(57)【要約】上面および下面を有するシール層と；シール層の上面でシールされた下面を有する略平面の本体を含む形成部品であって、略平面の本体は複数の貫通孔および複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する、形成部品とを含む流体チップであって、ここで複数の貫通孔および複数のウェルはそれぞれ、シール層の上面と共に、流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定する、流体チップ。【選択図】図１Ａ
2018512590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面を有するシール層と；
該シール層の上面でシールされた下面を有する略平面の本体を含む形成部品であって、該略平面の本体は複数の貫通孔および該複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する、形成部品と
を含む流体チップであって、
ここで該複数の貫通孔および該複数のウェルはそれぞれ、該シール層の上面と共に、該流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定する、流体チップ。
【請求項２】
前記シール層の下面が、非導電性であり、さらに、前記シール層の下面上に配置された熱伝導性材料で製造された別個の加熱領域を有するｄｃヒーターと、ｄｃ電圧が供給され、該ｄｃ電圧が供給されると該別個の加熱領域を一定の温度に加熱するように構成された伝導性トレースとを備え、該伝導性トレースは、少なくとも一部が該別個の加熱領域の周りに波型の形状で前記シール層の下面上に配置されており、該別個の加熱領域は、前記複数の流体チャンバーの少なくとも１つに隣接するように構成されている、請求項１に記載の流体チップ。
【請求項３】
前記別個の加熱領域に隣接する前記複数の流体チャンバーの少なくとも１つが、そこでＰＣＲを実行できるように構成されている、請求項２に記載の流体チップ。
【請求項４】
前記シール層の真下に設けた少なくとも１つの側方試験ストリップをさらに含み、該少なくとも１つの側方試験ストリップは、前記流体チップ中に含有される流体を受け取るように構成されたサンプルパッドを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項５】
前記シール層が、柔軟性および耐流体性を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項６】
前記複数の貫通孔および前記複数のウェルが、前記略平面の本体と一体化されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項７】
前記略平面の本体が、前記略平面の本体の下面上に形成された複数の溝をさらに含み、ここで該複数の溝は、前記シール層の上面と共に、前記流体チップ中で前記複数の流体入口および前記複数の流体チャンバーと流体接続する複数のチャネルを画定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項８】
請求項２に記載の流体チップまたは請求項２に従属する請求項３から７のいずれか一項に記載の流体チップと；
ｄｃヒーターに供給されたｄｃ電圧を提供し制御するように構成されたコントローラーカセットと
を含むＰＣＲキットであって、該コントローラーカセットは、該ｄｃヒーターの伝導性トレースの端部と電気的な接触を形成するように構成された伝導性の接触点を有し、該コントローラーカセットは、電池、パワーバンクおよび携帯可能なコンピューティングデバイスから引き込んだ電力の少なくとも１つで駆動するように構成されている、ＰＣＲキット。
【請求項９】
前記コントローラーカセットが、前記携帯可能なコンピューティングデバイスに接続されるように構成されており、それにより、前記流体チップに所望の熱サイクル構造を提供するために、前記ｄｃ電圧の所望の電圧サイクルが生成するように前記コントローラーカセットをプログラム化することができる、請求項８に記載のＰＣＲキット。
【請求項１０】
前記伝導性の接触点が前記ｄｃヒーターの前記伝導性トレースの端部と接触するように、前記コントローラーカセットが、その上に前記流体チップを受け取るように構成されている、請求項８または９に記載のＰＣＲキット。
【請求項１１】
流体チップを形成するための形成部品であって、該形成部品は、
複数の貫通孔および該複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する略平面の本体であって、該略平面の本体の下面は、該流体チップのシール層の上面でシールされるように構成されている、略平面の本体
を含み、
ここで該平面の本体の下面が該シール層の上面でシールされているときに、該複数の貫通孔および該複数のウェルはそれぞれ、該シール層の上面と共に、該流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定する、形成部品。
【請求項１２】
前記複数の貫通孔の少なくとも１つが、前記略平面の本体の上面から外側に突き出た入口の壁で包囲されている、請求項１１に記載の形成部品。
【請求項１３】
前記複数の貫通孔の少なくとも１つが、前記略平面の本体の上面に形成された浅いくぼみによって取り囲まれている、請求項１１に記載の形成部品。
【請求項１４】
前記複数の貫通孔および前記複数のウェルが、前記略平面の本体と一体化されている、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の形成部品。
【請求項１５】
前記略平面の本体の下面上に形成された複数の溝をさらに含み、ここで該平面の本体の下面が該シール層の上面でシールされているときに、該複数の溝は、前記シール層の上面と共に、該流体チップ中で該複数の流体入口および該複数の流体チャンバーと流体接続する複数のチャネルを画定する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の形成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体チップ、特にその中で生体液を貯蔵および試験するための流体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＲは、シーケンシングのためのＤＮＡクローニング、疾患の診断、ＤＮＡサンプルからの個体の同定、および遺伝子の機能分析の実行などの様々な用途のためにＤＮＡ配列の複数のコピーを製造するのに一般的に使用される方法である。ＰＣＲにおいて、ＤＮＡ配列の複製は、複数の熱サイクルで起こり、各サイクルは、典型的には３つの主要な工程：変性、アニーリングおよび伸長を有する。変性工程において、二本鎖ＤＮＡテンプレートは、約９４〜９８℃に２０〜３０秒加熱され、一本鎖ＤＮＡが生じる。アニーリング工程において、温度を２０〜４０秒かけて約５０〜６５℃に低くすることによりプライマーが一本鎖ＤＮＡにアニールされる。伸長工程において、ＤＮＡポリメラーゼ（例えばＴａｑ）を使用して、一本鎖ＤＮＡにアニールされたプライマーをＤＮＡポリメラーゼの最適な活性温度（Ｔａｑの場合、７５〜８０℃）で伸長することによって、新しい二本鎖ＤＮＡが合成される。各サイクルが得られたＤＮＡ配列の数を効果的に倍加させるように、１つのサイクルで形成された新しい二本鎖ＤＮＡが次のサイクルで変性、アニーリングおよび伸長を受けるため、ＤＮＡの複製は指数関数的であることは明らかである。上述の３つの主要な工程に加えて、使用されるＤＮＡポリメラーゼが熱活性化されている場合初期化工程が必要な場合があり、残存する一本鎖ＤＮＡフラグメントが確実になくなるように最後のサイクルの最終的な伸長工程がより長い期間（例えば５〜１５分）保持されてもよい。
【０００３】
したがって、ＰＣＲを実行するためのいずれのデバイスも、変性、アニーリングおよび伸長工程を起こすために繰り返しの熱サイクルを実行することが可能であることを必要とする。これは、反応物を必要な温度に加熱および冷却すること、ならびに必要な時間の長さにわたり必要な温度を保持することを含む。温度がほぼ１００℃まで上昇することを考慮すれば、既存の微小流体工学またはラボオンチップＰＣＲデバイスは、典型的には、必要な熱を供給するための外部のサーマルサイクラーを必要とすることから、それらの使用中における真の携帯可能性とサイズは制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＰＣＲサーマルサイクラーは、典型的には、上部の開口部と先細の（ｔａｐｅｄ）底部を有する円柱形の本体を有するポリプロピレンＰＣＲチューブ中に含有されたＤＮＡサンプルを加熱するように構成されている。ＰＣＲチューブは、ＰＣＲサーマルサイクラーに設けた穴にちょうど収まり、ＰＣＲチューブ中に含有されるＤＮＡサンプルを倍増させるためにＰＣＲサーマルサイクラーによって提供される熱サイクルに供される。その後、倍増されたＤＮＡに試験を実行するために、倍増されたＤＮＡをＰＣＲチューブから取り出す。したがって、ＤＮＡの使用を含む試験は、現在のところ、複数の段階を含むことが理解されよう。これらの段階は、少なくともサンプルを収集して貯蔵すること、サンプルをＰＣＲチューブ中に入れること、ＰＣＲチューブをＰＣＲサーマルサイクラーに入れてＰＣＲを実行すること、倍増されたＤＮＡをＰＣＲチューブから取り出すこと、および倍増されたＤＮＡを使用して試験を実行することを包含する。したがって、プロセスの様々な段階における人間によるサンプルの取り扱いから生じるエラーを最小化するために、ＤＮＡを使用して試験を実行するのに必要な工程の数を低減することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、上面および下面を有するシール層と；シール層の上面でシールされた下面を有する略平面の本体を含む形成部品であって、略平面の本体は複数の貫通孔および複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する、形成部品とを含む流体チップであって、ここで複数の貫通孔および複数のウェルはそれぞれ、シール層の上面と共に、流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定する、流体チップが提供される。
【０００６】
シール層の下面は、非導電性であってもよく、さらに、シール層の下面上に配置された熱伝導性材料で製造された別個の加熱領域を有するｄｃヒーターと、ｄｃ電圧が供給され、ｄｃ電圧が供給されると別個の加熱領域を一定の温度に加熱するように構成された伝導性トレースとを備えてもよく、伝導性トレースは、少なくとも一部が別個の加熱領域の周りに波型の形状でシール層の下面上に配置されており、別個の加熱領域は、複数の流体チャンバーの少なくとも１つに隣接するように構成されている。
【０００７】
別個の加熱領域に隣接する複数の流体チャンバーの少なくとも１つは、そこでＰＣＲを実行できるように構成されていてもよい。
【０００８】
流体チップは、シール層の真下に設けた少なくとも１つの側方試験ストリップをさらに含んでいてもよく、少なくとも１つの側方試験ストリップは、流体チップ中に含有される流体を受け取るように構成されたサンプルパッドを有する。
【０００９】
シール層は、柔軟性および耐流体性を有していてもよい。
【００１０】
複数の貫通孔および複数のウェルは、略平面の本体と一体化されていてもよい。
【００１１】
略平面の本体は、略平面の本体の下面上に形成された複数の溝をさらに含んでいてもよく、ここで複数の溝は、シール層の上面と共に、流体チップ中で複数の流体入口および複数の流体チャンバーと流体接続する複数のチャネルを画定する。
【００１２】
第２の態様によれば、第１の態様の流体チップと、ｄｃヒーターに供給されたｄｃ電圧を提供し制御するように構成されたコントローラーカセットとを含むＰＣＲキットであって、コントローラーカセットは、流体チップのｄｃヒーターの伝導性トレースの端部と電気的な接触を形成するように構成された伝導性の接触点を有し、コントローラーカセットは、電池、パワーバンクおよび携帯可能なコンピューティングデバイスから引き込んだ電力の少なくとも１つで駆動するように構成されている、ＰＣＲキットが提供される。
【００１３】
コントローラーカセットは、携帯可能なコンピューティングデバイスに接続されるように構成されていてもよく、それにより、流体チップに所望の熱サイクル構造を提供するために、ｄｃ電圧の所望の電圧サイクルが生成するようにコントローラーカセットをプログラム化できる。
【００１４】
伝導性の接触点がｄｃヒーターの伝導性トレースの端部と接触するように、コントローラーカセットは、その上に流体チップを受け取るように構成されていてもよい。
【００１５】
第３の態様によれば、流体チップを形成するための形成部品であって、形成部品は、複数の貫通孔および複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する略平面の本体であって、略平面の本体の下面は、流体チップのシール層の上面でシールされるように構成されている、略平面の本体を含み、ここで平面の本体の下面がシール層の上面でシールされているときに、複数の貫通孔および複数のウェルはそれぞれ、シール層の上面と共に、流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定する、形成部品が提供される。
【００１６】
複数の貫通孔の少なくとも１つは、略平面の本体の上面から外側に突き出た入口の壁によって取り囲まれていてもよい。
【００１７】
複数の貫通孔の少なくとも１つは、略平面の本体の上面に形成された浅いくぼみによって取り巻かれていてもよい。
【００１８】
複数の貫通孔および複数のウェルは、略平面の本体と一体化されていてもよい。
【００１９】
形成部品は、略平面の本体の下面上に形成された複数の溝をさらに含んでいてもよく、ここで平面の本体の下面がシール層の上面でシールされているときに、複数の溝は、シール層の上面と共に、流体チップ中で複数の流体入口および複数の流体チャンバーと流体接続する複数のチャネルを画定する。
【００２０】
本発明を十分理解して容易に実施できるようにするため、ここで非限定的な実施例によって本発明の例示的な実施形態のみを説明するものとし、説明は、添付の例示的な図面を参照しながらなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】再シール可能な流体入口を有する第１の例示的な流体チップの上面斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの第１の例示的な流体チップの形成部品の底面斜視図である。
【図２Ａ】第２の例示的な流体チップの上面斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの流体チップの形成部品の底面斜視図である。
【図３Ａ】再シール可能な流体入口を有する第３の例示的な流体チップの概略上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの流体チップの概略底面図である（キャップを接続するストリップは示されていない）。
【図４Ａ】再シール可能な流体入口を有する第４の例示的な流体チップの概略上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの第４の例示的な流体チップの形成部品の概略底面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの流体チップの概略底面図である（入口のキャップおよびキャップを接続するストリップは示されていない）。
【図５】流体チップの異なる実施形態につき形成部品の異なる実施形態を示す写真である。
【図６Ａ】流体チップでＰＣＲを実行するのに流体チップと共に使用するための、閉じた位置におけるコントローラーカセットのプロトタイプの写真である。
【図６Ｂ】オープンの位置における図６Ａのコントローラーカセットのプロトタイプの写真である。
【図６Ｃ】図４Ａおよび４Ｂの流体チップが上に設置されたオープンの位置における図６Ａのコントローラーカセットのプロトタイプの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
流体チップ１０およびその様々な用途の例示的な実施形態は、図１から図６Ｃを参照しながら後述される。同じまたは類似の部品を示すのに図面全体にわたり同じ参照番号が使用される。
【００２３】
全ての実施形態に関して、流体チップ１０は、上面２１および下面２２を有する略平面の本体２９（図１Ａから図２Ｂおよび図４ａおよび４Ｂに示される通り）と、上面（隠れている）が平面の本体２９の下面２２でシールされた耐流体性シール層７０（図３Ｂおよび４Ｃに示される通り）とを含む形成部品２０を含む。
【００２４】
形成部品２０は、そこで血液などの生体液を貯蔵するのに好適な生物学的に不活性な耐流体性材料（例えば、図３で示されるように、ポリプロピレン）で製造される。形成部品２０は、例えば真空成形、プラスチック射出成形などの従来の形成方法を介して製造される。形成部品２０は、流体入口３２として役立つ１つまたは複数の貫通孔３０、１つまたは複数のウェル４０、および貫通孔３０とウェル４０との間に流体連通をもたらすように構成された１つまたは複数の溝５０などの複数の機構を含む。この方式で、形成部品２０がシール層７０でシールされているときに、流体チップ１０は、以下でより詳細に説明されるように、互いに流体連通する対応する複数の流体入口３２、流体チャンバー４２およびチャネル５２を含むことになる。シール層の上面７０は、柔軟性、耐流体性を有し、生物学的に不活性な材料で製造される。シール層７０は、１つまたは複数の柔軟性を有する層または構造を含んでいてもよい。平面の本体２９の下面２２およびシール層の上面７０は、それらの間に耐流体性シールを形成するために、接着結合、分子結合、および超音波結合などの手段によって連結されるように構成されている。
【００２５】
流体チップ１０の各流体入口３２は、流体チップ１０中に流体の設置を可能にするための平面の本体２９中に提供された貫通孔３０を含む。一部の実施形態において、図２Ｂで示されるように、各流体入口３２の貫通孔３０は、平面の本体２９の上面２１に形成された浅いくぼみ３３によって取り囲まれていてもよく、例えば、平面の本体２９は、厚さ０．５ｍｍであってもよいし、浅いくぼみ３３は、平面の本体２９の上面２１に形成された０．１ｍｍの深さを有していてもよい。他の実施形態において、図１Ａ、１Ｂ、３Ａ、４Ａ、および４Ｂで示されるように、各流体入口３２の貫通孔３０は、平面の本体２９の上面２１から外側に突き出た入口の壁３１で包囲されていてもよい。各流体入口３２につき、入口のキャップ３９が提供されていてもよく、流体入口３２が入口のキャップ３９で閉じられているときに流体が流体チップ１０から流出するのを防ぐために流体入口３２を取り外し可能にシールするように構成されていてもよい。入口のキャップ３９および入口の壁３１は、好ましくは、締まりばめを介して互いに係合するように構成されている。入口のキャップ３９は、さらに好ましくは、入口のキャップ３９が形成部品２０からの分離によってなくならないように、キャップを接続するストリップ３８を介して平面の本体２９に接続されるように構成されている。入口のキャップ３９、キャップを接続するストリップ３８および入口の壁３１は、好ましくは、平面の本体２９と一体化されている。図１Ａ、１Ｂ、３Ａ、４Ａ、および４Ｂで示されるように、キャップを接続するストリップ３８は、入口３９がその対応する流体入口３２を閉じていないときに、略平面の本体２９と同一平面上にあってもよい。
【００２６】
流体チップ１０の各流体チャンバー４２は、そこに流体が貯蔵されるように構成されている。流体チップ１０の使用用途に応じて、流体チャンバー４２はまた、そこに生体組織などの固体または半固体が貯蔵されるように構成されていてもよい。各流体チャンバー４２は、形成部品２０中に提供されたウェル４０によって画定されたスペースである。一部の実施形態において、図２Ａで示されるように、ウェル４０はそれぞれ、材料に形成されたくぼみもしくはスペース、または平面の本体２９の厚さを含んでいてもよく、例えば、平面の本体２９は、厚さ０．５ｍｍであってもよく、ウェル４０は、平面の本体２９の下面２２に形成された深さ０．１ｍｍのスペースであってもよい。他の実施形態において、図１Ａ、１Ｂ、３Ａ、４Ａ、および４Ｂで示されるように、ウェル４０はそれぞれ、ウェルの底部４４を含んでいてもよく、ウェルの底部４４は、ウェルの底部４４を包囲するウェルの壁４６に接続されて、平面の本体２９の上面２１との間隔が設けられる。全ての実施形態に関して、各ウェル４０は、好ましくは平面の本体２９と一体化されている。形成部品２０の下面２２がシール層７０でシールされているときに、ウェル４０とシール層７０の上面とが共に流体チャンバー４２を画定する。
【００２７】
全ての実施形態に関して、流体チップ１０の各チャネル５２は、平面の本体２９の材料中に形成された溝５０によって部分的に画定される。形成部品２０がシール層７０でシールされているときにシール層の上面７０と溝５２とが共にチャネル５２を画定するように、各溝５２は平面の本体２９の下面２２に形成される。チャネル５２は、要求に応じて、流体チップ１０の様々な入口３２と流体チャンバー４２との間で流体接続を提供する。
【００２８】
平面の本体２９の下面２２がシール層７０でシールされているときに、形成部品２０が、上述したような流体入口３２、入口のキャップ３９、ウェル４０および溝５０の様々な数および形状を有するように構成することによって、流体入口３２入口のキャップ３９、流体チャンバー４２およびチャネル５２の様々な数および形状を有する流体チップ１０の異なる形状を得ることができる。この方式で、流体貯蔵の機能を提供することに加えて、以下でより詳細に説明されるように、形成部品２０および流体チップ１０のシール層７０を要求に応じて適切に構成することによって流体チップ１０を使用して特定の反応および試験を実行できるように、流体チップ１０を構成してもよい。
【００２９】
図１Ａは、再シール可能な流体入口３２を有する流体チップ１０の第１の例示的な実施形態を示す。図１Ｂに、この流体チップ１０の形成部品２０の底面図を示す。形成部品２０は、それぞれ平面の本体２９の下面２２に形成された第１および第２の溝５０−１、５０−２を介して第１および第２の貫通孔３０−１、３０−２の間に接続されたウェル４０を含む。各貫通孔３０−１、３０−２は、それぞれ個々の入口のキャップ３９−１、３９−２を備える。ウェル４０は、ウェルの壁４６で包囲されたウェルの底部４４を含む。形成部品２０の下面２２が流体チップ１０のシール層（図１Ａでは見えない）でシールされているときに、流体チップ１０は、それぞれ第１のチャネル５２−１および第２のチャネル５２−２を介して第１および第２の流体入口３２−１、３２−２と流体連通する第１の流体チャンバー４２を有すると予想される。
【００３０】
図２Ａは、流体チップ１０の第２の例示的な実施形態を示す。図２Ｂに、この流体チップ１０の形成部品２０の底面図を示す。形成部品２０は、それぞれ第１および第２の溝５０−１、５０−２を介して第１および第２の貫通孔３０−１、３０−２の間に接続され、中間の溝５０−Ｍで相互接続された２つのウェル４０を含む。溝５０−１、５０−２、５０−３は、平面の本体２９の下面２２に形成される。形成部品２０の下面２２が流体チップ１０のシール層（図２Ａでは見えない）でシールされているときに、流体チップ１０は、第１のチャネルを介して第１の流体入口と流体連通する第１の流体チャンバーおよび第２のチャネルを介して第２の流体入口と流体連通する第２の流体チャンバーを有すると予想され、これら２つの流体チャンバーは、第３のチャネルを介して互いに流体連通する。
【００３１】
第２の例示的な実施形態において、各貫通孔３０−１、３０−２は、図２Ａで示されるように平面の本体２９の上面２１に形成された浅いくぼみ３３によって取り囲まれている。浅いくぼみ３３は、流体が流体入口３２−１または３２−２を介して流体チップ１０に導入された後に流体入口３２−１または３２−２を閉じるのに使用することができるシーリングテープまたはその均等物の一部分を収納するように構成されている。浅いくぼみ３３を提供することによって、流体入口３２−１、３２−２がシーリングテープまたはその均等物で閉じられた後に上面２１がレベルを平坦に保つように、シーリングテープまたはその均等物の上面を平面の本体２９の上面２１と同一面にすることができる。
【００３２】
図３Ａおよび３Ｂで示されるような流体チップ１０の第３の例示的な実施形態は、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＳＧ２０１５／０５２０６２号で説明されるように、さらに図３Ｂで示されるように、シール層７０上にｄｃヒーター１００を提供することによって、ＰＣＲを第１の流体チャンバー４２で行うことができるように構成されていてもよい。ｄｃヒーター１００の別個の加熱領域１２０は、第１の流体チャンバー４２に隣接するシール層７０の下面７２上に提供されている。ｄｃヒーター１００の伝導性トレース１４２は、少なくとも一部が別個の加熱領域１２０の周りに波型の形状１６０でシール層７０の下面７２上に配置されている。ｄｃ電圧が供給されると（以下でより詳細に説明される）、伝導性トレース１４２は、別個の加熱領域１２０を一定の所望の温度（例えば１００℃またはそれより高い）に加熱し、それによって第１の流体チャンバー１４２中に含有される流体が加熱される。伝導性トレース１４２に供給されたｄｃ電圧を適切に制御することによって、第１の流体チャンバー４２中に含有される反応混合物中でＰＣＲを起こすために、第１の流体チャンバー４２で熱サイクルを実行することができる。図３Ａからわかるように、この実施形態の流体チャンバー４２は、図１Ａで示されるような第１の実施形態の平坦なウェルの底部４４とは異なり、湾曲したウェルの底部を有するウェルを含む。
【００３３】
図４Ａおよび４Ｃは、第１の３つの流体チャンバー４２−１、４２−２、４２−３（図３Ａおよび３Ｂを参照しながら上述した第３の例示的な実施形態と同じ方式で構成された）でＰＣＲを起こすことができ、それに加えてＰＣＲ産物にさらなる試験を実行することができる、流体チップ１０の第４の例示的な実施形態を示す。図４Ｂに、この流体チップ１０の形成部品２０の底面図を示す。
【００３４】
第４の例示的な実施形態において、図４Ｂで示されるような形成部品２０は、第１、第２、第３および第４の貫通孔３０−１、３０−２、３０−３、３０−４ならびに４つの最後の貫通孔３０−５を含み、これらはそれぞれ、流体チップ１０の第１、第２、第３および第４の流体入口３２−１、３２−２、３２−３、３２−４ならびに４つの最後の入口３２−５としてそれぞれ役立つ。形成部品２０はまた、５つのウェル４０−１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５も含み、これらは、形成部品２０がシール層７０でシールされているときにそれぞれ５つの流体チャンバー４２−１、４２−２、４２−３、４２−４、４２−５を画定する。形成部品２０は、形成部品２０がシール層７０でシールされているときに、それぞれ６本のチャネル５２−１、５２−２、５２−３、５２−４、５２−５、５２−６を画定する６本の溝５０−１、５０−２、５０−３、５０−４、５０−５、５０−６、４本の最後のチャネル５２−７を画定する４本の最後の溝５０−７、および２つの中間チャネル５２−Ｍを画定する２つの中間の溝５０−Ｍをさらに含む。
【００３５】
第１の流体入口３２−１は、第１のチャネル５２−１を介して第１の流体チャンバー４２−１と流体連通する。
【００３６】
第１の流体チャンバー４２−１は、２つの中間チャネル５２−Ｍの一方を介して第２の流体チャンバー４２−２と流体連通する。
【００３７】
第２の流体チャンバー４２−２は、第２の中間チャネル５２−Ｍを介して第３の流体チャンバー４２−３と流体連通する。
【００３８】
第３の流体チャンバー４２−３は、第２の流体チャネル５２−２を介して第２の流体入口３２−２と流体連通する。
【００３９】
第２の流体入口３２−２は、第３のチャネル５２−３を介して第３の流体入口３２−３と流体連通する。
【００４０】
第３の流体入口３２−３は、第４のチャネル５２−４を介して第４の流体チャンバー４２−４とも流体連通する。
【００４１】
第４の流体チャンバー４２−４は、第５のチャネル５２−５を介して、そこでの混合を容易にするためのミキサー５２−６として機能させるための波型のフローパスとして形成された第６のチャネル５２−６と流体連通する。
【００４２】
第４の流体入口３２−４は、第５のチャネル５２−５に沿って提供される。
【００４３】
第６のチャネルまたはミキサー５２−６は、第５の流体チャンバー４２−５と流体連通する。
【００４４】
第５の流体チャンバー４２−５は、４つの最後のチャネル５２−７を介して４つの最後の入口３２−５と流体連通する。
【００４５】
最後の入口３２−５のそれぞれは、図４Ｃで示されるように流体チップ１０のシール層７０の真下に設け得る４つの側方流動試験８０の４つのサンプルパッド８５のそれぞれと流体連通するように構成されていてもよい。これは、４つの最後の入口３２−５の真下のシール層７０中に適切な１つまたは複数の開口部を提供して、第５の流体チャンバー４２−５中の流体をそれぞれ４つの最後のチャネル５２−７の各々を介して４つのサンプルパッド８５の各々の上に流動させることによって達成することができる。４つの側方試験ストリップ８０はそれぞれ、第５の流体チャンバー４２−５中に含有される流体中の異なる標的分析物が検出および／または定量されるように構成することができる。入口３２−１から３２−５は全て、それぞれの入口のキャップ３９−１から３９−５を備えてもよい。
【００４６】
上述した例示的な実施形態から、形成部品２０およびシール層７０を含む流体チップ１０は、要求に応じて形成部品２０およびシール層７０を適切に構成することによって異なる機能を実行するように構成できることがわかる。流体チップ１０を純粋に流体チップとして役立たせることが意図される場合、シール層７０は、単一の柔軟性を有する層を含んでいてもよい。流体チップ１０がそこでＰＣＲを実行するために統合された流体チップとして機能することが意図される場合、シール層７０は、形成部品２０と共にその上に形成され、形成部品２０中に提供された１つまたは複数のウェル４０に隣接するように構成された、ｄｃヒーター１００を包含していてもよい。加えて、流体チップ１０は、図４Ａから４Ｃを参照して上述したように、反応生成物を異なるデバイスに移す必要なく、ＰＣＲからの反応生成物を同じ流体チップ１０中で試験できるように構成されていてもよい。この方式で、流体チップ１０は、そこに含有される流体の貯蔵、輸送およびインサイチュでの試験に同じ流体チップ１０を使用することができ、それによりあらゆる偶発的な流体の流出、損失または汚染が回避されることから、従来のＰＣＲチューブおよび他の流体サンプルコンテナーより有利である。
【００４７】
流体チップ１０の第１および第３の例示的な実施形態は、およそ幅２ｃｍ×長さ５．５ｃｍ×厚さ３ｍｍであり得る。流体チップ１０の第４の例示的な実施形態は、およそ幅４ｃｍ×長さ５ｃｍ×厚さ３ｍｍであり得る。第２の例示的な実施形態は、わずか厚さ０．５ｍｍであり、ウェルの壁も入口の壁もなくてもよい。流体チップ１０は、その所望の１つまたは複数の用途に従って、上述した寸法以外のどのような所望のサイズを有していてもよいことは明らかである。その略平面の形態のために、流体チップ１０はしたがって、現在利用可能なＰＣＲチューブと比較して容易に携帯可能で省スペースである。好ましくは、流体チップ１０は、使い捨ての消耗品として１回のみの使用のために構成されている。
【００４８】
流体チップ１０がそこでＰＣＲを実行するために構成されている場合、流体チップ１０は、コントローラーカセット２００と共に使用されるように構成されており、ここでコントローラーカセット２００は、図５Ａで示されるように、流体チップ１０のシール層７０の下面７２上に提供されたｄｃヒーター１００に供給されたｄｃ電圧を提供し制御するように構成されている。図６Ｂで示されるように、コントローラーカセット２００は、ｄｃヒーター１００の伝導性トレースの端部１４２と電気的な接触を形成するように構成された伝導性の接触点２１０を有する。コントローラーカセット２００の回路構成要素２２０およびソフトウェアによって制御された電圧は、接触点２１０を介してコントローラーカセット２００に設置された流体チップ１０のｄｃヒーター１００に供給される。回路構成要素２００およびソフトウェアは、別個の加熱領域１２０に隣接する流体チャンバー４２中でＰＣＲを起こすことができるように、流体チップ１００のｄｃヒーター１００の別個の加熱領域１２０の熱サイクルを実行するのに好適な方式で電圧をかけるように構成されている。
【００４９】
コントローラーカセット２００は、電池で駆動するか、またはパワーバンクで駆動するか、またはラップトップ、携帯電話、タブレットなど（示されていない）などの携帯可能なコンピューティングデバイスから電力を引き込むように構成されている。その目的のために、コントローラーカセット２００は、電子デバイスと接続するためのＵＳＢ接続２４０を備えてもよい。この方式で、コントローラーカセット２００も容易に携帯可能である。例示的な実施形態において、コントローラーカセット２００は、幅５ｃｍ×長さ１０ｃｍ×厚さ２ｃｍであり得る。
【００５０】
コンピューティングデバイスとの接続はまた、異なるＰＣＲ反応（例えばｑＰＣＲ、ｄＰＣＲ、ＰＣＲ）は異なる熱サイクル構造を必要とすることから流体チップ１０に所望の熱サイクル構造を提供するために、ｄｃ電圧の所望の電圧サイクルが生成するようにコントローラーカセット２００をプログラム化することも可能にする。例示的な実施形態において、コントローラーカセット２００は、いかなるコンピューティングデバイスへの接続がなくてもコントローラーカセット２００を作動させることができるように、使用者がコントローラーカセット２００上に提供された１つまたは複数のボタンを押すことによって選択が可能な１つまたは複数の予め設定された熱サイクルを備える。例えば、コントローラーカセット２００をオンまたはオフにするために提供される単一のボタンはまた、単一のボタンが押される連続した回数または時間の長さによって予め設定されたサイクルを選択するのに使用されるように構成されていてもよい。コントローラーカセット２００はまた、好ましくは、コントローラーカセット２００が現在どのサイクルまたは作動状態にあるかを使用者に示すための、複数のＬＥＤライトおよびそれらに隣接するワード表示または記号も備えている。一実施形態において、使用者に例えば温度、サイクル、作動状態などの情報を表示するのに、ＬＣＤディスプレイなどのディスプレイのスクリーンがさらに提供されていてもよい。
【００５１】
前述の説明で本発明の例示的な実施形態を説明したが、関連する分野の当業者であれば、本発明から逸脱することなく設計、構築および／または操作の細部における多くの改変がなされ得ることを理解しているものと予想される。例えば、流体チップの異なる実施形態の様々な特徴を異なって組み合わせることによって、上述した具体的な実施形態のそれぞれとは異なる特徴の組合せを有する流体チップを形成することができる。説明された実施形態および図面において、流体チャンバーは流体チップ中に提供されたチャネルを介して様々な流体入口と流体接続するように構成されているが、他の実施形態において、流体チップの流体チャンバーは、それらの間にいかなるチャネルも介さずに流体入口と直接的な流体連通することができる。その目的のために、形成部品のウェルは、それ自体の入口を備えてもよい。したがって、形成部品がシール層でシールされているときに流体チップ中に少なくとも１つの流体入口および少なくとも１つの流体チャンバーが形成されるように、形成部品中の複数の流体入口およびウェルは、それぞれ１個からあらゆる所望の量の範囲であってもよく、形成部品中の複数の溝は、ゼロからあらゆる所望の量の範囲であってもよい。形成部品にとって可能性のある材料としてポリプロピレンが挙げられているが、形成部品は、ポリエチレンまたはポリカーボネートなどの他のあらゆる好適な材料で製造されてもよい。流体チップは、図４Ｃで示されるような側方流動試験ストリップを備えてもよいことが説明されているが、流体チップは、それに加えて、またはその代替として、流体チップ内の流体を直接受け取り試験するように同様に構成された他の流体分析要素を備えてもよい。他の流体分析要素の例としては、なかでも、クロマトグラフィーペーパー、ディップスティックのケミカルパッドが挙げられる。形成部品の平面の本体は、図面において角を丸くした略長方形として描写されているが、平面の本体は、要求に応じて他のあらゆる形であってもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月22日(2017.3.22)
【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】
上面および下面を有するシール層と；
該シール層の上面でシールされた下面を有する略平面の本体を含む形成部品であって、該略平面の本体は複数の貫通孔および該複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する、形成部品と
を含む流体チップであって、
ここで該複数の貫通孔および該複数のウェルはそれぞれ、該シール層の上面と共に、該流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定し；
ここで該複数のウェルのそれぞれは、ウェルの底部を包囲するウェルの壁に接続されて、平面の本体の上面との間隔が設けられたウェルの底部を含む、流体チップ。
【請求項２】
前記シール層の下面が、非導電性であり、さらに、前記シール層の下面上に配置された熱伝導性材料で製造された別個の加熱領域を有するｄｃヒーターと、ｄｃ電圧が供給され、該ｄｃ電圧が供給されると該別個の加熱領域を一定の温度に加熱するように構成された伝導性トレースとを備え、該伝導性トレースは、少なくとも一部が該別個の加熱領域の周りに波型の形状で前記シール層の下面上に配置されており、該別個の加熱領域は、前記複数の流体チャンバーの少なくとも１つに隣接するように構成されている、請求項１に記載の流体チップ。
【請求項３】
前記別個の加熱領域に隣接する前記複数の流体チャンバーの少なくとも１つが、そこでＰＣＲを実行できるように構成されている、請求項２に記載の流体チップ。
【請求項４】
前記シール層の真下に設けた少なくとも１つの側方試験ストリップをさらに含み、該少なくとも１つの側方試験ストリップは、前記流体チップ中に含有される流体を受け取るように構成されたサンプルパッドを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項５】
前記シール層が、柔軟性および耐流体性を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項６】
前記複数の貫通孔および前記複数のウェルが、前記略平面の本体と一体化されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項７】
前記略平面の本体が、前記略平面の本体の下面上に形成された複数の溝をさらに含み、ここで該複数の溝は、前記シール層の上面と共に、前記流体チップ中で前記複数の流体入口および前記複数の流体チャンバーと流体接続する複数のチャネルを画定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体チップ。
【請求項８】
請求項２に記載の流体チップまたは請求項２に従属する請求項３から７のいずれか一項に記載の流体チップと；
ｄｃヒーターに供給されたｄｃ電圧を提供し制御するように構成されたコントローラーカセットと
を含むＰＣＲキットであって、該コントローラーカセットは、該ｄｃヒーターの伝導性トレースの端部と電気的な接触を形成するように構成された伝導性の接触点を有し、該コントローラーカセットは、電池、パワーバンクおよび携帯可能なコンピューティングデバイスから引き込んだ電力の少なくとも１つで駆動するように構成されている、ＰＣＲキット。
【請求項９】
前記コントローラーカセットが、前記携帯可能なコンピューティングデバイスに接続されるように構成されており、それにより、前記流体チップに所望の熱サイクル構造を提供するために、前記ｄｃ電圧の所望の電圧サイクルが生成するように前記コントローラーカセットをプログラム化することができる、請求項８に記載のＰＣＲキット。
【請求項１０】
前記伝導性の接触点が前記ｄｃヒーターの前記伝導性トレースの端部と接触するように、前記コントローラーカセットが、その上に前記流体チップを受け取るように構成されている、請求項８または９に記載のＰＣＲキット。
【請求項１１】
流体チップを形成するための形成部品であって、該形成部品は、
複数の貫通孔および該複数の貫通孔と流体連通する複数のウェルを有する略平面の本体であって、該略平面の本体の下面は、該流体チップのシール層の上面でシールされるように構成されている、略平面の本体
を含み、
ここで該平面の本体の下面が該シール層の上面でシールされているときに、該複数の貫通孔および該複数のウェルはそれぞれ、該シール層の上面と共に、該流体チップ中で互いに流体接続する複数の流体入口および複数の流体チャンバーを画定し；
ここで該複数のウェルのそれぞれは、ウェルの底部を包囲するウェルの壁に接続されて、平面の本体の上面との間隔が設けられたウェルの底部を含む、形成部品。
【請求項１２】
前記複数の貫通孔の少なくとも１つが、前記略平面の本体の前記上面から外側に突き出た入口の壁で包囲されている、請求項１１に記載の形成部品。
【請求項１３】
前記複数の貫通孔の少なくとも１つが、前記略平面の本体の前記上面に形成された浅いくぼみによって取り囲まれている、請求項１１に記載の形成部品。
【請求項１４】
前記複数の貫通孔および前記複数のウェルが、前記略平面の本体と一体化されている、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の形成部品。
【請求項１５】
前記略平面の本体の下面上に形成された複数の溝をさらに含み、ここで該平面の本体の下面が該シール層の上面でシールされているときに、該複数の溝は、前記シール層の上面と共に、該流体チップ中で該複数の流体入口および該複数の流体チャンバーと流体接続する複数のチャネルを画定する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の形成部品。
【国際調査報告】
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