(57)【要約】耐溶媒性のあるマイクロ流体装置を作製する材料として、官能化された光硬化性ペルフルオロポリエーテルが用いられる。それらの耐溶媒性のあるマイクロ流体装置を用いて、有機溶媒などの少量の流体の流れを制御し、他のポリマー系マイクロ流体装置では追随できないマイクロスケールの化学反応を行うことができる。【選択図】図１Ａ〜１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を形成する方法であって、
（ａ）パターン表面を含む基板を提供するステップと、
（ｂ）ペルフルオロポリエーテル前駆体を前記基板の前記パターン表面に接触させるステップと、
（ｃ）前記ペルフルオロポリエーテル前駆体を光硬化して、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を形成するステップとを含む方法。
【請求項２】
（ａ）前記基板の前記パターン表面にペルフルオロポリエーテル前駆体と光開始剤の混合物をコーティングして、コーティングされたパターン基板を形成するステップと、
（ｂ）前記コーティングされたパターン基板を所定時間紫外線に露出して、前記パターン基板上に光硬化ペルフルオロポリエーテルの層を形成するステップと、
（ｃ）前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの層を前記パターン基板から除去して、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を製造するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ペルフルオロポリエーテル前駆体が、末端官能化したペルフルオロポリエーテルを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光開始剤が、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルが、ペルフルオロポリエーテルジメタクリレートを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルが、ジスチレン系ペルフルオロポリエーテルを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記パターン基板が、エッチングされたシリコンウェハを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン基板が、パターン形成フォトレジスト基板を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティングステップが、スピンコーティングステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記紫外線が約３６５ナノメートルの波長を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
紫外線照射の期間が約１秒〜約３００秒の範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
紫外線照射の期間が約１秒〜約１００秒の範囲である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
紫外線照射の期間が約６０秒である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
紫外線照射の期間が約６秒である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの厚さである、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、約１マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの厚さである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、約２０マイクロメートルの厚さである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、約０．１ミリメートル〜約１０ミリメートルの厚さである、請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、約５ミリメートルの厚さである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、複数のマイクロスケールチャンネルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが、所定の点で交差する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層中に複数の孔を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の孔の少なくとも１個が、入口開口を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の孔の少なくとも１個が、出口開口を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
（ａ）前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１のパターン層を、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの第２のパターン層の上に被覆するステップであって、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１層と第２層のパターンが所定の配列に配列されるステップと、
（ｂ）前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１層と第２層を所定時間紫外線に露出するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項２８】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１と第２のパターン層が互いに接着する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１のパターン層が約５ミリメートルの厚さである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの第２のパターン層が約２０マイクロメートルの厚さである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１層と第２層の所定の配列が、複数のマイクロスケールチャンネルを形成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１のパターン層中に複数の孔を形成するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで画定される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
請求項１に記載の方法で製造されたマイクロ流体装置。
【請求項３７】
光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置。
【請求項３８】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルが、ペルフルオロポリエーテルジメタクリレートおよびジスチレン系ペルフルオロポリエーテルの１種またはその組合せから選択される、請求項３７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項３９】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの厚さである、請求項３７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４０】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が約２０マイクロメートルの厚さである、請求項３９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４１】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が約０．１ミリメートル〜約１０ミリメートルの厚さである、請求項３７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４２】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が約５ミリメートルの厚さである、請求項４１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４３】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のマイクロスケールチャンネルを含む、請求項３７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４４】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、前記マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項４３に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４５】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項４４に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４６】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数の孔を含む、請求項３７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４７】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項４６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４８】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項４６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４９】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１のパターン層と光硬化ペルフルオロポリエーテルの第２のパターン層とを含むマイクロ流体装置であって、
（ａ）前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１のパターン層を、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第２のパターン層の上に被覆され、
（ｂ）前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１層と第２層のパターンが、所定の配列に配列される、マイクロ流体装置。
【請求項５１】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１と第２のパターン層が互いに接着する、請求項５０に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５２】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１のパターン層が約５ミリメートルの厚さである、請求項５０に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５３】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第２のパターン層が約２０マイクロメートルの厚さである、請求項５０に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５４】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記第１層と第２層の前記所定の配列が、複数のマイクロスケールチャンネルを形成する、請求項５０に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５５】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項５４に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５６】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項５５に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５７】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの少なくとも１層の前記パターン層が複数の孔を含む、請求項５０に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５８】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項５７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５９】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項５７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６０】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項５７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６１】
光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置であって、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、その中に配置された溶媒を含むマイクロ流体装置。
【請求項６２】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のマイクロスケールチャンネルを含み、前記溶媒が前記チャンネルの１個または複数個に配置される、請求項６１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６３】
少なくとも１個の前記マイクロスケールチャンネルが流体貯蔵器を含み、前記溶媒が前記流体貯蔵器中に配置される、請求項６２に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６４】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項６２に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６５】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが、所定の点で交差する、請求項６４に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６６】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数の孔を含む、請求項６１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６７】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項６６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６８】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項６６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６９】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項６６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７０】
前記複数の孔の１個または複数個が可逆的に封止される、請求項６６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７１】
前記溶媒が、有機溶媒を含む、請求項６１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７２】
光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置であって、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、その中に配置された１種以上の化学反応物を含むマイクロ流体装置。
【請求項７３】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のマイクロスケールチャンネルを含み、前記１種以上の化学反応物が前記１個または複数のチャンネル中に配置される、請求項７２に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７４】
少なくとも１個の前記マイクロスケールチャンネルが流体貯蔵器を含み、前記１種以上の化学反応物が前記流体貯蔵器中に配置される、請求項７３に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７５】
前記マイクロスケールチャンネルの少なくとも１個が前記流体貯蔵器に流体連通している反応室を含み、１種以上の化学反応物が前記反応室中に配置される、請求項７３に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７６】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項７３に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７７】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項７６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７８】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数の孔を含む、請求項７２に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７９】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項７８に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８０】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項７８に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８１】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで画定される、請求項７８に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８２】
前記複数の孔の１個または複数個が可逆的に封止される、請求項７８に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８３】
光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置であって、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、その中に配置された１種以上の反応生成物を含むマイクロ流体装置。
【請求項８４】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のマイクロスケールチャンネルを含み、前記１種以上の反応生成物が前記１個または複数のチャンネル中に配置される、請求項８３に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８５】
少なくとも１個の前記マイクロスケールチャンネルが反応室を含み、前記１種以上の反応生成物が前記反応室中に配置される、請求項８４に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８６】
前記マイクロスケールチャンネルの少なくとも１個が、前記反応室に流体連通している流体貯蔵器を含み、前記１種以上の反応生成物が前記反応室中に配置される、請求項８５に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８７】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項８４に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８８】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項８７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８９】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数の孔を含む、請求項８３に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９０】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項８９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９１】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項８９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９２】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項８９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９３】
前記複数の孔の１個以上が可逆的に封止される、請求項８９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９４】
光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置であって、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、その中に配置された１種以上の化学反応物および１種以上の反応生成物を含むマイクロ流体装置。
【請求項９５】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のマイクロスケールチャンネルを含み、前記１種以上の化学反応物および前記１種以上の反応生成物が前記１個または複数のチャンネル中に配置される、請求項９４に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９６】
前記少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルが第１流体貯蔵器を含み、前記１種以上の化学反応物が前記第１貯蔵器中に配置される、請求項９５に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９７】
前記少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルが、前記流体貯蔵器に流体連通している反応室を含み、前記１種以上の化学反応物および前記１種以上の反応生成物が前記反応室中に配置される、請求項９６に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９８】
前記少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルが、前記反応室に流体連通している第２流体貯蔵器を含み、前記１種以上の反応生成物が前記第２流体貯蔵器中に配置される、請求項９７に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９９】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項９５に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１００】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項９９に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０１】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数の孔を含む、請求項９５に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０２】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項１０１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０３】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項１０１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０４】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項１０１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０５】
前記複数の孔の１個以上が可逆的に封止される、請求項１０１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０６】
マイクロ流体装置中に材料を流す方法であって、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルの少なくとも１層のパターン層を含み、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルを含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）前記マイクロスケールチャンネル中に材料を流すステップとを含む方法。
【請求項１０７】
前記マイクロ流体装置中に材料を配置するステップを含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記マイクロスケールチャンネルに沿って前記材料を動かすために駆動力を加えるステップを含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０９】
複数のマイクロスケールチャンネルをさらに含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１０】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数の孔を含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１３】
前記複数の孔の少なくとも１個が入口開口を含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１４】
前記複数の孔の少なくとも１個が出口開口を含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１５】
少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、前記圧力作動バルブが、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つで規定される、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１６】
前記圧力作動バルブが加圧流体を、
（ａ）マイクロスケールチャンネルと、
（ｂ）前記複数の孔の少なくとも１個の１つに導入することによって作動される、請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記加圧流体が約１０ｐｓｉ〜約４０ｐｓｉの圧力を有する、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前記圧力が約２５ｐｓｉである、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記材料が流体を含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１２０】
前記材料が溶媒を含む、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記溶媒が有機溶媒を含む、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記材料が前記マイクロスケールチャンネルに沿って所定の方向に流れる、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１２３】
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）第１試薬と第２試薬を前記マイクロ流体装置中で接触させて、少なくとも１種の反応生成物を形成するステップとを含む、少なくとも１種の化学反応を行う方法。
【請求項１２４】
前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が、複数のマイクロスケールチャンネルを含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２５】
前記マイクロスケールチャンネルの少なくとも１個が流体貯蔵器を含む、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
前記マイクロスケールチャンネルの少なくとも１個が、前記流体貯蔵器に流体連通している流体反応室を含む、請求項１２５に記載の方法。
【請求項１２７】
前記複数のマイクロスケールチャンネルが、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２８】
前記集積化された網目構造の前記マイクロスケールチャンネルが所定の点で交差する、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１２９】
前記第１試薬と前記第２試薬が前記マイクロ流体装置の分離したチャンネル中に配置される、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３０】
前記第１試薬と前記第２試薬を、前記マイクロ流体装置の所定の方向に流すステップを含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３１】
前記第１試薬と前記第２試薬の接触がマイクロスケール反応室中で行われる、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３２】
前記反応生成物を、前記マイクロ流体装置の所定の方向に流すことを含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３３】
前記反応生成物を回収するステップを含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３４】
前記反応生成物を前記マイクロ流体装置の出口開口に流すステップを含む、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３５】
前記反応生成物を第３薬剤に接触させて、第２反応生成物を形成することを含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３６】
前記第１試薬と前記第２試薬が有機溶媒を含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３７】
前記化学反応がナノスケール化学反応を含む、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１３８】
請求項１２３に記載の方法によって形成される反応生成物。
【請求項１３９】
前記第１試薬と第２試薬が、ヌクレオチドおよびポリヌクレオチドの１種から独立に選択される、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１４０】
前記反応生成物がポリヌクレオチドを含む、請求項１３９に記載の方法。
【請求項１４１】
前記ポリヌクレオチドがＤＮＡである、請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４２】
請求項１３９に記載された方法によって形成される反応生成物。
【請求項１４３】
サンプルを特性スクリーニングする方法であって、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含み、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のチャンネルを含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）標的材料を提供するステップと、
（ｃ）前記サンプルを前記複数のチャンネルの少なくとも１個に配置するステップと、
（ｄ）前記サンプルを前記標的材料に接触させるステップと、
（ｅ）前記サンプルと前記標的材料間の相互作用を検出するステップであって、前記相互作用の有無が前記サンプルの特性を示すステップとを含む方法。
【請求項１４４】
前記標的材料を前記複数のチャンネルの少なくとも１個に配置するステップを含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４５】
前記標的材料が基質を含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４６】
前記マイクロ流体装置の前記複数のチャンネルの少なくとも１個が前記基板に流体連通している、請求項１４５に記載の方法。
【請求項１４７】
前記標的材料が基板上に配置される、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１４８】
前記マイクロ流体装置の前記複数のチャンネルの少なくとも１個が、前記基板上に配置された前記標的材料に流体連通している、請求項１４７に記載の方法。
【請求項１４９】
複数のサンプルを前記複数のチャンネルの少なくとも１個中に配置するステップを含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５０】
前記サンプルが、治療薬、診断剤、研究試薬、触媒、金属配位子、非生体有機材料、無機材料、食材、土壌、水、および空気からなる群から選択される、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５１】
前記サンプルが、化学的または生物学的化合物または成分の１種以上のライブラリーの１つまたは複数のメンバーを含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５２】
前記サンプルが、核酸鋳型、シークエンシング試薬、プライマー、プライマー伸張産物、制限酵素、ＰＣＲ試薬、ＰＣＲ反応産物、またはその組合せの１種以上を含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５３】
前記サンプルが、抗体、細胞受容体、抗原、受容体リガンド、酵素、基質、免疫化学物質、免疫グロブリン、ウイルス、ウイルス結合成分、タンパク質、細胞因子、増殖因子、抑制剤、またはその組合せの１種以上を含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５４】
前記標的材料が、抗原、抗体、酵素、制限酵素、色素、蛍光色素、シークエンシング試薬、ＰＣＲ試薬、プライマー、受容体、リガンド、化学試薬、またはその組合せの１種以上を含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５５】
前記相互作用が結合現象を含む、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５６】
前記相互作用の前記検出が、分光光度計、流量計、光ダイオード、光電子増倍管、顕微鏡、シンチレーションカウンタ、カメラ、ＣＣＤカメラ、フィルム、光学検出系、温度センサ、導電率計、電位差計、電流計、ｐＨ計、またはその組合せの少なくとも１種以上によって行われる、請求項１４３に記載の方法。
【請求項１５７】
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含み、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のチャンネルを含み、前記複数のチャンネルの少なくとも１個が出口開口を含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも１種の材料を提供するステップと、
（ｃ）少なくとも１種の材料を前記複数のチャンネルの少なくとも１個に配置するステップと、
（ｄ）少なくとも１種の材料を前記出口開口を経由して分配するステップとを含む材料の分配方法。
【請求項１５８】
前記材料が薬物を含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１５９】
所定の投与量の前記薬物を計量するステップを含む、請求項１５８に記載の方法。
【請求項１６０】
所定の投与量の前記薬物を分配するステップを含む、請求項１５９に記載の方法。
【請求項１６１】
前記材料がインク組成物を含む、請求項１５７に記載の方法。
【請求項１６２】
前記インク組成物を基板上に分配するステップを含む、請求項１６１に記載の方法。
【請求項１６３】
前記インク組成物の基板上への前記分配が、印刷像を形成する、請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６４】
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含み、前記光硬化ペルフルオロポリエーテルの前記パターン層が複数のチャンネルを含み、前記複数のチャンネルの少なくとも１個が分離領域を含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも第１材料と第２材料を含む混合物を前記マイクロ流体装置に提供するステップと、
（ｃ）分離領域を含む前記複数のチャンネルの少なくとも１個に前記混合物を流すステップと、
（ｄ）前記分離領域中で前記第１材料を前記第２材料から分離して、少なくとも１種の分離された材料を形成するステップとを含む材料の分離方法。
【請求項１６５】
前記分離領域がクロマトグラフィー材料を含む、請求項１６４に記載の方法。
【請求項１６６】
前記クロマトグラフィー材料が、サイズ分離マトリックス、アフィニティーマトリックス、ゲル排除マトリックス、またはその組合せからなる群から選択される、請求項１６５に記載の方法。
【請求項１６７】
前記第１材料または第２材料が、化学的または生物学的化合物または成分の１種以上のライブラリーの１つ以上の部材を含む、請求項１６４に記載の方法。
【請求項１６８】
前記第１材料または第２材料が、核酸鋳型、シークエンシング試薬、プライマー、プライマー伸張産物、制限酵素、ＰＣＲ試薬、ＰＣＲ反応産物、またはその組合せの１種以上を含む、請求項１６４に記載の方法。
【請求項１６９】
前記第１材料または第２材料が、抗体、細胞受容体、抗原、受容体リガンド、酵素、基質、免疫化学物質、免疫グロブリン、ウイルス、ウイルス結合成分、タンパク質、細胞因子、増殖因子、抑制剤、またはその組合せの１種以上を含む、請求項１６４に記載の方法。
【請求項１７０】
前記分離された材料を検出するステップを含む、請求項１６４に記載の方法。
【請求項１７１】
前記分離された材料の検出が、分光光度計、流量計、光ダイオード、光電子増倍管、顕微鏡、シンチレーションカウンタ、カメラ、ＣＣＤカメラ、フィルム、光学検出系、温度センサ、導電率計、電位差計、電流計、ｐＨ計、またはその組合せの少なくとも１種以上によって行われる、請求項１７０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００３年９月２３日出願の米国特許仮出願番号第６０／５０５，３８４号、および２００３年１１月２１日出願の米国特許仮出願番号第６０／５２４，７８８号の優先権を主張するものであり、各々をその全体を引用することにより本明細書に組み込んでいる。
【０００２】
（技術分野）
耐溶媒性ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を製造するための、光硬化性ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）材料の使用、耐溶媒性のあるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置中に材料を流して化学反応を行う方法、および耐溶媒性のあるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置自体。
【０００３】
（略語）
ａＬ              ＝アトリットル
℃                ＝摂氏温度
ｃｍ              ＝センチメートル
ｃＳｔ            ＝センチストークス
ＤＢＴＤＡ        ＝ジブチルスズジアセテート
ＤＭＡ            ＝ジメタクリレート
ＤＭＰＡ          ＝２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン
ＤＭＴＡ          ＝動的熱機械分析
ＥＩＭ            ＝２−イソシアネートエチルメタクリレート
ｆＬ              ＝フェムトリットル
Ｆｒｅｏｎ１１３  ＝１，１，２−トリクロロトリフルオロエタン
ｇ                ＝グラム
ｈ                ＝時間
Ｈｚ              ＝ヘルツ
ｋＨｚ            ＝キロヘルツ
ｋＰａ            ＝キロパスカル
ＭＨｚ            ＝メガヘルツ
ｍｉｎ            ＝分
ｍＬ              ＝ミリリットル
ｍｍ              ＝ミリメートル
ｍｍｏｌ          ＝ミリモル
ｍＮ              ＝ミリニュートン
ｍ．ｐ．          ＝融点
ｎＬ              ＝ナノリットル
ｎｍ              ＝ナノメートル
ＰＤＭＳ          ＝ポリジメチルシロキサン
ＰＦＰＥ          ＝ペルフルオロポリエーテル
ｐＬ              ＝ピコリットル
ｐｓｉ            ＝ポンド・平方インチ
ｓ                ＝秒
Ｔｇ              ＝ガラス転移温度
μＬ              ＝マイクロリットル
μｍ              ＝マイクロメートル
ＵＶ              ＝紫外線
Ｗ                ＝ワット
ＺＤＯＬ          ＝ポリ（テトラフルオロエチレンオキシ−ｃｏ−ジフルオロメチレンオキシド）α,ωジオール
【背景技術】
【０００４】
（背景）
１９９０年代初期に開発されたマイクロ流体装置は、シリコンおよびガラスなどの硬質材料からフォトリソグラフィーおよびエッチング技術を用いて作製された。Ouellette, Jの論文、The Industrial Physicist 2003, August/September, 14-17、Sherer, Aらの論文、Science 2000, 290, 1536-1539を参照されたい。しかし、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術は、コスト高であり、労働集約的であり、クリーンルームの条件を必要とし、材料の見地からいくつかの欠点を有する。これらの理由のため、マイクロ流体装置作製用の代替の材料として柔らかい材料が出現した。柔らかい材料の使用は、バルブ、ポンプ、混合器を含む装置の製造および作動を可能にした。例えば、Ouellette, Jの論文、The Industrial Physicist 2003, August/September, 14-17、Sherer, Aらの論文、Science 2000, 290, 1536-1539、Unger, M. A.らの論文、Science 2000, 288, 113-116、McDonald, J. C.らの論文、Acc. Chem. Res. 2002, 35, 491-499、Thorsen. T.らの論文、Science 2002, 298, 580-584を参照されたい。例えば、それらのマイクロ流体装置の１種は、機械的バルブを使用することなくオーバーフロー方向制御を可能にする。Zhao, B.らの論文、Science 2001, 291, 1023-1026を参照されたい。
【０００５】
増加するマイクロ流体装置の複雑さは、急速に成長する多数の用途にそれらの装置を使用する需要を生んだ。この目的のために、柔らかい材料の使用はマイクロ流体を有用な技術に展開させ、ゲノムマッピング、急速分離、センサ、ナノスケール反応、インクジェット印刷、薬物送達、ラボオンチップ、インビトロ診断、インジェクションノズル、生物学的研究、薬剤スクリーニングに用途を見出した。例えば、Ouellette, Jの論文、The Industrial Physicist 2003, August/September, 14-17、Sherer, Aらの論文、Science 2000, 290, 1536-1539、Unger, M. A.らの論文、Science 2000, 288, 113-116、McDonald, J. C.らの論文、Acc. Chem. Res. 2002, 35, 491-499、Thorsen. T.らの論文、Science 2002, 298, 580-584、Liu, J.らの論文、Anal. Chem.2003, 75, 4718-4723を参照されたい。
【０００６】
ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）は多くのマイクロ流体装置用途のために選択される柔らかい材料である。Sherer, Aらの論文、Science 2000, 290, 1536-1539、Unger, M. A.らの論文、Science 2000, 288, 113-116、McDonald, J. C.らの論文、Acc. Chem. Res. 2002, 35, 491-499、Thorsen. T.らの論文、Science 2002, 298, 580-584、Liu, J.らの論文、Anal. Chem.2003, 75, 4718-4723を参照されたい。ＰＤＭＳ材料はマイクロ流体用途に多くの魅力的な特性を提供する。架橋すると、ＰＤＭＳは例えば約７５０ｋＰａの低ヤング率を有する弾性材料になる。Unger, M. A.らの論文、Science 2000, 288, 113-116を参照されたい。この特性はＰＤＭＳに表面への整合性と可逆的な封止の形成を可能にする。さらに、ＰＤＭＳは例えば約２０ｅｒｇ／ｃｍ２の低い表面エネルギーを有し、パターン形成後、金型からのその取り外しを容易にする。Sherer, Aらの論文、Science 2000, 290, 1536-1539、McDonald, J. C.らの論文、Acc. Chem. Res. 2002, 35, 491-499を参照されたい。
【０００７】
ＰＤＭＳの他の重要な特徴は高いガス透過性である。この特性はマイクロ流体装置のチャンネル内のガス気泡を装置の外へ透過させる。また、この特性は、マイクロ流体装置のフィーチャー（feature）内部の細胞や微生物を保持するのに有用である。また、ＰＤＭＳなど、シリコンの非毒性の性質はこの点で有益であり、医療移植の領域に好機を与える。McDonald, J. C.らの論文、Acc. Chem. Res. 2002, 35, 491-499。
【０００８】
多くの現在のＰＤＭＳマイクロ流体装置は、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４（Dow Corning, Midland, Michigan, United States of America）に基づく。Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４は、白金触媒作用のヒドロシリル化反応によって熱的に硬化される。Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４の完全な硬化は５時間ほどかかることがある。しかし、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４に類似した機械的特性を有する、ソフトリソグラフィーに使用される光硬化性ＰＤＭＳ材料の合成が、最近報告された。Choi, K. M.らの論文、J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1060-4061を参照されたい。
【０００９】
前述の利点にもかかわらず、ＰＤＭＳはそれが大部分の有機溶媒中で膨潤するというマイクロ流体用途における欠点を有する。したがって、ＰＤＭＳ系マイクロ流体装置は、様々な有機溶媒との適合性が限られている。Lee, J. N.らの論文、Anal. Chem.2003, 75, 6544-6554を参照されたい。ＰＤＭＳを膨潤させる有機溶媒の中には、ヘキサン、エチルエーテル、トルエン、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル（hexane, ethyl ether, toluene, dichloromethane, acetone, and acetonitrile）がある。Lee, J. N.らの論文、Anal. Chem.2003, 75, 6544-6554を参照されたい。ＰＤＭＳマイクロ流体装置の有機溶媒による膨潤は、そのミクロン規模のフィーチャー、例えばチャンネル（channel）または複数のチャンネルを破壊し、チャンネルを通る有機溶媒の流れを制限し、または完全に遮断することがある。したがって、ＰＤＭＳ系装置でのマイクロ流体用途は、水など、ＰＤＭＳを膨潤させない流体の使用に限定される。その結果、有機溶媒を用いることの必要な用途には、ガラスやシリコンなど硬質材料から作製されたマイクロ流体システムを使用することが必要となろう。Lee, J. N.らの論文、Anal. Chem.2003, 75, 6544-6554を参照されたい。しかし、この手法は硬質材料からマイクロ流体装置を作製するという欠点によって制約を受ける。
【００１０】
さらに、ＰＤＭＳ系装置および材料は、水性系化学薬品の中でさえ、使用するのに十分不活性ではないということは周知である。例えば、ＰＤＭＳは弱酸および強酸と塩基の反応に敏感である。また、ＰＤＭＳ系装置は、特に酸および塩基に露出された後、抽出可能物、特に抽出可能なオリゴマーおよび環状シロキサンを含むことは周知である。ＰＤＭＳは容易に有機物によって膨潤するので、水にわずかに可溶性の疎水性材料さえ、ＰＤＭＳ系マイクロ流体装置の作製に用いられるＰＤＭＳ系材料の中に割込むことがある。
【００１１】
したがって、通常の有機溶媒中への膨潤抵抗性とともにＰＤＭＳの魅力的な機械的特性を示す弾性材料は、現在のＰＤＭＳ系装置では達成できない様々な新しい化学的用途へマイクロ流体装置の使用を拡大するであろう。したがって、本明細書に開示される主題によって示される手法は、弾性材料、さらに詳細には、通常の有機溶媒中でマイクロ流体装置の作製において膨潤抵抗性のある、光硬化性ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）材料を用いる。
【００１２】
光硬化性ＰＦＰＥ材料は、独特な種類のフルオロポリマーを表し、室温で液体であり、低表面エネルギー、低モジュラス、高ガス透過性、低毒性を示し、加えて極めて化学的抵抗性のある特徴を有する。Scheirs, J.らの論文、Modern Fluoropolymers; John Wiley & Sons, Ltd.: New York, 1997; pp 435-485を参照されたい。さらに、ＰＦＰＥ材料は疎水性と疎液性の特性を示す。この理由のため、ＰＦＰＥ材料は、厳しい条件下の高性能機械運転の潤滑剤としてしばしば用いられる。ＰＦＰＥ材料の合成および超臨界二酸化炭素への溶解性が報告された。Bunyard, W.らの論文、Macromolecules 1999, 32, 8224-8226を参照されたい。
【００１３】
本明細書に開示される主題は、耐溶媒性のあるマイクロ流体装置の作製用材料としての光硬化性ペルフルオロポリエーテルの使用を説明する。マイクロ流体装置作製用材料としての光硬化性ペルフルオロポリエーテルの使用は、ＰＤＭＳなど他のポリマー材料から作られたマイクロ流体装置が示す、有機溶媒中の膨潤に伴う問題に対処する。したがって、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置は、有機溶媒など小容積の流体の流れを制御し、他のポリマーのマイクロ流体装置では追随できないマイクロスケールの化学反応を実施するのに用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
マイクロ流体装置の新規な材料として使用するための光硬化性ペルフルオロポリエーテルを提供すること。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（要旨）
本明細書に開示される主題は、耐溶媒性のあるマイクロ流体装置の作製用の光硬化性ＰＦＰＥ材料の使用を説明する。さらに詳細には、いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、光硬化性ＰＦＰＥ材料のパターン層の形成方法を説明する。いくつかの実施形態において、方法は、エッチングされたシリコンウェハ（silicone wafer）などの基板をペルフルオロポリエーテル前駆体でコーティングし、ペルフルオロポリエーテル前駆体を光硬化して、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を形成することを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、多層にパターン形成光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の形成方法を説明する。いくつかの実施形態において、方法は、光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１パターン層を光硬化ペルフルオロポリエーテルの第２パターン層の上に積み重ねるステップと、光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１層と第２層のパターンを所定の配列に配列するステップと、次いで光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１層と第２層を所定時間ＵＶ放射に露出するステップとを含む。この硬化ステップによって２層は互いに接着し、それによって２層の光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層の間に封止を作る。
【００１７】
いくつかの実施形態において、多層にパターン形成ペルフルオロポリエーテル構造は、複数のマイクロスケールのチャンネルを含み、さらにマイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を通して材料を流す方法を説明する。いくつかの実施形態において、材料を流す方法はマイクロスケールチャンネル内のバルブ構造を作動させるステップを含む。いくつかの実施形態において、材料を流す方法は側部の作動バルブ構造を含む。いくつかの実施形態において、材料を流す方法は異なる形状と寸法の流れチャンネルを含む。いくつかの実施形態において、材料を流す方法は、複数のバルブ構造を同時に作動させてマイクロスケールチャンネルの多重網目構造を通る流れを制御することを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題はマイクロ流体装置中で化学反応を行う方法を説明し、方法は、第１試薬と第２試薬をマイクロ流体装置中で接触させて反応生成物を形成するステップを含む。いくつかの実施形態において、第１試薬と第２試薬はヌクレオチドとポリヌクレオチド（a nucleotide and a polynucleotide）の１種から独立に選択され、反応生成物はポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドはＤＮＡである。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、マイクロ流体装置を集積化された反応系または流れ系の中に組み込む方法を説明する。
【００１９】
さらに、いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題はサンプルの特性スクリーニング方法を説明する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は材料の分配方法を説明する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は材料の分離方法を説明する。
【００２０】
上で述べた本明細書に開示される主題のある目的は、本明細書に開示される主題において全体的にまたは部分的に取り扱われるが、以下に最善に記述される添付の図面と実施例と共に説明が進行すれば、他の態様および目的は明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（詳細な説明）
ここで、添付の図面と、代表的実施形態が示される実施例を参照して、以降本明細書に開示される主題をさらに詳細に説明する。しかし、本明細書に開示される主題は、他の形態で実施することができ、本明細書に記載された実施形態に制限されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全であり、当業者に実施形態の範囲を完全に伝えるように提供される。
【００２２】
特に定義されないかぎり、本明細書に用いられるすべての技術的および科学的用語は、本明細書に開示される主題が属する分野の当業者によって通常理解されているものと同じ意味を有する。本明細書に述べられるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、その全体を参照して本明細書に組み込まれている。
【００２３】
明細書および請求項を通じて、与えられた化学式または名称は、すべての光学異性体、立体異性体、ならびにそれらの異性体および混合物が存在するラセミ体混合物を包含するものである。
【００２４】
（Ｉ．定義）
本明細書に用いられる用語「マイクロ流体装置（microfluidic device）」は、一般に、いくつかのマイクロスケールの実施形態において、およびいくつかのナノスケールの実施形態において、材料、特に液体などの流動性材料がそこを通って移動することのできる装置を指す。したがって、本明細書に開示される主題によって説明されるマイクロ流体装置は、マイクロスケールのフィーチャー、ナノスケールのフィーチャー、およびその組合せを含むことができる。
【００２５】
したがって、マイクロ流体装置は、典型的にミリメートル規模またはそれ以下の程度の寸法の構造的または機能的フィーチャーを含み、マイクロリットル／分またはそれ以下の程度の流量を操作することが可能である。典型的に、それらのフィーチャーはチャンネル、流体貯蔵器、反応室、混合室、および分離領域を含むが制限されない。いくつかの実施例において、チャンネルは、約０．１μｍ〜約５００μｍの範囲の少なくとも１個の断面寸法を含む。この程度の寸法を使用することによって、より小さな面積中により多くのチャンネルを組み込み、より少量の流体を使用することが可能になる。
【００２６】
マイクロ流体装置は、単独で存在することも、または、例えば、制限することなく、例えばサンプル、薬剤、緩衝剤等の流体を系におよび／または系を通して導入するためのポンプ、検出装置または系、データ収納系、および流体移動および／または装置内の方向を制御し、装置中の流体に加えられる例えば温度、電流等の環境条件を監視し制御するための制御系を含むことのできるマイクロ流体系の一部とすることもできる。
【００２７】
本明細書に用いられる用語「チャンネル（channel）」、「マイクロスケールチャンネル（microscale channel）」、および「マイクロ流体チャンネル（microfluidic channel）」は、互換的に用いられ、パターン基板から材料中に付与することによって、または任意の適切な材料除去技術によって、材料中に形成された窪みまたは空洞を意味することができ、または、管、毛細管等の窪みまたは空洞中に取り付けられた任意の適切な流体伝導構造と組み合わせた窪みまたは空洞を意味することができる。
【００２８】
本明細書に用いられる用語「流れチャンネル（flow channel）」および「制御チャンネル（control channel）」は、互換的に用いられ、材料、例えばガスまたは液体などの材料が通過することのできるマイクロ流体装置中のチャンネルを意味することができる。さらに詳細には、用語「流れチャンネル（flow channel）」は、対象の材料、例えば溶媒または化学試薬が通過することのできるチャンネルを指す。さらに、用語「制御チャンネル（control channel）」は、材料、例えばガスまたは液体などの材料がバルブまたはポンプを作動するように通過することのできる流れチャンネルを指す。
【００２９】
本明細書に用いられる用語「バルブ」は、特記ないかぎり、２個のチャンネルが弾性体部分、例えばＰＦＰＥ部分によって分離され、他のチャンネル、例えば制御チャンネルに加えられた作動力に応答して、チャンネルの１つ、例えば流れチャンネルへ偏向し、またはチャンネルの１つから格納することができる構成を指す。
【００３０】
本明細書に用いられる用語「パターン」は、チャンネル、またはマイクロ流体チャンネルまたはマイクロ流体チャンネルの集積化された網目構造を意味することができ、いくつかの実施形態において、所定の点で交差することができる。また、パターンは、１個または複数のマイクロスケールの流体貯蔵器、マイクロスケールの反応室、マイクロスケールの混合室、およびマイクロスケールの分離領域を含むことができる。
【００３１】
本明細書に用いられる用語「交差する（intersect）」は、一点で交わること、一点で交わり通り抜け、または横断すること、一点で交わり重なり合うことを意味することができる。さらに詳細には、本明細書に用いられる用語「交差する（interesect）」は、２個のチャンネルが一点で交わる実施形態、一点で交わり通り抜け、または互いに横断する実施形態、または一点で交わり互いに重なり合う実施形態を説明する。したがって、いくつかの実施形態において、２個のチャンネルは交差することができる、すなわち、一点で交わり、または一点で交わり互いに通り抜けること、および互いに流体が連通することができる。いくつかの実施形態において、流れチャンネルと制御チャンネルが交差する場合などのように、２個のチャンネルは交差することができる、すなわち、一点で交わり互いに重なり合い、互いに流体連通しない。
【００３２】
本明細書に用いられる用語「連通する（communicate）」（例えば、第１成分が第２成分と「連通する」または「連通している」）、およびその文法的な変形は、２種またはそれ以上の成分または要素の間の構造的な、機能的な、機械的な、電気的な、光学的な、または流体的な関係、または任意のその組合せを指すために用いられる。このように、１つの成分が第２成分に連通しているということは、第１と第２成分の間に追加の成分が存在し、および／または動作的に関連しまたは連動することのできる可能性を除外するものではない。
【００３３】
流体の含有物または動きを取り扱うためにマイクロ流体装置の使用を指すとき、装置の「中の（in）」、「上の（on）」、「中に（into）」、「上に（onto）」「通って（through）」、および「横断して（cross）」という用語は一般に等しい意味を有する。
本明細書に用いられる用語「モノリシック（monolithic）」は、単一の均一な構造を含む、または単一の均一な構造として働く構造を指す。
【００３４】
本明細書に用いられる用語「非生体有機材料（non-biological organic materials）」は、有機材料、すなわち炭素−炭素共有結合を有する生物学的材料以外の化合物を指す。本明細書に用いられる用語「生物学的材料」は、核酸ポリマー（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ）、アミノ酸ポリマー（例えば、酵素）、および小さい有機化合物（例えば、ステロイド、ホルモン）を含み、小さな有機化合物は生物学的活性、特に人間またはペットや家畜などの市場に多い動物用の生物学的活性を有し、小さな有機化合物は主として治療または診断の目的に用いられる。生物学的材料は医薬および生物学的技術の用途に関して関心がもたれるが、用途の多数は、生物学的材料以外のもの、すなわち非生体有機材料によって高められる化学的工程を含む。
【００３５】
長期にわたる特許法会議に従って、用語「１つの（a）」、「１つの（an）」、および「その（the）」、は、請求項を含んで本明細書に用いられるとき、「１つまたはそれ以上の」を指す。したがって、例えば、「１つのマイクロ流体チャンネル（a microfluidic channel）」の参照は、複数個のそれらのマイクロ流体チャンネルを含む。
【００３６】
（ＩＩ．光硬化性ペルフルオロポリエーテル材料からのマイクロ流体装置の製造方法）
本明細書に開示される主題は、光硬化性ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）材料からのマイクロ流体装置の製造方法を説明する。さらに詳細には、本明細書に開示される主題は、光硬化性ＰＦＰＥ材料のパターン層の形成方法を説明する。また、少なくとも１層の光硬化性ＰＦＰＥ材料のパターン層を含むマイクロ流体装置も開示される。
【００３７】
（ＩＩ．Ａ．光硬化性ペルフルオロポリエーテル材料のパターン層の形成方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、光硬化性ＰＦＰＥ材料のパターン層の形成方法を提供する。ここで、図１Ａ〜１Ｃを参照すれば、本明細書に開示される主題の実施形態の概要図が示される。隆起した突起Ｐを含むパターン表面ＰＳを有する基板Ｓが描かれる。したがって、基板Ｓのパターン表面ＰＳは、パターンの形状を形成する少なくとも１個の隆起した突起Ｐを含む。いくつかの実施形態において、基板Ｓのパターン表面ＰＳは、複雑なパターンを形成する複数の隆起した突起Ｐを含む。
【００３８】
図１Ｂに最善に見られるように、ポリマー前駆体ＰＰは基板Ｓのパターン表面ＰＳに配置される。ポリマー前駆体ＰＰはペルフルオロポリエーテルを含むことができる。図１Ｂに示すように、紫外光ＵＶを加えてポリマー前駆体ＰＰの光硬化を提供する。ポリマー前駆体ＰＰが硬化すると、図１Ｃに示すように光硬化されたペルフルオロポリエーテルのパターン層ＰＬが形成される。
【００３９】
図１Ｃに示すように、光硬化されたペルフルオロポリエーテルのパターン層ＰＬは、パターン層ＰＬの底部表面に形成される窪みＲを含む。窪みＲの寸法は基板Ｓのパターン表面ＰＳの隆起した突起Ｐの寸法に一致する。いくつかの実施形態において、窪みＲは、少なくとも１個のチャンネルＣＨを含み、本明細書に開示される主題のいくつかの実施形態においてマイクロスケールのチャンネルを含む。パターン層ＰＬは、基板Ｓのパターン表面ＰＳから除去されてマイクロ流体装置ＭＤが生成される。
【００４０】
したがって、いくつかの実施形態において、光硬化されたペルフルオロポリエーテルのパターン層の形成方法は、
（ａ）パターン表面を含む基板を提供するステップと、
（ｂ）ペルフルオロポリエーテル前駆体を基板のパターン表面に接触させるステップと、
（ｃ）ペルフルオロポリエーテル前駆体を光硬化して光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を形成するステップとを含む。
【００４１】
いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層の形成方法は、
（ａ）基板のパターン表面にペルフルオロポリエーテル前駆体と光開始剤の混合物をコーティングして、コーティングされたパターン基板を形成するステップと、
（ｂ）コーティングされたパターン基板を所定時間紫外線に露出して、パターン基板上に光硬化ペルフルオロポリエーテルの層を形成するステップと、
（ｃ）光硬化ペルフルオロポリエーテルの層をパターン基板から除去して、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を作製するステップとを含む。
【００４２】
いくつかの実施形態において、パターン基板はエッチングされたシリコンウェハを含む。いくつかの実施形態において、パターン基板はフォトレジストのパターン基板を含む。本明細書に開示される主題の目的のために、パターン基板は、フォトリソグラフィー、電子線リソグラフィー、およびイオン研磨を含む当技術分野に知られた任意の加工方法によって作製することができるが制限されない。
【００４３】
いくつかの実施形態において、コーティングステップはスピンコーティングステップを含む。いくつかの実施形態において、ペルフルオロポリエーテル前駆体はポリ（テトラフルオロエチレンオキシド−コ−ジフルオロメチレンオキシド）α，ωジオールを含む。いくつかの実施形態において、光開始剤は２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを含む。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルはペルフルオロポリエーテルジメタクリレートを含む。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルはジスチレン系ペルフルオロポリエーテルを含む。
【００４４】
当業者であれば理解するように、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）は２５年以上にわたり多くの用途に使用されてきた。市販のＰＦＰＥ材料は、過フッ化モノマーの重合によって製造される。この種類の第１メンバーはヘキサフルオロプロペンオキシド（ＨＦＰＯ）のフッ化セシウム触媒作用重合によって製造され、Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）（DuPont, Wilmington, Delaware, United states of America）と呼ばれる一連の分岐ポリマーを生成する。類似のポリマーは、ヘキサフルオロプロペン（Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｙ）（Solvay Solexis, Brussels, Belgium）のＵＶ触媒作用の光−酸化によって製造される。さらに、直鎖ポリマー（Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ）（Solvay）は類似の工程によって調製されるが、テトラフルオロエチレンを用いる。最終的に、第４のポリマー（Ｄｅｍｎｕｍ（登録商標））（Daikin Industries, Ltd., Osaka, Japan）はテトラフルオロオキセタンの重合に続く直接フッ素化によって製造される。これらの流体の構造は表Ｉに示される。表ＩＩはいくつかのＰＦＰＥの種類の潤滑剤の特性データを含む。これらの市場で入手可能なＰＦＰＥ流体に加えて、新しい一連の構造が直接フッ素化技術によって調製されている。これらの新しいＰＦＰＥ材料の代表的な構造は表ＩＩＩに示される。上述のＰＦＰＥ流体の中で、Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）とＦｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚのみが広く用途に使用された。参照により本明細書に組み込まれている、Jones, W. R., Jr.、「宇宙用途に用いられたペルフルオロポリエーテルの特性」（The Properties of Perfluoropolyethers Used for Space Applications）、ＮＡＳＡ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒｕｎｄｕｍ１０６２７５（Ｊｕｌｙ  １９９３）を参照されたい。したがって、それらのＰＦＰＥ材料の使用は本明細書に開示される主題の中で提供される。
【００４５】
【表１】
2007522433.tif 000003
【００４６】
【表２】
2007522433.tif 000004
【００４７】
【表３】
2007522433.tif 000005
【００４８】
いくつかの実施形態において、紫外線は約３６５ナノメートルの波長を有する。いくつかの実施形態において、パターン形成されコーティングされた基板が紫外線に露出される時間は、約１秒〜約３００秒の範囲である。いくつかの実施形態において、パターン形成されコーティングされた基板が紫外線に露出される時間は、約１秒〜約１００秒の範囲である。いくつかの実施形態において、パターン形成されコーティングされた基板が紫外線に露出される時間は、約６秒間である。いくつかの実施形態において、パターン形成されコーティングされた基板が紫外線に露出される時間は、約６０秒である。
【００４９】
いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は、約０．１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は、約０．１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は、約１マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は、約２０マイクロメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は、約５マイクロメートルの厚さである。
【００５０】
いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は複数のマイクロスケールのチャンネルを含む。いくつかの実施形態において、チャンネルは、約０．０１μｍ〜約１０００μｍの範囲の幅、約０．０５μｍ〜約１０００μｍの範囲の幅、および／または約１μｍ〜約１０００μｍの範囲の幅を有する。いくつかの実施形態において、チャンネルは約１μｍ〜約５００μｍの範囲の幅、約１μｍ〜約２５０μｍの範囲の幅、および／または約１０μｍ〜約２００μｍの範囲の幅を有する。例示的チャンネル幅は、０．１μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１１０μｍ、１２０μｍ、１３０μｍ、１４０μｍ、１５０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２１０μｍ、２２０μｍ、２３０μｍ、２４０μｍ、及び２５０μｍであるが制限されない。
【００５１】
いくつかの実施形態において、チャンネルは、約１μｍ〜約１０００μｍの範囲の深さ、および／または約１μｍ〜約１００μｍの範囲の深さを有する。いくつかの実施形態において、チャンネルは、約０．０１μｍ〜約１０００μｍの範囲の深さ、約０．０５μｍ〜約５００μｍの範囲の深さ、約０．２μｍ〜約２５０μｍの範囲の深さ、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の深さ、約２μｍ〜約２０μｍの範囲の深さ、および／または約５μｍ〜約１０μｍの範囲の深さを有する。例示的チャンネル深さは、０．０１μｍ、０．０２μｍ、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、７．５μｍ、１０μｍ、１２．５μｍ、１５μｍ、１７．５μｍ、２０μｍ、２２．５μｍ、２５μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、及び２５０μｍであるが制限されない。
【００５２】
いくつかの実施形態において、チャンネルは、約０．１：１〜約１００：１の範囲の幅対深さ比を有する。いくつかの実施形態において、チャンネルは、約１：１〜約５０：１の範囲の幅対深さ比を有する。いくつかの実施形態において、チャンネルは、約２：１〜約２０：１の範囲の幅対深さ比を有する。いくつかの実施形態において、チャンネルは、約３：１〜約１５：１の範囲の幅対深さ比を有する。いくつかの実施形態において、チャンネルは、約１０：１の幅対深さ比を有する。
【００５３】
当業者であれば、本明細書に開示される主題のチャンネルの寸法は上述の例示的範囲に制限されず、幅と深さは、チャンネルを通して材料を流し、および／またはバルブを作動させてその中の材料の流れを制御するために必要な大きさの力が作用するように変化できることを理解するであろう。さらに、以下にさらに詳細に述べるように、より大きな幅を有するチャンネルは、流体貯蔵器、反応室、混合チャンネル、分離領域等としての使用が考えられる。
【００５４】
（ＩＩ．Ｂ．多層にパターン形成光硬化性ペルフルオロポリエーテル材料の形成方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、多層にパターン形成光硬化性ペルフルオロポリエーテル材料の形成方法を説明する。いくつかの実施形態において、多層にパターン形成光硬化性ペルフルオロポリエーテル材料は、モノリシック系マイクロ流体装置の製造に用いられる。
【００５５】
ここで、図２Ａ〜２Ｄを参照すれば、本明細書に開示される主題の実施形態の調製の概要が図示されている。パターン層ＰＬ１とＰＬ２が提供され、各々ペルフルオロポリエーテル材料を含む。この実施例において、パターン層ＰＬ１とＰＬ２の各々はチャンネルＣＨを含む。本明細書に開示される主題の本実施形態において、チャンネルＣＨはマイクロスケールのチャンネルである。パターン層ＰＬ１において、図２Ａ〜２Ｃ中チャンネルは点線、すなわち斜線中の点線で示される。パターン層ＰＬ２は、所定の配列にパターン層ＰＬ１と重ね合わせられる。この実施例において、所定の配列は、パターン層ＰＬ１とＰＬ２中のチャンネルＣＨが実質上互いに垂直であるようになっている。いくつかの実施形態において、図２Ａ〜２Ｄに描かれたように、パターン層ＰＬ１は非パターン層ＮＰＬ上に重ね合わせられる。非パターン層ＮＰＬはペルフルオロポリエーテルを含むことができる。
【００５６】
図２Ａ〜２Ｄの参照を続ければ、パターン層ＰＬ１とＰＬ２、およびいくつかの実施形態において、非パターン層ＮＰＬは紫外光ＵＶに露出される。層ＰＬ１とＰＬ２、およびいくつかの実施形態において非パターン層ＮＰＬを紫外光ＵＶに露出することは、図２Ｃおよび２Ｄに示されるように、パターン層ＰＬ１とＰＬ２の互いの接着、およびいくつかの実施形態においてパターン層ＰＬ１と非パターン層ＮＰＬの接着を提供する。得られるマイクロ流体装置ＭＤは、図２Ｄの断面で最善に見えるように、所定の交差点ＩＰで交差するマイクロスケールチャンネルＣＨの集積化された網目構造ＩＮを含む。また、パターン層ＰＬ１のチャンネルＣＨの上部表面を含む膜Ｍが図２Ｄに示されており、パターン層ＰＬ１のチャンネルＣＨからパターン層ＰＬ２のチャンネルＣＨを分離する。
【００５７】
図２Ａ〜２Ｄの参照を続ければ、いくつかの実施形態において、パターン層ＰＬ２は複数の孔を含み、孔は入口開口ＩＡおよび出口開口ＯＡで示される。いくつかの実施形態において、孔、例えば入口開口ＩＡおよび出口開口ＯＡはチャンネルＣＨと流体連通している。いくつかの実施形態において、図５Ａおよび５Ｂに示されるように、および以下でより詳細に論じるように、孔はＰＦＰＥ材料の薄い膜を含む側部作動バルブ構造を含み、隣接するチャンネル中の流れを制限するように作動することができる。
【００５８】
したがって、いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、多層にパターン形成光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の形成方法を説明し、方法は、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１層を光硬化ペルフルオロポリエーテルの第２層に重ね合わせ、光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１層と第２層のパターンが所定の配列に配列されること、
（ｂ）光硬化ペルフルオロポリエーテルの第１層と第２層を紫外線に所定時間露出することを含む。
【００５９】
いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥの第１のパターン層はＰＦＰＥ構造にある程度の機械的安定性を与える厚さに鋳造される。したがって、いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第１のパターン層は約５０μｍ〜数センチメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第１のパターン層は約５０μｍ〜１０ミリメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第１のパターン層は５ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第１のパターン層は約４ｍｍの厚さである。さらに、いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第１のパターン層の厚さは、約０．１μｍ〜約１０ｃｍの範囲、約１μｍ〜約５ｃｍの範囲、約１０μｍ〜約２ｃｍの範囲、約１００μｍ〜約１０ｍｍの範囲である。
【００６０】
いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第２のパターン層は約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第２のパターン層は約１マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの厚さである。いくつかの実施形態において、光硬化ＰＦＰＥ材料の第２のパターン層は約２０マイクロメートルの厚さである。
【００６１】
図２Ａ〜２Ｃおよび図１３は、ＰＦＰＥ材料の２層にパターン層が組み合わされたマイクロ流体装置の形成を開示するが、本明細書に開示される主題のいくつかの実施形態において、ＰＦＰＥ材料の１層のパターン層と１層の非パターン層を含むマイクロ流体装置を形成することが可能である。したがって、第１のパターン層は、マイクロスケールのチャンネルまたはマイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含むことができ、次いで第１のパターン層を非パターン層の上に積み重ね、本明細書に開示したように、紫外光を加える光硬化ステップを用いて非パターン層に接着し、その中に収容されたチャンネルを含むモノリシック構造を形成することができる。
【００６２】
したがって、いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の第１と第２のパターン層、または代りに、光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の第１のパターン層と光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の第２の非パターン層が互いに接着し、それによってモノリシックＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を形成する。
【００６３】
（ＩＩＩ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を通して材料の流れを導く方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を通して材料の流れを導く方法を説明する。いくつかの実施形態において、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を通して材料の流れを導く方法は、マイクロ流体装置内のバルブ構造または複数のバルブ構造を作動させることを含む。いくつかの実施形態において、バルブ構造はマイクロ流体チャンネル自体の一部を含む。いくつかの実施形態において、バルブ構造は側部作動バルブをさらに含む。
【００６４】
（ＩＩＩ．Ａ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置内のバルブ構造の作動方法）
いくつかの実施形態において、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置内のバルブ構造の作動方法は、隣接する第２流れチャンネル（または「制御チャンネル」）に圧力を加えることによって第１流れチャンネルを閉じ、それによって２個のチャンネルを分離するＰＦＰＥ材料の薄い膜を第１流れチャンネルに偏向させることを含む。図３Ａおよび３Ｂは共に、第２流れチャンネルに圧力を加えることによる第１の流れチャンネルの閉鎖を示す。ここで、図３Ａを参照すれば、平坦な非パターン形成ＰＦＰＥ層３１２に接着した多層にパターン形成ＰＦＰＥ材料３１０を含む、モノリシックＰＦＰＥ系マイクロ流体装置３００の前面断面図が示される。第１流れチャンネル３２０および第２流れチャンネル３２２は膜３１４によって分離され、第１流れチャンネル３２０の頂部と第２流れチャンネル３２２の底部を形成する。図３Ａに描かれたように、流れチャンネル３２０は開放している。
【００６５】
ここで図３Ｂを参照すれば、流れチャンネル３２２の加圧（その中に導入されたガスまたは流体のいずれかによる）は膜３１４を下方へ偏向させ、それによって図３Ａに示すようにチャンネル３２０を通過する流れＦを制限する。したがって、チャンネル３２２中の圧力を変化させることによって、流れチャンネル３２０が、必要に応じて膜３１４を偏向させることによって、実質上開放または実質上閉鎖され、または中間の開放または閉鎖位置になることができるような、作動可能なバルブ系が提供される。例示の目的のためのみに、図３Ｂ中に、「完全に閉じた」位置ではなく、「実質上閉鎖された」位置のチャンネル３２０が示される。
【００６６】
いくつかの実施形態において、重なり合うチャンネル３２０と３２２を分離するＰＦＰＥ材料の膜３１４は、約０．０１μｍ〜１０００μｍ、約０．０５μｍ〜５００μｍ、０．２μｍ〜２５０μｍ、１μｍ〜１００μｍ、２μｍ〜５０μｍ、５μｍ〜４０μｍの厚さを有する。膜の例示的厚さは、０．０１μｍ、０．０２μｍ、０．０３μｍ、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、５μｍ、７．５μｍ、１０μｍ、１２．５μｍ、１５μｍ、１７．５μｍ、２０μｍ、２２．５μｍ、２５μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、７５０μｍ、及び１０００μｍであるが制限されない。
【００６７】
それらのバルブはチャンネル自体の一部を動かすこと（すなわち、膜３１４の偏向）によって作動し、追加の部品を必要としないので、本技術によって製造されたバルブおよびポンプはデッドボリュームがゼロであり、本技術によって作られた切換えバルブはバルブの活性容積に略等しいデッドボリューム、例えば、約１００μｍ×１００μｍ×１０μｍ＝１００ｐＬである。膜の動きによって消費されるそれらのデッドボリュームおよび面積は、既知の従来のマイクロバルブよりも２倍小さい。本明細書に開示される主題には、１ａＬ〜１μＬ、１００ａＬ〜１００ｎＬ、１ｆＬ〜１ｎＬ、１００ｆＬ〜１ｎＬ、１ｐＬ〜１００ｐＬの範囲のデッドボリュームを含むバルブを含んで、より小さい、およびより大きなバルブが提供されるが制限されない。
【００６８】
本明細書に開示される主題によるポンプおよびバルブによって送達することのできる流体などの小容量の材料は、当技術分野に知られたポンプおよびバルブよりも大きな利点を示す。例えば、手動で計量することの可能な、既知の最小の流体容量は、０．１μＬである。さらに、自動化された系で計量することの可能な、既知の最小の流体容量は、約１μＬである。本明細書に開示される主題によるポンプおよびバルブを用いて、１０ｎＬまたはそれ以下の流体容量を計量し、分配することができる。本明細書に開示される主題によって可能となる極めて小容量の流体を正確に計量することは、ＤＮＡなどのマイクロスケールの生物学的材料の合成、および診断試験および分析を含んで、多くの生物学的用途に非常に価値がある。
【００６９】
その全体を参照して本明細書に組み込まれているUngerらの米国特許第６，４０８，８７８号に記載されたように、圧力に応答する弾性膜の偏向は、膜の長さ、幅、および厚さ、例えばヤングモジュラスで与えられる膜の可撓性、および加えられた作動力の関数である。これらの因子の各々は、特定の弾性体装置、例えば、本明細書に開示される主題によるＰＦＰＥ装置の寸法および物理的組成物に応じて変化するので、広範囲の膜厚さ、チャンネル幅、作動力が提供される。
【００７０】
皮下配管、例えば、金属性皮下注射針など配管の狭い第２部分に接続された配管の第１部分を通して流体または空気などのガスを通過させることによって圧力を加え、装置の膜を作動させることができ、金属製皮下注射針は、流れチャンネルに垂直な方向にＰＦＰＥブロックに挿入することによって流れチャンネルに接触して配置される。
【００７１】
したがって、いくつかの実施形態において、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置の作動方法は、光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の少なくとも１層のパターン層中に複数の孔を形成することをさらに含む。いくつかの実施形態において、図２Ａに示すように、複数の孔の少なくとも１個は入口開口ＩＡを含む。いくつかの実施形態において、図２Ａに示すように、複数の孔の少なくとも１個は出口開口ＯＡを含む。
【００７２】
さらに、それらの実施形態は、従来のマイクロ流体装置を外部の流体源に接続することによる多くの問題を対処する。それらの問題の１つは、マイクロ流体装置と外部流体源の間の接続の脆弱さである。従来のマイクロ流体装置は、シリコンなどの硬質の非可撓性材料を含み、そこに、外部要素への接続を提供する配管を連結しなければならない。従来材料の剛性は外部配管との接触点に物理的歪みを形成し、従来のマイクロ流体装置はこれらの接触点で破壊と漏洩を招きやすくなる。
【００７３】
対照的に、本明細書に開示される主題のＰＦＰＥ材料は可撓性があり、金属製皮下注射針など、硬質材料を含む剛性のある管を外部接続のために貫通させることができる。例えば、図１および２に示した方法を用いて作製されたＰＦＰＥ構造において、構造の外部表面から流れチャンネルに展延する孔は、図２Ａ〜２Ｃに示すように、ＰＦＰＥ材料の上部層を金型から除去した後（図１Ｃに示される）、およびこの層をＰＦＰＥ材料の第２のパターン層に接合する前（図２Ａ〜２Ｃに示される）に、ＰＦＰＥ材料のパターン層の外部表面を金属製皮下注射針で貫通することによって作ることができる。
【００７４】
これらのステップの間に、流れチャンネルの一部は使用者の目に露出され、皮下注射針の挿入および適切な穴の配置のためにアクセスが可能である。装置作製の完了に続いて、金属製皮下注射針は穴の中に挿入され、外部流体源との流体接続が完了する。さらに、本明細書に開示される主題のＰＦＰＥ材料は外部接続との接触点で物理的歪みに応答して撓み、外部の物理的接続をより堅牢にする。この可撓性は、本明細書に開示されるマイクロ流体装置の漏洩または破壊の可能性を実質上低減する。
【００７５】
従来のマイクロ流体装置の他の欠点は、装置とその外部流体流れの接続間の効果的な封止を確立することの困難さである。これらのマイクロ流体装置の典型であるチャンネルの小さな直径のため、緩やかな流体流量を達成することにさえ高い圧力を必要とすることがある。したがって、装置と外部接続の間の接触点に望ましくない漏洩が起こり得る。本明細書に説明されるマイクロ流体装置が作製されるＰＦＰＥ材料の可撓性は、高い入力圧力に係わる漏洩の防止を助ける。さらに詳細には、可撓性ＰＦＰＥ材料は挿入された配管の形状に整合し、実質上圧力に抵抗性のある封止を形成する。
【００７６】
装置を通る材料の流れの制御は、これまで加えられたガス圧力を用いて説明したが、他の流体を用いることができる。ガスは圧縮性があり、したがって、例えば外部ソレノイドバルブによる圧力の印加と、マイクロ流体装置の流れチャンネルを分離している膜がこの圧力を受ける時間の間にはいくらか有限の遅れがある。したがって、本明細書に開示される主題のいくつかの実施形態において、圧力は外部源から水または油圧オイルなどの非圧縮性流体に加えられ、瞬間に近い膜への印加圧力が伝達される。膜の変位容積が大きければ、または流れチャンネルが狭ければ、制御流体のより高い粘度は作動の遅れに寄与し得る。したがって、圧力伝達の最適媒体は特定の用途および装置形態に依存するであろう。したがって、偏向可能な膜を作動するために、ガスおよび流体媒体の両方を使用することが、本明細書に開示される主題によって提供される。
【００７７】
いくつかの実施形態において、外部圧力は圧力制御器および外部バルブを経由してポンプとタンク系によって加えられる。当業者であれば理解するように、外部圧力を加える他の方法は、ガスタンク、圧縮機、ピストン系、および液体の円柱を含み、本明細書に開示される主題によって提供される。また、血圧、胃部圧力、脳脊髄流体中に存在する圧力、眼球内に存在する圧力、通常の屈曲の間に筋肉によって働く圧力を含み、生物組織体内部に見出されるものなど、自然に発生する圧力源は、本明細書に開示される主題に用いるために提供される。微小バルブ、ポンプ、巨視的な蠕動ポンプ、ピンチバルブ（pinch valves）、および当技術分野に知られたものなど、他の種類の流体制御装置を含んで、外部圧力を制御する他の方法が、本明細書に開示される主題によって提供される。
【００７８】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題によるマイクロ流体バルブの応答は、実質上その移動範囲部分にわたって線形に近く、ヒステリシスは最小である。その全体を参照して本明細書に組み込まれているUngerらの米国特許第６，４０８，８７８号を参照されたい。したがって、本明細書に開示される主題によるバルブは、マイクロ流体の計量および流体制御に理想的に適している。
【００７９】
本明細書に開示される主題によるバルブおよびポンプは、開閉に線形の作動を必要としないが、線形の応答はバルブを計量装置として使用することを容易にする。いくつかの実施形態において、バルブの開きを用いて、判明している程度閉鎖を部分的に作動させることによって、流量を制御する。また、線形のバルブ作動は、バルブを望ましい程度閉鎖するのに必要な作動力量の決定が容易になる。線形作動の他の利点は、バルブ作動に必要な力が流れチャンネル中の圧力から決定できることである。したがって、作動が線形であれば、流れチャンネル中の圧力増加は、同じ圧力（単位面積あたりの力）をバルブの作動部分に加えることによって打ち消すことができる。したがって、流れチャンネル中の高い圧力（すなわち背圧）は作動圧力を増加することによって打ち消すことができる。
【００８０】
バルブの応答の線形性は、構造、組成物、およびバルブ構造の作動方法に依存する。さらに、線形性がバルブの望ましい特性であるかどうかは用途による。したがって、本明細書に開示される主題には線形性と非線形性の両方に作動可能なバルブが提供され、バルブが線形作動可能な圧力範囲は、特定の実施形態で変動する。
【００８１】
また、上述の圧力に基づく作動系に加えて、静電気作動および磁性作動系も本明細書に開示される主題によって提供される。例えば、静電気作動は、反対に荷電した電極（これは電位差がそれらに印加されるとき、互いを引き付ける傾向がある）をモノリシックＰＦＰＥ構造に直接形成することによって達成することができる。再び図３Ａを参照すれば、第１電極３３０Ａ（仮想線で示される）は膜３１４の上（または中）に配置することができ、第２電極３３０Ｂ（やはり仮想線で示される）は平坦な非パターン形成ＰＦＰＥ層３１２の上（または中）に配置することができる。電極３３０Ａと３３０Ｂが反対の極性に荷電されるとき、２つの電極間の引力は膜３１４を下方に偏向させ、それによって流れチャンネル３２０を閉じるであろう。
【００８２】
膜電極が静電作動を支持するのに十分伝導性であるが、膜の動きを妨げる機械的な剛性がないようにするために、十分な可撓性の電極は膜３１４の上または中に提供しなければならない。それらの十分可撓性のある電極は、膜３１４の上に薄い金属化層を堆積し、伝導性材料でポリマーをドープし、または表面層を伝導性材料で作製することによって提供することができる。
【００８３】
いくつかの実施形態において、偏向する膜に存在する電極は、薄い金属化層によって提供され、例えば、２０ｎｍの金などの薄層のスパッタリングによって提供することができる。スパッタリングによる金属化膜の形成に加えて、化学的エピタキシー、蒸着、電気めっき、および無電解めっきなどの他の金属化手段も可能である。例えば、平坦な基板上に接着性の低い金属を蒸着し、次いで弾性体を金属上に置き、金属を基板から剥離することによって、弾性体表面へ金属層を物理的に転写することも可能である。
【００８４】
また、伝導性電極３３０Ａは、カーボンブラック（例えばＶｕｌｃａｎ（登録商標）ＸＣ７２Ｒ、Cabot Croporation, Boston, Massachusetts, United States of America）を弾性体表面上に堆積することによって形成することができる。代りに、電極３３０Ａは、伝導性材料（すなわち、カーボンブラックまたは微細に分割した金属粒子）をドープした弾性体から、全体の構造３００を作ることによって形成することができる。また、電極は、静電気堆積またはカーボンを生成する化学反応によって形成することができる。
【００８５】
動くことが必要のない下部電極３３０Ｂは、上述の弾性電極または蒸着金、金属プレート、またはドープされた半導体電極など、従来の電極とすることができる。
いくつかの実施形態において、流れチャンネルの磁性作動は、流れチャンネルを分離する膜を鉄などの磁性的に分極可能な材料、または分極したＮｄＦｅＢなど永久磁性材料で作製することによって達成することができる。
【００８６】
膜が磁性分極材料で作製される実施形態において、膜は、加えられた磁界に応答する引力によって作動することができる。膜が永久磁性を維持できる材料で作製される実施形態において、材料は最初にかなり大きな磁界に露出することによって磁化し、次いで加えられた不均一な磁界の極性に応答する引力または反発力によって作動することができる。
【００８７】
膜の作動を起させる磁界は、様々な方法で発生することができる。いくつかの実施形態において、磁界は弾性体膜中またはその近くに形成された小さな誘導コイルによって発生される。それらの磁性コイルの作動効果は局在化され、それによって個々のポンプおよび／またはバルブ構造の作動が可能になる。いくつかの実施形態において、磁界はより大きな、より強力な源によって発生され、その場合、作動は局在化されず、複数のポンプおよび／またはバルブ構造を同時に作動することができる。
【００８８】
圧力作動を静電気または磁性作動と組み合わせることもさらに可能である。さらに詳細には、窪みおよび／またはチャンネルと流体連通しているベローズ（bellows）構造は、静電気的または磁性的に作動して窪みおよび／またはチャンネル中の圧力を変化させ、それによって窪みおよび／またはチャンネルに隣接する膜構造を作動することができよう。
【００８９】
上述の電気的または磁性的作動に加えて、電解質的および動電学的な系も本明細書に開示される主題によって提供される。例えば、いくつかの実施形態において、膜への作動圧力は、膜と重なり合う窪みおよび／またはチャンネル中の電解質反応から生じる。それらの実施形態において、窪みおよび／またはチャンネル中に存在する電極は窪みおよび／またはチャンネル中の電解質に電圧を印加する。電位差は電極で電気化学的反応を起させ、ガス化学種の発生をもたらし、窪みおよび／またはチャンネル中に圧力差を生じさせる。
【００９０】
いくつかの実施形態において、膜上の作動圧力は制御チャンネル中の動電学的流体流れから生じる。それらの実施形態において、制御チャンネルの反対側端部に存在する電極は制御チャンネル中に存在する電解質に電位差を印加する。電解質中の荷電した化学種のそれぞれの電極への移動は、圧力差を生じさせる。
いくつかの実施形態において、制御チャンネル中に、熱エネルギーの印加に基づく、熱膨張または液体からのガスの生成のいずれかによる流体の流れを起させることによって、装置を作動することが可能である。同様に、ガス状生成物を発生する化学反応は、膜作動のために十分な圧力増加を生成することができる。
【００９１】
（ＩＩＩ．Ｂ．異なる断面サイズおよび形状の流れチャンネルを含むＰＦＰＥ系マイクロ流体装置内のバルブ構造を作動させる方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、異なる断面サイズと形状を含む流れチャンネルを説明し、それらの所望の用途に応じて、異なる利点、特に流れチャンネルの封止に関する利点を提供する。例えば、下部の流れチャンネルの断面形状は、その全体の長さに沿って、または上部横断チャンネルの下部に配置された領域中のいずれかに、湾曲した上部表面を有することができる。
【００９２】
ここで図４Ａを参照すれば、流れチャンネル３２０および３２２の図３Ａのそれと類似の断面図が示される。この実施形態において、流れチャンネル３２０は断面形状が矩形である。いくつかの実施形態において、図４Ｂに示したように、流れチャンネル３２０の断面は３２Ａで描くように湾曲した上部表面を有する。
【００９３】
再び図４Ａを参照すれば、流れチャンネル３２２が加圧されると、流れチャンネル３２０と３２２を分離する膜部分３１４は、点線３１４Ａ、３１４Ｂ、３１４Ｃ、３１４Ｄおよび３１４Ｅで示した連続的な位置に下方へ動くであろう。いくつかの場合に、矩形の流れチャンネル３２０と隣接する平坦なパターン形成されないＰＦＰＥ層３１２の端部で、封止が不完全になることがある。
【００９４】
再び図４Ｂを参照すれば、流れチャンネル３２０Ａは湾曲した上部表面３１４Ａを有する。流れチャンネル３２２が加圧されると、膜部分３１４は点線３１４Ａ２、３１４Ａ３、３１４Ａ４および３１４Ａ５で示した連続的な位置に下方へ動き、膜の縁部部分が最初に流れチャンネルの中へ動き、続いて頂部膜部分が動く。膜３１４の表面にそれらの湾曲した上部表面を有する利点は、流れチャンネル３２２が加圧されたときより完全な封止が提供されるであろうことである。さらに詳細には、流れチャンネル３２０Ａの上部表面は、パターン形成されないＰＦＰＥ層３１２に対して連続的な接触縁部を提供し、それによって、図４の膜３１４と流れチャンネル３２０の底部の間に見られる接触が不完全になることを防止する。
【００９５】
膜３１４の表面にそれらの湾曲した上部表面を有することの他の利点は、作動に応答して膜が流れチャンネルの形状と容積により容易に整合できることである。さらに詳細には、矩形流れチャンネルが使用されるとき、外辺部全体（２×流れチャンネル高さ＋流れチャンネル幅）が流れチャンネルの中に押し込まれる必要がある。湾曲した流れチャンネルが使用されるとき、材料のより小さな外辺部（半円アーチ部のみ）がチャンネル内に入り込めばよい。このようにして、膜は作動のためにより少ない外辺部の変化を必要とし、したがって、流れチャンネルを閉じるために加えられる作動力に対してより応答性がある。
いくつかの実施形態（図示されない）において、流れチャンネル３２０の底部は、上述の図４Ｂに示したように、その湾曲した表面が湾曲した上部表面３１４Ａに噛合うように丸められる。
【００９６】
要約すれば、作動の際に膜に生じる実際の整合的な変化は、特定のＰＦＰＥ構造の形状に依存するであろう。さらに詳細には、整合的な変化は膜の長さ、幅、厚さのプロファイル、その構造の残部への付着、流れチャンネルおよび制御チャンネルの高さ、幅、形状、および使用されるＰＦＰＥ材料の材料特性に依存するであろう。また、加えられた圧力に応答する膜の作動が磁力または静電気力に応答する作動とはいくらか変化するので、整合的な変化は作動の方法に依存することもある。
【００９７】
さらに、所望の膜の整合的変化は、ＰＦＰＥ構造に対する特定の用途によっても変化するであろう。上述の実施形態において、バルブの閉鎖程度を制御する計量に応じて、バルブは開くことも閉じることもできる。
本明細書に開示される主題によって、矩形、台形、円形、楕円形、放物線形、双曲線形、多角形、ならびに前述の形状の部分を含む、多くの膜厚さプロファイルおよび流れチャンネル断面が提供される。また、直前に論じた、突起を有する実施形態、または流れチャンネル中に窪みを含む実施形態などのさらに複雑な断面形状も本明細書に開示される主題によって提供される。
【００９８】
（ＩＩＩ．Ｃ．側部作動バルブ構造の作動方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は側部作動バルブ構造を含む。ここで、図５Ａおよび５Ｂを参照すれば、図５Ａは作動位置にない側部バルブ構造５００を示す。流れチャンネル５１０はＰＦＰＥ層５０２中に形成される。また、流れチャンネル５１０に隣接する制御チャンネル５１２もＰＦＰＥ層５０２中に形成される。いくつかの実施形態において、制御チャンネル５１２は、例えば、上述したように皮下注射針でＰＦＰＥ層を穿孔することによって形成された「孔」を含む。制御チャンネル５１２は、ＰＦＰＥ膜部分５０４によって流れチャンネル５１０から分離される。第２ＰＦＰＥ層（示されない）は、例えば光硬化によって底部ＰＦＰＥ層５０２の上に接合され、流れチャンネル５１０および制御チャンネル５１２を封入する。
【００９９】
図５Ｂは作動位置にある側部作動バルブ構造５００を示す。制御チャンネル５１２内の圧力、または他の作動技術に応答して、膜５０４は流れチャンネル５１０中に変形し、流れチャンネル５１０を閉鎖する。制御チャンネル５１２内の圧力が開放されると、膜５０４は制御チャンネル５１２中に緩んで戻り、流れチャンネル５１０を開く。
【０１００】
圧力に応答して作動する側部作動バルブ構造は、図５Ａおよび５Ｂに示されるが、本明細書に開示される主題による側部作動バルブはこの構成に制限されない。いくつかの実施形態において、隣接する流れチャンネルおよび制御チャンネルの間に配置されたＰＦＰＥ膜部分は、上述のように、電界または磁界によって操作される。
【０１０１】
（ＩＩＩ．Ｄ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を含むマイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造の作動方法）
いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテル材料の第１層および第２層を予め配列することによって、複数のマイクロスケールチャンネルが形成される。いくつかの実施形態において、複数のマイクロスケールチャンネルはマイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む。いくつかの実施形態において、集積化された網目構造のマイクロスケールチャンネルは所定の交差点で交差する。
【０１０２】
ここで、図６Ａおよび６Ｂを参照すれば、単一制御チャンネルで制御可能な複数の流れチャンネルの概要図が示される。この系は複数の互いに多重化された単一のアドレス可能なオン／オフバルブから構成される。さらに詳細には、複数の平行な流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃが提供される。流れチャンネル３２２（すなわち「制御線」）は流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃを通過する。制御線３２２の加圧は、制御線３２２と流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃの交差点に配置された膜３１４Ａ、３１４Ｂおよび３１４Ｃを押し下げることによって、流れＦ１、Ｆ２およびＦ３を同時に閉鎖する。
【０１０３】
ここで、図７を参照すれば、選択されたチャンネルを通る流体の流れを可能にするように適用され、複数の単一オン／オフバルブから構成され、互いに結合または網目構造化された多重化系の概要図が示される。複数の平行な流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｃ、３２０Ｄ、３２０Ｅおよび３２０Ｆは、複数の平行な制御線３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃおよび３２２Ｄの下部に配置される。上述のバルブ系に以下の修正を加えた任意のものを用いて、制御線３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃおよび３２２Ｄを作動し、平行な流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｃ、３２０Ｄ、３２０Ｅおよび３２０Ｆを通って流れる流体の流れＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５およびＦ６を遮断する。
【０１０４】
それぞれの流れチャンネルを、その上を通過する制御線から分離する、膜（例えば、図６Ａおよび６Ｂ中の膜３１４Ａ、３１４Ｂおよび３１４Ｃ）の下方向への偏向は、膜の寸法に依存する。したがって、図６Ａおよび６Ｂ中の流れチャンネル制御線３２２の幅を変化させることによって、制御線に複数の流れチャンネルの上を通過させながら、所望の流れチャンネルのみを作動する（すなわち閉鎖）ことが可能である。制御線３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃおよび３２２Ｄには各々広い部分と狭い部分の両方がある。例えば、制御線３２２Ａは流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｃおよび３２０Ｅの上に配置された位置で広い。同様に、制御線３２２Ｂは流れチャンネル３２０Ｂ、３２０Ｄおよび３２０Ｆの上に配置された位置で広く、制御線３２２Ｃは、流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｅおよび３２０Ｆの上に配置された位置で広い。
【０１０５】
それぞれの制御線が広くなる位置で、その加圧は流れチャンネルと制御線（図６Ｂに示すように）を分離する膜３１４を大きく流れチャンネル中に押し込み、それによってそこを通る流れ通路を閉鎖する。逆に、制御線が狭い位置では、膜３１４も狭い。したがって、同じ程度の加圧は流れチャンネル３２０中へ膜３１４を押し込まない。したがって、その下部の流体通路は閉鎖されない。
【０１０６】
例えば、制御線３２２Ａが加圧されるとき、それはそれぞれチャンネル３２０Ａ、３２０Ｃおよび３２０Ｅ中の流れＦ１、Ｆ３およびＦ５を閉鎖する。同様に、制御線３２２Ｃが加圧されるとき、それはそれぞれチャンネル３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｅおよび３２０Ｆ中の流れＦ１、Ｆ２、Ｆ５およびＦ６を閉鎖する。当業者であれば本開示を検討すれば理解するように、１個以上の制御線を同時に作動することができる。例えば、制御線３２２Ａおよび３２２Ｃを同時に加圧して、Ｆ４以外のすべての流体流れを閉鎖する（制御線３２２ＡがＦ１、Ｆ３およびＦ５を閉鎖し、制御線３２２ＣはＦ１、Ｆ２、Ｆ５およびＦ６を閉鎖する）ことができる。
【０１０７】
異なる制御線３２２Ａ〜Ｄを一緒におよび様々な順序の両方で選択的に加圧することによって、流体流れ制御の程度が得られる。さらに、本系を６個以上の平行な流れチャンネル３２０Ａ〜Ｆ、および４個以上の平行な制御線３２２Ａ〜Ｄに拡大することによって、および制御線の広い領域と狭い領域の位置を変えることによって、複雑な流体流れ制御系を作製することができる。
【０１０８】
（ＩＶ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置の使用方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置中に材料を流し、および／または化学反応を行う方法を説明する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、ＤＮＡなどの生物ポリマーの合成方法を説明する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、特性のためのサンプルのスクリーニング方法を説明する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、材料の分配方法を開示する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、材料の分離方法を開示する。
【０１０９】
（ＩＶ．Ａ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置中に材料を流し、および／または化学反応を行う方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置中に材料を流し、および／または化学反応を行う方法を説明する。ここで、図８を参照すれば、本明細書に開示される主題のマイクロ流体装置の概要平面図が示される。マイクロ流体装置は全体が８００で示される。マイクロ流体装置８００は、パターン層８０２、および複数の孔８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃおよび８１０Ｄを含む。これらの孔は、入口開口８１０Ａ、入口開口８１０Ｂおよび入口開口８１０Ｃ、および出口開口８１０Ｄとしてさらに説明することができる。開口８１０Ａ、８１０Ｂ、８１０Ｃおよび８１０Ｄの各々は、封止８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃおよび８２０Ｄで被覆され、これは可逆的な封止であることが好ましい。封止８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃおよび８２０Ｄが提供されるので、溶媒、化学試薬、生物系の成分、サンプル、インク、反応生成物、および／または溶媒、化学試薬、生物系の成分、サンプル、インク、反応生成物、およびその組合せの混合物を含むが制限されない材料を貯蔵し、輸送し、または、望むならばマイクロ流体装置中に保持することができる。封止８２０Ａ、８２０Ｂ、８２０Ｃおよび８２０Ｄは可逆的、すなわち除去可能とすることができるので、マイクロ流体装置８００を化学反応または他の使用に実施し、次いで望むならば再封止することができる。
【０１１０】
図８の参照を続ければ、いくつかの実施形態において、開口８１０Ａ、８１０Ｂおよび８１０Ｃは、開口に付随するマイクロ流体チャンネルを封止するために作動することのできる圧力作動バルブ（交差し、重ね合わされた流れチャンネル、図示されていない）をさらに含む。
【０１１１】
図８の参照を続ければ、マイクロ流体装置８００のパターン層８０２は、マイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造８３０を含む。したがって、集積化された網目構造８３０は、８３１、８３２、８３３、８３４、８３５、９３６、８３７、８３８、８３９および８４０の参照文字で示される流体的に接続された一連のマイクロスケールチャンネルを含む。したがって、入口開口８１０Ａは開口８１０Ａから離れて展延するマイクロスケールチャンネル８３１と流体連通しており、マイクロスケールチャンネル８３２と折り曲げ部を経由して流体連通している。図８に描かれた集積化された網目構造８３０において、便宜上一連の９０°の折り曲げ部が示される。しかし、集積化された網目構造８３０のチャンネル中に提供される通路および折り曲げ部は、任意の望ましい形状、角度、または他の特性を含むことができることに注目すべきである。実際に、貯蔵器８５０Ａおよび８５０Ｂは、望むならば、それぞれマイクロスケールチャンネル８３１、８３２、８３３および８３４に沿って提供することができる。図８に示すように、流体貯蔵器８５０Ａおよび８５０Ｂは、それらにすぐ隣接するチャンネルの寸法よりも大きい少なくとも１つの寸法を含む。
【０１１２】
次に、図８の参照を続ければ、マイクロスケールチャンネル８３２および８３４は交差点８６０Ａで交差し、単一のマイクロスケールチャンネル８３５中へ進む。マイクロスケールチャンネル８３５は、図８に示される実施形態において、マイクロスケールチャンネル８３５よりも広い寸法の室８７０へ進む。いくつかの実施形態において、室８７０は反応室を含む。いくつかの実施形態において、室８７０は混合室を含む。いくつかの実施形態において、室８７０は分離領域を含む。いくつかの実施形態において、分離領域はチャンネルの所与の寸法、例えば、長さを含み、材料は、電荷、または質量、またはその組合せ、または任意の他の物理的特性によって分離され、分離は所与の寸法にわたって行うことができる。いくつかの実施形態において、分離領域は活性材料８８０を含む。当業者であれば理解するように、用語「活性材料」は本明細書において便宜的に用いられ、材料がその意図された目的に使用するために活性化されなければならないことを意味しない。いくつかの実施形態において、活性材料はクロマトグラフィー材料である。いくつかの実施形態において、活性材料は標的材料である。
【０１１３】
図８の参照を続ければ、室８７０は必ずしも隣接するマイクロスケールチャンネルよりも広い寸法である必要はない。実際に、室８７０は、少なくとも２種の材料が分離され、混合され、および／または反応する、マイクロスケールチャンネルの所与の部分を単に含む。室８７０から実質上マイクロスケールチャンネル８３５の反対側に、マイクロスケールチャンネル８３６が展延している。マイクロスケールチャンネル８３６は、開口８１０Ｃから離れて展延し流体連通のあるマイクロスケールチャンネル８３７とＴ連結を形成する。したがって、マイクロスケールチャンネル８３６および８３７の連結は交差点８６０Ｂを形成する。マイクロスケールチャンネル８３８は、交差点８６０Ｂから、実質上反対側のマイクロスケールチャンネル８３７および流体貯蔵器８５０Ｃの方向へ展延する。流体貯蔵器８５０Ｃはマイクロスケールチャンネル８３８よりも所定の寸法だけ広い寸法になっている。しかし、上記のように、マイクロスケールチャンネルの所与の部分は、必ずしもマイクロスケールチャンネルの部分の寸法を変化させることなく、流体貯蔵器として働くことができる。さらに、マイクロスケールチャンネル８３８は反応室として働くことができ、マイクロスケールチャンネル８３７から交差点８６０Ｂへ流れる試薬は、マイクロスケールチャンネル８３６から交差点８６０Ｂおよびマイクロスケールチャンネル８３８中へ流れる薬剤と反応することができるであろう。
【０１１４】
図８の参照を続ければ、マイクロスケールチャンネル８３９は流体貯蔵器８５０Ｃから実質上反対側のマイクロ流体チャンネル８３８に展延し、折り曲げを経由してマイクロスケールチャンネル８４０へ移動する。マイクロスケールチャンネル８４０は出口開口８１０Ｄに流体連通している。出口開口８１０Ｄは、上で論じたように、封止８２０Ｄによって任意選択的に可逆的に封止することができる。再び、反応生成物がマイクロ流体装置８００中で形成されマイクロ流体装置８００の他の位置に輸送することが望まれる実施形態の場合、出口開口８１０Ｄを可逆的に封止することが望ましい。
材料の流れは、図７に説明される方法によって、チャンネル、流体貯蔵器、および反応室を含むマイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造８３０を通して導くことができる。
【０１１５】
したがって、いくつかの実施形態において、本明細書に開示する主題はマイクロ流体装置中に材料を流す方法を含み、方法は、（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテル層の少なくとも１層のパターン層を含み、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層が少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルを含む、マイクロ流体装置を提供するステップと、（ｂ）マイクロスケールチャンネル中に材料を流すステップとを含む。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、方法は材料をマイクロ流体装置中に配置することを含む。いくつかの実施形態において、図１０に最善に示され、以下でさらに詳細に論じられるように、方法は、材料をマイクロスケールチャンネルに沿って動かす駆動力を加えることを含む。いくつかの実施形態において、方法は、複数のマイクロスケールチャンネルをさらに含む。いくつかの実施形態において、複数のマイクロスケールチャンネルはマイクロスケールチャンネルの集積化された網目構造を含む。いくつかの実施形態において、集積化された網目構造のマイクロスケールチャンネルは所定の点で交差する。いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は複数の孔を含む。いくつかの実施形態において、複数の孔の少なくとも１個は入口開口を含む。いくつかの実施形態において、複数の孔の少なくとも１個は出口開口を含む。いくつかの実施形態において、方法は、少なくとも１個の圧力作動バルブを含み、圧力作動バルブは、（ａ）マイクロスケールチャンネル、および（ｂ）複数の孔の少なくとも１個の１つによって定義される。いくつかの実施形態において、圧力作動バルブは加圧流体を、（ａ）マイクロスケールチャンネル、および（ｂ）複数の孔の少なくとも１個の１つに導入することによって作動される。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、加圧流体は約１０ｐｓｉ〜約４０ｐｓｉの圧力を有する。いくつかの実施形態において、圧力は約２５ｐｓｉである。いくつかの実施形態において、材料は流体を含む。いくつかの実施形態において、流体は溶媒を含む。いくつかの実施形態において、溶媒は有機溶媒を含む。いくつかの実施形態において、材料はマイクロスケールチャンネルに沿って所定の方向に流れる。
【０１１８】
さらに、いくつかの実施形態において、本明細書に開示する主題は化学反応の実施方法を説明し、方法は、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）第１の薬剤と第２の薬剤をマイクロ流体装置中で接触させて反応生成物を形成するステップとを含む。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層は複数のマイクロスケールチャンネルを含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルは流体貯蔵器を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１個のマイクロスケールチャンネルは流体貯蔵器と流体連通している流体反応室を含む。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、方法は、マイクロ流体装置中に第１の薬剤と第２の薬剤を所定の方向に流すステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、第１試薬と第２試薬の接触がマイクロスケール反応室中で行われるステップを含む。いくつかの実施形態において、方法は、マイクロ流体装置中に反応生成物を所定の方向に流すステップをさらに含む。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、方法は反応生成物を回収するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、反応生成物をマイクロ流体装置の出口開口に流すステップをさらに含む。
いくつかの実施形態において、方法は、反応生成物を第３の薬剤に接触させて第２生成物を形成するステップをさらに含む。いくつかの実施形態において、第１試薬および第２試薬は、ヘキサン、エチルエーテル、トルエン、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリルを含む有機溶媒を含むが制限されない。
【０１２２】
（ＩＶ．Ｂ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置中で生物ポリマーを合成する方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置は生物ポリマー、例えば、オリゴヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、ＤＮＡ等の合成に使用することができる。いくつかの実施形態において、それらの生物ポリマー合成系は、貯蔵器のアレイ、特定の貯蔵器から流れを選択するための流体ロジック、チャンネルのアレイ、貯蔵器、および合成が行われる反応室、および選択された薬剤がその中へ流れるチャンネルを決定するための流体ロジックを含む、集積化された系を含む。
【０１２３】
ここで図９を参照すれば、複数の貯蔵器、例えば、貯蔵器９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃおよび９１０Ｄは、示されるようにそれぞれその中に配置された底部Ａ、Ｃ、ＴおよびＧを有する。４個の流れチャンネル３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃおよび３２０Ｄは、貯蔵器９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃおよび９１０Ｄに接続される。４個の制御チャンネル３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃおよび３２２Ｄ（仮想線で示される）は、制御チャンネル３２２Ａと交差して配置され、制御チャンネル３２２Ａが加圧されるとき、流れチャンネル３２０Ａだけを通って流れることを可能にする（すなわち、流れチャンネル３２０Ｂ、３２０Ｃおよび３２０Ｄを封止する）。同様に、制御チャンネル３２２Ｂは、加圧されるとき、流れチャンネル３２０Ｂだけを通って流れることを可能にする。このように、制御チャンネル３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃおよび３２２Ｄの選択的加圧は、望ましい貯蔵器３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃ、または３２２Ｄから、逐次的に望ましい底部Ａ、Ｃ、ＴおよびＧを選択する。次いで、流体は流れチャンネル９２０を通って多重チャンネル流れ制御器９３０（例えば、図７および８に示した任意の系を含む）へ流れ、流体の流れを、固体相合成を行うことのできる１個または複数の合成チャンネルまたは反応室９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄ、または９４０Ｅに導く。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、所望の底部Ａ、Ｃ、ＴおよびＧから出発する代りに、ヌクレオチドおよびポリヌクレオチドの１種から選択された薬剤は、貯蔵器９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃおよび９１０Ｄの少なくとも１個の中に配置される。いくつかの実施形態において、反応生成物はポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドはＤＮＡである。
【０１２５】
したがって、本開示を検討した後、当業者であれば、本明細書に開示されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置が、Ungerらの米国特許第６，４０８，８７８号、およびO'Connerらの米国特許第６，７２９，３５２号に記載された生物ポリマーの合成、および／または、van Damらの米国特許第６，５０８，９８８号に記載された組合せ合成系に使用できることを理解するであろう。これらの特許の各々はその全体を参照して本明細書に組み込まれている。
【０１２６】
（ＩＶ．Ｃ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置を集積化された流体流れ系中に組み込む方法）
いくつかの実施形態において、ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置内で化学反応を実施する方法または材料を流す方法は、集積化された流体流れ系中にマイクロ流体装置を組み込むことを含む。ここで、図１０を参照すれば、本明細書に開示される主題によってマイクロ流体装置内に材料を流す方法および／または化学反応を実施する方法に関する系が概要図で示される。系自体は全体的に１０００で示される。系１０００は中央演算ユニット１００２、１個または複数の駆動力作動器１０１０Ａ、１０１０Ｂ、１０１０Ｃおよび１０１０Ｄ、収集器１０２０、および検出器１０３０を含むことができる。いくつかの実施形態において、検出器１０３０はマイクロ流体装置（影で示される）と流体連通する。図８の系のマイクロ流体装置１０００、および図８中のこれらの参照数字は図１０に用いられる。中央演算ユニット（ＣＰＵ）１００２は、例えば、関連するモニター、キーボード、または他の所望のユーザインターフェース（user interface）を備える汎用のパーソナルコンピュータとすることができる。駆動力作動器１０１０Ａ、１０１０Ｂ、１０１０Ｃおよび１０１０Ｄは、本明細書に開示される主題を検討すれば当業者には明らかであろう任意の適切な駆動力作動器とすることができる。例えば、駆動力作動器１０１０Ａ、１０１０Ｂ、１０１０Ｃおよび１０１０Ｄは、ポンプ、電極、射出器、注射器、または材料をマイクロ流体装置に通すために使用することのできる他の装置とすることができる。したがって、代表的な駆動力自体は、毛細管作用、ポンプ駆動流体流れ、電気泳動系流体流れ、ｐＨ勾配駆動流体流れ、または他の勾配駆動流体流れを含む。
【０１２７】
図１０の概要図には、以下に説明するように、駆動力の少なくとも一部が、所望の溶液、薬剤等の流れの終点で提供することができることを説明するために、出口開口８１０Ｄに接続された駆動力作動器１０１０Ｄが示される。また、収集器１０２０は、反応生成物１０４８が、以下で論じるように、系の流れの終点で収集できることを示すために提供される。いくつかの実施形態において、収集器１０２０は流体貯蔵器を含む。いくつかの実施形態において、収集器１０２０は基板を含む。いくつかの実施形態において、収集器１０２０は検出器を含む。いくつかの実施形態において、収集器１０２０は治療処置が必要な対象を含む。便宜上、系の流れは図１０において方向矢Ｆ１、Ｆ２およびＦ３によって全体的に表される。
【０１２８】
図１０の参照を続ければ、いくつかの実施形態において、化学反応は集積化された流れ系１０００の中で行われる。いくつかの実施形態において、材料１０４０、例えば化学試薬はマイクロ流体装置１０００へ開口８１０Ａを経由して導入され、第２の材料１０４２、例えば第２の化学試薬は入口開口８１０Ｂを経由してマイクロ流体装置１０００へ導入される。駆動力作動器１０１０Ａおよび１０１０Ｂは化学試薬１０４０および１０４２をそれぞれマイクロ流体チャンネル８３１および８３３へ駆動する。化学試薬１０４０および１０４２の流れは流体貯蔵器８５０Ａおよび８５０Ｂに続き、薬剤１０４０および１０４２の貯蔵物が収集される。化学試薬１０４０および１０４２の流れはマイクロ流体チャンネル８３２および８３４中を交差点８６０Ａへ続き、化学試薬１０４０と１０４２の間に最初の接触が行われる。次いで、化学試薬１０４０および１０４２の流れは反応室８７０へ続き、化学試薬１０４０および１０４２の間の化学反応が進行する。
【０１２９】
図１０の参照を続ければ、反応生成物１０４４はマイクロスケールチャンネル８３６および交差点８６０Ｂへ流れる。次いで、化学試薬１０４６は、交差点８６０Ｂで始まり反応室８３８を通って流体貯蔵器８５０Ｃまで反応生成物１０４４と反応する。第２反応生成物１０４８が形成される。第２反応生成物１０４８の流れはマイクロスケールチャンネル８４０を通って開口８１０Ｄへ、最終的に収集器１０２０へ続く。したがって、ＣＰＵ１００２は、化学試薬１０４６が交差点８６０Ｂで適切な時に放出されて反応生成物１０４４に接触するように、駆動力作動器１０１０Ｃを作動する。
【０１３０】
（ＩＶ．Ｄ．ＰＦＰＥ系マイクロ流体装置の代表的な用途）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、サンプルの特性スクリーニング（screening）方法を開示する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、材料の分配方法を開示する。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、材料の分離方法を開示する。したがって、当業者であれば、本明細書に説明されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置は、ゲノムマッピング、急速分離、センサ、ナノスケール反応、インクジェット印刷、薬物送達、ラボオンチップ（Lab-on-a Chip）、インビトロ診断、インジェクションノズル（injection nozzles）、生物学的研究、薬物発見および材料科学などに用いるための高スループットのスクリーニング技術、診断および治療手段、研究手段、および携帯用監視装置または静止監視装置などで収集した土壌、水、および／または空気のサンプルなどの食品および天然資源の生物化学的監視を含むが制限されない、多くの用途に用いることができることを理解するであろう。
【０１３１】
（ＩＶ．Ｄ．１．サンプルの特性スクリーニング方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、サンプルの特性スクリーニング方法を開示し、方法は、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含み、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層が複数のチャンネルを含む、マイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）標的材料を提供するステップと、
（ｃ）複数のチャンネルの少なくとも１個にサンプルを配置するステップと、
（ｄ）サンプルを標的材料に接触させるステップと、
（ｅ）サンプルと標的材料の間の相互作用を検出するステップであって、相互作用の有無がサンプルの特性を示すステップとを含む。
【０１３２】
再び図１０を参照すれば、材料１０４０および１０４２の少なくとも１つはサンプルを含む。いくつかの実施形態において、材料１０４０および１０４２の少なくとも１つは標的材料を含む。したがって、「サンプル」は一般に特性に関する情報が望まれる任意の材料を指す。また、「標的材料」は、標的材料とサンプル間の相互作用に基づいて、サンプルの特性に関する情報を提供するために用いることのできる任意の材料を指すことができる。例えば、いくつかの実施形態において、サンプル１０４０が標的材料１０４２に接触するとき、相互作用が起きる。いくつかの実施形態において、相互作用は反応生成物１０４４を生成する。いくつかの実施形態において、相互作用は結合現象を含む。いくつかの実施形態において、結合現象は、例えば、抗体と抗原の間、基板とリガンドの間、またはさらに詳細には受容体とリガンドの間、または触媒と１種または複数種の化学試薬の間の相互作用を含む。いくつかの実施形態において、反応生成物は検出器１０３０によって検出される。
【０１３３】
いくつかの実施形態において、方法は、複数のチャンネルの少なくとも１個の中に標的材料を配置することを含む。再び図１０を参照すれば、いくつかの実施形態において、標的材料は活性材料８８０を含む。いくつかの実施形態において、標的材料は基板、例えば、図２Ａ〜２Ｄに示した非パターン層ＮＰＬを含む。いくつかの実施形態において、基板は半導体材料を含む。ここでさらに詳細に図２Ｂ〜２Ｄを参照すれば、いくつかの実施形態において、マイクロ流体装置の複数のチャンネルの少なくとも１個は、基板、例えば非パターン層ＮＰＬと流体連通している。いくつかの実施形態において、標的材料は基板、例えば、非パターン層ＮＰＬ上に配置される。いくつかの実施形態において、マイクロ流体装置の複数のチャンネルの少なくとも１個は、基板上に配置された標的材料と流体接続している。
【０１３４】
いくつかの実施形態において、方法は、複数のチャンネルの少なくとも１個の中に複数のサンプルを配置することを含む。いくつかの実施形態において、サンプルは、治療薬剤、診断薬剤、研究試薬、触媒、金属配位子、非生体有機材料、無機材料、食材、土壌、水、空気からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、サンプルは、化学的または生物学的化合物または成分の１種または複数種のライブラリーの１つまたは複数のメンバーを含む。いくつかの実施形態において、サンプルは、核酸鋳型、シークエンシング（sequencing）試薬、プライマー（a primer）、プライマー伸張産物、制限酵素、ＰＣＲ試薬、ＰＣＲ反応産物の１種または複数種、またはその組合せを含む。いくつかの実施形態において、サンプルは、抗体、細胞受容体、抗原、受容体リガンド、酵素、基質、免疫化学物質、免疫グロブリン、ウイルス、ウイルス結合成分、タンパク質、細胞因子、増殖因子、抑制剤、またはその組合せの１種または複数種を含む。
【０１３５】
いくつかの実施形態において、標的材料は抗体、抗原、酵素、制限酵素、色素、蛍光色素、シークエンシング試薬、ＰＣＲ試薬、プライマー、受容体、リガンド、化学試薬、またはその組合せの１種または複数種を含む。
いくつかの実施形態において、相互作用は結合現象を含む。いくつかの実施形態において、相互作用の検出は、分光光度計、流量計、光ダイオード、光電子増倍管、顕微鏡、シンチレーションカウンタ（scintillation counter）、カメラ、ＣＣＤカメラ、フィルム、光学検出系、温度センサ、導電率計、電位差計、電流計、ｐＨ計、またはその組合せの少なくとも１種または複数種によって行われる。
【０１３６】
したがって、本開示を検討した後、当業者であれば、本明細書に開示されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置が、その全体を参照して本明細書に組み込んでいる、Berghらの米国特許第６，７４９，８１４号、Berghらの米国特許第６，７３７，０２６号、Parceらの米国特許第６，６３０，３５３号、Wolkらの米国特許第６，６２０，６２５号、Parceらの米国特許第６，５５８，９４４号、Kopf-Sillらの米国特許第６，５４７，９４１号、Wadaらの米国特許第６，５２９，８３５号、Kercsoらの米国特許第６，４９５，３６９号、Parceらの米国特許第６，１５０，１８０号に記載されたものなど、様々なスクリーニング技術に使用できることを理解するであろう。さらに、本開示を検討した後、当業者であれば、本明細書に開示されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置が、例えば、その全体を参照して本明細書に組み込んでいるQuakeらの米国特許第６，７６７，７０６号に記載された、ＤＮＡ、タンパク質、または特定の生物化学系に関連する他の分子の検出に使用できることを理解するであろう。
【０１３７】
（ＩＶ．Ｄ．２．材料の分配方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、材料の分配方法を説明し、方法は、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含み、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層が複数のチャンネルを含み、複数のチャンネルの少なくとも１個が出口開口を含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも１種の材料を提供するステップと、
（ｃ）複数のチャンネルの少なくとも１個に少なくとも１種の材料を配置するステップと、
（ｄ）出口開口を経由して少なくとも１種の材料を分配するステップとを含む。
【０１３８】
再び図１０を参照すれば、いくつかの実施形態において、材料、例えば材料１０４０、第２材料１０４２、化学試薬１０４６、反応生成物１０４４、および／または反応生成物１０４８は出口開口８１０Ｄを通って流れ、収集器１０２０の中または上に分配される。
いくつかの実施形態において、材料は薬物を含む。いくつかの実施形態において、方法は、所定の投与量の薬物を計量するステップを含む。いくつかの実施形態において、方法は所定の投与量の薬物を分配するステップを含む。
【０１３９】
いくつかの実施形態において、材料はインク組成物を含む。いくつかの実施形態において、方法は、インク組成物を基板上に分配することを含む。いくつかの実施形態において、インク組成物の基板上への分配は印刷像を形成する。
したがって、本開示を検討した後、当業者であれば、本明細書に開示されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置が、その全体を参照して本明細書に組み込んでいる、Kaszczukらの米国特許第６，３３４，６７６号、DeBoerらの米国特許第６，１２８，０２２号、Wenらの米国特許第６，０９１，４３３号に記載された、マイクロ流体印刷に使用できることを理解するであろう。
【０１４０】
（ＩＶ．Ｄ．３．材料の分離方法）
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される主題は、材料の分離方法を説明し、方法は、
（ａ）光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層を含み、光硬化ペルフルオロポリエーテルのパターン層が複数のチャンネルを含み、複数のチャンネルの少なくとも１個が分離領域を含むマイクロ流体装置を提供するステップと、
（ｂ）少なくとも第１材料と第２材料を含む混合物をマイクロ流体装置中に分配するステップと、
（ｃ）分離領域を含む複数のチャンネルの少なくとも１個に混合物を流すステップと、
（ｄ）分離領域中で第１材料を第２材料から分離して少なくとも１種の分離された材料を形成するステップとを含む。
【０１４１】
再び図１０を参照すれば、いくつかの実施形態において、少なくとも１種の材料１０４０および第２材料１０４２は混合物を含む。例えば、材料１０４０、例えば混合物は、いくつかの実施形態において分離領域を含むマイクロ流体系を通って室８７０へ流れる。いくつかの実施形態において、分離領域は活性材料８８０、例えば、クロマトグラフィー材料を含む。材料１０４０、例えば混合物は、室８７０、例えば分離室中で分離されて、第３の材料１０４４、例えば分離された材料を形成する。いくつかの実施形態において、分離された材料１０４４は、検出器１０３０によって検出される。
【０１４２】
いくつかの実施形態において、分離領域はクロマトグラフィー材料を含む。いくつかの実施形態において、クロマトグラフィー材料はサイズ分離マトリックス、親和力分離マトリックス、およびゲル排除マトリックス、またはその組合せからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、第１材料または第２材料は、化学的または生物学的化合物または成分の１種または複数種のライブラリーの１つまたは複数のメンバーを含む。いくつかの実施形態において、第１材料または第２材料は、核酸鋳型、シークエンシング試薬、プライマー、プライマー伸張産物、制限酵素、ＰＣＲ試薬、ＰＣＲ反応産物の１種または複数種、またはその組合せを含む。いくつかの実施形態において、第１材料または第２材料は、抗体、細胞受容体、抗原、受容体リガンド、酵素、基質、免疫化学物質、免疫グロブリン、ウイルス、ウイルス結合成分、タンパク質、細胞因子、増殖因子、抑制剤、またはその組合せの１種または複数種を含む。
【０１４３】
いくつかの実施形態において、方法は分離された材料の検出を含む。いくつかの実施形態において、分離された材料の検出は、分光光度計、流量計、光ダイオード、光電子増倍管、顕微鏡、シンチレーションカウンタ、カメラ、ＣＣＤカメラ、フィルム、光学検出系、温度センサ、導電率計、電位差計、電流計、ｐＨ計、またはその組合せの少なくとも１種または複数種によって行われる。
したがって、本開示を検討した後、当業者であれば、本明細書に開示されるＰＦＰＥ系マイクロ流体装置が、その全体を参照して本明細書に組み込んでいる、Huangらの米国特許第６，７５２，９２２号、Chowらの米国特許第６，２７４，０８９号、Knappらの米国特許第６，４４４，４６１号に記載されたように、材料の分離に使用できることを理解するであろう。
【実施例】
【０１４４】
（Ｖ．実施例）
以下の実施例は、本明細書に開示される主題の実施形態を示すために含まれた。以下の実施例の或る態様は、本明細書に開示される主題の実施においてうまく働くことが見出されまたは意図される技術および手順に関して説明される。本開示および当分野の通常の技術水準の見地から、当業者であれば、以下の実施例は例示を意図しているだけであり、本明細書に開示される主題の範囲から逸脱することなく、多くの変化、修正、および変更が可能であることを理解することができる。
【０１４５】
（実施例１）
（光硬化官能化ＰＦＰＥ材料の合成）
官能化ペルフルオロポリエーテルの合成および光硬化の代表図は図１に提供される。
【０１４６】
【化１】
2007522433.tif 000006
【０１４７】
この方法は、前に報告された手順に基づく。Priolaらの論文、Macromol. Chem. Phys. 1997, 198, 1893-1907を参照されたい。反応は、市場で入手可能なＰＦＰＥジオール（（Ｍｎ）は３８００ｇ／モル）のイソシアナトエチルメタクリレートでのメタクリレート官能化を含む。後続の材料の光硬化は１重量％の２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンと混合し、ＵＶ線（λ＝３６５ｎｍ）への露出によって行われる。
【０１４８】
（実施例２）
（材料）
ポリ（テトラフルオロエチレンオキシド−コ−ジフルオロメチレンオキシド）α，ωジオール（ＺＤＯＬ、平均Ｍｎは約３，８００ｇ／モル、９５％  Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin, United State of America）、２−イソシアナトエチルメタクリレート（ＥＭＩ、99% Aldrich）、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（ＤＭＰＡ、99% Aldrich）、ジブチルスズジアセテート（ＤＢＴＤＡ、99% Aldrich）、および１，１，２−トリクロロトリフルオロエタン（Ｆｒｅｏｎ１１３、99% Aldrich）を受領したままで使用した。
【０１４９】
（実施例３）
（ＰＦＰＥジメタクリレート（ＤＭＡ）の調製）
典型的な合成において、ＺＤＯＬ（５．７２２７ｇ、１．５ミリモル）を乾燥した５０ｍＬの丸底フラスコに加え、アルゴンで１５分間パージした。次いで、ＥＩＭ（０．４３ｍＬ、３．０ミリモル）をＦｒｅｏｎ１１３（２ｍＬ）およびＤＢＴＤＡ（５０μＬ）と一緒に注射筒で加えた。溶液をオイル浴に浸漬し、５０℃で２４時間攪拌した。次いで、溶液をクロマトグラフカラム（アルミナ、Ｆｒｅｏｎ１１３、２ｃｍ×５ｃｍ）に通した。溶媒の蒸発によって透明な無色の粘度の高いオイルが生成し、これは０．２２μｍのポリエーテルスルホンフィルターを通すことによってさらに精製した。１Ｈ−ＮＭＲ（ｐｐｍ）；２．１,ｓ（３Ｈ）；３．７,ｑ（２Ｈ）；４．４,ｔ（２Ｈ）；４．７,ｔ（２Ｈ）；５．３,ｍ（１Ｈ）；５．８,ｓ（１Ｈ）；６．３,ｓ（１Ｈ）
【０１５０】
（実施例４）
（ＰＦＰＥ  ＤＭＡの光硬化）
典型的な硬化において、１重量％のＤＭＰＡ（０．０５ｇ、２．０ミリモル）を２ｍＬのＦｒｅｏｎ１１３と一緒に、透明な溶液が形成されるまでＰＦＰＥ  ＤＭＡ（５ｇ、１．２ミリモル）に加えた。溶媒の除去後、曇った高粘度のオイルを０．２２μｍのポリエーテルスルホンフィルターに通し、ＰＦＰＥ  ＤＭＡ中に分散しなかったすべてのＤＭＰＡを除去した。次いで、濾過したＰＦＰＥ  ＤＭＡを１０分間窒素パージしながらＵＶ光源（Electro-lite UV curing chanmer model no.81432-ELC-500, Danbury, Connecticut, United States of America, λ＝３６５ｎｍ）で照射し、透明なわずかに黄色のゴム状材料を得た。
【０１５１】
（実施例５）
（ＰＦＰＥ  ＤＭＡでの装置作製）
典型的な作製において、光開始剤を含むＰＦＰＥ  ＤＭＡ（実施例４で説明した）を、所望のフォトレジストパターンを含むＳｉウェハ上に厚さ２０μｍにスピンコート（８００ｒｐｍ）した。次いで、このウェハをＵＶ硬化室に置き、６秒間照射した。別途、所望のフォトレジストパターンを含むＳｉウェハを取り囲む金型に、光開始剤を含むＰＦＰＥ  ＤＭＡを注ぐことによって、厚い層（約５ｍｍ）の材料を製造した。ウェハはＵＶ光で１分間照射した。このステップに続いて、厚い層を除去し、装置の特定の領域に入口孔を注意深く穿孔した。次いで、２つの層のパターンが正確に配列されるように厚い層を注意深く薄層の頂部に置き、次いで装置全体を１０分間照射した。完了後、両方の層を互いに接着させたまま、装置全体をウェハから剥離した。これらの硬化時間は、構造欠陥と２層の適切な接着の間に良好な均衡が取れる最適露出時間となるように決定した。
【０１５２】
（実施例６）
（膨潤実験）
完全に硬化したＰＦＰＥ  ＤＭＡおよび完全に硬化したＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４（Dow Corning, Midland, Michigan, United States of America）をジクロロメタン中に浸漬して膨潤実験を行った。膨潤％は次の式で求めた。
膨潤％＝１００％＊（Ｗｔ−Ｗ０）／Ｗ０
式中、Ｗｔはジクロロメタンに時間ｔの間浸漬し、ティッシュペーパで軽く叩いて乾燥させた直後の材料の重さであり、Ｗ０は材料の元の重さである。
【０１５３】
（実施例７）
（流量測定）
２種の弾性体前駆体（ＰＦＰＥ  ＤＭＡおよびＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４）の粘度をＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ＡＲ２０００  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（New Castle, Delaware, United States of America）で測定した。測定は、３〜５ｍＬの材料で行った。Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４前駆体の測定は２つの成分を混合した後、直ちに行った。Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４の剪断速度は０．０３ｓ−１〜０．７０ｓ−１で変化し、粘度は各剪断速度で一定になった。ＰＦＰＥ  ＤＭＡの剪断速度は０．２８ｓ−１〜３４．７４ｓ−１で変化し、粘度はやはり剪断速度にかかわらず一定になった。粘度は、すべての測定された剪断速度について対数プロット上の平均粘度を利用することによって得た。これらの実験の生データを図１１に示す。
【０１５４】
（実施例８）
（動的機械分析（ＤＭＡ））
モジュラス測定をＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  ＤＭＡ  ７ｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（Boston, Massachusetts, United States of America）で行った。サンプルを４ｍｍ×８ｍｍ×０．５ｍｍ（幅×長さ×厚さ）の矩形に切断した。２個のサンプル各々への初期静止力は５ｍＮであり、負荷はサンプルが破壊するまで、または６４００ｍＮに達するまで、５００ｍＮ／分の速度で増加させた。引っ張りモジュラスは、応力／歪み曲線の初期勾配（約２０％歪みまで）から得た。
【０１５５】
（実施例９）
（動的機械熱分析）
２種の弾性体の熱転移はＳｅｉｋｏ  ＤＭＳ  ２１０  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（Seiko Instruments, Inc., 千葉県,日本）によって得た。サンプルを４ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍ（幅×長さ×厚さ）の矩形に切断した。次の設定を用いた。ランプ＝１０、最小張力／圧縮力＝１０．０００ｇ、張力／圧縮補正＝１．２、力振幅＝１００。温度掃引は−１４０℃〜５０℃の範囲であった。Ｔ’ｇは対応するＥ”（損失弾性率）対温度のプロットの最大値の温度から得た。
【０１５６】
（実施例１０）
（接触角測定）
ＫＳＶ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＣＡＭ  ２００  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ａｎｇｌｅ  Ｍｅｔｅｒ（KSV Instruments, Ltd., Helsinki, Finland）を用いて静的接触角を測定した。液滴は２５０μＬスクリュー頭注射筒を用いて完全に硬化した弾性体の各々の上に置いた。
【０１５７】
（実施例１１）
（結果）
耐溶媒性を測定するために、架橋したＰＦＰＥ  ＤＭＡとＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４、ＰＤＭＳの両方で古典的な膨潤測定を行った。Rubinstein, Mら、Polymer Physics; Oxford University Press: New York, 2003; p 398。ジクロロメタンに数時間浸漬前と後のサンプル重量を比較した。データは、９４時間後、ＰＤＭＳ網目構造が１０９重量％に膨潤したことを示したが、ＰＦＰＥ網目構造は無視できる程の膨潤（＜３％）を示した。
【０１５８】
ＰＤＭＳおよびＰＦＰＥ前駆体材料および完全に硬化した網目構造は類似した加工特性および機械的特性を有する。レオロジー実験は未硬化のＰＦＰＥ  ＤＭＡの２５℃での粘度が０．３６Ｐａ・ｓであり、未硬化のＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４の粘度よりかなり低いことを示した。しかし、両方の材料とも室温で高粘度のオイルであるので、ＰＦＰＥ材料も標準的なＰＤＭＳ装置の作製方法を用いることができるであろう。
【０１５９】
言い換えれば、本明細書に開示される主題のＰＦＰＥ材料は低粘度であり、注ぐことが可能である。これらの特性は、ＰＦＰＥ材料と、高い粘度を有するＫａｌｒｅｚ（登録商標）（DuPont Dow Elastomers, L.L.C., Wilmington, Delaware, United States of America）およびＶｉｔｏｎ（登録商標）（DuPont Dow Elastomers, L.L.C., Wilmington, Delaware, United States of America）などの他のフルオロ弾性体とを区別するものである。例えば、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）の粘度は１６０℃で７８００Ｐａ・ｓである。さらに、Ｋａｌｒｅｚ（登録商標）およびＶｉｔｏｎ（登録商標）はいずれも熱的に硬化するだけである。
【０１６０】
完全に硬化した材料で動的機械的熱分析（ＤＭＴＡ）を行った。ＰＦＰＥおよびＰＤＭＳ網目構造の両方とも、損失弾性率Ｅ”の最大値から明らかなように、低い温度転移（それぞれ−１１２℃および−１２８℃）を示した（図１２参照）。この転移は、２種の架橋した材料の室温での類似の弾性挙動を説明する。応力歪み分析は、完全に硬化したＰＦＰＥ系弾性体の引っ張りモジュラスが３．９ＭＰａであり、これは完全に硬化したＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４の測定値（２．４ＭＰａ）と類似している。静的接触角測定を両方の弾性体で行った。
【０１６１】
表ＩＶに示すように、ＰＦＰＥ  ＤＭＡ弾性体は、水およびメタノールに対して、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４よりも高い接触角を示した。トルエンおよびジクロロメタンは接触すると直ちにＳｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４を膨潤させ、測定が実施できなかった。しかし、これらの溶媒の接触角の値は、膨潤の起きないＰＦＰＥ  ＤＭＡ材料について得た。
【０１６２】
【表４】
2007522433.tif 000007
【０１６３】
いくつかの実施形態において、装置作製は図１３に示す手順に従って行った。この手順は、フィーチャーサイズに妥協しないで２層を接着する部分硬化技術を用いる。Unger, M. A.ら、Science 2000, 288, 113-116。ＰＦＰＥ  ＤＭＡ材料はスピンコートし、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４用に設計された手順を用いて成形した。
【０１６４】
２種の材料から作製された装置の溶媒適合性を比較するために、ジクロロメタン、アセトニトリル、メタノールを含む染色した溶液をＰＦＰＥチャンネルおよびＰＤＭＳチャンネルに毛細管作用によって導入した（図１４参照）。ＰＦＰＥチャンネルは、溶液が容易にチャンネルを通過し、膨潤の証拠を示さなかった。良好な濡れ挙動を示す明瞭な逆メニスカスが観察された。対照的にＰＤＭＳ装置には液滴に触れるとチャンネルが遮断されたので、溶液は侵入しなかった。対照実験として、染色したメタノール溶液は同じ方法で容易にＰＤＭＳチャンネルに導入された。バルブの作動は、厚い層のチャンネルの始まりに穿孔した小さな孔に、加圧した空気（約２５ｐｓｉ）を導入することによって行った。溶液がチャンネル中に存在するとき、バルブの作動が観察された（図１５参照）。
【０１６５】
本明細書に開示される主題の様々な詳細は、本明細書に開示される主題の範囲から逸脱することなく変更可能であることが理解されるであろう。さらに、前述の説明は例示のためのみであり、制限を目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１Ａ】本明細書に開示される主題による、パターン層の形成を記載する一連の概略端面図である。
【図１Ｂ】本明細書に開示される主題による、パターン層の形成を記載する一連の概略端面図である。
【図１Ｃ】本明細書に開示される主題による、パターン層の形成を記載する一連の概略端面図である。
【図２Ａ】本明細書に開示される主題による、２層のパターン層を含むマイクロ流体装置の形成を記載する一連の概略端面図である。
【図２Ｂ】本明細書に開示される主題による、２層のパターン層を含むマイクロ流体装置の形成を記載する一連の概略端面図である。
【図２Ｃ】本明細書に開示される主題による、２層のパターン層を含むマイクロ流体装置の形成を記載する一連の概略端面図である。
【図２Ｄ】本明細書に開示される主題による、２層のパターン層を含むマイクロ流体装置の形成を記載する一連の概略端面図である。
【０１６７】
【図３Ａ】開放流れチャンネルを示すＰＦＰＥ系マイクロ流体装置の断面図である。
【図３Ｂ】実質上閉鎖された流れチャンネルを示すＰＦＰＥ系マイクロ流体装置の断面図である。
【図４Ａ】矩形流れチャンネルの断面図である。
【図４Ｂ】湾曲上部表面を有する流れチャンネルの断面図である。
【図５Ａ】開放位置における側部作動バルブ構造を示す平面図である。
【図５Ｂ】遮断位置における側部作動バルブ構造を示す平面図である。
【０１６８】
【図６Ａ】複数の流れチャンネルを同時に作動する１個の制御チャンネルの上部概要図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示した制御チャンネル３２２に沿って示す立面断面図である。
【図７】様々なチャンネルを通って流れるようにされた多重系の概要図である。
【図８】本明細書に開示される主題による、マイクロ流体装置の概要平面図である。
【図９】生物ポリマー合成のための集積化されたマイクロ流体系の概要図である。
【図１０】本明細書に開示される主題によるマイクロ流体装置中に溶液を流し、または化学反応を行う系の概要図であり、マイクロ流体装置８００は図８に示した概要平面図に描かれている。
【０１６９】
【図１１】Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４とペルフルオロポリエーテルジメタクリレート（ＰＦＰＥ  ＤＭＡ）材料の粘度対剪断速度のプロットである。
【図１２】温度の関数として損失弾性率の最大値を示す、架橋したポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）とペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）材料の動的機械的熱分析（ＤＭＴＡ）追跡図である。
【図１３Ａ】代表的装置作製手順を示す図であり、図１３Ａで、ＰＦＰＥの薄層（２０μｍ）と厚い層（５ｍｍ）が部分的に硬化される。
【図１３Ｂ】代表的装置作製手順を示す図であり、図１３Ｂで、厚い層がそのウェハから剥離され、９０°回転され、薄層の上に置かれる。次いで装置全体を完全に硬化して２層を互いに接着させる。
【図１３Ｃ】代表的装置作製手順を示す図であり、図１３Ｃで装置がウェハから剥離される。
【０１７０】
【図１４】ＰＦＰＥ装置チャンネル（左）に入るジクロロメタン、アセトニトリル、メタノールの染色された溶液の写真である。比較として、膨潤のため同じサイズのＰＤＭＳチャンネルに入らない溶液を示す（右）。
【図１５Ａ】バルブの作動を示す写真であり、図１５Ａは溶媒を含まないチャンネルの上下図である。薄層上のチャンネル（流体）は垂直に走り、厚い層上のチャンネル（空気）は水平に走る。バルブの概要図は図の下に示される。
【図１５Ｂ】バルブの作動を示す写真であり、図１５Ｂは、アセトニトリル、ジクロロメタン、メタノールの染色された溶液で充填された薄層のチャンネルを示す。バルブの概要図は図の下に示される。
【図１５Ｃ】バルブの作動を示す写真であり、図１５Ｃは、厚い層チャンネル中に２５ｐｓｉの空気を導入することによってバルブ作動が生じた図である。バルブの概要図は図の下に示される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年11月10日(2005.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】（関連出願）  本出願は、２００３年９月２３日出願の米国特許仮出願番号第６０／５０５，３８４号、および２００３年１１月２１日出願の米国特許仮出願番号第６０／５２４，７８８号の優先権を主張するものであり、各々をその全体を引用することにより本明細書に組み込んでいる。（政府の権利）  本発明の一部は、海軍助成金第Ｎ０００１４−０２−１−０１８５号の事務所から拠出された合衆国政府の援助により、なされたものである。合衆国政府は、本発明の一部に対して特定の権利を有する。