(57)【要約】  核酸の処理及び検出を促進するように構成されたマイクロ流体カートリッジであって、一連のカートリッジ整列くぼみと、一連のサンプルポート−試薬ポートの対と、共有流体ポートと、排出領域と、加熱領域と、一連の検出チャンバと、を備える最上層と、廃棄チャンバを備える最上層に結合された中間基板と、中間基板上に部分的に位置する弾性層と、各々が少なくとも最上層の一部及び弾性層の一部とによって形成された一連の流路と、を備えるマイクロ流体カートリッジ。【選択図】図１Ａ
2015513346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸の処理及び検出を促進するように構成されたカートリッジであって、
サンプルポート、試薬ポート、流体ポート及び検出チャンバを有する第１層と、
弾性層と、
少なくとも前記第１層の一部と前記弾性層の一部とによって形成された流路であって、前記サンプルポート、前記試薬ポート、前記流体ポート及び前記検出チャンバに流体的に結合されており、かつ、前記弾性層の操作時に一連の閉塞位置で閉塞されるように構成された流路と、を備え、
前記一連の閉塞位置の第１サブセットでの前記流路の操作時に、第１の先を断ち切った通路が規定され、
前記一連の閉塞位置の第２サブセットでの前記流路の操作時に、前記検出チャンバまでの第２の先を断ち切った通路が規定される、カートリッジ。
【請求項２】
前記第１層は、液体不透過性膜を有する排出領域をさらに有しており、前記流路は、前記検出チャンバの上流で前記排出領域を通過するように構成される、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記第１層に結合されて、廃棄チャンバ及び一連のバルブガイドを規定する中間基板をさらに備え、前記廃棄チャンバは波形表面を有しており、前記波形表面は、前記第１の先を断ち切った通路内で電磁ビーズに結合された核酸を捕捉するように構成された磁界を提供する磁石を受け入れるように構成された領域を規定する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記一連の閉塞位置の第３サブセットで枝分かれした前記流路の閉塞時に、前記流体ポートに結合される一方で前記サンプルポート及び前記試薬ポートには結合されない第３の先を断ち切った通路が規定され、前記一連の閉塞位置の前記第１サブセット、前記一連の閉塞位置の前記第２サブセット及び前記一連の閉塞位置の前記第３サブセットは重なっており、かつ、前記一連の閉塞位置は、少なくとも１つの通常開放位置と１つの通常閉鎖位置とを備える、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項５】
核酸の処理を促進するように構成されたカートリッジであって、
サンプルポート、試薬ポート及び流体ポートと、
磁石を受け入れるように構成された磁石領域と、
前記サンプルポート、前記試薬ポート及び前記流体ポートに流体的に結合された流路であって、前記磁石領域を横切るように構成された捕捉区画を備え、前記捕捉区画は、前記磁石領域を横切るように構成された転換区画であって、前記磁石によって提供された磁界によって電磁ビーズに結合された核酸を捕捉するように構成された転換区画である、流路と、を備えるカートリッジ。
【請求項６】
第１層、中間基板及び弾性層をさらに備え、
前記第１層は、前記サンプルポート、前記試薬ポート、前記流体ポート及び検出チャンバを規定し、
前記中間基板は、前記弾性層が前記中間基板と前記第１層との間に位置するように前記第１層に結合するように構成され、かつ、前記磁石領域を規定し、
前記流路は、少なくとも前記第１層の一部と前記弾性層の一部とによって形成され、前記弾性層の操作時に閉塞されるように構成される、請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記中間基板は、フィルム層によって前記第１層から部分的に分離され、前記中間基板は、前記磁石領域、前記流路に結合された廃棄物入口、及び、廃棄物排出口を部分的に形成するように構成された廃棄チャンバをさらに規定する、請求項６に記載のカートリッジ。
【請求項８】
排出領域及び加熱領域をさらに備え、前記流路の前記捕捉区画は、前記磁石領域及び前記加熱領域を横切るように構成され、前記流路は、前記検出チャンバの上流で前記排出領域を通過するように構成される、請求項６に記載のカートリッジ。
【請求項９】
核酸の処理を促進するように構成されたカートリッジであって、
処理流体を受け入れるように構成された共有流体ポートと、
磁界を提供する磁石がアクセス可能な領域と、
第１サンプルを処理するための第１流路であって、当該第１流路は前記共有流体ポートに結合され、前記領域を横切るように構成された第１捕捉区画を備える第１流路と、
第２サンプルを処理するための第２流路であって、当該第２流路は前記共有流体ポートに結合され、前記磁石領域を横切るように構成された第２捕捉区画を備える第２流路と、を備えるカートリッジ。
【請求項１０】
第１層、中間基板及び弾性層をさらに備え、
前記第１層は、第１サンプルポート−試薬ポートの対、第２サンプルポート−試薬ポートの対、前記共有流体ポート、第１検出チャンバ、及び、第２検出チャンバを規定し、
前記第１層は、液体不透過性フィルムを含む排出領域をさらに備え、前記第１流路は、前記第１検出チャンバの上流で前記排出領域を通過するように構成され、前記第２流路は、前記第２検出チャンバの上流で前記排出領域を通過するように構成され、
前記弾性層は、前記中間基板と前記第１層との間に位置しており、
前記第１流路は、少なくとも前記第１層の一部と前記弾性層の一部とによって形成され、前記第１サンプルポート−試薬ポートの対と前記第１検出チャンバとに結合され、
前記第２流路は、少なくとも前記第１層の一部と前記弾性層の一部とによって形成され、前記第２サンプルポート−試薬ポートの対と前記第２検出チャンバとに結合される、請求項９に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記中間基板は、前記第１流路及び前記第２流路のうちの少なくとも１つから廃棄流体を受け取るように構成された廃棄チャンバをさらに規定し、前記廃棄チャンバは波形表面を備えており、前記磁石がアクセス可能な前記領域は前記波形表面によって規定される、請求項１０に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
前記第１捕捉区画は、１未満のアスペクト比を有するｓ字形状区画であり、前記第２捕捉区画は、１未満のアスペクト比を有するｓ字形状区画である、請求項９に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
核酸の処理及び検出を促進するように構成されたカートリッジであって、
第１層と、前記第１層に結合されて廃棄チャンバを規定する中間基板と、
少なくとも前記第１層の一部によって形成された第１流路と、
少なくとも前記第１層の一部によって形成された第２流路であって、前記第１流路は前記廃棄チャンバに廃棄物を伝達するように構成され、前記第２流路は前記廃棄チャンバに廃棄物を伝達するように構成される、第２流路と、を備えるカートリッジ。
【請求項１４】
前記第１層は、第１サンプルポート−試薬ポートの対、第２サンプルポート−試薬ポートの対、共有流体ポート、第１検出チャンバ、及び、第２検出チャンバを備え、前記第１流路は、前記第１サンプルポート−試薬ポートの対と前記第１検出チャンバとに結合され、前記第２流路は、前記第２サンプルポート−試薬ポートの対と前記第２検出チャンバとに結合され、前記共有流体ポートは、前記第１流路及び前記第２流路に流体的に結合するように構成される、請求項１３に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
加熱領域及び排出領域をさらに備え、前記第１流路は、前記加熱領域を横切って前記第１検出チャンバの上流で前記排出領域を通過するように構成され、前記第２流路は、前記加熱領域を横切って前記第２検出チャンバの上流で前記排出領域を通過するように構成され、前記加熱領域は、前記カートリッジの凹部領域によって規定されて前記カートリッジの長さにわたって広がる、請求項９又は１４に記載のカートリッジ。
【請求項１６】
前記排出領域は、気体透過性である疎水性の液体不透過性の膜を備える、請求項８又は１５に記載のカートリッジ。
【請求項１７】
前記第１検出チャンバは第１蛇行形状流路を備え、前記第２検出チャンバは第２蛇行形状流路を備え、前記第１蛇行形状流路及び前記第２蛇行形状流路のうちの少なくとも１つが、２つの狭チャネルによって相互に結合される３つの広チャネルを備える、請求項１４に記載のカートリッジ。
【請求項１８】
前記第１検出チャンバ及び前記第２検出チャンバは同一であり、前記第１検出チャンバは片側から加熱されるように構成され、前記第２検出チャンバは片側から加熱されるように構成され、前記第１検出チャンバ及び前記第２検出チャンバのうちの少なくとも１つが、気泡発生を制限するように、容積、熱サイクリング率、光検出及び充填に関して最適化されるように構成される、請求項１４に記載のカートリッジ。
【請求項１９】
前記廃棄チャンバは、磁石ハウジング領域を規定する波形表面を備え、前記第１層の下方に配置される、請求項１３に記載のカートリッジ。
【請求項２０】
前記カートリッジはマイクロタイタープレートの寸法基準に従う、請求項１、５、９及び１３のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、分子診断の分野に関し、より具体的には、核酸を処理及び検出するための改善されたマイクロ流体カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
分子診断は、この２５年間で急速に発展した研究分野である。分子診断は、基礎的な生物化学及び分子生物学研究行為にその起源があったが、現在では、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）及びリボ核酸（ＲＮＡ）を含む、健康管理での診断用途や核酸分析を必要とする他の分野のための核酸（ＮＡ）のルーチン分析に焦点を当てた独立した分野になってきている。生物学的サンプルの分子診断分析は、試料中に存在する１以上の核酸物質の検出及び／又は監視を含み得る。実行される特定の分析は定性的であってもよく及び／又は定量的であってもよい。分析の手法は、核酸物質の分離、精製及び増幅を包含してよく、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、核酸を増幅するために用いられる共通の技術である。多くの場合、分析されるべき核酸サンプルは不十分な量、質及び／又は純度でしか得ることができず、診断技術のロバストな実施を妨げている。現在のサンプル処理方法及び分子診断技術はまた、労働／時間が集約的であり、スループットが低く及び費用がかさみ、かつ、分析のシステムが不十分である。さらに、分離、処理及び増幅の方法は、多くの場合、ある核酸のタイプに特有であり、複数の酸のタイプにまたがって応用されることができない。現在の分子診断システム及び方法のこれらの不足やその他の不足のため、核酸を処理して増幅させるための改善されたデバイスが必要とされている。従って、核酸の処理及び検出を促進するために改善されたマイクロ流体カートリッジを形成することが分子診断の分野において求められている。本発明はそうしたマイクロ流体カートリッジを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１Ａ】図１Ａは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態を示す側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、マイクロ流体カートリッジのマイクロ流体用流路の一実施形態を示す図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、流路の先を断ち切った（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ）部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施例を示す図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図１Ｉ】図１Ｉは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図１Ｊ】図１Ｊは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図１Ｋ】図１Ｋは、流路の先を断ち切った部分を規定する閉塞部分の一部（サブセット）の例示の実施形態を示す図である。
【図２】図２は、カートリッジの上部に配置された個々の廃棄チャンバ及び複数の流体ポートを示すマイクロ流体カートリッジの代替実施形態を示す平面図である。
【図３】図３は、マイクロ流体カートリッジの検出チャンバ、及び、検出チャンバを加熱するように構成された加熱素子の代替実施形態を示す平面図である。
【図４】図４は、マイクロ流体カートリッジの廃棄チャンバの一実施形態を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、開放構成又は閉塞構成におけるマイクロ流体カートリッジの弾性層の実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、開放構成又は閉塞構成におけるマイクロ流体カートリッジの弾性層の実施形態を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、開放構成又は閉塞構成におけるマイクロ流体カートリッジの弾性層の実施形態を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、開放構成又は閉塞構成におけるマイクロ流体カートリッジの弾性層の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、マイクロ流体カートリッジの代替実施形態を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、マイクロ流体カートリッジの代替実施形態を示す側面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、マイクロ流体カートリッジのマイクロ流体用流路の代替実施形態を示す図である。
【図７】図７は、マイクロ流体カートリッジのマイクロ流体用流路の別の代替実施形態を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、マイクロ流体チャネルの断面を概略的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、マイクロ流体チャネルの断面を概略的に示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、マイクロ流体チャネルの断面の特定の実施形態を概略的に示す図である。
【図９】図９は、１２の流路（そのうちの４つを図示）を有するマイクロ流体カートリッジの一実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、弾性層及びバルブ機構を有する流路の閉塞の実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、弾性層及びバルブ機構を有する流路の閉塞の実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１２Ｆ】図１２Ｆは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１２Ｇ】図１２Ｇは、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための例示の製造方法を示す図である。
【図１３】図１３は、マイクロ流体カートリッジの一実施形態のための別の例示の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本発明の好適な実施形態に関する以下の説明は、それらの好適な実施形態に本発明を限定することは意図されておらず、当業者が本発明を実施して使用することを可能にすることを目的とするものである。
【０００５】
１．マイクロ流体カートリッジ
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、核酸を処理及び検出するためのマイクロ流体カートリッジ１００の一実施形態は、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２及び一連の検出チャンバ１１６を備える最上層１１０と、最上層１１０に結合されて、廃棄チャンバ１３０を形成するように構成されたフィルム層１２５によって最上層から部分的に隔てられた中間基板１２０と、中間基板１２０上に部分的に位置する弾性層１４０と、磁界１５６を提供する磁石１５２がアクセス可能な磁石ハウジング領域１５０と、各々が、少なくとも、最上層１１０の一部、フィルム層１２５の一部及び弾性層１４０の一部によって形成された一連の流路１６０と、を備えている。他の実施形態では、マイクロ流体カートリッジ１００は、中間基板１２０に結合されて廃棄チャンバ１３０を密閉するように構成された最下層１７０をさらに備えてもよい。さらに、マイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０は、共有流体ポート１１８と、排出領域１９０と、加熱領域１９５と、をさらに備えてもよく、一連の流路１６０の各流路１６５が、各サンプルポート−試薬ポートの対１１３、共有流体ポート１１８、廃棄チャンバ１３０及び検出チャンバ１１７に流体的に結合され、各流路１６５は、加熱領域及び磁界を通過するように構成された捕捉区画１６６を備えており、かつ、検出チャンバ１１７の上流で排出領域１９０を通過するように構成されている。従って、各流路１６５は、核酸を含んだサンプル流体が流路１６５の様々な部分を通過する際に、サンプル流体を受け入れてサンプル流体の処理を促進するように機能する。そのように構成されるので、マイクロ流体カートリッジ１００は、分子診断処理及び技術を促進するように用いられることが可能であり、かつ、マイクロタイタープレートの寸法基準に適合することが好ましい。代替として、マイクロ流体カートリッジ１００は任意の適切なサイズであってもよい。特定の用途において、マイクロ流体カートリッジ１００は、核酸を含んだサンプルの分析のためのＰＣＲ処理を促進するために用いることが可能である。
【０００６】
１．１  マイクロ流体カートリッジ−最上層
一実施形態のマイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０は、カートリッジを通り抜ける核酸を含んだサンプルが、分子診断処理（例えばＰＣＲ）の実行に関与するエレメントによって操作されることが可能なように、分子診断処理の実行に関与するエレメントを収容するように機能する。最上層１１０は、当該最上層１１０が、蛍光技術又は化学発光技術によるサンプルの検出、適切なガラス転移温度、及び、ＰＣＲに対する化学的適合性、又は他の増幅技術と干渉しないように、低い自己蛍光性を有する構造的に剛体の／堅固な材料から形成されることが好ましい。好ましくは、最上層１１０は、ポリプロピレンベースのポリマーから形成されるものの、最上層１１０は、代替として、任意の適切な材料（例えば環状オレフィンポリマー）から形成されてもよい。特定の実施形態では、最上層１１０は、１３６〜１６３℃のガラス転移温度を有するとともに射出成形によって製造された１．５ｍｍの厚さのポリプロピレンから形成される。最上層１１０は、代替として、例えばポリプロピレンベースのポリマーといった任意の適切な材料から形成されてもよい。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、最上層１１０は、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２と、流体ポート１１８と、排出領域１９０と、流路１６５の捕捉区画１６６を横切る加熱領域１９５と、一連の検出チャンバ１１６と、を備えることが好ましい。
【０００７】
一実施形態の最上層１１０の各サンプルポート−試薬ポートの対１１３はサンプルポート１１４と試薬ポート１１５とを備えている。サンプルポート１１４は、サンプルポート−試薬ポートの対１１３に結合された流路１６５の一部に多量の流体を送達するために、対象の核酸を潜在的に含んだ多量のサンプル流体を受け入れるように機能する。特定の実施形態では、多量のサンプル流体は、核酸の分離のための電磁ビーズを有する生物学的サンプルであるが、代替として、サンプル流体を含む多量の流体は、核酸を有するサンプルを含んだ任意の適切な流体であってよい。好ましくは、各サンプルポート１１４は、分析される核酸のサンプル同士の間の二次汚染を防止するため、すべての他のサンプルポートから隔離されている。さらに、各サンプルポート１１４は、漏れなく多量のサンプル流体を送達するために用いられる標準サイズのピペットの先端を収容する適切な外形サイズ及び形状を有することが好ましい。代替として、サンプルポート１１４の全部又は一部が、多量のサンプル流体を送達する流体導管又はチューブに結合されるように構成されている。
【０００８】
一実施形態の最上層１１０の各サンプルポート−試薬ポートの対１１３はまた、図１Ａに示すように、試薬ポート１１５を備えている。サンプルポート−試薬ポートの対１１３の試薬ポート１１５は、当該サンプルポート−試薬ポートの対１１３に結合された流路１６５の一部に、試薬を含む多量の流体を送達するため、分子診断に用いられる試薬を含む多量の流体を受け入れるように機能する。特定の実施形態では、分子診断に用いられる試薬を含む多量の流体は、マイクロ流体カートリッジ１００を用いて放出されて分離された核酸と混合される再構成された分子診断試薬のサンプルであるが、分子診断に用いられる試薬を含む多量の流体は、代替として、分子診断に用いられる試薬を含む任意の適切な流体であってもよい。好ましくは、各試薬ポート１１５は、分析される核酸のサンプル同士の間で二次汚染を防止するため、すべての他の試薬ポートから隔離されている。さらに、各試薬ポート１１５は、分子診断に用いられる試薬を含む多量の流体を送達するために用いられる標準サイズのピペットの先端を収容する適切な外形サイズ及び形状を有することが好ましい。代替として、試薬ポート１１５の全部又は一部が、分子診断に用いられる試薬を含む多量のサンプル流体を送達する流体導管又はチューブに結合されるように構成されている。
【０００９】
好ましくは、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２は最上層１１０の第１エッジの近くに配置されており、その結果、サンプルポート−試薬ポートの対１１２の構成が、例えばマイクロ流体カートリッジ１００に流体を送達するピペッタによるアクセスを容易にするように機能する。特定の一実施例では、マイクロ流体カートリッジ１００は、モジュール内で、モジュールの外側にアクセス可能な一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２と整列させられるように構成され、その結果、マルチチャネルのピペットヘッドが、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２に容易にアクセスすることができる。好ましくは、図１Ａに示すように、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２は、サンプルポート１１４と試薬ポート１１５とが最上層１１０の第１エッジに沿って交互に配置されるように構成される。代替実施形態では、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２は、最上層１１０のエッジの近くに配置されなくてもよく、さらに交互に配列されなくてもよい。
【００１０】
マイクロ流体カートリッジの最上層１１０の流体ポート１１８は、洗浄流体、放出流体、及び、例えばＰＣＲなどの分子診断処理に用いられる気体のうちの少なくとも１つを受け入れるように機能する。一実施形態では、洗浄流体、放出流体及び／又は気体は、マイクロ流体カートリッジ１００を用いた診断処理の実行中に分析されるすべてのサンプルに共通であり、本実施形態では、図１Ａに示すように、流体ポート１１８は、サンプルポート−試薬ポートの対１１２に結合されたすべての流路１６５に流体的に結合された共有流体ポートであることが好ましく、かつ、共有流体ポートを通じて同一の洗浄流体、放出流体及び／又は気体を送達するように構成されている。代替として、図２に示すように、最上層は、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２に結合された個々の又は複数の流路１６５に様々な洗浄流体、放出流体及び／又は気体を送達するように構成された２以上の流体ポート１１８を備えてもよい。
【００１１】
好ましくは、流体ポート１１８は、流体ポート１１８に流体を送達するシステムによって流体ポートへのアクセスを容易にするように機能するマイクロ流体カートリッジ１００のエッジに沿って配置される。特定の実施形態では、図１Ａに示すように、流体ポートは、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２が沿って配置されるエッジとは異なるマイクロ流体カートリッジ１００のエッジに沿ってほぼ中間に配置される。代替として、流体ポート１１８は、マイクロ流体カートリッジ１００のエッジに沿って配置されなくてもよい。代替として、流体ポート１１８は、流体送達のために注射器ポンプに結合されるように構成されることが好ましいが、流体ポート１１８は、代替として、流体送達のための任意の適切なシステムに結合するように構成されてもよい。好ましくは、洗浄流体は、結合した核酸サンプル（例えば電磁ビーズに結合した核酸）を洗浄するための洗浄バッファであり、放出流体は、結合した核酸サンプルを電磁ビーズから放出するための試薬であり、また、気体は、流体を移動させて別個の試薬との境界を定めるための加圧空気である。代替として、洗浄流体、放出流体及び気体は、分子診断処理を実行するために用いられる任意の適切な液体又は気体であってよい。
【００１２】
最上層１１０の加熱領域１９５は、加熱素子を収容して、マイクロ流体カートリッジ１００のエレメントに対して加熱素子を位置決めするように機能する。加熱素子は、特定の分子診断処理プロトコル（例えばＰＣＲプロトコル）に従って、マイクロ流体カートリッジ１００を通って移動した、規定量の流体及び電磁ビーズを加熱することが好ましく、かつ、マイクロ流体カートリッジ１００の外部にあるエレメントであることが好ましい。代替として、加熱素子は、マイクロ流体カートリッジに一体化されてもよく、及び／又は、マイクロ流体カートリッジ１００に一体化された熱伝導性素子を備えてもよい。加熱領域１９５は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、サンプルポート−試薬ポートの対１１２の下流で最上層１１０の凹んだ一定領域であることが好ましい。代替として、加熱領域は一定でなくてよく及び／又は凹んでいなくてよく、その結果、加熱領域１９５は、加熱素子が移動させられる際にマイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０中に広がっている。マイクロ流体カートリッジ１００は、核酸を結合した電磁ビーズから核酸を放出するために代替の処理（例えば化学的方法）を用いた代替実施形態では、最上層１１０の加熱領域１９５を完全に省略してもよい。
【００１３】
一実施形態の最上層１１０の排出領域１９０は、マイクロ流体カートリッジの流路１６５内に捕捉された不要な気体を除去するように機能し、かつ、マイクロ流体カートリッジの流路１６５内に規定量の流体を配置するようにさらに機能してもよい。排出領域１９０は、加熱領域１９５がマイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０上に固定される一実施形態において加熱領域１９５の上流に配置されることが好ましいが、代替として、分析中のマイクロ流体カートリッジ１００から不要な気体が実質的に除去されるように最上層１１０上の別の適切な位置に位置決めされてもよい。最上層１１０は、最上層１１０の適切な位置に配置された２以上の排出領域１９０を代替として備えてもよい。好ましくは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、排出領域１９０は、最上層１１０内の凹んだ領域であり、排出領域１９０を覆うフィルムをさらに備えている。好ましくは、排出領域１９０を覆うフィルムは、不要な気体がマイクロ流体カートリッジ１００から放出され得るが、流体がマイクロ流体カートリッジ１００内に残ってフィルムに接触するポイントに向かって流体が流れるように、気体透過性であるものの液体不透過性のフィルムである。このことは、マイクロ流体カートリッジの流路１６５内で不要な気体を除去して規定量の流体を配置するように機能する。特定の実施形態では、排出領域を覆うフィルムは、気体透過性であるものの液体不透過性であるように合成された、疎水性かつ多孔性のポリテトラフルオロエチレンベースの材料である。代替として、排出領域を覆うフィルムは、不要な気体及び液体が排出領域１９０を通ってマイクロ流体カートリッジ１００から排出されるように、気体及び液体透過性であってもよい。他の代替実施形態のマイクロ流体カートリッジ１００は排出領域を完全に省略してもよい。
【００１４】
一実施形態の最上層１１０の一連の検出チャンバ１１６は、分子診断分析のための分子診断試薬と混合される処理された核酸のサンプルを受け入れるように機能する。好ましくは、一連の検出チャンバ１１６は、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２が沿って配置されるエッジとは反対側の最上層１１０のエッジに沿って配置されており、検出チャンバ１１６は、マイクロ流体カートリッジ１００内に分配されたサンプル流体が、一連の検出チャンバ１１６の検出チャンバ１１７に向かう途中に処理されて分子診断試薬と混合されることを可能にし、かつ、分子診断プロトコル（例えば加熱及び光学システム）の一部を実行する外部エレメントによって検出チャンバにアクセスすることを促進する。代替として、一連の検出チャンバ１１６は、最上層１１０のエッジに沿って配置されなくてもよい。第１変形例では、図１Ａ及び図１１Ｂに示すように、一連の検出チャンバの各検出チャンバ１１７は、試薬と混合された核酸の溶液の分析を促進するための蛇行形状チャネル１６を備えている。第１変形例では、蛇行形状チャネル１６の３つの部分が、加熱を促進するために幅広で浅いことが好ましく、かつ、流体の流れ抵抗を増大させて、核酸が検出領域内に含まれない比率を減少させるように機能する２つの狭い部分によって相互に接続される。第１変形例は、気泡が捕捉される可能性を低減させる方法で一連の検出チャンバの充填を促進して、迅速な分子診断技術を促進し、かつ、現在の結像化技術に適合するように機能する。第１変形例の特定の実施例では、各蛇行形状チャネル１６は、マイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０に射出成形され、かつ、蛇行形状チャネル１６の３つの相互に接続された部分は各々、１６００μｍの幅で４００μｍの深さを有している。
【００１５】
第２変形例では、一連の検出チャンバの各検出チャンバ１１７は、０．４００ｍｍ〜１．００ｍｍの深さ及び３．５０ｍｍ〜５．７０ｍｍの直径を有しており、反応効率を高める容積構造を提供する。第２変形例の特定の実施例では、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７は、１０μＬの全容積を包含するように構成されており、０．８０ｍｍの深さ及び３．９９ｍｍの直径を有しているが、代替実施形態では、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７は、１０μＬよりも小さい又は大きい全容積を包含するように構成されてもよい。
【００１６】
好ましくは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７の下側領域は、効率的な熱サイクリングを促進するために薄くて、一連の検出チャンバ１１６で実行される光ベースの分子診断アッセイを促進するために低い自己蛍光性を有するＰＣＲ適合フィルムを含む。ＰＣＲ適合フィルムは、最上層の下部に熱接合されたポリエチレンベースのポリマーから構成されることが好ましいが、代替として、任意の適切なＰＣＲ適合材料から構成されて任意の方法で接合されてもよい。特定の一変形例では、ＰＣＲ適合フィルムは、分子診断プロトコルに適したガラス転移温度を有する、最上層１１０に熱的に接合された環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）である。一代替実施形態では、マイクロ流体カートリッジ１００の外部の結像素子、加熱素子及び／又は冷却素子の構造に依存して、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７の上部及び／又は下部のすべてが、光の透過を可能にする透き通った又は透明な材料（例えばガラス又はプラスチック）から形成されてもよい。この代替実施形態の一変形例では、光伝送及び／又は焦点調節を促進するために、レンズ、他の光学コンポーネント又は追加の構造が検出チャンバ内に組み込まれてもよい。代替実施形態の変形例では、検出チャンバ１１７の表面を形成するために直接的にレンズが製造されてもよい（例えば射出成形されてもよい）。
【００１７】
ＰＣＲ適合フィルムを含む一連の検出チャンバ１１６の実施形態では、ＰＣＲ適合フィルムは、加熱素子から検出チャンバに熱を伝達するように機能する熱伝導性コンポーネントをさらに含んでもよい。分析中のマイクロ流体カートリッジ１００に対する加熱素子の位置に応じて、ＰＣＲ適合フィルムの熱伝導性コンポーネントは、各検出チャンバの上側領域のみに、各検出チャンバの下側領域のみに、又は、各検出チャンバの上側領域及び下側領域の両方に一体化されてもよい。ＰＣＲ適合フィルムの熱伝導性コンポーネントは、図３に示すように、実質的に小さな線径のワイヤメッシュであって、ＰＣＲ適合フィルムの全体に分布した熱伝導性粒子（例えば光学的透明性）を有する、又は、任意の他の適切な熱伝導性コンポーネント（例えばＰＣＲ適合フィルムに一体化された熱伝導性ビーズ）を有するワイヤメッシュを備えてもよい。検出チャンバの側面の周りの領域が、１以上の熱伝導エレメント又は空気チャネル加速熱放散部をさらに有してもよい。代替として、一連の検出チャンバ１１６の検出チャンバ１１７は、熱伝導性コンポーネントを有するＰＣＲ適合フィルムを有しなくてもよい。好ましくは、各検出チャンバ１１７は、抵抗加熱を提供するために検出チャンバにフリップチップで接合された伝導チャネルを有するダイに切断されたシリコンウェハを用いて加熱されてもよいが、各検出チャンバ１１７は、代替として、任意の適切な加熱デバイス又は方法を用いて加熱されて、任意の適切な方法を用いて組み立てられてもよい。
【００１８】
好ましくは、一連の検出チャンバ１１６の検出チャンバ１１７は、一連の検出チャンバ１１６の他の検出チャンバからの熱伝導による検出チャンバ１１７からのデータの汚染を防止するため、すべての他の検出チャンバから断熱されている。一実施形態では、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７は、熱のクロストークを制限するために隣接する検出チャンバから離れて間隔を空けて配置されている。別の代替実施形態では、最上層１１０は、空気間隙によって検出チャンバを隔離するために隣り合う検出チャンバ同士の間に溝を備えてもよい。一変形例では、断熱は、例えば絶縁エポキシ、パテ、充填材又は封止材などの断熱材料によって各検出チャンバ１１７の側壁を取り囲むことによって実現される。別の変形例では、断熱材料は、低密度を有しており、他の検出チャンバからの熱伝導を低減するように機能する。さらに別の変形例では、断熱は、検出チャンバ同士の間の熱伝導が妨げられるように、マイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０内で互いに対して検出チャンバを幾何学的に隔てる又はずらすことによって実現される。
【００１９】
好ましくは、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７は、一連の検出チャンバ１１６の他の検出チャンバからの光伝送による検出チャンバ１１７からのデータの汚染を防止するため、すべての他の検出チャンバから光学的にも絶縁されている。好ましくは、光学的な絶縁は、ほぼ垂直な壁を有する検出チャンバによって実現され、一連の検出チャンバの各検出チャンバ１１７を互いに分離することによって実現される。しかしながら、一変形例では、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７の側壁が、光学的な絶縁を実現するために、低い自己蛍光性及び／又は不十分な光学伝送特性を有する材料から構成される又は材料に取り囲まれる。別の変形例では、各検出チャンバ１１７の側壁が、光学的に不透明な材料によって取り囲まれ、従って、検出チャンバ１１７の上側領域及び下側領域のみを通って検出チャンバ１１７に光が伝送されることを可能にする。代替として、マイクロ流体カートリッジ１００は、低い自己蛍光性を有する一連の検出チャンバ１１６を構築することを除いて、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７の光学的な絶縁のための任意の対策をさらに備えなくてもよい。
【００２０】
代替として、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７は、容積の条件を満たすため、熱サイクリング率を高めるため、光学的検出を促進するため、及び、気泡の生成を制限するように充填を促進するためにさらに最適化されてもよい。代替として、一連の検出チャンバ１１６の各検出チャンバ１１７は、容積の条件を満たすため、熱サイクリング率を高めるため、光学的検出を促進するため、及び／又は、気泡の生成を制限するように充填を促進するためにさらに最適化されなくてもよい。
【００２１】
マイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０は、外部モジュールを通って移動する際にマイクロ流体カートリッジ１００を整列させるように機能する一連のカートリッジ整列くぼみ１８０をさらに備えてもよい。図２に示すように、一連のカートリッジ整列くぼみ１８０は、それらが、任意のポート１１２、１１８、加熱領域１９５、排出領域１９０及び／又は一連の検出チャンバ１１６に干渉しないように配置されることが好ましい。一実施形態では、マイクロ流体カートリッジの最上層１１０は、最上層１１０の周縁上の位置に配置される少なくとも４つのカートリッジ整列くぼみを備えることが好ましく、かつ、カートリッジ整列くぼみは、マイクロ流体カートリッジ１００の外部のシステムの整列ピンと結合するように構成される凹部領域であるように構成される。代替として、カートリッジ整列くぼみは、マイクロ流体カートリッジ１００が、マイクロ流体カートリッジ１００の外部のシステム内で溝に沿った位置に正確にスライドするような、溝であってもよい。さらに別の代替実施形態では、一連のカートリッジ整列くぼみ１８０は、外部システム内でマイクロ流体カートリッジ１００の位置決めを可能にする任意の適切なくぼみであってもよい。しかしながら、マイクロ流体カートリッジ１００は、一連のカートリッジ整列くぼみ１８０を完全に省略してもよく、整列を容易にするマイクロ流体カートリッジ１００の他の特徴に依存してもよい。
【００２２】
１．２  マイクロ流体カートリッジ−中間基板
図１Ｂに示すように、一実施形態のマイクロ流体カートリッジは、最上層１１０に結合された中間基板１２０であって、廃棄チャンバ１３０を形成するように構成されたフィルム層１２５によって最上層１１０から部分的に隔離された中間基板１２０を備えている。中間基板１２０は、バルブピンのためのガイドを提供するため、及び、廃棄流体が堆積し得る廃棄チャンバボリュームを提供するため、マイクロ流体カートリッジの層が接合され得る基板としての役割を果たすように機能する。好ましくは、中間基板１２０の深さは、マイクロ流体カートリッジ１００内で生成された廃棄流体のボリュームを収容するのに十分な廃棄チャンバボリュームを提供する。さらに、中間基板１２０の深さは、小型の分子診断システムのすべての場所でのマイクロ流体カートリッジ１００の移動を容易にするために薄型である。好ましくは、マイクロ流体カートリッジ１００の中間基板１２０は、マイクロ流体カートリッジ１００の自動操作を容易にするため、マイクロタイタープレート標準を遵守するように構成される。中間基板１２０は、例えばポリプロピレンなどの低コストで構造的に堅固な材料から構成されることが好ましい。しかしながら、最上層１２０と同様に、中間基板は、代替として、当該中間基板１２０が、蛍光技術によるサンプル検出と、ＰＣＲ技術のための適切なガラス転移温度と干渉しないように、低い自己蛍光性を有する構造的に堅固な材料から形成されてもよい。この代替実施形態の一変形例では、中間基板１２０は、１３６〜１６３℃のガラス転移温度を有する、射出成形によって製造された環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）から構成される。さらに別の代替実施形態では、中間基板１２０は、任意の適切な材料、例えばポリカーボネートベースのポリマーから構成されてもよい。
【００２３】
好ましくは、マイクロ流体カートリッジ１００の中間基板１２０は、最上層１１０に結合されて、フィルム層１２５によって最上層１１０から部分的に隔離されている。フィルム層１２５は、漏れを防止するため、サンプル処理のための適切な環境を提供して分子診断プロトコルを実行するため、及び、フィルム層１２５の上方の（流路１６５の）マイクロ流体チャネルとフィルム層１２５の下方のエレメント（例えば廃棄チャンバ及び／又は流路の閉塞部）との間のアクセスを提供するため、マイクロ流体カートリッジの個々の流路１６５を隔離するように機能する。好ましくは、フィルム層は、最上層１１０に対してＰＣＲ適合可能で熱接合可能であるように、適切なガラス転移温度を有するポリプロピレン（ＰＰ）である。特定の実施形態では、フィルム層１２５は、３０〜１００ミクロンの厚さのポリプロピレンフィルムであり、一連の閉塞位置で開口部を形成するために打ち抜かれ、フィルム層１２５の上方の流路１６５のマイクロ流体チャネルとフィルム層１２５の下方のエレメントとの間のアクセスを提供する。この特定の実施形態では、開口部は、組み立て時の収縮（熱的作用及び圧力作用による）を許容するため、かつ、マイクロ流体カートリッジの層の組み立て中に大きな許容範囲を提供するため、組み立て前の時点ではわずかに大きなサイズにされる。代替として、フィルム層は、個々の流路を実質的に隔離するような任意の適切な材料であり、かつ、フィルム層の上方の流路１６５のマイクロ流体チャネルとフィルム層１２５の下方のエレメントとの間のアクセスを提供するために容易に処理可能である。
【００２４】
好ましくは、最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板は、ともに接合されて、流体の漏れを防止するための気密シールを有する接合されたユニットを形成する。気密シールは、フィルム層１２５に結合されたシリコーンゴム層を用いて形成されることが好ましいが、代替として、代替の材料又は方法を用いて形成されてもよい。特定の実施形態では、シリコーンゴム層を用いて形成された気密シールは、フィルム層内の開口部の位置（例えば、外側閉塞部がマイクロ流体カートリッジと相互作用する位置）にのみ必要とされる。好ましくは、最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０が実質的に同一の材料（例えばポリプロピレン）である実施形態では、熱接合、接着剤及び超音波接合の少なくとも１つが用いられて層１１０、１２５、１２０をともに結合する。最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０が実質的に異なる材料である実施形態では、熱接合の方法と接着剤とが組み合わせられて用いられ、マイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０をともに接合してもよい。代替実施形態では、マイクロ流体カートリッジ１００の最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０は一回のステップでともに熱接合されてもよい。さらに別の代替実施形態では、最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０は、マイクロ流体カートリッジ１００の一部が部分的に再利用可能である場合（例えば、廃棄チャンバが使用後に廃棄されるが、最上層及びフィルムが再利用され得る場合）、代替としてモジュール式であってもよい。さらに別の代替実施形態では、最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０は部分的にのみ接合されてもよく、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００が実装される分子診断システムは、最上層１１０、フィルム層１２５及び中間基板１２０を合わせて圧縮するように構成されて、いかなる流体の漏れも防止する。
【００２５】
図１Ｂに示すように、一実施形態のマイクロ流体カートリッジ１００の中間基板１２０は、マイクロ流体カートリッジ１００内で生成された廃棄流体を受け入れて隔離するように機能する廃棄チャンバ１３０を形成するように構成されている。廃棄チャンバ１３０は、連続しており、マイクロ流体カートリッジ１００の各流路１６５がアクセス可能であることが好ましく、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００内で生成されたすべての廃棄流体が共通の廃棄チャンバに堆積させられる。しかしながら、マイクロ流体カートリッジ１００の各流路１６５は代替として、自身の対応の廃棄チャンバ１３０を有してもよく、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００の流路１６５内で生成された廃棄流体が、マイクロ流体カートリッジ１００の他の流路１６５内で生成された廃棄流体から隔離される。連続的な廃棄チャンバを有するマイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態では、廃棄チャンバは約２５ｍＬの容積を有しているが、別の実施形態の廃棄チャンバ１３０は異なる容積を有してもよい。中間基板１２０は、フィルム層１２５の上方の流路１６５のマイクロ流体チャネルと廃棄チャンバ１３０との間のアクセスを提供する廃棄物排出口１３５をさらに備えている。好ましくは、中間基板１３０は、２以上の廃棄物入口１３６を備えており、その結果、廃棄チャンバは、廃棄物入口１３６を通じて流路１６５に沿って２以上の場所でアクセス可能である。代替として、中間基板１２０は、単一の廃棄物入口１３６を有してもよく、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００内で生成されたすべての廃棄流体が、単一の廃棄物入口１３６を通じて廃棄チャンバ１３０内に移動するように構成される。また、図１Ｂに示すように、中間基板１２０は廃棄物排出口１３１を備えてもよく、その結果、廃棄チャンバ１３０は通気されて、廃棄流体が追加される際に廃棄チャンバ内の圧力が増大することを防止する。
【００２６】
図１Ｂ及び図４に示すように、中間基板１２０によって形成された廃棄チャンバ１３０は波形表面１３７を有することが好ましく、その結果、廃棄チャンバ１３０は、廃棄流体を受け入れて隔離するように構成されるのみならず、１）マイクロ流体カートリッジ１００に構造的な安定性を提供し、２）マイクロ流体カートリッジ１００のエレメントに対するアクセスを大幅に容易にするために、マイクロ流体カートリッジ１００の外側のエレメントが、波形表面１３７によって形成された空間に進入することを可能にするようにも構成される。また、図１Ｂ及び図４に示すように、マイクロ流体カートリッジ１００内部及び外部のエレメントの場所を受けて、波形表面１３７内の隆起部の各々が同一の寸法を有していなくてもよい。波形表面１３７を有する廃棄チャンバ１３０の一実施形態では、波形表面１３７の少なくとも２つの隆起部が同一の高さを有することが好ましく、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００は平坦なベース上に実質的に水平に乗っている。代替実施形態では、廃棄チャンバ１３０の波形表面１３７のすべての隆起部が、構造的な対称性に関して同一であり、さらに別の実施形態では、廃棄チャンバ１３０は波形表面１３７を有していなくてもよい。
【００２７】
好適な一実施形態では、マイクロ流体カートリッジ１００の中間基板１２０は一連のバルブガイドをさらに備えてもよく、バルブガイドは、ひと続きの外部ピン又は他の圧子をバルブガイドを通じて一連の閉塞位置１４１に方向付け、従って、一連の閉塞位置１４１で流路１６５のマイクロ流体チャネルを通る流れに影響を与えるように機能する。一連のバルブガイド１２７は、外部の分子診断モジュール内でのマイクロ流体カートリッジ１００の整列を容易にするように機能してもよい。第１実施形態では、図１Ｂに示すように、一連のバルブガイド１２７は、一連の閉塞位置１４１で中間基板１２０内に、ピン又は圧子を孔を通じて方向付けるように構成される傾斜エッジを有する孔を備えている。第１実施形態では、一連のバルブガイド１２７が射出成形によって中間基板１２０内に製造されてよく、又は、代替として、穿孔、皿孔を開ける、面取りをする、及び／又は、傾斜をつけることによって製造されてもよい。別の実施形態では、一連のバルブガイド１２７は、孔を有する溝を備えてもよく、その結果、ピン又は圧子が、溝に沿って、バルブガイドを規定する孔を通じて移動するように構成される。簡略化した代替実施形態では、一連のバルブガイド１２７は、中間基板１２０を貫通する孔を備えてもよく、孔は、傾斜エッジを有していない。さらに別の代替の変形例では、一連のバルブガイド１２７は、単一の閉塞オブジェクトに代えて、一群の閉塞オブジェクト（例えばピン又は圧子）によって弾性層１４０へのアクセスを提供するように構成されたスロットを備えてもよい。
【００２８】
１．３  マイクロ流体カートリッジ−弾性層及び最下層
図１Ｂ及び図５Ａ〜図５Ｄに示すように、一実施形態のマイクロ流体カートリッジ１００はまた、中間基板１２０上に部分的に位置する弾性層１４０を備えており、弾性層１４０は、変形時、一連の閉塞位置１４１のうちの１つの閉塞位置で弾性層１４０に接触する流路１６５のマイクロ流体チャネルを閉塞する変形可能基板を提供するように機能する。好ましくは、弾性層１４０は、適切な厚さを有する不活性の液体不透過性材料であってよく、この材料は、製造中に直面する温度、及び／又は、分子診断プロトコルで特定される温度まで、実質的に損傷（例えば傷つけられた表面及び／又は機械的なロバスト性の欠落）がない状態で、加熱されることが可能であり、ＰＣＲアッセイと化学的に適合する。好ましくは、弾性層１４０は非連続的であり、その結果、弾性層１４０の一部が、一連のバルブガイド１２７によって提供された孔を直接覆うように中間基板１２０に対して位置決めされる。代替として、弾性層１４０は、マイクロ流体カートリッジ１００の設置面積の大部分にわたって広がる連続的な層であり、一連のバルブガイド１２７によって提供された孔を覆う。特定の実施形態では、弾性層１４０は、実質的な損傷なく少なくとも１２０℃まで加熱可能な低デュロメータのシリコーンの５００ミクロンの厚さのストリップを備えており、ストリップは、シリコーンベースの接着剤を用いて中間基板１２０の一部に接合されて、フィルム層１２５及び中間基板１２０の間でわずかに圧縮される。特定の実施形態の一変形例では、弾性層１４０は代替として、中間基板１２０と最上層１１０との間の圧力のみによって所定の位置に保持されてもよい。好ましくは、弾性層１４０は、マイクロ流体カートリッジ１００の使用寿命にわたって可逆的に変形可能であり、その結果、弾性層１４０に接触する流路１６５のマイクロ流体チャネルの任意の閉塞は、マイクロ流体カートリッジの使用寿命にわたって可逆的である。代替として、弾性層１４０は、可逆的に変形可能でなくてもよく、その結果、弾性層１４０に接触する流路１６５のマイクロ流体チャネルの閉塞は可逆的ではない。
【００２９】
一連の閉塞位置１４１は、図１Ｃに示すように、通常開放位置４２と、通常閉鎖位置４３と、を含む少なくとも２つのタイプの閉塞位置を備えていることが好ましい。図５Ａ〜図５Ｄに示すように、一連の閉塞位置１４１の通常開放位置４２の弾性層１４０は、閉塞オブジェクト（図５Ｂ及び図５Ｄ）による閉塞時に閉鎖され得る。好ましくは、通常開放位置４２は、通常開放位置４２における閉塞オブジェクトによる閉塞時、流体送達システム（例えば注射器ポンプ）によって生成可能な圧力に漏れることなく耐えるように構成されている。特定の一実施形態では、閉塞オブジェクトと閉塞位置との間で圧縮された弾性層の一部上に作用するほぼ一定の圧力によって、図５Ｃに示すように、弓形の断面を有する通常開放位置４２を完全に閉塞するために半分の樽の形状を有するピンヘッドが用いられてもよい。
【００３０】
一連の閉塞位置１４１の通常閉鎖位置４３は、通常は閉鎖されているが、流体送達システムによる流体送達に応じて強制的に開放されるように機能する。一変形例では、通常閉鎖位置４３は、最上層１００を製造する（例えば射出成形する）ことによって形成されてもよく、その結果、通常閉鎖位置４３の最上層の材料は、弾性層１４０まで下方に延びる。閉塞オブジェクトが通常閉鎖位置４３から離れて保持される場合、閉塞位置は、閉鎖されるものの、流体送達システム（例えば注射器ポンプ）によって付加された流体圧力によって強制的に開放されることが可能である。しかしながら、非動作時、通常閉鎖位置４３は、漏れ及び／又は流体のバイパスを防止するように構成されている。通常閉鎖位置は、閉塞オブジェクトによって閉鎖されたままでもよく、流体送達システムによって提供された圧力下でも漏れを防止し、又は、高温ステップ（例えば熱サイクリング）中に被る圧力下でも、サンプルが被る熱サイクリングの蒸発を防止する。
【００３１】
マイクロ流体カートリッジ１００は、中間基板に結合する最下層１７０をさらに備えてもよく、この最下層１７０は、廃棄物がマイクロ流体カートリッジ１００内に包含されることを許容し、かつ、マイクロ流体カートリッジが積み重ねられることを可能にするように機能する。従って、最下層は、廃棄チャンバ内の廃棄流体の受け入れ、隔離及び封じ込めを促進する。好ましくは、最下層１７０は、コスト及び製造を考慮に入れて中間基板１２０と同じ材料から構成され、気密シールを提供するように中間基板１２０に接合され、その結果、廃棄チャンバ１３０内の液体が廃棄チャンバ１３０から外に漏れ出ないようにする。特定の実施形態では、最下層１７０及び中間基板１２０は両方とも、ポリプロピレンベースの材料から構成され、接着剤を用いて互いに接合される。廃棄チャンバ１３０が波形表面を有するマイクロ流体カートリッジ１００の一実施形態では、最下層１７０は、廃棄チャンバ１３０を規定する空隙のみを密閉することが好ましく、その結果、廃棄チャンバでない領域（すなわち、排出ハウジング領域でない領域）は最下層１７０によって覆われていない。代替として、マイクロ流体カートリッジ１００は最下層１７０を省略してもよく、その結果、廃棄チャンバ１３０に進入するいかなる廃棄流体も、マイクロ流体カートリッジ１００から出て行って、外部の分子診断システムの廃棄物収集サブシステムによってカートリッジから離れて収集される。この代替実施形態では、中間基板１２０は、廃棄物収集サブシステムに流体的に結合するように構成されている。
【００３２】
１．４  マイクロ流体カートリッジ−磁石ハウジング
マイクロ流体カートリッジ１００の磁石ハウジング領域１５０は、核酸の精製及び分離のために磁界１５６を提供する少なくとも１つの磁石１５２に対するアクセスを提供する及び／又は磁石１５２を収容するように機能する。好ましくは、磁石ハウジング領域１５０はフィルム層及び中間基板によって規定され、その結果、フィルム層及び中間基板は磁石ハウジング領域１５０の境界を形成する。最下層１７０を備えるマイクロ流体カートリッジ１００の一実施形態では、磁石ハウジング領域１５０は、最下層１７０によってさらに規定されてもよく、その結果、最下層は、磁石ハウジング領域１５０の境界を部分的に形成する。磁石ハウジング領域１５０は、マイクロ流体カートリッジ１５０の矩形のプリズム形状の空隙であることが好ましく、かつ、図１Ｂに示すように、マイクロ流体カートリッジ１００の一面を通じてのみアクセス可能であることが好ましい。好ましくは、磁石ハウジング領域１５０は、磁石１５２を収容するために磁石１５２上を可逆的に通過させられることが可能であり、磁石ハウジング領域１５０から磁石１５２を取り外すために後退させられることが可能であるが、磁石１５２は、磁石１５２が磁石ハウジング領域１５０に進入すると、代替として、磁石ハウジング領域１５０内に不可逆的に固定されてもよい。
【００３３】
好ましくは、磁石ハウジング領域１５０は、少なくとも２つの面を廃棄チャンバ１３０によって画定され、マイクロ流体カートリッジ１００のほぼ中間に位置決めされ、その結果、磁界１５６を通過する流路１６５は、流路１６５の中間部分に沿って少なくとも１つのポイントで磁界１５６を通過する。好ましくは、磁石ハウジング領域１５０は、マイクロ流体カートリッジの少なくとも１つの寸法にわたって実質的に延び、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００の複数の流路１６５が、同一の磁石ハウジング領域１５０、磁石１５２及び／又は磁界１５６にまたがっている。代替として、磁石ハウジング領域１５０は、磁石ハウジング領域１５０内の磁石が、マイクロ流体カートリッジ全体のすべての流路１６５にまたがった磁界を提供するように構成されてもよい。代替実施形態では、マイクロ流体カートリッジは２以上の磁石ハウジング領域１５０を備えてよく、磁石ハウジング領域１５０は、２以上の磁石１５２を受け入れる及び／又は収容するように構成されてもよく、及び／又は、マイクロ流体カートリッジ１００のほぼ中間に位置決めされなくてもよい。さらに別の代替実施形態では、磁石ハウジング領域１５０は磁石１５２を取り外せないように収容してもよく、その結果、マイクロ流体カートリッジは、中間基板１２０に一体化された磁石１５２を備える。磁石１５２がマイクロ流体カートリッジ１００から後退可能である実施形態では、磁石１５２は永久磁石であるか又は電磁石であってよい。磁石１５２がマイクロ流体カートリッジ１００に一体化されるように構成される実施形態では、磁石１５２は、単位体積あたりでより強い磁界を提供する永久磁石であることが好ましい。
【００３４】
１．５  マイクロ流体カートリッジ−流路
マイクロ流体カートリッジ１００の一連の流路１６０は、分子診断プロトコルで用いられる多量のサンプル流体、試薬、バッファ及び／又は気体が送達され得る流体ネットワークを提供し、一連の流路１６０から外側に廃棄流体が排出され、かつ、一連の流路１６０によって、処理された核酸サンプルが、増幅及び／又は検出を含み得る分析のための検出チャンバに送達され得る。好ましくは、一連の流路１６０の各流路１６５は、少なくとも、最上層の一部、フィルム層の一部及び弾性層１４０の一部によって形成されており、その結果、各流路１６５は、一連の閉塞位置１４１の弾性層１４０の変形時に閉塞され得る。さらに、一連の流路１６０の少なくとも１つの流路１６５は、一連のサンプルポート−試薬ポートの対１１２のサンプルポート−試薬ポートの対１１３、流体ポート１１８、廃棄チャンバ１３０及び一連の検出チャンバ１１６の検出チャンバ１１７に流体的に結合されることが好ましい。さらに、一連の流路１６０の少なくとも１つの流路１６５は、弾性層１４０の変形時に閉塞されるように構成され、廃棄チャンバ３０に廃棄流体を運搬するように構成され、加熱領域１９５及び磁界１５６を通過する捕捉区画１６６を備え、かつ、検出チャンバ１１７の上流で排出領域１９０を通過するように構成されることが好ましい。代替実施形態は、例えば排出領域１９０又は加熱領域１９５などの上述の流路１６５の実施形態の好適なエレメントを省略してもよく、又は、上述の流路１６５の実施形態にさらなるエレメントを追加してもよい。
【００３５】
一連の流路１６０の流路１６５は、最上層１１０の両側に配置される部分（すなわち、マイクロ流体チャネル）を備えてもよいが、当該部分は、（図１Ｂに示す向きで）最上層の下側に主として配置されることが好ましい。図１Ｂに示すマイクロ流体カートリッジ１００の向きにおいて、最上層１１０の最上部にあるマイクロ流体チャネルは、最上層１１０の最上部にあるマイクロ流体チャネルを密閉する第２フィルム層１６８によってさらに覆われてもよい。第２フィルム層１６８は、最上層１１０に熱接合される又は接着剤で接合される環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルムであってよく、又は、代替として、最上層１１０に接合される別の材料であってもよい。最上層１１０の両側でマイクロ流体チャネルを覆うためにフィルム層１２５、１６８を用いることによって製造を容易にすることができ、その結果、長く続く流路１６５が最上層１１０の内部内に形成される必要がない。好ましくは、マイクロ流体チャネルは、最上層１１０の剛体構造内に、エッチングされてよく、形成されてよく、成形されてよく、切断されてよく、又は、そうでなければ、形作られてよく、かつ、最上層１１０の一方の側に残ったままでよく、又は、最上層１１０の厚さを貫通してもよい。
【００３６】
一変形例では、図１１Ｂに示すマイクロ流体カートリッジ１００の向きにおいて、流路１６５は、最上層１１０の下側に主として配置されることが好ましく、最上層１１０の上側に排出領域１９０まで延びる区画を備える。流路１６５のすべての他の区画は、最上層１１０の下側に配置されることが好ましく、流路１６５がフィルム層１２５によって密閉されることを可能にし、最上層１１０の上側に配置されたチャネルを密閉するために別個のフィルム層を必要としない。
【００３７】
別の変形例では、図１Ｂに示すマイクロ流体カートリッジ１００の向きにおいて、流路１６５は、最上層１１０の下側に主として配置されることが好ましく、最上層１１０の上側で検出チャンバまで延びる区画１６３と、最上層１１０の上側で検出チャンバから離れるように延びる区画１６４と、を備えている。従って、この変形例では、流路１６５は、検出チャンバまで延びる第１区画１６３の上流で最上層１１０の厚さにまたがり、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４の下流で最上層１１０の厚さにまたがっており、かつ、最上層１１０の厚さにまたがって最上層１１０の上側でサンプルポート１１４及び試薬ポート１１５に結合している。別の変形例では、図６Ｃに示すように、流路１６５は、最上層１１０の下側に主として配置されることが好ましく、最上層１１０の上側で検出チャンバから離れるように延びる区画１６４のみを備えている。この他の変形例では、従って、流路１６５は、第２部分の下流で最上層１１０の厚さにまたがっており、最上層１１０の厚さにまたがって最上層１１０の上側でサンプルポート１１４及び試薬ポート１１５に結合している。代替として、他の実施形態は、最上層１１０の上側の部分で及び／又は最上層１１０の下側の部分で、異なる構造を有する流路１６５を備えてもよい。
【００３８】
図１Ｃ、図６Ｃ、図７及び図９に示すように、一連の流路１６０の流路１６５は、枝分かれしており、かつ、流体ポート１１８に結合された流体チャネル１１９に流体的に結合された初期区画１７４と、サンプルポート１１４に結合されたサンプル区画１７５と、試薬ポート１１５に結合された試薬区画１７６と、加熱領域１９５及び磁界１５６の少なくとも１つを通過する捕捉区画１６６と、排出領域１９０を通過するように構成された排出区画１７７と、検出チャンバまで延びる区画１６３と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４と、廃棄チャンバ１３０まで廃棄流体を運搬するように構成された少なくとも１つの廃棄区画１７８、１７９と、を備えている。流路１６５の個々の区画は、一連の閉塞位置１４１の少なくとも１つの閉塞位置を通過して、流体が流路１６５の一部を通って流れるように制御可能に方向付けるように構成されていることが好ましい。流路１６５は、任意の流体がマイクロ流体チャネルを出ることを防止するように機能する最終排出口１９９をさらに備えてもよい。
【００３９】
流路１６５の初期区画１７４は、流体ポート１１８から流路１６５の少なくとも一部を通って共通の液体及び／又は気体を送達するように機能し、サンプル区画１７５は、多量のサンプル流体（例えば電磁ビーズに結合された核酸を含むサンプル）を流路１６５の一部に送達するように機能し、かつ、試薬区画１７６は、試薬を含む多量の流体を流路１６５の一部まで送達するように機能する。捕捉区画１６６は、多量のサンプル流体からの核酸の分離及び精製を促進するように機能し、かつ、分離及び精製の効率及び／又は有効性を向上させるためにｓ字形状であってもよく及び／又は次第に狭くなってもよい。代替として、捕捉区画１６６は、ほぼまっすぐな部分１６６、又は、多量のサンプル流体からの核酸の分離及び精製を促進するように機能する任意の他の幾何学的形状若しくは構造に置換されてもよい。流路１６５の捕捉区画１６６は、磁性粒子の捕捉を促進するように機能する１未満のアスペクト比を有することが好ましいものの、代替として１未満ではないアスペクト比を有してもよい。
【００４０】
排出区画１７７は、処理されたサンプル流体を、気体の除去のための排出領域１９０を通じて送達するように機能する。検出チャンバまで延びる区画１６３は、少量の気泡を有する処理されたサンプル流体を検出チャンバ１１７まで送達するように機能し、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４は、検出チャンバ１１７から離れるように流体を送達するように機能する。これらの区画は、以下の３つの例示的な実施形態で説明するように、核酸サンプルの分離、処理及び増幅を促進するためのいくつかの構造のうちの少なくとも１つの構造で配置されてよい。
【００４１】
図１Ｃに示すような、第１実施形態の流路１６５は、共有流体ポート１１８に結合された流体チャネル１１９に流体的に結合された初期区画１７４と、サンプルポート１１４及び初期区画１７４に結合されたサンプル区画１７５と、加熱領域１９５及び磁界１５６を通過するように構成され、初期区画１７４及びサンプル区画１７５に結合されたｓ字形状の捕捉区画１６６と、を備えることが好ましい。第１実施形態の変形例では、ｓ字形状の捕捉区画１６６は、電磁ビーズ捕捉のための大きな表面積を提供する初期幅広円弧１６６を備えてもよい。第１実施形態の別の変形例では、捕捉区画１６６は代替として、次第に狭くなるｓ字形状の捕捉区画１６６であってもよい。流路１６５の第１実施形態は、試薬ポート１１５及び捕捉区画１６６に結合された試薬区画１７６と、試薬区画１７６に結合されて排出領域１９０を通過するように構成された排出区画１７７と、排出領域１９０から検出チャンバまで延びる区画１６３と、検出チャンバから離れるように延びる屈曲区画１６４と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４に結合された最終排出口１９９と、を備えている。第１実施形態の流路１６５はまた、初期区画１７４を廃棄チャンバ１３０に結合するように構成された第１廃棄区画１７８と、捕捉区画１６６を廃棄チャンバ１３０に結合するように構成された第２廃棄区画１７９と、を備えている。第１廃棄区画１７８は、少量のサンプルを用いた分子診断処理で用いられる放出試薬の量を正確に計測するため、流路１６５からの過度の放出流体の排出を可能にするように機能することが好ましい。
【００４２】
第１実施形態では、一連の閉塞位置１４１は、初期区画が流体チャネル１１９に結合するポイントと捕捉区画１６６に結合するポイントとの間で初期区画１７４に沿って配置された第１閉塞位置１４２を備えている。一連の閉塞位置１４１はまた、サンプル区画１７５に沿って配置された第２閉塞位置１４３と、試薬区画１７６に沿って配置された第３閉塞位置１４４と、第１廃棄区画１７８に沿って配置された第４閉塞位置１４５と、第２廃棄区画１７９に沿って配置された第５閉塞位置１４６と、を備えている。第１実施形態では、一連の閉塞位置１４１はまた、排出領域１９０の上流で排出区画１７７に沿って配置された第６閉塞位置１４７と、検出チャンバまで延びる区画１６３に沿って配置された第７閉塞位置１４８と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４に沿って配置された第８閉塞位置１４９と、を備えている。第１実施形態では、図１Ｃに示すように、第１、第２、第３、第５及び第６閉塞位置１４２、１４３、１４４、１４６、１４７が通常開放位置４２であり、第４、第７及び第８閉塞位置１４５、１４８、１４９が通常閉鎖位置４３である。
【００４３】
第１実施形態の一連の閉塞位置１４１の閉塞位置は、一連の閉塞位置１４１の一部（サブセット）を閉塞することによって、流体の流れを制御可能に方向付けるために固有の先を断ち切った（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ）流路を規定するように配置されることが好ましい。例えば、図１Ｄに示すように、第１、第３、第４及び第６閉塞位置１４２、１４４、１４５、１４７において流路１６５を閉塞することによって先を断ち切った通路を形成し、当該通路によって、電磁ビーズに結合されてサンプルポート１１４内に送達される多量のサンプル流体が、第２閉塞位置１４３を通り過ぎて、加熱領域１９５及び磁界１５６を用いて核酸を分離及び精製するための捕捉区画１６６内に流れ得る。従って、電磁ビーズに結合された核酸は、磁界１５６によって捕捉区画１６６内で捕捉され得る一方で、多量のサンプル流体内の他の物質は、第５閉塞位置１４６を通ることによって廃棄チャンバ１３０内に入っていき得る。この閉塞位置の一部（サブセット）の後、図１Ｅに示すように、第１閉塞位置１４２における閉塞が反転されてよく、かつ、流路１６５は、第２閉塞位置１４３で閉塞されて第２の先を断ち切った通路を形成し、それによって、洗浄流体が、流体ポート１１８を通って、捕捉区画１６６（従って、捕捉された電磁ビーズを洗浄する）に送達されて、第５閉塞位置１４６を通ることによって廃棄チャンバ１３０内に送達される。第２閉塞位置１４３の閉塞はその後反転され、かつ、第１閉塞位置１４２が閉塞されてよく（図１Ｄに示す）、その結果、一連の流路１６０の他の流路が洗浄されてよい。すべての流路が洗浄された後、多量の空気が流体ポート１１８を通じて運搬されて洗浄溶液と放出溶液との混合を防止する。
【００４４】
第１実施形態ではその後、図１Ｅに示すように、流路１６５は第２閉塞位置１４３で閉塞されてよく、かつ、第１閉塞位置１４２での閉塞が反転されてよく、従って、図１Ｄに示すように第３の先を断ち切った通路を形成する。放出溶液はその後、流体ポート１１８を通じて、捕捉区画１６６内に送達されてよく、かつ、第５閉塞位置１４６を通ることによって廃棄チャンバ１３０に送達されてよい。放出溶液はその後、図１Ｆに示すように、第５閉塞位置１４６で流路を閉塞することによって流路１６５の（捕捉区画１６６を含む）第４の先を断ち切った通路内で密閉されてよい。放出溶液はその後、一連の流路１６０の他の流路まで送達されてよい。
【００４５】
その後、図１Ｇに示すように、第４閉塞位置１４５での閉塞が反転されてよく、それによって第５の先を断ち切った通路を形成し、かつ、流路１６５内の放出溶液が、流体ポート１１８を通じて空気を送り込むことによって計測されてよく、流体ポート１１８は、廃棄チャンバ１３０に放出溶液の一部を押し込むように機能する。多量の放出溶液が、この段階で捕捉区画１６６内に依然として維持されている。図１Ｈに示すように、第１及び第４閉塞位置１４２、１４５がその後に閉塞されて、捕捉区画１６６内に、核酸に結合された捕捉された電磁ビーズを有する多量の放出溶液を密閉する第６の先を断ち切った通路を形成してもよい。従って、残った放出溶液の量は、第４及び第６閉塞位置１４５、１４７の近くで流路１６５内の分岐点同士の間のマイクロチャネルボリュームによって実質的に規定され、その量は任意の小さなボリュームであるものの、特定の変形例では、２３±１マイクロリットルであるように正確に計測される。放出溶液は、同様の処理を用いて他の流路の捕捉区画内で密閉されてもよい。その後、電磁ビーズから核酸を解放するための第６の先を断ち切った通路内でのｐＨシフトを含む、第６の先を断ち切った通路にヒータが設けられてもよい。
【００４６】
第１実施形態ではその後、図１Ｉに示すように、第１及び第３閉塞位置１４２、１４４での閉塞が反転されてよく、それによって第７の先を断ち切った通路を規定し、かつ、放出されたすべての核酸サンプル（例えば２０マイクロリットル以下）が、試薬ポート１１５を通じてマイクロ流体カートリッジの外に吸引されてよい。この放出された核酸サンプルは、その後、マイクロ流体カートリッジ１００の外側で保存された分子診断試薬を再構成するために用いられる。再構成中、第６閉塞位置１４７での閉塞が反転されてよく、かつ、流路１６５は、図１Ｊに示すように、第１閉塞位置１４２で閉塞されて第８の先を断ち切った通路を形成する。放出された核酸サンプルを有する分子診断試薬の再構成が完了して十分に混合されると、再構成された混合物はその後、（通常は閉鎖されている）第７閉塞位置を押して開けるための流体取扱システムを用いることによって、試薬ポート１１５を通じて、第８の先を断ち切った通路を通って、検出チャンバ１１７に分配されてもよい。検出チャンバ１１７は、混合された試薬−核酸サンプルによって完全に充填され、その後、流路１６５が、図１Ｋに示すように、第３、第６、第７及び第８閉塞位置１４４、１４７、１４８、１４９で閉塞され、それによって第９の先を断ち切った通路を規定する。一連の流路１６５の他の通路は、試薬−核酸混合物を受け取るように同様に構成されてもよい。外部の分子診断システム及び／又はモジュールはその後、検出チャンバ１１７内の多量の流体に対して例えば熱サイクリング及び検出などの追加の処理を実行してもよい。
【００４７】
第１実施形態の代替の変形例は、一連の閉塞位置１４１の追加の閉塞位置又は代替の変形例をさらに備えてもよく、その結果、追加の閉塞位置の閉塞は、流路１６５から廃棄チャンバを永久に密閉する。第１実施形態の他の代替の変形例はまた、上述したものと異なる一連の閉塞位置１４１の構造を備えてもよい。変形例は、流路１６５が、放出の計測を促進し、放出の計測を許容せず、他の試薬（例えば、中和試薬又はデオキシリボヌクレアーゼ（ＤＮａｓｅ）試薬）の追加を促進し、追加の洗浄ステップを促進し、及び／又は、マイクロ流体カートリッジの実施形態の流路１６５の設計を変更することなく他の工程を促進する、ように構成されてもよい。従って、複数の固有の工程が、一連の閉塞位置１４１の様々な一部（サブセット）で流路１６０を閉塞することによって、同一のマイクロ流体カートリッジを用いて実行されてもよい。
【００４８】
図６Ｃに示すように、第２の実施形態の流路１６５’は、共有流体ポート１１８’に結合された流体チャネル１１９’に流体的に結合された初期区画１７４’と、サンプルポート１１４’及び初期区画１７４’に結合されたサンプル区画１７５’と、加熱領域１９５及び磁界１５６を通過するように構成されて初期区画１７４’に結合された捕捉区画１６６’と、を備えることが好ましい。第２実施形態の流路１６５’はまた、試薬ポート１１５’及び転換部分１７６’に結合された試薬区画１７６’と、試薬区画１７６’及び捕捉区画１６６’に結合されて、排出領域１９０を通過するように構成された排出区画１７７’と、排出領域１９０から検出チャンバまで延びる区画１６３’と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４’と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４’に結合された最終排出口１９９と、を備えている。第２の実施形態の流路１６５’はまた、初期区画１７４’をサンプル区画１７５’に接続するポイントと捕捉区画１６６’に接続するポイントとの間のポイントで初期区画１７４’に結合された第１廃棄区画１７８’を備えている。第１廃棄区画１７８’は、廃棄チャンバ１３０に初期区画１７４’を結合するように構成される。第２の実施形態の流路１６５’はまた、捕捉区画１６６’を廃棄チャンバ１３０’に結合するように構成された第２廃棄区画１７９’と、第２廃棄区画１７９’への接続のポイントの下流で捕捉区画１６６’に結合されて、最終排出口１９９に結合される最終排出区画１９７’と、を備えている。最終排出区画１９７’は、流路１６５’を通って流れる流体の微細な計測を提供するように機能する。
【００４９】
第２実施形態では、一連の閉塞位置１４１’は、初期区画が流体チャネル１１９’に結合するポイントとサンプル区画１７５’に結合するポイントとの間で初期区画１７４’に沿って配置された第１閉塞位置１４２’を備えている。一連の閉塞位置１４１’はまた、サンプル区画１７５’に沿って配置された第２閉塞位置１４３’と、試薬区画１７６’に沿って配置された第３閉塞位置１４４’と、第１廃棄区画１７８’に沿って配置された第４閉塞位置１４５’と、第２廃棄区画１７９’に沿って配置された第５閉塞位置１４６’と、を備えている。第２実施形態では、一連の閉塞位置１４１’はまた、排出領域１９０の上流で排出区画１７７’に沿って配置された第６閉塞位置１４７’と、検出チャンバまで延びる区画１６３’に沿って配置された第７閉塞位置１４８’と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４’に沿って配置された第８閉塞位置１４９’と、を備えている。さらに、第２実施形態では、一連の閉塞位置１４１は、サンプルポート１１４と第２閉塞位置１４３との間でサンプル区画１７５’に沿って配置された第９閉塞位置１５７’と、最終排出区画１９７’に沿って配置された第１０閉塞位置１５８’と、捕捉区画１６６’が最終排出区画１９７’に結合するポイントと排出区画１７７’に結合するポイントとの間で捕捉区画１６６’に沿って配置された第１１閉塞位置１５９’と、を備えている。
【００５０】
第２実施形態の一連の閉塞位置１４１’の閉塞位置は、一連の閉塞位置１４１’の一部（サブセット）の閉塞が、流体の流れを制御可能に方向付けるための固有の先を断ち切った通路を規定するように、配置されることが好ましい。例えば、第１、第４、第６、第１０及び第１１閉塞位置１４２’、１４５’、１４７’、１５８’、１５９’で流路１６５’を閉塞することによって、先を断ち切った通路を形成し、先を断ち切った通路によって、電磁ビーズに結合された核酸を含んでサンプルポート１１４内に送達される多量のサンプル流体が、加熱領域１９５及び磁界１５６を用いて核酸の分離及び精製のための捕捉区画１６６’内に流れ得る。電磁ビーズに結合された核酸は、従って、磁界１５６によって捕捉区画１６６’内で捕捉され得る一方で、多量のサンプル流体内の他の物質は、第５閉塞位置１４６’を通ることによって廃棄チャンバ１３０内に入っていき得る。この閉塞位置の一部（サブセット）の後、第１閉塞位置１４２’での閉塞が反転されてもよく、流路１６５’は第２閉塞位置１４３’で閉塞されて第２の先を断ち切った通路を形成してよく、第２の先を断ち切った通路によって、洗浄流体が、流体ポート１１８を通じて捕捉区画１６６’内（従って、捕捉された電磁ビーズを洗浄する）に送達され、第５閉塞位置１４６’を通ることによって廃棄チャンバ１３０内に送達されてもよい。その後、多量の空気が、流体ポート１１８を通じて送り込まれ、残った洗浄溶液を廃棄チャンバ１３０内に流してもよい。
【００５１】
その後、第２実施形態では、流路１６５’が第５閉塞位置１４６’で閉塞され、かつ、第１０閉塞位置１５８’での閉塞が反転されてもよく、それによって廃棄チャンバ１３０へのアクセスを閉鎖し、最終排出区画１９７’へのアクセスを解放する。放出溶液は、その後、流体ポート１１８を通じて、捕捉区画１６６’内に、かつ、最終排出区画１９７’まで送達されてもよい。放出溶液の量は、従って、第４閉塞位置１４５’と第１０閉塞位置１５８’との間のマイクロチャネルのボリュームによって規定され、任意の小さなボリュームであるものの、特定の変形例では、１５マイクロリットルであるように正確に計測される。その後、第１０閉塞位置１５８’で流路１６５’を閉塞し、（第４の先を断ち切った通路を規定する）第４閉塞位置１４５’での閉塞を反転させ、流体ポート１１８を通じて空気を送達することによって、流路１１８から廃棄チャンバ１３０内に任意の残った放出バッファを押し込み、それによって、余分な放出バッファは、電磁ビーズに結合された核酸にその後に曝されない（このポイントでは熱が付加されないのて、核酸は電磁ビーズから実質的に放出されない）。その後、流路１６５’は、第１及び第４閉塞位置１４２’、１４５’で閉塞され、それによって捕捉区画１６６’を含む第５の先を断ち切った通路を規定し、かつ、電磁ビーズは、加熱領域１９５内で適切な温度まで適切な時間（例えば６０度で５分間）加熱され、電磁ビーズから放出バッファ内に核酸を放出する。
【００５２】
その後、第２実施形態では、第１及び第１１閉塞位置１４２’、１５９’での閉塞が反転され、それによって第６の先を断ち切った通路を規定し、放出されたすべての核酸サンプル（例えば１５マイクロリットル以下）が、試薬ポート１１５を通じてマイクロ流体カートリッジの外側に吸引されてもよい。この放出された核酸サンプルはその後、マイクロ流体カートリッジ１００の外に保存された分子診断試薬混合物を再構成するために用いられる。再構成処理中、第６閉塞位置１４７’での閉塞が反転されてよく、従って、それによって第７の先を断ち切った通路を規定する。放出された核酸サンプルを有する再構成された分子診断試薬混合物の再構成が完了して十分に混合されると、再構成された混合物はその後、試薬ポート１１５を通じて第７の先を断ち切った通路を通じて検出チャンバ１１７まで吸引され、それによって検出チャンバ１１７を完全に充填し、その後、流路１６５’は第３、第７、第８及び第９閉塞位置１４４’、１４８’、１４９’、１５７’で閉塞されて第８の先を断ち切った通路を規定する。外部の分子診断システム及び／又はモジュールはその後、検出チャンバ１１７内の多量の流体に対して追加の処理を実行してもよい。
【００５３】
第２実施形態の代替の変形例は、一連の閉塞位置１４１’の追加の閉塞位置又は代替の変形例をさらに備えてもよく、その結果、追加の閉塞位置での閉塞が流路１６５’から廃棄チャンバを永久に密閉する。第２実施形態の代替の変形例は、上述したものと異なる一連の閉塞位置１４１’の構造を備えてもよい。
【００５４】
図７に示すように、第３実施形態の流路１６５’’は、共有流体ポート１１８に結合された流体チャネル１１９’’に流体的に結合された初期区画１７４’’と、サンプルポート１１４及び初期区画１７４’’に結合されたサンプル区画１７５’’と、初期区画１７４’’に結合された捕捉区画１６６’’と、を備えることが好ましい。第３実施形態の流路１６５’’はまた、試薬ポート１１５に結合された試薬区画１７６’’と、試薬区画１７６’’及び捕捉区画１６６’’に結合されて、排出領域１９０を通過するように構成された排出区画１７７’’と、排出領域１９０から検出チャンバまで延びる区画１６３’’と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４’’と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４’’に結合された最終排出口１９９と、を備えている。第３実施形態の流路１６５’’はまた、廃棄チャンバ１３０に初期区画１７４’’を結合するように構成された第１廃棄区画１７８’’と、廃棄チャンバ１３０に捕捉区画１６６’’を結合するように構成された第２廃棄区画１７９’’と、を備えている。
【００５５】
第３実施形態では、一連の閉塞位置１４１’’は、初期区画１７４’’が流体チャネル１１９’’に結合するポイントとサンプル区画１７５’’に結合するポイントとの間で初期区画１７４’’に沿って配置された第１閉塞位置１４２’’を備えている。一連の閉塞位置１４１’’はまた、サンプル区画１７５’’に沿って配置された第２閉塞位置１４３’’と、試薬区画１７６’’に沿って配置された第３閉塞位置１４４’’と、第１廃棄区画１７８’’に沿って配置された第４閉塞位置１４５’’と、第２廃棄区画１７９’’に沿って配置された第５閉塞位置１４６’’と、を備えている。第３実施形態では、一連の閉塞位置１４１’’はまた、排出領域１９０の上流で排出区画１７７’’に沿って配置された第６閉塞位置１４７’’と、検出チャンバまで延びる区画１６３’’に沿って配置された第７閉塞位置１４８’’と、検出チャンバから離れるように延びる区画１６４’’に沿って配置された第８閉塞位置１４９’’と、排出区画１７７’’が第２廃棄区画１７９’’に結合するポイントと第６閉塞ポイント１４７’’に結合するポイントとの間で排出区画１７７’’に沿って配置された第９閉塞位置１５７’’’と、を備えている。
【００５６】
第１及び第２実施形態と同様に、第３実施形態の一連の閉塞位置１４１’’の閉塞位置は、一連の閉塞位置１４１’’の一部（サブセット）の閉塞が、流体の流れを制御可能に方向付けるための固有の先を断ち切った流路を規定するように配置されることが好ましい。図７は、一連の閉塞位置１４１’’の一部（サブセット）を用いて流路１６５’’を閉塞することによって規定された例示の先を断ち切った流路を示す。
【００５７】
好ましくは、図８Ａに示すように、一連の流路１６０の流路１６５は、第１チャネルタイプ１７１、小さな断面積を有する第２チャネルタイプ１７２、及び、湾曲面を有する第３チャネルタイプ１７３のうちの少なくとも１つを備えている。第１チャネルタイプ１７１の変形例は、第１チャネルタイプ１７１の製造を容易にするために第１チャネルタイプ１７１の少なくとも２つの壁が互いに向かって傾斜するように、わずかに傾斜した壁を有するほぼ矩形の断面を有している。しかしながら、第１チャネルタイプ１７１の代替の変形例は、傾斜していない壁、又は、互いに離れるように傾斜する壁を有してもよい。第１チャネルタイプ１７１の特定の実施形態では、第１チャネルタイプ１７１の壁は、射出成形部分の抜き取りを容易にするために垂直から６°傾斜しており、かつ、３００〜１６００ミクロンの幅と、１００〜４７５ミクロンの高さと、を有している。第２チャネルタイプ１７２の特定の第１実施形態では、第２チャネルタイプ１７２の断面は、頂点が２００ミクロンの深さで断ち切られた２５０ミクロンの幅の正三角形である。第２チャネルタイプ１７２の特定の第２実施形態では、第２チャネルタイプの断面は、１６０ミクロンの幅と１６０ミクロンの深さとを有する頂部が切断された三角形である。第３チャネルタイプ１７３の特定の実施形態では、第３チャネルタイプの表面は、ガウス関数によって規定され、８００ミクロンの幅と３２０ミクロンの深さとを有している。第３チャネルタイプ１７３の代替の実施形態は、任意の適切な曲線関数によって規定された表面を備えてもよい。
【００５８】
第１チャネルタイプ１７１は、流路１６５の大部分にわたって用いられることが好ましく、かつ、排出領域１９０の近くの部分で、磁界１５６を通過するように構成された捕捉区画１６６で、及び、検出チャンバ１６３に通じる区画で、用いられることが好ましい。好ましくは、小さな深さを有する幅広のチャネルを備える第１チャネルタイプ１７１の実施形態は、領域内の粒子が磁界源のより近くで運ばれるように、磁界１５６を通過するように構成された領域で用いられる。第２チャネルタイプ１７２は、流路１６５の排出領域１９０の近くで用いられることが好ましく、かつ、（検出チャンバ１１７内への流体の流れを制限するために）検出チャンバに通じる及び検出チャンバから離れる流路１６５の部分１６３、１６４で用いられることが好ましい。第３チャネルタイプ１７３は、一連の閉塞位置１４１の通常開放位置４２の近くの流路１６５の部分で用いられることが好ましい。異なるチャネルタイプ１７１、１７２、１７３の移行は、図８Ｂに示すように、急激であってもよく、又は代替として、段階的であってもよい。第１、第２及び第３チャネルタイプ１７１、１７２、１７３はまた、流路１６５の任意の適切な部分で代替として用いられてもよい。流路の区画のためのチャネルタイプの例示の実施形態を図８Ｃに示す。
【００５９】
複数の流路が、マイクロ流体カートリッジ１００の単一の加熱領域１９５、マイクロ流体カートリッジ１００の単一の排出領域１９０、及び／又は、単一の磁石ハウジング領域１５０内に収容された磁石１５２によって生成された磁界１５６、を通過するように構成されてもよい。好ましくは、一連の流路１６０のすべての流路が、マイクロ流体カートリッジ１００の単一の加熱領域１９５、マイクロ流体カートリッジ１００の単一の排出領域１９０、及び／又は、単一の磁石ハウジング領域１５０内に収容された磁石１５２によって生成された磁界１５６、を通過するように構成されてもよいが、マイクロ流体カートリッジの一連の流路１６０の代替実施形態は、一連の流路１６０の流路が、単一の加熱領域１９５、単一の排出領域１９０及び／又は磁界１５６を共有しない、異なった構造を備えてもよい。
【００６０】
さらに、マイクロ流体カートリッジ１００の一連の流路１６０は、実質的に任意の数の流路１６５を備えてもよく、及び／又は、一連の検出チャンバ１１６は、マイクロ流体カートリッジ１００に実際に一体化されることが可能なように実質的に任意の数の検出チャンバ１１６を備えてもよい。特定の一実施形態では、一連の流路１６０は１２の流路１６５を備えてもよく、そのうちの４つを図９に示している。
【００６１】
１．６  マイクロ流体カートリッジ−追加のマイクロ流体カートリッジのエレメント
マイクロ流体カートリッジ１００は、実際のバルブ部材がマイクロ流体カートリッジ１００に一体化されないように、従って、流路１６５の開放部分及び／又は閉塞部分が、マイクロ流体カートリッジの外側に配置されたシステムによって実行されるように、構成されることが好ましい。一例として、流路１６５の一部が、上述したように、弾性層１４０を変形させて流路１６５を閉塞するためのバイアス力を付与する、カードの下に配置されたバルブ部材又はバルブ機構の動作によって、閉塞位置で開放され又は閉塞されてよい。力は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、機械的部材（例えばピン、ポストなど）、電気機械部材（例えばソレノイド）、空気圧式部材若しくは水圧式部材（例えば空気、水など）、又は、任意の他の適切な手段によって付与されてもよい。ある変形例では、カートリッジは、バルブ部材又はバルブ機構に対してカードが整列させられることを可能にする１以上の登録領域を含んでもよい。代替実施形態では、弾性層１４０、一連のバルブガイド１２７、及び、一連の閉塞位置１４１は、省略され、流路１６５の部分を制御可能に閉塞して開放するように構成された、マイクロ流体カートリッジ１００内に一体化されたバルブと置換されてもよい。
【００６２】
他の実施形態のマイクロ流体カートリッジ１００は、マイクロ流体カートリッジ１００に関連した識別情報を符号化して提供するように機能するタグ１９８をさらに備えてもよい。タグ１９８は、バーコード、ＱＲコード若しくは他の光学的な機械読み取り可能なタグであってよく、又は、代替として、例えばＲＦＩＤチップなどの電子タグであってもよい。識別情報は、分子診断システム内のマイクロ流体カートリッジ１００の位置に関連した情報、及び、マイクロ流体カートリッジ１００を用いて分析されたサンプルに関連した情報（例えばテストを実施するためにいくつの位置が利用可能であるか）を少なくとも含んでいることが好ましい。代替の変形例では、タグは、マイクロ流体カートリッジ１００を用いて処理されたサンプル（例えばサンプルのタイプ、サンプルの容積、サンプルの濃度など）についての他の情報に関連してもよい。好ましくは、タグは、マイクロ流体カートリッジを用いて実行される処理を妨げず、かつ、例えばマイクロ流体カートリッジ１００の側面パネルなどのマイクロ流体カートリッジ１００上の目立たない位置に配置されている。代替として、マイクロ流体カートリッジ１００は、タグ１９８を備えてなくてもよく、かつ、ユーザ又は他の主体が、任意の適切なエレメントを用いてマイクロ流体カートリッジ１００に識別情報を関連付けてもよい。
【００６３】
当業者であれば、前述の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す例示の実施形態に示すような、かつ、図６Ｂの向きにおいて廃棄チャンバ１３０を備える中間基板１２０が最上層１１０に結合されて弾性層１４０がマイクロ流体カートリッジ１００の下側に配置されるような図６Ａ〜図６Ｃの代替の例示の実施形態に示すような、修正及び変更が、本発明の範囲から逸脱しない限りにおいてマイクロ流体カートリッジ１００の好適な実施形態に対してなされ得ることを理解するであろう。
【００６４】
２．  マイクロ流体カートリッジの特定の実施形態
マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態に関する以下の説明は、例示のみの目的のためになされ、請求項に係る発明の範囲の確定的なものとして又は制限するものとして解釈されるべきではない。
【００６５】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態は、マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態の寸法を管理する、マイクロタイタープレートの設置面積についてのＳＬＡＳ  ＡＮＳＩガイドラインに適合している。特定の実施形態に係るマイクロ流体カートリッジ１００は従って、１２７．７６ｍｍの長さと８５．４８ｍｍの幅とを有している。
【００６６】
特定の実施形態に係るマイクロ流体カートリッジ１００は、一連の１２のサンプルポート−試薬ポートの対１１２、一連の１２の検出チャンバ１１６、共有流体ポート１１８、加熱領域１９５及び排出領域１９０を含む最上層１１０と、最上層１１０に結合されてフィルム層１２５によって最上層１１０から部分的に隔離され、廃棄チャンバ１３０を形成するように構成された中間基板１２０と、中間基板１２０上に部分的に位置する弾性層１４０と、磁界１５６を提供する磁石１５２によってアクセス可能な磁石ハウジング領域１５０と、中間基板１２０に結合されて廃棄チャンバを密閉するように構成された最下層１７０と、少なくとも、最上層１１０の一部、フィルム層１２５の一部及び弾性層１４０の一部によって形成された一連の流路１６０と、を備えている。
【００６７】
マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態の最上層１１０は、上記セクション１．１で説明したように機能することが好ましく、かつ、低い自己蛍光性とＰＣＲに適切なガラス転移温度とを有するポリプロピレンから形成される。特定の実施形態の最上層１１０の大部分は、１．５ｍｍの厚さ（ポート、排出口、加熱領域１９５又は流路１６５を規定する領域を除く）を有しており、かつ、離型剤を用いずに射出成形によって製造される。ポリプロピレンは、検出チャンバ内での光の伝送を可能にするために透明である。射出成形プロセスは、最上層１１０の１つの長いエッジに沿って配置された一連の１２のサンプルポート−試薬ポートの対を規定し、かつまた、最上層１１０の反対側の長いエッジに沿って配置された一連の１２の検出チャンバ１１６を規定する。検出チャンバ１１７は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、最上層１１０を完全に横断しない。特定の実施形態の各検出チャンバ１１７は、同一であり、かつ、円形配置で構成された相互に接続された３つのチャネルから形成されており、相互に接続された３つのチャネルの各々は、およそ０．４ｍｍの深さと、最も幅広のポイントで１．６ｍｍの幅とを有しており、各検出チャンバ１１７に対して１０ｍＬ以下の総体積を生じさせる。特定の実施形態の検出チャンバ１１７の寸法は、一方の側からの加熱を促進し（より単純なヒータの設計をもたらすが、深さの小さなチャネルの場合に高速サイクリングをもたらす）、かつまた、射出成形プロセスを促進するようなものにされる。検出チャンバ１１７の下部は、低い自己蛍光性を示すとともにＰＣＲに適合したポリプロピレンフィルム（１００ミクロン以下の厚さ）であるフィルム層１２５によって形成される。フィルム層１２５は、１２０℃以上までの温度に耐えることができる。
【００６８】
射出成形プロセスはまた、最上層１１０の共有流体ポート１１８と排出領域１９０とを規定し、排出領域１９０は、（図１１Ｂに示す向きにおいて）最上層１１０の上面内に０．５ｍｍくぼみ、かつ、疎水性で気体透過性かつ液体不透過性であるポリテトラフルオロエチレン膜によって覆われている。排出領域１９０上で最上層１１０には接着剤によって紙ラベルが貼り付けられており、紙ラベルは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、カートリッジを識別して排出領域１９０を保護することに役立つ。射出成形プロセスはまた加熱領域１９５を規定し、加熱領域１９５は、くぼんで、最上層１１０の正中線からわずかにずれた最上層１１０の長手寸法にまたがって延びている。特定の実施形態の最上層１１０は、およそ１５グラムのポリプロピレンを必要とし、かつ、最上層１１０に対するすべての抜き勾配は、射出成形プロセスによって規定されるように、最小４度である。
【００６９】
特定の実施形態では、中間基板１２０は、コストを最小限に抑えて組立を単純化するためにポリプロピレン材料から形成され、かつ、図１１Ｂに示す向きにおいて中間基板１２０の上側は１．５ｍｍの厚さを有している。フィルム層１２５は、最上層１１０から中間基板１２０を部分的に隔離しており、５０ミクロンの呼び厚さを有するポリプロピレンフィルムである。フィルム層１２５は、組立中及び所望のＰＣＲ処理中に曝される９５℃までの温度に耐えることができる一方で、最上層１１０に熱接合可能である。最上層１１０及びフィルム層１２５は熱融合接合を用いて接合されており、このサブアセンブリがポリマー接着剤を用いて中間基板１２０に接合される。さらに、層１１０、１２０、１２５を整列させて最上層１１０を中間基板１２０に接合するために、プラスチック製のスタッドが、中間基板１２０の上側から、フィルム層１２５の打ち抜き孔を貫通して、かつ、最上層１１０の下部にある射出成形された孔を貫通して、延びるように構成されている。中間基板はまた、中間基板１２７を貫通する面取りエッジを有する孔である一連の閉塞位置１４１に一連のバルブガイド１２７を備えている。一連のバルブガイド１２７の各バルブガイドは、２．１ｍｍ×２．１ｍｍの四角形であって、通常開放位置４２のための２ｍｍ×２ｍｍの四角形のヘッドを有する閉塞部を収容するように構成されており、又は、２．１ｍｍの直径の円であって、通常閉鎖位置４３のための２ｍｍの直径の丸いピンを収容するように構成されている。
【００７０】
特定の実施形態の弾性層１４０は、低デュロメータのシリコーンから形成されており、５００ミクロンの厚さで少なくとも１２０℃の温度に耐えることができるストリップを備えている。弾性層のストリップは、一連のバルブガイド１２７にわたって配列されており、シリコーン接着剤を用いて中間基板１２０の上側に接合されている。さらに、弾性層１４０は、（図１１Ｂに示す向きにおいて）フィルム層１２５と中間基板の上側との間でわずかに圧縮されている。
【００７１】
マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態の最下層１７０は、中間基板１２０のものと同様のポリプロピレンから形成されている。最下層は、１．５ｍｍの厚さを有しており、一連の検出チャンバ１１６の領域に隣接しており、その結果、最下層１７０の全体の外周縁がマイクロ流体カートリッジ１００の設置面積にほぼわたっている。特定の実施形態の最下層１７０は、ポリマー接着剤を用いて中間基板１２０に接合されており、中間基板１２０の廃棄チャンバ１３０内の廃棄流体が廃棄チャンバ１３０から外側に漏れないことを確実にする気密シールを提供する。
【００７２】
マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態は、一連の流路１６０内に１２の流路１６５を備えており、その結果、マイクロ流体カートリッジ１００は、１２の区別可能な流路１６５を用いて１２のサンプルまで試験することができる。１２の流路１６５の各々は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、マイクロ流体カートリッジ１００の一端で１２のサンプルポート−試薬ポートの対１１３のうちの１つに結合されており、かつ、マイクロ流体カートリッジの他端で１２の検出チャンバ１１７のうちの１つに結合されている。各流路１６５は、実質的に同一であり（流体ポート１１８に結合された流体チャネル１１９に流体的に結合された初期区画１７４に接続する部分を除く）、かつ、上記セクション１．５で説明して図１Ｃに示した第１実施形態の流路と同一である。さらに、各流路１６５を備えるマイクロ流体チャネルは、検出チャンバに通じる又は検出チャンバから離れる区画１６３、１６４、転換部分１６６及び排出区画１７７のマイクロ流体チャネルを除き、５００ミクロンの幅で４７５ミクロンの深さを有する第１チャネルタイプ１７１である。また、特定の実施形態の流路１６５の平行なマイクロ流体チャネルは、通常は（中心から中心まで）２．２５ｍｍで等間隔に配置されている。
【００７３】
特定の実施形態の流路１６５は、それらのデフォルトの条件において、図１Ｃに示すように、第４、第７及び第８閉塞位置１４５、１４８、１４９を除いて、すべての閉塞位置で開放されている。さらに、特定の実施形態の流路のｓ字形状の捕捉区画１６６は、２２μＬの容積及び５．５ｍｍの幅を有しており、磁石ハウジング領域１５０を横切ることによって磁界１５６上を前後に曲がりくねっているように構成される。ｓ字形状の捕捉区画１６６の深さは、１．６ｍｍの幅のチャネルの場合に０．４ｍｍであり、０．５ｍｍの幅狭チャネルの場合に０．４７５である。
【００７４】
特定の実施形態はまた、図１１Ａに示すように、マイクロ流体カートリッジ１００の垂直エッジ上に配置されたバーコードタグ１９８を備えている。マイクロ流体カートリッジ１００の特定の実施形態の追加の特徴を１１Ａ及び図１１Ｂに示す。
【００７５】
３．  マイクロ流体の実施形態のための組立方法
マイクロ流体カートリッジ１００の実施形態のための組立方法２００の実施形態を図１２Ａ〜図１２Ｇに示す。組立方法２００は、フィルム層に最上層を整列させてその２つを熱接合し、シリコーン接着剤を用いてマイクロ流体カートリッジの中間基板に弾性層を接合するステップＳ２１０と、最上層、フィルム層、弾性層及び中間基板を圧縮して、最上層／フィルム層を弾性層／中間基板に接合するステップＳ２２０と、最下層に中間基板を接合するステップＳ２３０と、排出領域の排出口を設置するステップＳ２５０と、ラベルを貼って包装するステップＳ２６０と、を含むことが好ましい。
【００７６】
ステップＳ２１０は、フィルム層に最上層を整列させてその２つを熱接合し、シリコーン接着剤を用いてマイクロ流体カートリッジの中間基板に弾性層を接合するステップを特定しており、かつ、最上層、フィルム層、弾性層及び中間基板を備える第１サブアセンブリを形成するように機能する。好ましくは、弾性層は、中間基板にシリコーンによって接着されるものの、弾性層は、代替として、接着剤を用いずに、最上層／フィルム層と中間基板との間で単独で圧縮されてもよい。好ましくは、第１治具が、当該治具のピンと層の孔とを用いて最上層とフィルム層とを整列させるために用いられ、及び、Ｓ２１０の例示の実施形態では、最上層は、最初に第１治具に下向きに配置され、フィルム層が、積層機械又は加熱プレスを用いて熱接合の準備のために最上層上に配置される。Ｓ２１０の例示の実施形態では、弾性層がその後、図１２Ｄ及び図１２Ｆに示すように、最上層の超音波接合タブ１１１上に合わせられるが、超音波接合以外の処理が用いられてもよい。弾性層及び中間基板の間の漏れを防止するため、弾性層の境界の周囲に接着剤が塗布されてもよい。中間基板の上部に成形された突起がその後、最上層内のアライメント孔を通り抜け、従って、それによって、最上層、弾性層及びマイクロ流体カートリッジの中間基板を整列させる。Ｓ２１０の代替実施形態では、例えば接着剤、フレーム及びアライメントピン／凹部を用いて、任意の適切なアライメント機構が最上層、弾性層及び中間基板を整列させるために用いられてもよい。
【００７７】
ステップＳ２２０は、最上層、フィルム層、弾性層及び中間基板を圧縮して、弾性層／中間基板に最上層／フィルム層を接合するステップを特定しており、及び、層同士の間の漏れを防止するために層同士を密封するように機能する。好ましくは、Ｓ２２０は、接着剤の塗布が包含されるＳ２１０の実施形態では、最上層と弾性層との間、弾性層と中間基板との間の機密シールを形成する。Ｓ２２０の例示の実施形態では、最上層、弾性層及び中間基板を有する第１治具が、超音波接合器内に配置され、圧縮されて超音波で接合される。
【００７８】
ステップＳ２３０は、最下層に中間基板を接合するステップＳ２３０を特定しており、最上層、弾性層、中間基板及び最下層を備え得る第２サブアセンブリを形成するように機能する。好ましくは、最下層が中間基板の下側部分上のくぼんだフランジ内に完全に嵌合する結果、最下層が中間基板に自己整合する。最下層は中間基板に熱接合されることが好ましい。代替として、最下層は、図１２Ｇに示すように、接着剤又は超音波接合を用いて中間基板に接合されてもよい。
【００７９】
ステップＳ２５０は、排出領域の排出口を永久的に形成するように機能する、排出領域の排出口を設置するステップＳ２５０を特定している。ステップＳ２５０は、所定の位置に排出口を熱でかしめることによって実行されることが好ましいものの、代替として、接着剤又は溶剤による接合処理を用いて実行されてもよい。ステップＳ２５０の後、組立方法２００は、すべてのサンプルポート及び試薬ポートを遮蔽して流体ポート内に空気を注入することによってマイクロ流体カートリッジの圧力試験を行うステップＳ２５２と、仕上げられたマイクロ流体カートリッジを第２治具から取り外すステップＳ２５４と、を含む所定の品質制御測定をさらに含んでもよい。ステップＳ２６０は、ラベルを貼って包装するステップを特定しており、かつ、少なくともバーコードラベルを用いた識別情報を有するマイクロ流体カートリッジを用意するように機能し、及び、商品販売のためにマイクロ流体カートリッジ１００を用意することを特定している。
【００８０】
図１３に示すように、代替実施形態の組立方法３００は、最上層にフィルム層を熱接合して第１サブアセンブリを形成するステップＳ３１０と、第１サブアセンブリに排出口を追加し、ラベルを貼って第２サブアセンブリを形成するステップＳ３２０と、中間基板の下部フランジ内に接着剤を塗布して、中間基板に最下層を接合するステップＳ３３０と、中間基板にタグを付けて第３サブアセンブリを形成するステップＳ３４０と、第３サブアセンブリ上に弾性層を位置決めして第４サブアセンブリを形成するステップＳ３５０と、第４サブアセンブリに接着剤を塗布するステップＳ３６０と、第４サブアセンブリに第２サブアセンブリを結合するステップＳ３７０と、を含んでいる。
【００８１】
図面は、好適な実施形態、例示の構造及びその変形例に係る方法の可能な実施の構成、機能及び動作を例示している。ある代替の実施においては、ブロック内に示される機能は、図面に示される順番以外で生じ得ることに留意されたい。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、ほぼ同時に実行されてもよく、又は、ブロックは、包含される機能に応じて、ときには逆の順番で実行されてもよい。ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック、並びに、ブロック図及び／又はフローチャート図のブロックの組み合わせは、特定の機能又は作動を実行する特殊用途のシステムによって実施されることが可能であることに留意されたい。
【００８２】
前述の詳細な説明から並びに図面及び特許請求の範囲から、当業者であれば、以下の特許請求の範囲で規定された本発明から逸脱しない限りにおいて、本発明の好適な実施形態に修正や変更がなされてよいことを理解するであろう。
【図１Ａ】
2015513346.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
2015513346.tif 000005
【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
2015513346.tif 000007
【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図１Ｋ】
2015513346.tif 000013
【図２】
2015513346.tif 000014
【図３】
2015513346.tif 000015
【図４】
2015513346.tif 000016
【図５Ａ】
2015513346.tif 000017
【図５Ｂ】
2015513346.tif 000018
【図５Ｃ】
2015513346.tif 000019
【図５Ｄ】
2015513346.tif 000020
【図６Ａ】
2015513346.tif 000021
【図６Ｂ】
2015513346.tif 000022
【図６Ｃ】
2015513346.tif 000023
【図７】
2015513346.tif 000024
【図８Ａ】
2015513346.tif 000025
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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