができる。いくつかの実施形態では、フィルタは、マイクロピラーフィルタである。他の実施形態では、フィルタは、ガラスファイバ前置フィルタである。いくつかの実施形態では、チップベースはさらに、ビーズを含有する、１つまたはそれを上回るリザーバを備える。ビーズは、各マイクロ流体チップを通して給送される。ビーズは、マイクロ流体チップを通して持続的に給送されることができる。ビーズは、マイクロ流体チップを通して散発的に給送されることができる。ビーズは、集塊を防止する、および／または任意の細胞塊を破壊する。いくつかの実施形態では、マイクロビーズは、磁気である。さらなる実施形態では、マイクロビーズは、酸化鉄コアおよびシリカシェルを備える。マイクロビーズのサイズは、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロビーズのサイズは、約５μｍ〜約１０マイクロメートルである。他の実施形態では、マイクロビーズのサイズは、マイクロチャネルのサイズによって判定される。
【００５５】
チップベースは、少なくとも１つの入力を備えることができる。いくつかの実施形態では、入力は、マイクロ流体チップの１つまたはそれを上回るチャネルと流体連通する。さらなる実施形態では、入力は、水入力を備える。他の実施形態では、入力は、培地入力を備える。別の実施形態では、入力は、システムをリセットするための清掃溶液入力を備える。さらなる実施形態では、入力は、システムをリセットするための次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を備える。ある実施形態では、チップベースは、水入力と、培地入力と、清掃溶液入力とを備える。
【００５６】
いくつかの実施形態では、チップベースは、水入力と、培地入力と、水入力および培地入力と流体連通する比率コントローラとを備える。いくつかの実施形態では、比率コントローラは、マイクロ流体チップのチャネルの中への水および培地の進入前に、水と培地の比率を制御することができる。他の実施形態では、比率コントローラは、培地内の栄養素の濃度を制御することができる。さらなる実施形態では、比率コントローラは、水と培地の比率および培地内の栄養素の濃度を制御することができる。比率コントローラは、１つまたはそれを上回るセンサと通信することができる。比率コントローラは、１つまたはそれを上回るセンサからの出力に基づいて、その制御機能を行うことができる。ある実施形態では、比率コントローラは、１つまたはそれを上回るセンサからの出力に基づいて、培地内の栄養素の濃度を調節することができる。いくつかの実施形態では、比率コントローラは、培地がマイクロ流体チップのチャネルに進入する前に、培地内の栄養素の濃度を制御することができる。２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップを伴う、チップモジュールの他の実施形態では、比率コントローラは、マイクロ流体チップの２つまたはそれを上回るものに対して異なるように、培地内の栄養素の濃度を制御することができる。
【００５７】
チップベースは、少なくとも１つの出力を備えることができる。いくつかの実施形態では、出力は、生細胞出力を備えることができる。他の実施形態では、出力は、死細胞出力であることができる。別の実施形態では、出力は、システムをリセットするために使用される清掃溶液を除去するための清掃溶液出力であることができる。さらなる実施形態では、チップベースは、少なくとも１つの生細胞出力と、少なくとも１つの死細胞出力とを備えることができる。
【００５８】
チップベースは、少なくとも１つの細胞セパレータを備えることができる。いくつかの実施形態では、細胞セパレータは、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの１つまたはそれを上回るチャネルと流体連通する。細胞セパレータは、生細胞を生細胞出力の中に分離し、死細胞を死細胞出力の中に分離する。
【００５９】
いくつかの実施形態では、細胞セパレータは、生細胞および死細胞を音響泳動的に分離する、少なくとも１つの圧電ディスクを備えてもよい。さらなる実施形態では、少なくとも１つの圧電ディスクは、より大きい細胞がマイクロ流体チャネルの第１の側に引動され、より小さい細胞および残骸が第１の側の遠位のマイクロ流体チャネルの第２の側に移動するように、マイクロ流体チャネルを横断して電圧差を生成可能であることができる。第１の側および第２の側を画定するマイクロ流体チャネル内の分裂は、生細胞（典型的には、より大きいであろう）をより小さい細胞、死細胞、および残骸から分離する。他の実施形態では、少なくとも１つの圧電ディスクは、より大きい細胞が生細胞出力に引動され、より小さい細胞および残骸が死細胞出力に移動するように、マイクロ流体チャネルを横断して電圧差を生成し、より大きい細胞は、分離後、複数のマイクロ流体チャネルに再進入する。分離後の生細胞は、入力を介して、マイクロ流体チャネルに再進入してもよい。
【００６０】
他の実施形態では、細胞セパレータは、マイクロビーズを備えてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロビーズは、磁気である。さらなる実施形態では、マイクロビーズは、酸化鉄コアおよびシリカシェルを備える。マイクロビーズのサイズは、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロビーズのサイズは、約５μｍ〜約１０マイクロメートルである。
【００６１】
いくつかの実施形態では、細胞セパレータは、マイクロ流体チップ内の複数のマイクロ流体チャネルのために構成される。ある実施形態では、細胞セパレータは、複数のマイクロ流体チャネルに動作可能に接続される、少なくとも１つの圧電ディスクを備え、生細胞が生細胞出力の中に引動され、死細胞が死細胞出力の中に引動されるように、複数のマイクロ流体チャネルを横断して電圧差を生成する。複数のマイクロ流体チャネルは、マイクロ流体チップ内に配置され、藻類の移動を可能にするように密接に接続され、相互に略平行であって、約５０μｍ〜約２ｍｍの範囲の厚さを有する。
【００６２】
チップモジュールは、複数の弁を備えることができる。いくつかの実施形態では、複数の弁は、マイクロ流体チャネル内の水と栄養素の比率を制御してもよい。いくつかの実施形態では、複数の弁は、ニードル弁、逆止弁、ピンチ弁、空気圧流動制御弁、または任意のそれらの組み合わせを備えることができる。ある実施形態では、複数の弁は、ニードル弁を備える。チップモジュールは、少なくとも１つのポンプを備えることができる。好適なポンプは、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、および同等物を含む。いくつかの実施形態では、チップモジュールは、流体流動をマイクロ流体チップ内に生成するための他の外部システムを備える。さらなる実施形態では、外部システムは、電磁石を備えることができる。いくつかの実施形態では、チップモジュールは、少なくとも１つのポンプおよび外部システムを備える。他の実施形態では、チップモジュールは、外部システムを備え、ポンプを備えない。
【００６３】
また、本明細書に提供されるのは、多層チップモジュールである。一側面では、多層マイクロ流体チップモジュールは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、２つまたはそれを上回る光源（例えば、ＬＥＤ光源）と、複数の弁と、１つまたはそれを上回る制御ボードと、１つまたはそれを上回るチップベースとを備える。ある実施形態では、多層チップモジュールはさらに、１つまたはそれを上回るポンプ、１つまたはそれを上回るセンサ、１つまたはそれを上回るフィルタ、１つまたはそれを上回る細胞セパレータ、または任意のそれらの組み合わせを備えることができる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも２つのマイクロ流体チップを備える。いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも５つのマイクロ流体チップを備える。いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも１０のマイクロ流体チップを備える。いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも２０のマイクロ流体チップを備える。ある実施形態では、多層チップモジュールは、４つのマイクロ流体チップを備える。
【００６５】
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップはそれぞれ、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを備える。マイクロ流体チャネルの深度は、約５０μｍ〜約２０００μｍ（２ｍｍ）であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルの深度は、約５０μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約５００μｍ、約５００μｍ〜約１ｍｍ、約１ｍｍ〜約１．５ｍｍ、または約１．５ｍｍ〜約２ｍｍであることができる。マイクロ流体チャネルの深度は、少なくとも５０μｍであることができる。マイクロ流体チャネルの深度は、約１ｍｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの深度は、１ｍｍである。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの深度は、０．８ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ未満、または１．５ｍｍを上回る。
【００６６】
マイクロ流体チャネルの長さは、約１０ｃｍ〜６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルの長さは、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍである。マイクロ流体チャネルの長さは、少なくとも約１５ｃｍであることができる。マイクロ流体チャネルの長さは、最大で約６０ｃｍであることができる。マイクロ流体チャネルの長さは、約１３ｃｍであることができる。
【００６７】
マイクロ流体チャネルの幅は、約５０μｍ〜約１０ｍｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルの幅は、約５０μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約５００μｍ、約５００μｍ〜約１ｍｍ、約１ｍｍ〜約１．５ｍｍ、約１．５ｍｍ〜約２ｍｍ、約２ｍｍ〜約２．５ｍｍ、約２．５ｍｍ〜約３ｍｍ、約３ｍｍ〜約３．５ｍｍ、約３．５ｍｍ〜約４ｍｍ、約４ｍｍ〜約４．５ｍｍ、または約４．５ｍｍ〜約５ｍｍであることができる。マイクロ流体チャネルの幅は、少なくとも約５０μｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、約１ｍｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、約５ｍｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、約７．３ｍｍであることができる。いくつかの実施例では、マイクロ流体チャネルの幅は、約１０ｍｍであることができる。いくつかの事例では、マイクロ流体チャネルは、数センチメートルの幅を有する、マイクロ流体チャンバであってもよい。
【００６８】
いくつかの実施形態では、チップモジュールは、複数のマイクロ流体チャネルを備えることができる。複数のマイクロ流体チャネルの幾何学形状は、マイクロ流体チャネル内と異なる流率を達成するように変動することができる。ある実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、相互に接続されることができる。ある実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、湾曲管によって相互に接続される伸長管であることができる。他の実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、直線であることができる。他の実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、線形であることができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルは、より複雑な設計を有してもよい。ある実施形態では、複数のマイクロ流体チャネルの幾何学形状は、図１７に示されるように、チャネルの内側にピラーを伴う、多重化された幾何学形状（分裂チャネル）である。そのような実施形態では、チャネルの幅は、約３ｍｍであって、約７．３ｍｍのチャンバに分離する。これらの実施例では、チャンバ内のピラーは、約１．３ｍｍの幅と、約３ｍｍの長さとを有してもよい。
【００６９】
マイクロ流体チャネルの容積は、その寸法および構成に依存する。これらのパラメータから、当業者は、幾何学形状の規則を適用することによって、容積を計算することができる。
【００７０】
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを備える、マイクロ流体チップの長さは、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップの長さは、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップの長さは、少なくとも約１５ｃｍであることができる。マイクロ流体チップの長さは、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップの長さは、約２２ｃｍである。
【００７１】
１つまたはそれを上回るマイクロ流体チャネルを備える、マイクロ流体チップの幅は、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップの幅は、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。マイクロ流体チップの幅は、少なくとも約１５ｃｍであることができる。マイクロ流体チップの幅は、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップの幅は、約２２ｃｍである。
【００７２】
マイクロ流体チップは、透明または光学的にクリアな材料から作製されることができる。他の実施形態では、マイクロ流体チップは、化学的に不活性な材料から作製されることができる。ある実施形態では、マイクロ流体チップは、透明かつ化学的に不活性な材料から作製されることができる。マイクロ流体チップは、限定ではないが、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、またはそれらの組み合わせを含む、材料を備えることができる。
【００７３】
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップは、膜の透過性および効率を改善するために、マイクロおよび／またはナノ孔を備えることができる。孔のサイズは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であることができる。孔のサイズは、少なくとも約１０ｎｍであることができる。孔のサイズは、最大で約１００ｎｍであることができる。孔のサイズは、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約４０ｎｍ、約４０ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約６０ｎｍ、約６０ｎｍ〜約７０ｎｍ、約７０ｎｍ〜約８０ｎｍ、約８０ｎｍ〜約９０ｎｍ、約９０ｎｍ〜約１００ｎｍであることができる。
【００７４】
マイクロ流体チップはさらに、チップと周囲環境との間でガスの交換を可能にする、少なくとも１つの膜を備えることができる。いくつかの実施形態では、膜は、限定ではないが、二酸化炭素、酸素、窒素、およびアルゴンを含む、大気中ガスに透過性であることができる。さらなる実施形態では、膜は、酸化窒素（ＮＯｘ）および酸化硫黄（ＳＯｘ）に透過性であることができる。膜は、限定ではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、またはフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、または任意のそれらの組み合わせを含む、ガス透過性材料を備えることができる。ある実施形態では、膜は、組織培養物プレートをシールするための医療グレード接着剤を伴う４．５ミル疎水性多孔性フィルムと、バイオブロックと、９６ウェルプレートとから成り、空気およびガス交換が細胞成長または細菌培養のために必要である、ＡｅｒａＳｅａｌ（ＴＭ）を備えることができる。ＡｅｒａＳｅａｌ（ＴＭ）は、プレート縁の近傍のウェルを含め、均一空気および二酸化炭素交換を可能にする。ＡｅｒａＳｅａｌ（ＴＭ）は、非細胞毒性、高ガス透過性、容易に穿刺可能、無菌であって、かつ−２０℃〜＋８０℃の温度に推奨される。
【００７５】
多層チップモジュールは、１つまたはそれを上回る光源を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）パネルを備える。さらなる実施形態では、ＬＥＤパネルは、均一照明のためにシステム制御ボックスの正面にあることができる。他の実施形態では、ＬＥＤパネルは、反射表面を各チップの上部に有し、光を反射させ、チップを背面照明し、そうすることによって、殆ど電力を使用せず、エネルギーを節約することができる。他の実施形態では、ＬＥＤパネルは、システム制御ボックスの正面になく、反射要素は、ＬＥＤパネルから放出される光が審美的パネルを通して透過し、それをチップに反射させないように妨害する。ある実施形態では、別の光源が、審美的パネルを背面照明するためだけに追加されてもよい。
【００７６】
ＬＥＤパネルは、最大でマイクロ流体チップの長さであることができる。ＬＥＤパネルは、最大でマイクロ流体チップの高さであることができる。ＬＥＤパネルの長さは、約１５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、長さは、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。ＬＥＤパネルの長さは、少なくとも約１５ｃｍであることができる。ＬＥＤパネルの長さは、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、ＬＥＤパネルは、約２２ｃｍの長さを有してもよい。
【００７７】
ＬＥＤパネルは、最大でマイクロ流体チップの幅であることができる。ＬＥＤパネルの幅は、約１０ｃｍ〜約６０ｃｍであることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパネルの幅は、約１０ｃｍ〜約１５ｃｍ、約１５ｃｍ〜約２０ｃｍ、約２０ｃｍ〜約２５ｃｍ、約２５ｃｍ〜約３０ｃｍ、約３０ｃｍ〜約３５ｃｍ、約３５ｃｍ〜約４０ｃｍ、約４０ｃｍ〜約４５ｃｍ、約４５ｃｍ〜約５０ｃｍ、約５０ｃｍ〜約５５ｃｍ、または約５５ｃｍ〜約６０ｃｍである。ＬＥＤパネルの幅は、少なくとも約１５ｃｍであることができる。ＬＥＤパネルの幅は、最大で約６０ｃｍであることができる。ある実施形態では、ＬＥＤパネルは、約２２ｃｍの幅を有する。ある事例では、ＬＥＤパネルは、長さ約２２ｃｍ、幅約２２ｃｍ、および最大で深度約５ｃｍである。
【００７８】
光源から放出される光の組成は、マイクロ流体チップ内で培養されている光栄養生物のタイプに基づいて選択される。異なる光栄養生物は、異なる波長における光を異なるように吸収する。いくつかの実施形態では、使用される光の波長は、６３０ナノメートルである。光栄養生物の所望の代謝機能を助長するための光源の適性を判定するために、いくつかの実施形態では、光合成有効放射（ＰＡＲ）が、定量化される。他の実施形態では、光量子束密度（ＰＦＤ）が、測定される。他の実施形態では、ＰＡＲおよびＰＦＤが、測定された。いくつかの実施形態では、光源は、ＰＡＲおよび／またはＰＦＤを使用して、空気からの少なくとも１つの亜酸化窒素の除去を最大限にするように選択される。光源のＰＡＲは、約５ｍＷ／ｃｍ２〜約２００ｍＷ／ｃｍ２の範囲であることができる。いくつかの実施形態では、ＰＡＲは、少なくとも約５ｍＷ／ｃｍ２である。他の実施形態では、ＰＡＲは、最大で約２００ｍＷ／ｃｍ２である。ある実施形態では、光源のＰＡＲは、約５０ｍＷ／ｃｍ２である。
【００７９】
いくつかの実施形態では、多層マイクロ流体チップモジュールは、１つまたはそれを上回るチップベースを備える。いくつかの実施形態では、多層マイクロ流体チップモジュールは、１つまたはそれを上回る流体ポートを備える。さらなる実施形態では、１つまたはそれを上回る流体ポートは、多層マイクロ流体チップモジュール内の管類に接続される。１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップは、埋設されたチャネルまたは同等物を備えることができる。いくつかの実施形態では、多層マイクロ流体チップモジュールの複数の弁および少なくとも１つのポンプは、チップベースの中に統合され、光栄養生物をマイクロ流体チップのチャネルに再循環させる。チップベースは、マイクロ流体チップを定位置に、ＬＥＤパネルを具体的位置に保持するために設計される。チップベースの流体ポートは、マイクロ流体チップの入口および出口ポートならびにチップモジュール内の管類に接続およびシールする。いくつかの実施形態では、チップモジュールは、システムの対応構成要素への流体および電子接続を備える、システムフレームに接続することができる。
【００８０】
多層チップモジュールはさらに、１つまたはそれを上回るセンサを備えてもよい。チップベースは、１つまたはそれを上回るｐＨセンサ、細胞濃度センサ、温度センサ、二酸化炭素センサ、内圧センサ、追跡センサ、または任意のそれらの組み合わせを備えることができる。センサは、ｐＨセンサであることができる。センサは、細胞濃度センサであることができる。センサは、温度センサであることができる。センサは、二酸化炭素センサであることができる。センサは、内圧センサであることができる。センサは、追跡センサであることができる。ある実施形態では、チップベースは、少なくとも１つの二酸化炭素センサと、少なくとも１つの圧力センサと、少なくとも１つの温度センサとを備える。
【００８１】
多層チップモジュールは、１つまたはそれを上回るフィルタを備えることができる。各フィルタは、生細胞をマイクロ流体チップ内に維持し、より小さい細胞および細胞残骸がマイクロ流体チップから流出することを可能にする。フィルタは、アセチルセルロース、ナイロン、ガラスファイバまたは任意のそれらの組み合わせを備えることができる。フィルタの細孔サイズは、約０．１マイクロメートル〜約８マイクロメートルの範囲であることができる。いくつかの実施例では、フィルタの細孔サイズは、０．１マイクロメートル、０．１マイクロメートル、０．２マイクロメートル、０．３マイクロメートル、０．４マイクロメートル、０．５マイクロメートル、０．６マイクロメートル、０．７マイクロメートル、０．８マイクロメートル、０．９マイクロメートル、１マイクロメートル、１．５マイクロメートル、２マイクロメートル、２．５マイクロメートル、３マイクロメートル、３．５マイクロメートル、４マイクロメートル、４．５マイクロメートル、５マイクロメートル、５．５マイクロメートル、６マイクロメートル、６．５マイクロメートル、７マイクロメートル、７．５マイクロメートル、８マイクロメートル未満、または８マイクロメートルを上回ってもよい。
【００８２】
いくつかの実施形態では、フィルタは、マイクロピラーフィルタである。他の実施形態では、フィルタは、ガラスファイバ前置フィルタである。いくつかの実施形態では、チップベースはさらに、ビーズを含有する、１つまたはそれを上回るリザーバを備える。ビーズは、各マイクロ流体チップを通して給送される。ビーズは、マイクロ流体チップを通して持続的に給送されることができる。ビーズは、マイクロ流体チップを通して散発的に給送されることができる。ビーズは、集塊を防止する、および／または任意の細胞塊を破壊する。いくつかの実施形態では、マイクロビーズは、磁気である。さらなる実施形態では、マイクロビーズは、酸化鉄コアおよびシリカシェルを備える。マイクロビーズのサイズは、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロビーズのサイズは、約５μｍ〜約１０マイクロメートルである。他の実施形態では、マイクロビーズのサイズは、マイクロチャネルのサイズによって判定される。多層チップモジュールは、少なくとも１つの入力を備えることができる。いくつかの実施形態では、入力は、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップのチャネルと流体連通する。さらなる実施形態では、入力は、水入力を備える。他の実施形態では、入力は、培地入力を備える。別の実施形態では、入力は、システムをリセットするための清掃溶液入力を備える。さらなる実施形態では、入力は、システムをリセットするための次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を備える。ある実施形態では、チップベースは、水入力と、培地入力と、清掃溶液入力とを備える。いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも１つの水入力と、少なくとも１つの培地入力と、清掃溶液入力と、水入力および培地入力と流体連通する少なくとも１つの比率コントローラとを備える。いくつかの実施形態では、比率コントローラは、マイクロ流体チップのチャネルの中への水および培地の進入前に、水と培地の比率を制御することができる。他の実施形態では、比率コントローラは、培地内の栄養素の濃度を制御することができる。さらなる実施形態では、比率コントローラは、水と培地の比率および培地内の栄養素の濃度を制御することができる。比率コントローラは、１つまたはそれを上回るセンサと通信することができる。比率コントローラは、１つまたはそれを上回るセンサからの出力に基づいて、その制御機能を行うことができる。ある実施形態では、比率コントローラは、１つまたはそれを上回るセンサからの出力に基づいて、培地内の栄養素の濃度を調節することができる。いくつかの実施形態では、比率コントローラは、培地がマイクロ流体チップのチャネルに進入する前に、培地内の栄養素の濃度を制御することができる。２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップを伴う、チップモジュールの他の実施形態では、比率コントローラは、濃度がマイクロ流体チップの２つまたはそれを上回るものに対して異なるように、培地内の栄養素を制御することができる。
【００８３】
多層チップモジュールは、少なくとも１つの出力を備えることができる。いくつかの実施形態では、出力は、生細胞出力を備えることができる。他の実施形態では、出力は、死細胞出力であることができる。別の実施形態では、出力は、システムをリセットするために使用される清掃溶液を除去するための清掃溶液出力であることができる。さらなる実施形態では、チップベースは、少なくとも１つの生細胞出力、少なくとも１つの死細胞出力、および／または少なくとも１つの清掃溶液出力を備えることができる。多層チップモジュールは、少なくとも１つの細胞セパレータを備えることができる。いくつかの実施形態では、細胞セパレータは、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの１つまたはそれを上回るチャネルと流体連通することができる。細胞セパレータは、生細胞を生細胞出力の中に分離し、死細胞を死細胞出力の中に分離する。
【００８４】
いくつかの実施形態では、細胞セパレータは、生細胞および死細胞を音響泳動的に分離する、少なくとも１つの圧電ディスクを備えてもよい。さらなる実施形態では、少なくとも１つの圧電ディスクは、より大きい細胞がマイクロ流体チャネルの第１の側に引動され、より小さい細胞および残骸が第１の側の遠位のマイクロ流体チャネルの第２の側に移動するように、マイクロ流体チャネルを横断して電圧差を生成可能であることができる。第１の側および第２の側を画定するマイクロ流体チャネル内の分裂は、生細胞（典型的には、より大きいであろう）をより小さい細胞、死細胞、および残骸から分離する。他の実施形態では、少なくとも１つの圧電ディスクは、より大きい細胞が生細胞出力に引動され、より小さい細胞および残骸が死細胞出力に移動するように、マイクロ流体チャネルを横断して電圧差を生成し、より大きい細胞は、分離後、複数のマイクロ流体チャネルに再進入する。分離後の生細胞は、入力を介して、マイクロ流体チャネルに再進入する。いくつかの実施形態では、細胞セパレータは、マイクロ流体チップ内の複数のマイクロ流体チャネルのために構成される。ある実施形態では、細胞セパレータは、複数のマイクロ流体チャネルに動作可能に接続される少なくとも１つの圧電ディスクを備え、生細胞が生細胞出力の中に引動され、死細胞が死細胞出力の中に引動されるように、複数のマイクロ流体チャネルを横断して電圧差を生成する。複数のマイクロ流体チャネルは、マイクロ流体チップ内に配置され、藻類の移動を可能にするように密接に接続され、相互に略平行であって、約５０μｍ〜約２ｍｍの範囲の厚さを有する。いくつかの実施例では、複数のマイクロ流体チャネルは、１ｍｍの厚さを有してもよい。
【００８５】
他の実施形態では、細胞セパレータは、マイクロビーズを備えてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロビーズは、磁気である。さらなる実施形態では、マイクロビーズは、酸化鉄コアおよびシリカシェルを備える。マイクロビーズのサイズは、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲であることができる。いくつかの実施形態では、マイクロビーズのサイズは、約５μｍ〜約１０マイクロメートルである。
【００８６】
多層チップモジュールは、複数の弁を備えることができる。いくつかの実施形態では、複数の弁は、マイクロ流体チャネル内の水と栄養素の比率を制御する。いくつかの実施形態では、複数の弁は、ニードル弁、逆止弁、ピンチ弁、空気圧流動制御弁、または任意のそれらの組み合わせを備えることができる。ある実施形態では、複数の弁は、ニードル弁を備える。さらなる実施形態では、複数の弁は、マイクロ流体チャネル内の水と栄養素の比率を制御する。多層チップモジュールは、１つまたはそれを上回るポンプを備えることができる。好適なポンプは、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、および同等物を含む。いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、流体流動をマイクロ流体チップ内に生成するための他の外部システムを備える。さらなる実施形態では、外部システムは、電磁石を備えることができる。いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも１つのポンプと、少なくとも１つの外部システムとを備える。他の実施形態では、多層チップモジュールは、少なくとも１つの外部システムを備え、ポンプを備えない。
【００８７】
いくつかの実施形態では、多層チップモジュールは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、２つまたはそれを上回るＬＥＤパネルとを備える。２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップは、相互に流体連通することができる。２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップは、相互に垂直に配置されることができる。ある実施形態では、２つまたはそれを上回るＬＥＤパネルは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと交互層で配置されてもよい。他のさらなる実施形態では、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップは、２つまたはそれを上回るＬＥＤパネルと１つまたはそれを上回る反射表面との間に位置することができる。１つまたはそれを上回る反射表面は、２つまたはそれを上回るＬＥＤパネルに面することができる。１つまたはそれを上回る反射表面は、反射コーティングを有する、ミラーおよび／または基板を備えることができる。反射コーティングは、ＬＥＤパネルから放出される全ての波長の光を反射可能であることができる。他の実施形態では、多層チップは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、２つのＬＥＤパネルとを備え、第１のＬＥＤパネルは、その２つまたはマイクロ流体チップの近位端にあって、第２のＬＥＤパネルは、その２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの遠位端にある。
【００８８】
多層チップモジュールはさらに、多層チップモジュールの温度を調整するための１つまたはそれを上回る構成要素を備えてもよい。モジュール内の温度は、摂氏１５度〜摂氏４０度であることができる。いくつかの実施形態では、モジュール内の温度は、摂氏２０度である。１つまたはそれを上回る構成要素はそれぞれ、ヒートシンク、ペルチェ冷却プレート、またはファンを備えることができる。いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るファンは、多層チップモジュールの周界に沿って配置されることができる。１つまたはそれを上回るファンは、マイクロ流体チップ毎に、空気を循環させ、ガス交換を補助する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパネルは、存在するとき、ヒートシンクおよび／またはペルチェ冷却プレートを共有してもよい。
【００８９】
多層チップモジュールはさらに、制御ボードを備えてもよい。制御ボードは、ポンプ、ファン、ヒートシンク、ペルチェ冷却プレート、センサ、細胞セパレータ、比率コントローラ、および同等物を含む、多層チップモジュール内に存在する電子構成要素に動作可能に接続される。
【００９０】
多層チップモジュールはさらに、チップモジュール内に存在する電子構成要素に動作可能に接続される、１つまたはそれを上回るヒューズを備えてもよい。
【００９１】
別の側面では、２つまたはそれを上回る多層マイクロ流体モジュールは、２次元もしくは平面構造または３次元構造を達成するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、多層マイクロ流体チップモジュールは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、少なくとも１つの片側発光ダイオード（ＬＥＤ）パネルと、少なくとも１つの両面ＬＥＤパネルと、チップベースと、複数のファンとを支持する、モジュールフレームを備える。さらなる実施形態では、片面ＬＥＤパネルは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップとチップベースとの間に配置され、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの上部に向かって配向される。少なくとも１つの両面ＬＥＤパネルは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップ内に配置される。複数のファンは、モジュールフレームの周界に沿って位置する。多層マイクロ流体チップはさらに、少なくとも１つの熱交換器を備えてもよい。少なくとも１つの熱交換器は、ヒートシンクおよび／またはペルチェ冷却プレートであることができる。さらなる実施形態では、少なくとも１つの両面ＬＥＤパネルは、少なくとも１つの熱交換器に動作可能に接続されることができる。他の実施形態では、チップベースはさらに、１つまたはそれを上回るセンサ、複数の弁、および少なくとも１つのポンプに動作可能に接続される、ボードを備えてもよい。
【００９２】
別の実施形態では、多層マイクロ流体チップモジュールは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、少なくとも１つの反射表面と、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）パネルと、少なくとも１つのチップベースと、複数のファンとを支持する、モジュールフレームを備える。少なくとも１つの反射表面は、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの上方に配置され、少なくとも１つの反射表面は、チップベースに向かって配向される。少なくとも１つのＬＥＤパネルは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップとチップベースとの間に配置され、光が少なくとも１つの反射表面からその２つまたはマイクロ流体チップに向かって反射されるように、反射表面に向かって配向される。複数のファンは、ファンがモジュールフレームの周界に沿って配置されるように構成される。多層マイクロ流体チップモジュールはさらに、ＬＥＤパネルからの光がチップモジュールの周界からマイクロ流体チップに向かって反射されるように、マイクロ流体チップの近位および遠位端に配置される、複数の角度付けられた反射表面を備えてもよい。
【００９３】
さらなる実施形態では、多層マイクロ流体チップモジュールは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップと、少なくとも１つの反射表面と、第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）パネルと、第２のＬＥＤパネルと、チップベースと、複数のファンとを支持する、モジュールフレームを備える。第１のＬＥＤパネルは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの近位端に配置され、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの遠位端に向かって配向され、それによって、第１のＬＥＤパネルからの光は、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップに到達することを可能にされる。第２のＬＥＤパネルは、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの遠位端に配置され、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップの近位端に向かって配向され、それによって、第２のＬＥＤパネルからの光は、２つまたはそれを上回るマイクロ流体チップに到達することを可能にされる。複数のファンは、モジュールフレームの周界に沿って配置される。
【００９４】
本明細書に説明されるのは、光栄養生物を使用して空気質を改善する、システムである。いくつかの実施形態では、本システムは、二酸化炭素を吸収することによって、空気質を改善する。他の実施形態では、本システムは、酸素を放出することによって、空気質を改善する。さらなる実施形態では、本システムは、二酸化炭素を吸収し、吸収された二酸化炭素を酸素に変換し、酸素を放出することによって、空気質を改善する。
【００９５】
これらのシステムは、住居、スポーツ用の建物、映画館、オフィス、実験室、病院、学校、空港、駅、バス停、カジノ、および他の非常に混雑または人通りの多い屋内面積等、種々の閉鎖された環境内の二酸化炭素のレベルを減少させることができる。これらのシステムはまた、飛行機、自動車、潜水艦、もしくは宇宙船等の車両内、または空気洗浄機、空気清浄機、空気再循環機、および同等物等のポータブルもしくは自立式デバイスの構成要素として使用されることができる。これらのシステムの使用は、頭痛、疲労、集中力欠如、および同等物等の不良空気質に関連する人々の症状を改善することができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、本システムは、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールを備える。他の実施形態では、本システムは、少なくとも１つの多層マイクロ流体チップモジュールを備える。さらなる実施形態では、本システムは、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールと、少なくとも１つの多層マイクロ流体チップモジュールとを備える。
【００９７】
本システムは、少なくとも１つのシステム制御ボックスを備える。本システム制御ボックスは、少なくとも１つのシステムポンプと、複数のシステム弁と、複数のリザーバと、少なくとも１つの濾過カートリッジと、少なくともコントローラボードを含む、電子構成要素と、少なくとも１つの電力供給源と、複数の電子ケーブルと、複数のコネクタと、複数の管類と、複数の管類コネクタとを備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのシステムポンプおよび複数のシステム弁は、流体をリザーバから少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールに移動させ、出力を少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールからシステム制御ボックス内に位置する濾過カートリッジの中に移動させる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、本システムは、システム制御ボックスと、複数のリザーバと、少なくとも１つの混合弁と、少なくとも１つの滅菌ユニットと、少なくとも１つの濃度制御と、システムフレームとを備える。システム制御ボックスは、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールの少なくとも１つのポンプに動作可能に接続される、少なくとも１つのシステムポンプを備える。複数のリザーバは、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールと流体連通する。少なくとも混合弁は、複数のリザーバおよび少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールと流体連通する。少なくとも１つの滅菌ユニットは、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールと少なくとも１つのシステムポンプとの間で流体連通し、死細胞および残骸は、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールから除去される。少なくとも１つの濃度制御は、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールの入力と流体連通する。システムフレームは、システムの形状およびサイズを画定し、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュール、システム制御ボックス、および濃度制御を支持する。
【００９９】
いくつかの実施形態では、本システムは、複数のチップモジュールから成る、モジュール式である。例えば、システムは、２つのチップモジュール、５つのチップモジュール、１０のチップモジュール、１５のチップモジュール、２０のチップモジュール、または２５のチップモジュールを備えることができる。いくつかの実施形態では、本システムは、２〜５つのモジュール、５〜１０のモジュール、１０〜１５のモジュール、１５〜２０のモジュール、または２０〜２５のモジュールを備える。ある実施形態では、本システムは、１６のチップモジュールを備える。システム内のチップモジュールの数は、所望の二酸化炭素除去率、システムが位置する閉鎖された環境の空気体積、その閉鎖された環境内の人々の時間平均数、封入環境のための換気、閉鎖された環境外の空気質を含む、いくつかの要因に照らして選択されてもよい。本システムは、２次元構成を有するように構成される、２つまたはそれを上回るチップモジュールを備えることができる。本システムは、３次元構成を有するように構成される、２つまたはチップモジュールを備えることができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、制御ボックスは、少なくともマイクロ流体チップモジュールの少なくとも１つのＬＥＤパネルの背後に位置する。
【０１０１】
システムフレームの寸法は、システム内のマイクロ流体チップモジュールの数に従って変動する。各マイクロ流体チップモジュールは、システムフレームに接続することができる。いくつかの実施形態では、本システムは、約１ｍ×約１ｍ×約１０ｃｍの寸法を有する。いくつかの実施形態では、システムフレームは、流体管類および配線ケーブルを各チップモジュールに誘導する。
【０１０２】
本システムはさらに、ユーザインターフェースを備えることができる。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースは、汎用コンピュータ、ラップトップ、スマートフォン（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、セルラー、またはインターネットコネクティビティを伴う）、タッチスクリーン、または同等物を備える。ユーザインターフェースは、グラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）を有することができる。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースは、センサ制御を備えることができ、システム動作のための閾値は、標的センサ出力に基づいてプログラムされる。本システムは、リセットされる必要があるとき、または構成要素が交換される必要があるとき、ユーザに通知することができる。ユーザインターフェースは、システムが位置する閉鎖された環境に関する亜酸化窒素濃度の経時的グラフを提供することができる。本システムはまた、温度、ｐＨ、酸素濃度、および細胞濃度を含む、他の要因を監視および／またはグラフ化することができる。
【０１０３】
本システムはさらに、審美的パネルを備えることができる。いくつかの実施形態では、審美的パネルは、審美的設計を伴う、３次元パネルである。審美的パネルは、１つまたはそれを上回るシステムを被覆することができる。審美的パネルは、壁、天井、または任意の他の平坦表面上に据え付けられることができる。審美的パネルは、一意またはカスタム形状を有することができる。審美的パネルは、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（ＴＭ））、他のプラスチック、または金属を含む、種々の材料から作製されることができる。少なくとも１つのチップモジュールのＬＥＤパネルは、審美的パネルを背面照明するために使用されることができる。
【０１０４】
本システムは、自立式であることができる。本システムは、少なくとも１つの保守手順を行うことができる。少なくとも１つの保守は、栄養素および培地リザーバの変更、フィルタの変更、システムのリセット、または任意の組み合わせを備える。本システムは、清掃流体を使用して、マイクロ流体チップモジュールを清掃することができる。清掃流体は、水性次亜塩素酸溶液、アルコール、有機溶媒、または任意のそれらの組み合わせを含むことができる。清掃流体は、７０％漂白剤であることができる。清掃流体は、エタノールであることができる。清掃流体は、イソプロパノールであることができる。清掃流体は、アセトンであることができる。いくつかの実施形態では、本システムは、ＵＶ照射を使用して、少なくとも１つのマイクロ流体チップモジュールおよびシステムの他の構成要素を清掃することができる。
【０１０５】
本システムは、リセットして、空気質の改善を中止することができる。本システムは、リセットして、光栄養生物による二酸化炭素から酸素への変換を停止することができる。本システムは、リセットして、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップモジュールを空にする、清掃プロトコルを起動する、１つまたはそれを上回るマイクロ流体チップに新しい細胞培養物を播種する、または任意のそれらの組み合わせを行うことができる。
【０１０６】
本明細書に説明されるのは、本明細書に説明される光栄養生物を含むマイクロ流体チップモジュールおよびシステムを使用して、空気質を改善するための方法である。いくつかの実施形態では、本方法は、亜酸化窒素を吸収することによって、空気質を改善する。いくつかの実施形態では、本方法は、酸素を放出することによって、空気質を改善する。ある実施形態では、本方法は、二酸化炭素を吸収し、二酸化炭素を酸素に変換し、酸素を放出するステップを含む。１つもしくはそれを上回るマイクロ流体チップモジュールまたは１つもしくはそれを上回る多層マイクロ流体チップモジュールは、システムの中に据え付けられる。マイクロ流体チップのチャネルは、光栄養生物を含む、細胞培養物が播種される。光栄養生物は、亜酸化窒素を吸収する、および／または酸素を放出する。本システムは、洗浄され、チャネルおよび／または管類の詰まりを回避することができる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、本方法は、二酸化炭素を酸素に変換するステップを含む。本方法は、二酸化炭素と光栄養生物を含むマイクロ流体チップモジュールを接触させるステップを含む。さらなる実施形態では、光栄養生物は、藻類である。光栄養生物は、光エネルギーと、培地からの栄養素と、マイクロ流体チップモジュールの膜を通して拡散する二酸化炭素とを使用して、酸素を生産する。酸素は、マイクロ流体チップモジュールから大気の中に拡散する。本明細書に説明される任意のマイクロ流体チップモジュールは、多層マイクロ流体チップモジュールを含め、本方法に好適である。
【０１０８】
据付の際、マイクロ流体チップモジュールは、流体コネクタを使用して、培地および／または水入力管類ならびに出力管類に接続されることができる。管類は、Ｔｙｇｏｎ（ＴＭ）管類製品（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ製の化学的に耐性のあるポリオレフィン管類）から選択されてもよい。水入力は、チップモジュール内のチップに進入する前に分裂する。
【０１０９】
播種の際、本システムは、水または緩衝液でプライミングされる。初期培養物が、次いで、水および／または培地と同一入力を使用して、マイクロ流体チップモジュールに導入されてもよく、弁１および２は、開放され、弁３および４は、閉鎖される。新しい培地が、システム制御ユニットから導入され、細胞を全てのマイクロ流体チップの中に給送してもよい。細胞培養物は、細胞培養センサのための設定に基づくもの等、光栄養生物が所望の濃度に到達するまで、複数回、マイクロ流体チップを通して循環する。本時点で、濾過が、オンにされ、一部の細胞培養物は、出口を介して、チップモジュールから退出し、細胞培養内に平衡を維持する。
【０１１０】
培養段階（図６Ａ参照）の際、能動的光合成が、生じ、光栄養生物は、光エネルギーと、培地からの栄養素と、膜を通して一定に拡散する二酸化炭素とを使用して、酸素を生産する。生産された酸素は、次いで、システムから周囲空気の中に拡散する。弁１および２は、開放され、弁３および４は、閉鎖される。ポンプが、光栄養生物を循環させるために使用されてもよい。水および栄養素は、入力を介して、光栄養生物に持続的に供給され、出力を介して、喪失された水および栄養素を交換する。残骸および死細胞は、出力を介して、マイクロ流体チャネルから濾過されてもよい。生光栄養生物は、複数のマイクロ流体チャネル内で再循環される。本培養段階は、無限に維持され、新しい培地が、チップモジュールの中に導入され、過剰細胞培養は、チップモジュールから制御ユニットフィルタの中に退出する。
【０１１１】
フィルタにおけるマイクロ流体チップ内のチャネルの詰まりを回避するために、洗浄段階（図６Ｂ参照）が、使用されてもよい。弁１および２は、閉鎖され、弁３および４は、開放される。流体は、水および／または培地を使用して、フィルタの反対方向に流動し、したがって、詰まった光栄養生物を複数のマイクロ流体チャネルから除去する。
【０１１２】
各マイクロ流体チップモジュールは、約０．７ｇおよび約９ｇの動作時間あたりの培地のリットル体積あたり二酸化炭素／酸素（ｇＬ−１ｈ−１）に変換することができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップモジュールは、約０．７ｇＬ−１ｈ−１〜約１ｇＬ−１ｈ−１、約１ｇＬ−１ｈ−１ｔ〜約２ｇＬ−１ｈ−１、約２ｇＬ−１ｈ−１〜約３ｇＬ−１ｈ−１、約３ｇＬ−１ｈ−１〜約４ｇＬ−１ｈ−１、約４ｇＬ−１ｈ−１〜約５ｇＬ−１ｈ−１、約５ｇＬ−１ｈ−１〜約６ｇＬ−１ｈ−１、約６ｇＬ−１ｈ−１〜約７ｇＬ−１ｈ−１、約７ｇＬ−１ｈ−１〜約８ｇＬ−１ｈ−１、または約８ｇＬ−１ｈ−１〜約９ｇＬ−１ｈ−１を変換することができる。
【０１１３】
化学量論の問題として、二酸化炭素／酸素の光合成率は、０．７３Ｏ２／ＣＯ２である。Ｏ２出力の観点からＣＯ２変換率を述べるために、各数字は、０．７３によって除算される。したがって、マイクロ流体チップモジュールは、動作時、約０．５ｇおよび約６．５ｇの動作時間あたりの培地のリットル体積あたり二酸化炭素／酸素（ｇＬ−１ｈ−１）を生産することができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体チップモジュールは、約０．５ｇＬ−１ｈ−１〜約０．７ｇＬ−１ｈ−１、約０．７ｇＬ−１ｈ−１〜約１．５ｇＬ−１ｈ−１、約１．５ｇＬ−１ｈ−１〜約２．２ｇＬ−１ｈ−１、約２．２ｇＬ−１ｈ−１〜約２．９ｇＬ−１ｈ−１、約２．９ｇＬ−１ｈ−１〜約３．７ｇＬ−１ｈ−１、約３．７ｇＬ−１ｈ−１〜約４．４ｇＬ−１ｈ−１、約４．４ｇＬ−１ｈ−１〜約５．１ｇＬ−１ｈ−１、約５．１ｇＬ−１ｈ−１〜約５．８ｇＬ−１ｈ−１、または約５．８ｇＬ−１ｈ−１〜約６．５ｇＬ−１ｈ−１を変換することができる。
【０１１４】
図１は、いくつかの実施形態による、汚染物質等の成分を空気から除去するために光栄養生物を使用して空気質を改善するためのシステムの例示的例証を提供する。特に、図１は、周囲環境からの空気１１０を２つのリザーバに指向する、ポンプ１０５と、培養物リザーバ１１５と、培地リザーバ１２０とを備える、システム１００を提供する。図１に見られるように、培養物リザーバ１１５は、細胞培養物を含む、５０ｍＬリザーバである。加えて、培地リザーバ１２０は、細胞培養培地を備える、５０ｍＬリザーバである。細胞培養物はさらに、光栄養生物を含む。弁１２５が、ポンプ１０５と培地リザーバ１２０との間に配置される。ポンプ１０５からの空気を含む、培養物１３０等の流体は、４つのマイクロ流体チップ１３５のそれぞれの中に流動する。各マイクロ流体チップ１３５は、１５ｍＬの体積を保持可能である。加えて、逆止弁１４０が、培養物リザーバ１１５とマイクロ流体チップ１３５との間に配置される。逆止弁１４５もまた、培地リザーバ１２０とマイクロ流体チップ１３５との間に配置される。流体はまた、マイクロ流体チップ１３５のそれぞれから流動する。マイクロ流体チップ１３５から流出する流体の一部は、逆止弁１４０を通して培養物リザーバ１１５に指向される。マイクロ流体チップ１３５から流出する残りの流体は、廃棄物リザーバ１５５に指向される。廃棄物リザーバ１５５は、廃棄物を含む、５０ｍＬリザーバである。図１に見られるように、廃棄物リザーバ１５５の中に流動する流体は、廃棄物リザーバ１５５に到達する眼に、０．２マイクロメートルフィルタ１５０を通して通過する。
【０１１５】
図２は、いくつかの実施形態による、設計パネル、マイクロ流体モジュール、制御ボード、プロセッサ、ユーザインターフェース要素、およびカートリッジを含む、システムの例示的例証を提供する。特に、図２は、設計パネル２０１を図示する。設計パネル２０１は、複数のマイクロ流体モジュール２０２を被覆するために使用されてもよい。複数のマイクロ流体チャネル２０２の片側に位置するのは、支持システム２０３である。支持システム２０３は、制御ボード２０７と、プロセッサ２０８と、ユーザインターフェース要素２０５と、弁および流動制御２０６と、カートリッジ２０４とを備える。
【０１１６】
図３は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体モジュール３００の実施例を提供する。モジュール３００は、垂直線形において複数の単層マイクロ流体モジュール３０１を備える。制御およびセンサパネル３０３は、マイクロ流体モジュール３０１に隣接する。加えて、ファンおよび／またはヒートシンク３０２は、制御およびセンサパネル３０３の下方に位置付けられる。
【０１１７】
システムの別の例証は、図４に提供される。特に、図４は、いくつかの実施形態による、複数のマイクロ流体チップモジュール、入力および出力のための管類、マイクロ流体チップモジュールを制御ボードに接続する電子ワイヤ、制御ボード、カートリッジ、流体コントローラ、ポンプ、培養物リザーバ、培地リザーバ、および廃棄物リザーバを表す、システム４００の例示的例証を提供する。特に、図４は、１６のマイクロ流体チップモジュール４０１を図示する。マイクロ流体チップモジュール４０１は、流体４０２を含有する管類と、制御ボード４０４に接続される電子配線４０３とを介して、相互に接続される。マイクロ流体チップモジュールの片側に位置するのは、カートリッジ４０５と、流体比率コントローラ４０６と、ポンプ４０８と、リザーバとである。特に、培養物リザーバ４０９は、光栄養生物を含む細胞培養を含有するために提供され、培地リザーバ４１０は、細胞培養培地を含有するために提供され、廃棄物リザーバ４１１は、廃棄物を含有するために提供される。
【０１１８】
図５は、いくつかの実施形態による、多構成要素マイクロ流体チップモジュール５０１の例証を提供する。図５に見られるように、多構成要素マイクロ流体チップモジュール５０１は、異なる幾何学形状を有する、複数の単層マイクロ流体チップ５０２を有する。加えて、図５は、単層マイクロ流体チップ５０２内の複数のマイクロ流体チャネル５０３を図示する。
【０１１９】
図６Ａおよび６Ｂは、いくつかの実施形態による、それぞれ、培養および洗浄段階の例示的例証である。図６Ａに示されるように、培養段階の際、細胞培養培地は、マイクロチャネル６０７の中に培地入力６０１および開放弁６０２を通して流動する。弁６０３および６０５は、閉鎖される。ポンプ６０６は、流体をチャネル内で循環させ続ける。フィルタは、生細胞を死細胞および細胞残骸から分離する。死細胞および細胞残骸を含む流体は、フィルタおよび開放弁６０４を通してチャネルから、かつ死細胞出力を通して流動する。
【０１２０】
図６Ｂに示されるように、洗浄段階の際、ポンプ６０６は、オフにされ、弁６０２および６０４は、閉鎖される。水が、水入力６０８および弁６０５を通してチャネルに進入し、チャネルを清掃する。水は、チャネルから開放弁６０３を通して死細胞出力６０９の中に退出する。
【０１２１】
図７は、マイクロチャネル内の流体動態の別の実施形態を提供する。特に、図７は、いくつかの実施形態による、水、栄養素、および生細胞の流入、ピエゾディスクによる死細胞からの生細胞の分離、死細胞の流出を伴う、例示的細胞培養マイクロチャネルを図示する。図７に見られるように、水は、水入力７０１を通してチャネル７０２に進入する。細胞培養チャネル７０２内では、水入力を構成する入力、光栄養生物入力を構成する細胞培養物、および細胞培養入力が、チャネルを通して循環する。加えて、チャネル７０２は、生細胞７０３および死細胞７０４を含有する。ピエゾディスク７０５は、流体がマイクロチャネルから退出するにつれて、流体を生細胞７０３出力および死細胞７０４出力の中に分離する。
【０１２２】
図８は、いくつかの実施形態による、マイクロ流体チップ内の細胞培養マイクロチャネル８０２の例示的例証を提供する。特に、図８に見られるように、細胞培養マイクロチャネル８０２は、マイクロ流体チップ８０１内に線形パターンで構成される。加えて、提供されるようなマイクロチャネル８０２は、間隔８０３をマイクロチャネル８０２間に有してもよい。
【０１２３】
図９は、いくつかの実施形態による、チップベース９０１の例示的例証を提供する。チップベース９０１は、チップベース９０１を制御ボードに接続する、電子コネクタ９０２を備える。２つの入力および１つの出力９０３は、チップベース９０１の中への水および細胞培養培地の流動ならびにチップベース９０１からの廃棄物の流動を可能にする。加えて、図９はまた、弁９０７を図示する。チップベース９０１はまた、ポンプ９０５と直列に接続される、圧力センサと、ｐＨセンサと、細胞密度センサとを備える。３つのピエゾディスク９０４は、生細胞出力および死細胞出力９０６を通して退出する前に、生細胞を死細胞から分離する。
【０１２４】
図１０は、いくつかの実施形態による、例示的マイクロ流体チップモジュール１０００を図示する。特に、図１０は、上部層におけるクリアＰＤＭＳまたはプラスチックチップ１００１と、中央層内のＬＥＤパネル１００２と、下側層におけるチップベース１００３とを備える、例示的マイクロ流体チップモジュール１０００を図示する。
【０１２５】
図１１は、実施形態による、別の例示的マイクロ流体チップモジュール１１００の図を提供する。モジュール１１００は、底部におけるチップベース１１０５およびチップフレームホルダ１１０２を通してマイクロチャネルに接続される継手１１０３を伴う、管類１１０４を備える。モジュール１１００はまた、ＬＥＤパネル１１０６を底部におけるチップベースと上部におけるクリアＰＤＭＳまたはプラスチックマイクロ流体チップ１１０１との間に備える。
【０１２６】
図１２は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュール１２００の例示的例証の側面図を提供する。図１２に見られるように、モジュール１２００は、マイクロ流体チップ１をモジュール１２００の上部に備える。マイクロ流体チップ２および３は、マイクロ流体チップ１の下方にあって、ＬＥＤパネル１は、それらの間に配置される。加えて、マイクロ流体チップ４および５は、マイクロ流体チップ２および３の真下に配置され、ＬＥＤパネル２は、マイクロ流体チップ４と５との間に配置される。ＬＥＤパネル３は、マイクロ流体チップの下方かつチップベースの上方にある。チップベースは、制御ボードと、二酸化炭素センサと、ｐＨセンサと、細胞濃度センサとを備える。チップベースはまた、ポンプを備え、マイクロ流体チャネル内外への流体流動を補助する。流体は、入力および弁を通してモジュールの中に、かつマイクロ流体チップモジュールに接続される複数の管類１２０２を通してチップベースの中に流動する。管類はまた、濃度およびｐＨセンサならびにポンプに接続される。細胞セパレータは、流体がチップベースから退出するにつれて、流体を生細胞出力および死細胞出力の中に分離する。フレームの側面に位置するファン１２０１は、モジュール内に適切な温度を維持する。いくつかの実施例では、適切なモジュール内の温度は、摂氏２０度であってもよい。いくつかの実施例では、適切なモジュール内の温度は、摂氏１５度、摂氏１５度、摂氏２０度、摂氏２５度、摂氏３０度、摂氏３５度、摂氏４０度未満、または４０摂氏を上回ってもよい。
【０１２７】
図１３は、いくつかの実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュール１３００の別の例示的例証の側面図を提供する。図１３に見られるように、マイクロ流体チップは、対で配列される。マイクロ流体チップ１は、マイクロ流体チップ２と対合され、マイクロ流体チップ３は、マイクロ流体チップ４と対合され、マイクロ流体チップ５は、マイクロ流体チップ６と対合され、マイクロ流体チップ７は、マイクロ流体チップ８と対合される。各対は、相互に平行に構成される。マイクロ流体チップの配列の一端には、ＬＥＤパネルがある。配列の他端には、光をＬＥＤパネルからマイクロ流体チップに反射させるための反射表面である、ミラーがある。また、マイクロ流体チップ間に分散されるのは、光を反射させるための小反射表面１３０３である。チップベースは、ＬＥＤパネルの下方に位置する。これは、制御ボードと、二酸化炭素センサと、ｐＨセンサと、細胞濃度センサとを備える。チップベースはまた、ポンプを備え、マイクロ流体チャネルの内外への流体流動を補助する。流体は、入力および弁を通してモジュールの中に、かつマイクロ流体チップモジュールに接続される複数の管類１３０２を通してチップベースの中に流動する。管類はまた、濃度およびｐＨセンサならびにポンプに接続される。細胞セパレータは、流体がチップベースから退出するにつれて、流体を生細胞出力および死細胞出力の中に分離する。フレームの側面に位置するファン１３０１は、モジュール内に適切な温度を維持する。
【０１２８】
図１４は、実施形態による、多層マイクロ流体チップモジュールの別の構成を提供する。６つのマイクロ流体チップを備える、本構成では、チップは、相互に平行に整合される。ＬＥＤパネル１は、マイクロ流体チップの片側に位置し、ＬＥＤパネル２は、マイクロ流体チップの他側に位置する。ファンは、モジュールの最上部に位置し、空気をモジュールを通して循環させる。モジュールの底部には、チップベースがある。これは、制御ボードと、二酸化炭素センサと、ｐＨセンサと、細胞濃度センサとを備える。チップベースはまた、ポンプを備え、マイクロ流体チャネルの内外への流体流動を補助する。流体は、入力および弁を通してモジュールの中に、かつマイクロ流体チップモジュールに接続される複数の管類を通してチップベースの中に流動する。管類はまた、濃度およびｐＨセンサならびにポンプに接続される。細胞セパレータは、流体がチップベースから退出するにつれて、流体を生細胞出力および死細胞出力の中に分離する。
【０１２９】
図１５は、実施形態による、マイクロ孔１５０１を伴う、マイクロ流体チップ１５００の例示的例証を提供する。いくつかの実施例では、孔のサイズは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であることができる。いくつかの実施例では、孔のサイズは、少なくとも約１０ｎｍであることができる。いくつかの実施例では、孔のサイズは、最大で約１００ｎｍであることができる。孔のサイズは、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍ、約２０ｎｍ〜約３０ｎｍ、約３０ｎｍ〜約４０ｎｍ、４０ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約６０ｎｍ、約６０ｎｍ〜約７０ｎｍ、約７０ｎｍ〜約８０ｎｍ、約８０ｎｍ〜約９０ｎｍ、約９０ｎｍ〜約１００ｎｍであることができる。マイクロ孔１５０１および／またはナノ孔の使用は、膜の透過性および効率を改善し得る。孔１５０１は、いくつかの実施形態では、シリコンベースのエラストマから成る、膜内にあってもよい。孔１５０１は、マイクロ流体チップのより高いガス透過性をもたらし得る。より高い透過性は、システムの効率を増加させ得る。
【０１３０】
図１６は、いくつかの実施形態による、正面設計パネル、正面設計パネルの背後のマイクロ流体パネルを表す、システムの例示的例証を提供し、側面図は、カートリッジおよびユーザインターフェースを示す。特に、図１６は、正面設計パネル１６０１を図示する。設計パネル１６０１の背後には、マイクロ流体システム１６０２がある。モジュールの側面図は、制御ボード１６０４と、カートリッジ１６０５と、ユーザインターフェース要素１６０６とを備える、制御システム１６０３を示す。
【０１３１】
図１７は、いくつかの実施形態による、マイクロ流体チップ内のマイクロチャネルの配列の例示的例証を提供する。特に、図１７は、相互に平行であるように構成される複数のマイクロチャネル１７０３の中につながる、入力および／または出力１７０２から成る、マイクロ流体チップ１７０１内のマイクロチャネルの配列の例示的例証を提供する。加えて、図１８は、いくつかの実施形態による、マイクロ流体チップ内のマイクロチャネルの配列の別の例示的例証を提供する。特に、図１８は、マイクロ流体チップ１８０１内のマイクロチャネルの配列を提供し、入力および／または出力は、分岐１８０２し、分岐は、相互に平行に配列される複数のマイクロチャネル１８０３の中に給送される。
【０１３２】
任意の改良が、システム、生体反応器、チップ、チップモジュール、および方法ステップの一部または全部に行われてもよい。本明細書に引用される刊行物、特許出願、および特許を含む、全ての参考文献は、参照することによって本明細書に組み込まれる。本明細書に提供される任意および全ての実施例または例示的言語（例えば、「等」）の使用は、別様に主張されない限り、本開示を解明することを意図し、本開示の範囲に限定を課すものではない。本開示または実施形態の本質または利点に関する本明細書における任意の言及は、限定を意図するものではなく、添付の請求項は、そのような言及によって言及されるものと見なされるべきではない。
【０１３３】
より一般的には、明細書におけるいかなる言い回しも、本開示の実践に不可欠であるような任意の請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。本開示は、適用法によって許可される限り、本明細書に添付の請求項に列挙される主題のあらゆる修正および均等物を含む。さらに、その全ての可能性として考えられる変形例における前述の要素の任意の組み合わせも、本明細書に別様に示されない限り、または文脈によって別様に明確に否認されない限り、本開示によって包含される。
【０１３４】
本発明のいくつかの実施形態が本明細書で示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが当業者に明白となるであろう。本発明が本明細書内で提供される具体的実施例によって限定されることは意図されない。本発明は、前述の明細書を参照して説明されているが、本明細書の実施形態の説明および例証は、限定的な意味で解釈されるように意図されていない。多数の変形例、変更、および置換が、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。さらに、本発明の全ての側面は、種々の条件および変数に依存する、本明細書に記載される具体的描写、構成、または相対的割合に限定されないことを理解されたい。本明細書で説明される本発明の実施形態の種々の代替案が、本発明を実践する際に採用されてもよいことを理解されたい。したがって、本発明はまた、任意のそのような代替案、修正、変形例、または均等物も網羅するものとすると考慮される。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、それにより、これらの請求項およびそれらの均等物の範囲内の方法および構造が対象となることが意図される。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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