(57)【要約】【課題】エマルジョンを形成するためのよりよいシステムが必要である。【解決手段】エマルジョンを形成するための、方法、装置、およびキットを含む、システムを実現する。このシステムは、計測器と計測器が受け取るマイクロ流体チップとを備えることができる。計測器は、チップによって保持される予想エマルジョン相に圧力を加えて、チップ内のエマルジョンの形成および捕集を促すことができる。いくつかの実施形態では、計測器は、定義済み条件を満たす圧力変化が計測器によって検出されたときにチップへの圧力印加を停止することができる。この変化は、液滴生成の終点に達したことを示しうる。【選択図】図２
2018086008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料含有流体を受け入れるように構成された試料ウェル、連続相流体を受け入れるように構成された連続相ウェル、および液滴ウェルを含むデバイスであって、前記デバイスが、液滴生成領域において互いに出会う第一流路、第二流路、および第三流路を有する流路網も含む、デバイスと、
デバイス用のホルダーと、
前記デバイスおよび前記ホルダーを含むアセンブリを動作可能なように受け入れるように構成されるとともに、前記試料含有流体を前記試料ウェルから前記液滴生成領域へと前記第一流路を介して、前記連続相流体を前記連続相ウェルから前記液滴生成領域へと前記第二流路を介して、および試料含有液滴を前記液滴生成領域から前記液滴ウェルへと前記第三流路を介して、駆動するように構成される機器と、
を備える、液滴生成システム。
【請求項２】
ウェルのうちの少なくとも１つのリムに係合するように構成されたガスケットをさらに備え、前記ガスケットは前記ホルダーに係合するようにも構成された請求項１に記載の液滴生成システム。
【請求項３】
前記ガスケットは、前記ホルダーに直接取り付けられるように構成された請求項２に記載の液滴生成システム。
【請求項４】
前記ガスケットは開口部を画成し、かつ前記ホルダーは前記開口部の中に受け入れられるように構成された突出部を有する請求項３に記載の液滴生成システム。
【請求項５】
前記デバイスは、平坦なベース部分と、前記ベース部分から上向きに突き出る複数の管状突出部と、を有し、かつ前記デバイスは、前記ベース部分を介して前記ホルダーにより捕捉されるように構成される請求項１から４のいずれか一項に記載の液滴生成システム。
【請求項６】
前記ホルダーは、（ａ）前記デバイスが前記ホルダーに配置される及び前記ホルダーから取り外されるのを可能にする開構成と（ｂ）前記ホルダーからの前記デバイスの取り外しを防ぐ閉構成との間で調整可能である請求項１から５のいずれか一項に記載の液滴生成システム。
【請求項７】
前記機器は、前記ホルダーが前記機器に適切に位置決めされていることを検出するように構成される請求項１から６のいずれか一項に記載の液滴生成システム。
【請求項８】
前記デバイスの上に配置されるように構成されたガスケットをさらに備え、前記アセンブリが前記機器により動作可能なように受け入れられたとき前記機器は前記ガスケットが前記デバイス上に存在するかを光学的に検出するように構成された請求項１から７のいずれか一項に記載の液滴生成システム。
【請求項９】
各試料ウェルが試料含有流体を受け入れるように構成された試料ウェルの列、各連続相ウェルが連続相流体を受け入れるように構成された連続相ウェルの列、及び液滴ウェルの列を含むデバイスであって、前記デバイスは各試料ウェル用の対応する流路網も含み、前記流路網は液滴生成領域を含むとともに前記連続相ウェルのうちの１つおよび前記液滴ウェルのうちの１つに前記試料ウェルを流体的に接続するデバイスと、
デバイス用のホルダーと、
前記ホルダーに直接取り付けられるように構成されたガスケットであって、その結果、前記ガスケットは、各試料ウェル、各連続相ウェル、及び各液滴ウェルにわたって延在する、ガスケットと、
機器であって、（ａ）前記デバイス、前記ホルダー、及び前記ガスケットを含むアセンブリを受け入れるように構成され、
（ｂ）マニホールドに前記ガスケットを係合するように構成され、かつ
（ｃ）試料含有流体が各試料ウェルから対応する液滴生成領域へと流れ、連続相流体が各連続相ウェルから対応する液滴生成領域へと流れ、かつ試料含有液滴が各液滴生成領域から対応する液滴ウェルへと流れるような、陽圧および／または陰圧を前記デバイスに前記マニホールドを介して加えるように構成された、機器と、
を備える液滴生成システム。
【請求項１０】
試料含有流体を受け入れるように構成された試料ウェル、連続相流体を受け入れるように構成された連続相ウェル、及び液滴ウェルを含むデバイスであって、前記デバイスは液滴生成領域を有する流路網も含み、前記流路網はウェルを互いに流体的に接続する、デバイスと、
前記デバイスを受け入れるように構成されたホルダーと、
機器であって、（ａ）前記デバイス及び前記ホルダーを含むアセンブリを受け入れるように構成され、
（ｂ）前記ホルダーが受け入れられたことを検出するように構成され、
（ｃ）前記試料含有流体が前記試料ウェルから前記液滴生成領域へと流れ、前記連続相流体が前記連続相ウェルから前記液滴生成領域へと流れ、かつ試料含有液滴が前記液滴生成領域から前記液滴ウェルへと流れるような、圧力差を作り出すように構成された、機器と、
を備えるエマルジョン形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［優先出願の相互参照］
本出願は、先願である２０１０年１１月１日に出願した米国仮特許出願第６１／４０９，１０６号、２０１０年１１月２日に出願した米国仮特許出願第６１／４０９，４７３号、および２０１０年１１月５日に出願した米国仮特許出願第６１／４１０，７６９号の優先権を主張するものである。これらの仮特許出願はそれぞれ、すべての目的に関して全体として参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
［追加資料の相互参照］
本出願は、２００６年５月９日に発行された米国特許第７，０４１，４８１号、２０１０年７月８日に公開された米国特許出願公開第２０１０／０１７３３９４Ａ１号、２０１１年９月８日に公開された米国特許出願公開第２０１１／０２１７７１２Ａ１号、２０１１年９月２９日に公開された国際公開第２０１１／１２００２４号、およびJoseph R. Lakowicz著「PRINCIPLES OF FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (2nd Ed. 1999)」をすべての目的に関して全体として参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００３】
多くの生物医学的応用が、試料のハイスループットアッセイに依存している。例えば、研究および臨床応用では、標的特異性試薬を使用したハイスループット遺伝子検査（high-throughput genetic test）により、とりわけ創薬、バイオマーカー探索、および臨床検査薬のための核酸標的の誤差のない正確な定量化を行うことができる。
【０００４】
エマルジョンは実質的にハイスループットアッセイに革命をもたらすものとして期待されている。乳化技術は、生化学的反応のための独立した反応槽として機能する多数の水滴を形成することができる。例えば、水性試料（例えば、２０マイクロリットル）をいくつかの水滴（例えば、それぞれ１ナノリットルの２０，０００個の水滴）に分割して、それぞれの水滴について個別のテストを実行することができる。
【０００５】
水滴を油の中に懸濁させて、油中水エマルジョン（Ｗ／Ｏ）を生成することができる。エマルジョンは、加熱、冷却、および輸送中に液滴の合体を減らすための界面活性剤により安定化され、これにより、熱サイクリングを行うことができる。したがって、エマルジョンは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を使用して液滴中の核酸標的分子の単一コピー増幅を実行するために使用されてきた。デジタルアッセイは、液滴中の標的の個別分子の存在を検出する能力を有するため使用可能である。
【０００６】
例示的な液滴ベースのデジタルアッセイでは、試料を標的の限界希釈で液滴群に分割する（つまり、液滴の一部は標的の分子を含まない）。標的の分子が液滴間にランダムに分布する場合、液滴中の標的の与えられた平均濃度に基づくちょうど０、１、２、３個、またはそれ以上の標的分子を液滴中に見つける確率は、ポワソン分布によって記述される。逆に、液滴中の（したがって、試料中の）標的分子の濃度は、液滴中の分子の与えられた数を見つける確率から計算することができる。
【０００７】
標的分子を見つけない、および１つまたは複数の標的分子を見つける確率の推定値は、デジタルアッセイで測定されうる。二分アプローチでは、それぞれの液滴をテストして、液滴が正であって標的の少なくとも１つの分子を含むか、または負であって標的の分子を含まないかどうかを判定することができる。液滴中に標的の分子を見つけない確率は、負であるテストされる液滴の分率（「負分率」）で近似され、少なくとも１つの標的の分子を見つける確率は、正であるテストされる液滴の分率（「正分率」）で近似されうる。次いで、正分率または負分率をポワソンアルゴリズムで使用して、液滴中の標的の濃度を計算することができる。他の場合には、デジタルアッセイが、二元を超えるデータを生成することができる。例えば、アッセイは、それぞれの液滴中に存在する、分解能が負（０）または正（＞０）の、標的の分子の数を測定することができる（例えば、０、１、または＞１個の分子、０、１、２、または＞２個の分子、または同様のもの）。
【０００８】
生物医学的アッセイに革命をもたらす有望な乳化を実現するには、エマルジョンを形成するための効率的なシステムを必要である。しかし、利用可能なシステムでは、試料を効率よく使用することはできない、つまり、試料の実質的部分は、エマルジョンに組み込まれえず、その代わりにテストされるのではなく廃棄されうる。また、これらのシステムは、全く自動化できないか、またはエマルジョン形成中に他の作業のためにユーザーを解放するほどには少なくとも十分には自動化できない。いくつかの場合において、これらのシステムは、正しく運転するために実質的なスキルとトレーニングとを要するため利用者が簡単に使える代物ではない場合がある。さらに、システムは試料の二次汚染を最小限度に抑える十分な防護手段を備えていない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１７３３９４号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２１７７１２号
【特許文献３】国際公開第２０１１／１２００２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
エマルジョンを形成するためのよりよいシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示は、エマルジョンを形成するための、方法、装置、およびキットを含む、システムを実現する。システムは、計測器と計測器が受け取るマイクロ流体チップとを備えることができる。計測器は、チップによって保持される予想エマルジョン相に圧力を加えて、チップ内のエマルジョンの形成および捕集を促すことができる。いくつかの実施形態では、計測器は、定義済み条件を満たす圧力変化が計測器によって検出されたときにチップへの圧力印加を停止することができる。この変化は、液滴生成の終点に達したことを示しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示のいくつかの態様による、乳化エンジンとして機能する計測器を備え、計測器が閉鎖された構成形状をとる、エマルジョンを形成するための例示的なシステムの図である。
【図２】本開示のいくつかの態様による、計測器が計測器の受入領域内に配置されたマイクロ流体カセットを露わにする開放された構成形状をとる図１のシステムの別の図である。
【図３】図１および２のシステムの概略図である。
【図４】本開示のいくつかの態様による、マイクロ流体チップおよびカセットのカートリッジを示す、図２のカセットおよび受入領域の平面図である。
【図５】カセットのカートリッジに取り付けたガスケット、およびチップの被覆ウェルを備える、図４のカセットおよび受入領域の平面図である。
【図６】図４のチップの分解図である。
【図７】一般的に図６の線７−７にそって切った図６のチップの平面図である。
【図８】一般的に図７の線８−８にそって切った図６のチップの断面図である。
【図９】本開示のいくつかの態様による、図６のチップの単一エマルジョン形成ユニットの幾分略した底面図である。
【図１０】一般的に図６の線１０−１０にそって切った図６のチップの上側部材の底面図である。
【図１１】図９の単一エマルジョン形成ユニットの少し詳しくした概略底面図である。
【図１２】本開示のいくつかの態様による、チップをカートリッジに着脱することが可能な開放された構成形状をとるカートリッジを備える図４のカートリッジの平面図である。
【図１３】一般的にカートリッジ上からおよび側面から取った図１２のカートリッジの分解図である。
【図１４】図４と同様であるが、カセットを備えていない、図２の計測器の受入領域の平面図である。
【図１５】一般的に図５の線１５−１５にそって切った図５および１４のカセットおよび受入領域の断面図である。
【図１６】チップと流体的に連通する流体工学アセンブリのマニホールドを備える、図１のシステムの流体工学アセンブリおよびチップの概略図である。
【図１７】本開示のいくつかの態様による、図１のシステムとともにエマルジョンの例示的な形成および濃縮を示す幾分略した流れ図である。
【図１８】図１および５のシステムの選択された態様、つまり、流体工学アセンブリのマニホールドがカセットと動作可能に係合する、計測器および計測器内に配置されたカセットの流体工学および駆動アセンブリの平面図である。
【図１９】図１８の計測器およびカセットの選択された態様の部分平面図である。
【図２０】一般的に図１９の線２０−２０にそって切った図１９のマニホールド、チップ、およびガスケットの断面図である。
【図２１】本開示のいくつかの態様による、カセットを計測器に着脱することが可能な、引き込まれ、隆起した構成形状をとるマニホールドを備える図１および２のシステムの選択された態様の側面図である。
【図２２】本開示のいくつかの態様による、図２１と同様であるが、マニホールドが伸張され、下げられた構成形状をとり、マニホールドがカセットと動作可能に係合している、図１および２のシステムの選択された態様の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示は、エマルジョンを形成するための、方法、装置、およびキットを含む、システムを実現する。このシステムは、計測器と計測器が受け取るマイクロ流体チップとを備えることができる。計測器は、チップによって保持される予想エマルジョン相に圧力を加えて、チップ内のエマルジョンの形成および捕集を促すことができる。いくつかの実施形態では、計測器は、定義済み条件を満たす圧力変化が計測器によって検出されたときにチップへの圧力印加を停止することができる。この変化は、液滴生成の終点に達したことを示しうる。
【００１４】
エマルジョン形成の例示的な方法を提供する。この方法において、圧力を予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すことができる。圧力は、定義済み条件に合致する変化がないか監視されうる。圧力の印加は、変化が検出されたときに停止されうる。
【００１５】
エマルジョン形成の別の例示的な方法を提供する。この方法において、圧力を投入容器内の予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップの流路にそれらの相を送り込み、チップの産出容器内にエマルジョンとして液滴の形成および捕集を行うことができる。圧力の印加は、空気が液体に続いて投入容器のうちの１つまたは複数から流路の１つまたは複数の中に入った後、産出容器内に捕集されたエマルジョンのすべてに空気が行き渡る前など、有意な量の空気が産出容器に入る前に、停止させることができる。
【００１６】
エマルジョン形成のさらに別の例示的な方法を提供する。この方法において、圧力を試料および少なくとも１つの連続相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すことができる。圧力の印加は、試料のそれぞれの少なくとも約８０体積％が液滴に変換されたときに停止されうる。
【００１７】
エマルジョン形成のなおもさらに別の例示的な方法を提供する。この方法において、予想されるエマルジョン相をマイクロ流体チップのウェル内に分散させることができる。チップは、計測器の受入領域内に配設されうる。作動信号を計測器に入力することができる。作動信号は、計測器が圧力をチップに印加し、チップ内のエマルジョンの形成および捕集を並列して促し、エマルジョン形成の終点に達したときに圧力の印加を停止することを行わせることができる。
【００１８】
エマルジョン形成のなおもさらに別の例示的な方法を提供する。この方法において、圧力を予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すことができる。監視は、少なくとも１つのセンサーにより実行することができる。センサーは、液滴生成の終点に達したことを示す変化がないかチップによって保持されている液体および／または液体と接触している流体体積の様子を監視することができる。圧力の印加は、変化が検出されたときに停止されうる。
【００１９】
エマルジョン形成のなおもさらに別の例示的な方法を提供する。この方法において、第１の相および不混和の第２の相は駆動されて、液滴生成器内に通され、液滴生成器を容器に接続する流れ経路にそって前進するようにすることができ、これにより、第２の相内に配設された第１の相の液滴のエマルジョンが容器内に捕集される。エマルジョンは、濃縮されうる。例えば、捕集されたエマルジョン中の第２の相の体積分率は、第２の相を容器から逆方向に流れ経路にそって選択的に駆動することによって減少しうる。
【００２０】
エマルジョン形成のさらに別の例示的な方法を提供する。この方法において、負または正のガス圧力がリザーバー内に確立されうる。流体的連通は、リザーバーと予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップとの間に形成されうる。流体的連通は、確立された圧力がチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促す間、ポンプにより確立された圧力を変更せずに維持され得る。
【００２１】
エマルジョン形成の別の例示的な方法を提供する。この方法において、第１のマイクロ流体チップおよび複数のオリフィスを画成する第１のガスケットは、計測器の受入領域内に配設され、第１のガスケットは第１のチップに接続されうる。圧力は計測器によりオリフィスを介して第１のマイクロ流体チップに印加され、第１のチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すことができる。第１のチップおよび第１のガスケットは、受入領域から取り外せる。配設、印加、および取り外しの作業を第２のマイクロ流体チップおよび第２のガスケットで繰り返すことができるか、または第１のチップおよび／または第１のガスケットを再利用することができる。
【００２２】
エマルジョン形成の例示的なシステムを実現する。システムは、予想されるエマルジョン相を保持するように構成されたマイクロ流体チップを備えることができる。システムは、圧力センサーを有する流体工学アセンブリを備える計測器を備えることもできる。計測器は、流体工学アセンブリで圧力をチップに印加して、チップ内のエマルジョンの液滴の生成および捕集を促すように構成されうる。計測器は、液滴の生成の終点に達したことを示す変化がないか圧力センサーで圧力を監視し、圧力センサーによって変化が検出されたときに圧力の印加を停止するようにも構成されうる。
【００２３】
計測器とともに使用する例示的なキットが実現される。キットは、１つまたは複数のマイクロ流体チップ、１つまたは複数のガスケット、チップおよび／またはガスケットを保持するための１つまたは複数のカートリッジ、容器内に配設され、チップ内に複数のエマルジョンを形成するのに十分な一定体積の連続相、乳化および／または増幅反応を可能にするために水性試料に添加する試薬、およびチップ内のエマルジョンの形成を促すために計測器とともにキットコンポーネントを使用するための取扱説明書の任意の組み合わせを、とりわけ、備えることができる。
【００２４】
本明細書で開示されているエマルジョン形成システムは、エマルジョンを形成する他のアプローチに勝る実質的利点を有する。これらの利点として、（１）それぞれの試料をエマルジョンにより完全に組み込めること（つまり、無駄になる試料が少ない）、（２）エマルジョンの捕集後に連続相の逆流によってそれぞれのエマルジョンを濃縮できること、（３）チップを装填した後計測器をシングルステップで作動させること、（４）両方とも使い捨てできるチップおよびガスケットによる試料の封じ込め、（５）チップおよびガスケットを保持するための取り外し可能で、再利用可能なカートリッジ、（６）ある範囲内の、またはある設定点を中心とする流量および／または圧力を監視し、単分散エマルジョンおよび／または分散連続相の高度に均一な体積、またはこれらの組み合わせを送出することが可能にすることができることが、とりわけ、挙げられる。
【００２５】
本開示のこれらの態様および他の態様について、（Ｉ）計測器およびカセットを備えるエマルジョン形成システムの例の概要、（ＩＩ）カセットの例、（ＩＩＩ）マイクロ流体チップの例、（ＩＶ）カートリッジの例、（Ｖ）計測器内のカセットの配置構成の例、（ＶＩ）計測器に対する流体工学アセンブリの構造および動作の例、（ＶＩＩ）計測器に対する駆動アセンブリの構造および動作の例、および（ＶＩＩＩ）選択された実施形態の節で説明する。
【００２６】
Ｉ．計測器およびカセットを備えるエマルジョン形成システムの例の概要
この節では、計測器５２およびマイクロ流体カセット５４を備える例示的なエマルジョン形成システム５０について説明する。図１から３を参照のこと。
【００２７】
図１および２は、閉じた構成と開いた各構成の計測器５２を示している。計測器は、カセット５４中の、とりわけ、流体流、液滴生成、エマルジョン形成、エマルジョン捕集、およびエマルジョン濃縮の任意の組み合わせを促す乳化エンジンまたは装置として記述されうる。計測器は、カセットが計測器と相互にやり取りするように動作可能に配設されうる座部５６（配置領域、受入領域、または装填部位と入れ替えて称されうる）を形成することができる。
【００２８】
図３は、システム５０の計測器５２およびカセット５４の、カセット５４が座部５６と係合している状態の概略図である。計測器５２は、流体工学アセンブリ５８および駆動アセンブリ６０を備えることができる。流体工学アセンブリ５８は、とりわけ、計測器５２およびカセット５４内で流体、一般的に、気体および／または液体を収容し、放出し、誘導し、駆動し、監視し、調節し、制御し、および／または検出する任意の機構または一組の機構とすることができる。駆動アセンブリ６０は、互いに関して、および／またはカセットに関して（またはその逆に）計測器の１つまたは複数の部分の相対運動を駆動する任意の機構または一組の機構とすることができる。場合によっては、流体工学アセンブリをカセットに手動で係合させることができる。
【００２９】
流体工学アセンブリは、１つまたは複数のポンプ６４、６６などの少なくとも１つの圧力源６２を備えることができる。それぞれの圧力源は、陽圧および／または陰圧の発生源とすることができる（つまり、それぞれ大気圧より高いか、または低い圧力）。例えば、流体工学アセンブリは、カセットに印加される陰圧の発生源となるように構成された真空ポンプ６４を備えることができる。あるいは、またはそれに加えて、流体工学アセンブリは、カセットに印加される陽圧の発生源となるように構成された陽圧ポンプ６６を備えることができる。いくつかの場合において、同じポンプ（例えば、可逆回転形ポンプ）が、異なる時点においてカセットに印加される陰圧および陽圧の発生源であってよい。いくつかの場合において、陰圧と陽圧は両方とも、同時にカセットに印加されうる（特に、チップにも）。適切であると思われる例示的なポンプとして、隔膜ポンプ、シリンジポンプ、回転ポンプなどが挙げられる。
【００３０】
流体は、１つまたは複数の導管７０（例えば、配管）、少なくとも１つのマニホールド７２、１つまたは複数の槽、またはこれらの任意の組み合わせなどの好適な流体容器６８によって流体工学アセンブリ内に収容されうる。いずれの場合も、流体容器は、カセットと流体的に連通するための１つまたは複数のポート７６を有するカセットインターフェース構造７４（マニホールド７２など）を備える。言い換えると、圧力源に由来する圧力は、インターフェース構造７４のポート７６を介してカセットに印加されうる。
【００３１】
流体工学アセンブリを通る流体の流れは、１つまたは複数の弁７８〜８４によって調節されうる。それぞれの弁は、オン／オフ弁７８、８０、または連続的に調節可能な弁とすることができる。いくつかの場合において、弁は、圧力を設定点に到達させて維持する圧力コントローラ８６、８８に備えられている連続調節可能弁８２、８４であってよい。弁は、とりわけ二方、三方、または四方弁などの、ポンプ、導管、ポート、および／または通気口との任意の好適な数の接続部を備えることができる。
【００３２】
流体工学アセンブリ内の圧力は、１つまたは複数の圧力センサー９０〜９４によって中の任意の好適な位置で測定されうる。圧力センサーは、ポート７６に関連し、カセット５４の流路による吸気の結果生じる、圧力変化を検出するように構成された終点圧力センサー９０を備えることができる。これらのセンサーは、それぞれ、圧力コントローラ８６、８８内に組み込まれた圧力センサー９２、９４も、または代替えとして、備えることができる。
【００３３】
駆動アセンブリ６０は、マニホールド７２（および／またはポート７６）およびカセット５４（および／または座部５６）の、１００のところで双頭矢印によって示されている、相対運動を駆動するように構成されうる。駆動アセンブリは、最初に、マニホールド（および／またはポート）およびカセットをまとめ、互いに封止係合させ、マニホールド／ポートとカセットとを流体的に接続し（つまり、それらの間に流体的な連通を形成し）、エマルジョンを形成することができる。次いで、駆動アセンブリは、マニホールド／ポートおよびカセットを互いから分離して、封止係合を破り、流体的連通を終わらせることができる。いかなる場合でも、駆動アセンブリは、マニホールド／ポート、カセット（および／または座部）、またはこれらの組み合わせの運動を並列に、または直列に駆動することができる。
【００３４】
駆動アセンブリは、１つまたは複数のモーター１００、１０２などの１つまたは複数の力発生デバイスを装備することができる。それぞれのモーターは、とりわけ回転モーターまたはリニアモーターであってよい。いくつかの場合において、モーター１００または別の力発生デバイスは、水平運動（マニホールド／ポートおよび／またはカセット／座部の）を駆動することができ、およびモーター１０２または別の力発生デバイスは、垂直運動（マニホールド／ポートおよび／またはカセット／座部の）を駆動することができる。いくつかの場合において、マニホールド／ポートおよび／またはカセット／座部は、互いに関して垂直方向にのみ駆動される。
【００３５】
それぞれのモーターは、１つまたは複数のラック、歯車、プーリー、ケーブル、送りネジ、および／または同様のものを含みうる、１つまたは複数のリンク装置１０８、１０９を備える伝動機構を介して各キャリッジ１０４、１０６に接続されうる。それぞれのキャリッジは、流体工学アセンブリ５８のコンポーネントおよび／または計測器のドアの任意の好適な組み合わせを搬送し、および／または支持することができる（以下参照）。例えば、１つまたは複数のキャリッジは、マニホールド７２／ポート７６を載せることができ、および／または１つまたは複数のキャリッジは、カセット５４（および座部５６）を載せることができる。いくつかの場合において、両方のキャリッジがマニホールド７２／ポート７６を載せることができるか、または両方ともカセット５４（および座部５６）を載せることができる。他の例では、一方のキャリッジがマニホールド７２／ポート７６を載せることができ、別キャリッジがカセット５４（および座部５６）を載せることができる。
【００３６】
駆動アセンブリ６０は、例えば、ロータリーまたはリニアエンコーダなどの、ポジションセンサーであってもよい、１つまたは複数のセンサー１１０を装備することもできる。ポジションセンサーは、とりわけモーターおよび／またはキャリッジなどの１つまたは複数の駆動アセンブリコンポーネントの位置および／または速度を測定することができる。
【００３７】
計測器５２は、カセットセンサー１１４、１１６および／または終点センサー１１７などの、任意の数の追加センサーを組み込むことができる。センサー１１４、１１６、１１７のそれぞれは、とりわけ、カセット５４、座部５６、および／またはマニホールド７２／ポート７６に関連付けられうる。それぞれの追加センサーは、光学センサー、電気センサー、または同様のものとすることができる。センサーは、カセットそれ自体、カセットによって保持されている液体、および／または液体と接触している流体の様子を検出することができる。例えば、それぞれのセンサーは、カセットのコンポーネントが計測器に装填されているかどうか、カセット内に流体が適切に装填されているかどうか、エマルジョンが形成されているかどうか、液体がカセットの容器から枯渇しているかどうか、または同様のことを検出することができる。終点センサー１１７のさらなる態様は、以下のＶＩ節で説明される。
【００３８】
計測器は、他の計測器コンポーネントの動作を制御し、協調させるようにプログラムされたプロセッサ１２０を備えることができる。プロセッサは、信号を送受信し、適宜、データをアナログおよび／またはデジタル形式で操作する電子デバイスもしくはコンポーネントの任意の好適な組み合わせであるか、または備えることができる。プロセッサは、とりわけ流体工学アセンブリ５８、駆動アセンブリ６０、センサー１１４〜１１７、およびユーザーインターフェース１２２と通信することができる。したがって、プロセッサは、ポンプ６４、６６、圧力コントローラ８６、８８、弁７８、８０、モーター１００、１０２、および同様のものの任意の組み合わせを制御するように構成されうる。
【００３９】
ユーザーインターフェース１２２は、ユーザーから入力を受け取り、および／または出力をユーザーに送るための任意の機構もしくは一組の機構を備えることができる。インターフェースは、ボタン、レバー、つまみ、マウス、ジョイスティック、キーパッド、タッチスクリーン、キーボード、データポートなどの任意の好適な入力デバイスを備えることができる。インターフェース、１つまたは複数のステータスライト、ディスプレイもしくは画面、プリンタ、データポート、および／または同様のものなどの、任意の好適な出力デバイスも備えるか、代替えとして備えることができる。
【００４０】
図１は、ユーザーインターフェース１２２の例示的な一実施形態を示している。ユーザーインターフェースは、この場合にはドア１２６の計測器の外側に設けられた単一の入力デバイス、つまり、ボタン１２４を有することができる。ボタン１２４（または別のユーザーコントロール）は、ボタンを押すことによって動作するスイッチ１２８に接続されうる。図１のように、ドアが閉じられたときにボタンを押すと、駆動アセンブリを介してドアを開く（および／またはロックを解除する）ことを求める信号がプロセッサに送信されうる。図２のように、ドアが開いているときにボタンを押すと、駆動アセンブリを介してドアを閉じる（および適宜ロックする）ことを求める信号がプロセッサに送信されうる。場合によっては、プロセッサは、引き続き、さらなるユーザー入力もしくは参加を求めることなく、駆動アセンブリおよび流体工学アセンブリによる一連の動作を開始し、制御し、カセット内にエマルジョンの形成および適宜エマルジョンの濃縮を引き起こすことができる。
【００４１】
計測器５２のユーザーインターフェースは、計測器のステータスをユーザーに伝達することができる１つまたは複数のインジケータライト１３０〜１３６を備えることもできる。例えば、インジケータライト１３０は、ボタン１２４を通して見えるものとしてよい。他のインジケータライト１３２〜１３６は、計測器の本体部またはハウジング１３８によって支持されうる。インジケータライトは、（ａ）進行中のエマルジョンの形成、（ｂ）計測器内に配置されていないカセット、（ｃ）カセットが配置されていること、（ｄ）ガスケットが欠けていること、（ｅ）ドアがロックされていること、または同様のことなどのステータスを伝達することができる。
【００４２】
図１および２は、閉じた構成と開いた構成の計測器５２をそれぞれ示している。ハウジング１３８およびドア１２６は一緒に、座部５６が配設されうる槽１４０を形成することができる。ドア１２６の位置は、計測器の閉じた、または開いた構成を決定することができる。例えば、ここでは、ドア１２６は、座部５６にアクセスできるように槽１４０内に引っ込む。言い換えると、ドアは、計測器が開いたときに並進移動して槽１４０のサイズを縮小し、これにより、座部５６は槽の内側ではなく外側に配設されうる。ドア１２６は、計測器の内部コンポーネントを保護するバリアとして機能しうる。このようにして、計測器５２の電子コンポーネント、流体コンポーネント、および機械コンポーネント（例えば、流体工学アセンブリ５８、駆動アセンブリ６０、プロセッサ１２０など）は、実質的にユーザーからアクセスできない状態を保たれ、チップ／実験の間の二次汚染が生じる確率を最小にするために使用されうる、漂白剤などの、洗浄剤から保護されうる。他の例では、ドアは、開いた構成と閉じた構成との間で枢動可能に移動するか、または枢動可能に並進移動することができる。
【００４３】
ＩＩ．カセットの例
この節では、計測器５２とインターフェースする例示的なマイクロ流体カセット５４を説明する。図４および５を参照のこと。
【００４４】
図４および５は、計測器５２の座部５６によって支持され、座部５６と係合するカセット５４を示している。カセットは、計測器５２と動作可能に、また取り外し可能に係合するように構成された任意のデバイスもしくはアセンブリとすることができる。カセットは、計測器５２に容易に収まり、計測器５２から容易に取り外せるように構成することができ、他のカセットと交換可能である。例えば、ユーザーは、座部５６内でそれぞれが交換可能に配設されうる一組のカセットを使用し、直列に備えたカセットでエマルジョンの形成を行うことができる。カセット５４は、カートリッジ１５０、マイクロ流体チップ１５２（図４を参照）、およびガスケット１５４（図５を参照）を備えることができる。
【００４５】
カートリッジ１５０は、チップホルダーとも称され、チップを支持し、位置決めするように構成することができ、いくつかの場合において、カートリッジにチップを可逆的にロックすることができる。カートリッジは、マイクロ流体チップ１５２内に装填され、駆動されるどのような液体とも接触しないので再利用可能であるものとしてよい（計測器はどのような液体とも接触しえない）。
【００４６】
カートリッジは、任意の好適な任意のサイズおよび形状を有することができる。例えば、カートリッジは、使用者による取り扱いがしやすいように、チップに比べて幅広で、および／または長いなど、チップに比べて大きなフットプリントを有するものとしてよい。
さらに、またはそれに加えて、カートリッジはカートリッジの底面からチップを高くすることもできる。カートリッジは、こうして、チップより高い高さを有することができる（または有しえない）。カートリッジは、座部５６と嵌合する形状をとりうる。例えば、座部５６は、計測器の槽の床１５８内に形成された少なくとも一般的にカートリッジ形状の陥凹部１５６を備えるなど、カートリッジを少なくとも一般的に補完するものとしてよい。陥凹部１５６は、カートリッジの水平運動を制限するコーナー壁領域１６０を有することができる。また、陥凹部は、カートリッジが手動で陥凹部内に置かれ、および／または陥凹部から取り除かれるときにカートリッジをユーザーが掴みやすいようにする１つまたは複数の傾斜壁領域１６２を有することができる。他の例では、座部５６は、床１５８から上方に突き出るものとしてよい。いずれの場合も、カートリッジ１５０および座部５６は、計測器５２によりマイクロ流体チップの間違った部分（例えば、ウェルの間違った行）に圧力が印加されることを避けるために、カートリッジが１つの向きでのみ取り付けられうるように構成されうる。図示された実施形態では、カートリッジ１５０は、一般的に台形状である。
【００４７】
カートリッジ１５０は、ガスケット１５４をカセットに取り付けることもできる（図４および５を参照）。例えば、カートリッジは、ガスケット（図５を参照）の開口１６６内に受け入れられるように構成されている、フック１６４またはピンなどの、複数の突出部を形成することができる。
【００４８】
マイクロ流体チップ１５２は、予想されるエマルジョン相用の投入容器および捕集されたエマルジョン用の産出容器として使用される複数のウェル１６８〜１７２を形成することができる（図４を参照）。チップについては、以下のＩＩＩ節でさらに詳しく説明する。
【００４９】
図５は、カートリッジ１５０に取り付けられたガスケット１５４を示している。ガスケットは、一度だけエマルジョンの形成に使用することができるか（つまり、使い捨てガスケット）、または複数回使用することができる（つまり、再利用可能ガスケット）。ガスケットは、エラストマー（例えば、シリコーンラバー）などの、形状適合性がある、および／または弾力性のある材料から形成された実質的に平面状のシート１７４を備えることができる。シートは、チップの任意の好適な数のウェルを少なくとも部分的に覆うために、チップの少なくとも一部を覆うサイズのものとすることができる。ウェルを少なくとも部分的に覆うことで、ウェル内に汚染物質が不注意で持ち込まれること、および／またはウェル間に二次汚染が生じることを制限することができる。
【００５０】
シートは、シートの対向端部および／または側部に開口１６６を、またチップ１５２のウェル１６８、ウェル１７０、および／またはウェル１７２に呼応して配置構成されるオリフィス１７６（スルーホールと言い換えることもできる）の配列を画成することができる（図４も参照のこと）。例えば、オリフィス１７６は、ウェルと同じ間隔を有することができ、任意の数のウェルに（例えば、同軸上に）揃えることができ、これにより、ウェル１６８のそれぞれ、ウェル１７０のそれぞれ、および／またはウェル１７２のそれぞれは、異なるオリフィスと重なり合う。それぞれのオリフィスは、重なり合うウェルの直径（内径）より小さい直径を有する（または有しない）ものとしてよい。したがって、それぞれのオリフィスは、ただ１つのウェルと重なり合うか、または２つまたはそれ以上のウェルと重なり合う十分な大きさであるものとしてよい（例えば、とりわけ、ウェルの行または列と重なり合う）。オリフィスは、エマルジョンの形成および／またはエマルジョンの濃縮時に通気口として機能し、および／または計測器のポートとチップのウェルとの間の流体的連通をもたらしうる。ガスケットがチップ上に動作可能に配設され、チップと係合する場合、ガスケットは、ウェル１６８、１７０、および／または１７２のそれぞれなど、チップのウェルのどれかと一緒になって円周上に封止を形成するように構成されうる。オリフィス１７６の例示的なサイズとして、とりわけ、約０．２、０．５、１、２、３、もしくは５ｍｍ、またはそれぞれの対応するウェルの外径もしくは内径の約１／２より小さい直径が挙げられる。
【００５１】
ガスケットは、チップから分離された個片であるか、またはチップと一体になっているものとしてよい。一体となっている場合、ガスケットは、チップの容器に実質的永久的に取り付けられ、これにより、容器とガスケットとをチップを破損することなく互いから引き離すことはできない（つまり、チップは、ガスケットを含む一体構造を有する）。ガスケットは、チップの容器と一体成形することができるか、または別々に形成して、接着剤を使用する、ボンディングによる、または同様の手段などで、チップに永久的に取り付けることができる。いくつかの場合において、ガスケットは、産出ウェルのそれぞれなど、チップの所望の容器の頂面に配設された、および／または頂面に永久的に取り付けられた弾性材料の間隔を開けて並ぶ複数の円環として形成されうる。それぞれの円環は、チップの容器と同軸であるものとしてよい。
【００５２】
ガスケットは、フィルターペーパーの薄いシートまたは層を備えることができる。フィルターペーパーは、弾力シート上に配設され、および／またはとりわけ、フィルターペーパーをカプセル化するため一対の弾力シートの間に挟装されうる。いずれの場合も、フィルターペーパーは、シートのオリフィスのそれぞれに重なる／覆うものとしてよい。フィルターペーパーは、微粒子状物質がマニホールド内に引き込まれる、および／または周囲環境および／またはマニホールドからチップの容器内に入るのを低減するように選択された細孔サイズを有するものとしてよい。フィルターペーパーは、汚染を低減しうる。細孔サイズは、チップおよび計測器内の空気流、通気、および／または圧力に実質的な影響、または悪影響が及ばないように選択されうる。フィルターペーパーは、疎水性または親油／親水性を有し、親水／水溶液または親油／疎水流体による汚染、および／またはマニホールド内への通過を最小限度にそれぞれ抑えるように選択することができる。
【００５３】
ＩＩＩ．マイクロ流体チップの例
この節では、１つまたは複数のエマルジョンを形成し、捕集するためにカセット５４内で利用されうる例示的なマイクロ流体チップ１５２について説明する。図６から１１を参照のこと。
【００５４】
本開示の「チップ」という用語は、予想されるエマルジョン相と実際のエマルジョン相などの流体を保持し、操作するための任意のデバイスを記述する用語である。このデバイスは、電気的および／または電子的構造を備えていなくてもよい（または備えていてもよい）。「マイクロ流体チップ」および「マイクロ流体デバイス」という用語は、入れ替えて使用することができる。「マイクロ流体」という用語は、チップ／デバイスが１ミリメートル未満の特徴的寸法（例えば、直径、幅、および／または深さ）を持つ少なくとも１つの流路を画成することを意味する。マイクロ流体チップは、それ以外、明示的に指定されていない限り、サイズ、形状、または機能の点で制限されない。
【００５５】
図６は、チップ１５２の分解図である。チップは、一度だけエマルジョンの形成に使用することができるか（つまり、使い捨てチップ）、または複数回使用することができる（つまり、再利用可能チップ）。チップは、上側部材１８０および下側もしくは封止部材１８２から構成されうる。上側および下側部材は、ボンディングによって、および／または接着剤を使うなどして、互いに実質的に可逆的に取り付けることができる。言い換えると、チップは、一体（ワンピース）構造を有することができる、つまり、チップは、切断する、割る、破る、溶融する、溶解するなどによって、チップを破損することなく２つまたはそれ以上の個片に分離することはできないということである。上側部材１８０は、底部領域または基部１８４および基部から上方に突き出る複数の管状突出部１８６を形成しうる。それぞれの管状突出部は、ウェル１６８〜１７０のうちの１つのウェルの横方向側壁１８８を形成しうる。下側部材１８２は、材料またはフィルムの実質的に特徴のないシートであってもなくてもよいが、上側部材１８０の底面１９０を封止することができる。例えば、下側部材１８２は、ウェル１６８〜１７２のそれぞれの底壁およびそれぞれの流路を形成することができる（以下参照）。
【００５６】
図７および８は、チップ１５２の各平面および断面図を示している。チップは、エマルジョン相を保持するために、槽、ウェル１６８〜１７２、または同様のものなどの、複数の容器１９２を備えることができる。投入ウェル１６８、１７０（入口ウェルとも称される）などの容器の小さな集まりは、予想されるエマルジョン相を受け入れ、保持し、そのエマルジョン相をチップの１つまたは複数の液滴生成器１９８に供給するために投入リザーバー１９４、１９６を備えることができる。産出ウェル１７２（出口ウェルとも称される）などの容器１９２の別の小さな集まりは、液滴生成器１９８から１つまたは複数のエマルジョンを受け入れ、捕集するために産出容器を備えることができる。
【００５７】
チップ１５２は、それぞれが液滴生成器１９８を備える１つまたは複数のエマルジョン形成ユニット２００を備えることができる（図７を参照）。ユニット２００は、互いに実質的に同一であるものとしてよい。エマルジョン形成ユニットは、互いから流体的に分離され、これにより、ユニット間にエマルジョン相の共有または混合はないか、または投入リザーバー（連続相などのための）を共有しうる。いずれの場合も、これらのユニットは、産出容器（例えば、ウェル１７２）内に捕集された対応する複数の分離エマルジョンを形成するために使用することができる。
【００５８】
ウェル１６８〜１７２としての構造を有する容器１９０は、任意の好適な配置構成を有するものとしてよい。ウェルは、行と列とに配置構成されうる。いくつかの場合において、それぞれの列（または行）は、異なるエマルジョン形成ユニット２００の一部とすることができる。ウェルは、生物分子スクリーニング学会に代わって米国規格協会（ＡＮＳＩ）によって公開されているように、マイクロプレートの標準ウェル間間隔に対応する間隔で並べることができる。例えば、それぞれの行内のウェルは、とりわけ、約１８、９、４．５、２．２５、または１．１２５ミリメートルの中心間間隔を有することができる。同じエマルジョン形成ユニットのウェル（例えば、列のウェル）は、標準マイクロプレートウェル間隔に対応する間隔を有している場合も有していない場合もある。
【００５９】
ウェル１６８〜１７２は、好適な任意のサイズおよび形状を有することができる。例えば、行内のウェルのそれぞれは、互いに実質的に同一であり、同じサイズ、形状、および体積を有するものとしてよい。異なる行の、および／または同じ列内のウェルは、異なるサイズ、形状、および／または体積を有することができる。ウェルは、適当に形成されたガスケットと並列したときに封止を形成するように構成されうる。特に、それぞれのウェルの頂面は、実質的に平面状であってよい。ウェルの頂面は、実質的に平面状のガスケットと封止を形成することが可能なように同一平面上にあるものとすることができる。図示されている実施形態では、ウェル１７２は最大であり、ウェル１６８はサイズが中間であり、ウェル１７０は最小である。それぞれのウェルは、チップの基部２０２の方へテーパーを付けることができる（図８を参照）。行のウェルおよび／またはウェルのすべては同じ高さを有することができ、チップの平面状の頂面２０４を形成しうる。頂面は、ガスケット１５４と係合させることができる（例えば、図５を参照）。
【００６０】
図９は、チップ１５２の単一エマルジョン形成ユニット２００の少し詳しくした概略底面図である。投入リザーバー１９４、１９６（つまり、ウェル１６８、１７０）は、油相２０６および水性試料２０８などの、予想されるエマルジョン相を保持し、供給することができる。捕集容器１９２（つまり、ウェル１７２）は、油相２０６および試料２０８から液滴生成器１９８によって形成されるエマルジョン２０９を受け入れ、捕集することができる。リザーバーおよび捕集容器は、液滴生成器１９８のところで交差する流路２１０〜２１６を介して流体的に相互接続されうる。流路は、１つまたは一対の油入口流路２１０、２１２、試料入口流路２１４、およびエマルジョン出口流路２１６を備えることができる。いくつかの実施形態では、油入口流路２１０、２１２のそれぞれは、異なる投入リザーバーから延在しうる。いくつかの実施形態では、エマルジョン形成ユニットは、ただ１つの油入口流路を備えることができる。チップ１５２に適していると思われる、例示的なエマルジョン相、およびとりわけ液滴生成器、流路、投入リザーバー、および捕集容器のための他の例示的な構成は、参照により本明細書に組み込まれている、「相互参照」の節に挙げられている特許文献、特に、２０１０年７月８日に公開された米国特許出願公開第２０１０／０１７３３９４Ａ１号、２０１１年９月８日に公開された米国特許出願公開第２０１１／０２１７７１２Ａ１号、２０１１年９月２９日に公開された国際公開第２０１１／１２００２４号において説明されている。
【００６１】
図１０および１１は、エマルジョン形成ユニット２００（図１０）または下側部材１８２をなくしたチップ１５２のユニット（図１１）のうちの１つの少し詳しくした概略底面図である（図６も参照）。それぞれのユニット２００の流路２１０〜２１６および液滴生成器１９８は、上側部材１８０の底面１９０内にもっぱら形成され、それぞれの流路および液滴生成器の底壁のみが下側部材１８２によって形成されうる。他の実施形態では、流路および／またはそれぞれのユニット２００の液滴生成器の１つまたは複数の少なくとも一部は、下側部材１８２の頂面内に形成されうる。
【００６２】
流路２１０〜２１６は、異なる断面サイズ（つまり、直径／幅および／または深さ）および／または長さを有することができ、および／またはそれぞれの流路にそってサイズが異なりうる。断面サイズおよび長さは、とりわけ、流れに対して所望の抵抗を発生し、したがって液滴生成器１９８内を流れるエマルジョン相の所望の比率を与え、所望のサイズの液滴を形成し、液滴形成後の液滴安定化を高め、入口流路（例えば、試料入口流路２１４）内に少なくとも１つの空気トラップ２１８を形成し、またはこれらの組み合わせを行うように選択されうる。
【００６３】
例示的な実施形態では、流路２１０〜２１６は、エマルジョン形成ユニットのウェルを相互接続する流路網を形成する。流路網は、流動抵抗を高めるためのより狭い／浅い領域２２０、および液滴形成および安定化のための領域２２０の下流のより広い／深い領域２２２を有することができる。言い換えると、流路網の断面サイズは、ユニットの捕集容器に向かって増大しうる。領域２２２は、入口流路のそれぞれについて液滴生成器１９８の上流から始まり、出口流路２１６を介して液滴生成器から延在しうる。それぞれの流路は、流路の深さ軸に平行な方向にテーパーを付けることができる。例えば、それぞれの流路は、チップの頂部（または底部）に向かってテーパーを付けることができる。いくつかの場合において、それぞれの流路は、台形状の断面形状を有することができ、および／またはほぼ同じである深さおよび幅を有することができる。図示することのみを意図とした、例示的な実施形態では、領域２２０の流路部分は、とりわけ約５０〜１００、または６０〜８０マイクロメートルの深さおよび幅を有することができ、領域２２２の流路部分は、とりわけ約８０〜１５０、または９０〜１２０マイクロメートルの幅および深さを有することができ、生成された液滴は、とりわけ約０．１〜１０ナノリットルの体積を有することができる。チップに好適と思われる流路の形状およびサイズのさらなる態様は、参照により本明細書に組み込まれている上の「相互参照」の節に挙げられている特許文献、特に２０１１年９月２９日に公開された国際公開第２０１１／１２００２４号において説明されている。
【００６４】
ＩＶ．カートリッジの例
この節では、マイクロ流体チップおよびガスケットを保持するためのカセット５４の例示的なカートリッジ１５０について説明する。図１２および１３を参照のこと。カートリッジのさらなる態様は、上のＩＩ節で説明されている（例えば、図４および５を参照）。
【００６５】
図１２は、開いた、または受け入れの構成のカートリッジ１５０を示している（図４と比較）。開いているカートリッジは、カートリッジの上からチップ１５２を受け入れるサイズを有する受入領域２３０を形成する。受入領域は、調節可能な間隔でチップおよび一対のリテーナー２３６、２３８を支持する梁または中心部分２３４を備えることができる。梁２３４（および／またはリテーナー）は、計測器５２の座部５６と嵌合する１つまたは複数の開口部２３９を画成することができる（Ｖ節を参照）。梁は、マニホールドと接触するすべての容器上に堅い均一な封止を形成するためにチップがマニホールドに対して確実に水平となるように構成されうる。この梁の例示的な材料はステンレス鋼である。
【００６６】
カートリッジは、反射性を有するか、または他の何らかの形で光学的に検出可能なものとしてよい光学素子２４０を装備することができる。光学素子は、上方、下方、または横方向を向く表面などの、カートリッジの表面上にあるものとしてよい。例示的な実施形態では、光学素子は、受入領域の床２４２上に配設される。
【００６７】
カートリッジは、導電性を有するものとしてよい、接触要素２４４（図１３も参照）も、または代替えとして、装備することができる。例示的な実施形態では、導体素子２４４は、梁２３４（および／またはリテーナー２３６、２３８のうちの１つ）の底面など、カートリッジの下側に配設される。導体素子は、カートリッジが受入領域内の適所に配置されていることを検出するために使用されうる。
【００６８】
リテーナー２３６、２３８は、チップ１５２およびガスケット１５４に対する保持構造を形成しうる。例えば、それぞれのリテーナーは、チップ１５２の基部２０２の領域の上に突き出て重なり合うことができる下を切り取られた壁２４６、２４８を備えることができる（例えば、図７および８も参照）。それぞれの壁２４６、２４８は、チップの端部の近くに配設されたウェル１５８〜１７２の列を受け入れることができるノッチ２５０を画成しうる。また、それぞれのリテーナーは、ガスケットを受け入れるための、フック１６４またはピンなどの、１つまたは複数の突出部を備えることができる。
【００６９】
図１３は、カートリッジ１５０の分解図である。梁２３４は、それぞれのリテーナー２３６、２３８と梁とを摺動可能に嵌合することを可能にする横方向トラック２５２を形成することができる。これらが嵌合した後、バネ仕掛けのピン２５４、２５６がリテーナーから梁が離れるのを制限することができる。リテーナー２３６、２３８は、リテーナー同士を離すバネ２５８などの、１つまたは複数の付勢要素によって図１２の開いている構成の方へ付勢されうる。リテーナーは、リテーナーの一方の側または両側に形成された締め付け機構２６０を持つ閉じられた構成でくっつけられ、互いに留められうる。例えば、締め付け機構は、他方のリテーナーのスロット２６４内に受け入れられる一方のリテーナーのタブ２６２を備えることができる。それぞれの側の締め付け機構は、タブ２６２に動作可能に結合された各ボタン２６６を押すことによって解放されうる。いくつかの実施形態では、カートリッジは、ボタンのところでカートリッジを圧迫することによって開けることができる。ボタンは、とりわけ、中心に、または中心から外れた位置に配置することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、カートリッジは、チップをカートリッジの端部（または側部）のところで支持梁に留めるヒンジ付きクランプを備えることができ、リテーナー壁が頂部側と底部側とにある、つまり、ボタンもしくは留め具は頂部および底部にない。クランプは、運動の制限をさらに行い、締め付け効率を高めるためにカートリッジ内のチップの左側と右側の壁の外面の形状と一致する特徴（例えば、ノッチ２５０）を備えるように形成されうる。
【００７１】
Ｖ．計測器内のカセットの配置構成の例
この節では、計測器内のカセットの例示的な配置構成と、その配置構成を検出することができる計測器のセンサーについて説明する。図１４および１５を参照のこと。
【００７２】
図１４は、カセット５４なしの計測器５２の座部５６を示している（図４と比較）。座部５６は、カートリッジ１５０と嵌合するための１つまたは複数のピン２８２を備えるプラットフォーム２８０を備えることができる。プラットフォーム２８０は、カートリッジと座部５６との接触を検出するためのカセットセンサー１１４（図３も参照）の電極２８４も備えることができる。
【００７３】
図１５は、計測器５２内に動作可能に配設されているカセットを伴う、カセット５４と座部５６の断面図である。計測器のハウジング１３８は、外側ハウジング部分２８６、ベースプレート２８８、および内側ハウジング部分２９０を備えることができる。内側ハウジング部分は、計測器の槽１４０を少なくとも部分的に画成することができ（例えば、図１および２を参照）、座部５６の少なくとも一部を形成することができる。プラットフォーム２８０は、締め具２９２で、ベースプレート２８８など、ハウジングに固定することができる。
【００７４】
カセットのカートリッジ１５０は、プラットフォーム２８０と嵌合しうる。カートリッジは、プラットフォームの本体部を受け入れる陥凹部２９４を画成することができ、および／またはプラットフォームのピン２８２は、カートリッジの開口部２３９内に受け入れることができる。接触要素２４４は、電極２８４と係合することができ、これにより、計測器は、カートリッジが座部５６との係合によって計測器内に適切に位置決めされていることを検出することができる。
【００７５】
カセットセンサー１１６（図３を参照）は、カートリッジの光学素子２４０を検出できるように、カセットの上のマニホールド７２によって支持されるなど、カセットに隣接して位置決めされうる。センサー１１６は、光学素子に入射光を照射するための光源と、光学素子によって反射された光を検出するための光センサーとを備えることができる。チップ１５２は、入射光と反射光とが通過できるように十分に半透明であるものとしてよい。対照的に、ガスケット１５４は、入射光の通過を阻止するように十分に不透明であり、入射光を光センサーに実質的に反射して戻すことはないものとすることができる。したがって、カセットセンサー１１４、１１６を使用することで、計測器は、カートリッジが計測器内に装填され、配置されているかどうか、また配置されている場合には、ガスケットが存在しているかどうかを判定することができる。
【００７６】
ＶＩ．計測器に対する流体工学アセンブリの構造および動作の例
この節では、計測器５２の流体工学アセンブリ５８の例示的な構造、およびエマルジョンを形成し、濃縮するためのカセット５４上の流体工学アセンブリの例示的な動作を説明する。図１６から２０を参照のこと。
【００７７】
図１６は、カセットインターフェース構造７４、つまり、ポート７６を備えるマニホールド７２を介してチップ１５２と動作可能にインターフェースする流体工学アセンブリ５８の概略図である。それぞれのポートは、チップ１５２の１つまたは複数のウェル１７２に流体的に接続されうる。圧力を、流体工学アセンブリの陰圧部分３００と陽圧部分３０２でチップに印加することができる。例えば、最初に陰圧部分３００によって陰圧を印加してウェル１７２内に捕集されている一組のエマルジョンを形成することができる。次いで、陽圧部分３０２によって陽圧を印加することでエマルジョンを濃縮することができる。いくつかの場合において、チップに陽圧を印加して、エマルジョンの形成を促すことができる。例えば、投入ウェル１６８、１７０に陽圧を印加して、液滴の生成およびエマルジョンの捕集を促すことができる。いくつかの場合において、チップに陰圧と陽圧の両方を印加して、エマルジョンの形成を促すことができる。例えば、産出ウェル１７２に陰圧を印加し、それと同時に、投入ウェルの少なくとも小さな集まり（ウェル１６８のそれぞれまたはウェル１７０のそれぞれなど）に陽圧を印加することができる。このようにして、油投入ウェルと産出ウェルとの間に第１の圧力低下が引き起こされ、試料投入ウェルと産出ウェルとの間に第２の圧力低下が引き起こされうる。圧力低下の大きさは、油相と試料とに対して所望の相対および／または絶対流量が得られるように設定もしくは調節されうる。
【００７８】
圧力部分３００、３０２のそれぞれは、各ポンプ６４または６６および各圧力コントローラ８６または８８を備えることができる（いくつかの場合において、ポンプを２つのコントローラとともに、例えば、ポンプとコントローラとの間に備えられている別の弁とともに使用することができる）。ポンプは、圧力部分に対する陰圧または陽圧の発生源として働き、圧力コントローラは、圧力部分のリザーバーまたは領域内の陰圧もしくは陽圧のレベルを調節し、チップ１５２に印加される圧力のレベルを調節することができる。しかし、いくつかの実施形態では、ポンプは、チップから流体的に隔離され、および／または圧力がチップに印加されるときに流体を送らないものとしてよい。言い換えると、ポンプは、リザーバー内の陽圧もしくは陰圧を確立するための圧力の発生源として使用され、次いで、確立された圧力は、ポンプがこれ以上関わることなくリザーバーからチップに印加されうる。
【００７９】
それぞれの圧力コントローラは、各弁８２または８４、各圧力センサー９２または９４、および制御デバイス３０４または３０６（例えば、比例（Ｐ）コントローラ、（ＰＩ）比例積分コントローラ、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、または同様のもの）を備えることができる。それぞれの圧力コントローラは、フィードバックループを形成することができる。制御デバイスは、設定点圧力に対する値を受信することができ、設定点圧力を達成し維持するためにセンサーから受信された信号に基づきコントローラの弁を操作することができる。圧力コントローラのセンサーは、コントローラの弁に比べてチップに流体的により近い（またはポンプに流体的により近い）位置で圧力を検出することができる。
【００８０】
それぞれの圧力部分は、ポンプと圧力コントローラとの間に流体的に配設された第１の圧力リザーバーを備えることもできる。第１のリザーバーは、槽であり、および／またはポンプと各コントローラとの間の流体的連通を確保する導管３１２または３１４とすることができる。導管３１２、３１４、または他の第１のリザーバーは、チップに流体的により近い位置に配設された導管３１６〜３２２の任意の組み合わせに比べて実質的により大きい直径および／または体積を有するものとしてよい（または有していなくてもよい）。例えば、導管３１２、３１４のいずれか、もしくは両方または任意の他の第１のリザーバーの内径は、導管３１６〜３２２のうちのどれかの導管、特に導管３１８、３２０の内径の少なくとも約２、５、または１０倍とすることができる。さらに、または代替えとして、導管３１２、３１４のいずれか、もしくは両方または任意の他の第１のリザーバーの体積は、導管３１６〜３２２の組み合わせ、特に導管３１８、３２０の堆積の少なくとも約１０、２０、５０、または１００倍とすることができる。
【００８１】
圧力部分は、さらに、または代替えとして、圧力コントローラとチップとの間に流体的に配設された第２の圧力リザーバーを備えることができる。第２のリザーバーは槽であってよく、ならびに／または圧力コントローラと、圧力コントローラとチップとの間に流体的に配設された弁７８および／もしくは８０との間の流体的連通を確保する導管３１６または３２２であってよい。第１のリザーバーと第２のリザーバーが両方とも圧力部分に存在する場合、第１のリザーバーは、第２のリザーバーの体積の少なくとも約２、５、１０、２０、または５０倍など、第２のリザーバーより実質的に大きい体積を有するものとすることができる（または有していなくてもよい）。次に、導管３１６、３２２、または他の第２のリザーバーは、チップに流体的により近い位置に配設された導管３１８、３２０の任意の組み合わせに比べて実質的により大きい直径および／または体積を有するものとしてよい（または有していなくてもよい）。例えば、導管３１６、３２２のいずれか、もしくは両方または任意の他の第２のリザーバーの内径は、チップに流体的により近い位置に配設された導管、特に導管３１８、３２０の内径より少なくとも約２、５、または１０倍大きいものとすることができる。さらに、または代替えとして、導管３１６、３２２のいずれか、もしくは両方または任意の他の第２のリザーバーの体積は、導管３１８、３２０によって取り囲まれている体積などの、いずれかの導管とチップとの間に流体的に配設された流体工学的アセンブリの体積より少なくとも約１０、２０、５０、または１００倍大きい体積を有することができる。
【００８２】
分離可能な圧力リザーバーを使用することで、リザーバーはポンプから、および／またはより大きなリザーバーから陽圧もしくは陰圧に加圧されうる。圧力は、ポンプ、チップ、および／または隣接するリザーバーから隔離されて、リザーバー内に（例えば、少しの間）蓄積されうる。次いで、蓄積された圧力は、蓄積された圧力が圧力部分の別の体積と流体的に連通するときに圧力が蓄積される体積が実質的に増大しない場合に、蓄積された圧力の大きさを実質的に減じることなく、別のリザーバーおよび／またはチップと共有されうる。
【００８３】
流体工学アセンブリ５８は、エマルジョンを形成する信号に応答して以下のように動作しうる。真空ポンプ６４をオンにすることができ、導管３１２（つまり、第１のリザーバー）を、約−７ｐｓｉ（〜−４８ｋＰａ（キロパスカル））などの、陰圧に加圧することができる。ポンプ６４は、オフにされる（またはオフにされない）ものとしてよい。ポンプ内の、またはポンプに隣接する逆止め弁は、陰圧がポンプを通って第１のリザーバーから喪失するのを防ぐことができる。陰圧コントローラ８６は、約−１０ｐｓｉ未満（〜−６９ｋＰａ）（例えば、約−０．５から−４．５ｐｓｉ（〜−３．４から−３１．５ｋＰａ））の陰圧などの、設定点に従って導管３１６（つまり、第２のリザーバー）内の陰圧を確立することができる。導管３１６〜３２０およびマニホールド７２間の流体的な連通をもたらすように弁７８、８０の一方または両方を調節し、陰圧がウェル１７２に印加されるようにすることができる。陰圧は、ポンプを動作させないまま、つまり、ポンプをオフにした（流体をポンプで送っていない）状態で、および／またはポンプがチップに流体的に接続されていない状態で印加されうる。圧力コントローラは、引き続き、チップとの流体的連通が形成された後にチップに印加される圧力を制御するか、または圧力コントローラを停止し、および／または流体的に隔離することもできる。終点センサー９０は、マニホールド７４内および／またはポート７６の近くなどでの、流体工学アセンブリ内の対応する圧力を検出することによってチップに印加される圧力を監視し、陰圧の印加をいつ終わらせるべきかを計測器側で決定することができる。センサー９０によって検出される圧力は、印加圧力に等しいか、またはチップと圧力センサーとの間の流体流に対する抵抗によって引き起こされる差圧の分だけ印加圧力と異なるものとしてよい。陰圧の印加を停止するために、導管３１６から導管３１８、３２０およびポート７６を流体的に隔離し、その一方で、導管およびポートを通気口３２４に流体的に接続するように調節することができる。
【００８４】
検出された圧力（例えば、マニホールドの）を使用して、定義済み圧力範囲の印加圧力を維持することができる（例えば、±０．０５、±０．０７５、±０．１、±０．２５、±０．５ｐｓｉなど）。この圧力をエマルジョンの生成地点で制御すると、形成されたエマルジョンの単分散度が影響を受ける可能性がある。圧力をより厳しく制御すると、単分散度をより高くすることができる（エマルジョンの液滴サイズがより均一になる）。
【００８５】
次いで、陽圧ポンプ６６をオンにし、導管３１４（つまり、第１のリザーバー）を、約５〜８ｐｓｉ（〜３４から５５ｋＰａ）などの、陽圧に加圧することができる。ポンプ６６は、オフにされる（またはオフにされない）ものとしてよい。ポンプ内の、またはポンプに隣接する逆止め弁は、陽圧がポンプを通って第１のリザーバーから喪失するのを防ぐことができる。陽圧コントローラ８８は、約１０ｐｓｉ（〜６９ｋＰａ）未満（例えば、約０．５から１０ｐｓｉ（〜３．４から６９ｋＰａ））の陽圧などの、設定点に従って導管３２２（つまり、第２のリザーバー）の下流の陽圧を確立することができる。導管３２０、３２２およびマニホールド７２間の流体的な連通をもたらすように弁８０（および／または弁７８）を調節し、陽圧がウェル１７２に印加されるようにすることができる。陽圧は、ポンプを動作させないまま、つまり、ポンプがオフにされ、および／またはポンプがチップに流体的に接続されていない状態で印加されうる。圧力コントローラは、引き続き、チップとの流体的連通が形成された後にチップに印加される圧力を制御するか、または圧力コントローラを停止することもできる。陽圧の印加を停止するために、導管３２２から導管３２０およびポート７６を流体的に隔離し、その一方で、導管３２０およびポートを通気口３２４に流体的に接続するように調節することができる。
【００８６】
圧力コントローラの傍らにある導管（例えば、導管３１２、３１４、３１６、および／または３２２）は、上で説明されているように、リザーバーとして機能しうる。それぞれのリザーバーは、導管３１８および／または３２０ならびにマニホールドの流路の体積より実質的に大きい体積を有することができ、これにより、リザーバーは、ポンプの動作を停止した後、つまり、ポンプが下流の導管から隔離され、および／またはオフにされたときに、圧力をチップに印加することができる。能動的なポンプ動作の代わりに、蓄積された陰圧および／または陽圧（例えば、導管３１２および／または３１６および３１４および／または３２２内の陽圧または陰圧を持つガス体積として蓄積される）により圧力をチップに印加することによって、より均一な、再現可能な圧力を印加することができ、これにより、エマルジョンの形成が良好に行われうる。
【００８７】
図１７は、エマルジョン形成システム５０によりエマルジョンの形成および濃縮の例を示す流れ図である。流れ図に示されている手順は、任意の適当な順序で、また組み合わせで実行することができる。
【００８８】
マイクロ流体チップ１５２を選択することができ、これは３４０で示されている。チップは、カートリッジ１５０とともに組み立てられ、適宜カートリッジにロックされうる。
【００８９】
予想されるエマルジョン相２０６、２０８は、３４２のところで矢印によって示されている、チップのウェル１６８およびウェル１７０にそれぞれ分注され、チップの相担持構成３４４を形成することができる。同じ予想されるエマルジョン相２０６（例えば、界面活性剤を含む油相などの、予想される連続相）は、チップのウェル１６８のそれぞれに分注され、同じ、または異なる予想される相２０８（例えば、異なる水性試料などの、予想される分散相）は、チップのウェル１７０のそれぞれに分注されうる。いくつかの実施形態では、水性試料は、とりわけ、塩、界面活性剤、ならびに酵素、タンパク質、ｄＮＴＰ、および／または他のポリメラーゼ連鎖反応成分などの生物由来成分を含みうる。相をウェル１６８のそれぞれおよび／またはウェル１７０のそれぞれに分注する作業は、並列に（マルチチャンネルピペットなどを使って）、または直列に実行することができる。いくつかの場合において、試料相２０８に関して油相２０６の体積の少なくとも約２倍をウェル内に配設することができる。図示することのみを意図とした、例示的な実施形態では、約１０〜２００マイクロリットルの油相２０６がウェル１６８のそれぞれに配設され、約５〜１００マイクロリットルの試料相２０８がウェル１７０のそれぞれに配設されうる。いずれの場合も、ウェル１７２はこの時点で空であってもよい（またはそうでなくてもよい）。エマルジョンを形成するのに好適と思われる予想されるエマルジョン相のさらなる態様は、参照により本明細書に組み込まれている上の「相互参照」の節に挙げられている特許文献、特に２０１１年９月８日に公開された米国特許出願公開第２０１１／０２１７７１２Ａ１号において説明されている。
【００９０】
陰圧（「−Ｐ」）は、３４６のところで矢印によって示されている、ウェル１７２でチップに印加されうる。ガスケット１５４は、チップ上に配設され、マニホールド７２はガスケットと係合し、陰圧が計測器の流体工学アセンブリの陰圧部分３００を介してウェル１７２のところでチップ１５２に印加されうる。相２０８からなり、連続相２０６内に配設される、液滴３５０のエマルジョン３４８が、それぞれの液滴生成器のところに形成され、それぞれのウェル１７２内に捕集されうるが、これにより、相処理構成３５２が形成され、その間、ウェル１６８、１７０はすべてさらなるエマルジョンの形成に十分な流体をなおも含んでいる。液滴３５０は、連続相中で浮力を有し（または沈み）、したがって、上方に浮かんで（または下方に沈んで）、エマルジョンの上側（または下側）領域に堆積しうる。他の例では、ウェル１６８、１７０に印加される陽圧は、エマルジョンの形成を促すことができる。
【００９１】
終点センサー９０は、構成３５２などにおいて、エマルジョンの形成が生じているとき陰圧部分３００の圧力を監視することができる。終点センサーを使用することで、それぞれの試料の大部分（１／２を超える部分）をエマルジョンに変換することができる。センサー９０は、一般的に、マニホールド内の、またはマニホールドの近くの圧力を監視して、ウェル１６８、１７０のうちの１つまたは複数からの液体（相２０６および／または２０８）の涸渇を示す圧力の変化を検出する（つまり、投入ウェルのうちの１つが空である）。変化は、ウェル（１６８または１７０）から出る、１つまたは複数の流路内に入る、液滴生成器内を通る、産出ウェル（１７２）内に入りおよび／または通る、マニホールド内に入る、またはこれらの任意の組み合わせの、吸気を示す圧力変化に対応する定義済み条件を満たすものとしてよい。例えば、変化は、少なくとも定義済みの時間の間に生じる真空のレベルの低下、少なくとも定義済みのレベルへの低下、少なくとも定義済みの速度もしくは加速度の低下、これらの任意の組み合わせ、または同様の低下であってよい。いくつかの場合において、圧力センサーは入口ウェル１６８、１７０のうちの１つだけが空である場合に吸気を示す圧力変化を検出することができる。一般的に、ウェルは、試料ウェルが最初に空になるように装填され、したがって、ほかはすべて等しく、最小量の試料を装填された試料ウェルは、液滴生成の終点にいつ達するかを決定しうる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、代替的または追加の終点センサー１１７は、計測器またはカセットに備えることができる（図３を参照）。終点センサーは、チップ内の流体（液体および／またはガス）および／またはチップ内の流体と接触している流体の様子を検出し、および／または監視することができる。いくつかの場合において、終点センサーは、チップの試料容器／ウェルなどの、チップの１つまたは複数の容器／ウェル内に配設された流体の様子を検出することができる。例えば、終点センサーは、試料容器／ウェルのうちの少なくとも１つまたはそれぞれ、油容器／ウェルのうちの少なくとも１つまたはそれぞれ、エマルジョン容器／ウェルのうちの少なくとも１つまたはそれぞれ、またはこれらの任意の組み合わせに対する様子を検出することができる。
【００９３】
終点センサーは、チップの１つまたは複数の容器／ウェル内に配設された流体の熱容量を検出することができる。熱容量は、容器／ウェル内に液体が存在するときにより高い値を持ち、次いで、液体が空気で置き換えられたとき、つまり、容器／ウェルから液体が抜かれて空になったときに実質的に変化しうる。いくつかの場合において、終点センサーは、試料ウェルのそれぞれ、油ウェルのそれぞれ、および／またはチップの産出ウェルのそれぞれの中の流体の熱容量を感知するように構成された複数の熱線センサーを備えることができる。
【００９４】
終点センサーは、終点に到達したときに変化する光学的特性を検出する光学センサーとすることができる。例えば、光学センサーは、チップの１つまたは複数の投入（および／または産出）容器／ウェル内の液体（液体および／またはガス）の屈折率、蛍光発光（例えば、発蛍光団が予想されるエマルジョン相のうちの少なくとも１つに存在し、および／またはそれに加えられる場合）、吸光度、散乱、反射率、または同様のものを検出することができる。流体が容器／ウェル内で変化すると（例えば、液体が出て、ガスが入る、またはその逆）、定義済みの条件を満たす変化が生じるまで、光学的特性が変化する（例えば、投入容器／ウェル内の液体が空気で置き換えられるときに屈折率が変化する、予想されるエマルジョン相中の発蛍光団が投入ウェルから排出される（または産出ウェル内に蓄積する）ときに蛍光強度が定義済みのレベルまで減少する、または同様の変化が生じる）。いくつかの場合において、終点センサーは、チップのそれぞれの試料ウェル、それぞれの油ウェル、および／またはそれぞれの産出ウェルに対する光学的特性を監視し、定義済みの条件を満たすウェルのうちの１つまたは複数のウェルの変化を検出するように構成された光検出器を備えることができる。
【００９５】
いずれの場合も、変化が検出されると、計測器は、３５４のところで矢印によって示され、構成３５６において例示されている、ウェル１７２への陰圧の印加を終わらせる。空のウェル１７０は、３５８のところに示されており、気泡３６０がエマルジョン３４８を通って上方に移動するのが図示されている。
【００９６】
圧力の印加は、任意の好適な終点のところで停止されうる。いくつかの場合において、圧力の印加は、それぞれの試料の、平均で、５０％超、または少なくとも約６０％、７０％、８０％、または９０％が液滴に変換されたときに停止されうる。いくつかの場合において、圧力の印加は、空気が液体に続いてチップの少なくとも１つの流路、流路網、および／または液滴生成器内に入った後、ただし、空気が液体に続いてチップの産出容器のすべて（例えば、ウェル１７２のそれぞれ）の中に入る前に停止されうる。
【００９７】
いくつかの場合において、計測器は、検出された圧力が設定点圧力の定義済みの範囲内にない場合にエマルジョンの形成中にチップへの圧力の印加を停止することができる。これは、単分散液滴が必要なときに役立つ重要な制御プロセスを構成しうる。
【００９８】
エマルジョンの形成を停止した後、捕集されたエマルジョン３４８は、３６４のところで矢印によって示されている、大気圧での静止またはパッキング構成３６２に残されうる。この待機期間において、液滴３５０はエマルジョンの頂部のところにより密に詰まってかたまることが許され、液滴の密集配置構成３６６を形成することができる。液滴は、とりわけ少なくとも約１、５、１０、３０、または６０秒などの任意の好適な期間にわたって、上方に浮かび、より密に詰まってかたまりになることが許されうる。連続相の下側の、実質的に液滴のない部分３６８は、エマルジョンの底領域に形成されうる。いくつかの場合において、液滴は、液滴が連続相よりも濃密である場合に、容器の底に詰まってかたまりうる。
【００９９】
陽圧は、３７０のところで矢印によって示され、構成３７２において例示されている、ウェル１７２に印加されうる（または陰圧がウェル１６８、１７０に印加されうる）。陽圧は、それぞれの産出ウェル１７２と投入ウェル１６８、１７０との間の流れ経路にそって逆方向に、エマルジョン３４８から、相２０８および／または液滴３５０に関して、選択的に連続相２０６を駆動することができる。その結果、相２０６の取り除かれた体積３７４、３７６が、ウェル１６８および／または１７０内に捕集され、エマルジョン３４８の濃度がより高くなりうる（つまり、ウェル１７２内の液滴の体積分率が増大し、連続相の体積分率が減少しうる）。プリセットされた時間の長さにわたって陽圧を印加することができる。あるいは、陰圧がウェル１７２に印加された時間の長さに基づき、アルゴリズムにより決定される時間の長さにわたって、陽圧を印加することができる。例えば、エマルジョンの形成の時間に比例する時間の長さにわたって、陽圧を印加することができる。エマルジョンを濃縮する圧力は、一定であるか（つまり、単一圧力）、または１つもしくは複数の時間ステップで傾きを有する（つまり、勾配のある圧力）ものとしてよい。
【０１００】
図１８は、カセット５４が計測器５２内に配置され、マニホールド７２がカセットと動作可能に係合している、システム５０の選択された態様の平面図である。外側ハウジング部分２８６は、想像線で示されている。すべてのコンポーネントは、ベースプレート２８８に取り付けられ、および／またはベースプレート２８８によって支持されている。
【０１０１】
次に、図１６の流体工学アセンブリ５８の例示的な一実施形態をより詳しく示す。とりわけ、計測器の左側は、陰圧部分３００となり、右側は、陽圧部分３０２となるか、またはその逆でもよい。ポンプ６４、６６を計測器の後部の近くに装着することができ、それぞれ導管３１２または３１４に、また各通気口３９０、３９２に流体的に接続することができる。ポンプは、振動絶縁を施して装着されうる（例えば、弾性グロメットを用いて）。弁７８、８０を駆動アセンブリ６０のキャリッジ１０４に装着することができ、これにより、モーター１００の動作に応答して、計測器内で弁を前方および後方に移動することができる。導管３１６〜３２２は、図１６について説明されているようにして、弁７８、８０および圧力コントローラ８６、８８に接続されうる。
【０１０２】
駆動アセンブリ６０は、それぞれモーター１００、１２０を使用して、マニホールド７２の前後運動および上下運動を駆動することができる。モーター１００は、マニホールドをトラックまたはガイド３９６（例えば、リニアガイド）によって画成される水平移動軸３９４に平行に駆動することができる。キャリッジ１０４は、軸３９４にそった運動のためガイド３９６に摺動可能に接続され、とりわけ、弁７８、８０、マニホールド７２、モーター１０２、送りネジリンク装置１０９、垂直レール４００、４０２、計測器のドア、終点圧力センサー９０、選択された電子回路、またはこれらの任意の組み合わせを支持することができる。モーター１００は、ラックアンドピニオンリンク装置１０８を介してキャリッジ１０４を駆動することができる。モーター１０２は、マニホールド７２を送りネジリンク装置１０９を介してレール４００、４０２にそって垂直に駆動することができる。
【０１０３】
センサーは、マニホールドの水平および／または垂直位置を制御するために使用することができる。光学的フラグなどのセンサーを配置して、水平運動の位置を制御することができる。センサーは、ｚ位置または垂直マニホールド位置を制御するためにも使用することができる。これらのセンサーを使用することで、マニホールドとチップおよび／またはウェルとの位置合わせをしやすくできる。そうしないと、例えば、ガスケット内のオリフィスとマニホールド内のポートとの間の位置合わせがうまくいかなくなり圧力の漏れが発生して、動作に不具合が生じうる。垂直センサーを、例えば、レール４００、４０２のうちの１つの近くに配置することができる。
【０１０４】
図１９は、駆動アセンブリ６０の垂直駆動部分のさらなる態様を示している。モーター１０２は、リンク装置１０９の送りネジ４０４に動作可能に接続することができる。モーターが動作することで、送りネジ４０４が前進または後退をし、それぞれ、マニホールド７２を下げるか、または上げることができる。リンク装置１０９のピボットジョイント４０６、４０８は、ネジ４０４の正味の水平運動をマニホールドの垂直運動に結合する。レール４００、４０２は、マニホールド７２によって画成される対応するボア４１０、４１２内に受け入れられる支柱としての構造を有するものとしてよい。マニホールドは、これらの支柱にそって（つまり、垂直に）摺動することができるが、支柱への横方向移動からは制限されうる。
【０１０５】
マニホールド７２は、マニホールドの頂部の近くに流体的接続部を形成することができる。例えば、マニホールドは、各カップリング４１４、４１６によって流体工学アセンブリ５８の他の部分および終点センサー９０に流体的に接続されうる。
【０１０６】
図２０は、マニホールドの流路４３０〜４３６およびポート７６、一列のガスケットオリフィス１７６、およびウェル１７２にそって切断したマニホールド７２、チップ１５２、およびガスケット１５４の断面図である。マニホールドの主流路４３０は、ポート７６を形成するために主流路から延在する側部流路４３２を形成する複数の分岐点を有することができる。それぞれのポートは、ガスケット１５４と接触するマニホールドの下側表面または底面４３８からマニホールド内に延在し、それぞれのポート７６およびオリフィス１７６の周りに周辺封止を形成することができる。次いで、ガスケットによってそれぞれのウェル１７２の周囲が封止される。その結果、主流路４３０は、それぞれのウェル１７２に流体的に接続されうる。
【０１０７】
マニホールドは、ポート７６を形成する任意の好適な側部流路を備えることができる。マニホールドは、ウェル１７２と同じ数の、例えば図示されている例では８個の、側部流路（およびポート）を備えることができる。側部流路は、互いに実質的に同一のものであってよく、これにより、それぞれの側部流路を通る圧力低下は同じになる。他の例では、マニホールドはウェル１６８、１７０と同じ数の側部流路（またはポート）を備えるものとしてよく、側部流路は同じ主流路または各流体的に分離した主流路と連通している。いずれの場合も、それぞれの側部流路は、任意の好適な直径を有するものとしてよい。いくつかの例では、側部流路は、主流路および／またはオリフィス１７６の直径より実質的に小さい直径を有することができる。例えば、側部流路は、主流路および／またはオリフィスの直径より少なくとも約２、３、４、または５倍小さい直径を有することができる。それぞれの側部流路は、比較的小さな直径および十分な長さを有しており、陰圧または陽圧がマニホールドを介してウェル１７２に印加されたときに主流路４３０とウェル１７２との間に実質的な圧力低下を生じるように構成されうる。
【０１０８】
主流路は、流路４３４、４３６を介してセンサーポート４４０および圧力ポート４４２と連通していてもよい。センサーポートは、主流路と圧力センサー９０との間の流体的連通を可能にするようにカップリング４１４（図１９を参照）と係合しうる。圧力ポートは、ポート７６を介して陰圧および／または陽圧をチップ１５２を印加することを可能にするようにカップリング４１６（図１９を参照）と係合しうる。主流路は、その対向端部のところで栓４４４によって封止されうる。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、マニホールドは、それぞれのエマルジョンについてエマルジョンの形成を開始し、停止することを独立して行うことが可能である。マニホールドは、異なる液滴生成器に対応するそれぞれのポートが個別に制御されうるようにそれぞれのポートのところに弁を有することができる。言い換えると、一度にすべてのポート／液滴生成器に圧力を印加する代わりに、またはそれに加えて、それぞれの液滴生成器が個別に圧力を印加されるものとしてよい。それぞれのポート／液滴生成器は、液滴生成の終点を示す変化（圧力、光など）を検出するためにそれ専用のセンサーを有することができる。したがって、それぞれの液滴生成器は、独立して作動され、独立して感知されうる。
【０１１０】
ＶＩＩ．計測器に対する駆動アセンブリの構造および動作の例
この節では、計測器５２の駆動アセンブリ６０の構造および動作の例を説明する。図２１および２２を参照のこと。
【０１１１】
図２１は、計測器５２がカセット５４の着脱のため開いている引っ込められた構成（例えば、図２を参照）のマニホールド７２およびドア１２６（想像線で示されている）を示している。マニホールドは、ガスケット１５４との予想される係合位置に関して高くなっているものとしてよい。
【０１１２】
図２２は、計測器５２が閉じられ（使用者はカセット５４にアクセスできない）、マニホールド７２が下げられた位置にあり、ガスケット１５４と係合している、伸張された構成となっているマニホールド７２およびドア１２６を示している。
【０１１３】
駆動アセンブリ６０を動作させると、図２１よび２２に示されている構成の間でマニホールド７２およびドア１２６の移動が駆動されうる。マニホールド７２とドア１２６は両方とも、キャリッジ１０４によって支持されうる。したがって、トラック３９６にそって直線経路上を水平方向にキャリッジ１０４が移動すると、マニホールドとドアが両方とも計測器内で前進および後退するものとしてよい。キャリッジ１０４の移動は、モーター１００によって駆動されうる（例えば、図１８を参照）。キャリッジ１０４およびモーター１００は、歯車（ピニオン）４６２と係合するラック４６０によって形成されうる、ラックアンドピニオンリンク装置１０８によって連結されうる。ラック４６０は、キャリッジ１０４に装着され、歯車４６２は、モーター１００の動作によって回転しうる。マニホールドがガスケット１５４の上の位置まで駆動された後、モーター１０２が動作して、リンク装置１０９の送りネジ４０４を回し、マニホールド７２を下げてガスケット１５４と係合させることができる。
【０１１４】
ＶＩＩＩ．選択された実施形態
この節では、本開示の選択された実施形態を一連のインデックス付きの段落で説明する。これらの実施形態は、本開示の範囲全体を制限しないものとする。
【０１１５】
Ａ．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）圧力を予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すステップと、（ｉｉ）定義済み条件に合致する変化がないか圧力を監視するステップと、（ｉｉｉ）変化が検出されたときに圧力の印加を停止するステップと、を含む方法。
Ｂ．チップはエマルジョンを捕集する産出容器と予想されるエマルジョン相を保持する投入容器とを備え、圧力は、投入容器の少なくとも小さな集まりに印加される陽圧、産出容器に印加される陰圧、または投入容器の少なくとも小さな集まりに印加される陽圧および産出容器に印加される陰圧の両方を含む、段落Ａの方法。
Ｃ．チップは、予想されるエマルジョン相を保持するための投入ウェルとエマルジョンを捕集するための産出ウェルとを備える段落ＡまたはＢの方法。
Ｄ．チップによって完全に封じ込められている液体と接触する気相により圧力が印加される段落ＡからＣいずれかの方法。
Ｅ．気相が空気からなる段落ＡからＤのいずれかの方法。
Ｆ．圧力は、圧力センサーを有する計測器により印加される第１の圧力であり、圧力センサーは、第１の圧力に対応する第２の圧力を検出することによって第１の圧力を監視する段落ＡからＥのいずれかの方法。
Ｇ．計測器は、第１の圧力をチップに印加する複数のポートを備えるマニホールドを伴う流体工学アセンブリを備え、第２の圧力は、ポートに流体的に接続されている流体工学アセンブリの一領域において検出され、ポートは、第２の圧力に関する第１の圧力の大きさを減じる流体流への抵抗をもたらす段落Ｆの方法。
Ｈ．マニホールドは、主流路および主流路から分岐する複数の側部流路を備え、側部流路は、ポートを形成し、第２の圧力は、側部流路よりも、主流路内の圧力により密接に対応する段落Ｇの方法。
Ｉ．空気が液体に続いてチップの１つまたは複数の流路に入ると、圧力が変化する段落ＡからＨのいずれかの方法。
Ｊ．予想されるエマルジョン相は、チップの複数の投入ウェルによって保持され、圧力の変化は、投入ウェルのうちの１つのみが空である場合に生じる段落Ｉの方法。
Ｋ．予想されるエマルジョン相は、投入容器によって保持され、圧力が印加されると、相がチップの流路を通り、チップの産出容器内にエマルジョンとして液滴の形成および捕集が行われ、圧力の印加は、空気が液体に続いて投入容器のうちの１つまたは複数から流路の１つまたは複数の中に入った後、産出容器内に捕集されたエマルジョンのすべてに空気が行き渡る前に停止させる段落ＡからＪのいずれかの方法。
Ｌ．予想されるエマルジョン相は、複数の試料を含み、圧力の印加は、試料のそれぞれの少なくとも約８０体積％が液滴に変換されたときに停止される段落ＡからＫのいずれかの方法。
Ｍ．複数のオリフィスを画成するガスケットと係合した流体工学アセンブリにより圧力が印加され、オリフィスは、チップと流体工学アセンブリとの間の流体的連通をもたらす段落ＡからＬいずれかの方法。
Ｎ．圧力の印加前にガスケットをチップに接続するステップをさらに含む段落Ｍの方法。
Ｏ．チップは、複数の投入ウェルおよび複数の産出ウェルを備え、ガスケットは、投入ウェルのそれぞれおよび／または産出ウェルのそれぞれがガスケットによって少なくとも部分的に覆われるようにチップに接続される段落Ｍの方法。
Ｐ．投入ウェルのそれぞれおよび産出ウェルのそれぞれは、ガスケットによって部分的にしか覆われない段落Ｏの方法。
Ｑ．圧力は、計測器によって印加され、チップをカートリッジに取り付けるステップと、圧力が印加される前にカートリッジに取り付けられたチップを計測器の受入領域内に配設するステップと、をさらに含む段落ＡからＰのいずれかの方法。
Ｒ．ガスケットのオリフィスがチップのウェルに重なるようにガスケットをカートリッジに取り付けるステップをさらに含む段落Ｑの方法。
Ｓ．圧力は、ポンプによってもたらされ、圧力は、ポンプがチップから流体的に隔離されるか、または流体をポンプで送らないか、またはチップから流体的に隔離され、かつ流体をポンプで送らない間に印加される段落ＡからＲのいずれかの方法。
Ｔ．リザーバー内のガスの陰圧または陽圧を確立するステップをさらに含み、圧力を印加するステップは、（１）リザーバーとチップとの間に流体的な連通を形成するステップと、（２）確立された圧力がチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促す間、ポンプにより確立された圧力を変更せずに流体的連通を維持するステップと、を含む段落ＡからＳのいずれかの方法。
Ｕ．リザーバーは導管である段落Ｔの方法。
Ｖ．導管は圧力コントローラを弁に流体的に接続する段落Ｕの方法。
Ｗ．（１）チップを計測器の受入領域内に配設するステップと、（２）予想されるエマルジョン相をチップのウェル内に分注するステップと、（３）作動信号を計測器に入力するステップと、をさらに含み、作動信号は、計測器が圧力をチップに印加し、チップ内で並列にエマルジョンの形成および捕集を促し、エマルジョン形成の終点に達したときに圧力の印加を停止することを行わせる段落ＡからＶのいずれかの方法。
Ｘ．エマルジョンは、チップの産出容器内に捕集され、産出容器のそれぞれからエマルジョンの連続相を選択的に駆動することによってエマルジョンを濃縮するステップをさらに含む段落ＡからＷのいずれか方法。
Ｙ．圧力は陰圧であり、濃縮するステップは、陽圧をチップに印加することによって実行される段落Ｘの方法。
Ｚ．圧力を印加するステップは、第１の時間の長さにわたって実行され、濃縮するステップは、第１の時間の長さに基づく第２の時間の長さにわたって圧力を印加することによって実行される段落Ｘの方法。
Ａ１第２の時間の長さは、第１の時間の長さに比例する段落Ｚの方法。
Ｂ１．チップは、第１マイクロ流体チップであり、（ｉ）第１のマイクロ流体チップおよび複数のオリフィスを画成する第１のガスケットを計測器の受入領域内に配設するステップであって、第１のガスケットは第１のチップに接続される、ステップと、（ｉｉ）第１の圧力の印加を停止するステップの後、第１のチップおよび第１のガスケットを受入領域から取り出すステップと、（ｉｉｉ）第２のマイクロ流体チップおよび第２のガスケットで、配設するステップ、印加するステップ、停止するステップ、および取り出すステップを繰り返すステップと、をさらに含む段落ＡからＺおよびＡ１の方法。
Ｃ１．第１のチップおよび第１のガスケットは使い捨てであり、計測器の受入領域から取り出した後廃棄される段落Ｂ１の方法。
Ｄ１．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）圧力を投入容器内の予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップの流路にそれらの相を送り込み、チップの産出容器内にエマルジョンとして液滴の形成および捕集を行うステップと、（ｉｉ）圧力の印加を、空気が液体に続いて投入容器のうちの１つまたは複数から流路の１つまたは複数の中に入った後、産出容器内に捕集されたエマルジョンのすべてに空気が行き渡る前に停止させるステップと、を含む方法。
Ｅ１．圧力は、圧力センサーを有する流体工学アセンブリを備える計測器により印加される少なくとも１つの第１の圧力であり、圧力センサーは、流体工学アセンブリ内の第２の圧力を検出し、計測器は、第２の圧力が定義済みの条件を満たす変化を示したときに第１の圧力の印加を停止する段落Ｄ１の方法。
Ｆ１．エマルジョンを形成するためのシステムであって、（ｉ）予想されるエマルジョン相を保持するように構成されたマイクロ流体チップと、（ｉｉ）圧力センサーを有する流体工学アセンブリを備える計測器とを備え、計測器は、圧力を流体工学アセンブリでチップに印加してチップ内のエマルジョンの液滴生成および捕集を促し、液滴の生成の終点に達したことを示す変化がないか圧力センサーで圧力を監視し、圧力センサーによって変化が検出されたときに圧力の印加を停止するように構成されるシステム。
Ｇ１．圧力が流体工学アセンブリによって印加されうるようにチップと流体工学アセンブリとの間に流体的連通をもたらすように構成された複数のオリフィスを画成するガスケットをさらに備える段落Ｆ１のシステム。
Ｈ１．チップは、複数のウェルを有し、ガスケットは、ガスケットの異なるオリフィスがそれぞれのウェルと重なるようにチップと係合されるように構成される段落Ｇ１のシステム。
Ｉ１．チップは、流路によって産出ウェルと相互接続された投入ウェルを備え、計測器は、圧力の印加を、空気が液体に続いて投入ウェルのうちの１つまたは複数から流路の１つまたは複数の中に入った後、産出ウェル内に捕集されたエマルジョンのすべてに空気が行き渡る前に停止させるように構成される段落Ｆ１からＨ１のいずれかのシステム。
Ｊ１．計測器は、エマルジョン相を保持するチップが計測器に受け入れられた後に使用者から作動信号を受信するように構成され、作動信号は、計測器に、さらなるユーザー入力または参加なしで、圧力を印加し、圧力を監視し、圧力の印加を停止することを行わせる段落Ｆ１からＩ１のいずれかのシステム。
Ｋ１．流体工学アセンブリは、圧力の発生源として機能するポンプを備え、圧力は、ポンプがチップから流体的に隔離されるか、または流体をポンプで送らないか、またはチップから流体的に隔離され、かつ流体をポンプで送らない間に計測器によって印加される段落Ｆ１からＪ１のいずれかのシステム。
Ｌ１．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）圧力を試料および少なくとも１つの連続相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すステップと、（ｉｉ）圧力の印加を、試料のそれぞれの少なくとも８０体積％が液滴に変換されたときに停止するステップと、を含む方法。
Ｍ１．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）予想されるエマルジョン相をマイクロ流体チップのウェル内に分注するステップと、（ｉｉ）チップを計測器の受入領域内に配設するステップと、（ｉｉｉ）作動信号を計測器に入力するステップと、を含み、作動信号は、計測器が圧力をチップに印加し、チップ内で並列にエマルジョンの形成および捕集を促し、エマルジョン形成の終点に達したときに圧力の印加を停止することを行わせる方法。
Ｎ１．配設するステップの前にチップをガスケットに接続するステップをさらに含む段落Ｍ１の方法。
Ｏ１．チップは、複数のウェルを備え、ガスケットは、チップのウェルがガスケットによって少なくとも部分的に覆われるようにチップに接続される段落Ｍ１またはＮ１の方法。
Ｐ１．配設するステップの前にチップをカートリッジに接続するステップをさらに含み、カートリッジは、チップのホルダーとして働く段落Ｎ１の方法。
Ｑ１．カートリッジは、ガスケットをカートリッジに取り付けるようにガスケットと係合する段落Ｐ１の方法。
Ｒ１．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）圧力を予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップに印加し、これによりチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すステップと、（ｉｉ）少なくとも１つのセンサーで液滴生成の終点に達したことを示す変化がないかチップによって保持されている液体および／または液体と接触している流体体積の様子を監視するステップと、（ｉｉｉ）変化が検出されたときに圧力の印加を停止するステップと、を含む方法。
Ｓ１．予想されるエマルジョン相は、試料、および１つまたは複数の連続相の体積を含み、停止させるステップは、試料の１つまたは複数、体積の１つまたは複数、チップによって保持されている液体と接触している流体、またはこれらの組み合わせの様子を監視するセンサーからの１つまたは複数の信号に基づく段落Ｒ１の方法。
Ｔ１．チップは、チップの上に配設されているガスケットを有するカセット内に収納され、圧力の印加は、計測器によって実行され、圧力の印加が停止した後に計測器からカセットを一体として取り出すステップをさらに含む段落Ｒ１またはＳ１の方法。
Ｕ１．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）第１の相および不混和の第２の相を駆動して液滴生成器内に通し、液滴生成器を容器に接続する流れ経路にそって前進させるステップであって、これにより、第２の相内に配設された第１の相の液滴のエマルジョンが容器内に捕集される、ステップと、（ｉｉ）捕集されたエマルジョン中の第２の相の体積分率を、第２の相を容器から逆方向に流れ経路にそって選択的に駆動することによって減少させるステップと、を含む方法。
Ｖ１．液滴生成器は、各相毎の少なくとも１つの入口流路とエマルジョンを運ぶ出口流路との交差によって形成され、出口流路は、液滴生成器から容器の底領域へ延在する段落Ｕ１の方法。
Ｗ１．第１の相は、核酸を含む水相であり、第２の相は、油相であり、エマルジョンは、液滴毎に平均約２ゲノム当量以下の核酸を有する段落Ｕ１またはＶ１の方法。
Ｘ１．駆動するステップは、ガス陰圧を容器に印加して第１および第２の相を容器に引き込むステップを含む段落Ｕ１からＷ１のいずれかの方法。
Ｙ１．第２の相の体積分率を減少させるステップは、ガス陽圧を容器に印加して第２の相を容器から押し出すステップを含む段落Ｕ１からＸ１のいずれかの方法。
Ｚ１．第１の相の液滴は、第２の相では浮力を有し、駆動するステップの後および体積分率を減少させるステップの前に液滴の下の捕集されたエマルジョン中に第２の相の実質的に液滴のない体積を形成させるステップをさらに含む段落Ｕ１からＹ１のいずれかの方法。
Ａ２．駆動するステップは、第１の時間の長さにわたって実行され、体積分率を減少させるステップは、第１の時間の長さに基づく第２の時間の長さにわたって実行される段落Ｕ１からＺ１のいずれかの方法。
Ｂ２．第２の時間の長さは、第１の時間の長さに比例する段落Ａ２の方法。
Ｃ２．第１の相を第１のリザーバーに、第２の相を第２のリザーバーに装填するステップをさらに含み、駆動するステップは、第１の相および第２の相をそれぞれ第１のリザーバーおよび第２のリザーバーから液滴生成器に付勢し、体積分率を減少させるステップは、第２の相の少なくとも一部を第１のリザーバー、第２のリザーバー、または第１のリザーバーおよび第２のリザーバーの両方の中へ駆動するステップを含む段落Ｕ１からＺ１、Ａ２、およびＢ２のいずれかの方法。
Ｄ２．容器およびそれぞれのリザーバーはウェルである段落Ｃ２の方法。
Ｅ２．駆動するステップは、複数の液滴生成器および各液滴生成器によって形成されるエマルジョンを捕集する複数の容器を備えるマイクロ流体チップと並行して実行され、体積分率を減少させるステップは、捕集されたエマルジョンのそれぞれで並列に実行される段落Ｕ１からＺ１、およびＡ２からＤ２のいずれかの方法。
Ｆ２．駆動するステップおよび体積分率を減少させるステップは、それぞれ、同じマニホールドによってチップに伝えられる圧力により実行される段落Ｅ２の方法。
Ｇ２．エマルジョンを形成するためのシステムであって、（ｉ）圧力源を有する流体工学アセンブリを備える計測器と、（ｉｉ）液滴生成器、容器、および第１の相と不混和の第２の相とを保持するように構成された各リザーバーを備えるマイクロ流体チップとを備え、計測器は、チップを受け入れ、流体工学アセンブリから圧力をチップに印加して第１および第２の相を駆動して液滴生成器に通し、容器に送り、これにより第２の相内に配設される第１の相の液滴のエマルジョンが液滴生成器によって形成され、容器内に捕集されるように構成され、さらに、捕集されたエマルジョン中の第２の相の体積分率を、第２の相を容器からリザーバーのうちの少なくとも１つの中に選択的に駆動することによって減少させるように構成されるシステム。
Ｈ２．圧力源は、真空ポンプを備え、チップに印加される圧力は、第１の相および第２の相がリザーバーから容器に引き込まれるように容器に印加される陰圧である段落Ｇ２のシステム。
Ｉ２．圧力源は、第１のポンプおよび第２のポンプを備え、第１のポンプは、陰圧を発生し、第２のポンプは、陽圧を発生し、陰圧と陽圧はチップに直列に印加され、陽圧は陰圧の前または後に印加される段落Ｇ２またはＨ２のシステム。
Ｊ２．第１のポンプによって発生する陰圧によってエマルジョンが形成され捕集され、第２のポンプによって発生する陽圧によって第２の相の体積分率が減少する段落Ｉ２のシステム。
Ｋ２．第１の圧力は、第１の時間の長さにわたってチップに印加され、エマルジョンを形成し、捕集し、第２の圧力は、第２の時間にわたってチップに印加され、捕集されたエマルジョン中の第２の相の体積分率を減少させ、計測器は、第１の時間の長さに基づき第２の時間の長さを決定するように構成される段落Ｇ２からＪ２のいずれかのシステム。
Ｌ２．チップの上に配設されたガスケットをさらに備え、チップは、複数の液滴生成器および各液滴生成器からエマルジョンを受け入れるための容器を備え、流体工学アセンブリは、ガスケットと動作可能に係合して、流体工学アセンブリとチップとの間に流体的連通を形成するマニホールドを備える段落Ｇ２からＫ２のいずれかのシステム。
Ｍ２．マニホールドは、複数のポートを有し、それぞれのポートは、マニホールドがガスケットと係合したときに容器のうちの異なる１つの容器との流体的連通をもたらす段落Ｌ２のシステム。
Ｎ２．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）ガス陰圧または陽圧をリザーバー内に確立するステップと、（ｉｉ）リザーバーと予想されるエマルジョン相を保持するマイクロ流体チップとの間に流体的連通を形成するステップと、（ｉｉｉ）確立された圧力がチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促す間、ポンプにより確立された圧力を変更せずに流体的連通を維持するステップと、を含む方法。
Ｏ２．リザーバーは導管である段落Ｎ２の方法。
Ｐ２．導管は圧力コントローラを弁に接続する段落Ｏ２の方法。
Ｑ２．リザーバーは、圧力コントローラとマニホールドとの間に流体的に配設された第１のリザーバーおよびポンプと圧力コントローラとの間に流体的に配設された第２のリザーバーを備え、維持するステップは、圧力コントローラによる第１のリザーバーと第２のリザーバーとの間の流体的連通を調節するステップを含む段落Ｎ２からＰ２のいずれかの方法。
Ｒ２．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）第１のマイクロ流体チップおよび複数のオリフィスを画成する第１のガスケットを計測器の受入領域内に配設するステップであって、第１のガスケットは第１のチップに接続される、ステップと、（ｉｉ）圧力を計測器によりオリフィスを介して第１のマイクロ流体チップに印加して、第１のチップ内のエマルジョンの液滴の形成および捕集を促すステップと、（ｉｉｉ）第１のチップおよび第１のガスケットを受入領域から取り外すステップと、（ｉｖ）第２のマイクロ流体チップおよび第２のガスケットで、配設するステップ、印加するステップ、および取り出すステップを繰り返すステップと、を含む方法。
Ｓ２．第１のチップおよび第１のガスケットは、受入領域内に配設される前に互いに接続される段落Ｒ２の方法。
Ｔ２．取り外すステップの後に第１のチップおよび第１のガスケットを破棄するステップ、または第１のチップを破棄し、第１のガスケットを第２のガスケットとして再利用するステップをさらに含む段落Ｒ２またはＳ２の方法。
Ｕ２．第１のチップは、複数のウェルを有し、第１のチップに接続された第１のガスケットは、ウェルのそれぞれを部分的にしか覆わない段落Ｒ２からＴ２のいずれかの方法。
Ｖ２．第１のチップのそれぞれのウェルは、第１のガスケットのオリフィスが重なる段落Ｕ２の方法。
Ｗ２．第１のチップは、複数の投入ウェルおよび複数の産出ウェルを有し、それぞれの投入ウェルおよび／またはそれぞれの産出ウェルは、そのようなウェルに重なる第１のガスケットのオリフィスより直径が大きい段落Ｒ２からＶ２のいずれかの方法。
Ｘ２．それぞれの投入ウェルおよび／またはそれぞれの産出ウェルは、リムを有し、第１のガスケットは、それぞれの投入ウェルおよび／またはそれぞれの産出ウェルのリムと周辺封止を形成するように構成される段落Ｗ２の方法。
Ｙ２．第１のチップを第１のチップを保持し、第１のガスケットを第１のチップに接続するカートリッジに取り付けるステップをさらに含む段落Ｒ２からＸ２のいずれかの方法。
Ｚ２．エマルジョンを形成するためのデバイスであって、（ｉ）複数の液滴生成器、液滴生成器のために予想されるエマルジョン相を保持し供給するように構成された複数の投入ウェル、およびエマルジョン相から液滴生成器によって形成されたエマルジョンを受け入れ、捕集するように構成された複数の産出ウェルを備えるマイクロ流体チップと、（ｉｉ）複数のオリフィスを画成し、投入ウェルのそれぞれおよび／または産出ウェルのそれぞれがガスケットによって部分的にしか覆われないようにチップ上に配設され、チップと係合するように構成されたガスケットとを備えるデバイス。
Ａ３．エマルジョンを形成するためのデバイスであって、（ｉ）複数の液滴生成器、液滴生成器のために予想されるエマルジョン相を保持し供給するように構成された複数の投入ウェル、およびエマルジョン相から液滴生成器によって形成されたエマルジョンを受け入れ、捕集するように構成された複数の産出ウェルを備えるマイクロ流体チップと、（ｉｉ）オリフィスの配列を画成し、それぞれのウェルに異なるオリフィスが重なるようにチップ上に配設され、チップと係合するように構成されたガスケットとを備えるデバイス。
Ｂ３．それぞれのウェルは、そのようなウェルと重なるオリフィスより直径が大きい段落Ａ３のデバイス。
Ｃ３．それぞれの産出ウェルは、リムを有し、ガスケットは、リムと周辺封止を形成するように構成される段落Ａ３またはＢ３のデバイス。
Ｄ３．エマルジョンを形成するためのデバイスであって、（ｉ）複数の液滴生成器、液滴生成器のために予想されるエマルジョン相を保持し供給するように構成された複数の投入ウェル、およびエマルジョン相から液滴生成器によって形成されたエマルジョンを受け入れ、捕集するように構成された複数の産出ウェルを備えるマイクロ流体チップと、（ｉｉ）オリフィスの配列を画成し、それぞれの産出ウェル、それぞれの投入ウェル、またはそれぞれの産出ウェルとそれぞれの投入ウェルに異なるオリフィスが重なるようにチップ上に配設され、チップと係合するように構成されたガスケットとを備えるデバイス。
Ｅ３．ガスケットは、重なるそれぞれのウェルの一部分のみを覆うように構成される段落Ｄ３のデバイス。
Ｆ３．ガスケットは、重なるそれぞれのウェルの周囲部分のみを覆うように構成される段落Ｄ３またはＥ３のデバイス。
Ｇ３．重なるそれぞれのウェルは、そのようなウェルと重なるオリフィスより直径が大きい段落Ｄ３からＦ３のいずれかのデバイス。
Ｈ３．オリフィスが重なるそれぞれのウェルは、リムを有し、ガスケットは、リムと周辺封止を形成するように構成される段落Ｄ３からＧ３のいずれかのデバイス。
Ｉ３．チップを受け入れ、保持するカートリッジをさらに備えるＤ３からＨ３のいずれかのデバイス。
Ｊ３．カートリッジは、複数の突出部を備え、ガスケットは、突出部上に受け入れられ、ガスケットをウェルに重なるオリフィスでカートリッジに取り付けるように構成された開口を画成する段落Ｉ３のデバイス。
Ｋ３．カートリッジは、ロックされた構成、およびカートリッジからチップの取り外しをそれぞれ制限し、また可能にするロック解除された構成を有する段落Ｉ３のデバイス。
Ｌ３．カートリッジは、導電性接触要素を備える段落Ｉ３のデバイス。
Ｍ３．接触要素は、カートリッジの底面上に配設される段落Ｌ３のデバイス。
Ｎ３．カートリッジの上側表面領域は、光を反射するように構成された光学素子を備え、カートリッジに取り付けられたガスケットは、光学素子による光の反射を阻止する段落Ｉ３からＭ３のいずれかのデバイス。
Ｏ３．カートリッジは、チップより実質的に大きなフットプリントを有し、適宜チップの少なくとも２倍のフットプリント面積を有する段落Ｉ３からＮ３のいずれかのデバイス。
Ｐ３．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）複数のオリフィスを画成するガスケット、および複数の液滴生成器、予想されるエマルジョン相を保持し、液滴生成器に供給するように構成された複数の投入ウェル、および複数の産出ウェルを備えるマイクロ流体チップを選択するステップと、（ｉｉ）それぞれの産出ウェル、それぞれの投入ウェル、またはそれぞれの産出ウェルとそれぞれの投入ウェルにガスケットのオリフィスが重なるようにチップと係合するようにガスケットを配設するステップと、（ｉｉｉ）ポンプを備える流体工学アセンブリのポート接合部分とガスケットを係合させて、圧力を投入ウェル、産出ウェル、またはその両方に印加して、エマルジョン相を投入ウェルから、液滴生成器に通し、エマルジョンとして捕集するため産出ウェルへ駆動するステップと、を含む方法。
Ｑ３．ポート接合部分はマニホールドである段落Ｐ３の方法。
Ｒ３．それぞれの重なるウェルに、異なるオリフィスが重なる段落Ｐ３またはＱ３の方法。
Ｓ３．エマルジョンを形成する方法であって、（ｉ）ガスにより圧力を印加して第１の相および不混和の第２の相を駆動して液滴生成器内に通し、液滴生成器を容器に接続する流れ経路にそって送るステップであって、これにより、第２の相内に配設された第１の相の液滴のエマルジョンが液滴生成器によって形成され、容器内に捕集される、ステップと、（ｉｉ）定義済み条件に合致する変化がないか圧力を監視するステップと、（ｉｉｉ）変化が生じた場合に圧力の印加を終わらせるステップと、を含む方法。
Ｔ３．圧力を印加するステップは、陰圧を容器に印加して第１の相および第２の相が陰圧によって容器に引き込まれるようにするステップを含む段落Ｓ３の方法。
Ｕ３．圧力を印加するステップは、各液滴生成器における並列液滴形成および別の容器における複数のエマルジョンの並列捕集を促す段落Ｓ３またはＴ３の方法。
Ｖ３．圧力を印加するステップは、別の容器のそれぞれと流体的に連通するように配設されたマニホールドで実行される段落Ｕ３の方法。
Ｗ３．圧力の変化は、空気が液滴生成器内を通り、流れ経路にそって容器へ移動するのを示す段落Ｖ３の方法。
Ｘ３．圧力は、陰圧であり、この変化は、陰圧の大きさの減少を含む段落Ｓ３からＷ３のいずれかの方法。
Ｙ３．液滴生成器は、各リザーバーから第１の相および第２の相を供給され、各リザーバーのうちの少なくとも１つが空であることによって変化が生じうる段落Ｓ３からＸ３のいずれかの方法。
Ｚ３．圧力を印加するステップは、各液滴生成器における並列液滴形成および別の容器における複数のエマルジョンの並列捕集を促し、液滴生成器は、複数のリザーバーから第１および第２の相を供給され、圧力の変化は、リザーバーのどれか１つが空であることを示す段落Ｓ３からＹ３のいずれかの方法。
Ａ４．第１の相は、核酸標的を含む水相であり、標的は、エマルジョン中に液滴毎に約２コピー以下の平均濃度で存在する段落Ｓ３からＺ３のいずれかの方法。
Ｂ４．第１の相は、ゲノムＤＮＡを含む水相であり、ゲノムＤＮＡは、エマルジョン中に液滴毎に約２ゲノム当量以下の平均濃度で存在する段落Ｓ３からＺ３およびＡ４のいずれかの方法。
Ｃ４．エマルジョンを形成するためのシステムであって、（ｉ）圧力源を有する流体工学アセンブリと流体工学アセンブリ内の圧力を監視する圧力センサーとを備える計測器と、（ｉｉ）液滴生成器、容器、および第１の相と不混和の第２の相とを保持するように構成された各リザーバーを備えるチップを備えるカセットとを具備し、計測器は、カセットを受け入れ、ガスによる圧力をチップに印加して第１および第２の相を駆動して液滴生成器に通し、容器に送り、これにより第２の相内に配設される第１の相の液滴のエマルジョンが液滴生成器によって形成され、容器内に捕集されるように構成され、またリザーバーからの液体の枯渇を示す定義済みの条件を満たす変化がないか圧力を監視し、変化が生じた場合に圧力の印加を終わらせるようにも構成されるシステム。
Ｄ４．複数の液滴生成器、液滴生成器のためにエマルジョン相を保持する投入リザーバー、およびエマルジョンを捕集する容器を備えるカセットによって保持される予想エマルジョン相の乳化を促すための装置であって、（ｉ）カセット用の配置領域と、（ｉｉ）１つまたは複数のポートを備える流体工学アセンブリと、（ｉｉｉ）ポートおよび配置領域内に配設されているカセットの相対移動をもたらすように動作可能な駆動アセンブリと、（ｉｖ）ユーザーコントロールと、（ｖ）プロセッサとを備え、ユーザーコントロールからプロセッサに伝送される単一作動信号により、（１）駆動アセンブリはポートとカセットとの間の流体的連通を形成し、（２）流体工学アセンブリはポートでのガス圧力を介して予想されるエマルジョン相を駆動して液滴生成器に通し、エマルジョンとして捕集するため容器に送る装置。
Ｅ４．流体工学アセンブリは、真空ポンプを備え、流体工学アセンブリは、ポートを介してガス陰圧をカセットに印加することによって予想されるエマルジョン相を液滴生成器へ駆動する段落Ｄ４の装置。
Ｆ４．流体工学アセンブリは、それぞれの液滴生成器について異なるポートを有する段落Ｄ４またはＥ４の装置。
Ｇ４．流体工学アセンブリは、ポートを備えるマニホールドを具備し、単一作動信号により、駆動アセンブリはマニホールドをカセットと係合するように移動する段落Ｆ４の装置。
Ｈ４．カセットは、チップおよびガスケットを備え、チップは、液滴生成器、リザーバー、および容器を備え、ガスケットは、容器のそれぞれ、リザーバーのそれぞれ、または容器のそれぞれとリザーバーのそれぞれの周囲に封止を形成する段落Ｇ４の装置。
Ｉ４．ガスケットは、容器のそれぞれの周囲に、リザーバーのそれぞれとともに封止を形成する段落Ｈ４の装置。
Ｊ４．ガスケットは、容器のそれぞれ、リザーバーのそれぞれ、または容器のそれぞれとリザーバーのそれぞれの通気口となる各オリフィスを形成するように穿孔される段落Ｈ４の装置。
Ｋ４．それぞれのオリフィスは、オリフィスが通気口となる容器またはリザーバーより小さな直径を有し、これにより、ガスケットはそれぞれの容器、リザーバー、または容器とリザーバーの大部分を覆う段落Ｊ４の装置。
Ｌ４．ドアをさらに備え、配置領域は、一部はドアによって形成される槽内に配設され、単一作動信号により、配置領域が使用者からアクセスできないようにドアが閉じる段落Ｄ４からＫ４のいずれかの装置。
Ｍ４．エマルジョン相は、ポートのところでガス陽圧または陰圧を印加することによって駆動され、また単一作動信号によって、流体工学アセンブリはエマルジョン形成に対する終点を表す定義済みの条件が検出された場合にポートのところのガス圧力の印加を終わらせる段落Ｄ４からＬ４のいずれかの装置。
Ｎ４．単一作動信号は、スイッチによって供給される段落Ｄ４からＭ４のいずれかの装置。
Ｏ４．スイッチは、ボタンを押すことによって作動する段落Ｎ４の装置。
Ｐ４．カセットの少なくとも一部が配置領域内に配設されているかどうかを検出するように構成されたセンサーをさらに備え、計測器は、カセットが配置領域内に配設されていないことをセンサーが検出した場合に作動信号を発生しない段落Ｄ４からＯ４のいずれかの装置。
Ｑ４．カセットは、マイクロ流体チップおよびチップ上に配設されたガスケットを備え、ガスケットが配置領域内に存在するかどうかを検出するように構成されたセンサーをさらに備え、計測器は、ガスケットが存在していないことをセンサーが検出した場合に作動信号を発生しない段落Ｄ４からＰ４のいずれかの装置。
Ｒ４．エマルジョンを形成するためのシステムであって、（ｉ）圧力を発生することができる流体工学アセンブリを備える計測器と、（ｉｉ）カートリッジ、およびカートリッジに受け入れられ、カートリッジによって保持されるように構成されたマイクロ流体チップを備えるカセットとを具備し、チップは複数の液滴生成器、液滴生成器のために予想されるエマルジョン相を保持し供給するように構成された複数のリザーバー、および複数の容器を備え、計測器は、カセットを受け入れ、流体工学アセンブリで圧力をチップに印加して、これらの相を駆動して液滴生成器に通し、エマルジョンとしての捕集のため容器に送るように構成されるシステム。
【０１１６】
上で述べた開示は、ほかに依存しない有用性を有する複数の異なる発明を包含することができる。これらの発明のそれぞれは、好ましい形態で開示されているけれども、本明細書で開示され、例示されているようなその特定の実施形態は、多くの変更形態が可能であるため、限定的に考えるべきではない。発明の主題は、本明細書で開示されているさまざまな要素、特徴、機能、および／または特性のすべての新規性のある、また非自明である、組み合わせおよび部分的な組み合わせを含む。以下の請求項では、新規性があり、非自明であるものとみなされるいくつかの組み合わせおよび部分的な組み合わせを特に指摘する。特徴、機能、要素、および／または特性の他の組み合わせおよび部分的な組み合わせで具現化される発明は、本出願、または関連出願からの優先権を主張する出願において請求されうる。このような請求項も、異なる発明を対象としようと、同じ発明を対象としようと、また元の請求項への範囲が広かろうと、狭かろうと、等しかろうと、異なろうと、本開示の発明の主題の範囲内に含まれるものとみなされる。さらに、識別された要素に対する第１、第２、または第３などの序数は、要素同士を区別するために使用され、特に断りのない限りそのような要素の特定の位置または順序を示すものではない。
【符号の説明】
【０１１７】
５０  エマルジョン形成システム
５２  計測器
５４  マイクロ流体カセット
５６  座部
５８  流体工学アセンブリ
６０  駆動アセンブリ
６２  圧力源
６４、６６  ポンプ
６８  流体容器
７０  導管
７２  マニホールド
７４  カセットインターフェース構造
７６  ポート
７８〜８４  弁
７８、８０  オン／オフ弁
８２、８４  連続調節可能弁
８６、８８  圧力コントローラ
９０〜９４  圧力センサー
１００、１０２  モーター
１０４、１０６  キャリッジ
１０８、１０９  リンク装置
１１０  センサー
１１４、１１６  カセットセンサー
１１７  終点センサー
１２０  プロセッサ
１２２  ユーザーインターフェース
１２４  ボタン
１２６  ドア
１２８  スイッチ
１３０〜１３６  インジケーターランプ
１３８  ハウジング
１４０  槽
１５０  カートリッジ
１５２  マイクロ流体チップ
１５４  ガスケット
１５６  陥凹部
１５８  床
１６０  コーナー壁領域
１６２  傾斜壁領域
１６４  フック
１６６  開口
１６８〜１７２  ウェル
１７４  シート
１７６  オリフィス
１８０  上側部材
１８２  封止部材
１８４  底部領域または基部
１８６  管状突出部
１８８  横方向側壁
１９０  底面
１９２  容器
１９４、１９６  投入リザーバー
１９８  液滴生成器
２００  エマルジョン形成ユニット
２０２  基部
２０４  頂面
２０６  油相
２０８  水性試料
２０９  エマルジョン
２１０〜２１６  流路
２１０、２１２  油入口流路
２１４  試料入口流路
２１６  エマルジョン流路
２２０  領域
２３０  受入領域
２３４  梁または中心部分
２３６、２３８  リテーナー
２３９  開口部
２４０  光学素子
２４２  床
２４４  接触要素
２４６、２４８  下を切り取られた壁
２５０  ノッチ
２５２  横方向トラック
２５４、２５６  バネ仕掛けのピン
２５８  バネ
２６０  締め付け機構
２６２  タブ
２６４  スロット
２６６  ボタン
２８０  プラットフォーム
２８２  ピン
２８４  電極
２８６  外側ハウジング部分
２８８  ベースプレート
２９０  内側ハウジング部分
２９２  締め具
２９４  陥凹部
３００  陰圧部分
３０２  陽圧部分
３０４または３０６  制御デバイス
３１２または３１４  導管
３１６〜３２２  導管
３２４  通気口
３４８  エマルジョン
３５０  液滴
３５２  相処理構成
３６０  気泡
３６２  静止またはパッキング構成
３６６  密集配置構成
３６８  実質的に液滴のない部分
３７４、３７６  体積
３９０、３９２  通気口
３９４  水平移動軸
３９６  トラックまたはガイド
４００、４０２  垂直レール
４０４  送りネジ
４０６、４０８  ピボットジョイント
４１０、４１２  ボア
４１４、４１６  カップリング
４３０〜４３６  マニホールドの流路
４３８  下側表面または底面
４４０  センサーポート
４４２  圧力ポート
４４４  栓
４６０  ラック
４６２  歯車（ピニオン）
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【外国語明細書】
2018086008000001.pdf