(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密密封チャンバを形成するための方法において、
室温レーザ接合を使用して第１の要素と第２の要素との間に気密シールを生成し、チャンバを形成するステップであって、前記気密シールの接合界面が、放出技術を使用して、制御された条件下で前記気密シールを破壊して開けることができるように構成される、ステップ
を含み、
前記チャンバがチップ内に形成され、
前記放出技術が、前記気密シールを開けるのに十分な引張応力または剪断応力を前記接合界面に生成する機械技術を含み、
前記チップに加工された構造的特徴部が、前記気密シールを開けるのに十分な引張力または剪断力を前記接合界面に生成する前記機械技術を適用し易くし、
前記構造的特徴部が、前記接合界面にあるか、または前記接合界面に近接したアンダカット部を含み、前記アンダカット部が、前記気密シールを破壊して開けるために工具の挿入を受け入れるように構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記チップが、前記チャンバに連結されたビアを含むマイクロ流体チップであり、前記チャンバが、流体を保持するように構成されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、引張応力または剪断応力の前記生成が、工具を、前記工具と前記チャンバ内の任意の材料との間にまったく接触が起こることなく前記接合界面の近傍に導入するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記気密シールの前記破壊によって、前記チップの前記第１の要素と前記第２の要素とが完全に分離することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１−４いずれか１項に記載の方法において、引張力または剪断力の前記生成が、前記チップの中立軸から所定距離にある前記接合界面で、前記気密シールを破壊するのに十分な剪断応力が内部に発生するように、前記チップを所定量だけ曲げるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１−４いずれか１項に記載の方法において、引張力または剪断力の前記生成が、前記気密シールを破壊するのに十分な剪断応力を前記接合界面に生じさせるために必要な回数だけ前記チップをひねるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
気密密封チャンバを形成するための方法において、
室温レーザ接合を使用して第１の要素と第２の要素との間に気密シールを生成し、チャンバを形成するステップであって、前記気密シールの接合界面が、放出技術を使用して、制御された条件下で前記気密シールを破壊して開けることができるように構成される、ステップ
を含み、
前記放出技術が熱技術を含み、前記第１の要素が、第１の膨張係数を有する第１の材料を含み、および前記第２の要素が、前記第１の膨張係数と異なる第２の膨張係数を有する第２の材料を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記熱技術が、レーザビームからの放射エネルギーの付与を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、前記熱技術が、パターンニングされた金属薄膜を導電リードとして使用して、電気抵抗によって熱を発生させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
材料をフローセルに封入するための方法において、
室温レーザ接合を使用して、チップの第１のチャンバ内に第１の材料を封入する第１の要素と第２の要素との間の第１の気密シールを生成するステップであって、前記第１の気密シールの第１の接合界面が、放出技術を使用して、制御された条件下で前記第１の気密シールを破壊して開けることができるように構成される、ステップと、
室温レーザ接合を使用して、前記チップの第２のチャンバ内に第２の材料を封入する第３の要素と第４の要素との間の第２の気密シールを生成するステップであって、前記第２の気密シールの第２の接合界面が、放出技術を使用して、制御された条件下で前記第２の気密シールを破壊して開けることができるように構成される、ステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
室温レーザ接合を使用して、第３のチャンバ内に前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバを封入する第５の要素と第６の要素との間の第３の気密シールを生成するステップであって、前記第３の気密シールの第３の接合界面が、通常の取扱いおよび予期される環境条件に特有の応力に耐えるのに十分強いように構成され、前記第３の接合界面が、放出技術を使用して、制御された条件下で前記第３の気密シールを破壊して開けることができるように構成され、前記第１の気密シールおよび前記第２の気密シールのいずれか一方が、前記第１の気密シールおよび前記第２の気密シールの他方を破壊して開けることなく、かつ前記第３の気密シールを破壊して開けることなく、制御された条件下で破壊して開けられ得る、ステップ
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
第１の基板（１７０）と第２の基板（１６０）とを接合して、チャンバ（１８０）を生成する第１の気密シール（１７５）と、
第３の基板（１５５）と前記第２の基板（１６０とを接合して、前記チャンバを包囲する容積（１６６）を生成する第２の気密シール（１６５）と
を含む、チップにおいて、
前記第１の気密シールが、機械技術または熱技術を適用することによって、前記第２の気密シールとは独立して破壊して開けられ得ることを特徴とするチップ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のチップにおいて、マイクロ流体チップであり、および前記チャンバが、流体を保持するように構成されることを特徴とするチップ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のチップにおいて、前記チャンバに連結されたビア（３１２）をさらに含むことを特徴とするチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１１年１１月８日付で出願され、米国特許出願公開第２０１３／０１１２６５０号明細書として公開された、米国特許出願第１３２９１９５６号明細書に関し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体チップに流体を貯蔵、挿入または管理する方法は、現在、流体がそれからルアーアダプタなどの連結アセンブリを通って送出され得る注射器などの外部リザーバ、または薬を包装および調合するために使用されるマクロスケールバージョンに類似した「ブリスタパック」などのオンチップリザーバの使用のいずれかに依存する。前者の手法の主な欠点としては、デバイスの比較的大きい設置面積および操作上の不便さが挙げられる。後者の手法の欠点としては、典型的に、流体との化学的配合禁忌の問題が挙げられ、特にブリスタパックがポリマーからなり、接着剤を使用してシールを生成する場合、接着剤またはガスケットの締付けが気密不十分となり、必要な場合に流体を放出する方法の制御が不十分となることが挙げられる。
【０００３】
同様の考えが、チップに封入する必要があり得る流体以外の材料の管理にも当てはまり、例としては、敏感な電子機器、放射性物質、医療用放射性物質、生物剤などを含む材料がある。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、ポリマーまたは接着剤の使用を回避し、チップを生成するために使用される微細加工技術と容易に一体化し得る、材料の気密密封封入室またはチャンバをそれらのチップ上に生成するための方法であって、封入室を形成する１つまたは複数の接合部を、必要に応じてかつ必要な場合に簡便かつ制御可能に開け、破壊し、分解し、または開封することができる方法を提供することが望ましい。さらに、必要に応じてかつまた必要な場合に、封入された材料を制御して放出または露出を達成するための方法を提供することが望ましい。チップは、マイクロ流体チップまたはフローセルであり得る。
【０００５】
本開示では、用語「開ける」、「破壊する」、「分解する」、「開封する」、「接合を剥がす」、「開裂させる」およびそれらの異形は、広範囲で交換可能に使用し、対象のチップにおける２つの要素間に形成された接合部を意図的に解体するものとして定義され、解体は、接合部自体を構成する材料内の接合界面での破壊、または接合界面に直接隣接するチップ要素のうちの一方もしくは両方のバルク材料内での破壊を含み得る。本開示全体にわたって使用する用語「シール」とは、例えば室温レーザ接合法もしくは融接法によって、または低温ガラスフリット接合法を使用して、２つの基板を互いに融着させる接合継目または接合界面を意味するものと定義される。
【０００６】
本発明は、気密密封チャンバを形成するための方法であって、室温レーザ接合を使用して第１の要素と第２の要素との間に気密シールを生成し、チャンバを形成するステップを含む、方法を含む。気密シールの接合界面は、放出技術を使用して、制御された条件下で気密シールを開けることができるように構成される。
【０００７】
一態様では、チャンバはチップ内に形成される。別の態様では、チップは、チャンバに連結されたビアを含むマイクロ流体チップであり、チャンバは、流体を保持するように構成される。
【０００８】
さらに別の態様では、放出技術は、接合界面の強度に打ち勝つのに十分な引張力または剪断力を接合界面に生成する機械技術を含む。
【０００９】
一態様では、チップは、第１の要素と第２の要素とを接合して、第１のチャンバを生成する第１の気密シールと、第３の要素と第４の要素とを接合して、第１のチャンバを包囲する第２のチャンバを生成する第２の気密シールとを含む。第１の気密シールは、機械技術または熱技術によって、第２の気密シールとは独立して破壊して開けられ得る。
【００１０】
別の態様では、デバイスに含まれた気密密封チャンバを開け易くする装置が、デバイスを保持するように構成された取付具と、気密密封チャンバの接合界面を開けるのに十分な引張応力または剪断応力を接合界面に生成するように構成されたシステムとを含む。
【００１１】
別の態様では、チャンバを形成する第１の要素と第２の要素との間の気密シールを開けるための方法が、気密シールを開けるのに十分な引張応力または剪断応力をチャンバの気密シールの接合界面に生成する放出技術を使用するステップを含む。放出技術は、工具を、工具とチャンバ内の任意の材料との間にまったく接触が起こることなく接合界面の近傍に導入するステップを含み、気密シールの破壊によって、第１の要素と第２の要素とが完全に分離する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態による気密密封チャンバを形成するための工程ステップのフローチャートである。
【図２】図２Ａ−２Ｃは、一実施形態による気密密封チャンバを含むように加工されたチップの図を示す。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、一実施形態による気密密封チャンバおよびビアを含むように加工されたマイクロ流体チップまたはフローセルの図を示す。
【図４】図４は、一実施形態によるオンチップチャンバの周りの気密シールを破壊して開ける方法を示す。
【図５】図５は、一実施形態によるオンチップ気密シールを開け易くする装置を示す。
【図６】図６は、一実施形態によるオンチップチャンバの周りの気密シールを破壊して開ける方法を示す。
【図７】図７は、別の実施形態によるオンチップチャンバの周りの気密シールを破壊して開ける方法を示す。
【図８】図８は、さらに別の実施形態によるオンチップチャンバの周りの気密シールを破壊して開ける方法を示す。
【図９】図９は、一実施形態によるオンチップチャンバの周りの気密シールを開け易くする装置を示す。
【図１０】図１０Ａ−１０Ｃは、関連する実施形態による気密シールを開け易くする特徴部を含むチップを示す。
【図１１】図１１は、一実施形態による気密シールを開け易くする特徴部を含むチップを示す。
【図１２】図１２Ａ−１２Ｃは、一実施形態による図１１のチップ内の気密シールの接合を剥がすための装置を示す。
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態によって開けることができる第１のチャンバおよび第２のチャンバを備えたマイクロ流体チップを示す。
【図１４】図１４は、一実施形態による内部チャンバを含む多基板ミクロ流体フローセルを示す。
【図１５】図１５は、別の実施形態による内部チャンバを含む多基板ミクロ流体フローセルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明が利点を提供する方法は、図１〜図１５を参照してより容易に理解することができる。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による、チップに材料を気密封入する方法１００のための工程ステップのフローチャートである。ステップ１０２では、開いたキャビティを囲む領域を含む、チップの第１の要素における上面の領域に、熱吸収層を塗布する。第１の要素は、チップの底部基板、または例えばチップの底部基板上方に疑われた棚を形成する内部基板であり得る。第１の要素は、ガラス、または封入すべき材料に対する化学的不活性、および後述する室温レーザ接合技術の適合性により選択される別の物質からなり得る。上記米国特許出願公開第２０１３／０１１２６５０号明細書には、この後者の点において適切な選択肢となり得る多くの材料について記載した。
【００１５】
ステップ１０４では、封入すべき材料をキャビティに導入する。ステップ１０６では、キャビティを閉じるように、第２の要素を第１の要素と接触させて所望の接合領域に配置し、チャンバを形成する。第２の要素は、チップの上部カバー、またはチップ加工における後の段階で覆うべき内部カバーであり得る。第２の要素は、ガラス、または適切に不活性である別の物質であり得る。ステップ１０８では、第１の要素および第２の要素を、部分的に透明であり得る取付具内に共に締め付ける。ステップ１１０では、レーザを第１の要素または第２の要素に通して、所望の接合領域上に集束させる。ステップ１１２では、所望の接合領域にレーザエネルギーを付与してチャンバの周りに気密シールを形成し、材料を密閉する。
【００１６】
実施形態によっては、チップがフローセルである場合、ステップ１０４を省略して代わりにステップ１１４を行ってもよい。その結果、シールによって形成されたチャンバは、対象の材料を最初は含まず、材料は、チャンバに連結された少なくとも１つの入口ビアを使用して後で導入する。そのような場合、材料は、続いてフローセルの別の領域からチャンバに導入してもよい。
【００１７】
方法１００で使用する室温レーザ接合の技術（ステップ１０２およびステップ１０６〜１１２に含まれる）の全詳細は、上記米国特許出願公開第２０１３／０１１２６５０号明細書に開示している。本発明に最も関連する室温レーザ接合の利点は、高温をかけることなく、ガラスなどの比較的不活性である材料を含む要素間に気密シールを生成するその能力に起因する。そのような特徴は、流体を保持するように設計されたチャンバに、また封入すべき材料が生体細胞培養物などの生体材料を含む場合に明らかに望ましい。
【００１８】
実施形態によっては、上に説明したようなステップ１０２の代わりに、第２の要素を第１の要素と接触させて配置する前に、第２の要素の対向面の領域に熱吸収層を塗布して、チャンバを形成してもよい。上に説明したステップ１０４〜ステップ１１２（またはステップ１０６〜ステップ１１４）は前述と同様に行われる。
【００１９】
図２Ａ〜図２Ｃは、一実施形態による気密密封チャンバを含むように加工されたチップ２００を示す。図２Ａはチップ全体の図を示し、図２Ｂは厚さにおける断面図を示し、図２Ｃは、上部基板２０６の一部を省略し、内部構造をより明確に明らかにする断面を示す。チップ２００は、底部基板２０４の上面にエッチングされるか、または別の方法で形成されたチャンバ２０２を含む。図示した場合、チャンバは、単純な略楕円形状をとってチップのほとんどの表面を占め、略矩形断面を有するが、多くの様々な形状および寸法が想定され得る。上部基板２０６は、チャンバ２０２を囲む１つの気密シール２０８および別のシール２１０で底部基板２０４に接合され、別のシール２１０は気密性を有してもよいが、必ずしも気密性を有する必要はなく、チップ２００の周囲を囲む。
【００２０】
本開示の図２Ａ〜図２Ｃおよび他の図におけるシールの寸法は、「一定の縮尺」とみなすべきではなく、それらの厚さおよび幅は、明瞭にするためにそれらの長さに対して非常に拡大していることに留意すべきである。同様に、これらの図に示す接合された基板間の間隙の厚さも、明瞭にするために非常に拡大している。実際には、基板同士は接合された時に互いに密着しており、認識可能であったとしても、間隙は極めて小さい。
【００２１】
本開示において説明し、図示する実施形態の多くは、寸法がミクロン、ミリメートルまたはセンチメートルオーダの、対応する寸法のチップ内に加工されたチャンバに関係するが、説明する方法およびシステムは、キュベット、またはメートルオーダの寸法を有し得るであろうタンクなどのマクロスケールのデバイスに有利に適用し得るであろうことが想定される。
【００２２】
図３Ａおよび図３Ｂは、別の実施形態によって加工されたチップ３００の陰線図および切欠図である。図３Ａはチップ全体の図を示し、図３Ｂは、上部基板３０６の一部を省略し、内部構造をより明確に明らかにする図を示す。チップ３００は、チャンバ３０２の周りの１つの気密シール３０８と、チップ縁部付近の別の気密シール３１０とを有する。このフローセルの実施形態では、チャンバ３０２は、端部が丸い比較的狭いチャンネルとして形作られ、上部基板３０６は、流体がチャンバを出入りして通過するよう外部との連結を行うことを可能にするために、これらの端部に２つのビア３１２を含む。実施形態によっては、ビアは、上部基板３０６に加え、またはその代わりに底部基板３０４にあってもよい。実施形態によっては、ビアは、１つのみ存在してもよく、または３つ以上で存在してもよい。
【００２３】
図１および図２Ａ〜図２Ｃに示す実施形態では、２つの別個のシールが存在する。実施形態によっては、チャンバを囲む１つのみの気密シールであってもよい。
【００２４】
図４は、第１の実施形態による、封入された材料の周り、またはフローセルの空きキャビティの周りに方法１００などの方法によって予め形成された気密シール４１０を破壊して開ける方法を示す。工具４１２、典型的には、図示するような鋭い刃または付刃先端を備えた工具４１２を、接合界面４２０でまたはそれに非常に近接して、わずかにシール４１８を越えて突出する密封された第１の要素および第２の要素４１４、４１６の部分間に挿入する。制御された機械力を工具４１２によってかけて、両方のシールの強度に打ち勝つのに十分な引張応力をシール４１８の接合界面４２０に、ひいては気密シール４１０の接合界面４２２に生成する。場合によっては、気密シール４１０が存在する唯一のシールであってもよい。
【００２５】
実施形態によっては、工具をチップに対して移動させ、チャンバもしくはチップの周りのシール周囲の一部または全体を横断させてもよい。工具は、単純な手作業で、または図示していないが、必要な機械力をより簡便にかけるように設計された装置を使用して操作されてもよい。実施形態によっては、そのような装置は、チップが保持される取付具と、作動した時に１つまたは複数の工具を接合界面またはその近傍に位置付けし、制御された経路でそれらを移動させてシールを突き破る作動機構とを含む。実施形態によっては、工具は適切な位置に配置した後、移動させる必要がなくてもよい。実施形態によっては、手作業または他の手段によるシールの破壊によって、要素４１４および４１６が完全に分離する。要素４１４および４１６がチップの上部基板および底部基板である場合、チップ全体は、２つの部分にきれいに分離し、チップの内容物へのアクセスまたはその回収が可能になり得る。
【００２６】
適切な工具４１２の一例は、カミソリ刃である。他の例としては、くさびまたは他のナイフのような工具がある。実施形態によっては、工具は手作業で、または上に説明したような装置と組み合わせて操作し、引張応力ではなく剪断応力をかけて、気密シールを破壊して開けるという同じ目的を達成してもよい。実施形態によっては、工具を操作して、工具とチャンバ内の任意の材料との間にまったく接触が起こることなく気密シールの接合を剥がしてもよい。
【００２７】
図５は、単純な装置の一実施形態、本質的には、開封すべきチップ５００を挿入するキャビティ５０４と、カミソリ刃５０６を受けるように精密に形作られ、かつチップ内の対象の気密シールに圧力を加えて破壊するのに適切な位置で刃５０６を挿入することができるように位置付けされた、図の正面右端に示した開口部とを含む取付具５０２を示す。
【００２８】
図６は、一実施形態による、封入された材料の周りに方法１００などの方法によって予め形成された気密シール６１０を破壊して開ける方法を示す。密封されたチップは、シール６１０の特徴である「接合線」から所定距離に中立軸Ｘが位置するように、取付具６２０に連結する。次いで、チップのバルク材料を破壊する危険を回避するのに十分低いが、シールを破壊して開けるのに必要な剪断応力を接合線に生じさせるのに十分高い、精密に制御された力をチップにかける。図示した実施形態では、シールの平面に対して直角に力をかけ、差込図に概略的に示すようにチップを曲げる。実施形態によっては、曲げは、取付具を用いずに行ってもよいが、精密な制御を達成することがより困難となり得る。
【００２９】
図７は、別の実施形態による、封入された材料またはフローセルの周りに方法１００などの方法によって予め形成された気密シールを破壊して開ける方法を示す。湾曲した矢印で示すように、チップ７００の対向端部を反対方向にひねる。そのようなひねりの動きによって、シール７１０に剪断応力が生じる。ひねり方向は逆にしてもよく、シールが開くまで、必要に応じて往復ひねりサイクルを繰り返してもよい。実施形態によっては、手作業でひねりを行う。実施形態によっては、手作業でひねる代わりに、またはそれに加えて、取付具または他の装置を使用してもよい。
【００３０】
図８は、さらに別の実施形態による、封入された材料またはフローセルの周りに方法１００などの方法によって予め形成された気密シールを破壊して開ける方法を示す。本実施形態では、熱技術を使用する。接合されている２つのチップ要素、またはそれらの接合された要素に連結された他の要素が所定量だけ異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するように選択されている場合、熱技術を使用し得る。熱変化に応じて、（典型的には加熱）これらの要素の寸法は、結果的にシールを破壊する剪断応力を接合界面に生じさせるのに十分異なる速さで変化する。図示した場合には、加熱に応じて上部基板８１０が底部基板８２０より膨張し、明らかに２つの基板間のシール８３０に剪断応力をかけている。
【００３１】
実施形態によっては、赤外線（ＩＲ）ビームなどの電磁放射エネルギー源で熱を加える。放射エネルギーは、拡散または局在化された方向付けされた方法で付与してもよい。実施形態によっては、室温レーザ接合を行うために使用されるシステムに類似した、チップ取付具およびレーザ移動システムを使用して、精密に制御しながらレーザエネルギーを付与し、シールを生成するのではなく、シールの「接合を剥がす」こともできる。図９は、この種の装置の一例を示す。開封すべきチップ（図示せず）をｘ−ｙステージ８５０上に位置付けし、レーザビームを光学システム８６０に通して案内し、チップ上の対象の接合界面に集束させる。チップおよび／またはビームを移動させることによって、シールの長さを追尾し、またはチップの表面上の一連の密封箇所に必要に応じて対応することができる。実施形態によっては、接合を剥がすべき部分が静止したままである場合、レーザビームはスキャナシステムの移動鏡を使用して、チップを横断することができる。他の実施形態では、ステージ移動およびレーザ走査の組合せを用いることができる。
【００３２】
実施形態によっては、伝導または対流を利用して、より一般的な加熱要素によって熱を加えてもよい。この接合「解体」方法の一実施形態では、電気抵抗加熱を使用して、接合部を分離してもよい。接合部を生成するために使用される熱吸収層、典型的には金属薄膜も導電リードとして使用し、必要に応じて接合線の周りにパターンニングすることができ、その結果、リードに電流を流すことで、接合部を開裂させる局所的な抵抗加熱が生じる。
【００３３】
図１０Ａ〜図１０Ｃおよび図１１は、さらに他の実施形態による、チップまたはフローセルの封入された材料の周りに方法１００などの方法によって予め形成された気密シールを破壊して開ける方法に関する。これらの場合、シールの破壊は、一般に図４〜図７に示す実施形態について上で説明した技術などの機械技術を含むため、その目的でチップに意図的に含まれた構造的特徴部が存在することによって容易になる。
【００３４】
図１０Ａに示す実施形態では、対象の特徴部は、チップの接合された２つの要素の意図的な縦方向の配置ずれであり、これによって、（典型的には、対向する矢印で示すように圧縮し、または押し潰すことによって）対向する力を基板にかけ易くなり、接合部を開裂させるのに十分な剪断応力が発生する。図１０Ｂおよび図１０Ｃの実施形態では、配置ずれはそれぞれ、横方向、また傾いて／斜めになっている。前者の場合、矢印で示すような２つの対向位置に横方向の力をかけて簡単にチップを圧縮することによって、接合部を開裂させるのに十分な剪断応力が生じ、後者の場合、チップの両端部に横方向の圧縮力をかけることによって、接合部を開裂させるのに十分な剪断応力が生じる。
【００３５】
図１１は、接合解体を容易にする特徴部がアンダカット部であるチップ９００を示す。上部基板９２０に、４つのアンダカット部９１０を加工している。各アンダカットは、内側に角度を付けており、チップの外縁部にある大きい方の開口部が、外側シールの接合界面９３０に近づくにつれて、小さい方の開口部に収束している。アンダカット部の目的は、好ましい位置および向きに工具を直接挿入し易くし、その接合界面、図示した場合には内側シールの接合界面に応力をかけることである。他の実施形態では、同様のアンダカット特徴部を、上部基板の代わりに、またはそれに加えて底部基板に加工してもよい。実施形態によっては、アンダカット部は、図示した角度を付けたくさび以外の形状を有してもよい。実施形態によっては、アンダカット部は、特定の工具または工具のタイプに対応するように設計された形状を有してもよい。一実施形態では、接合解体を容易にするチップ特徴部は、チップの全周に延在する面取部である。
【００３６】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、開封すべきチップ（図１２Ｃに示す）を挿入し得るキャビティ９６０を含む取付具９５０を使用して、アンダカット特徴部９１０を有するチップ９００などのチップ内の気密シールの接合を剥がすために使用することができる装置の一実施形態を示す。図１２Ａは、引込位置の工具９７０を示す、チップを挿入する前の取付具の図である。図１２Ｂは、ユーザ押しボタン９８０に応じた伸張位置の工具９７０を示す。図１２Ｃは、チップ９００をキャビティ９６０に挿入した後の取付具の図である。図示するようなチップが適所にある状態でボタン９８０を押すと、工具９７０がアンダカット部９１０と係合し、密封されたチップの周囲の複数の位置で同時に応力が生じ、その結果、１つまたは複数のシールの接合が剥がれる。
【００３７】
上に開示した実施形態は、簡単にするために、シールを続いて破壊するとチップが２つに開裂し、密閉された材料が露出するように、封入された材料の周りにチップの２つの部分を共に接合するシールに関して一般的に説明してきた。しかしながら、実施形態によっては、本発明の方法および態様は、多基板チップ内の１つまたは複数の封入チャンバを形成し、開けることに対して適用してもよい。そのような場合、個々のチャンバまたはリザーバは、チップ上のいかなる他のチャンバを開けるのとも独立して、また２つの外部基板を共に密封する接合部とも独立して開けることができる。
【００３８】
マイクロ流体チップの実施形態によっては、例えば、封入チャンバは、チャンバをチップの別の部分に連結するチャンネル内に放出することができる流体（加圧可能）、または任意の他のタイプの試薬を含むリザーバであってもよい。次いで、放出された材料には、混合工程を施し、かつ／またはそれを別の放出された流体に加えてもよい。放出された材料は、チップの別の部分まで所定方向に流れるように方向付けてもよい。そのような実施形態では、材料放出機構は、先に記載した機械技術または熱技術のいずれかであり得る。
【００３９】
図１３は、第１のチャンバ１３０と、第２のチャンバ１３２と、中間位置のチャンネル１３４とを有するマイクロ流体チップを示す。一実施形態によれば、第２のチャンバ１３２とチャンネル１３４との間のシール１３６を、第２のチャンバ１３２内に封入された流体の温度を上昇させることによって破壊し得る。次いで、熱膨張によって流体圧力が増加し、流体が強制的にシール１３６を突き破り、チャンネル１３４に入る。熱技術を使用して、例えば集束レーザビームを使用することによって、第１のチャンバ１３０とチャンネル１３４との間のシール１３８に非常に小さい開口部を作ってもよい。あるいは、第２のチャンバ１３２の外に押し出された加圧流体からシール１３８にかかる圧力によって、所望の開口部を生成してもよい。これらの２つの場合のいずれにおいても、第１のチャンバ１３０からの流体がチャンネル１３４に入ることを可能にするのに十分大きいが、第１のチャンバ内からの意図的に増加させた圧力に応じてのみ確実に流体のその通過が生じるのに十分小さい開口部を生成してもよい。換言すれば、開かれたシール１３８は弁として機能し得、第１のチャンバに圧力をかけることによって、主チャンバ内に予め封入された流体を、制御された分量で「分配」することができる。
【００４０】
図１４は、一実施形態による多基板チップを示す。マイクロ流体チップ１５０は、上部基板１５５と、チップ内部容積１６６を画定するように気密シール１６５で接合された底部基板１６０とを含む。チップ１５０はまた、流体１８０を含むチャンバを画定するように気密シール１７５で底部基板１６０上の隆起特徴部に接合された内部基板１７０を含む。シール１７５は、必要な場合に制御された方法で破壊することができ、場合によっては、毛管作用またはバルク圧力駆動流によって、流体１８０をチャンバから放出することができ、一方、シール１６５は完全なままで、チップ１５０の内容物を外部環境から保護し得る。基板１５５および１６０および１７０は、典型的にはガラスを含むが、流体１８０に対して化学的に不活性である任意の他の材料を含んでもよい。シールの気密性および機械的堅牢性に加えてこの化学安定性によって、本発明のそのような実施形態が特に望ましくなる。
【００４１】
図１５は、別の実施形態による多基板マイクロ流体チップ１５１を示す。これは、気密シール１７６において、曲がった構成で底部基板１６１に接合されたその内部基板１７１を有する点で、チップ１５０と異なる。この「閉じ込め」曲げとは、エネルギーが基板１７１内に閉じ込められ、シールの強度によって抑制されるが、上に説明した技術のうちのいずれかを使用してシールが開けられると、基板１７１がその境界位置から「跳び」去り、流体１８１が容易にチャンバから出て、チップの周囲部分に入ることが可能になる。
【００４２】
実施形態によっては、多基板チップは、２つ以上の気密密封内側チャンバを封入する１つの気密密封外側チャンバを含んでもよい。それぞれのシールは、上で説明した放出技術のうちのいずれかを使用して、必要に応じてかつ必要な場合に独立して破壊して開けてもよく、例えば、１つのチャンバ内に密閉された材料を流路に放出して、ある工程を施し、次いで、他の材料を含む第２のチャンバに流し込み、その結果、混合が生じるようにすることを可能にする。そのような例では、続いて、第２のチャンバとチップの別のチャンネルとの間のシールの接合を剥がすことなどが望ましいものであり得る。最後に、外側チャンバの気密シールを開いて、封入された材料すべてをアクセス可能にしてもよい。
【００４３】
本明細書に説明した実施形態は、様々な利点を提供する。特に、実施形態は、気密シールの室温形成を提供して、チップ内の材料のためのコンパクトで化学的に不活性である密閉室を形成し、一方、それらの材料は確実に、１つまたは複数のシールを慎重に制御して破壊することによって、続いてアクセスし、放出し、またはチップ上で管理し得る。これらの利点は、敏感な生体材料が関係する用途において特に価値があり得る。
【００４４】
上記実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の例として見なすべきである。本発明の上記実施形態の様々な修正形態は、先の記述および添付図面から当業者に明白となる。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲のみによって限定されるべきである。
【図１】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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