(57)【要約】  マイクロ流体診断装置は、流体スロットから流体を受け取る流体入口と、流体入口に流体結合された主マイクロ流体チャネルと、流体入口と主マイクロ流体チャネルとの間に挿入されて、流体スロット、流体入口及び主マイクロ流体チャネルを通して流体を連続的に循環させる主マイクロ流体ポンプとを備えることができ、流体入口の幅は主マイクロ流体チャネルの幅とは異なる。流体スロットと、流体スロットに流体結合された流体入口と、流体入口に流体結合された主チャネルと、流体入口とチャネルとの間に挿入された入口ポンプとを備え、流体入口の断面積がチャネルの断面積より少なくとも１ポイント相対的に大きい、診断装置。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記流体スロットから流体を受け取る流体入口と、
前記流体入口に流体結合された主マイクロ流体チャネルと、
前記流体入口と前記主マイクロ流体チャネルとの間に挿入されて、前記流体スロット、前記流体入口及び前記主マイクロ流体チャネルを通して流体を連続的に循環させる、主マイクロ流体ポンプと
を備え、
前記流体入口の幅は、前記主マイクロ流体チャネルの幅とは異なる、マイクロ流体診断装置。
【請求項２】
前記主マイクロ流体チャネルの一部から延在し、かつ該主マイクロ流体チャネルの別の部分に入る、二次マイクロ流体チャネルを更に備える、請求項１に記載のマイクロ流体診断装置。
【請求項３】
前記二次マイクロ流体チャネルは、前記主マイクロ流体チャネルポンプのように前記二次マイクロ流体チャネルを通して前記流体を引き込む二次マイクロ流体ポンプを備える、請求項２に記載のマイクロ流体診断装置。
【請求項４】
前記主マイクロ流体ポンプ及び前記二次マイクロ流体ポンプの活性化は、前記主マイクロ流体ポンプが前記主マイクロ流体チャネルを通して前記流体を押し流す一方で、前記二次マイクロ流体ポンプが前記二次マイクロ流体チャネルを通して前記流体を引き込むように、交互に行われる、請求項２に記載のマイクロ流体診断装置。
【請求項５】
前記主マイクロ流体ポンプは薄膜抵抗器であり、該薄膜抵抗器に電圧を印加することにより、該薄膜抵抗器と接触している前記流体の迅速な核生成がもたらされ、前記主マイクロ流体チャネルを通して前記流体を押し流す、請求項１に記載のマイクロ流体診断装置。
【請求項６】
前記主マイクロ流体ポンプの幅は、ヒトの血球と実質的に同じ幅であり、該主マイクロ流体ポンプの長さは、前記駆動気泡のサイズを決定する、請求項５に記載のマイクロ流体診断装置。
【請求項７】
流体スロットと、
前記流体スロットに流体結合された流体入口と、
前記流体入口に流体結合された主チャネルと、
前記流体入口と前記チャネルとの間に挿入された入口ポンプと
を備え、
前記流体入口の断面積は、前記チャネルの断面積より少なくとも１箇所において相対的に大きい、診断装置。
【請求項８】
前記流体入口の断面積は、前記主チャネルの断面積までテーパ状になっている、請求項７に記載の診断装置。
【請求項９】
前記入口ポンプは薄膜抵抗器であり、該薄膜抵抗器に電圧を印加することにより、該薄膜抵抗器と接触している前記流体の迅速な核生成がもたらされ、それにより、前記主チャネルを通して前記流体を移動させる駆動気泡の形成及び崩壊がもたらされる、請求項７に記載の診断装置。
【請求項１０】
前記入口ポンプの幅は、ヒトの血球と実質的に同じ幅であり、前記駆動気泡のサイズは、前記入口ポンプの長さに依拠する、請求項９に記載の診断装置。
【請求項１１】
前記主マイクロ流体チャネルの一部から延在し、かつ該主マイクロ流体チャネルの別の部分に入る、二次チャネルを更に備える、請求項７に記載の診断装置。
【請求項１２】
前記二次チャネルは、前記主チャネルポンプのように前記二次チャネルを通して前記流体を引き込む二次チャネルポンプを備える、請求項７に記載の診断装置。
【請求項１３】
分析物を含む流体を受け入れる流体スロットと、
主チャネルまでテーパ状になっている断面積を有する流体入口であって、該流体入口内に画定された複数のバッフルを含む、流体入口と、
前記流体入口と前記主チャネルとの間に配置された主ポンプと、
両端において前記主チャネルに流体結合された二次チャネルと、
前記二次チャネルにおける二次ポンプと
を備え、
前記主ポンプ及び前記二次ポンプは、該主ポンプ及び該二次ポンプの交互の活性化を通して、前記主チャネル及び前記二次チャネルを通して前記流体を再循環させる、マイクロ流体チップ。
【請求項１４】
前記分析物を分析するために複数のセンサを更に備える、請求項１３に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項１５】
コンピューティングデバイスを前記複数のセンサ並びに前記主ポンプ及び前記二次ポンプに接続するための複数の電気接続を更に備える、請求項１４に記載のマイクロ流体チップ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
感染症及び他の病状は、継続的に生命に影響を及ぼす。病気を診断するために、例えば血液又は他の流体における抗原の存在を検出する開発が行われてきた。場合によっては、血液等の流体内の分析物を分析するために、マイクロ流体装置が使用される。
【発明の概要】
【０００２】
添付図面は、本明細書に記載する原理の様々な例を示し、本明細書の一部である。例示する例は、単に例示のためのものであり、特許請求の範囲の範囲を限定しない。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本明細書に記載する原理の１つの例による、分析物を分析するためのカセットに組み込まれたマイクロ流体診断チップの図である。
【図２Ａ】本明細書に記載する原理の１つの例による、分析物を含む流体を再循環させる間に分析物を分析するためのマイクロ流体診断チップのブロック図である。
【図２Ｂ】本明細書に記載する原理の別の例による、分析物を含む流体を再循環させる間に分析物を分析するためのマイクロ流体診断チップのブロック図である。
【図３】本明細書に記載する原理の別の例による、分析物を含む流体を再循環させる間に分析物を分析するためのマイクロ流体診断チップのブロック図である。
【図４】本明細書に記載する原理の１つの例による、ＭＤＣを通る分析物を含む流体を再循環させる方法を示すフローチャートである。
【図５】本明細書に記載する原理の１つの例によるマイクロ流体診断チップシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
図面を通して、同一の参照符号は、類似するが必ずしも同一ではない要素を示す。
【０００５】
上述したように、マイクロ流体診断チップ（ＭＤＣ）等のマイクロ流体装置は、流体試料内の病原体に対する分析物又は他の成分を含む流体を分析するために使用することができる。ＭＤＣにおける分析物の分析中、大型の外部ポンプを用いて、分析物を含む流体を、ＭＤＣの中に画定されたマイクロ流体チャネルを通して押し流すことができる。大型の外部ポンプは、例えば、大量の電力を使用する可能性があり、費用がかかり、大量の空間を占める。さらに、大型の外部ポンプは、例えば、携帯可能でない場合があり、患者に対して、検査を受けるために検査室又は診察室に来るという選択肢が残される。
【０００６】
したがって、本明細書は、流体スロットから流体を受け取る流体入口と、流体入口に流体結合された主マイクロ流体チャネルと、流体入口と主マイクロ流体チャネルとの間に挿入されて、流体スロット、流体入口及び主マイクロ流体チャネルを通して流体を連続的に循環させる主マイクロ流体ポンプとを含むことができ、流体入口の幅は主マイクロ流体チャネルの幅とは異なる、マイクロ流体診断装置例について記載する。
【０００７】
本明細書は、流体スロットと、流体スロットに流体結合された流体入口と、流体入口に流体結合された主チャネルと、流体入口とチャネルとの間に挿入された入口ポンプとを含み、流体入口の断面積はチャネルの断面積より少なくとも１ポイント相対的に大きい、診断装置例について更に記載する。
【０００８】
本明細書は、分析物を含む流体を受け入れる流体スロットと、主チャネルまでテーパ状になっている断面積を有する流体入口であって、内部に複数のバッフル（baffle）が画定されている流体入口と、流体入口と主チャネルとの間に配置された主ポンプと、両端において主チャネルに流体結合された二次チャネルと、二次チャネルにおける二次ポンプとを含み、主ポンプ及び二次ポンプは、主ポンプ及び二次ポンプの交互の活性化（activation）を通して、主チャネル及び二次チャネルを通じる流体のためのものである、マイクロ流体チップについて更に記載する。
【０００９】
本明細書において、及び添付の特許請求の範囲において、「流体」という用語は、加えられるせん断応力の下で継続的に変形する（流れる）任意の物質として広く理解されるように意図される。別の例では、流体は、試薬又は反応物を含む。別の例では、流体は、分析物及び試薬又は反応物を含む。更に別の例では、流体は、特に、分析物、試薬又は反応物を含む。
【００１０】
さらに、本明細書においてかつ添付の特許請求の範囲において使用する場合の「分析物」という用語は、分析対象である、マイクロ流体診断チップ（ＭＤＣ）内に配置することができる流体内の任意の物質として理解されるように意図される。１つの例では、分析物は、限定されないが、特に、動物若しくはヒトの血液、動物若しくはヒトの尿、動物若しくはヒトの糞便、動物若しくはヒトの粘液、動物若しくはヒトの唾液、又は酵母菌等、流体内の任意の構成物質とすることができる。
【００１１】
さらに、本明細書においてかつ添付の特許請求の範囲において、「試薬」という用語は、化学反応を引き起こすためにシステムに加えられるか、又は反応が起こるか否かを判断するために加えられる、物質又は化合物として理解されるように意図される。反応物は、化学反応の過程において消費される物質として理解されるように意図される。
【００１２】
またさらに、本明細書において、及び添付の特許請求の範囲において使用する場合の「複数の」という用語又は同様の文言は、１から無限大を含む任意の正の数として広く理解されるように意図される。
【００１３】
以下の説明において、例示の目的で、本システム及び方法が完全に理解されるために、多数の具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者には、本装置、システム及び方法をこれらの具体的な詳細なしに実施することができることが明らかとなろう。本明細書において、「例」又は同様の文言について言及する場合、それは、その例に関連して記載する特定の特徴、構造又は特性が、記載されるように含まれるが、他の例では含まれない可能性があるということを意味する。
【００１４】
ここで図を参照すると、図１は、本明細書に記載する原理の１つの例による、分析物を分析するためのカセット（１０５）に組み込まれたマイクロ流体診断チップ（１００）の図である。図１に示す例では、ＭＤＣ（１００）は、カセット（１０５）の一部として含まれる。カセット（１０５）は、ＭＤＣ（１００）に結合された電子装置インタフェース（１１０）を更に含む。このインタフェースにより、ＭＤＣ（１００）は、コンピューティングデバイス等の外部供給源から命令及び電力を受け取ることができる。この例では、ＭＤＣ（１００）は、分析物を含む流体を受け取るカセット（１０５）の部分であり、一方で、カセット（１０５）及び電子装置インタフェース（１１０）は、それぞれ、ＭＤＣを収容する物理的本体、並びにＭＤＣを動作させる電力及び命令を提供する。
【００１５】
カセット（１０５）は、ＭＤＣ（１００）及び電子装置インタフェース（１１０）が収容されかつ汚染及び損傷から保護される、ハウジングとしての役割を果たすことができる。カセット（１０５）はまた、電子装置に、例えば、電子装置インタフェース（１１０）を、コンピューティングデバイスに直接的に、あるいはコンピューティングデバイスに取り付けることができるコネクタに、接続するために、使用者が圧力を加えることができる構造体としての役割も果たすことができる。
【００１６】
電子装置インタフェース（１１０）は、電子装置の入出力ポートとインタフェースすることができる任意の電気接点とすることができる。１つの例では、電子装置インタフェース（１１０）は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースであり、電子装置のＵＳＢポートと電気的に結合することができる。他の例では、電子装置インタフェース（１１０）の電気接点は、特に、ＰＣＩバス、ＰＣＩＥバス、ＳＡＳバス及びＳＡＴＡバスに適合するように画定することができる。１つの例では、電子装置インタフェース（１１０）は、専用コンピューティングデバイスの専用ポートとインタフェースする電気接点を含むことができる。
【００１７】
ＭＤＣ（１００）は、分析物を含む流体が配置される供給トレイ（１１５）を含むことができる。供給トレイ（１１５）は、流体を、ＭＤＣ（１００）の流体スロット（１２０）内に向ける。動作中、流体は、供給トレイ（１１５）内に配置され、流体スロット（１２０）内に送られる。流体が流体スロット（１２０）内にあるとき、ＭＤＣ（１００）は、電気装置から電子装置インタフェース（１１０）を介して電力を受け取る。
【００１８】
ＭＤＣ（１００）は、ＭＤＣ（１００）内に画定される複数のマイクロ流体チャネル内に位置する複数のセンサを更に含むことができる。１つの例では、センサは、流体内の分析物がセンサの上に提示される際にその分析物のインピーダンス値を測定することができるインピーダンスセンサである。これらのセンサは、経時的に分析物のインピーダンスを測定するとともに、経時的にインピーダンス値の変化を測定することができる。
【００１９】
ＭＤＣ（１００）は、ＭＤＣ（１００）内に画定された複数のマイクロ流体チャネル内に位置する複数のポンプを更に含むことができる。ポンプは、薄膜抵抗器であり、それは、電圧が印可されると、流体と接触している薄膜の表面に気泡核を生成する（nucleate a bubble）。薄膜抵抗器は、例えば、タンタル、白金、金、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タングステン又はそれらの組合せから作製することができる。薄膜抵抗器の急速なジュール加熱により、薄膜抵抗器と密接に接触している流体が過熱される。１つの例では、ポンプは、不動態膜及びキャビテーション膜で密閉されている。この駆動気泡（drive bubble）は、不動態膜及び抵抗器にわたってキャビテーション膜の上に形成される。ポンプの動作中、抵抗器に電圧が或る特定のレートで印加される。１つの例では、印加される電圧は、１〜１００ｋＨｚのレートで印加することができ、５〜３５Ｖの範囲とすることができる。他の例では、電圧は、３５Ｖより大きいか又は５Ｖ未満とすることができ、異なる周波数で印加することができる。したがって、駆動気泡は、生成されて崩壊し、それが、マイクロ流体チャネルを通して流体を通過させるポンピング機構を構成する。
【００２０】
図２Ａは、本明細書に記載する原理の１つの例による、分析物を含む流体を再循環させる間にその分析物を分析するためのマイクロ流体診断チップ（ＭＤＣ）（１００）のブロック図である。図２ＡにおけるＭＤＣ（１００）は、流体スロット（１２０）、マイクロ流体チャネル入口（２０５）、マイクロ流体チャネル（２１０）及びマイクロ流体ポンプ（２１５）を含むことができる。図２Ｂは、同様に、本明細書に記載する原理の別の例による、分析物を含む流体を再循環させる間にその分析物を分析するためのマイクロ流体診断チップ（ＭＤＣ）（１００）のブロック図である。図２ＢにおけるＭＤＣ（１００）は、流体スロット（１２０）、マイクロ流体チャネル入口（２０５）、マイクロ流体チャネル（２１０）、及び図２Ａに示すマイクロ流体ポンプ（２１５）とともに、センサ（２２０）及び複数のバッフル（２３０）を含むことができる。ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照してＭＤＣ（１００）について記載する。
【００２１】
マイクロ流体チャネル入口（２０５）、マイクロ流体チャネル（２１０）、マイクロ流体ポンプ（２１５）及びセンサ（２２０）は、互いに協働して、流体スロット（１２０）内に堆積する流体を再循環させることができる。
【００２２】
流体スロット（１２０）は、少なくともマイクロ流体チャネル入口（２０５）に流体結合することができ、ＭＤＣ（１００）を構築する基板内に画定することができる。１つの例では、基板はシリコン製であり、流体スロット（１２０）は、例えば、サンドブラスト、レーザエッチング、ドライエッチング、ウェットエッチング又はそれらの組合せによって、生成される。１つの例では、ＭＤＣ（１００）による分析対象の流体を、重力を用いて供給トレイ（１１５）を介して流体スロット（１２０）内に供給することができる。さらに、流体スロット（１２０）は流体でいっぱいになり、その後、流体は、マイクロ流体チャネル入口（２０５）内にあふれ出て、特に、毛管力、表面張力、粘性力、圧力勾配、拡散優位を用いて、マイクロ流体チャネル入口（２０５）及び主マイクロ流体チャネル（２１０）内に運ばれる。この例では、マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、流体スロット（１２０）の上部に流体結合されている。流体が再循環する再循環プロセス中、流体スロット（１２０）は、再循環中に或る量の分析物が流体スロット（１２０）内に再導入される際に、分析物を含む或る量の流体をマイクロ流体チャネル入口（２０５）に供給することができるように、流体の一部を維持することができる。
【００２３】
マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、流体スロット（１２０）をマイクロ流体チャネル（２１０）に流体接続することができる。１つの例では、マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、マイクロ流体チャネル（２１０）より広い幅又は断面積を有する。別の例では、マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、マイクロ流体チャネル（２１０）より大きいが、マイクロ流体チャネル（２１０）の幅までテーパ状である幅を有することができる。この例では、テーパ状は、徐々にテーパ状であるか又は段階的にテーパ状とすることができる。図２Ａ及び図２Ｂ並びに図３は、マイクロ流体チャネル（２１０）より大きい幅を有するマイクロ流体チャネル入口（２０５）を示すが、マイクロ流体チャネル（２１０）は、マイクロ流体チャネル入口（２０５）より大きい幅を有することができる。後述するように、マイクロ流体チャネル（２１０）と比較したマイクロ流体チャネル入口（２０５）の形状は、流体工学的な非対称をもたらし、ポンプが活性化（activate）されるときに或る特定の方向における流体の移動をもたらす。したがって、本明細書は、任意の幅のマイクロ流体チャネル入口（２０５）及びマイクロ流体チャネル（２１０）の使用を企図し、２つの間の差により本明細書に記載する流体工学的な非対称をもたらすようにする。
【００２４】
マイクロ流体チャネル入口（２０５）とマイクロ流体チャネル（２１０）との間に、マイクロ流体チャネル入口（２０５）、マイクロ流体チャネル（２１０）及び流体スロット（１２０）を含むシステムを通して流体を圧送するように、マイクロ流体ポンプ（２１５）が配置されている。マイクロ流体ポンプ（２１５）は、図２に示す矢印によって示すように流体を圧送する。上述したように、マイクロ流体ポンプ（２１５）は、薄膜抵抗器等の抵抗器を含むことができる。複数のリード線（２２５）がマイクロ流体ポンプ（２１５）に電力を提供する。マイクロ流体ポンプ（２１５）はまた、薄膜抵抗器の表面を覆う不動態膜（passive film）と、不動態膜の表面を覆うキャビテーション膜とを含むことができる。不動態膜及びキャビテーション膜は、分析物／流体とマイクロ流体ポンプ（２１５）の薄膜抵抗器との間に断熱及び物理的障壁を提供することができる。１つの例では、不動態膜は、ＳｉＣ又はＳｉＮから作製することができ、およそ５００〜２０００オングストロームの厚さとすることができる。別の例では、キャビテーション膜は、チタン又は白金から作製することができ、およそ５００〜２０００オングストロームの厚さとすることができる。
【００２５】
動作中、マイクロ流体ポンプ（２１５）及びマイクロ流体チャネル入口（２０５）は、互いに協働して、マイクロ流体チャネル（２１０）を通して流体を押し流すことができる。１つの例では、マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、流体内の粒子（すなわち、分析物）のいかなる滞留も防止するような形状である。具体的には、マイクロ流体チャネル入口（２０５）の形状は、マイクロ流体ポンプ（２１５）が活性化される際にマイクロ流体ポンプ（２１５）によって生成される駆動気泡と相互作用する。マイクロ流体チャネル（２１０）に対するマイクロ流体チャネル入口（２０５）の形状により、流体工学的な非対称がもたらされる。マイクロ流体ポンプ（２１５）上に駆動気泡が生成される際、駆動気泡は、マイクロ流体チャネル入口（２０５）に向かってより著しく成長する。逆に、駆動気泡は、マイクロ流体チャネル（２１０）に向かってそれほど著しくは成長しない。その結果、非対称の流体工学的特性が生成され、マイクロ流体チャネル入口（２０５）には低い流体抵抗及びインダクタンスが存在し、マイクロ流体チャネル（２１０）には大きい流体抵抗及びインダクタンスが存在する。マイクロ流体チャネル入口（２０５）における流体とマイクロ流体チャネル（２１０）における流体との間の流体抵抗及びインダクタンスのこの不均衡により、駆動気泡が崩壊した後、流体は、マイクロ流体チャネル入口（２０５）からマイクロ流体チャネル（２１０）内に移動する。
【００２６】
１つの例では、マイクロ流体ポンプ（２１５）のサイズは５〜１０μｍ平方とすることができる。別の例では、マイクロ流体ポンプ（２１５）の幅は５〜１００μｍとすることができ、長さは５〜１００μｍとすることができる。更に別の例では、マイクロ流体ポンプ（２１５）のサイズは、およそ流体内の粒子（すなわち、分析物）の幅とすることができる。この例では、マイクロ流体ポンプ（２１５）によって生成される駆動気泡のサイズを増減させるために、マイクロ流体ポンプ（２１５）の長さを増減させることができる。
【００２７】
マイクロ流体チャネル（２１０）及びマイクロ流体チャネル入口（２０５）の幅は、特に、流体内の分析物の粒子サイズ、粒子の所望の密度、及び流体内の粒子の所望の流量を含む複数の要素に依拠して、変更することができる。しかしながら、本明細書では、マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、上述したように非対称の流体抵抗及びインダクタンスをもたらすように、マイクロ流体チャネル（２１０）より大きい幅を有する。１つの例では、マイクロ流体チャネル（２１０）の幅は、血球等の個々の粒子の幅とすることができる。この例では、マイクロ流体チャネル（２１０）は、単一の血球が一度に１つ通過するのを可能にする。これにより、粒子の検知中に比較的高い信号対雑音比が提供される。
【００２８】
ＭＤＣ（１００）は、分析物を分析するセンサ（２２０）を更に含むことができる。１つの例では、センサ（２２０）は、分析物を含む流体がセンサ（２２０）の上に提示される際にその流体のインピーダンスを測定する。この例では、流体は、計数又は他の方法での分析の対象となる複数の血球（すなわち、分析物）を含む血液試料とすることができる。マイクロ流体チャネル入口（２０５）、マイクロ流体チャネル（２１０）及び流体スロット（１２０）を通る、分析物を含む流体の流れにより、この例では血液試料は再循環し、再循環が続くに従い、例えば反応物と混合する可能性がある。センサ（２２０）は、１つの例では、反応物と比較して流体内の粒子（血球）の濃度を測定することができる。これにより、ＭＤＣ（１００）は、分析物及び反応物の適切な濃度を測定及び取得し、その後、例えば、分析物を更に分析するか又は更なる反応物若しくは流体と混合することができる。
【００２９】
マイクロ流体チャネル入口（２０５）は、このマイクロ流体チャネル入口内に画定された複数のバッフル（２３０）を含むことができる。バッフル（２３０）は、渦流及び死水域（fluidic dead zone）がマイクロ流体チャネル入口（２０５）又は他の流体路内に形成されないようにする役割を果たすことができる。さらに、バッフル（２３０）は、流体内の粒子を、マイクロ流体チャネル（２１０）を通り抜けるのに備えて位置合わせするために、位置合わせすることができる。バッフル（２３０）は、シリコン基板の上に堆積したプライマ層（primer layer）に又は炭化ケイ素等の誘電体膜の上に直接バッフル（２３０）を結合することにより、ＭＤＣ（１００）内に配置することができる。
【００３０】
図３は、本明細書に記載する原理の別の例による、分析物を含む流体を再循環させる間にその分析物を分析するためのＭＤＣ（１００）のブロック図である。図３のＭＤＣ（１００）は、図２に示すものと同様の要素を含むことができる。しかしながら、図３において、ＭＤＣ（１００）は、第１のマイクロ流体ポンプ（２１５）の下流に、主マイクロ流体チャネル（２１０）から分岐しているマイクロ流体チャネル（２１０）内に位置する、追加のマイクロ流体ポンプ（２１５）を更に含む。図３は、合計２つのマイクロ流体ポンプ（２１５）を示すが、任意の複数のマイクロ流体ポンプ（２１５）を実装することができる。第２の又は追加のマイクロ流体ポンプ（２１５）は、マイクロ流体チャネル入口（２０５）に最も近い第１のマイクロ流体ポンプ（２１５）と協働することができる。動作中、第１のマイクロ流体ポンプ（２１５）は活性化することができるが、他のマイクロ流体ポンプ（２１５）は活性化されない。第１のマイクロ流体ポンプ（２１５）を活性化した後、次いで、第１のマイクロ流体ポンプ（２１５）のすぐ下流のマイクロ流体ポンプ（２１５）を活性化することができる。全てのマイクロ流体ポンプ（２１５）が活性化されるまで、任意の残りのマイクロ流体ポンプ（２１５）を同様の連続した順序で活性化することができ、全てのマイクロ流体ポンプ（２１５）が活性化されると、第１のマイクロ流体ポンプ（２１５）は、再度活性化されて、連続した活性化順序を繰り返す。マイクロ流体ポンプ（２１５）の各々の連続した活性化により、プッシュプル作用がもたらされ、それにより、ポンプは互いに協働して、センサを横切る分析物を含む流体の一定の流れをもたらす。
【００３１】
この複数マイクロ流体ポンプ（２１５）構成では、複数のセンサ（２２０）を同様に用いることができる。複数のセンサ（２２０）は、各々、流体がＭＤＣ（１００）を通して再循環する際に、流体内の粒子、試薬及び分析物の濃度に漸進的変化があるか否かを検出することができる。図３は、２つのマイクロ流体ポンプ（２１５）を示すが、本明細書は、任意の数のマイクロ流体ポンプ（２１５）の使用を企図する。
【００３２】
図４は、本明細書に記載する原理の一例による、ＭＤＣ（１００）を通して分析物を含む流体を再循環させる方法（４００）を示すフローチャートである。方法（４００）は、流体スロット（１２０）に分析物を含む流体を受け入れることで開始することができる。上述したように、流体スロット（１２０）は、マイクロ流体チャネル入口（２０５）に流体結合されている。図２Ａ及び図２Ｂ並びに図３に関連して上述したように、複数のマイクロ流体チャネル（２１０）にマイクロ流体チャネル入口（２０５）を更に流体結合することができる。
【００３３】
方法（４００）は、続けて、マイクロ流体チャネル（２１０）内の複数のマイクロ流体ポンプ（２１５）を活性化する（４１０）ことができる。活性化すべきマイクロ流体ポンプ（２１５）のうちの最初のマイクロ流体ポンプ（２１５）は、上述したように、マイクロ流体チャネル入口（２０５）とマイクロ流体チャネル（２１０）との間に配置されたマイクロ流体ポンプ（２１５）とすることができる。最初のマイクロ流体ポンプ（２１５）が活性化されるのに続き、後続する各マイクロ流体ポンプ（２１５）を逐次活性化することができる。そして、方法は、ＭＤＣ（１００）のマイクロ流体チャネル（２１０）を通して流体を再循環させる（４１０）ことによって続く。他の例では、ポンプを活性化するとき、連続した任意の順序を適用することができ、本明細書は、こうした代替的な順序の使用を企図する。
【００３４】
流体は、再循環して混合されると、更なる分析又は化学的処理が施された後、ＭＤＣ（１００）から、ＭＤＣ（１００）又はカセット（１０５）内に位置する廃棄流体リザーバ内に排出される。廃棄流体の排出は、マイクロ流体チャネル（２１０）に画定されたボアと、ボアと同一平面のマイクロ流体ポンプ（２１５）とを使用することによって達成することができる。ボアはリザーバに流体結合され、それにより、ボアと同一平面のマイクロ流体ポンプ（２１５）の活性化により、それ自体の駆動気泡が生成され、或る量の廃棄流体がボアを通して押し流される。
【００３５】
図５は、本明細書に記載する原理の１つの例によるマイクロ流体診断チップシステム（５００）のブロック図である。システム（５００）は、コンピューティングデバイス（５０５）と、コンピューティングデバイス（５０５）に選択的に電気結合されたカセット（１０５）とを含む。カセット（１０５）は、図１に関連して上述したように、ＭＤＣ（１００）及び電子装置インタフェース（１１０）を含む。１つの例では、ＵＳＢコネクタを介して、コンピューティングデバイス（５０５）にカセット（１０５）を通信可能に結合することができる。
【００３６】
コンピューティングデバイス（５０５）は、様々なハードウェアコンポーネントを含む。これらのハードウェアコンポーネントには、複数のプロセッサ（５１０）、複数のデータ記憶デバイス（５１５）、複数の周辺機器アダプタ（５３５）、複数のネットワークアダプタ（５４０）及びディスプレイデバイス（５５０）があり得る。これらのハードウェアコンポーネントは、複数のバス（５４５）及び／又はネットワーク接続を使用することによって相互接続することができる。１つの例では、バス（５４５）を介して、プロセッサ（５１０）、データ記憶デバイス（５１５）、周辺機器アダプタ（５３５）及びネットワークアダプタ（５４０）を通信可能に結合することができる。
【００３７】
プロセッサ（５１０）は、データ記憶デバイス（５１５）から実行可能コードを検索して、その実行可能コードを実行する、ハードウェアアーキテクチャを含むことができる。実行可能コードは、プロセッサ（５１０）によって実行されると、プロセッサ（５１０）に対して、本明細書に記載する本明細書の方法に従って、少なくとも、電子装置インタフェース（１１０）及び周辺機器アダプタ（５３５）を介してＭＤＣ（１００）から複数の電気信号を受け取る機能を実施させることができる。コードを実行する過程において、プロセッサ（５１０）は、複数の残りのハードウェアユニットから入力を受け取りかつそれらに出力を提供することができる。
【００３８】
データ記憶デバイス（５１５）は、プロセッサ（５１０）又は他の処理装置によって実行される実行可能プログラムコード等のデータを記憶することができる。データ記憶デバイス（５１０）は、具体的には、プロセッサ（５１０）が少なくとも本明細書に記載する機能を実施するために実行する複数のアプリケーションを表すコンピュータコードを記憶することができる。
【００３９】
データ記憶デバイス（５１５）は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含む、様々なタイプのメモリモジュールを含むことができる。例えば、本例のデータ記憶デバイス（５１５）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（５３０）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）（５２５）及びハードディスクドライブ（ＨＤＤ）メモリ（５２０）を含む。他の多くのタイプのメモリも利用することができ、本明細書は、本明細書に記載する原理の特定の応用に適することができるように、データ記憶デバイス（５１５）において多くの様々なタイプのメモリの使用を企図する。幾つかの例では、異なるデータ記憶の必要に対して、データ記憶デバイス（５１５）において異なるタイプのメモリを使用することができる。例えば、幾つかの例では、プロセッサ（５１０）は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）（５２５）からブートし、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）メモリ（５２０）に不揮発性記憶領域を維持し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（５３０）に記憶されたプログラムコードを実行することができる。
【００４０】
概して、データ記憶デバイス（５１５）は、特に、コンピュータ可読媒体、コンピュータ可読記憶媒体又は非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。例えば、データ記憶デバイス（５１５）は、限定されないが、電子、磁気、光、電磁気、赤外線若しくは半導体のシステム、装置若しくはデバイス、又は上述したものの任意の好適な組合せとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、例えば以下を挙げることができる。すなわち、複数のワイヤを有する電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、ポータブルコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、磁気記憶装置、又は上述したものの任意の好適な組合せである。本明細書の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって又はそれに関連して使用されるようにコンピュータ使用可能プログラムコードを含むか又は記憶することができる、任意の有形の媒体とすることができる。別の例では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって又はそれに関連して使用されるようにプログラムを含むか又は記憶することができる、任意の非一時的媒体とすることができる。
【００４１】
コンピューティングデバイス（５０５）におけるハードウェアアダプタ（５３５、５４０）により、プロセッサ（５１０）は、コンピューティングデバイス（５１０）の外部及び内部の様々な他のハードウェア要素とインタフェースすることができる。例えば、周辺機器アダプタ（５３５）は、例えば、ディスプレイデバイス（５５０）、マウス又はキーボード等の入出力デバイスにインタフェースを提供することができる。周辺機器アダプタ（５３５）はまた、外部記憶デバイス等の外部デバイス、例えばサーバ、スイッチ及びルータ等の複数のネットワークデバイス、クライアントデバイス、他のタイプのコンピューティングデバイス及びそれらの組合せに対するアクセスも提供することができる。
【００４２】
コンピューティングデバイス（５０５）のユーザがコンピューティングデバイス（５０５）の機能とインタラクトしかつそれを実施するのを可能にするように、ディスプレイデバイス（５５０）を設けることができる。周辺機器アダプタ（５３５）はまた、プロセッサ（５１０）と、ディスプレイデバイス（５５０）、プリンタ又は他の媒体出力デバイスとの間のインタフェースも生成することができる。ネットワークアダプタ（５４０）は、例えばネットワーク内の他のコンピューティングデバイスに対するインタフェースを提供することができ、それにより、コンピューティングデバイス（５０５）とネットワーク内に位置する他のデバイスとの間のデータの伝送を可能にすることができる。
【００４３】
本明細書では、本明細書に記載する原理の例による、方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して、本システム及び方法の態様について記載している。フローチャート図及びブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及びブロック図におけるブロックの組合せは、コンピュータ使用可能プログラムコードによって実装することができる。コンピュータ使用可能プログラムコードは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置に提供されてマシンをもたらすことができ、それにより、コンピュータ使用可能プログラムコードは、例えばコンピューティングデバイス（５０５）又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサ（５１０）を介して実行されるとき、フローチャート及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックで指定される機能又は行為を実施する。１つの例では、コンピュータ使用可能プログラムコードは、コンピュータ可読記憶媒体内で具現化することができ、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータプログラム製品の一部である。１つの例では、コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体である。
【００４４】
本明細書及び図は、分析物を含む流体を再循環させる診断装置について記載している。この診断装置は、幾つかの例では、流体の循環又は再循環の間にマイクロ流体チャネル内で発生する滞留の防止を可能にすることができる。本明細書に記載するポンプは、例えば、流体の流れが連続的であるように複数のマイクロ流体チャネルを通して流体を圧送することができる。本明細書に記載するマイクロ流体チャネル入口により、例えば、流体は、ポンプによって又はマイクロ流体チャネル内でいかなる渦流も形成されることなく連続的に流れることができる。これにより、流体内の分析物及び反応物は完全に混合することができる。分析物及び反応物を含む流体の一定の再循環を、インピーダンスセンサを用いてマイクロ流体レベルでモニタリングして、混合物が同質の一貫性を有するときを判断することができる。
【００４５】
上述した説明は、記載した原理の例を例示し記載するために提示されている。この説明は、網羅的であるようにも、これらの原理を開示するいかなる厳密な構成に限定するようにも意図されていない。上記教示に鑑みて多くの変更及び変形が可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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