(57)【要約】  レオメトリー装置は、外部表面と、少なくとも１つの第１の内部流路とを有する実質的に剛性材料のブロックを備えており、前記第１の内部流路は、前記ブロック内に実質的に平面に設けられ、前記ブロックは複数の孔を更に備えており、各孔は、それぞれの位置において、前記第１の内部流路に沿って、前記第１の内部流路と通じると共に、それぞれの位置から前記外部表面に至って、前記外部表面から前記第１の内部流路へのアクセスをもたらし、前記複数の孔は、前記第１の内部流路に沿った流体の流れを提供するためのポンプ手段に接続するために、第１の位置に通じる第１の孔と、第２の位置と通じており、前記第２の位置において流体の特性を測定するためにセンサが設けられるところの第２の孔と、第３の位置と通じており、前記第３の位置において流体の特性を測定するためにセンサが設けられるところの第３の孔とを含んでいる。
2013535682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レオメトリーに使用される装置であって、前記装置は、外部表面と、少なくとも１つの第１の内部流路とを有する実質的に剛性材料のブロックを備えており、前記第１の内部流路は、前記ブロック内に実質的に平面に設けられ、前記ブロックは複数の孔を更に備えており、各孔は、それぞれの位置において、前記第１の内部流路に沿って、前記第１の内部流路と通じると共に、それぞれの位置から前記外部表面に至って、前記外部表面から前記第１の内部流路へのアクセスをもたらし、前記複数の孔は、前記第１の内部流路に沿った流体の流れを提供するためのポンプ手段に接続するために、第１の位置に通じる第１の孔と、第２の位置と通じており、前記第２の位置において流体の特性を測定するためにセンサが設けられるところの第２の孔と、第３の位置と通じており、前記第３の位置において流体の特性を測定するためにセンサが設けられるところの第３の孔とを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の孔は、流体の貯蔵を保持するのに適した貯蔵手段に通じるために、第４の位置に通じる第４の孔を含んでいる、請求項１に記載した装置。
【請求項３】
前記第４の位置は、前記第１の位置に対して、前記第２及び第３の位置の下流である、請求項２に記載した装置。
【請求項４】
前記複数の孔は、第５の位置と通じる第５の孔を有しており、これを介して流体が流路に導入される、請求項１から３の何れか１つに記載した装置。
【請求項５】
前記複数の孔は、第６の位置と通じる第６の孔を有しており、これを介して流体が流路に導入される、請求項１から４の何れか１つに記載した装置。
【請求項６】
前記複数の孔の各々の少なくとも一部は、前記平面に対して実質的に垂直な方向に延びている、請求項１から５の何れか１つに記載した装置。
【請求項７】
前記複数の孔の各々はねじ切りされている、請求項１から６の何れか１つに記載した装置。
【請求項８】
前記複数の孔の少なくとも１つは、前記流路に近接する第１の部分と、前記外部表面に近接する第２の部分とを備えており、前記第１の部分は、前記流路と前記第２の部分との間に狭窄部を提供している、請求項１から７の何れか１つに記載した装置。
【請求項９】
前記第１の部分はほぼ円筒形状である、請求項８に記載した装置。
【請求項１０】
前記第１の部分は、前記孔が前記流路と通じている位置における前記流路の幅よりも小さい直径を有している、請求項９に記載した装置。
【請求項１１】
前記第１の部分は、前記流路の側部から実質的に前記平面に至る側部路を備えている、請求項８に記載した装置。
【請求項１２】
前記側部路は、前記側部路が前記流路と通じている位置における前記流路の幅よりも小さい幅を有している、請求項１１に記載した装置。
【請求項１３】
前記側部路は、前記流路からそれぞれの孔のチャンバー部分に至っており、前記チャンバー部分は、チャンバーを提供しており、前記チャンバーは、実質的に前記平面において広がって、前記側部路を介した前記流路との連通において、所定量の流体を収容する、請求項１１又は請求項１２に記載した装置。
【請求項１４】
前記第２の部分はほぼ円筒形状である、請求項８から１３の何れか１つに記載した装置。
【請求項１５】
前記第２の部分は、ポンプ手段、センサハウジング、リザーバ手段、又は、入口若しくは出口コネクタの対応するねじ切り部分が係合するためのねじ切り部分を備えている、請求項１４に記載した装置。
【請求項１６】
前記第１の部分は、少なくとも肩部によって前記第２の部分に連結されており、前記肩部に対してＯリングを押圧してシールする、請求項８から１５の何れか１つに記載した装置。
【請求項１７】
前記ブロックは、可視光線を実質的に通す、請求項１から１６の何れか１つに記載した装置。
【請求項１８】
前記ブロックは、ＰＭＭＡ又は溶融シリカから形成されている、請求項１から１７の何れか１つに記載した装置。
【請求項１９】
前記外部表面は実質的に平坦である、請求項１から１８の何れか１つに記載した装置。
【請求項２０】
前記ブロックは、第１のブロック部分と第２のブロック部分とを備えており、前記第１の内部流路は、前記第１及び第２のブロック部分の間の境界部分に設けられており、前記外部表面は、前記第２のブロック部分の外部表面であり、前記孔の各々は、前記境界部分を通って前記外部表面に至っている、請求項１から１９の何れか１つに記載した装置。
【請求項２１】
前記側部路、及び、場合により、前記チャンバー部分が、前記境界部分に設けられている、請求項１１から１３の何れか１つを引用する請求項２０に記載した装置。
【請求項２２】
前記第１の内部流路は、前記第１のブロック部分の平坦な面に凹部を形成し、そして、前記第２のブロック部分の平坦な面を前記第１のブロック部分の前記平坦な面に取り付けることによって形成される、請求項２０又は２１に記載した装置。
【請求項２３】
前記側部路、及び、場合により、前記チャンバー部分が、前記第２のブロック部分の前記平坦な面にそれぞれ凹部を有している、請求項２１を引用する請求項２２に記載した装置。
【請求項２４】
前記第１の内部流路は、狭窄部を備えている、請求項１から２３の何れか１つに記載した装置。
【請求項２５】
前記第２及び第３の位置は、前記狭窄部の両サイドに設けられている、請求項２４に記載した装置。
【請求項２６】
前記第２及び第３の位置は、各々、前記狭窄部に沿って設けられている、請求項２４に記載した装置。
【請求項２７】
前記第１の内部流路は、４つのアームを有する十字型の機構を有しており、前記複数の孔は、前記十字型の機構の各々のアーム内を流れる流体の圧力を測定するための複数の圧力センサを収容するために設けられた４つの孔を有している、請求項１から２６の何れか１つに記載した装置。
【請求項２８】
前記第１の内部流路は、複数の流れ影響付与機構を備えており、前記流れ影響付与機構は、前記第１の孔に接続されたポンプ手段によって、流体が前記複数の流れ影響付与機構を同時に通って流されるように、直列に設けられており、前記複数の孔は、複数のセンサを位置して、複数の流れ影響付与機構の各々において、各々に沿って、又は、各々を亘って流れる流体の少なくとも１つの特性を測定することを可能にするように設けられている、請求項１から２７の何れか１つに記載した装置。
【請求項２９】
前記ブロックは、実質的に前記平面に配置された複数の内部流路のネットワークを備えており、前記ネットワークは、前記第１の内部流路を含んでいる、請求項１から２８の何れか１つに記載した装置。
【請求項３０】
前記第１の位置は、前記第１の孔に接続されたポンプ手段によって、流体が前記ネットワーク中を通って流されるように設けられており、前記複数の孔は、複数のセンサを位置して、前記ネットワーク全体に亘る複数の位置を流れる流体の少なくとも１つの特性を測定することを可能にするように設けられている、請求項２９に記載した装置。
【請求項３１】
前記ブロックは、前記第１の内部流路を含む複数の別の内部流路を有しており、複数の孔のそれぞれは各々の別の流路に沿って異なる位置に通じており、これによって、前記ブロックを用いて、複数の別の流体試料の少なくとも１つのレオロジー特性を同時に測定することができ、各流体試料は、前記別の流路のそれぞれ１つに設けられる、請求項１から３０の何れか１つに記載した装置。
【請求項３２】
前記複数の別の内部流路の各々は、同一の形状を有している、請求項３１に記載した装置。
【請求項３３】
前記第１の孔に接続されて、流体を前記第１の流路に沿って流すためのポンプ手段を更に備える、請求項１から３２の何れか１つに記載した装置。
【請求項３４】
前記ポンプ手段は、定常流及び振動流の少なくとも１つを供給する、請求項３３に記載した装置。
【請求項３５】
前記ポンプ手段は、流体の試料を、前記第１の孔以外の孔を介して前記流路内に汲み上げるための吸引力を生成するように動作可能である、請求項３３又は請求項３４に記載した装置。
【請求項３６】
前記ポンプ手段は、制御された圧力を付与することによって前記流体の流れを提供するのに適している、請求項２２に記載した装置。
【請求項３７】
前記第２の孔内に配置されて、前記第２の孔内において、前記第２の位置に通じる流体の圧力を測定する圧力センサを更に備える、請求項１から３６の何れか１つに記載した装置。
【請求項３８】
前記圧力センサは、圧力センサハウジングに取り付けられ、前記圧力センサハウジングは、前記第２の孔の対応する雌ねじが係合する雄ねじを有している、請求項３７に記載した装置。
【請求項３９】
流体が前記第１の流路から前記第２の孔の外に流れることを防止するために設けられたシール手段を更に備える、請求項３７又は請求項３９に記載した装置。
【請求項４０】
前記シール手段は、前記圧力センサハウジングの表面と前記第２の孔の内面との間にシールを形成するために配置されたＯリングを備える、請求項３９に記載した装置。
【請求項４１】
前記Ｏリングは、前記ハウジングが前記第２の孔内にねじ込まれるときに、前記圧力センサハウジングの端面と前記第２の孔の肩部との間で押し付けられるように配置されている、請求項３８を引用する請求項４０に記載した装置。
【請求項４２】
前記第３の孔内に配置されて、前記第３の孔内において、前記第３の位置に通じる流体の圧力を測定する圧力センサを更に備える、請求項１から４１の何れか１つに記載した装置。
【請求項４３】
前記第１の流路は、５ｍｌ未満の容積空間を有している、請求項１から４２の何れか１つに記載した装置。
【請求項４４】
前記第４の孔に接続され、そして、前記第１の流路との連通において、所定量の流体を保持するように配置されたリザーバ手段を更に備える、請求項１から４３の何れか１つに記載した装置。
【請求項４５】
前記流路または各流路に流体を供給する自動供給システムを更に備える、請求項１から４４の何れか１つに記載した装置。
【請求項４６】
レオメトリー装置であって、前記装置は、外部表面と、少なくとも１つの第１の内部流路とを有する実質的に剛性材料のブロックを備えており、前記第１の内部流路は、前記ブロック内に実質的に平面に設けられ、前記ブロックは複数のアクセス孔を更に備えており、各孔は、それぞれの位置において、前記流路に沿って、前記流路と通じると共に、それぞれの位置から前記外部表面に至って、前記外部表面から前記流路へのアクセスをもたらし、もって、ポンプ手段及びセンサ手段を前記アクセス孔に選択的に接続して、前記流路に沿った流体の流れを提供し、そして、前記流路に沿って流れる流体の１又は２以上の特性を測定することを特徴とするレオメトリー装置。
【請求項４７】
各アクセス孔は、雌ねじを有している、請求項４６に記載した装置。
【請求項４８】
平坦な表面を有する実質的に剛性材料の第１の本体を準備し；
前記平坦な表面に少なくとも１つの通路を形成し；
前記第１の本体の前記平坦な表面と合わされる平坦な表面と、外部表面とを有する実質的に剛性材料の第２の本体を準備し；
前記第２の本体に、選択された複数の位置において、前記平坦な表面から前記外部表面に至るように複数の孔を形成し；
前記平坦な表面同士を一緒に合わせて、前記第１の本体の前記平坦な表面及び前記第２の本体の前記平坦な表面において、前記少なくとも１つの流路によって少なくとも１つの第１の内部流路を形成し、そして、各孔が、前記第１の内部流路に沿ってそれぞれの位置において、前記第１の内部流路と通じて、前記外部表面から前記第１の内部流路へのアクセスをもたらし、これにより、ポンプ手段及びセンサ手段を前記孔に接続して、前記第１の内部流路に沿った流体の流れを提供し、そして、前記第１の内部流路に沿って流れる流体の１又は２以上の特性を測定するレオメータを製造する方法。
【請求項４９】
平坦な表面を有する実質的に剛性材料の第１の本体を準備し；
前記平坦な表面に、流路と、前記流路の側部から広がる側部路と、必要に応じて、前記側部路の端部に側部チャンバーとを形成し；
前記第１の本体の前記平坦な表面と合わされる平坦な表面と、外部表面とを有する実質的に剛性材料の第２の本体を準備し；
前記第２の本体を貫通して、平坦な表面から外部表面に至る１つの孔を形成し；
前記平坦な表面同士を一緒に合わせて、前記流路及び前記第２の本体の前記平坦な表面によって１つの内部流路を形成し、そして、前記孔が、前記側部路又は前記側部チャンバーの何れかと通じ、これにより、センサ手段を前記孔に接続して、前記流路に沿って流れる流体の１つの特性を測定する
ことを含む、レオメータを製造する方法。
【請求項５０】
前記孔又はその各々にそれぞれ雌ねじを設けることを更に含む、請求項４８又は請求項４９に記載した方法。
【請求項５１】
前記平坦な表面同士を一緒に結合することを更に含む、請求項４８から５０の何れか１つに記載した方法。
【請求項５２】
前記第２及び第２の本体を各々熱可塑性材料から成形し、前記結合する工程は、熱結合することを含む、請求項５１に記載した方法。
【請求項５３】
圧力センサ素子を前記孔内に位置させることを更に含む、請求項４８から５２の何れか１つに記載した方法。
【請求項５４】
前記圧力センサ素子と前記第１の流路との間に狭窄部を設けることを更に含む、請求項５３に記載した方法。
【請求項５５】
シールを形成して、前記圧力センサを収容した前記孔から前記外部表面に流体が流れることを防止することを更に含む、請求項４８又は請求項４９に記載した方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試料流体のレオロジー特性用装置であるレオメトリー装置に関する。特に、ある実施形態は、これに限られるものではないが、高分子溶液、ＤＮＡ及びたんぱく質溶液、滑液、血液、及び、他の細胞溶液等の極微量の複合流体を用いた流体試料の大規模なハイスループットレオロジー特性用のマイクロレオメータ及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料流体の粘性及び弾性等のレオロジー特性を測定するための様々なレオメータが公知である。例えば、米国特許公開公報第２００８／０１３４７６５A１号は、微細加工された複数の流路を有するマイクロレオメータを開示しており、この流路は、複数の狭窄領域を形成する構造変化を組み込んでいる。ここに開示されたマイクロレオメータはまた、流路の一方の側部を形成する材料内に埋め込まれた数多くの圧力センサを備えている。
【０００３】
このように、圧力センサは、流路内を流れる流体とは直接的には接触しない。流れる流体から圧力センサを分離する材料の厚さは、圧力センサが、センサの様々な位置において流れる流体の圧力を示す測定値を提供することができるように構成される。このように、流路を形成する材料の本体に圧力センサを埋め込む（即ち、一体化する）という目的によって、流路内の流体の流れは、圧力センサによって阻害されたり、乱されたりすることはなく、流路の滑らかな、連続した内部表面が提供されるということが確保される。このような装置は使用されてはいるものの、圧力センサの一体的な構造に関連する不利益な点は、このような装置の製造は困難であり、及び／又は高価であり、一度装置を製造してしまうと、圧力センサを配置する場所において柔軟性がなく、薄い厚さの材料であっても、これによって圧力センサを流れる流体から分離することによって、試料について得られる圧力測定値の精度が低下する可能性があるということである。しかも、これは、試料流体の安定した状態での粘性を測定することしかできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ある実施形態に係る本発明の目的は、先行技術に関連した１つ又は複数の問題を少なくとも部分的に除去し、軽減し、又は、解決することである。
【０００５】
ある実施形態の目的は、大規模なハイスループットレオロジー測定用のレオメトリー装置を提供することである。他のある実施形態の目的は、振動流の下における動的測定用のレオメトリー装置を提供することである。他のある実施形態の目的は、従来の装置よりも製造が簡単で安価なレオメトリー装置を提供ことである。他のある実施形態の目的は、１つ又は複数の流路内を流れる試料の特性を測定するために使用されるセンサのタイプ及び位置に関して、ユーザに柔軟性を提供するレオメトリー用の装置を提供することである。他のある実施形態の目的は、非常に小さい容積（即ち、１００マイクロリットル及びそれよりも小さい）を有する流体の試料から流れに関する測定値を得るために使用可能なレオメトリー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴によれば、レオメトリーに使用される装置であって、前記装置は、外部表面と、少なくとも１つの第１の内部流路とを有する実質的に剛性材料のブロックを備えており、前記第１の内部流路は、前記ブロック内に実質的に平面に設けられ、前記ブロックは複数の孔を更に備えており、各孔は、それぞれの位置において、前記第１の内部流路に沿って、前記第１の内部流路と通じると共に、それぞれの位置から前記外部表面に至って、前記外部表面から前記第１の内部流路へのアクセスをもたらし、前記複数の孔は、前記第１の内部流路に沿った流体の流れを提供するためのポンプ手段に接続するために、第１の位置に通じる第１の孔と、第２の位置と通じており、前記第２の位置において流体の特性を測定するためにセンサが設けられるところの第２の孔と、第３の位置と通じており、前記第３の位置において流体の特性を測定するためにセンサが設けられるところの第３の孔とを含んでいることを特徴とする装置が提供される。
【０００７】
ある実施形態においては、ブロックは単一の材料本体から製造される。しかしながら、他の実施形態においては、このブロックは別々の部品から製造され、組み立てられる。例えば、ある実施形態においては、ブロックは、内部に形成された１つの又は複数の内部流路を有する実質的に剛性材料のレオチップ（rheochip）と、レオチップ用のサービスモジュールと言ってもよい、特定の材料の別のブロック又は本体とから形成されており、この別のブロックは、レオチップ及びサービスモジュールが一緒に固定された場合に、レオチップ内の１つ又は複数の流路と通じるように、ブロックを貫通して形成された複数の孔を有している。
【０００８】
従って、先行技術の装置とは異なり、流路が形成されている材料のブロック（例えば、マイクロ流体チップ）内に複数のセンサを埋め込んだり、一体化したりする必要がない。これにより、ブロック（及び延いてはマイクロレオメータ全体）を費用効果が良い方法で製造することができる。ブロック（例えば、マイクロ流体チップ）内に複数のセンサを一体化する代わりに、これらのセンサをブロック中（例えば、サービスモジュール中）に設けられた複数の孔（これらを、アクセス孔、チャンバー又はアパーチャという場合もある）内に位置させてもよい。従って、ある実施形態においては、使用されるセンサのタイプ及び数、並びに、実際のそれらの位置に関して柔軟性がもたらされる。ブロック（例えば、サービスモジュール）に、内部流路に沿って、複数の場所にアクセスすることをもたらす数多くのアクセス孔を設けて、複数の圧力センサ又は複数の他のセンサを所望の場所に挿入して、内部流路内を流れる流体を監視してもよい。
【０００９】
ある実施形態においては、複数の孔は、第４の孔を有しており、これは、第４の位置と通じて、流体の貯蔵を保持するのに適した貯蔵手段に接続されている。他のある実施形態においては、この第４の位置は、第１の位置に対して、第２及び第３の位置の下流である。換言すれば、この第１の位置は、第２及び第３の位置の一方の側にあってもよく、また、第４の位置は、第２及び第３の位置の他方の側にあってもよい。
【００１０】
ある実施形態においては、複数の孔は、第５の孔を有しており、これを介して流体が流路に導入される。この第５の孔を、流体を流路から抽出又は放出するために用いてもよい。または、他の実施形態においては、複数の孔は、第６の孔を有しており、これを介して流体が流路から抽出又は放出される。
【００１１】
ある実施形態においては、複数の孔の各々（又は、複数の孔の各々の少なくとも一部）は、前記平面に対して実質的に垂直な方向に広がっている。
【００１２】
ある実施形態においては、前記複数の孔の各々はねじ切りされている（即ち、これは、孔にねじこまれる部品の対応する雄ねじが係合するための雌ねじを有している）このねじ切りされた構造によって、他の部品をブロックに接続させて、完全なレオメータ又はレオメトリーシステムを形成することが容易になる。
【００１３】
ある実施形態においては、複数の孔の少なくとも１つは、流路に近接する第１の部分と、外部表面に近接する第２の部分とを備えており、第１の部分は、流路と第２の部分との間に狭窄部を提供している。他のある実施形態においては、複数の孔の各々は、この構造（即ち、狭窄部を組み入れる）を有している。
【００１４】
これは、この構造を有する複数のセンサを収容する複数の孔に特に有利である。この構造により、孔内の流体と直接的に接触して配置してもよいが、狭窄部によって流路から分離されるところのセンサによって実質的な影響を受けることなく（即ち、乱されることなく）、流路内を流れることが可能になる。
【００１５】
ある実施形態においては、孔の狭窄部分は、流路から上方に、流路の平面に対してほぼ垂直な方向に、外部表面に向かって広がっている。他の実施形態においては、孔の狭窄部分は、例えば、流路の側部から横方向に広がっていてもよい。
【００１６】
ある実施形態においては、第１の部分はほぼ円筒形状であり、この第１の部分は、孔が流路と通じている位置における流路の幅よりも小さい直径を有していてもよく、そうすることが有利である。このように直径が狭窄された第１の部分を用いることは、センサ装置を補助して、流体を流路内で影響を受けない状態に置くことが可能である。
【００１７】
ある実施形態においては、上述した孔又は各孔の第２の部分はほぼ円筒形状であり、例えば、第１の部分の直径よりも実質的に大きい直径を有している。換言すれば、上述した孔又は各孔は、外部表面に向かうにつれて、この孔を流路に接続する狭窄部から広がっていてもよい。
【００１８】
ある実施形態においては、狭窄部を有する孔の第１の部分は、流路の側部から実質的に流路の平面に至る側部路を備えている。このようなある実施形態においては、この側部路は、側部路が流路と通じている位置における流路の幅よりも小さい幅を有している。流路と通じる側部路の口は、試験用の流体が側部路を満たして、人が監視を試みている流路内における流体の流れに影響を与えることを回避するものでもあるが、一般的には、この側部路の口は、製造技術が許容する限り小さくすべきである。
【００１９】
ある実施形態においては、側部路は、流路からそれぞれの孔のチャンバー部分（側部チャンバーということもある）に至っており、このチャンバー部分は、チャンバーを提供しており、このチャンバーは、流路のほぼ平面において広がって、側部路を介した流路との連通において、所定量の流体を収容する。適切なセンサを、側部チャンバー内の流体と接続されるように（接触するように）配置してもよく、これは、側部路そのもの内の流体と直接的に接続されるようにセンサを配置するよりも容易である。
【００２０】
ある実施形態においては、第２の部分は、ポンプ手段、センサハウジング、リザーバ手段、入口若しくは出口コネクタ、又は、レオメータ若しくはレオメトリーシステム全体を構成するために必要な他の部品若しくは機器の対応するねじ切り部分が係合するためのねじ切り部分を備えている。
【００２１】
ある実施形態においては、第１の部分は、肩部によって第２の部分に連結されており、この肩部に対してＯリングを押圧してシールし、例えば、孔内の、流路と通じた容積空間をシールする。
【００２２】
ある実施形態においては、ブロックは、可視光線を実質的に通して、マイクロ粒子画像速度測定及び他のレオ−光学的測定を容易にする。ある実施形態においては、ブロックは、ＰＭＭＡ又は溶融シリカから形成されている。ある実施形態においては、外部表面は実質的に平坦である。
【００２３】
ある実施形態においては、上記ブロックは、第１のブロック部分と第２のブロック部分とを備えており、第１の内部流路は、第１及び第２のブロック部分の間の境界部分に設けられており、上記外部表面は、第２のブロック部分の外部表面であり、上記孔の各々は、上記境界部分から第２のブロック部分を通って上記外部表面に至っている。上述から明らかなように、ある実施形態においては、１つの又は複数の孔は、境界部分から第２の部分を通って外部表面に広がることに加えて、境界部分にほぼ沿って広がる部分をも備えていてもよい。
【００２４】
例えば、ある実施形態においては、複数の孔のうちの少なくとも１つが、それぞれの流路から横方向に広がる側部路を有しており、この側部路を、第１及び第２のブロック部分の境界部分に設けてもよい。側部路に加えて、側部チャンバー又はチャンバー部分を含むアクセス孔を有する実施形態においては、このチャンバー部分をこの境界部分に設けてもよい。通常は、関連ある孔は、側部路又は側部チャンバーから外部表面に上方に広がる更なる１つの又は複数の部分を有している。
【００２５】
ある実施形態においては、第１のブロック部分は、上述したように、第１のブロック部分はレオチップであってもよく、また、第２のブロック部分は、サービスモジュールであってもよい。ある実施形態においては、第１及び第２のブロック部分間の結合部分が目に見えるものであってもよく、ここにおいて、例えば、ブロックは、第１及び第２のブロック部分を一緒に締め付けることによって形成される。他の実施形態においては、第１及び第２のブロック部分間の結合部分は目に見えなくてもよく、ここにおいて、例えば、ブロックは、単一の構造を有しており、又は、第１及び第２のブロック部分は、最初は別体の材料から構成されるが、これらの間の境界部分は少なくとも実質的に目に見えないように、一緒に取り付けられる。ある実施形態においては、第２及び第２のブロック部分は、最初は別体であるが、その後、一緒に熱接合されてもよい。
【００２６】
ある実施形態においては、上記第１の内部流路は、第１のブロック部分の平坦な面に凹部を形成し、そして、第２のブロック部分の平坦な面を第１のブロック部分の上記平坦な面に取り付けることによって形成される。
【００２７】
ある実施形態においては、複数の孔のうちの１つ又は複数は、側部路、及び、場合により、側部チャンバー又はチャンバー部分を有しており、側部路及び／又は側部チャンバーは、第１のブロック部分の平坦な面にそれぞれ１つ又は複数の凹部を形成することによって形成されたものであってもよい。流路を限定する凹部を形成するために用いられる同一の製造技術を用いて、側部路及び何れかの側部チャンバーを形成してもよく、そうすることが有利である。マイクロ加工技術及び／又はリソグラフィー技術を用いて、幅が非常に小さい流路及び側部路を形成してもよく、そうすることが有利である。
【００２８】
ある実施形態においては、第１の内部流路は狭窄部分（即ち、狭窄部）を有しているが、これを設けて、第１の非狭窄部を第２の非狭窄部に接続してもよい。
【００２９】
ある実施形態においては、第２及び第３の位置は、上記狭窄部の両サイドに設けられているが、他の実施形態においては、これらは、狭窄部に沿って各々設けられている。
【００３０】
ある実施形態においては、第１の内部流路は、４つのアームを有する十字型の機構を有しており、複数の孔は、上記十字型の機構の各々のアーム内を流れる流体の圧力を測定するための複数の圧力センサを収容するために設けられた４つの孔を有している。従って、このような装置を用いて、十字型の機構の中央部のよどみ点付近の延長流下のレオロジー特性を測定してもよい。
【００３１】
ある実施形態においては、第１の内部流路は、複数の流れ影響付与機構を備えており、前記流れ影響付与機構は、第１の孔に接続されたポンプ手段によって、流体が複数の流れ影響付与機構を同時に通って流されるように、直列に設けられており、上記複数の孔は、複数のセンサを位置して、複数の流れ影響付与機構の各々において、各々に沿って、又は、各々を亘って流れる流体の少なくとも１つの特性を測定することを可能にするように設けられている。他の実施形態においては、ごく限られた数の流れ影響付与機構へのアクセスを可能にするように、複数の孔を設けてもよい。
【００３２】
ある実施形態においては、ブロックは、実質的に平面に配置された複数の内部流路のネットワークを備えており、上記ネットワークは、第１の内部流路を含んでいる。例えば、内部流路のネットワークを設けて、人間又は動物の血管系を再現してもよい。このような実施形態においては、第１の孔に接続されたポンプ手段によってこのネットワークを通過する流体の流れが提供されるように、第１の位置を設け、センサを配置して、このネットワーク全体における複数の位置での流体の流れの少なくとも１つの特性を測定することができるように、複数の孔を設けてもよい。ある実施形態においては、複数の別のポンプ手段をそれぞれの複数の孔に接続して、複数の位置からネットワーク内に流体の流れを提供してもよい。
【００３３】
ある実施形態においては、ブロックは、上記第１の内部流路を含む複数の別の内部流路を有しており、複数の孔のそれぞれは各々の別の流路に沿って異なる位置に通じており、これによって、ブロックを用いて、複数の別の流体試料の少なくとも１つのレオロジー特性を同時に測定することができ、各流体試料は、上記別の流路のそれぞれ１つに設けられる。従って、このような装置を利用して、多数の流体試料のレオロジー特性を同時に測定することができる。好ましくは、このような実施形態を、流体の異なる複数の試料を試験用の別のそれぞれの流路に自動的に供給するための自動供給装置と組み合わせてもよい。
【００３４】
ある実施形態においては、すく数の異なる流体試料について、同一の測定が同時に実行されるように、複数の別の内部流路の各々は、同一の形状を有している。他の実施形態においては、上述から明らかなように、異なる試験を、異なる試料について同時に実行することができるように、複数の別の流路が異なる形状を有していてもよい。
【００３５】
ある実施形態においては、この装置は、第１の孔に接続されて、流体を第１の流路に沿って流すためのポンプ手段を更に備える。ある実施形態においては、このポンプ手段は、定常流及び振動流の少なくとも１つを供給するように動作可能である。ある実施形態においては、このポンプ手段は、これらの種類の流れの双方を提供するように制御可能であってもよい。ある実施形態においては、このポンプ手段は、圧力ポンプ、即ち、試験用の流体に制御された圧力を付与することによって流体の流れを提供するポンプ手段である。ある実施形態において用いられているポンプ手段は、これとは異なり、試験用流路を通る流体の流速を設定し、又は、決定するように設けられたある作動部材又は膜を備えている。ある実施形態においては、ポンプ手段を設けて、複数の流路において流体の流れを同時に提供する。
【００３６】
ある実施形態においては、ポンプ手段は、流体の試料を、第１の孔以外の孔を介して流路内に汲み上げるための吸引力を生成するように動作可能である。例えば、特徴付けられる所定量の流体を複数の孔のうちの１つに接続されたリザーバに供給し、次いで、ポンプ手段を動作させて、流体をリザーバから汲み上げて、流路と、この流路に通じた他の複数の孔内のアクセス可能な容積空間（例えば、複数のセンサ又はセンサ素子が設けられる側部チャンバー）とを満たすための吸引力を生成してもよい。
【００３７】
ある実施形態においては、この装置は、第２の孔内に配置されて、第２の孔内において、第２の位置に通じる流体の圧力を測定する圧力センサ（圧力センサ素子ともいう）を更に備える。ある実施形態においては、圧力センサは、圧力センサハウジングに取り付けられ、この圧力センサハウジングは、第２の孔の対応する雌ねじが係合する雄ねじを有している。
【００３８】
この実施形態においては、この装置は、流体が第１の流路から第２の孔の外に流れることを防止するために設けられたシール手段を更に備えていてもよい。ある実施形態においては、シール手段は、圧力センサハウジングの表面と第２の孔の内面との間にシールを形成するために配置されたＯリングを備える。ある実施形態においては、上記Ｏリングは、ハウジングが第２の孔内にねじ込まれるときに、圧力センサハウジングの端面と第２の孔の肩部との間で押し付けられるように配置されている。この実施形態においては、圧力センサ又はセンサ素子を、Ｏリングによって第２の孔内にシールされた流体と直接的に接触するように設けてもよい。
【００３９】
同様に、ある実施形態においては、この装置は、第３の孔内に配置されて、第３の孔内において、前記第３の位置に通じる流体の圧力を測定する圧力センサを更に備えていてもよい。
【００４０】
上述から明らかなように、流路内を流れる流体の他の複数の特性を測定するための複数のセンサを、上述した圧力センサに加えて、又は、その代わりに組み入れてもよい。これらの付加的な、又は、代替えのセンサを、上述した複数の方法のうちの何れか１つの方法で、解除可能なアタッチメントに適し、複数の孔内でシールする複数のハウジングに接続してもよく、そうすることが有利である。
【００４１】
ある実施形態においては、第１の流路は、１００マイクロリットル未満の容積空間を有している。ある他の実施形態においては、第１の流路は、更に小さい容積空間を有している。
【００４２】
ある実施形態においては、この装置は、第４の孔に接続され、そして、第１の流路との連通において、所定量の流体を保持するように配置されたリザーバ手段を更に備える。この実施形態においては、保持された所定量の流体の表面が大気に露出するように、上記リザーバを設けてもよい。
【００４３】
ある実施形態においては、この装置は、流路または各流路に流体を供給する自動供給システムを更に備える。
【００４４】
本発明の他の特徴によれば、レオメトリー装置が提供され、上記装置は、外部表面と、少なくとも１つの第１の内部流路とを有する実質的に剛性材料のブロックを備えており、上記第１の内部流路は、ブロック内に実質的に平面に設けられ、上記ブロックは複数のアクセス孔を更に備えており、各孔は、それぞれの位置において、流路に沿って、上記流路と通じると共に、それぞれの位置から外部表面に至って、上記外部表面から流路へのアクセスをもたらし、もって、ポンプ手段及びセンサ手段を上記アクセス孔に選択的に接続して、上記流路に沿った流体の流れを提供し、そして、上記流路に沿って流れる流体の１又は２以上の特性を測定する。
【００４５】
各アクセス孔は、雌ねじを有して、複数のセンサ、ポンプ手段等の接続を容易にしてもよく、そうすることが有利である。
【００４６】
本発明の他の特徴によれば、下記を含む、レオメータを製造する方法が提供される：平坦な表面を有する実質的に剛性材料の第１の本体を準備し；上記平坦な表面に少なくとも１つの通路を形成し；第１の本体の平坦な表面と合わされる平坦な表面と、外部表面とを有する実質的に剛性材料の第２の本体を準備し；第２の本体に、選択された複数の位置において、平坦な表面から外部表面に至るように複数の孔を形成し；上記平坦な表面同士を一緒に合わせて、第１の本体の平坦な表面及び第２の本体の平坦な表面において、上記少なくとも１つの流路によって少なくとも１つの第１の内部流路を形成し、そして、各孔が、第１の内部流路に沿ってそれぞれの位置において、第１の内部流路と通じて、上記外部表面から第１の内部流路へのアクセスをもたらし、これにより、ポンプ手段及びセンサ手段を孔に接続して、第１の内部流路に沿った流体の流れを提供し、そして、第１の内部流路に沿って流れる流体の１又は２以上の特性を測定する。
【００４７】
本発明の他の特徴によれば、下記を含む、レオメータを製造する方法が提供される：平坦な表面を有する実質的に剛性材料の第１の本体を準備し；上記平坦な表面に、流路と、流路の側部から広がる側部路と、必要に応じて、側部路の端部に側部チャンバーとを形成し；第１の本体の平坦な表面と合わされる平坦な表面と、外部表面とを有する実質的に剛性材料の第２の本体を準備し；第２の本体を貫通して、平坦な表面から外部表面に至る１つの孔を形成し；上記平坦な表面同士を一緒に合わせて、上記流路及び第２の本体の平坦な表面によって１つの内部流路を形成し、そして、上記孔が、側部路又は側部チャンバーの何れかと通じ、これにより、センサ手段を上記孔に接続して、流路に沿って流れる流体の１つの特性を測定する。
【００４８】
流路及び側部路を、同一の製造技術、例えば、マイクロ加工技術及び／又はリソグラフィー技術を用いて、同時に形成してもよく、そうすることが有利である。従って、側部路の幅を非常に小さくすることができ、その存在が流路における流体の流れに影響を及ぼすことがなく、流路において流体の特性の監視又は測定を行うことが可能になる。ある実施形態においては、従来のドリル技術又は他の機械加工技術等の精度の低い技術を用いて、第２の本体を貫通する孔を形成してもよい。流路に通じる側部路の端部の反対の側部路の端部に側部チャンバーを組み込んでいる実施形態においては、側部チャンバーを、例えば、側部路の幅よりも大きい少なくとも１つの寸法にように、比較的大きくして、第２の本体の孔と側部チャンバーとの位置合わせを容易にしてもよく、そうすることが有利である。従って、第２の本体を貫通する孔を、側部路を形成するために用いられる技術よりも精度の低い技術を用いて形成してもよいが、第２の本体の位置合わせだけは、精密に加工された側部路ではなく、側部チャンバーに通じるように孔を位置させるために十分な精度をもって行う必要がある。次いで、側部路と通じ、延いては、側部路を介して、流路内を流れる流体とも通じる適宜のセンサを、第２の本体の孔内に位置させてもよい。
【００４９】
ある実施形態においては、この方法は、孔又はその各々にそれぞれ雌ねじを設けることを更に含む。
【００５０】
ある実施形態は、平坦な表面同士を一緒に結合することを更に含む。この実施形態においては、第１及び第２の本体の各々を、熱可塑性材料から成形してもよく、結合する工程は、熱結合することを含んでいてもよい。
【００５１】
ある実施形態においては、この方法は、圧力センサ素子（圧力センサともいう）を複数の孔のうちの少なくとも１つに位置させることを更に含む。この方法においては、この方法は、圧力センサ素子と第１の流路との間に狭窄部を設けることを含んでいてもよい。これを、孔が流路への比較的狭い開口を有し、センサを収容するための外部表面に近接した位置においては幅が広い部分を有するように形成された、センサを収容するための孔を設けることによって実現してもよく、そうすることが有利である。この方法は、シールを形成して、圧力センサを収容した孔から外部表面に流体が流れることを防止することを更に含んでいてもよい。
【００５２】
シールされた容積空間又は側部チャンバー内にセンサを、小径口等の狭窄部によって流路から分離した状態で設けることは有利であり、流路内を流れる流体の特性を、流れを乱すことなく、また、製造中に１つ又は複数のセンサを第１又は第２の本体内に組み込むという高価で柔軟性がない手段を必要とすることはく、正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図面において、
【図１】本発明の実施形態に係る、大規模なハイスループットレオロジー特性用のレオチップ型マイクロレオメータの主要な構成要素の組立て状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレオメータの構成要素の概略を示す。
【図２ａ−２ｉ】本発明の実施形態に係るレオメトリー装置の構成要素を示す。
【図３】本発明の他の実施形態に従ったレオメトリー装置を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る更なるレオメトリー装置を示す。
【図５】本発明の更に他の実施形態（過渡的で安定した状態の粘性を測定するためのレオチップ構造の一例）を示す。
【図６】本発明の他の実施形態に従ったレオメトリー装置を示す。
【図７】本発明の更に他の実施形態（微小循環における血行｛けっこう｝動態を再現するためのレオチップ構造の一例）を示す。
【図８−１０】本発明の特定の実施形態の更に詳細な事項を示す。
【図１１】本発明に係る他のレオメータの一部の概略を示す。
【図１２】本発明の実施形態に係るレオメトリー装置の一部を上方から見た概略図である。
【図１３】図１２の装置のＡ−Ａ線に沿った断面の概略を示す。
【図１４】図１２の装置のＢ−Ｂ線に沿った断面の概略を示す。
【図１５】上部ブロックを結合し、それぞれの孔に圧力センサを配置した状態における、図１２の装置のＡ−Ａ線に沿った断面の概略を示す。
【図１６】本発明の実施形態に係る他のレオメトリー装置の一部を上方から見た概略図である。
【図１７】図１６の装置のＡ−Ａ線に沿った断面の概略を示す。
【図１８】上部ブロック部を所定の位置に結合した状態における、図１６の装置のＡ−Ａ線に沿った断面の概略を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係るレオメータ（レオメトリー装置及び／又はレオメトリーシステムともいう）は、第１のブロック部分１１を第２のブロック部分１２に取り付けることによって形成された実質的に剛性を有し、透明な材料のブロック１を備えている。組み立てられたブロック１は、３つの別の同一平面内にあるマイクロ流路１４ａ、１４ｂ、及び１４ｃを有している。これらの３つの流路は、第１のブロック部分１１と第２のブロック部分１２との平坦な合わせ面間の境界部分に形成されている。ブロック１はまた、複数のアクセス孔２を有しており、その各々は、それぞれの位置において、その流路の長さに沿った複数の内部流路のうちの１つと通じ、その位置からブロック１の実質的に平坦な外部表面１３に向かって上方に延びるように構成されている。
【００５５】
従って、各孔又はアパーチャ２は、複数の内部流路のうちの１つに対するアクセスをもたらして、ポンプ手段、複数のセンサ等をブロック１に取付け、流路１４ａ−ｃにおける流体の流れの測定特性を生ずる。この第１の実施形態においては、ポンプ手段３ａは、流路１４ａと通じる第１の孔に接続されて、この流路に沿った流れを提供する。流路１４ａと通じる第２及び第３の孔には、圧力センサが位置しており、これらの圧力センサの各々は、圧力センサハウジング４ａに取り付けられている。流路１４ａと通じる第４の孔には、マイクロリザーバ５ａが取り付けられており、入口／出口コネクタ６ａが第５の孔に挿入されている。第２の内部流路１４ｂに関して言えば、センサハウジング４ｂが、複数の通じるアクセス孔のうちの１つに挿入されており、入口／出口コネクタ６ｂが更なるアクセス孔に挿入されている。
【００５６】
第３のマイクロ流路１４ｃに関して言えば、更なるポンプ手段３ｃが、センサハウジング４ｃとしての対応するアクセス孔に挿入される状態で示されている。リザーバ５ｃは、複数のアクセス孔のうちの１つに既に配置されており、入口／出口コネクタ６ｃが、更なるアクセス孔２に挿入される状態で示されている。
【００５７】
図面に示した装置によれば、センサのタイプや位置に関する特別な配置、及び、実際のポンプ手段に関する特別な配置において柔軟性を有するという利点をもたらすことは明らかである。異なる複数のセンサをブロックに取り付けて（即ち、埋め込んで）、組み込まれたマイクロ流路にアクセスし、又は、様々なレオロジー測定を実行してもよい。図面に示した装置においては、複数のポンプ手段３ａ及び３ｃを独立して制御して、流路１４ａ内に収容された第１の試料、及び、流路１４ｃ内に収容された別の試料について、別のレオロジー測定を同時に実行することも可能である。
【００５８】
図２を参照すれば、同図は、本発明の他の実施形態を示している。この場合も同様に、ブロック１は、下方部分１１と上方部分１２とを備え、この上方部分１２は、実質的に平坦な外部表面１３を有している。実質的に単一の平面内にある流路１４は、上方及び下方ブロック１１、１２の合わせ面間の実質的に境界部分に形成されている。マイクロポンプ３を配置して、流路１４内において所望の流速での流体の定常流、又は、所望の周波数及び振幅での振動流を生成している。定常流速、周波数及び振幅の各々は、ＰＣ及びコントローラ、ＡＤ／ＤＡ変換器、並びに、データ解析手段を備える制御手段７による、マイクロポンプ３の適切な制御によって調節可能である。
【００５９】
このマイクロポンプ３は、上方ブロック１２における第１の孔２１に接続されている。ハウジング４に取り付けられた複数の圧力センサが孔２２及び２３に接続されている。図には示されていないが、複数の圧力センサ素子が、流路１４に近接したそれぞれの孔２２及び２３内に正に存在する所定量の試験流体と直接的に接触するように、これらの素子は、これらのハウジング４の下端、又は、その近傍に配置される。これらの圧力センサもまた、制御手段７に接続される。特徴付けられるべき所定量の流体を保持するのに適したマイクロリザーバ５は、第４の孔２４に取り付けられ、ここの収容された流体の表面５０は、この例においては大気圧に露出している。
【００６０】
このシステムは、第５の孔２５に接続された入口／出口コネクタ６を更に備えている。マイクロポンプ３及び入口／出口コネクタ６の各々は、流体収集及び除去ユニット１０１にも接続されたバルブ１００に接続される。このバルブ１００は、制御手段７によって制御される。このシステムは、試料アレイ（即ち、少量の流体）９、及び、各試料の測定後に、システムを洗浄し浄化するための洗浄液のリザーバ１０にアクセスするのに適したロボット流体供給システム８を更に備えている。特定の試料についての測定を実行するために、ロボット流体供給システムは、試料の配列９から試料にアクセスし、この試料をマイクロリザーバ５内に投入し、次いで、マイクロポンプを制御して、試料流体を、マイクロリザーバから流路１４内に汲み下ろし、そして、圧力センサ孔２２及び２３内の側部の容積を満たす。供給後に、マイクロポンプを制御して、所望の流れを生成し、そして、複数の圧力センサを用いて、孔２２及び２３が通じている流路１４に沿った２つの位置での流体の圧力の測定値を得る。
【００６１】
図２ａ−２ｉを参照すると、これらの図は、本発明のある実施形態に係る様々な構成要素を示している。図２ａは、様々なデザインのマイクロ加工された流路を備えたレオチップを示している。このレオチップは、実質的に平坦な表面１１０に形成された複数の流路（溝又は凹部ともいう）１４０ａ−１４０ｃを有する剛性材料の第１のブロックである。これらの流路の各々は、それぞれ狭窄部１４０１ａ−１４０１ｃを有している。
【００６２】
図２ｂは、図２ａに示された第１の本体１１の平坦な表面１１０と合わされる平坦な表面１３１を有する上方本体１２を示している。この本体又はブロック部分を、流れ及び温度を制御するための、レオチップ用サービスモジュールともいうが、これは、レオチップ、マイクロポンプ、マイクロセンサプローブ（圧力、温度、ｐＨ、酸素、二酸化炭素等）、マイクロリザーバ、バルブ、入口及び出口コネクタ等を組み込んでもよい。この第２の部分１２は、複数の孔を有しており、これらの各々は、第２の本体１２を通って、下方の平坦な表面１３１から上方の外部表面１３に延びている。これらの孔は、それぞれの第１の孔２１ａ−２１ｃ、それぞれの第２の孔２２ａ−２２ｃ、それぞれの第３の孔２３ａ−２３ｃ、それぞれの第４の孔２４ａ−２４ｃ、及び、それぞれの第５の孔２５ａ−２５ｃを有している。各孔は、上方部分１２が下方部分１１に取り付けられたときに、各孔が、これらの部分１１及び１２間の境界部分に形成された複数の内部流路のそれぞれの１つにアクセスをもたらすように位置している。
【００６３】
図２ｃは、マイクロポンプ３を示しており、これは所定の流速での定常流、又は、所定の周波数及び振幅での振動流を生成するための動作が可能である。図２ｄは、所定の形状のセンサハウジングを示しており、これは、本発明の実施形態において、様々なセンサ又はセンサ素子を保持するために使用される。従って、このハウジング４を配置して、圧力センサ、温度センサ、ｐＨセンサ等の様々なマイクロセンサプローブを収容又は保持してもよい。
【００６４】
このセンサハウジングは、第１のほぼ円筒形状部分４１と、第２のほぼ円筒形状部分４２とを備えている。第１の円筒形状部分４１は、第２の円筒形状部分４２よりも小さい直径を有しており、表面モジュール１２における第２又は第３の孔２２、２３の何れか１つに挿入されるように構成されている。図には示されていないが、第２及び第３の孔２２、２３内に設けられた対応する雌ねじが係合されるように、ねじ切りされていてもよい（雄ねじを備えていてもよい）。図には示されていないが、センサハウジング４によって保持されたセンサを、第２の部分４２から更に離れて、第１の部分４１の端部又はそれに近接する位置に設けてもよい。つまり、センサハウジングが対応する孔２２又は２３内に位置させれば、センサは、それぞれの流路に近接して配置される。
【００６５】
図２ｅは、本発明の実施形態において使用される試料マイクロリザーバを示している。このマイクロリザーバ５は、試験されるべき所定量の流体試料を保持するための内部空洞５０を有しており、これは、サービスモジュールの第４の孔２４ａ−２４ｃのうちの１つに位置される第１の円筒形状部分５１（これは雄ねじを備えていてもよい）と、これよりも広い直径の第２の円筒形状部分５２とを有している。
【００６６】
図２ｆは、本発明の実施形態において使用される入口／出口コネクタを示している。この場合も同様に、このコネクタは、サービスモジュールの複数の孔の何れか１つに挿入される第１の円筒形状部分６１と、これよりも大きな直径の第２の円筒形状部分６２とを備えている。このコネクタ６はまた、その長さ方向の軸線に沿って、コネクタを完全に貫通する流体導管を提供するボア６０を有している。図２ｇ−２ｉは、図２に示されたシステムの更なる構成要素を示している。
【００６７】
図３を参照すると、同図は、本発明の他の実施形態を示している。この実施態様において、剛体ブロック１は、３つの別々の内部流路１４ａ、１４ｂ及び１４ｃと、ブロック１の上方外部表面から内部流路へのアクセスをもたらす複数のアクセス孔２を有している。各アクセス孔２は、外部表面近傍に、比較的大きな直径を有する上方部分と、比較的小さな直径を有し、比較的大きな直径を有する部分とそれぞれの内部流路との間に狭窄部を提供する下方部分とを有している。この実施形態においては、孔をそれぞれの流路に接続するために各下方孔部分によって提供された口部２０の直径は、関連する位置における流路の幅よりも小さい。
【００６８】
図３の実施形態においては、流路１４ａ−１４ｃの各々はそれぞれ狭窄部又は狭窄部分１４１ａ−１４１ｃを備えている。同図の上方部分には、これらの狭窄部分１４１ａ−１４１ｃのうちの２つが更に詳細に示されている。これらの狭窄部の両側に位置する孔に圧力センサを配置して、更なる複数の孔２に接続されたポンプ手段によって、流体の流れがそれぞれの流路に沿って提供されるときの、狭窄部全域における圧力降下を測定してもよい。
【００６９】
上述から明らかなように、図３の実施形態は、レオチップから形成されたブロック１と、対応するサービスモジュールとを備えていてもよい。従って、図３の実施形態は、様々なサイズのマイクロ流路におけるせん断粘度及び伸長粘度を同時に測定するためのレオチップ構造の一例を示すものと考えられる。
【００７０】
図３には、複数のアクセス孔２が示されているが、図の明確性を損なわないように、それらの全てに符号が付されている訳ではない。しかしながら、各々のアクセス孔は、ブロック１の上方の外部表面に円形状の開口を有していることは明らかである。この図において、３つの流路の端部におけるアクセス孔は、入口／出口接続及びポンプ接続のための孔である。各流路の左側の端部における小さな孔の丁度右側の大きな孔は、リザーバに接続するための孔である。各狭窄部のすぐ隣でこれを取り巻く一対の孔は、複数のセンサを配置することができる孔である。
【００７１】
図４を参照すると、これは、更に他の実施形態を示している。ここにおいても同様に、３つの別の流路１４ａ−１４ｃはブロック１の内部に設けられている。第１の流路１４ａは、一連の狭窄部又は狭窄機構１４１ａを備えており、この第１の流路１４ａへの複数のアクセス孔が設けられて、ポンプ手段の接続を可能にして、この流路における流体の流れを提供し、複数の位置における圧力の測定を可能にしている。これらの位置は、連続する狭窄部１４１ａの両側における複数の位置を含む。流路１４ｂには、比較的長い狭窄部分１４１ｂが設けられており、そして、複数のアクセス孔を設けて、複数の圧力センサを取り付け、もって、狭窄部分そのものに沿った２つの位置における圧力の測定を可能にしている。同様に、第３の流路１４１ｃは、複数のアクセス孔を備えて、ポンプ手段がこの流路に沿った流れを提供することを可能にし、また、狭窄部分１４１ｃに沿った２つの位置において、比較的狭窄されていない部分の圧力を測定することを可能にしている。
【００７２】
図５を参照すれば、同図は、他の実施形態を示しており、これを、過渡的で安定した状態の粘性を測定するためのレオチップ構造という。ブロック１の内部に形成された流路１４は、４つのアーム１４３１−１４３４を有する十字型機構又は十字路１４３を備えている。複数のアクセス孔２が設けられており、これらの孔のうちの４つを配置して、十字型機構１４３の４つのアームの各々の間で複数の異なる圧力測定を行うことを可能にしている。ポンプ手段をアクセス入口孔に接続して、流路１４内に流体の流れを提供してもよい。この実施形態においては、孔２１は、流路１４内において流体の流れを提供するためのポンプ手段又は他のポンプ手段に接続するための孔である。複数のアクセス孔２２は、複数の圧力センサが配置される孔である。アクセス孔２５は、孔２６と同様に、出口孔である。
【００７３】
図６を参照すると、これは、本発明の他の実施形態を示している。ここで、ブロック１は、複数の機構１４３、１４４を備える流路装置を備えている。機構１４３は十字路であり、その中央は通常はよどみ点を形成する。機構１４４は、細胞成分を血漿から分離するためのものである。上述から明らかなように、図６に示された装置は、複数の細胞成分を血漿から分離し、それらのせん断粘度及び伸長粘度を測定するためのレオチップ構造の一例である。孔２１は、入口でありポンプ接続用の孔である。孔２６（複数の小さな孔のうちの残り）は出口孔である。複数の孔２２ａは、高濃度の細胞成分を有する血液のレオロジー特性を測定するための複数の圧力センサを収容するための複数の圧力センサ孔である。孔２２ｂは、せん断流下での血漿のレオロジー特性を測定するための複数のセンサを配置するための複数の圧力センサ孔である。孔２２ｃは、伸長流下での血漿のレオロジー特性を測定するための複数の圧力センサ孔である。
【００７４】
図７を参照すると、これは、本発明の更に他の実施形態を示している。ここで、ブロック１は、血管系を再現するための分岐構造を有する、流路の実質的に平坦な内部ネットワーク１４００を備えている。このブロックには、複数の孔が設けられて、ネットワーク全体に亘る複数の異なる位置における圧力測定のためのアクセスを提供している。更なる孔が設けられて、分岐ネットワークを通って流れを提供するためのポンプ手段を接続することを可能にしている。特に、孔２１ａは、入口及び押出しポンプ孔であり、これは、流路１４００の分岐ネットワークを通って流体を供給又は押し出すためのポンプが取り付けられる孔である。孔２６ａは出口孔である。孔２１ｂは出口及び引張りポンプ孔であり、これは、流路のネットワークを通って流体を引き出し又は汲み上げるための吸引力を発生するようにポンプ手段が取り付けられる孔である。孔２６ｂは他の出口孔である。孔２２は、ネットワーク全体に亘る様々な点において圧力を測定し、そして、このネットワーク中の異なる複数の点間の圧力差を測定するための複数の圧力センサを配置するための孔である。
【００７５】
図８を参照すると、これは、本発明の実施形態における、センサハウジング４２のブロック１への取付けを示している。ハウジング４の第１の円筒形状部分４１は、孔２の上方部分２２内に位置している。この第１の部分４１は、平坦な端面４３を有しており、ここに、圧力センサ４００が位置している。ハウジングの部分４１及び孔の部分２２は、雄ねじ及び雌ねじをそれぞれ備え、もって、ハウジング４１を孔２内にねじ込んで、平坦な端面４３と、第２の孔の部分２２を第２の孔の部分２１に接続する平坦な肩部２３との間でＯリング４０２を押圧している。部分２１は、より小さな直径を有して、狭窄部を形成している。
【００７６】
上述したように、この実施例においては、圧力センサ素子４００は、ハウジングの端面４３に配置されている。上述から明らかなように、他の実施形態においては、圧力センサ４００の位置は別であってもよい。例えば、これを、ハウジングの端面に近接して、又は、その端面の丁度内側に配置してもよい。しかしながら、これらの実施形態には共通して、圧力センサ４００は、流路１４内を流れる流体とそれ自身で（狭窄部２１を介して）流体接触しているアクセス孔２（即ち、センサハウジング４、シール手段４０２及び孔２の間に形成されたチャンバー）内の少量Ｖの流体と直接的に接触するように配置されているという事実が共通して存在する。
【００７７】
ある実施形態においては、孔２の狭窄部又は第１の部分２１は、約０．３ｍｍの直径を有しており、また、この狭窄部が通じている流路１４の幅は、約０．３ｍｍである。狭窄部２１の直径をこのように、接続点での流路の幅よりも実質的に小さくするように調整することによって、流路１４内の流体の流れが、流路１４の壁における接続部分２１の口によって実質的に影響を受けることがなく（即ち、阻害されたり、乱されることがなく）、そして、アクセス孔２内の所定量の流体Ｖの圧力が、狭窄部２１の丁度次の点における流体の圧力と実質的に等しくなる。上述から明らかなように、Ｏリング４０２には、例えば、ゴム等の様々な材料を用いてもよい。また、上述から明らかなように、様々な他のタイプのシール手段を用いて、センサハウジングと、ハウジング又はその構成部品が挿入されるアクセス孔２との間に適切なシールを形成してもよい。
【００７８】
図９を参照すれば、これは、本発明の実施形態において、レオメータブロック１のアクセス孔２１に接続されたマイクロポンプアセンブリ（ポンプ手段）の詳細を示している。このマイクロポンプアセンブリ３は、ポンプ駆動手段を収容した本体を備えており、このポンプ駆動手段は、定常流又は振動流を提供するように制御可能である。このアセンブリ３は、複数の接続部分を有しており、その各々は、実質的に円筒形状であり、その下方はアクセス孔２１内に挿入される。図には示されていないが、ある実施形態においては、ポンプアセンブリ３の接続部分は、雄ねじを備えており、これには、アクセス孔２１内に設けられた対応する雌ねじ（ねじ穴又はねじ穴を有するものともいう）が係合する。ポンプアセンブリ３の下方の接続手段の下には、縁なし硬質ゴムシール４０３、即ち、縁部を有していない硬質ゴムシール状のシール手段が設けられている。このゴムシールは、中央孔、アパーチャ又はボアを有しており、これによって、ポンプアセンブリ３の出口導管又はボアが流路１４と流体接続されている。
【００７９】
図１０を参照すれば、これは、本発明のある実施形態における入口又は出口コネクタ５の構造を示している。このコネクタ５は、第１の直径の第１の円筒形状部分５１と、上述した直径よりも大きい第２の直径の第２の円筒形状部文５２とを備えている。第１の円筒形状部分５１は、マイクロレオメータのブロック１の対応するボア又はアクセス孔２５内に収容されている。中央のボアは、その長さ方向の軸にほぼ沿って、コネクタの両方の部分に貫通しており、そして、これは、コネクタ５の軸線の端部と、ブロック１の表面との間で押し付けられた他の縁なし硬質ゴムシール４０３の孔、アパーチャ又はボアによって、流路１４と流体接続されている。
【００８０】
図１１を参照すれば、これは、本発明の実施形態に係るレオメータの部品を示している。このレオメータは、ブロック１を備えており、これは、ブロック内に形成された２つの流路１４ａ、１４ｂを有している。アクセス孔は、これらの２つの流路を結ぶ点からブロックを貫通して上方の表面１３に向かって延びている。この孔は、複数の流路と直接的に通じた下方部分２０１と、この下方部分２０１よりも実質的に広い幅を有する上方部分２０２とを有している。この上方部分２０２は、実質的に円筒形状であり、肩部２０３は、上方及び下方部分２０１、２０２を連結している。所定量の試料流体を収容するのに適したリザーバ５が孔に固定され、即ち、適宜の手段によって孔の上方部分２０２に固定されている。
【００８１】
ある実施形態においては、この固定は、リザーバの外側表面、及び、孔の内部表面に設けられたねじによって行われる。但し、他の実施形態においては、他の固定手段を用いてもよい。例えば、ある実施形態においては、リザーバ５を孔内に押し込んで（例えば、締まりばめによって）取り付けてもよい。リザーバ５の端面は、Ｏリング４０２を孔の肩部に対して押し付けて、シールを形成する。このリザーバ５は、０．１から２ｍｌの範囲内の所定量Ｖ１、例えば、１ｍｌの試料流体を収容するのに適している。
【００８２】
この装置は、圧力ポンプの形式のポンプ手段をも備えている。この圧力ポンプは、圧縮ガスのシリンダ等の高圧源３１を備えている。この高圧源３１は、コントローラ７の制御下において、制御可能なレギュレータ３２に接続されている。この制御可能なレギュレータ３２は、リザーバ５に接続され、そして、リザーバ内の所定量Ｖ２の流体であって、所定量の試料流体の表面と接触する流体の圧力を決定する。コントローラ７は、制御可能なレギュレータ３２を制御して、リザーバ５内の所定量の流体Ｖ２の圧力を設定するが、この特別な実施形態においては、この圧力は、高圧源３１の圧力以下の如何なる値に制御することが可能である。
【００８３】
従って、圧力ポンプ手段は、試料流体に付与される圧力を設定すると共に、この圧力を試料流体に付与することによって、試料流体を複数の流路１４Ａ及び１４Ｂに沿って同時に流す。従って、所望の場合には、流体を一定圧力で提供するように流すことも可能である。同様に、供給圧力は、複数の流路を通過する流体の流速を決定する。
【００８４】
図には２つの流路が示されているが、他の実施形態においては、圧力ポンプが、単一の流路のみにおいて流体の流れを提供し、又は、それよりも多くの数の流路に沿って流体の流れを同時に提供してもよい。有利なことに、この圧力の提供によって、安定した流れの状態を迅速に実現することが可能になり、従って、必要量として、少量の試料（即ち、試験）流体のみで済む。この圧力の提供は、他の実施形態とは異なっており、ここにおいては、試料流体と接触するある作動膜の代わりにポンプ手段を配置して、流速を決定している。
【００８５】
このような簡単な構造は、注射器ポンプ及び圧電ポンプを含む。流量を制御するこのような実施形態においては、このシステムでの結果的に得られる圧力は、流速によって決定される。生物学的物質の小さい試料の試験には、図１１に示した圧力提供システムが特に便利である。従って、本発明の実施形態を、医療診断等の医療の応用に用いてもよい。
【００８６】
図１２を参照すれば、これは、本発明の実施形態に係るレオメータの一部を上方から見た概略図である。図１２は、第１のブロック部分１１の上方の平坦な表面１１０の一部を示しており、この第１のブロック部分は、そこに形成された流路１４０を形成する凹部を有している。この流路は、この実施例においては、従来のマスキング及びエッチング技術を含むリソグラフィー技術によって形成されている。
【００８７】
図に示された部分におけるこの流路１４０は、一定の幅Ｗ１を有している。流路１４０を形成すると同時に、側部路１４１及び側部チャンバー１４２（ブロックにおける関連する孔又はアクセス孔のチャンバー部分ともいう）が形成される。この側部路１４１は、この実施例においては、Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２（例えば、幅Ｗ１の１０％又はそれよりも小さい値未満）を有しており、側部路１４１の口は、およそ位置Ｐで流路１４０と通じている。側部路１４１の反対側の端部は、側部チャンバー１４２に接続しており、これは、この実施例においては、第１のブロック部分１１の表面１１０におけるほぼ円形状の凹部によって提供されている。
【００８８】
他の実施形態においては、この側部チャンバー１４２は別の形状を有していてもよい。しかしながら、この側部チャンバー１４２は側部路１４１よりも実質的に広いことが便利である。上述から明らかなように、側部路１４１は、流路１４０と側部チャンバー１４２との間に実質的な狭窄部を提供している。２つのブロック部分が一緒に取り付けられるときに、上方のブロック部分１２を貫通する孔の第１の部分の、側部チャンバー１４２に対する位置を示す破線２０１もこの図に示されている。これから明らかなように、第１の孔の部分２０１は、側部路１４１の幅よりも実質的に大きい直径を有している。有利なことに、この側部チャンバー１４２を設けることによって、製造が容易になる。２つのブロック部分を一緒に取り付けるときに、上方のブロック部分の孔が少なくとも部分的に側部チャンバー１４２と重なるような十分な精度で、この孔を形成することができれば、上方のブロックにおけるこの孔は、側部路１４１と通じ、従って、流路１４０の位置Ｐと通じる。
【００８９】
図１３を参照すれば、これは、図１２に示した下方のブロックの一部のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１４は、Ｂ−Ｂ線に沿った第２の断面図である。
【００９０】
図１５を参照すれば、これは、下方のブロック部分１１と、上方のブロック部分１２の平坦な表面との間に、流路及び側部路が形成されるように、上方のブロック部分１２が下方のブロック部分１１に取り付けられた状態の装置の断面を示している。上方のブロック部分は、そこに形成された孔を有しており、この孔は下方部分２０１を有し、この下方部分は、側部チャンバー１４２の周囲内に完全に位置する口部を提供するように配置される。この孔は、下方部分２０１よりも僅かに広い上方部分２０２を有している。平坦な肩部２０３は、この下方部分２０１を上方部分２０２に接続している。この孔の上方部分内に、圧力センサハウジング４２が設けられ、このハウジングは、孔の肩部２０３と係合し、同肩部に対してＯリングを押し付けるように配置された端面４３を有している。
【００９１】
この端面４３に、圧力センサ素子４００が配置されている。従って、圧力センサハウジング４２は、Ｏリング４０２を介して、上方のブロック部分１２と共にシールを形成する。圧力センサ素子４００は、圧力センサハウジング、Ｏリング、肩部２０３、下方の孔の部分２０１及び側部チャンバー１４２間の密閉された空間に収容された所定量の流体の圧力を感知するように配置される。従って、圧力センサ素子４００は、流路１４０内の点Ｐと、側部路１４１を介して通じるこの容量Ｖの流体の圧力を感知することが可能である。
【００９２】
有利なことに、この側部路１４１の幅は非常に小さくなされているので、流路１４０内の流れの条件を乱すことがなく、上方のブロックの孔を十分に大きく形成して、その中に圧力センサを配置することを容易にし、そして、側部チャンバー１４２を設けることによって、上方のブロック部分１２に形成された孔の部分と、側部路１４１及び側部チャンバー１４２によって提供されたアクセス孔の一部との結合を容易にすることができる。上述から明らかなように、側部路１４１及び側部チャンバー１４２は、上方及び下方のブロック間の境界部分にほぼ沿って広がるアクセス孔の一部を形成している。アクセス孔の残りは、上方のブロック部分１２内に設けられ、流路の平面からブロックの上方の表面１３にほぼ上方に向かって延びている。
【００９３】
図には、単一の側部路及び単一の側部チャンバーのみしか示されていないが、明らかなように、実施形態は、複数の側部路、及び必要に応じて、複数の側部チャンバーを含んでいてもよく、これらの各々は、それぞれの位置で流路に通じて、流路に沿った流体の流れを乱すことなく、その位置において流体の特性を測定することができる。
【００９４】
図１６を参照すれば、これは、図１２に示された装置とほぼ同一の構造を有する他の実施形態の一部を示しているが、側部路１４１が側部チャンバー内に広がっていないことにおいて異なっている。図１７は、Ａ−Ａ線に沿った断面を示している。上方のブロック部分１２を下方のブロック部分１１に正確に位置合わせするためには、２つのブロック部分を一緒に取り付けるときに、上方のブロック部分１２を貫通して設けられた孔の口を側部路１４１と少なくとも部分的に重ねなければならない。上方のブロック部分１２の孔が（図において破線２０１で示されたように）比較的小さい口を有する場合には、下方のブロック部分１１に対する上方のブロック部分１２の位置決め、及び、上方の部分における口の形成を高い精度で行わなければならない。
【００９５】
これは、ある実施形態において実行されている。しかしながら、他の実施形態においては、上方のブロック部分１２の孔２は、図１６の破線２で示されたように、比較的広い口を有するように構成されている。この孔が比較的広い口を有するように構成することによって、下方のブロックに対して上方のブロックを位置決めする必要性、及び、上方のブロックにおける孔の位置決め精度が減少する。
【００９６】
図１８を参照すれば、これは、下方のブロック部分１１に取り付けられる比較的広い口を有する孔２を有する上方のブロック部分１２を示している。側部路１４１と孔２との間の重なりがかなりあり、従って、孔２に収容された圧力センサ４００は、側部路１４１を満たしている所定量の流体Ｖと通じている。ここにおいてもまた、圧力センサ４００は、比較的大きく、狭窄された側部路１４１を介して、流路１４０における点Ｐでの流体の圧力を感知することができる。図１８に示された装置においては、圧力センサハウジング４２は、上方のブロック部分１２を貫通する孔２の内側側壁に対するシールを形成し、従って、Ｏリングは必要ない。
【００９７】
上述から明らかなように、本発明の実施形態は、１つ又は複数のマイクロ流路を備え、複数の流体のレオメトリー特性を提供するものでもよい。ある実施形態を適用して、安定したせん断及び伸長粘度を測定するものでもよい。
【００９８】
ある実施形態においては、ポンプ手段は、注射器ポンプ又は容積型ポンプであってもよい。しかしながら、圧電アクチュエータ等の他のタイプのポンプ手段を使用してもよい。本発明の実施形態は、圧力センサ、温度センサ、及び、流体の特性を測定するための他のセンサ等の様々なセンサを組み込んでもよい。
【００９９】
ある実施形態は、伸長粘度を測定するためのクロス−スリット状の流路形状を有する流路又は流路ネットワークを有している。
【０１００】
ある実施形態は、微視的な流れにおける複合流体の完全なレオメトリー及び流れ特性のために構成されたレオチップレオメータともいえる。この実施形態は、安定したせん断及び公称伸長粘度を測定することのみならず、１０００Ｈｚ又はそれよりも高い周波数で小振幅又は大振幅の振動実験（ＳＡＯＳ又はＬＡＯＳ）を行うことによって、貯蔵及び損失弾性率を測定するために用いてもよい。ある実施形態は、モジュラー構造を有しており、ＳＡＯＳ及び／又はＬＡＯＳ実験用の小型高精度圧電アクチュエータと、又は、これの代替手段としての、安定した流れ実験用の注射器又は他の容積型ポンプを組み込んでいる。
【０１０１】
ある実施形態は、性能に妥協することなく、費用効率が高い方法で、大量生産に適した硬質プラスチック又は溶融シリカ材料製のマイクロ流体チップともいえる。レオチップ及び様々な交換可能なセンサを備える本発明の実施形態がモジュラー構造を有することによって、本発明の実施形態は、性能に妥協することなく、費用効率が高い方法で、様々な流路形状に沿った様々なインタロゲーションポイントにおける複数のセンサの配置に関して、大きな柔軟性を提供することができる。
【０１０２】
ある実施形態を、全血のせん断粘度を測定するために用いてもよい。ある実施形態を、全血細胞の凝集を測定するための光学技術と共に用いてもよい。
【０１０３】
様々な圧力センサを、本発明の実施形態において用い（例えば、１５バール（Ｂａｒ）以下の圧力測定が可能な複数の圧力センサを用い）、そして、これらが接続されたレオチップ又はブロックに如何なる変更を必要とすることなく、容易に配置し、そして、交換することが可能である。
【０１０４】
ある実施形態においては、チップ又はブロックの全体の流路形状は、マイクロｐｉｂ流動誘起複屈折測定法、傾向及び偏向顕微鏡法、複数の光学トラップを有するレーザツイーザー等を含む現場レオ光学プローブによって簡単にアクセスされる。
【０１０５】
ある実施形態は、よどみ点周りの伸長流が生成されるように、クロス−スリット状の流路形状を有する流路を備えるレオメータブロックを具備しており、これによって、複合流体の「真の」安定した状態での伸長粘度の信頼性のある測定がもたらされる。
【０１０６】
小振幅振動せん断（ＳＡＯＳ）又は大振幅振動せん断（ＬＡＯＳ）において、異なる複数の流速の範囲、又は、異なる複数の周波数及び／若しくは振幅の範囲内で複合流体のレオメータ特徴付けを同時に行うために、本発明のある実施形態を用いることが可能である。
【０１０７】
細胞−血漿分離、並びに、全血及び血漿のレオロジー特性の同時測定のために本発明のある実施形態を用いることが可能である。
【０１０８】
ある実施形態においては、ブロック又はチップ内に単一又は複数のバイオセンサを組み込んで、生物学的解析及びレオメトリー特徴付けを同時に行うことができる。
【０１０９】
本発明のある実施形態は、マイクロ流体チップの形をとって、ＤＮＡ、たんぱく質及び細胞（幹細胞）等の生体液の製造における品質及びプロセス制御に利用することが可能である。
【０１１０】
本発明のある実施形態は、マイクロ流体チップの形をとって、均一なサイズのマイクロエマルジョン及びファイバーの製造に利用することが可能である。
【０１１１】
本発明のある実施形態は、システム全体を小型化することが可能なレオメトリー装置を提供するものである。例えば、ある実施形態は、現場構造特徴付けのための顕微鏡に搭載されるのに適したレオメータチップ若しくはブロック、又は、無重力状態においてレオメトリー特徴付けを行うための宇宙ステーションで使用可能なレオメータチップ若しくはブロックを提供するものである。
【０１１２】
ある実施形態は、多くの試料のハイスループットレオロジー分析（例えば、複数の試料を同時に測定すること）を可能にするために完全に自動化されたレオメトリーシステムを提供するものである。
【０１１３】
上述から明らかなように、本発明の上述した実施形態のブロック又はブロック構想はレオチップともいえる。従って、本発明のある実施形態は、レオチップ型のレオメータを提供するものである。
【０１１４】
ある実施形態は、卓上型のレオメータを、レオチップ型の、手のひらサイズのマイクロレオメータに小型化することを示している。
【０１１５】
本発明の実施形態に係るあるレオメータは、微視的な流れにおける複合流体の完全なレオメトリー及び流れ特徴付けを行うことができ、複合流体の特徴付けのための新規な機械的分光技術に用いることができる。
【０１１６】
本発明の実施形態に係るあるレオチップを、高精度で形成された流路を有するように、硬質プラスチック又は溶融シリカ材料から形成することができる。ある実施形態は、性能に妥協することなく、費用効率が高い方法で大量生産に適している。
【０１１７】
本発明の実施形態は、下記を含む数多くの利点／利益をもたらすことができる：
ある実施形態は、市販のレオメータの値よりも少なくとも２桁高い、即ち、１０６ｓ−１又はそれよりも高い変形速度で複合流体の非線形の安定したせん断粘度及び伸長粘度の測定を提供することができる。
【０１１８】
本発明の実施形態は、現時点で入手可能な市販のレオメータの値よりも少なくとも２桁高い、即ち、１０００Ｈｚ又はそれよりも高い周波数で貯蔵及び損失弾性率を測定するために使用することが可能である。
【０１１９】
本発明のある実施形態においては、１つの流路（又は複数の流路）が、慣性効果を最小に、又は、更に完全に除去するのに十分に小さい容量を有するように、上記流路を構成する。
【０１２０】
ある実施形態は、高感度な測定を行うことができるという利点をもたらし、極微量の（例えば、１又は数マイクロリットル以下の）試料しか必要としない。
【０１２１】
本発明の実施形態は、マイクロ流路の形状に沿って、所望の／選択された複数のインタロゲーションポイントにおいて、複数のセンサを配置することに高い柔軟性を与えるという利点をもたらす。
【０１２２】
ある実施形態は、１つの流路（又は複数の流路）内を流れる流体に、光学プローブによって容易にアクセスすることができるという利点をももたらす。
【０１２３】
ある実施形態は、これらがハイスループットレオロジー特徴付けを可能にするという利点をもたらす。
【０１２４】
本発明のある実施形態とは異なり、ある公知の市販のレオメータは、機械的なアクチュエータによって制限され、これらは、むしろ低い変形速度（約５０００ｓ−１）及び低い周波数（約３０Ｈｚ）での慣性効果を用いている。ある公知のマイクロ流体型粘度計は、従来の注射器ポンプ、及び、丁度２バール以下に限定された高価な圧力センサを用いて、非線形せん断粘度しか測定することができない。従って、本発明のある実施形態は、レオメトリー装置が完全なレオロジー及び流れ特徴付けを提供することができるという必要性を満たすことができる。
【０１２５】
上述したように、本発明の実施形態に係るあるレオチップは、ＰＭＭＡから形成されており、ソフトリソグラフィー方法によって製造することが可能である。換言すれば、リソグラフィー技術を用いて、複数の内部流路を形成する他の１つ又は複数の部品と協働するレオチップ又はブロックの１つの部品に複数の流路を形成することができる。
【０１２６】
ある実施形態は、高精度の圧電アクチュエータのタイプのポンプ手段を用いており、これに加えて、又は代替手段として、従来の注射器ポンプを用いている。
【０１２７】
上述から明らかなように、本発明の実施形態に含まれた複数の流路は、様々な幅、深さ、形状、アスペクト比、長さ等を有していてもよい。例として、（例えば、非狭窄部の）適切な流路幅は、これに限定されるものではないが、概算値として、２ｍｍ；１．５ｍｍ：１ｍｍ；０．８０ｍｍ；０．５０ｍｍ；０．１０ｍｍ；０．０５０ｍｍ；０．０４５ｍｍ；０．０４０ｍｍ；及び、それより小さい値を含む。適切な流路深さは、これに限定されるものではないが、概算値として、２ｍｍ；１．５ｍｍ；１ｍｍ；０．８０ｍｍ；０．５０ｍｍ；０．１０ｍｍ；０．０６２ｍｍ；０．０５０ｍｍ；０．０４５ｍｍ；０．０４０ｍｍ；及び、それより小さい値を含む。適切な流路形状は、これに限定されるものではないが、長方形状及び正方形状を含む。長方形状の流路の適切なアスペクト比（幅：深さ）は、これに限定されるものではないが、８：１；６：１；４：１；２：１；１：１；１：０．５；１：０．３３；１：０．２５；及び、１：０．２を含む。適切な流路長さは、これに限定されるものではないが、１００ｍｍ；８０ｍｍ；６０ｍｍ；４０ｍｍ；２０ｍｍ；及び、これよりも短い値を含む。狭窄部の適切な長さは、これに限定されるものではないが、６０ｍｍ；４０ｍｍ；２０ｍｍ；１０ｍｍ；５ｍｍ；及び、これよりも短い値を含む。ある実施形態においては、狭窄部は、非狭窄部に対して一方の寸法のみにおいて、例えば、幅のみ、又は、深さのみにおいて狭窄されている。ある他の実施形態においては、狭窄部は、２つの寸法において、即ち、幅及び深さの双方において狭窄されている。（例えば、狭窄された幅に対する狭窄されていない幅の）適切な狭窄比は、これに限定されるものではないが、１０：１；８：１；６：１；４：１；及び２：１を含む。本発明の実施形態においては、上述した特別な寸法、アスペクト比、及び／又は狭窄比の如何なる可能な組合せを用いてもよい。
【図１】
2013535682.tif 000003
【図２】
2013535682.tif 000004
【図２ａ】
2013535682.tif 000005
【図２ｂ】
2013535682.tif 000006
【図２ｃ】
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【図２ｄ】
2013535682.tif 000008
【図２ｅ】
2013535682.tif 000009
【図２ｆ】
2013535682.tif 000010
【図２ｇ】
2013535682.tif 000011
【図２ｈ】
2013535682.tif 000012
【図２ｉ】
2013535682.tif 000013
【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】
2013535682.tif 000019
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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