(57)【要約】  構成部品化された基板層を典型的に含む、マイクロ流体センサを製造する方法。そのような方法の１つは、それらを積み上げて、少なくとも第１のキャップ層と、第１のチャネル層と、インテロゲイション層と、第２のチャネル層とを形成することを可能にするように構成された複数の材料の層を供給するステップを含む。組み立て中、基板層のリボン部は、挟み込み構造の厚さを通して要素を協調的に整列させるように挟み込まれる。次いで、個々のセンサは、挟み込み構造のリボンから取り外される。構成部品化するステップは、連続するセンサのための１つまたは複数の要素を、リボンの軸の長さに沿って間隔を置いて形成するステップを含む。ある要素は、好ましくは、導電性のインクと印刷プロセスとを使用し、時には、少なくとも１つのリボンの厚さを貫通して電気を導くように動作可能な位置に材料を置いて、基板上に印刷された、導電性のパターン化された構造を含む。他の要素は、リボン部の中に機械加工、スタンプ加工、または切断加工されうるチャネル、トンネル、およびバイアを含むことができる。
2011516884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体センサを製造する方法において、
薄膜基板を設けるステップと、
導電性インクを、印刷プロセスにより前記基板の両面上に塗布するステップであって、前記基板のそれぞれの面上に配置された少なくとも１つの電極を形成する、ステップと、
トンネルを、前記薄膜基板を貫通して形成するステップとを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記基板の単一の面上に、前記電極のうちの個別の電極の、電気的に通じる延長部分として、回路形成接点を形成するステップをさらに含み、少なくとも１つの回路形成接点が、電気的に通じるバイアを経由して、前記基板の反対側の面上に保持される電極と電気的に通じるように配置される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
第１のチャネル層に関連する第１のチャネル要素を、前記トンネルを通して流体的に通じるように配置するために、前記基板の片面と位置を合わせて前記第１のチャネル層を接着するステップと、
第２のチャネル層に関連する第２のチャネル要素を、前記トンネルを通して前記第１のチャネル要素と流体的に通じるように配置するために、前記基板の反対側の面と位置を合わせて前記第２のチャネル層を接着するステップと、
前記基板で保持される第１の電極を、前記第１のチャネル要素の中を流れる流体と接触するように配置するステップと、
前記基板で保持される第２の電極を、前記第２のチャネル要素の中を流れる流体と接触するように配置するステップとをさらに含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、
前記第１の電極および前記第２の電極それぞれの、約５ｍｍ２を超える大きさの表面領域を、前記チャネル部分を通って流れる流体と接触するように配置するのに効果的な、それぞれの関連するチャネル要素のそれぞれの局所部と調和して、前記第１の電極および前記第２の電極を構成するステップとをさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第４の電極を配置するステップをさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、
前記印刷プロセスの間に、前記センサを用いて流体の既知の容積の、電気ベースのインテロゲイションを可能にするのに効果的な、１つまたは複数のチャネル要素の部分と協働するように配置されたパターンで、電極を構成するステップをさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法において、
前記印刷プロセスの間に、流体の波面が前記センサの中の既知の位置に到達したことを示す信号の検出を可能にするのに効果的なパターンで、電極を構成するステップをさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法において、
前記印刷プロセスの間に、前記トンネルを含むインテロゲイションゾーンの中で粒子を検出することを可能にするのに効果的なパターンで、電極を構成するステップをさらに含む、方法。
【請求項９】
請求項３に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、
流体が、前記トンネルに流れ込む前に、完全に前記第３の電極の長さに沿って流れるように、前記第３の電極を前記トンネルの上流に配置するステップとをさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、
流体が、前記第２の電極に接触する前に、完全に前記第３の電極の長さに沿って流れるように、前記第３の電極を前記トンネルの下流に配置するステップとをさらに含む、方法。
【請求項１１】
多層マイクロ流体センサを製造する方法において、
複数の材料の層を設けるステップであって、前記複数の材料の層は、積み重ねられて、少なくとも第１のキャップ層と、第１のチャネル層と、インテロゲイション層と、第２のチャネル層とを形成することを可能にするように構成された、ステップと、
一体化された多層挟み込み構造を形成するために、前記層を積み重ね、協調的に接着するステップであって、
前記第１のチャネル層が、前記第１のチャネル層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数の第１のチャネル要素を保持し、
前記インテロゲイション層が、前記インテロゲイション層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数のトンネル要素を保持し、
前記第２のチャネル層が、前記第２のチャネル層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数の第２のチャネル要素を保持する、ステップと、
分離されたセンサそれぞれが、管腔を通る流体流れを可能にするようになされた管腔を含むように、複数のセンサを前記挟み込み構造から分離するステップであって、前記管腔が、トンネル要素を通して第２のチャネル要素と流体的に通じる状態で配置された第１のチャネル要素を備える、ステップとを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記第１のチャネル層および前記第２のチャネル層が、両面自己粘着性フィルムから形成される、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、
前記積み重ねるステップおよび接着させるステップが、個別のセンサの要素を前記挟み込み構造の厚さを通して動作可能に整列させるのに効果的な割送り構造の使用を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、
少なくとも１つの電極が、分離されたセンサそれぞれの中に含まれるように、複数の電極を、前記インテロゲイション層の長手軸に沿って間隙を介して配置するのに効果的なパターンで、電極を前記インテロゲイション層の上に貼り付けるために、印刷プロセスを使用するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの電極が、前記管腔を通って流れる流体と接触するように配置される、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記インテロゲイション層の長手方向に沿って繰り返されるパターンで、前記電極を前記インテロゲイション層に貼り付けるステップをさらに含む、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法において、
前記電極を前記インテロゲイション層の上に印刷するステップに続いて、前記複数のトンネル要素を形成するステップをさらに含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法において、
前記電極を前記インテロゲイション層の両面に貼り付けるステップと、表面接点電極を前記インテロゲイション層の片面だけの上に貼り付けるステップとをさらに含み、少なくとも１つの表面接点電極が、前記インテロゲイション層の反対側の面上に保持される電極と、導電性バイアを経由して電気的に通じる、方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法において、
ある層と関連する要素を、１つまたは複数の構成部品化された層を形成するのに効果的なオープンリール式動作において予備形成するステップと、
前記１つまたは複数の構成部品化された層を、前記挟み込み構造を形成するために、オープンリール式プロセスにおいて積み重ねるステップとをさらに含む、方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載の方法において、
ある層と関連する要素を、１つまたは複数の構成部品化された層を形成するのに効果的なオープンリール式動作において予備形成するステップと、
前記挟み込み構造を形成するために、別々の長さの前記１つまたは複数の構成部品化された層を積み重ねるステップとをさらに含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
別々の基板を前記第２のチャネル層に貼り付けるステップをさらに含む、方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法において、
前記電極のうちの個別の電極の、電気的に通じる延長部分として、前記基板の両面上に、回路形成接点を形成するステップをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]優先権主張
本出願は、その全体の内容がこの参照により本明細書に組み込まれている、２００８年４月７日に出願した、「ＭＥＴＨＯＤ  ＴＯ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ  Ａ  ＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＣ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する米国特許仮出願第６１／１２３，２４８号、および２００８年４月１４日に出願した、「ＭＥＴＨＯＤ  ＴＯ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ  Ａ  ＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＣ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する米国特許仮出願第６１／１２４，１２１号の出願日の利益を主張するものである。
【０００２】
[0002]本発明は、流体内に混入された粒子をインテロゲイトするためのデバイスに関する。本発明は、詳細には、そのようなデバイスを製造する方法を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
[0003]粒子が帯電した容器の間の開口の一部を塞ぐときに、粒子が電気インピーダンスに変化を生じる原理が、Ｗ．Ｈ．Ｃｏｕｌｔｅｒの米国特許第２，６５６，５０８号に開示されている。彼の特許が公表されて以来、Ｃｏｕｌｔｅｒ原理のもとで動作する感知デバイスを発展させ、洗練させることに、多大の努力が注がれてきた。関連する米国特許は、Ｆｉｓｈｅｒの米国特許第５，３７６，８７８号、Ｇａｓｃｏｙｎｅらの米国特許第６，７０３，８１９号、Ｋｒｕｌｅｖｉｔｃｈらの米国特許第６，４３７，５５１号、Ｍｅｈｔａの米国特許第６，４２６，６１５号、Ｆｒａｚｉｅｒらの米国特許第６，１６９，３９４号、Ｗｅｉｇｌらの米国特許第６，４５４，９４５号、Ｗｅｉｇｌらの米国特許第６，４８８，８９６号、Ｈｏｌｌらの米国特許第６，６５６，４３１号、Ｂｌｏｍｂｅｒｇらの米国特許第６，７９４，８７７号、Ａｙｌｉｆｆｅの米国特許第７，４１７，４１８号を含む。上で参照した文献のすべては、技術および様々なセンサ配列のそれらの開示に対して、それらの全体が本明細書で説明されるかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
[0004]印加された励起周波数と異なる周波数で放射線を放出する、ある粒子の能力は、一般に、ストークスシフトとして知られている。そのような現象のインテロゲイションに関する構造を開示する最近の米国特許は、Ｈｅｉｎｔｚｍａｎｎらの米国特許第７，４５０，２３８号、Ｓｃｈｍｉｄｔらの米国特許第７，４４４，０５３号、Ｇｅｒｓｔｎｅｒらの米国特許第７，４２０，６７４号、Ｂｕｅｃｈｌｅｒらの米国特許第７，４１６，７００号、Ｋｌａｐｐｒｏｔｈらの米国特許第７，３１２，８６７号、Ｂｅｌｌらの米国特許第７，３００，８００号、Ｃｈｅｄｉａｋらの米国特許第７，２２１，４５５号、およびＡｙｌｉｆｆｅらの米国特許第７，５１５，２６８号を含む。上に参照する文献のすべては、関連する技術および様々なセンサ配列のそれらの開示に対して、それらの全体が本明細書で説明されるかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明は、流体中に懸濁された粒子をインテロゲイトするために使用されうるマイクロ流体センサを製造する方法を提供する。１つの動作可能な方法は、薄膜基板を供給するステップと、導電性インクを、印刷プロセスにより基板の両面上に塗布し、基板のそれぞれの面上に配置された少なくとも１つの電極を形成するステップと、インテロゲイショントンネルを、薄膜基板を貫通して形成するステップとを含む。方法はまた、基板の単一の面上に、電極のうちの個別の電極の、電気的に通じる延長部分として、回路形成接点を形成するステップを含むことができる。いくつかの場合、少なくとも１つの回路形成接点が、電気的に通じるバイアを経由して、基板の反対側の面上に保持される１電極と電気的に通じるように配置される。
【０００６】
[0006]方法はまた、第１のチャネル層に関連する第１のチャネル要素を、インテロゲイショントンネルを通して流体的に通じるように配置するために、基板の片面と位置合わせして第１のチャネル層を接着するステップと、第２のチャネル層に関連する第２のチャネル要素を、インテロゲイショントンネルを通して第１のチャネル要素と流体的に通じるように配置するために、基板の反対側の面に位置合わせして第２のチャネル層を接着させるステップとを含んでよい。方法は、基板で保持される第１の電極を、第１のチャネル要素の中を流れる流体と接触するように配置するステップと、基板で保持される第２の電極を、第２のチャネル要素の中を流れる流体と接触させるように配置するステップとをさらに含むことができる。さらなる任意選択のステップは、第１の電極と第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、そのような電極それぞれの、約５ｍｍ２を超える大きさの表面領域を、チャネル部分を通って流れる流体と接触するように配置するのに効果的な、それぞれの関連するチャネル要素のそれぞれの局所部と調和して、第１の電極および第２の電極を構成するステップとを含む。さらなる任意選択のステップは、第１の電極と第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第４の電極を配置するステップを含む。
【０００７】
[0007]方法は、時には、印刷プロセスの間に、センサを用いて流体の既知の容積の、電気ベースのインテロゲイションを可能にするのに効果的な、１つまたは複数のチャネル要素の部分と協働するように配置されたパターンで、電極を構成するステップを含む。方法は、時には、印刷プロセスの間に、流体の波面がセンサの中の既知の位置に到着したことを示す信号の検出を可能にするのに効果的なパターンで、電極を構成するステップを含むことができる。方法は、時には、印刷プロセスの間に、インテロゲイショントンネルを含むインテロゲイションゾーンの中で粒子を検出することを可能にするのに効果的なパターンで、電極を構成するステップを含むことができる。方法はまた、第３の電極を、第１の電極と第２の電極との間を流れる流体と接触するように配置するステップと、流体が、トンネルに流れ込む前に、完全に第３の電極の長さに沿って流れるように、第３の電極をインテロゲイショントンネルの上流に配置するステップとを含むことができる。方法は、第１の電極と第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、流体が、第２の電極に接触する前に、完全に第３の電極の長さに沿って流れるように、第３の電極をインテロゲイショントンネルの下流に配置するステップとを含むことができる。
【０００８】
[0008]本発明は、多層マイクロ流体センサを製造する方法において、具体化されうる。そのような方法の１つは、複数の材料の層を積む重ねて、少なくとも第１のキャップ層と、第１のチャネル層と、インテロゲイション層と、第２のチャネル層とを形成することを可能にするように構成された、複数の材料の層を供給するステップを含む。様々な層が、一体化された多層挟み込み構造を形成するために、積み重ねられ、協調的に接着される。望ましくは、第１のチャネル層は、第１のチャネル層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数の第１のチャネル要素を保持する。インテロゲイション層が、インテロゲイション層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数のトンネル要素を保持すること、および第２のチャネル層が、第２のチャネル層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数の第２のチャネル要素を保持することが、さらに望ましい。方法は、分離されたセンサそれぞれが、管腔を通る流体流れを可能にするようになされた管腔を含むように、複数のセンサを挟み込み構造から分離するステップをさらに含むことができ、そのような管腔は、トンネル要素を通して第２のチャネル要素と流体的に通じる状態で配置された、第１のチャネル要素を含む。第１のチャネル層および第２のチャネル層は、両面自己接着性フィルムから形成されうる。時には、積み重ねるステップおよび接着するステップは、個別のセンサの要素を、挟み込み構造の厚さを通して動作可能に整列させるのに効果的な、割送り構造の使用を含む。望ましくは、方法は、少なくとも１つの電極が、分離されたセンサそれぞれの中に含まれるように、複数の電極を、インテロゲイション層の長手軸に沿って間隙を介して配置するのに効果的なパターンで、電極をインテロゲイション層の上に貼り付けるために、印刷プロセスを使用するステップを含む。望ましくは、その電極は、管腔を通って流れる流体と接触するように配置される。方法は、インテロゲイション層の長手方向に沿って繰り返されるパターンで、前記電極をインテロゲイション層に貼り付けるステップを含むことができる。方法は、典型的には、電極をインテロゲイション層の上に印刷するステップに続いて、複数のトンネル要素を形成するステップを含む。しかし、トンネル形成は、電極印刷の前、または途中でさえも、実行されうる。
【０００９】
[0009]ある場合には、電極が、インテロゲイション層の両面に貼り付けられ、表面接触電極が、インテロゲイション層の片面だけの上に貼り付けられてよい。そのような場合には、少なくとも１つの表面接触電極が、インテロゲイション層の反対側の面上で保持される電極と、導電性のバイアを経由して電気的に通じることができる。方法は、ある層と関連する要素を、１つまたは複数の構成部品化された層を形成するのに効果的なオープンリール式動作において予備形成するステップと、その構成部品化された層を、挟み込み構造を形成するために、オープンリール式プロセスにおいて積み重ねるステップとにより、実施されうる。代替として、方法は、ある層と関連する要素を、１つまたは複数の構成部品化された層を形成するのに効果的なオープンリール式動作において予備形成するステップと、挟み込み構造を形成するために、別々の長さの１つまたは複数の構成部品化された層を積み重ねるステップとで実施されうる。方法は、別々の基板を、第２のチャネル層に貼り付けるステップを含むことができる。
【００１０】
[0010]本発明のこれらの特徴、利点、および代替の態様は、以下の詳細な説明を、添付の図面と組み合わせて考慮すれば、当業者には明らかとなろう。
[0011]図において、図は、本発明を実施するための最良のモードであると現在考えられるものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0012]本発明のある原理により製造されうる、多層センサ配列を通して取られた、正面断面図である。
【図２】[0013]本発明のある原理により製造されうるセンサの、上から斜視された分解組立図である。
【図３】[0014]図２に示されるセンサの、下から斜視された分解組立図である。
【図４】[0015]図２に示されるセンサのインテロゲイション層の構成部品の、上からの平面図である。
【図５】[0016]図２に示されるセンサのインテロゲイション層の構成部品の、下からの平面図である。
【図６】[0017]本発明のある原理により製造されうる多層センサ配列を通して取られた正面断面図である。
【図７】[0018]本発明のある原理により製造されうるセンサの、上から斜視された分解組立図である。
【図８】[0019]図７に示されるセンサの、下から斜視された分解組立図である。
【図９】[0020]図７に示されるセンサのインテロゲイション層の構成部品の、上からの平面図である。
【図１０】[0021]図７に示されるセンサのインテロゲイション層の構成部品の、下からの平面図である。
【図１１】[0022]本発明のある原理により製造されうるセンサの、上から斜視された分解組立図である。
【図１２】[0023]図１１で示されるセンサの、下から斜視された分解組立図である。
【図１３】[0024]図１１で示されるセンサのインテロゲイション層の構成部品の、上からの平面図である。
【図１４】[0025]図１１で示されるセンサのインテロゲイション層の構成部品の、下からの平面図である。
【図１５】[0026]本発明のある原理により製造された、構成部品化されたインテロゲイション層の、上からの平面図である。
【図１６】[0027]図１５で示される、構成部品化されたインテロゲイション層の、下からの平面図である。
【図１７】[0028]本発明のある原理によりセンサを製作するために動作可能な製造配列を示す、概略正面図である。
【図１８】[0029]バイアを通して取られた正面断面図である。
【図１９】[0030]導電性材料が片面の上に印刷された、図１８の正面断面図である。
【図２０】[0031]導電性材料が反対側の面の上に印刷された、図１９の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0032]次に、本発明の様々な要素が数字表示を与えられ、当業者が本発明を製作し、使用することを可能にするように、本発明が説明される図面が参照される。以下の説明が、本発明の原理の例示に過ぎず、以下の特許請求の範囲を狭くするものとみなされるべきでないことを、理解されたい。分解組立図は、内部的に縮尺どおりであり、構成部品および要素は、展開の軸に沿って整列されられる。
【００１３】
[0033]本発明のある原理により製造されうる、最新の好ましい実施形態は、流体の中で保持される様々な種類の粒子の分析を実施するために動作可能な、低コストで使い捨て可能なセンサを提供する。本発明のある原理により製造されるセンサは、一度だけ使用され、廃棄されうる。しかし、そのようなセンサが、代替として、何度も再使用されうることが、考慮されている。
【００１４】
[0034]本発明のある原理の適用から利益を得ることができる、あるセンサが、２００５年７月２９日に出願した、「ＤＩＳＰＯＳＡＢＬＥ  ＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＣＯＵＮＴＥＲ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ」と題する米国特許出願第１１／１９３，９８４号、２００６年６月１４日に出願した、「ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する米国特許出願第１１／４５２，５８３号、２００７年２月２日に出願した、「ＦＬＵＯＲＥＳＣＥＮＣＥ−ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ  ＣＥＬＬ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ」と題する米国特許出願第１１／７０１，７１１号、２００７年４月４日に出願した、「ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する米国特許出願第１１／８００，１６７号、２００７年１２月１０日に出願した、「ＭＥＴＨＯＤ  ＴＯ  ＣＯＮＦＩＲＭ  ＦＬＵＩＤ  ＦＬＯＷ  ＴＨＯＵＧＨ  Ａ  ＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＣ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許出願第１２／００１，３０３号；２００７年９月２９日に出願した、「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＥＤ  ＰＩＰＥＴＴＥ  ＴＩＰ」と題する米国特許仮出願第６０／９９５，７５２号；および２００８年１１月２７日に出願した、「ＦＬＵＯＲＥＳＣＥＮＣＥ−ＢＡＳＥＤ  ＰＩＰＥＴＴＥ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許仮出願第６１／００４，６３０号に開示される。すべての、上で参照され、本出願の出願者が所有する出願の全内容が、センサを使用するための、ある動作可能な構成材料、構成、および方法に対するそれらの開示に対して、それらの全体が本明細書で説明されるかのように、本明細書に組み込まれる。
【００１５】
[0035]本発明のある原理により製造される実施形態が有利に使用されうる分析の例は、任意の培養細胞の構成要素の計数、特徴付け、または検出、および、特に、赤血球（ＲＢＣ）および／または白血球（ＷＢＣ）の計数などの血液細胞分析、全血球計算（ＣＢＣ）、ＨＩＶ陽性者に対するＣＤ４／ＣＤ８白血球計数；全乳分析；精液サンプル中の精子計数；ならびに、一般に、粒子を保持する流体（非生物を含む）に対する数値評価または粒径分布を伴うそれらの分析を、無制限に含む。本発明の実施形態は、家庭向け市場の血液診断検査を含む、迅速でポイント・オブ・ケアの検査を提供するために使用されうる。ある実施形態は、手動のヘマサイトメトリに置き換えるための、実験室研究用自動細胞計数器として使用されうる。精緻な細胞の分析および計数（白血球５分類のＣＢＣなど）を可能にするために、本発明の原理により製造された実施形態を、蛍光などの付加的診断要素と組み合わせることが考慮されている。さらに、本発明により製造された実施形態が、低コストの蛍光活性化細胞選別装置（ＦＡＣＳ）を提供するために構成されうることが、さらに考慮されている。
【００１６】
[0036]本開示における便宜上、本発明は、全体として、粒子検出器の製造に関連して説明される。そのような説明が、本発明の範囲を限定することは、決して意図されていない。本発明の原理により製造されたある実施形態が、例えば、計数のために、単に粒子の通過を検出するために使用されうることが、認識されている。他の実施形態は、大きさ、または種類など、粒子の特性を求め、それにより、判別分析を可能にするために、製造されうる。さらに、便宜上、用語「流体」は、本明細書において、１種類または複数種類の希釈剤と、流体ベースの中で懸濁されるかまたは分配された１種類または複数種類の粒子とで形成された流体ベースを含む、流体混合を包含するように使用されてよい。粒子は、特性「大きさ」を有するものと仮定され、その大きさは、時には、便宜上、直径と呼ばれてよい。本発明の最新の好ましい実施形態は、全血サンプル中に見出される粒子をインテロゲイトするようになされ、本開示は、それに沿って構築される。しかし、そのようなことは、本発明の用途を、血球と比較してより大きいかまたはより小さい大きさを持つ粒子を有する流体を含む他の流体に対して限定することは、決して意図されない。
【００１７】
[0037]本開示において、「一列縦隊進行」は、文字通りに辞書による定義とは異なって定義される。本開示のために、実質的な一列縦隊進行は、関心のある粒子を適度に正確に検出することを可能にするように、十分に広い間隔で連続的に構成された粒子の配列として定義されうる。一般に、時間の約８０％の単一粒子検出が目標とされる。２つの粒子が同時にインテロゲイションゾーンに入るとき、それは、同時発生（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）と呼ばれ、それに対して数学的に修正する方法が存在する。較正は、既知の粒子密度を有する解法（例えば、関心のある粒子に類似する特有の大きさを有するラテックスビーズの解法）を使用して、実施されうる。また、流体担体中の粒子の希釈は、粒子の進行の組織化に寄与することができる。非限定的な例として、およそ、約３×１０３から約３×１０５粒子／ｍｌの間の粒子密度を有する流体サンプルのインテロゲイションのために、この文献の中で開示される大きさを有するように構築されたセンサデバイスを使用することが最近好まれており、そこにおいて、粒子の大きさは、およそ赤血球の大きさ（例えば、５μｍから２０μｍ）である。
【００１８】
[0038]本プロセスにより形成されたセンサ構成部品は、２つの流体容器を分離する粒子センサの構築において使用されうる。容器内の流体は、導電性の食塩液の中で典型的には懸濁されており、測定される、粒子および／または生体細胞を含む。基板中に形成されたスルーホールまたはトンネル（通常、直径５０ナノメートルから２００ミクロンに及ぶ）は、インテロゲイションゾーンを形成し、通常、流体容器の間を粒子が実質的に一列縦隊で流れることを促進する。１つの好ましい使用において、電流が、被駆動または被刺激電極（通常、導電性インクから形成され、ポリマー基板の両面上に配置される）に加えられる。１つまたは複数のインテロゲイション電極が、インテロゲイションゾーンの中に、電気特性を監視するために配置される。粒子／細胞は、細胞インテロゲイションゾーンを通って流れるので、それらが、正味のインピーダンスにおける一瞬の増加を生じ、そのインピーダンスが、１つまたは複数のインテロゲイション電極における電圧の変化として測定される。この電圧変化は、基板の片面、または両面上に配置された、１つまたは複数の導電性インクのインテロゲイション電極を使用して測定されうる。測定された電圧変化は、細胞の大きさに比例する。最近、好ましいセンサ実施形態は、（細胞インテロゲイションゾーンを通って流れる）一定の電流を生成するために、基板の両面上の２つの被駆動表面電極、および細胞インテロゲイションゾーンを横切って差動電圧測定を行うための、（やはり、基板の両面上の）２つの追加の、別々のインテロゲイション電極、を使用する。
【００１９】
[0039]図１は、本発明のある原理により製造された、全体として１００で示される、最新の好ましいセンサ配列の、ある動作可能な詳細を示す。図示のように、センサ１００は、上から下に、数字１０２、１０４、１０６、１０８、および１１０でそれぞれ表示された、５層の挟み込み構造を含む。層１０２および１１０は、時には、キャップ層として言及される。層１０４および１０８は、時には、チャネル層として言及される。また、層１０６は、時には、インテロゲイション層として言及される。選択された例示の層に対する等価構造は、時には、複数の構成要素の副層を含むことができる。
【００２０】
[0040]センサ配列１００を通して流体を運ぶための導管の第１の部分１１２が、層１０８内に形成される。部分１１２は、層に平行に、および層内に配置され、チャネル、または時には、チャネル要素として特徴付けられうる。流体の導管の第２の部分１１４は、層１０６を貫通し、それゆえ、トンネルまたはトンネル要素として特徴付けられうる。流体の導管の第３の部分１１６は、層１０４内に形成され、再び、チャネル、または時には、チャネル要素として特徴付けられうる。導管を通る流体の流れは、矢印１１８および１１８’で示される。第１および第３の部分を通して流れる流体は、全体として、層に平行な方向に流れ、一方、第２の部分の中を流れる流体は、全体として、層に垂直に流れる。それゆえ、流体の流れは、チャネルを形成する構造とトンネルを形成する構造との間で差異を生じうる。
【００２１】
[0041]例示された層のうちの２つ以上が連結、または組み合わされうることが、考慮されている。チャネルを、層全体の厚さを超えて彫るのではなく、単一層内にチャネルを機械加工またはエッチングすることにより、あるいは、実質的に平面的な層に局所部的な３次元構成による空間を含めるように、層を浮き彫り、または折り曲げすることにより、チャネル要素が、単一層の中に形成されうる。例えば、例示された層１０２および１０４が、そのようにして結合されうる。同様に、例示された層１０８および１１０が、単一の、組み合わされた層で置き換えられうる。
【００２２】
[0042]図１の参照を継続すると、中間層１０６は、複数の電極を、間隙を介した３次元的配列で複数の電極を配置するように整列された、複数の表面電極を保持する。本開示のために、表面電極は、典型的には、表面上に保持され、流体が沿って流れることができるチャネルを取り囲む部分（例えば、側部、壁、または床）だけを形成する。流体の流れは表面電極の「上に」または「そばに沿って」存在し、全体として、表面電極が保持される表面に平行である。対照的に、チャネル電極は、典型的には、チャネルの全体を取り囲む。流体は、全体として、チャネル電極を「通して」、典型的には、チャネル電極が保持される表面に垂直に流れる。層１０６（または、その同等物）は、いずれか、または両方の種類の電極を保持してよいことが、考慮されている。インテロゲイション層１０６の片面または両面で保持される電極を補うため、または置き換えるために、電極をキャップ層１０２、１１０の上に形成する（例えば、印刷する、堆積させる）ことも、考慮されている。
【００２３】
[0043]時には、以下により詳細に説明されるように、電極は、挟み込み構造の一面の上に配置された電気的表面コネクタと電気的に通じることを可能にするように整列される。図１に示されるように、矢印１１８および１１８’で示される流体の流れは、一対の表面電極１２０、１２２それぞれの上を通る。しかし、意図の範囲内にある代替の実施形態において、電極１２０、１２２のうちの一方または他方は、存在しなくてよい。典型的には、流れ部１１４に関連する構造は、流体の媒体中に保持される粒子を、電極１２０、１２２のうちの一方および両方に関連するインテロゲイションゾーンを通して、実質的に一列縦隊の進行を促すように整列される。それゆえ、電極１２０、１２２は、時には、インテロゲイション電極として言及されうる。ある用途において、ＶＡおよびＶＢで示される、電流、電圧、抵抗、またはインピーダンスなどの電気特性が、電極１２０と１２２との間、あるいはそのような電極のうちの一方または両方と基準との間で測定されうる。
【００２４】
[0044]あるセンサ実施形態は、電解質の流体導体を通して所望の電流を駆動することに基づく刺激信号を使用する。そのような場合、ある流体流れチャネル部をおよそ可能な限り広くし、一方でなお、被刺激電極が完全に濡れることを達成することが、有利でありうる。そのようなチャネル幅は、それが、被刺激電極のより広い表面積を可能にし、総回路インピーダンスを低下させ、信号対ノイズ比を改善するので、有用である。血液サンプルをインテロゲイトするために使用される例示的実施形態は、被刺激電極の近傍に、約２．５ｍｍ（０．１０インチ）の幅と約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）の高さのチャネル部を含む。電極を通して電流を駆動するとき、電流密度を約１０ｍＡ／ｃｍ２未満に制限することが望ましいことが、見出されている。それゆえ、あるセンサにおいて、図１の電極１２４および１２６など、被刺激電極は、そこを通過して流れる流体に対して、約１／１０ｃｍ２を超える濡れた表面積をもたらすように配置される。最近の好ましい一センサは、約５ｍｍ２より大きい濡れた表面積を有する被刺激電極を含む。
【００２５】
[0045]設計検討の１つは、電極の湿潤性に関する。チャネルの高さと幅とのいくつかのアスペクト比において、電極は、なんらかの場所で完全に濡れることができず、不安定な電気信号と増加されたノイズが導かれる。ある点まで、より高いチャネルが、インピーダンスを小さくし、湿潤性を改善するのを助ける。望ましくは、特にインテロゲイション電極の場合、流体の先端がチャネル軸に沿って電極の第２の端部に到達する時までに、面から面への濡れが、本来、発生する。当然、濡れた物質がまた、流体のサンプルに添加され、または電極の上の被覆として、付加的な濡れの可能性が得られうる。
【００２６】
[0046]次に、図６を参照して、電極１２０’および１２２’が、流れ部１１４を形成するトンネルを通る流体流れと無関係に、それぞれ個別の電極が完全に濡れることを促進する配列で示されることに留意されたい。すなわち、ある好ましい実施形態において、電極の全長が、流れ部１１４を形成するトンネルの上流または下流のいずれかに配置される。そのような場合、電極の「長さ」は、電極が存在する導管の部分に沿った流れの軸に対して定義される。例示された配列の結果は、電極が、トンネルの流れと無関係に、少なくとも実質的には完全に濡れ、それゆえ、安定した、再現可能な、高忠実度の信号を、削減されたノイズで供給するというものである。対照的に、それ自体を貫通するトンネルを有する表面電極は、濡れた面積が時間とともに変化するので、不安定な信号を供給する。また、１つまたは複数の泡が、（本質的に流体流れの下流を避けて）トンネル付近に位置する閉塞部または渦流域に閉じ込められる可能性があり、それにより、トンネル貫通電極の濡れた表面積が変動的に削減され、望ましくないノイズがデータ信号の中に潜在的に導入される。
【００２７】
[0047]一般に、電極１２０および１２２をトンネル部１１４の近くに配置することがよい（例えば、より低い溶液インピーダンスの影響を与える）が、そのような電極が、かなり離れて配置されたシステムもまた、正常に機能するであろう。同様に、（電流などの）刺激信号が、インテロゲイションゾーンからいくらか隔たって流体チャネルの中に置かれたワイヤなどでさえ、代替として構成された電極を使用して、送り出されうる。電流は、かなり遠くから送り出されうるが、代償として、いくらかの間隔を置いて、延ばされたチャネルの電気的に制約する性質が、（細胞検出ゾーンの総インピーダンスが増加するにつれて）信号対ノイズ比を悪化させ始める。
【００２８】
[0048]もう一度図１を参照すると、電極１２４が、導管の流れ部１１２の中で流体と接触するために配置される。電極１２６が、流れ部１１６の中で流体と接触するために配置される。電極１２４、１２６が、やはり、インテロゲイション層１０６の表面上で保持されることが現在、好ましいが、他の構成もまた、正常に機能することができる。例示された単一層１０６の代替物など、インテロゲイション層が、トンネル部１１４の周囲を取り囲むために、１つまたは複数のチャネル電極を配置するように潜在的に整列された、複数のサブコンポーネント層から作成されうる。一般に、電極１２４、１２６は、インテロゲイションゾーンの両面上に配置され、時には、被刺激電極として言及されうる。ある用途において、信号発生器１２８が、既知の刺激をセンサ１００に入力するために、電極１２４および１２６と電気的に通じるように置かれる。しかし、電極１２４、１２６のうちの一方または両方が、本発明のある原理により製造された、代替として動作可能なセンサの中に存在しなくてよいことが、考慮されている。代替の構成において、センサ１００の中の任意の電極が、被刺激電極またはインテロゲイション電極のいずれかとして使用されうる。
【００２９】
[0049]図２乃至図５は、本発明のある原理により製造されうる、全体として１３２で示される例示的センサを示す。センサ１３２は、図１に示された断面と同様に構築された部分を含む。特に図２および図３を参照すると、センサ１３２は、第１のキャップ層１３４と、第１のチャネル層１３６と、インテロゲイション層１３８と、第２のキャップ層１４０と、第２のチャネル層１４２と、第３のチャネル層１４４と、第４のチャネル層１４６と、第３のキャップ層１４８とを含む多層の挟み込み構造とみなされうる。
【００３０】
[0050]第１のキャップ層１３４は、トンネル要素１５０および１５２を保持する。そのようなトンネル要素は、キャップ層１３４の厚さを貫通して延び、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として機能する。
【００３１】
[0051]チャネル層１３６は、トンネル要素１５４および１５６、ならびにチャネル要素１５８を保持する。トンネル要素１５４および１５６は、チャネル層１３６の厚さを貫通して延び、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として機能する。チャネル要素１５８はまた、チャネル層１３６の厚さを貫通して延び、センサ１３２を通して延びる管腔、すなわち流体移送導管の一部を形成する。
【００３２】
[0052]インテロゲイション層１３８は、トンネル要素１６０および１６２、ならびに全体として１６４で示される電気接点、および表面電極１６６などの導電性要素を保持する。トンネル要素１６０および１６２は、インテロゲイション層１３８の厚さを貫通して延び、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として機能する。電極要素は、図４および図５に関連して、以下にさらに詳述される。
【００３３】
[0053]キャップ層１４０は、トンネル要素１６８、１７０、１７２、１７４および１７６を保持する。そのようなトンネル要素のすべては、キャップ層１４０の厚さを貫通して延びる。トンネル要素１６８および１７０は、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として使用されうる。トンネル要素１７２は、サンプル入り口ポートとして働き、センサ１３２を通して延びる管腔の入り口開口とみなされうる。トンネル要素１７４および１７６は、管腔と通じ、印加された真空を使用してセンサを通して流体サンプルを引き出すために、順次（ｉｎ  ｓｅｒｉｅｓ）使用されうる。
【００３４】
[0054]チャネル層１４２は、トンネル要素１７８、１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４、１９６および１９８を保持する。そのようなトンネル要素のすべてが、チャネル層１４２の厚さを貫通して延びる。トンネル要素１７８、１８０、１８２、および１８４は、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として使用されうる。トンネル要素１８６、１８８、１９０、１９２、１９４、１９６および１９８は、センサ１３２を貫通して延びる管腔の部分を、個別に形成する。それゆえ、トンネル要素１８６、１８８、１９０、１９２、１９４、１９６および１９８のうちのいくつかはまた、チャネル要素とみなされうる。
【００３５】
[0055]チャネル層１４４は、トンネル要素２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４および２１６を保持する。そのようなトンネル要素のすべてが、チャネル層１４４の厚さを貫通して延びる。トンネル要素２００、２０２、２０４、および２０６は、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として使用されうる。トンネル要素２０８、２１０、２１２、２１４および２１６は、センサ１３２を貫通して延びる管腔の部分を、個別に形成する。とりわけ、トンネル要素２０８および２１２は、チャネル要素として機能する。
【００３６】
[0056]チャネル層１４６は、トンネル要素２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８および２３０を保持する。そのようなトンネル要素のすべてが、チャネル層１４６の厚さを貫通して延びる。トンネル要素２１８、２２０、２２２、および２２４は、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として使用されうる。トンネル要素２２６および２２８は、センサ１３２を貫通して延びる管腔のチャネル部を個別に形成し、それゆえ、やはり、チャネル要素とみなされうる。トンネル要素２３０は、（例えば、インテロゲイションゾーンを通って流れる粒子のストークスシフト・インテロゲイションのために）放射がインテロゲイションゾーンの中に衝突するのを促進するために、ある実施形態の中に含まれうる。
【００３７】
[0057]キャップ層２４８は、トンネル要素２３２、２３４、２３６、２３８および２４０を保持する。そのようなトンネル要素のすべてが、チャネル層１４６の厚さを貫通して延びる。トンネル要素２３２、２３４、２３６、および２３８は、センサ１３２を組み立てる間の位置合わせの構造として使用されうる。トンネル要素２４０は、時には、トンネル要素２３０と同様の目的で含まれうる。
【００３８】
[0058]次に図４および図５を参照すると、インテロゲイション層１３８は、全体として２５０で示される、複数の導電性要素を保持する。導電性要素２５０は、全体として１６４で示される電気接点、および表面電極１６６などの表面電極を含む。一般に、電気接点は、センサの１つまたは複数の導電性要素をセンサの外に配置されたインテロゲイション回路と電気的に通じる状態に置くように動作可能な接続の部分を形成する。１６４で示される例示的電気接点は、Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ  １１４７、Ｎｅｗ  Ａｌｂａｎｙ、ＩＮ  ４７１５１にビジネスコンタクトの住所を有し、ウェブアドレスがｗｗｗ．ｓａｍｔｅｃ．ｃｏｍのＳａｍｔｅｃから、部品番号ＳＥＩ−１１０−０２−ＧＦ−Ｓで市販されているエッジコネクタと接続するように構成される。
【００３９】
[0059]時には、電気接点は、インテロゲイション層１３８の同じ面上に配置された電極と通じることができる。例えば、図４において、電気接点２５２は、インテロゲイション表面電極２５４と通じる。またある時には、電気接点は、インテロゲイション層１３８の反対側の面上に配置された電極に通じることができる。例えば、電気接点２５６は、電気バイア２６０を経由して被刺激電極２５８に通じる。
【００４０】
[0060]図１８乃至図２０は、本発明のある原理による、例示的電気バイア２６０の製造を示す。図１８において、トンネル１１４’が、ベア基板１０６’の中に形成される。図１９は、導電性材料を基板の片面上に印刷し、トンネル１１４’内の少なくとも途中まで、材料の流れ２４４を生じさせることを示す。図２０は、導電性材料を基板１０６’の反対側の面上に引き続き印刷し、トンネル１１４’内に材料の流れ２４５を生じさせることを示す。導電性材料が重なり合う部分２４６は、基板層１０６’の厚さを貫通して通じる導電性バイア２６０を形成する。
【００４１】
[0061]再び図４を参照すると、電気接点がまた、インテロゲイション回路の部分を形成することができる。例えば、電気接点２６２は、センサ１３２を外部のインテロゲイション回路とインサーキットに置くエッジコネクタの、隣接するピンの間でジャンパを形成する。そのような配列は、例えば、センサ１３２をインテロゲイションデバイスの中に正しく、動作可能に挿入されたことを、電気的に確認するために使用されうる。
【００４２】
[0062]インテロゲイション層１３８はまた、上で説明した位置合わせの構造１６０および１６２を含む、複数のトンネル要素を保持する。インテロゲイション層１３８はまた、全体として２６４で示されるインテロゲイショントンネルを保持する。インテロゲイショントンネル２６４は、図１のトンネル１１４と同様に構築される。トンネル２６４は、インテロゲイション電極２５４および２６６がインテロゲイション層１３８の基板に貼り付けられた後に形成される、スルーホールである。残されている、例示されたトンネル２６８は、チャネル１５８とチャネル１９６との間が流体的に通じることを可能にする流体バイアである（例えば、図２参照）。
【００４３】
[0063]図７乃至図１０、ならびに図１５および図１６は、本発明のある原理により製造されうる、全体として２８０で示される、他の例示的センサのある態様を示す。センサ２８０は、流体サンプルを電気的にインテロゲイトするようになされたピペットチップとして具体化される。ピペットチップ２８０は、図１に示される断面と同様に構築された部分を含む。特に図７および図８を参照すると、センサ２８０は、キャップ層２８２、チャネル層２８４、インテロゲイション層２８６、チャネル層２８８、および基板２９０を含む多層挟み込み構造として製造されうる。例示されたキャップ、チャネルおよびインテロゲイションの層は、通常、薄膜材料から形成されるが、医療グレードのプラスティック材料からの射出成形基板２９０が、現在、好ましい。
【００４４】
[0064]複数のトンネル要素２９２、２９４、２９６、２９８、３００は、構成部品層と基板との積み重ねを組み立てる間の層と基板の位置合わせを、促進するために設けられることが望ましい。チャネル要素３０２は、流体が、ピペットチップ２８０を通して、管腔すなわち流体導管に沿って、示された方向３０４に流れるのを可能にする。トンネル要素３０６は、全体として３０８で示される、インテロゲイショントンネル要素内に、粒子が引っかかる機会を減少させるためのフィルタを受けるようになされる。流体は、最初に、ピペットチップ２８０の遠端３１０の中に吸い込まれ、次いで、フィルタと合う前に、チャネル３１２および３１４に沿って（矢印３１６および３１６’で示されるように）流れる。
【００４５】
[0065]インテロゲイショントンネル３０８を通って流れた後、流体は、矢印３２０で示されるように、チャネル要素３１８を通って流れる。流体は、流れを示す矢印３２４で示されるように、チャネル３２２に沿って流れ続ける。トンネル要素３２６は、インテロゲイション層２８６で保持される電極が、チャネル要素３２２内の流体と接触することを可能にする。ピペットチップの管腔を通して、望みどおりに流体流れを生じさせるために、吸引プロファイルが、近端３２８に（例えば、スルーホール３２９において）適用されうる。停止トリガ電極を通り越してあふれる少量の流体サンプルを捕らえるための小容器として機能するために、カウンタボアが、穴３２９に関連して配置されうる。さらに、ガスは通過させるが流体の流れは阻止する効果のある、ＰＴＦＥ栓またはフィルタ、フィルムなど、１つまたは複数の構造的流体終端要素を含むことが考慮されている。そのような流体停止要素は、流体の流れがセンサピペットチップ内に閉じ込められるのを阻止するために、穴３２９と関連して配置されることが望ましい。
【００４６】
[0066]図１５および図１６に示されるように、パターン化された導電性要素をリボン３４０に貼り付ける間、リボン３４０の厚さを貫通して構成部品要素を位置合わせするのを支援するために、位置合わせのトンネル要素３３６および３３８が、材料のリボン３４０の長手軸に沿って、間隙を介して含まれうる。ある位置合わせ構造がまた、ピペットチップ２８０などのセンサを形成するために、層の挟み込み構造を組み立てる間に、使用されうる。図１５および図１６に示されるリボン３４０は、リボンの長手軸に沿って間隙を介する、個別の連続するセンサのパターン化された要素を保持し、構成部品化された層の例である。そのような構成部品化された層は、前もってオープンリール式プロセスで形成され、センサ組み立て中に巻き戻されうる。代替として、構成部品（または要素）の後続の群が、例えば、センサ組み立ての直前に、オンザフライで、リボンなどの基板に貼り付けられてよい。
【００４７】
[0067]最新の好ましい製造プロセスにおいて、リボン３４０が巻き戻され、電気要素をリボンの片面に貼り付ける印刷機を通過してリボン材料を送り、次いで、格納のために再び巻き取られる。第２ステップにおいて、リボンの反対側の面上に電気要素を印刷するために、リボン３４０が再び巻き戻され、次いで、格納のために再び巻き取られる。最後に、リボンの完全に構成部品化された層が、オープンリール式製造プロセスの間に再び巻き戻され、多層挟み込み構造のセンサを形成する。当然、（例えば、同時両面印刷または交互面印刷を使用して）単一の巻き戻しおよび再巻き取り動作の間に、電気要素を貼り付けることが、考慮されている。導電性「インク」は、一般に、背面印刷の前に（少なくともある程度）硬化される。
【００４８】
[0068]次に図９および図１０を参照すると、インテロゲイション層２８６は、その両面のそれぞれの上に配置されたパターンで整列された複数の導電性要素２５０を保持する。例えば、電気接点１６４は、チャネル層２８４（同様に図７参照）の近端を超えて近くに延びることにより露出されるように位置決めされて、近端３２８において保持される。電気接点３４４は、電気バイア３４６を通してジャンパ要素３４８と、次いで、電気バイア３５０を通して電気接点３５２と通じる。層１３８上のジャンパ要素２６２と同様に、そのような配列は、インテロゲイションデバイスに対する、センサ２８０の適切な位置合わせの確認を可能にする。
【００４９】
[0069]インテロゲイショントンネル３０８が、インテロゲイション電極３５６およびインテロゲイション電極３５８が、層２８６の基板に貼り付けられた後、形成される。被刺激電極３６０が、チャネル３０４内の流体に接触するように配置される。被刺激電極３６２が、チャネル３１８内の流体に接触するように配置される。トリガ電極３６４および３６６が、チャネル３１８内の流体に接触するように配置される。そのような電極は、流体の先端がセンサ２８０内の既知の場所に到着するのを検出するために、使用されうる。すなわち、電気信号は、そのような電極の間で監視可能であり、信号（例えば、インピーダンス）における変化は、データ収集を開始するトリガとして、または他のデータの用途のための入力として、使用されうる。トリガ電極３６８は、チャネル３２２内を流れる流体と（開口３２６を通して）接触するように配置される。電極３６８は、チャネル３２２の一部を含めた、センサの管腔に沿った下流に配置され、それゆえ、流体の先端の到着を示す第２の信号を供給することができる。そのような信号は、例えば、データの収集を停止するための信号として、または開始信号と組み合わせて、生成されたトリガ信号の場所の間で既知の容積の吸引を確認するために、使用されうる。
【００５０】
[0070]全体として３８０で示される、本発明のある原理により製造されうる他の例示的センサが、図１１乃至図１４に示される。センサ３８０は、キャップ層３８２と、チャネル層３８４と、インテロゲイション層３８６と、チャネル層３８８と、キャップ層３９０とを含む、多層薄膜挟み込み構造である。
【００５１】
[0071]キャップ層３８２は、位置合わせトンネル３９２および３９４と、サンプルオリフィス３９６と、電気的接続窓３９８と、通気用開口４００および４０２とを含む、複数の厚さを貫通する要素を保持する。キャップ層３９０はまた、位置合わせトンネル４０４および４０６と、電気的接続窓４０８とを含む、複数の厚さを貫通する要素を保持する。
【００５２】
[0072]チャネル層３８４は、位置合わせトンネル４１０および４１２と、チャネル要素４１４、４１６および４１８と、流体バイア４２０と、電気的接続窓４２２とを含む、複数の厚さを貫通する要素を保持する。チャネル層３８８はまた、位置合わせトンネル４２４および４２６と、チャネル要素４２８および４３０と、電気的接続窓４３２とを含む、複数の厚さを貫通する要素を保持する。
【００５３】
[0073]インテロゲイション層３８６は、位置合わせトンネル４３４および４３６と、チャネル要素４３８と、流体バイア４４０、４４１、および４４２と、インテロゲイショントンネル４４４とを含む、複数の厚さを貫通する要素を保持する。望ましくない大きいサイズの粒子が流体バイア４４０（図１２および図１４参照）を通過するのを阻止するために、スクリーン要素４４６が、適所に図示されている。電気接点要素１６４が、層３８６の両面上に保持される。インテロゲイション電極４４８および４５０が、インテロゲイショントンネル４４４から「引き戻される」ことに留意されたい。それゆえ、センサ３８０の粒子インテロゲイション部は、図６に示される配列と同様に構築される。インテロゲイション層３８６で保持される導電性要素は、１６４で示される接点電極と、インテロゲイション電極４４８および４５０と、被刺激電極４５２および４５４と、トリガ電極４５６、４５８および４６０と、ジャンパ要素４６２とを含む。
【００５４】
[0074]本発明の一態様は、電気インピーダンスベースの粒子（または生体細胞）検出および分析を実施することができる、使い捨て可能な薄膜センサにおいて使用するための、廉価な粒子センサ構成部品を形成する方法を提供する。方法は、基板上に「印刷」される導電性インクの電極を設けるステップを含む（例えば、図１７において全体として４６６で示される）。動作可能なインクは、Ｄｕｐｏｎｔ  ５８７０  Ａｇ／ＡｇＣｌなど、銀／塩化銀溶液を含む。ある他の動作可能なインクが、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｄｕｐｏｎｔ．ｃｏｍ／ＭＣＭ／ｅｎ  ＵＳ／ＰＤＦ／ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ−Ｈ９１５６１０１．ｐｄｆのワールドワイドウェブ上に記載されている。同様の印刷可能な導電性インクが、
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｔｅｃｈ．ｃｏｍに位置するウェブサイトを有するＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されている。
【００５５】
[0075]従来のスクリーン印刷技術が、インテロゲイション層４６８を形成するために、薄膜基板の前面および／または背面の上にパターン化された導電性トレース印刷するために使用されうる。最新の好ましい基板は、ポリエステルなどのポリマー材料から作製される。また、導電性トレースを基板に貼り付けるために、インクジェット印刷ヘッドなど、スパッタリングタイプのジェット印刷装置を組み込むことが考慮されている。印刷された電極の線分解能は、従来の印刷回路技術を使用して得られる線分解能と同じである。０．２ｍｍの線幅および線間が可能である。大部分の用途に対して、一般に、０．３ｍｍより小さくない幅と間隔が好ましい。
【００５６】
[0076]従来のスクリーン印刷プロセスが、最新の好ましいセンサ構成部品において、導電性インクを印刷するために使用される。そのようなプロセスは、シャツの印刷を含む多くの用途で使用されるプロセスと類似している。機械固有の取り付け具が、印刷されるべきパターンの「陰画」として作用するスクリーンを保持する。スクリーンメッシュの材料は、金属線、ポリエステル、および多くの他のポリマーを含む。望ましくは、スクリーンは、既知のメッシュ値、すなわち、織られた「糸」の数／インチを有する（例示的スクリーンにおけるそれぞれの「糸」は、直径０．０２５４ｍｍ（１ミル）までの細い線である）。インクはスクリーンの表面を満たし、その粘性が、スクリーンを通る流れを制限する。スクリーンが、基板と接触するように導かれ、インクが、スクィージーで、スクリーンを通して基板上に押しつけられる。スクリーンの厚さが、導電性の（通常、金属または金属化）トレースの厚さを決定する。均一なトレース厚さが、電子印刷において望ましい。というのは、変動が、均一でない電子的挙動を、結果的にもたらす可能性があるからである。
【００５７】
[0077]スクリーンは、以下のように処理される：所望の金属トレースのレイアウトが予備印刷されたパターン（陰画）が、光硬化性インクで前処理されたスクリーンメッシュの上に置かれる。スクリーンとマスクとがＵＶ光に曝露され、光に曝露された領域におけるインクが硬化する。洗浄工程において、マスク（金属トレースパターン）で遮られた領域が、スクリーンの中で「開かれる」。曝露された領域と下のメッシュと  は遮られたままであり、印刷プロセスの間にインクが流れるのを妨げる。スクリーンは、何度も再使用される。
【００５８】
[0078]インクと基板表面との間の毛管効果が、電気バイアを通してインクを引き込み、前面から背面への電気的接続をなすために、利用されうる。１つまたは複数のバイアを通るインクの流れを助けるために、真空が、任意選択で加えられる。バイアを通して流れるインクの背面スパッタリングを吸収し、減少させるために、多孔質の基材が、印刷される表面と反対の基板面上に置かれてよい。真空圧（吸引）、電荷（静電気）、粘着テープ、または様々な機械的接触技術を使用して、基板材料が、印刷中に支持体表面と接触して保持されうる。
【００５９】
[0079]いくつかの場合、従来の、自動化されたスクリーン印刷装置が、導電性の電極パターンを、基板上に印刷するためのプロセスの中で使用されうる。貫通バイアは、最近はレーザで穴あけされる（しかし、それらは、ウォータジェット、スチールルール型、打抜き型、および回転金敷など、他の技術を使用して形成されうる）。印刷されたパネル（例えば、別々の長さの１つまたは複数の構成部品化された層）が、それぞれの印刷段階の後に、工業用乾燥機の中で乾燥されうる。いくつかの印刷されたインクが、ＵＶ光で硬化される。大量製造のためのスクリーン印刷が、オープンリール式プロセスを排除することなく含めて、ウェブタイプ、ロールフォーマットまたはシートフィードタイプの用途において行われうる。
【００６０】
[0080]再び図１７を参照すると、構成部品化された長さのインテロゲイションリボンが、リール４７０から巻き戻されうる。基板４６８が、まだ構成部品化されていない場合、処理ステーション４７２および４７４において、要素が印刷されてよく、また、必要に応じてチャネル、トンネル、バイアなどが、形成されるかまたは貼り付けられてよい。最新の好ましい、インテロゲイションリボン用の基板は、３６００  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｄｒ．、Ｈｏｐｅｗｅｌｌ、ＶＡ  ２３８６０にビジネス拠点を有し、ウェブサイトアドレスがｗｗｗ．ｄｕｐｏｎｔｔｅｉｊｉｎｆｉｌｍｓ．ｃｏｍである、Ｄｕｐｏｎｔ  Ｔｅｉｊｉｎ  ＦｉｌｍｓからのＭｅｌｉｎｅｘ  ３４２を含む。最新の好ましいセンサの中の、そのような基板材料用フィルムにおける動作可能な厚さの範囲は、約０．０３ｍｍと０．３０ｍｍとの間である。
【００６１】
[0081]チャネル層基板４７６のリボンが、リール４７８上に保持される。リボン４７６が構成部品化されない場合、チャネル要素、バイア、トンネルなどが、処理ステーション４８０において、形成されうる。同様に、チャネル基板４８２のリボンが、リール４８４上に保持される。リボン４８２が、構成部品化されない場合、チャネル要素、バイア、トンネルなどが、処理ステーション４８６において、形成されうる。４７６および４８２などのチャネル層が、同様の材料から作製されうる。最新の好ましいチャネル基板は、４００  Ｓｅａｋｓ  Ｒｕｎ  Ｒｄ．、Ｇｌｅｎ  Ｒｏｃｋ、ＰＡ  １７３２７にビジネス拠点を有し、ウェブサイトアドレスがｗｗｗ．ａｄｈｅｓｉｖｅｓｒｅｓｅａｒｃｈ．ｃｏｍである、Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈから市販の自己粘着性で両面のＡＲｃａｒｅ  ９０４４５テープを含む。最新の好ましいセンサの中の、そのような基板材料用フィルムにおける動作可能な厚さの範囲は、約０．０３ｍｍと０．３ｍｍとの間である。テープライナが、リール４８８、４９０、４９２、および４９４それぞれの上に巻き取られる。
【００６２】
[0082]構成部品化されたキャップ層４９６のリボンが、リール４９８上に保持される。最新の好ましいキャップ層基板は、３６００  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｄｒ．、Ｈｏｐｅｗｅｌｌ、ＶＡ  ２３８６０にビジネス拠点を有し、ウェブサイトアドレスがｗｗｗ．ｄｕｐｏｎｔｔｅｉｊｉｎｆｉｌｍｓ．ｃｏｍである、Ｄｕｐｏｎｔ  Ｔｅｉｊｉｎ  ＦｉｌｍｓからのＭｅｌｉｎｅｘ  ３４２など、Ｍｙｌａｒフィルムを含む。最新の好ましいセンサの中の、そのような基板材料用フィルムにおける動作可能な厚さの範囲は、約０．０３ｍｍと０．３０ｍｍとの間である。リボン４９６が、必要な要素を含むように予備加工（構成部品化）されていない場合、１つまたは複数の処理設備が製造プロセスの中に挿入され、全体として５００で示される、挟み込み圧縮用のピンチローラの上流に配置されうる。他のキャップ層リボンがまた、層４９６に対して示されるものと実質的に同じプロセス配列を使用して、キャップ層４９６と反対のセンサ面に貼り付けられうることが、考慮されている。代替として、図１７に示されるように、別々の基板（図７の要素２９０など）が、基板取り付け設備５０２を使用して、チャネルリボン４８２の露出された接着剤に対して、所望の割り出された位置で貼り付けられうる。次いで、個々のセンサが、処理装置５０６により挟み込み構造リボン５０４から取り外される（例えば、打ち抜かれる、剪断される、ウォータジェットまたはレーザにより分離される等）。センサは、容器５０８の中に置かれ、使用済みのリボン５０４は、リール５１０上に巻き取られうる。
【００６３】
[0083]本発明が、特にある例示的実施形態を参照して説明されてきたが、そのようなことが、本発明の範囲を限定することは意図されていない。本発明は、その趣旨または本質的特性から逸脱することなく、他の特定の形態において具体化されうる。例えば、実施形態は、多層薄膜組立体の任意の２面の上に、１つまたは複数の導電性要素を印刷することにより、本発明のある原理により製作可能であり、薄膜のうちの１枚（必ずしも印刷された薄膜のうちの１枚である必要はない）は、流体が（すなわち、粒子検出ゾーンを）通過するための、小さなスルーホール（典型的には約０．２ｍｍ未満の直径を有するが、必須ではない）を含む。動作可能な実施形態が、１つまたは複数の導電性要素を多層薄膜組立体の１層の少なくとも１面の上に印刷することにより製作可能であり、薄膜のうちの１枚（必ずしも１つまたは複数の電極を含む１層である必要はない）は、流体が通過するための、小さなスルーホールを含む。動作可能な実施形態はまた、検出ゾーンのスルーホールを含み、流体スルーホールと反対側の面上に少なくとも１つの導電性電極を配置する薄膜の近傍の１表面上に、１つまたは複数の導電性要素を印刷することにより製作されうる。
【００６４】
[0084]同様の多層構成を使用して、一方または両方のキャップ層の上に、印刷された導電性要素を、（おそらくは、本明細書において、上で説明したように、導電性要素を「インテロゲイション」層の上に印刷することと併せて）含むことが、さらに考慮されている。動作可能な実施形態はまた、検出ゾーンの両面上の２面のうちのいずれかの上に配置された、印刷された導電性要素を有する３層構造（中央層が、検出ゾーンを画定するスルーホールを含む）として製作されうる。ある場合には、流体チャネルは、任意の層において、熱エンボス加工技術を使用して形成されうる。複数の層が、共にホットラミネート加工されうる。実行可能な実施形態がまた、上で開示された例示的構造のうちの１つまたは複数の部分を組み合わせ、また、（ピペットチップ２８０の射出成形された基板のような）剛性のボディを有する１層を含むことにより製作されうる。剛性のボディはまた、薄膜層の間に、配置されうる。
【００６５】
[0085]それゆえ、説明された実施形態は、限定としてではなく、例としてみなされるべきである。本発明の範囲は、上の説明によるのではなく、添付の特許請求の範囲により示される。本特許請求の範囲の同等物の意味および範囲に入るすべての変更は、本特許請求の範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体センサを製造する方法において、
薄膜基板を設けるステップと、
導電性インクを、印刷プロセスにより前記基板の両面上に塗布するステップであって、前記基板のそれぞれの面上に配置された少なくとも１つの電極を形成する、ステップと、
トンネルを、前記薄膜基板を貫通して形成するステップであって、前記トンネルは、それを通り、関係する粒子が実質的に一列縦隊で進行する通路となるような大きさである、ステップとを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記基板の単一の面上に、前記電極のうちの個別の電極の、電気的に通じる延長部分として、回路形成接点を形成するステップをさらに含み、少なくとも１つの回路形成接点が、電気的に通じるバイアを経由して、前記基板の反対側の面上に保持される１電極と電気的に通じるように配置される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
第１のチャネル層に関連する第１のチャネル要素を、前記トンネルを通して流体的に通じるように配置するために、前記基板の片面と位置を合わせて前記第１のチャネル層を接着するステップと、
第２のチャネル層に関連する第２のチャネル要素を、前記トンネルを通して前記第１のチャネル要素と流体的に通じるように配置するために、前記基板の反対側の面と位置を合わせて前記第２のチャネル層を接着するステップと、
前記基板で保持される第１の電極を、前記第１のチャネル要素の中を流れる流体と接触するように配置するステップと、
前記基板で保持される第２の電極を、前記第２のチャネル要素の中を流れる流体と接触するように配置するステップとをさらに含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、
前記第１の電極および前記第２の電極それぞれの、約５ｍｍ２を超える大きさの表面領域を、前記チャネル部分を通って流れる流体と接触するように配置するのに効果的な、それぞれの関連するチャネル要素のそれぞれの局所部と調和して、前記第１の電極および前記第２の電極を構成するステップとをさらに含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第４の電極を配置するステップをさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、
前記印刷プロセスの間に、前記センサを用いて流体の既知の容積の、電気ベースのインテロゲイションを可能にするのに効果的な、１つまたは複数のチャネル要素の部分と協働するように配置されたパターンで、電極を構成するステップをさらに含む、方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法において、
前記印刷プロセスの間に、流体の波面が前記センサの中の既知の位置に到達したことを示す信号の検出を可能にするのに効果的なパターンで、電極を構成するステップをさらに含む、方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法において、
前記印刷プロセスの間に、前記トンネルを含むインテロゲイションゾーンの中で粒子を検出することを可能にするのに効果的なパターンで、電極を構成するステップをさらに含む、方法。
【請求項９】
請求項３に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、
流体が、前記トンネルに流れ込む前に、完全に前記第３の電極の長さに沿って流れるように、前記第３の電極を前記トンネルの上流に配置するステップとをさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる流体と接触するように、第３の電極を配置するステップと、
流体が、前記第２の電極に接触する前に、完全に前記第３の電極の長さに沿って流れるように、前記第３の電極を前記トンネルの下流に配置するステップとをさらに含む、方法。
【請求項１１】
多層マイクロ流体センサを製造する方法において、
複数の材料の層を積み重ねて、少なくとも第１のキャップ層と、第１のチャネル層と、インテロゲイション層と、第２のチャネル層とを形成することを可能にするように構成された、複数の材料の層を設けるステップと、
前記インテロゲイション層に沿って前記インテロゲイション層の両側に間隙を介して配置された電極を形成するために、導電性インクを前記インテロゲイション層上に印刷するステップと、
一体化された多層挟み込み構造を形成するために、前記層を積み重ね、協調的に接着するステップであって、
前記第１のチャネル層が、前記第１のチャネル層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数の第１のチャネル要素を保持し、
前記インテロゲイション層が、複数のトンネル要素であって、それを通り、関係する粒子が実質的に一列縦隊で進行するような大きさであり、前記インテロゲイション層の長手軸に沿って間隙を介して配置された、複数のトンネル要素を保持し、
前記第２のチャネル層が、前記第２のチャネル層の長手軸に沿って間隙を介して配置された複数の第２のチャネル要素を保持する、ステップと、
分離されたセンサそれぞれが、管腔を通る流体流れを可能にするようになされた管腔を含むように、複数のセンサを前記挟み込み構造から分離するステップであって、前記管腔が、トンネル要素を通して第２のチャネル要素と流体的に通じる状態で配置された第１のチャネル要素を備える、ステップとを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記第１のチャネル層および前記第２のチャネル層が、両面自己粘着性フィルムから形成される、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、
前記積み重ねるステップおよび接着させるステップが、個別のセンサの要素を前記挟み込み構造の厚さを通して動作可能に整列させるのに効果的な割送り構造の使用を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、
少なくとも１つの電極が、分離されたセンサそれぞれの中に含まれるように、複数の電極を、前記インテロゲイション層の長手軸に沿って間隙を介して配置するのに効果的なパターンで、前記電極を前記インテロゲイション層の上に貼り付けるために、印刷プロセスを使用するステップをさらに含み、前記少なくとも１つの電極が、前記管腔を通って流れる流体と接触するように配置される、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記インテロゲイション層の長手方向に沿って繰り返されるパターンで、前記電極を前記インテロゲイション層に貼り付けるステップをさらに含む、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法において、
前記電極を前記インテロゲイション層の上に印刷するステップに続いて、前記複数のトンネル要素を形成するステップをさらに含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法において、
前記電極を前記インテロゲイション層の両面に貼り付けるステップと、表面接点電極を前記インテロゲイション層の片面だけの上に貼り付けるステップとをさらに含み、少なくとも１つの表面接点電極が、前記インテロゲイション層の反対側の面上に保持される電極と、導電性バイアを経由して電気的に通じる、方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法において、
ある層と関連する要素を、１つまたは複数の構成部品化された層を形成するのに効果的なオープンリール式動作において予備形成するステップと、
前記１つまたは複数の構成部品化された層を、前記挟み込み構造を形成するために、オープンリール式プロセスにおいて積み重ねるステップとをさらに含む、方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載の方法において、
ある層と関連する要素を、１つまたは複数の構成部品化された層を形成するのに効果的なオープンリール式動作において予備形成するステップと、
前記挟み込み構造を形成するために、別々の長さの前記１つまたは複数の構成部品化された層を積み重ねるステップとをさらに含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
別々の基板を前記第２のチャネル層に貼り付けるステップをさらに含む、方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法において、
前記電極のうちの個別の電極の、電気的に通じる延長部分として、前記基板の両面上に、回路形成接点を形成するステップをさらに含む、方法。
【国際調査報告】
2011516884.tif 000023