(57)【要約】本発明は流体サンプルの操作および分析のためのマイクロ流体デバイスおよび方法に関する。本発明は、より詳しくは、液体サンプルの操作および分析のためのマイクロ流体デバイスおよび方法に関する。開示されたマイクロ流体デバイスは、分析用の流体サンプルを用意するために、かかるサンプルのフローを操作するため、複数のマイクロ流体チャネル（１２２）、注入口（１４０）、バルブ（１７０）、フィルタ（１４０）、ポンプ、液体バリア（１６０）および様々な構成に配置されたその他の要素を利用する。
2008503722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスであって、
第一末端および第二末端を有するマイクロ流体チャネルと、
前記液体サンプルを受けるために、前記マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口と、
前記サンプル注入口と、前記マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれるフィルタであって、選ばれた粒子を前記液体サンプルから取り除くフィルタと、
前記マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるベローズポンプと、
前記ベローズポンプと、前記マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリアと、
を備える、液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記ベローズポンプは通気口を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記ベローズポンプと前記液体バリアの間に置かれる第一チェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプへ向かって流れることを可能にする第一チェックバルブと、
前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二チェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にする第二チェックバルブと、
をさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記フィルタは膜を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記フィルタにより前記液体サンプルから取り除かれた前記選ばれた粒子は、白血球、赤血球、高分子ビーズまたは細菌体を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスであって、
第一末端および第二末端を有する第一マイクロ流体チャネルと、
前記液体サンプルを受けるために、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口と、
前記サンプル注入口および前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端の間に置かれる能動バルブと、
前記能動バルブを作動させる手段と、
前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続される第一ベローズポンプと、
前記第一ベローズポンプと、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリアと、
第一末端および第二末端を有する第二マイクロ流体チャネルであって、前記第一末端は、前記能動バルブに隣接する位置で前記第一マイクロ流体チャネルに流体を介して接続される、第二マイクロ流体チャネルと、
前記第二マイクロ流体チャネルの第一末端と、前記第一マイクロ流体チャネルとの間に置かれる受動バルブであって、前記第一マイクロ流体チャネル内の流体圧力が前記第二マイクロ流体チャネル内の流体圧力より大きい場合は開かれる、受動バルブと、
前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるサンプル貯蔵容器と、
を備える、液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記第一ベローズポンプは通気口を備える、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記能動バルブを作動するための前記手段は第二ベローズポンプを備える、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記サンプル貯蔵容器は通気口を備える、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスであって、
それぞれが第一および第二末端を有する、第一および第二マイクロ流体チャネルと、
前記液体サンプルを受けるために、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口と、
前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端および前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続され、かつそれらの間に置かれる第一ベローズポンプと、
前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続される第二ベローズポンプであって、流体出口を有する第二ベローズポンプと、
前記サンプル注入口と、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれる第一チェックバルブであって、流体が前記第一マイクロ流体チャネルへ向かって流れることを可能にする第一チェックバルブと、
前記第一マイクロ流体チャネルの第二末端と、前記第一ベローズポンプとの間に置かれる第二チェックバルブであって、流体が前記第一ベローズポンプへ向かって流れることを可能にする第二チェックバルブと、
前記第一ベローズポンプと、前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれる第三チェックバルブであって、流体が前記第二マイクロ流体チャネルへ向かって流れることを可能にする第三チェックバルブと、
前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端と、前記第二ベローズポンプとの間に置かれる第四チェックバルブであって、流体が前記第二ベローズポンプへ向かって流れることを可能にする第四チェックバルブと、
を備える、液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスであって、
第一末端および第二末端を有する第一マイクロ流体チャネルと、
前記液体サンプルを受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口と、
第一試薬を受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第一試薬注入口と、
前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるベローズポンプと、
前記ベローズポンプと前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第一液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリアと、
を備える、液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記ベローズポンプは通気口を備える、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記ベローズポンプに流体を介して接続されるチェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にするチェックバルブをさらに備える、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
前記第一マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第二マイクロ流体チャネルと、
第二試薬を受けるために前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第二試薬注入口と、
前記ベローズポンプと前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第二液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第二液体バリアと、
をさらに備える、請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
前記第二マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項１６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第三マイクロ流体チャネルと、
第三試薬を受けるために前記第三マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第三試薬注入口と、
前記ベローズポンプと前記第三マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第三液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第三液体バリアと、
をさらに備える、請求項１６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
前記液体サンプルは血液サンプルを備え、前記第一試薬は抗体Ａを備え、前記第二試薬は抗体Ｂを備え、前記第三試薬が抗体Ｄを備える、請求項１８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２０】
前記第三マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項１８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２１】
前記第一試薬注入口は前記第一試薬を含む第一ブリスター袋を備え、前記第二試薬注入口は前記第二試薬を含む第二ブリスター袋を備え、前記第三試薬注入口は前記第三試薬を含む第三ブリスター袋を備える、請求項１８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２２】
液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスであって、
第一末端および第二末端を有する第一マイクロ流体チャネルと、
前記液体サンプルを受けるために、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口と、
第一乾燥試薬ゾーンであって、その上に印刷された第一試薬を含み、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第一乾燥試薬ゾーンと、
前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるベローズポンプと、
前記ベローズポンプと、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第一液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第一液体バリアと、
を備える、液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイス。
【請求項２３】
前記ベローズポンプは通気口を備える、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２４】
前記ベローズポンプに流体を介して接続されるチェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にするチェックバルブをさらに備える、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２５】
前記第一マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２６】
前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第二マイクロ流体チャネルと、
第二乾燥試薬ゾーンであって、その上に印刷された第二試薬を含み、前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第二乾燥試薬ゾーンと、
前記ベローズポンプと前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第二液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第二液体バリアと、
をさらに備える、請求項２２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２７】
前記第二マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項２６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２８】
前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第三マイクロ流体チャネルと、
第三乾燥試薬ゾーンであって、その上に印刷された第三試薬を含み、前記第三マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第三乾燥試薬ゾーンと、
前記ベローズポンプと前記第三マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第三液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第三液体バリアと、
をさらに備える、請求項２６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２９】
前記液体サンプルは血液サンプルを備え、前記第一試薬は抗体Ａを備え、前記第二試薬は抗体Ｂを備え、前記第三試薬が抗体Ｄを備える、請求項２８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３０】
前記第三マイクロ流体チャネルは一つ以上の視覚観察エリアをさらに備える、請求項２８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３１】
水和バッファを受けるために、前記第一、第二および第三乾燥試薬ゾーン、ならびに前記第一、第二および第三マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される水和バッファ注入口をさらに備える、請求項２８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３２】
前記水和バッファ注入口は水和バッファを含む水和バッファブリスター袋を備える、請求項３１に記載のマイクロ流体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してマイクロ流体デバイスおよび分析方法、より詳しくは、液体サンプルの操作および分析のためのマイクロ流体デバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体デバイスは解析試験を実行するために近年に至りよく知られるようになってきた。電子機器を小型化するために半導体産業により開発された道具を使用して、安価に大量生産できる複雑な流体システムを加工することが可能になってきた。システムが情報を取得および処理するための様々な解析技術を実行するために開発されてきた。
【０００３】
マイクロ流体的に解析を実行できることは、スループットのための多くの利点、試薬の消費およびオートメーション化の可能性を提供する。マイクロ流体システムのその他の利点は、分析および／または合成するための反応物の処理を実行するための単一「ラボ・オン・チップ」（Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）装置内の複数の異なる操作を統合できることである。
【０００４】
マイクロ流体デバイスは多層ラミネート構造で組み立てられてもよく、各層は液体が流れるマイクロスケールの間隙またはチャネルを形成するためにラミネート材により加工されるチャネルおよび構造を有する。マイクロスケールまたはマイクロ流体チャネルは、５００μｍ未満で、通常は約０．１μｍから約５００μｍの間である内部断面寸法を少なくとも一つ有する流路として一般的に定義される。
【０００５】
特許文献１は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれるが、マイクロ流体デバイスの例である。前記特許文献１は、指示流およびサンプル流を提供する少なくとも二つの入口チャネルを有し、前記流の層流を可能にするために十分小さい深さと、検出エリアを形成するために、検体の粒子の指示流への拡散を可能にするために十分な長さを有し、単一の混合流を形成するためのチャネルからの出口を有する層流チャネルを使用し、サンプル流内で検体粒子の存在を検出するためのマイクロ流体システムを教示する。Ｔセンサとして知られるこのデバイスは、拡散による以外混合することなく、チャネル内で互いに隣り合う異なる流体層が動くことを可能にする。全血のようなサンプル流、指示溶液のようなレセプタ流、既知の検体標準であってもよい基準流は、Ｔセンサ内で共通マイクロ流体チャネルに伝わり、またこれらの流はチャネルを抜け出るまでお互い隣同士に流れる。イオンまたは低分子タンパク質のようなより小さな粒子は流体の境界を超えて急速に拡散するが、より大きな分子はよりゆるやかに拡散する。血液細胞のような大きな粒子はこの二つの流れ流が接触している時間内では著しい拡散を示さない。
【０００６】
通常、マイクロ流体システムは、圧電ポンプ、マイクロシリンジポンプ、電気浸透ポンプまたはその類のような作用に一種の外部流体ドライバーを必要とする。しかしながら、出願が本発明の譲受人に譲渡され、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願番号０９／６８４，０９４では、マイクロ流体システムは重力、静水圧、毛管力、多孔質材による吸収作用、化学的に誘発した圧力または真空のような本質的に利用できる内力により完全に駆動すると説明されている。
【０００７】
さらに、マイクロスケールデバイス内の流体を制御するために使用される多くの異なるタイプのバルブが開発されてきた。例えば、特許文献２はラミネートマイクロ流体構造に使用される一方向バルブを説明しており、特許文献３は、ラミネートマイクロ流体構造に使用されるボールベアリングバルブを説明しており、また出願が本発明の譲受人に譲渡されている米国特許出願番号１０／１１４，８９０は、ラミネートマイクロ流体構造に使用される、ゼロデッドボリュームバルブとしても知られる空気バルブインターフェースを説明している。前述の特許および特許出願は参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
【特許文献１】米国特許第５，７１６，８５２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４３２，２１２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５８１，８９９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当分野において多くの進歩があるが、流体サンプルを操作および分析するための新しくまた改善されたマイクロ流体デバイスの必要性は残る。本発明はこれらの必要性に取り組み、また関連するさらなる利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
手短に言えば、本発明は流体サンプルの操作および分析のためのマイクロ流体デバイスおよび方法に関する。開示された前記マイクロ流体デバイスは、分析用に流体サンプルを用意するために、かかるサンプルのフローを操作するための複数のマイクロ流体チャネル、注入口、バルブ、フィルタ、ポンプ、液体バリアおよび様々な構成に配置されたその他の要素を利用する。前記サンプルの分析はその後当技術分野で周知のどのような方法により実行されてもよい。例えば、ここで開示されるように、本発明のマイクロ流体デバイスは、血液型分析の一環として一つ以上の試薬を使用して血液サンプルの反応を促進するために使用されてもよい。
【００１０】
一つの実施例では、（ａ）第一末端および第二末端を有するマイクロ流体チャネル、（ｂ）前記液体サンプルを受けるために前記マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口、（ｃ）前記サンプル注入口と前記マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれるフィルタであって、選ばれた粒子を前記液体サンプルから取り除くフィルタ、（ｄ）前記マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるベローズポンプ、および（ｅ）前記ベローズポンプと前記マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリア、を備える液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスが提供されている。
【００１１】
さらなる実施例では、前記ベローズは通気口を備え、前記フィルタは膜を備え、または前記マイクロ流体デバイスは、（ａ）前記ベローズポンプと前記液体バリアとの間に置かれる第一チェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプへ向かって流れることを可能にする第一チェックバルブ、および（ｂ）前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二チェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にする第二チェックバルブ、をさらに備えてもよい。
【００１２】
その他の実施例では、（ａ）第一末端および第二末端を有する第一マイクロ流体チャネル、（ｂ）液体サンプルを受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口、（ｃ）前記サンプル注入口と前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれる能動バルブ、（ｄ）前記能動バルブを作動させる手段、（ｅ）前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続される第一ベローズポンプ、（ｆ）前記第一ベローズポンプと前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端の間に置かれる液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリア、（ｇ）第一末端および第二末端を有する第二マイクロ流体チャネルであって、前記能動バルブに隣接する位置で前記第一マイクロ流体チャネルに流体を介して接続される前記第一末端、（ｈ）前記第二マイクロ流体チャネルの第一末端および前記第一マイクロ流体チャネルとの間に置かれる受動バルブであって、前記第一マイクロ流体チャネル内の流体圧力が前記第二マイクロ流体チャネル内の流体圧力より大きい場合は開かれている受動バルブ、および（ｉ）前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるサンプル貯蔵容器、を備える液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスが提供されている。
【００１３】
さらなる実施例では、前記第一ベローズポンプは通気口を備えてもよく、前記能動バルブを作動するための前記手段は第二ベローズポンプを備えてもよく、および／または前記サンプル貯蔵容器は通気口を備えてもよい。
【００１４】
その他の実施例では、（ａ）第一および第二マイクロ流体チャネルであって、それぞれが第一および第二末端を有し、（ｂ）液体サンプルを受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口、（ｃ）前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端および前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端の間に流体を介して接続され、かつそれらの間に置かれる第一ベローズポンプ、（ｄ）前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続される第二ベローズポンプであって、流体出口を有する第二ベローズポンプ、（ｅ）前記サンプル注入口と前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれる第一チェックバルブであって、流体が前記第一マイクロ流体チャネルへ向かって流れることを可能にする第一チェックバルブ、（ｆ）前記第一ベローズポンプと前記第一マイクロ流体チャネルの第二末端との間に置かれる第二チェックバルブであって、流体が前記第一ベローズポンプへ向かって流れることを可能にする第二チェックバルブ、（ｇ）前記第一ベローズポンプと前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端との間に置かれる第三チェックバルブであって、流体が前記第二マイクロ流体チャネルへ向かって流れることを可能にする前記第三チェックバルブ、および（ｈ）前記第二ベローズポンプと前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第四チェックバルブであって、流体が前記第二ベローズポンプへ向かって流れることを可能にする第四チェックバルブ、を備える液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスが提供されている。
【００１５】
その他の実施例では、（ａ）第一および第二末端を有する第一マイクロ流体チャネル、（ｂ）液体サンプルを受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口、（ｃ）第一試薬を受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第一試薬注入口、（ｄ）前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるベローズポンプ、および（ｅ）前記ベローズポンプと前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第一液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリア、を備える液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスを提供している。
【００１６】
さらなる実施例では、前記ベローズポンプが通気口を備えてもよく、または前記マイクロ流体デバイスは前記ベローズポンプに流体を介して接続されるチェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にするチェックバルブをさらに備えてもよい。
【００１７】
その他のさらなる実施例では、前記マイクロ流体デバイスは、（ａ）前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第二マイクロ流体チャネル、（ｂ）第二試薬を受けるために前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第二試薬注入口、および（ｃ）前記ベローズポンプと前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第二液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第二液体バリア、をさらに備える。
【００１８】
さらにもう一つの実施例では、前記マイクロ流体デバイスは、（ａ）前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第三マイクロ流体チャネル、（ｂ）第三試薬を受けるために前記第三マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第三試薬注入口、および（ｃ）前記ベローズポンプと前記第三マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第三液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である前記第三液体バリア、をさらに備える。
【００１９】
前述の代わりとなる一つの実施例は、前記第一試薬注入口が前記第一試薬を含む第一ブリスター袋を備え、前記第二試薬注入口が前記第二試薬を含む第二ブリスター袋を備え、かつ前記第三試薬注入口が前記第三試薬を含む第三ブリスター袋を備える。
【００２０】
その他の実施例では、（ａ）第一および第二末端を有する第一マイクロ流体チャネル、（ｂ）液体サンプルを受けるために前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続されるサンプル注入口、（ｃ）第一乾燥試薬ゾーンであって、その上に印刷された第一試薬を含み、前記第一マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第一乾燥試薬ゾーン、（ｄ）第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端に流体を介して接続されるベローズポンプ、（ｅ）前記ベローズポンプと前記第一マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第一液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である液体バリア、を備える液体サンプルを分析するためのマイクロ流体デバイスを提供している。
【００２１】
さらなる実施例では、前記ベローズポンプが通気口を備えてもよく、前記マイクロ流体デバイスは前記ベローズポンプに流体を介して接続されるチェックバルブであって、流体が前記ベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にする前記チェックバルブをさらに備えてもよい。
【００２２】
その他のさらなる実施例では、前記マイクロ流体デバイスは、（ａ）前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第二マイクロ流体チャネル、（ｂ）第二乾燥試薬ゾーンであって、その上に印刷された第二試薬を含み、前記第二マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第二乾燥試薬ゾーン、（ｃ）前記ベローズポンプと前記第二マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第二液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第二液体バリア、をさらに備える。
【００２３】
さらにもう一つのさらなる実施例は、前記マイクロ流体デバイスは、（ａ）前記サンプル注入口に流体を介して接続される第一末端、および前記ベローズポンプに流体を介して接続される第二末端を有する第三マイクロ流体チャネル、（ｂ）第三乾燥試薬ゾーンであって、その上に印刷された第三試薬を含み、前記第三マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される第三乾燥試薬ゾーン、（ｃ）前記ベローズポンプと前記第三マイクロ流体チャネルの前記第二末端との間に置かれる第三液体バリアであって、ガス透過性でかつ液体不透過性である第三液体バリア、をさらに備える。
【００２４】
より具体的な実施例では、前記液体サンプルが血液サンプルを備え、前記第一試薬が抗体Ａを備え、前記第二試薬が抗体Ｂを備え、かつ前記第三試薬が抗体Ｄを備える。
【００２５】
その上さらなる実施例では、前記マイクロ流体デバイスは、水和バッファを受けるために、前記第一、第二および第三乾燥試薬ゾーン、ならびに前記第一、第二および第三マイクロ流体チャネルの前記第一末端に流体を介して接続される水和バッファ注入口をさらに備える。代替の実施例では、前記水和バッファ注入口が水和バッファを含む水和バッファブリスター袋を備える。
【００２６】
本発明のこれらおよびその他の態様は、添付の図および以下の詳細な説明を参照することにより明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
前述したように、本発明は、分析用にかかるサンプルを用意するため、および液体サンプルを分析するために、流体サンプルのフローを操作するための様々な構成に配置された複数のマイクロ流体チャネル、注入口、バルブ、膜、ポンプ、液体バリアおよびその他の要素を利用するマイクロ流体デバイスおよび方法に関する。以下の説明では、本デバイスおよび方法のある特定の実施例が説明されているが、当業者は以下に説明される様々な実施例および要素が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、結集または修正されてもよいことを理解する。
【００２８】
図１Ａ−１Ｃは本発明の第一実施例の動作を示すデバイス１１０の一連の断面図である。図１Ａに示すように、マイクロ流体デバイス１１０は第一末端１１２および第二末端１２４を有するマイクロ流体チャネル１２０を備える。示すように、デバイス１１０はカートリッジ方式であるが、デバイス１１０の方式は本発明では絶対必要ではなく、普通の当業者は所定のアプリケーションのための適切な方式を容易に選択することができる。デバイス１１０のような本発明のマイクロ流体デバイスは、インジェクション形成およびラミネート加工のような方法を利用して、透明プラスティック、マイラーおよびラテックスのような材料から構築されてもよい。
【００２９】
図１Ａにさらに示すように、デバイス１１０は液体サンプルを受けるためにマイクロ流体チャネル１２０の第一末端１２２に流体を介して接続されるサンプル注入口１３０、サンプル注入口１３０とマイクロ流体チャネル１２０の第一末端１２２との間に置かれるフィルタ１４０を備える。フィルタ１４０は、液体サンプルから白血球、赤血球、高分子ビーズ、サイズが１−１００ミクロンのポリスチレンまたはラテックスのような選ばれた粒子および大腸菌のような細菌体を取り除くことができ、膜（示すように）を備えてもよい。通気口１５２を有するベローズポンプ１５０はマイクロ流体チャネル１２０の第二末端１２４に流体を介して接続され、また液体バリア１６０はベローズポンプ１５０とマイクロ流体チャネル１２０の第二末端１２４との間に置かれる。液体バリア１６０はガス透過性でかつ液体不透過性の膜である。
【００３０】
動作中、液体サンプルは（図１Ｂに示すように）サンプル注入口１３０にセットされ、ベローズポンプ１５０は使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられ、通気口１５２は通気口１５２にカバーをかけるなどしてしっかりと密閉し、またベローズポンプ１５０はその後放される。ベローズポンプ１５０を押し下げている間、ベローズポンプ１５０内の流体が通気口１５２を通って放出されてもいいように、通気口１５２のカバーは取ったままにしておく。ベローズポンプ１５０を放すとすぐに、液体の陰圧がマイクロ流体チャネル１２０にかかり、液体サンプルはフィルタ１４０を通り、マイクロ流体チャネル１２０の中へ通り、液体バリア１６０まで流れる（図１Ｃに示す）。
【００３１】
図１Ａにさらに示すように、マイクロ流体チャネル１２０は一つ以上の視覚観察エリア１７０を備えてもよい。視覚観察エリア１７０は液体サンプルがマイクロ流体チャネル１２０を通って流れているか使用者による視覚確認を可能にする。
【００３２】
図２Ａ−２Ｃは本発明の第二実施例の動作を示すデバイス２１０の一連の断面図である。図２Ａに示されるマイクロ流体デバイス２１０は図１Ａのデバイス１１０と同様であり、第一末端２２２および第二末端２２４を有するマイクロ流体チャネル２２０、液体サンプルを受けるためにマイクロ流体チャネル２２０の第一末端２２２に流体を介して接続されるサンプル注入口２３０、サンプル注入口２３０とマイクロ流体チャネル２２０の第一末端２２２との間に置かれるフィルタ２４０、マイクロ流体チャネル２２０の第二末端２２４に流体を介して接続されるベローズポンプ２５０、およびベローズポンプ２５０とマイクロ流体チャネル２２０の第二末端２２４との間に置かれる液体バリア２６０を備える。
【００３３】
図１Ａにあるようにベローズポンプ２５０内の通気口を提供するよりはむしろ、デバイス２１０は、ベローズポンプ２５０を押し下げている間、ベローズポンプ２５０内の流体がマイクロ流体チャネル２２０へ放出されることを防ぐために、第一および第二チェックバルブ、それぞれ２５４および２５６を使用している。一方向バルブとしても知られるチェックバルブは一方向のみに流体が流れることを可能にする。マイクロ流体構造で使用される典型的なチェックバルブは、米国特許番号６，４３１，２１２で説明されており、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。第一チェックバルブ２５４はベローズポンプ２５０および液体バリア２２４との間に置かれ、また流体がベローズポンプ２５０へ向かって流れることを可能にする。第二チェックバルブ２５６はベローズポンプ２５０に流体を介して接続され、流体がベローズポンプから遠ざかるように流れることを可能にする（例えば、空気中に放出することにより）。
【００３４】
動作中、液体サンプルはサンプル注入口２３０（図２Ｂに示す）にセットされ、ベローズポンプ２５０は使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられ、またベローズポンプ２５０はその後放される。ベローズポンプ２５０を押し下げている間、第一チェックバルブ２５４は閉鎖されたままで、またベローズチャンバー２５０内の流体がマイクロ流体チャネル２２０へ流れることを防ぎ、第二チェックバルブ２５６は開き、またベローズポンプ２５０から離れた流体を放出する。ベローズポンプ２５０を放すとすぐに、液体の陰圧がかかり、第一チェックバルブ２５４は開き、また流体がマイクロ流体チャネル２２０からベローズポンプ２５０の中へ流れることを可能にし、第二チェックバルブ２５６は閉鎖し、また流体が、例えば、空気からベローズポンプ２５０の中へ流れることを防ぎ、また液体サンプルはフィルタ２４０を通り、マイクロ流体チャネル２２０の中へ通り、液体バリア２６０まで流れる（図２Ｃに示す）。
【００３５】
さらに、図１Ａと同様に、マイクロ流体チャネル２２０は、液体サンプルがマイクロ流体チャネル２２０を通って流れているか使用者による視覚確認を可能にするために、一つ以上の視覚観察エリア２７０を任意で備えてもよい。
【００３６】
図３Ａ−３Ｆは本発明の第三実施例の動作を示す一連の断面図である。図３Ａに示すように、デバイス３１０は第一末端３２２および第二末端３２４を有する第一マイクロ流体チャネル３２０を備える。サンプル注入口３３０は液体サンプルを受けるために第一マイクロ流体チャネル３２０の第一末端３２２に流体を介して接続される。通気口３５２を有する第一ベローズポンプ３５０は第一マイクロ流体チャネル３２０の第二末端３２４に流体を介して接続される。液体バリア３６０は第一ベローズポンプ３５０とマイクロ流体チャネル３２０の第二末端３２４との間に置かれる。図１Ａおよび２Ａのように、液体バリア３６０はガス透過性でかつ液体不透過性の膜である。
【００３７】
さらに、デバイス３１０はサンプル注入口３３０と第一マイクロ流体チャネル３２０の第一末端３２２との間に置かれるオン／オフ能動バルブ３７０および能動バルブ３７０を作動させる手段３７２を備える。示すように、手段３７２は第二ベローズポンプ３７２を備えるが、普通の当業者は説明書を適用するための代替の適切な手段または能動バルブ３７０を作動するための流体圧力を容易に選択することができる。デバイス３１０は第一末端３８２および第二末端３８４を有する第二マイクロ流体チャネル３８０も備える。示すように、第二マイクロ流体チャネル３８０の第一末端３８２は、能動バルブ３７０に隣接する位置で第一マイクロ流体チャネル３２０に流体を介して接続され、また第二マイクロ流体チャネル３８０の第二末端３８４は、通気口３９２を有するサンプル貯蔵容器３９０に流体を介して接続される。受動バルブ３７５は第二マイクロ流体チャネル３８０の第一末端３８２と第一マイクロ流体チャネル３２０との間に置かれる。受動バルブ３７５は、第一マイクロ流体チャネル３２０内の流体圧力が第二マイクロ流体チャネル３８０内の流体圧力より大きい場合は開かれているように設計されている。マイクロ流体構造に使用されるゼロデッドボリュームバルブとしても知られる典型的な受動バルブは、米国特許出願番号１０／１１４，８９０に説明されており、その出願は本発明の譲受人に譲渡されており、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３８】
最初の動作中、液体サンプルはサンプル注入口３３０（図３Ｂに示す）にセットされ、第一ベローズポンプ３５０は使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられ、通気口３５２はカバーをかけられ、また第一ベローズポンプ３５０はその後放される。第一ベローズポンプ３５０を押し下げている間、第一ベローズポンプ３５０内の流体が通気口３５２を通って放出されてもいいように、通気口３５２のカバーは取ったままにしておく。第一ベローズポンプ３５０を放すとすぐに、液体の陰圧がマイクロ流体チャネル３２０にかかり、液体サンプルは能動バルブ３７０を通り、マイクロ流体チャネル３２０の中へ通り、液体バリア３６０まで流れる（図３Ｃに示す）。第一ベローズポンプ３５０を最初に押し下げてから放す間、第一マイクロ流体チャネル３２０内の流体圧力は第二マイクロ流体チャネル３８０内の流体圧力に満たなく、従って受動バルブ３７５は閉鎖されていて、また液体サンプルは第二マイクロ流体チャネル３８０へ流れることを妨げられる。
【００３９】
動作の次段階の間では、図３Ｄに示すように、通気口３５２にカバーがかけられ、第二ベローズポンプ３７２は押し下げられ、それによって、能動バルブ３７０を作動して（例えば、閉鎖して）、第一ベローズポンプ３５０はその後押し下げられ、それによって、第一マイクロ流体チャネル３２０内に流体の陽圧がかかる。その結果、第一マイクロ流体チャネル３２０内の流体圧力は第二マイクロ流体チャネル３８０内の流体圧力を超越し（例えば、より大きくなる）、受動バルブ３７５は開き、流体サンプルは第一マイクロ流体チャネル３２０から第二マイクロ流体チャネル３８０の中へ押される。
【００４０】
動作のさらなる段階の間は、前述の二つの段階は、液体サンプルの追加部分を第一マイクロ流体チャネル３２０の中へ流し、その後、液体サンプルの追加部分を第二マイクロ流体チャネル３８０の中へ押し、それによって、第二マイクロ流体チャネル３８０内に既にある液体サンプルの第一部分をサンプル貯蔵容器３９０の中へ押すことが繰り返される。流体サンプルの量およびサンプル貯蔵容器３９０の大きさにより、前述の動作のさらなる段階は何度も繰り返されてもよい。
【００４１】
図３Ａ−３Ｆでさらに示すように、本発明のマイクロ流体チャネル、ポンプおよびバルブの組立部品の二つ以上は、単一マイクロ流体デバイスに配置されてもよい。このようにして、いくつもの流体操作および分析は同時に実行されてもよい。
【００４２】
図４Ａ−４Ｅは本発明の第四実施例の動作を示す一連の断面図である。図４Ａに示すように、マイクロ流体デバイス４１０は、第一末端４２２および第二末端４２４を有する第一マイクロ流体チャネル４２０、第一末端４３２および第二末端４３４を有する第二マイクロ流体チャネル４３０、ならびに第一末端４４２および第二末端４４４を有する第三マイクロ流体チャネル４４０を備える。サンプル注入口４１５は、液体サンプルを受けるために、第一マイクロ流体チャネル４２０の第一末端４２２および第三マイクロ流体チャネル４４０の第二末端４４４の両方に流体を介して接続される。第一ベローズポンプ４５０は第一マイクロ流体チャネル４２０の第二末端４２４および第二マイクロ流体チャネル４３０の第一末端４３２に流体を介して接続され、かつそれらの間に置かれ、また第二ベローズポンプ４６０は第二マイクロ流体チャネル４３０の第二末端４３４および第三マイクロ流体チャネル４４０の第一末端４４２に流体を介して接続され、かつそれらの間に置かれる。
【００４３】
示すように、デバイス４１０も複数のチェックバルブを備える。第一チェックバルブ４７０はサンプル注入口４１５と第一マイクロ流体チャネル４２０の第一末端４２２との間に置かれ、また流体が第一マイクロ流体チャネル４２０へ向かって流れることを可能にする。第二チェックバルブ４７２は第一マイクロ流体チャネル４２０の第二末端４２４と第一ベローズポンプ４５０との間に置かれ、また流体が第一ベローズポンプ４５０へ向かって流れることを可能にする。第三チェックバルブ４７４は第一ベローズポンプ４５０と第二マイクロ流体チャネル４３０の第一末端４３２との間に置かれ、また流体が第二マイクロ流体チャネル４３０へ向かって流れることを可能にする。第四チェックバルブ４７６は第二マイクロ流体チャネル４３０の第二末端４３４と第二ベローズポンプ４６０との間に置かれ、また流体が第二ベローズポンプ４６０へ向かって流れることを可能にする。第五チェックバルブ４７８は第二ベローズポンプ４６０と第三マイクロ流体チャネル４４０の第一末端４４２との間に置かれ、また流体が第三マイクロ流体チャネル４４０へ向かって流れることを可能にする。第六チェックバルブ４８０は第三マイクロ流体チャネル４４０の第二末端４４４とサンプル注入口４１５との間に置かれ、また流体がサンプル注入口４１５へ向かって流れることを可能にする。図２Ａに示すように、第一、第二、第三、第四、第五および第六チェックバルブ４７０、４７２、４７４、４７６、４７８および４８０は流体が一方向にのみ流れることを可能にする（図４Ａ中矢印により示すように）。前に言及したように、マイクロ流体構造で使用される典型的なチェックバルブは、米国特許番号６，４３１，２１２に説明されている。
【００４４】
動作中、液体サンプルはサンプル注入口４１５（図４Ｂに示す）にセットされ、また第一および第二ベローズポンプ４５０と４６０は、液体サンプルを第一、第二および第三マイクロ流体チャネル４２０、４３０および４４０を通して流しまた押すために、交互に、連続的に、および／または繰り返して使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられまた放される（図４Ｃから４Ｅまで示す）。これら一連の押し下げから放すまでの間、第一、第二、第三、第四、第五および第六チェックバルブ４７０、４７２、４７４、４７６、４７８および４８０は、液体サンプルが連続的に一方向にマイクロ流体デバイス４１０を通して流れることを確実にする。
【００４５】
この第四実施例の変形では、流体のループを形成するためにサンプル注入口４１５に流体を介して接続される第三マイクロ流体チャネル４４０へ流体を介して接続されるよりむしろ、第二ベローズポンプ４６０の一つ以上の流体注入口は、一つ以上の追加マイクロ流体チャネル、ベローズポンプおよびチェックバルブに流体を介して順に接続される一つ以上のマイクロ流体チャネルに流体を介して接続されてもよい。このようにして、普通の当業者は、一連のチェックバルブおよびベローズポンプが、マイクロ流体チャネルのネットワークを通して液体サンプルを動かすために、数多くの異なる配置に組み立てられまた利用されてもよいことを高く評価する。
【００４６】
図５Ａ−５Ｃは本発明の第五実施例の動作を示すマイクロ流体デバイス５１０の一連の断面図である。図５Ａに示すマイクロ流体デバイス５１０は、第一末端５２２および第二末端５２４を有する第一マイクロ流体チャネル５２０、第一末端５３２および第二末端５３４を有する第二マイクロ流体チャネル５３０、ならびに第一末端５４２および第二末端５４４を有する第三マイクロ流体チャネル５４０を備える。サンプル注入口５１８は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０の第一末端５２２、５３２および５４２に流体を介して接続される。
【００４７】
デバイス５１０は、第一試薬を受けるための第一試薬注入口５１２、第二試薬を受けるための第二試薬注入口５１４、および第三試薬を受けるための第三試薬注入口５１６をさらに備える。代替の実施例では、第一、第二および第三試薬はデバイス５１０の製造中に取り込まれてもよく、また第一、第二および第三試薬注入口５１２、５１４および５１６は、例えば、第一、第二および第三試薬を含む第一、第二および第三ブリスター袋（図示せず）を備えてもよい。かかるブリスター袋は、例えば、使用者による手作業または外部デバイスにより機械的にブリスター袋を押し下げるなどの動作と同時に、破裂するように対応するか、または別の方法で、デバイス５１０の中へ第一、第二および第三試薬を放つように対応する。
【００４８】
示すように、各第一、第二および第三試薬注入口５１２、５１４および５１６は、第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０の第一末端５２２、５３２および５４２に流体を介して接続される。ベローズポンプ５５０は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０の第二末端５２４、５３４および５４４に流体を介して接続され、また第一、第二および第三液体バリア５２６、５３６、５４６はベローズポンプ５５０と第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０の第二末端５２４、５３４および５４４との間に置かれる。図１Ａ、２Ａおよび３Ａにあるように、第一、第二および第三液体バリア５２６、５３６、５４６はガス透過性でかつ液体不透過性の膜である。
【００４９】
示すように、ベローズポンプ５５０は、流体がベローズポンプ５５０から遠ざかるように流れることを可能にするチェックバルブ５５２に流体を介して接続される。代替の方法として、ベローズポンプは、図１Ａおよび３Ａの実施例にあるように、通気口を備えてもよい。
【００５０】
動作中、図５Ｂに示すように、液体サンプルはサンプル注入口５１８にセットされ、第一試薬は第一試薬注入口５１２にセットされ、第二試薬は第二試薬注入口５１４にセットされ、また第三試薬は第三試薬注入口５１６にセットされる。（第一、第二および第三試薬注入口５１２、５１４および５１６が第一、第二および第三試薬を含むブリスター袋を備える代替の実施例では、動作は、液体サンプルをサンプル注入口５１８に流し込み、また第一、第二および第三試薬を放つためにブリスター袋を手作業で作動することから始める。）ベローズポンプ５５０はその後使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられ、またベローズポンプ５５０はその後放される。ベローズポンプ５５０を押し下げている間、チェックバルブ５５２または通気口（図示せず）は、流体がベローズポンプ５５０から第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０の中へ流れることを防ぐ。ベローズポンプ５５０を放すとすぐに、液体の陰圧が第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０にかかり、液体サンプル、第一試薬、第二試薬および第三試薬は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０の中へ通り、第一、第二および第三液体バリア５２６、５３６および５４６まで流れる（図５Ｃに示す）。この過程の間、液体サンプルならびに第一、第二および第三試薬の溶解は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０内で起こる。
【００５１】
さらに、図１Ａおよび２Ａと同様に、第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０は、液体サンプルならびに第一、第二および第三試薬が第一、第二および第三マイクロ流体チャネル５２０、５３０および５４０を通って流れているか視覚確認を可能にするために、一つ以上の視覚観察エリア５６０、５６２および５６４を備えてもよい。さらに、視覚観察エリア５６０、５６２および５６４は、使用者が液体サンプルならびに第一、第二および第三試薬との間で起こる反応を視覚的に観察することを可能にする。
【００５２】
マイクロ流体デバイス５１０は高速の使い捨て血液型分析として使用されてもよい。かかる分析は、例えば、輸血に先立ち患者のＡＢＯ群の臨床確認を提供するために利用されてもよい。図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【００５３】
図６Ａはマイクロ流体装置またはカード６００を示す。この実施例では、抗体Ａ６０２、抗体Ｂ６０４および抗体Ｄ６０６のための試薬注入口を示す。代替の方法として、図５Ａ−５Ｃに関して上述したように、かかる試薬はデバイス６００の製造中に取り込まれてもよく、また注入口６０２、６０４および６０６は、かかる注入口を、試薬を含む第一、第二および第三ブリスター袋と置き換えることにより取り除いてもよい。使いやすさのために、それぞれ対応する貯蔵容器６０８、６１０および６１２を満たすアクセスを提供する注入口６０２、６０４および６０６は、装飾インジケータ６１４、６１６および６１８により任意で印を付けられてもよい。
【００５４】
図６Ａはテスト用の血液サンプルまたはその他の流体サンプルを受け入れるためのサンプル注入口６２０を示す。本実施例では、サンプル６２０は装飾インジケータ６２２を示すラベルが付けられる。装飾インジケータ６２２は、サンプル注入口６２０を通して受け入れられる流体用の貯蔵容器の視覚インジケータを提供する透明窓６２４を取り囲む。代替の実施例では、窓６２４は省略してもよい。
【００５５】
図６Ａは三つの試薬６２６、６２８および６３０用の確認窓をさらに示す。これらの確認窓は、設計されたように試薬はマイクロ流体チャネルを通って実際に移動しているか視覚確認を提供するために、対応するマイクロ流体チャネルの真上に一列に並べられている。試薬注入口と同様に、試薬確認窓は適切に印が付けられている。
【００５６】
図６Ａは、適切に印を付けられた血液型結果の観察用の視覚観察エリア６３２、６３４および６３６をさらに示す。進行中の実施例では、凡例６３８は血液型を決定する際に視覚結果を解明するためおよび使用者を補助するために提供される。さらなる凡例６４０は血液がＲｈ陽性またはＲｈ陰性かどうかを決定する際に使用者を補助するために提供される。
【００５７】
図６Ａは、デバイスを通して流体の流れを作動するためのベローズポンプ６４２を示す。ベローズポンプは出口６４４に流体を介して接続される。
【００５８】
図６Ａの実施例は、マイクロ流体デバイスは流体の容器または血液型分類となる血液の袋に直接取り付けされてもいいような取り付けデバイスに対応するように設計された開口６４６をさらに備えてもよい。代替の実施例では、取り付けの装置には接着テープ、つなぎ装置、取り付け金具があってもよく、また流体の容器上のポケットに単に挿入されてもよく、あるいは適切な位置にデバイスを取り付けるその他の標準的などのような方法であってもよい。
【００５９】
図６Ｂはデバイスに取り付けられる面板６５０を含むマイクロ流体  デバイス６００の実施例を示す。図６Ｂは図６Ａに示すように注入口、確認窓、凡例およびマーキングを示すが、図６Ｂはデバイス６００に取り付けられた開放面板または蓋板６５０をさらに示す。示された実施例では、面板６５０はデバイス６００にヒンジで連結されるように接続される。代替の実施例では、面板は取り外されてもよい。面板６５０が開放位置である時、露出側は使用者の便利性のために操作上の説明書６５２をさらに含んでもよい。面板は、デバイス６００が使用されていない時は、デバイスの観察窓および注入口をさらに保護する。
【００６０】
図６Ｃはさらにもう一つの実施例を示し、図６Ａに示される注入口、観察窓および凡例ならびに鞘６９０を覆う閉鎖面板６５０付きのマイクロ流体デバイス６００を示す。本実施例の鞘は滑らせることが出来て、下向きの方向に滑る時、鞘の下唇６９２は適当な位置に面板を支える施錠装置を提供する。面板６５０は、前述したように、内在する注入口、観察窓、凡例およびデバイス上に含まれる凡例図面の保護を提供する。面板６５０は血液型分類の完了後、閉じ込め装置として使用されてもよく、従って血液またはテストされる流体との接触を防止する。図６Ｄは図６Ｃの実施例をさらに示し、鞘６９０が施錠位置へと滑る場合、従って閉鎖位置で面板６５０を支えるデバイスを示す。
【００６１】
図６Ｅは取り付けられる面板６５０の他の実施例を示す。本実施例では、面板６５０は血液分類テストを完了するための操作上の説明書６５２を含む。本実施例の面板カバーは、サンプル注入口を密封するために使用されてもよく、または代替の方法として面板を閉鎖状態にしておくために使用されてもよい粘着ストリップ６５４をさらに含んでもよい。図６Ｅは本実施例での鞘６９０が抗原貯蔵容器を覆うところをさらに示している。さらなる実施例では、鞘６９０の下方向の動きは貯蔵容器から抗原を放つ作動のために利用されてもよい。
【００６２】
図６Ｆはデバイス６００の代替の構成と使用者にとって簡単となるような配置を示す。図６Ｆでは、試薬確認窓６２６、６２８および６３０は、より簡単に確認出来るようにグループにまとめられている。さらに、本実施例では、ヘッダー６７０が血液型窓を識別するために含まれている。代替の実施例での凡例のさらなる利用では、基材上の様々な機能を線引きするために特定の色の使用を含んでもよい。例えば、赤い円は血液引き込み口を取り囲んでもよい。
【００６３】
図７Ａ−７Ｃは本発明の第六実施例の動作を示すマイクロ流体デバイス７１０の一連の断面図である。図７Ａに示すマイクロ流体デバイス７１０は、第一末端７２２および第二末端７２４を有する第一マイクロ流体チャネル７２０、第一末端７３２および第二末端７３４を有する第二マイクロ流体チャネル７３０、ならびに第一末端７４２および第二末端７４４を有する第三マイクロ流体チャネル７４０を備える。サンプル注入口７１８は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０の第一末端７２２、７３２および７４２に流体を介して接続される。
【００６４】
第一、第二および第三試薬を受けるための第一、第二および第三試薬注入口を備えるよりむしろ、図５Ａ−５Ｃのデバイス５１０と同様に、デバイス７１０の第一マイクロ流体チャネル７２０は第一試薬が印刷される第一乾燥試薬ゾーン７１２を備え、デバイス７１０の第二マイクロ流体チャネル７３０は第二試薬が印刷される第二乾燥試薬ゾーン７１４を備え、第三マイクロ流体チャネル７４０は第三試薬が印刷される第三乾燥試薬ゾーン７１６を備える。第一、第二および第三試薬は、インクジェット印刷、マイクロドロップ印刷および転写のような方法によりデバイス７１０の製造中に、第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０、７４０の上にそれぞれ印刷されてもよい。
【００６５】
示すように、ベローズポンプ７５０は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０、７４０の第二末端７２４、７３４および７４４に流体を介して接続され、また第一、第二および第三液体バリア７２６、７３６および７４６はベローズポンプ７５０と第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０、７４０の第二末端７２４、７３４および７４４との間に置かれる。図１Ａ、２Ａ、３Ａおよび５Ａのように、第一、第二および第三液体バリア７２６、７３６および７４６はガス透過性でかつ液体不透過性の膜である。
【００６６】
示すように、ベローズポンプ７５０は流体がベローズポンプ７５０から遠ざかるように流れることを可能にするチェックバルブ７５２に流体を介して接続される。代替の方法として、ベローズポンプは、図１Ａ、３Ａおよび５Ａの実施例にあるように通気口を備えてもよい。
【００６７】
動作中、液体サンプルはサンプル注入口７１８にセットされ、ベローズポンプ７５０は使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられ、またベローズポンプ７５０はその後放される。ベローズポンプ７５０を押し下げている間、チェックバルブ７５２または通気口（図示せず）は、流体がベローズポンプ７５０から第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０の中へ流れることを防ぐ。ベローズポンプ７５０を放すとすぐに、液体の陰圧が第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０にかかり、液体サンプルは第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０の中へ通り、第一、第二および第三液体バリア７２６、７３６および７４６まで流れる（図７Ｃに示す）。液体サンプルが第一、第二および第三乾燥試薬ゾーン７１２、７１４および７１６を通り抜けるにつれて、液体サンプルは第一、第二および第三試薬を水和させ、また液体サンプルと第一、第二および第三試薬との溶解は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０内で起こる。
【００６８】
さらに、図１Ａ，２Ａおよび５Ａと同様に、第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０は、液体サンプルならびに第一、第二および第三試薬が第一、第二および第三マイクロ流体チャネル７２０、７３０および７４０を通って流れているかを視覚確認できるための一つ以上の視覚観察エリア７６０、７６２および７６４を備えてもよい。さらに、視覚観察エリア７６０、７６２および７６４は、液体サンプルと第一、第二および第三試薬との間で起こる反応を使用者が視覚的に観察できるようにする。
【００６９】
図８Ａ−８Ｃは本発明の第七実施例の動作を示すマイクロ流体デバイス８１０の一連の断面図である。図８Ａに示すマイクロ流体デバイス８１０は、第一末端８２２および第二末端８２４を有する第一マイクロ流体チャネル８２０、第一末端８３２および第二末端８３４を有する第二マイクロ流体チャネル８３０、ならびに第一末端８４２および第二末端８４４を有する第三マイクロ流体チャネル８４０を備える。サンプル注入口８１８は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０の第一末端８２２、８３２および８４２に流体を介して接続される。
【００７０】
デバイス８１０は、第一試薬が印刷される第一乾燥試薬ゾーン８１２、第二試薬が印刷される第二乾燥試薬ゾーン８１４、および第三試薬が印刷される第三乾燥試薬ゾーン８１６をさらに備える。第一、第二および第三試薬は、インクジェット印刷、マイクロドロップ印刷および転写のような方法によりデバイス８１０の製造中に印刷されてもよい。示すように、デバイス８１０は水和バッファを受けるための水和バッファ注入口８７０も備える。代替の実施例では、水和バッファはデバイス８１０の製造中に取り込まれてもよく、また水和バッファ注入口８７０は、例えば、水和バッファを含む水和バッファブリスター袋（図示せず）を備えてもよい。かかるブリスター袋は、例えば、使用者による手作業または外部デバイスにより機械的にブリスター袋を押し下げるなどの動作と同時に、破裂するように対応するか、または別の方法で、デバイス８１０の中へ水和バッファを放つように対応する。
【００７１】
示すように、水和バッファ注入口８７０ならびに各第一乾燥試薬ゾーン８１２、第二乾燥試薬ゾーン８１４および第三乾燥試薬ゾーン８１６は、第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０の第一末端８２２、８３２および８４２に流体を介して接続される。ベローズポンプ８５０は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０、８４０の第二末端８２４、８３４および８４４に流体を介して接続され、また第一、第二および第三液体バリア８２６、８３６および８４６はベローズポンプ８５０と第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０、８４０の第二末端８２４、８３４および８４４との間に置かれる。第一、第二および第三液体バリア８２６、８３６および８４６はガス透過性でかつ液体不透過性の膜である。
【００７２】
示すように、ベローズポンプ８５０は流体がベローズポンプ７８０から遠ざかるように流れることを可能にするチェックバルブ８５２に流体を介して接続される。代替の方法として、ベローズポンプは通気口を備えてもよい。
【００７３】
動作中、液体サンプルはサンプル注入口８１８にセットされ、また水和バッファは水和バッファ注入口８７０にセットされる。（水和バッファ注入口８７０が水和バッファを含む水和バッファブリスター袋を備える代替の実施例では、動作は、液体サンプルをサンプル注入口８１８に流し込み、また水和バッファを放つためにブリスター袋を手作業で作動することから始める。）ベローズポンプ８５０はその後使用者による手作業または外部デバイスにより機械的に押し下げられ、またベローズポンプ８５０はその後放される。ベローズポンプ８５０を押し下げている間、チェックバルブ８５２または通気口（図示せず）は、流体がベローズポンプ８５０から第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０の中へ流れることを防ぐ。ベローズポンプ８５０を放すとすぐに、液体の陰圧が第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０にかかり、液体サンプルおよび水和バッファは第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０の中へ通り、第一、第二および第三液体バリア８２６、８３６および８４６まで流れる（図８Ｃに示す）。水和バッファが第一、第二および第三乾燥試薬ゾーン８１２、８１４および８１６を通り抜けるにつれて、水和バッファは第一、第二および第三試薬を水和させ、また、その後に、液体サンプルと第一、第二および第三試薬との溶解は第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０内で起こる。
【００７４】
さらに、図１Ａ，２Ａ、５Ａおよび７Ａと同様に、第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０は、液体サンプルならびに第一、第二および第三試薬が第一、第二および第三マイクロ流体チャネル８２０、８３０および８４０を通って流れているかを視覚確認できるための一つ以上の視覚観察エリア８６０、８６２および８６４を備えてもよい。さらに、視覚観察エリア８６０、８６２および８６４は、液体サンプルと第一、第二および第三試薬との間で起こる反応を使用者が視覚的に観察できるようにする。
【００７５】
前述のものから、また以前にも説明したとおり、本発明の特定の実施例を例証の目的でここに説明してきたが、様々な修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行なわれ得ることが理解されるであろう。当業者であれば、複数のマイクロ流体チャネル、注入口、バルブ、膜、ポンプ、液体バリアおよびその他の要素が、本発明に従って様々な構成に配置することで、分析用の流体サンプルを用意するために、かかるサンプルのフローを操作することができることを理解するであろう。従って、本発明は添付の請求項によって以外は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１Ａ−１Ｃは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第一実施例の動作を示す一連の断面図である。
【図２】図２Ａ−２Ｃは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第二実施例の動作を示す一連の断面図である。
【図３】図３Ａ−３Ｆは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第三実施例の動作を示す一連の断面図である。
【図４】図４Ａ−４Ｅは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第四実施例の動作を示す一連の断面図である。
【図５】図５Ａ−５Ｃは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第五実施例の動作を示す一連の断面図である。
【図６Ａ】図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【図６Ｂ】図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【図６Ｃ】図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【図６Ｄ】図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【図６Ｅ】図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【図６Ｆ】図６Ａ−６Ｆは本発明の態様に従う血液型カードの略図である。
【図７】図７Ａ−７Ｃは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第六実施例の動作を示す一連の断面図である。
【図８】図８Ａ−８Ｃは本発明の態様に従うマイクロ流体デバイスの第七実施例の動作を示す一連の断面図である。
【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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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