(57)【要約】デバイスは、基板、第１の流体処理チップ、第２の流体処理チップ、先細チャネル、及び流体アクチュエータを含むことができる。第１の流体処理チップは、基板上に配置されることができ、微少量の流体を処理することができる。第２の流体処理チップは、基板上に配置され且つ前記第１の流体処理チップと同一平面にあることができる。第２の流体処理チップは、微少量の流体の少なくとも一部を処理することができる。先細チャネルは、第１と第２の流体処理チップ間に配置され、微少量の流体の少なくとも一部を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップへ移送することができる。流体アクチュエータは、先細チャネルに近接して配置されることができ、先細チャネル内の微少量の流体の少なくとも一部の移動を制御することができる。【選択図】図１
2020516455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
微少量の流体を処理するために、前記基板上に配置された第１の流体処理チップと、
微少量の流体の少なくとも一部を処理するために、前記基板上に配置され且つ前記第１の流体処理チップと同一平面にある第２の流体処理チップと、
前記第１の流体処理チップと前記第２の流体処理チップとの間に配置された先細チャネルであって、前記先細チャネルは、前記先細チャネル内で不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力によって、微少量の流体の少なくとも一部を前記第１の流体処理チップから前記第２の流体処理チップへ移送する、先細チャネルと、
前記先細チャネルに近接して配置され、前記先細チャネル内の微少量の流体の少なくとも一部の前記第１の流体処理チップから前記第２の流体処理チップへの移動を制御するための流体アクチュエータとを含む、デバイス。
【請求項２】
前記先細チャネル内の背圧を正常化するために前記先細チャネルに結合された空気ポートを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記流体アクチュエータは抵抗器を含み、前記抵抗器は、前記抵抗器に印加される付勢電圧に応じて、微少量の流体の少なくとも一部に慣性ポンピングを発生するために、又は微少量の流体の少なくとも一部内に駆動蒸気泡を形成するために、前記先細チャネル内の微少量の流体の少なくとも一部を加熱する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記先細チャネルを第１及び第２の先細チャネル部分に分離するチャネルブレークを更に含み、前記第１の先細チャネル部分は、微少量の流体の一部を前記第１の流体処理チップから前記チャネルブレークに移送し、前記第２の先細チャネル部分は、微少量の流体の一部を前記チャネルブレークから前記第２の流体処理チップに移送する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
基板を貫通して配置され、或る量の流体を前記デバイスの背面に近接して配置された流体貯蔵部から第３の先細チャネルに移送するための通路を含む流体インターフェースポートを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記流体アクチュエータに印加されている付勢電圧を制御し且つ前記第１及び第２の処理チップからの処理結果を読み出すコンピュータシステムに前記デバイスを接続するための入力／出力ボードコネクタを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記先細チャネルへ引き込まれる或る量の流体を貯蔵するための、前記デバイス上に配置された流体リザーバを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
微少量の流体の少なくとも一部を蓄積するための、前記第２の流体処理チップ上に配置されたチャンバを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記チャンバは、柱状構造または多孔質構造を含み、前記柱状構造または多孔質構造によって生成された不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力によって微少量の流体の少なくとも一部が前記チャンバへ引き込まれる、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
基板と、
微少量の流体を処理するために前記基板上に配置された第１の流体処理チップと、
微少量の流体の少なくとも一部を処理するために、前記基板上に配置され且つ前記第１の流体処理チップと同一平面にある第２の流体処理チップと、
前記第１の流体処理チップと前記第２の流体処理チップとの間に配置された先細チャネルであって、前記先細チャネルは、前記先細チャネル内で不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力によって、微少量の流体の少なくとも一部を前記第１の流体処理チップから前記第２の流体処理チップへ移送する、先細チャネルと、
前記先細チャネルに近接して配置され、前記先細チャネル内の微少量の流体の少なくとも一部の前記第１の流体処理チップから前記第２の流体処理チップへの移動を制御するための抵抗器とを含み、
前記抵抗器は、前記抵抗器に印加された付勢電圧に応じて、微少量の流体の少なくとも一部に慣性ポンピングを発生するために、又は微少量の流体の少なくとも一部内に駆動蒸気泡を形成するために、前記先細チャネル内の微少量の流体の少なくとも一部を加熱する、デバイス。
【請求項１１】
前記先細チャネル内の背圧を正常化するために前記先細チャネルに結合された空気ポートを更に含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記先細チャネルを第１及び第２の先細チャネル部分に分離するチャネルブレークを更に含み、前記第１の先細チャネル部分は、微少量の流体の一部を前記第１の流体処理チップから前記チャネルブレークに移送し、前記第２の先細チャネル部分は、微少量の流体の一部を前記チャネルブレークから前記第２の流体処理チップに移送する、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
基板を貫通して配置され、或る量の流体を前記デバイスの背面に近接して配置された流体貯蔵部から第３の先細チャネルに移送するための通路を含む流体インターフェースポートを更に含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記流体アクチュエータに印加されている付勢電圧を制御し且つ前記第１及び第２の処理チップからの処理結果を読み出すコンピュータシステムに前記デバイスを接続するための入力／出力ボードコネクタを更に含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１５】
微少量の流体の少なくとも一部を蓄積するための、前記第２の流体処理チップ上に配置されたチャンバと、
前記チャンバ内に配置された柱状構造を更に含み、
前記柱状構造によって生成された不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力によって微少量の流体の少なくとも一部が前記チャンバへ引き込まれる、請求項１０に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
微少量の流体の分析は、流体の生物学的特性および／または化学的特性を求めるために流体の少量のサンプル（例えば、小滴）を試験するためにますます使用されるようになっている。係る微少量の流体は、当該微少量の流体が様々な化学的物質および／または生物学的物質を含むか否かを判断するために微少量の流体を処理する流体処理チップ（例えば、集積回路チップ）に導入され得る。場合によっては、この微少量の流体は、当該微少量の流体が他の様々な化学的物質および／または生物学的物質を含むか否かを判断するために、別の流体処理チップによって更に処理される。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための例示的なデバイスを示す図である。
【図２Ａ】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための別の例示的なデバイスの様々な図の１つである。
【図２Ｂ】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための別の例示的なデバイスの様々な図の１つである。
【図２Ｃ】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための別の例示的なデバイスの様々な図の１つである。
【図３】図２Ａ〜図２Ｃに示されたデバイスと共に使用され得る例示的なブリスターパックを示す図である。
【図４Ａ】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための一連の動作を実行することができる別の例示的なデバイスを示す図である。
【図４Ｂ】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための一連の動作を実行することができる別の例示的なデバイスを示す図である。
【図５】微少量の流体を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送するための一連の動作を実行することができる別のデバイスの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
詳細な説明
本開示は、流体処理チップ間での微少量の流体の移動に関する。例は、基板、第１及び第２の流体処理チップ、先細チャネル（テーパ付きチャネル）、及び流体アクチュエータから構成され得るデバイスを含む。第１の流体処理チップは基板上に配置されることができ、微少量の流体を処理することができる。第２の流体処理チップは基板上に配置されることができ、第１の処理チップと同一平面にあることができる。第２の流体処理チップは、微少量の流体の少なくとも一部を処理することができる。先細チャネルは、第１及び第２の処理チップと位置合わせされることができ、先細チャネル内で不均衡にされた方向性のある正味の駆動毛細管力によって、微少量の流体の少なくとも一部を第１の流体処理チップから第２の流体処理チップに移送することができる。流体アクチュエータは、先細チャネルに近接して配置されることができ、第１の流体処理チップから第２の流体処理チップまでの先細チャネル内の微少量の流体の少なくとも一部の移動を制御することができる。結果として、微少量の流体は、流体処理チップ間でより容易に移動することができる。幾つかの例において、デバイスは、ブリスターパックからの流体が流体処理チップへの移送のために先細チャネルに入ることを可能にする流体ポートを含むことができる。幾つかの例において、先細チャネルは、基板に形成される。他の例において、先細チャネルは、基板上に配置される蓋に形成される。更に他の例において、先細チャネルは、蓋と基板との間に形成される。
【０００４】
デバイスは、流体処理チップ間で流体を移送するために他のシステムにより使用される配管および外部ポンプの除去を可能にし、係る配管に関連している流体の大きなデッドボリュームを除去することができる。係る流体のデッドボリュームの除去は、高いコストの試薬の未使用量に関連しているコストを低減することができ、処理に必要とされるサンプルのサイズを低減することができる。
【０００５】
図１は、第１の流体処理チップ１２０ａから第２の流体処理チップ１２０ｂへ微少量の流体を移送するための例示的なデバイス１００を示す。デバイス１００は、基板１１０を含むことができる。デバイスは更に、基板１１０上に配置された第１の流体処理チップ１２０ａを含むことができる。第１の流体処理チップ１２０ａは、微少量の流体を処理することができる。
【０００６】
デバイス１００は更に、基板１１０上に配置された第２の流体処理チップ１２０ｂを含むことができる。第２の流体処理チップ１２０ｂは、微少量の流体を処理することができる。第２の流体処理チップ１２０ｂは、第１の流体処理チップ１２０ａと同一平面にあることができ、微少量の流体の少なくとも一部を処理することができる。デバイス１００は更に、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂと位置合わせされる先細チャネル（テーパ付きチャネル）１４０を含むことができる。先細チャネル１４０は、先細チャネル１４０内の方向性のある正味の駆動毛細管力の不均衡によって第１の流体処理チップ１２０ａから第２の流体処理チップ１２０ｂへ微少量の流体の少なくとも一部を移送することができる。
【０００７】
デバイス１００は更に、先細チャネル１４０に近接することができる流体アクチュエータ１３０を含むことができる。流体アクチュエータ１３０は、第１の流体処理チップ１２０ａから第２の流体処理チップ１２０ｂへの先細チャネル１４０内の微少量の流体の少なくとも一部の移動を制御することができる。
【０００８】
図２Ａ〜図２Ｃは、微少量の流体を第１の流体処理チップ１２０ａから第２の流体処理チップ１２０ｂへ移送するための別の例示的なデバイス２００の様々な図を示す。特に、図２Ａはデバイス２００の上面図を示し、図２Ｂはデバイス２００の側面図を示し、図２Ｃはデバイス２００の組立分解図を示す。一例において、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂは、微少量の流体を処理することができるシリコンチップ、ガラスチップ、プリント回路板チップ、又は任意の他のチップのいずれかであることができる。デバイス２００は、高さＨ、幅Ｗ、及び長さＬであることができる。一例において、高さＨは８．５ｍｍであることができ、幅Ｗは４５ｍｍであることができ、及び長さＬは４５ｍｍであることができる。一例において、流体処理チップ１２０は、先細チャネル１４０内の微少量の流体を分析または変更（改変）するために１つ又は複数のセンサ又はアクチュエータ（例えば、表面増感ラマン分光法（ＳＥＲＳ）、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を実行するためのヒータなど）を含むことができる。
【０００９】
デバイス２００は、多数の層から構築され得る。例えば、デバイス２００の最下層は基板１１０であることができる。一例において、基板１１０は、高い機械的強度に起因して半導体デバイスをカプセル封入するために使用されるタイプのような、エポキシ樹脂成形材料（ＥＭＣ）であることができる。基板１１０の上には、蓋２５０が配置され得る。一例において、蓋２５０は、環状オレフィン系共重合体（ＣＯＣ）から構築され得る。ＣＯＣは、その紫外線透過性、生体適合性、低い流体吸収作用、及び高い耐薬品性の故に、微小流体に使用されるポリマーである。蓋２５０は、ＣＯＣ材料の生体分子分解（degradation：劣化、減成）を防止する軽度の結合プロセス、例えば熱融着、溶剤結合、又はＣＯＣ材料の分解を防止する任意の他の結合（ボンディング）によって、基板１１０に結合され得る。
【００１０】
接着剤層２６０（例えば、感圧接着剤（ＰＳＡ））及びプリント回路アセンブリ（ＰＳＡ）２７０がそれぞれ、蓋２５０の上に配置され得る。接着剤層２６０及びＰＳＡ２７０は合わさって、電気コンタクト層を形成することができる。電気インターフェース（ＥＩ）２７５がＰＳＡ２７０の最上面に結合され得る。一例において、ＥＩ２７５は、係る同様の反対のコネクタを用いてコンピュータシステムとの互換性を提供する４４ピン入力／出力オフボードコネクタであることができる。ＥＩ２７５は、第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂ、並びに流体アクチュエータ１３０に電気結合される個々のピン接続を含むことができる。ＥＩ２７５は、流体アクチュエータ１３０に付勢電圧を印加するためにコンピュータシステムをデバイス２００に電気結合することができ、第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂからの処理結果を読み出すためにコンピュータシステムをデバイス２００に電気結合することができる。係る付勢電圧は、先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡を形成するために流体アクチュエータ１３０を付勢する。
【００１１】
デバイス２００は、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂを含むことができる。第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂは、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａと１２０ｂとの間に及びそれらの上に配置された先細チャネル１４０と共に、互いとほぼ一直線に配置され得る。例示的なデバイス２００は、２つの流体処理チップ１２０を含むように示される。しかしながら、別の例において、デバイス２００は、特定の微少量の流体を処理するためにデバイス２００の用途に応じて、より多い又はより少ない流体処理チップ１２０を含むことができる。流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂは、デバイス２００の中心線Ａ−Ａにほぼ沿って配置され得る。しかしながら、別の例において、流体処理チップ（単数または複数）１２０は、デバイス２００のレイアウトに依存して、基板１１０上のどこにでも配置され得る。
【００１２】
先細チャネル１４０は、先細りの度合い、例えば線形（一次）、指数関数などを含むことができる。先細チャネル１４０は、内部に毛細管駆動力を確保するように連続した態様で先細チャネル１４０の長さにわたって減少するチャネル断面積を含むことができる。一例において、このチャネル断面積は、先細チャネル１４０の長さにわたる先細チャネル１４０の半径の減少によって低減され得る。別の例において、先細チャネル１４０の長さにわたるチャネル断面積は、より詳細に後述されるように、先細チャネル１４０内の柱状構造または多孔質構造によって低減され得る。先細チャネル１４０の次第に細くなる（テーパ）度合いは、例示のために誇張されており、この場合、先細チャネル１４０の一方の端部から先細チャネルの他方の端部までの次第に細くなる度合いは、比較的小さいが、先細チャネル１４０内の方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡を依然として提供する。一例において、先細チャネル１４０は、実質的に直線状であることができる。別の例において、先細チャネル１４０は、非直線状（例えば、曲線状、「Ｚ」形状、角のあるなど）であることができる。
【００１３】
先細チャネル１４０は、基板１１０に形成され得る（例えば、エンボス加工）、蓋２５０に形成され得る（例えば、エンボス加工）、又は基板１１０と蓋２５０との間の空間に形成され得る。先細チャネル１４０が基板１１０と蓋２５０との間に形成され得る一例において、追加の基板材料（例えば、ＥＭＣ）が、先細チャネル１４０を形成するために、基板１１０の上に堆積されてパターン形成（例えば、エンボス加工）され得る。先細チャネルが形成される場所に関係なく、先細チャネル１４０は、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａと１２０ｂとの間で妨げられない（例えば、段のない）移送を可能にするために、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂと同一平面にあることができる。かくして、先細チャネル１４０は、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂを相互に接続することができる。先細チャネル１４０は、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂの上に配置されることができ、その結果、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂは、微少量の流体を処理することができると同時に、係る流体が先細チャネル１４０内に残留する。別の例において、先細チャネル１４０内の微少量の流体は、流体処理チップ１２０の上に配置されたチャンバへ引いたり又は押したりされることができ、この場合、流体処理チップ１２０は、チャンバ内の流体を処理し、係る実施形態は図４及び図５により詳細に示される。
【００１４】
流体アクチュエータ１３０は、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａと１２０ｂとの間にデバイス２００の中心線Ａ−Ａに沿って配置され得る。しかしながら、流体アクチュエータ１３０は、それらの間の流体処理チップ（単数または複数）及び先細チャネル１４０の位置に依存して、基板２１０上のどこにでも配置され得る。単一の流体アクチュエータ１３０が例示的なデバイス２００に示されているが、デバイス２００は微少量の流体を移動するための特定のデバイスにおいて使用される先細チャネル１４０の数に依存して、より多くの流体アクチュエータ１３０を含むことができる。例えば、流体アクチュエータ１３０は、熱抵抗器ベースのアクチュエータ、圧電膜ベースのアクチュエータ、静電膜ベースのアクチュエータ、機械的／インパクト駆動型膜アクチュエータ、磁歪駆動アクチュエータ、及び／又は先細チャネル（単数または複数）１４０内の微少量の流体の移動を制御することができる他の係る構成要素であることができる。
【００１５】
デバイス２００は、１つ又は複数の流体リザーバ２１５を含むことができる。流体リザーバ２１５は、同一平面の表面（例えば、基板１１０、蓋２５０など）上に配置され得る。一例において、流体リザーバ２１５は、或る量の流体がアクセスされ得るホース及び／又は注射器に結合され得るルアーコネクタであることができる。別の例において、流体リザーバ２１５は、或る量の流体がアクセスされ得るカップ又はウエルであることができる。蓋２５０は、蓋２５０を貫通して延びて、複数の流体リザーバ２１５それぞれとぴったりと合うことができる複数のアパーチャ２１７を含むことができる。アパーチャ２１７は、流体がアパーチャ２１７とぴったりと合う先細チャネル１４０へ蓋２５０を通って流れることを可能にするために、蓋２５０を横切る（横断する）ことができる。一例において、複数の流体リザーバ２１５の１つ又は複数は、使用されないままであることができる。このような場合、係る使用されない流体リザーバ２１５用の先細チャネル１４０は、デバイス２００から省かれることができる。流体リザーバ２１５は流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂの両側に配置されているように示されるが、流体リザーバ２１５は、様々な他の構成要素の位置（例えば、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂの位置など）に依存して、デバイス２００上のどこにでも配置され得る。例示的なデバイス２００は、１０個の流体リザーバ２１５を含むように示される。しかしながら、別の例において、デバイス２００は、特定の微少量の流体を処理するためのデバイス２００の用途に依存して、より多い又はより少ない流体リザーバ２１５を含むことができる。
【００１６】
デバイス２００は、１つ又は複数の流体ポート２０５を含むことができる。流体ポート２０５は、基板１１０を貫通して延びることができるアパーチャであることができる。流体ポート２０５は、追加の流体リザーバ２１５（例えば、リザーバ、ブリスターパックなど）とぴったりと合う（整列する）ように配置され得る。流体ポート２０５は、流体ポート２０５を流体処理チップ１２０に結合する先細チャネル１４０を整列させるように配置され得る。一例において、複数の流体ポート２０５の１つ又は複数は、使用されないままであることができる。このような場合、係る使用されない流体ポート２０５用の先細チャネル１４０は、デバイス２００から省かれることができる。流体ポート２０５は流体処理チップ１２０ａと１２０ｂ及び流体リザーバ２１５の両側に配置されているように示されるが、流体ポート２０５は、様々な他の構成要素の位置（例えば、第１及び第２の流体処理チップ１２０ａ及び１２０ｂの位置、流体リザーバ２１５の位置など）に依存して、デバイス２００上のどこにでも配置され得る。例示的なデバイス２００は、４個の流体ポート２０５を含むように示される。しかしながら、別の例において、デバイス２００は、特定の微少量の流体を処理するためのデバイス２００の用途に依存して、より多い又はより少ない流体ポート２０５を含むことができる。
【００１７】
図３は、図２Ａ〜図２Ｃに示されたデバイス２００と共に使用され得る例示的なブリスターパック３００を示す。図示された例において、ブリスターパック３００は、４個の流体リザーバ２１５を含むことができる。別の例において、ブリスターパック３００は、特定の微少量の流体を処理するためのデバイス２００の用途に依存して、より多い又はより少ない流体リザーバ２１５を含むことができる。ブリスターパック３００は、流体リザーバ２１５内からの流体が、流体ポート２０５へ流入することを可能にするためにデバイス２００の後面上に押し付けられ得る。流体リザーバ２１５は、流体リザーバ２１５の相対位置を互いに対して維持することができ且つ流体貯蔵部を流体ポート２０５と整列することができるパネル３１０上に配置され得る。
【００１８】
図４Ａ及び図４Ｂは、第１の流体処理チップ１２０ａと第２の流体処理チップ１２０ｂとの間で微少量の流体を移送するための一連の動作を実行することができる別の例示的なデバイス４００を示す。特に、図４Ａは、デバイス４００の上面図を示し、図４Ｂは、線Ｂ−Ｂに関して図４Ａに示されたデバイス４００の断面図を示す。
【００１９】
デバイス４００は、第１及び第２の先細チャネル１４０にそれぞれ結合された第１及び第２の流体リザーバ２１５を含むことができる。一例において、第１及び第２の先細チャネル１４０は互いに対して平行に配置され得る。別の例において、第１及び第２の先細チャネル１４０は、互いに対して異なる幾何学的配置でデバイス４００上の他の場所に配置され得る。
【００２０】
第１及び第２の流体リザーバ２１５は、個別的に、又は第１の処理チップ１２０ａ及び／又は第２の処理チップ１２０ｂに組み合わせて引かれることができる或る量の流体を含むことができる。デバイス４００は更に、第１及び第２のチャネルブレーク４５０を含むことができる。第１及び第２のチャネルブレーク４５０はそれぞれ、第１及び第２の先細チャネル１４０の通路内にそれぞれ配置されることができ、それらの全ては、第１の流体処理チップ１２０ａの上に配置され得る。第１及び第２のチャネルブレーク４５０は、第１及び第２の先細チャネル１４０内の方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡が第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端で終了し、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の終端で開始するように、第１及び第２の先細チャネル１４０の第１及び第２の部分を形成するために第１及び第２の先細チャネル１４０のテーパにおいて通路を遮断することができる。かくして、第１及び第２の先細チャネル１４０内の微少量の流体は、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の端部に引かれて、係る端部において停止することができる。他の例において、第１及び第２のチャネルブレーク４５０は、他の場所、例えば第１及び第２の処理チップ１２０ａと１２０ｂとの間に配置され得る。第１及び第２のチャネル流体アクチュエータ１３０（例えば、抵抗器）はそれぞれ、第１及び第２の先細チャネル１４０に近接して、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端の直前に配置され得る。第１及び第２の流体アクチュエータ１３０は、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端から少し離れて配置されることができ、その結果、第１及び第２の先細チャネル１４０内のこの空間内の或る量の流体が、流体アクチュエータ１３０により付勢され得る。チャネルブレーク４５０は、形状において長方形であるように示される。しかしながら、チャネルブレーク４５０は、先細チャネル１４０のテーパにおいて通路を遮断する他の形状（例えば、円形、丸みを帯びた、正方形など）であることができる。
【００２１】
デバイス４００は更に、第１及び第２の空気ポート４６０を含むことができる。第１及び第２の空気ポート４６０は、第１及び第２の先細チャネル１４０に結合され得る。この例において、第１及び第２の空気ポート４６０は、第１及び第２のチャネルブレーク４５０に結合され得る。ひとたび或る量の微小流体が第１及び第２のチャネルブレーク４５０の終端を通過したならば、背圧が係る流体に生じて、第２の流体処理チップ１２０ｂの方への係る流体の流れを妨げるかもしれない。第１及び第２の空気ポート４６０は、周囲空気が第１及び第２のチャネルブレーク４５０に入ることを可能にするアパーチャを含むことができる。第１及び第２のチャネルブレーク４５０に入る空気は、係る背圧を正常化することができ、第１及び第２の先細チャネル１４０内の微少量の流体が第２の流体処理チップ１２０ｂの方へ流れることを可能にすることができる。
【００２２】
デバイス４００は更に、流体チャンバ４７０を含むことができる。流体チャンバ４７０は、第２の流体処理チップ１２０ｂの上に配置されることができ、第１及び第２の先細チャネル１４０に結合され得る。別の例において、流体チャンバ４７０は、流体処理チップ１２０と一致しない他の場所に配置され得る。流体チャンバ４７０は、第１及び第２の先細チャネル１４０の一方または双方からの流体がより大きな量の流体を生じさせるために蓄積することができる空間を提供することができる、及び／又は流体を混合するための空間を提供することができる。第２の流体処理チップ１２０ｂは、流体チャンバ４７０内にある流体を処理することができる。流体チャンバ４７０は、内部に配置され得る複数の柱状構造４７２を含むことができる。柱状構造４７２は、流体チャンバ４７０内に方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡を生成するために流体チャンバ４７０内に間隔を置いて配置され得る。流体チャンバ４７０内のこの方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡は、流体を先細チャネルの一方または双方から流体チャンバ４７０へ引くことができる。第２の流体処理チップ１２０ｂは、流体チャンバ４７０内にある流体を処理することができる。流体チャンバ４７０は、形状において長方形であるように示される。しかしながら、流体チャンバ４７０は、第１及び第２の先細チャネル１４０の一方または双方からの流体が蓄積することができる空間を提供する他の形状（例えば、円形、丸みを帯びた、正方形など）であることができる。別の例において、流体チャンバ４７０は、流体チャンバ４７０内に方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡を生成するための多孔質構造を含むことができる。別の例において、先細チャネル１４０は、内部に柱状構造４７２を含み、鋳造構造４７２によって先細チャネル１４０内に方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡が生成され得る。
【００２３】
デバイス４００は更に、流体チャンバ４７０の出力に結合された第３のチャネルブレーク４５０を含むことができる。流体チャンバ４７０と第３のチャネルブレーク４５０との間の短い通路に、第３の流体アクチュエータ１３０が存在することができる。第３の空気ポート４６０が、第３のチャネルブレーク４５０に結合され得る。第３の流体アクチュエータ１３０は、流体チャンバ４７０からの流体の流れを制御することができる。デバイスは、第３のチャネルブレーク４５０に結合された第３の先細チャネル１４０を含むことができる。
【００２４】
デバイス４００の動作の第１段階において示された例において、第１及び第２の流体リザーバ２１５の双方からの或る量の流体の少なくとも一部は、第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂ上に引かれ得る。係る微少量の流体の一方または双方は、第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂにより処理され得る。第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂ上に引かれた当該量の微小流体は、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端においてそれぞれ停止する。
【００２５】
デバイス４００の動作の第２段階において、第１の流体アクチュエータ１３０が、微少量の流体を押して第１の先細チャネル１４０における第１のチャネルブレーク４５０を通過させるように第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡（図示せず）を形成するために付勢（例えば、加熱）され得る。図示されたように、次いで、第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体が流入し、第１のチャネルブレーク４５０を満たして、第１の先細チャネルを閉じることができる。微少量の流体は、第１のチャネルブレーク４５０の直後の第１の先細チャネル１４０の部分に入り始めることができる。第２の流体アクチュエータ１３０は、第２の段階中、イナクティブの状態のままであることができる。
【００２６】
デバイス４００の動作の第３段階において、第１の流体アクチュエータ１３０は、第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体に駆動蒸気泡４８０を形成するために過剰駆動（例えば、更に加熱）され得る。この駆動蒸気泡４８０は、第１の先細チャネル１４０内および第１の流体アクチュエータ１３０の前の更なる流体が、第１のチャネルブレーク４５０の方へ流れるのを防止することができる。この駆動蒸気泡４８０は、第１の流体アクチュエータ１３０の後に配置された或る量の微少量の流体を第１の先細チャネル１４０へ更に押すことができる。駆動蒸気泡４８０は、第１の先細チャネル１４０のテーパにおける通路内に遮断（ブレーク）を再形成することができ、その結果、第１の先細チャネル１４０内の方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡が再び、第１のチャネルブレーク４５０の先端で終了し、第１のチャネルブレーク４５０の終端で再び始まる。第３段階において、第２の流体アクチュエータ１３０は、微少量の流体を押して第２の先細チャネル１４０における第２のチャネルブレーク４５０を通過させるように第２の先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡（図示せず）を形成するために付勢（例えば、加熱）され得る。図示されたように、第２の先細チャネル１４０内のこの微少量の流体が流入して、第２のチャネルブレーク４５０を満たして、第２の先細チャネル１４０を閉じることができる。この微少量の流体は、第２のチャネルブレーク４５０の直後の第２の先細チャネル１４０の部分に入り始めることができる。
【００２７】
デバイス４００の動作の第４段階において、第３段階において第１の先細チャネル１４０へ押し込まれた微少量の流体は、第１の先細チャネル１４０に沿って流体チャンバ４７０の方へ移動する。この微少量の流体は、第１の先細チャネル１４０内で不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力の結果として、第１の先細チャネル１４０の中を移動し続ける。この微少量の流体は、柱状構造４７２により生じた流体チャンバ４７０内で不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力の結果として流体チャンバ４７０へ入り始めることができる。第４段階において、第２の流体アクチュエータ１３０は、第２の先細チャネル１４０内の微少量の流体に駆動蒸気泡４８０を形成するために過剰駆動（例えば、更に加熱）され得る。この駆動蒸気泡４８０は、第２の先細チャネル１４０内および第２の流体アクチュエータ１３０の前の更なる流体が、第２のチャネルブレーク４５０の方へ流れるのを防止することができる。この駆動蒸気泡４８０は、第２の流体アクチュエータ１３０の後に配置された或る量の微少量の流体を第２の先細チャネル１４０へ更に押すことができる。駆動蒸気泡４８０は、第２の先細チャネル１４０のテーパにおける通路内に遮断（ブレーク）を再形成することができ、その結果、第２の先細チャネル１４０内の方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡が再び、第２のチャネルブレーク４５０の先端で終了し、第２のチャネルブレーク４５０の終端で再び始まる。
【００２８】
デバイス４００の動作の第５段階において、第４段階における第１の先細チャネル１４０から流体チャンバ４７０に入り始める微少量の流体は、第１の先細チャネル１４０から出て流体チャンバ４７０へ完全に入る。第５段階において、第４段階において駆動蒸気泡４８０により第２の先細チャネル１４０へ押し込まれた微少量の流体は、第２の先細チャネル１４０に沿って流体チャンバ４７０の方へ移動する。この微少量の流体は、第２の先細チャネル１４０内で不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力の結果として第２の先細チャネル１４０の中を移動し続ける。この微少量の流体は、柱状構造４７２により生じた流体チャンバ４７０内で不均衡にされた方向性のある正味の毛細管駆動力の結果として流体チャンバ４７０へ入り始めることができる。かくして、流体チャンバ４７０により第１及び第２の先細チャネル１４０から受け取られた微少量の流体は、第２の流体処理チップ１２０ｂの上の第１及び第２の流体アクチュエータ１３０の制御された付勢の結果として、制御された比率で、流体チャンバ４７０内で混合することができる。第２の流体処理チップ１２０ｂは、第１及び第２の先細チャネル１４０から流体チャンバ４７０に入る微少量の流体を処理することができる。
【００２９】
図５は、微少量の流体を第１の流体処理チップ１２０ａから第２の流体処理チップ１２０ｂに移送するための一連の動作を実行することができる別のデバイス５００の上面図を示す。
【００３０】
デバイス５００は、第１及び第２の先細チャネル１４０にそれぞれ結合された第１及び第２の流体リザーバ２１５を含むことができる。一例において、第１及び第２の先細チャネル１４０は、互いに平行に配置され得る。デバイス５００は更に、第１及び第２のチャネルブレーク４５０を含むことができる。第１及び第２のチャネルブレーク４５０はそれぞれ、第１及び第２の先細チャネル１４０の通路内に配置されることができ、それらの全ては、第１の流体処理チップ１２０ａの上に配置され得る。第１及び第２の流体アクチュエータ１３０（例えば、抵抗器）がそれぞれ、第１及び第２の先細チャネル１４０に近接して、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端の直前に配置され得る。第１及び第２の流体アクチュエータ１３０は、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端から少し離れて配置されることができ、その結果、この空間内の或る量の流体が、第１及び第２のアクチュエータ１３０によってそれぞれ付勢され得る。
【００３１】
デバイス５００は更に、第１の先細チャネル１４０の通路に配置され得る第３のチャネルブレーク４５０を含むことができる。第３のチャネルブレーク４５０は、第２の流体処理チップ１２０ｂの上に配置され得る。第３の流体アクチュエータ１３０（例えば、抵抗器）が、第１の先細チャネル１４０に近接して、第３のチャネルブレーク４５０の先端の直前に配置され得る。第３の流体アクチュエータ１３０は、第３のチャネルブレーク４５０の先端から少し離れて配置されることができ、その結果、この空間内の或る量の流体が、第３の流体アクチュエータ１３０によって付勢され得る。第１の先細チャネル１４０は、第３のチャネルブレーク４５０の後で第２の流体処理チップ１２０ｂの端部まで延びている。
【００３２】
デバイス５００は更に、柱状構造４７２を含むことができる流体チャンバ４７０を含むことができる。この例において、流体チャンバ４７０は、第２の流体処理チップ１２０ｂの上に配置され得るが、第２の先細チャネル１４０にのみ結合され得る。流体チャンバ４７０は、第２の先細チャネル１４０からの流体がより大きな量の流体を生じさせるために蓄積することができる空間を提供することができ、このより大きな量の流体は、第２の流体処理チップ１２０ｂにより処理され得る。
【００３３】
デバイス５００の動作の第１段階で示された例において、第１及び第２の流体リザーバ２１５の双方からの或る量の流体の少なくとも一部は、第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂ上へ引かれることができる。係る微少量の流体の一方または双方は、第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂにより処理され得る。第１及び第２の処理チップ１２０ａ及び１２０ｂ上に引かれた当該量の微小流体はそれぞれ、第１及び第２のチャネルブレーク４５０の先端において停止する。
【００３４】
デバイス５００の動作の第２段階において、第１の流体アクチュエータ１３０が、微少量の流体を押して第１の先細チャネル１４０における第１のチャネルブレーク４５０を通過させるように第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡（図示せず）を形成するために付勢（例えば、加熱）され得る。図示されたように、第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体が流入し、第１のチャネルブレーク４５０を満たして、第１の先細チャネルを閉じることができる。微少量の流体は、第１のチャネルブレーク４５０の直後の第１の先細チャネル１４０の部分に入り始めることができる。
【００３５】
デバイス５００の動作の第３段階において、第１の流体アクチュエータ１３０は、第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体に駆動蒸気泡４８０を形成するために過剰駆動（例えば、更に加熱）され得る。この駆動蒸気泡４８０は、第１の先細チャネル１４０内および第１の流体アクチュエータ１３０の前の更なる流体が、第１のチャネルブレーク４５０の方へ流れるのを防止することができる。この駆動蒸気泡４８０は、第１の流体アクチュエータ１３０の後に配置された或る量の微少量の流体を第１の先細チャネル１４０へ更に押すことができる。駆動蒸気泡４８０は、第１の先細チャネル１４０のテーパにおける通路内に遮断（ブレーク）を再形成することができ、その結果、第１の先細チャネル１４０内の方向性のある正味の毛細管駆動力の不均衡が再び、第１のチャネルブレーク４５０の先端で終了し、第１のチャネルブレーク４５０の終端で再び始まる。第３段階において、第２の流体アクチュエータ１３０は、微少量の流体を押して第２の先細チャネル１４０における第２のチャネルブレーク４５０を通過させるように第２の先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡（図示せず）を形成するために付勢（例えば、加熱）され得る。図示されたように、第２の先細チャネル１４０内のこの微少量の流体が流入して、第２のチャネルブレーク４５０を満たして、第２の先細チャネルを閉じることができる。この微少量の流体は、第２のチャネルブレーク４５０の直後の第２の先細チャネル１４０の部分に入り始めることができる。
【００３６】
デバイス５００の動作の第４段階において、第３段階において第１の先細チャネル１４０へ押し込まれた微少量の流体は、第１の先細チャネル１４０に沿って第３のチャネルブレーク４５０の方へ移動し続けることができる。この微少量の流体は、第３のチャネルブレーク４５０の先端において停止することができる。第４段階において、第２の流体アクチュエータ１３０が、微少量の流体を押して第２の先細チャネル１４０における第２のチャネルブレーク４５０を通過させるように第２の先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡（図示せず）を形成するために付勢され続けることができる。図示されたように、第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体が、第１のチャネルブレーク４５０の直後の第１の先細チャネルへ更に流入し続けることができる。
【００３７】
デバイス５００の動作の第５段階において、第３の流体アクチュエータ１３０が、微少量の流体を押して第１の先細チャネル１４０における第１のチャネルブレーク４５０を通過させるように第１の先細チャネル１４０内の微少量の流体内に駆動蒸気泡（図示せず）を形成するために付勢（例えば、加熱）され得る。次いで、デバイス５００の動作の第４段階において第３のチャネルブレーク４５０の先端において停止した微少量の流体が流入して、第３のチャネルブレーク４５０を満たして第１の先細チャネル１４０を閉じることができる。微少量の流体が、第１のチャネルブレーク４５０の直後の第１の先細チャネル１４０の部分に入り始めることができる。第５段階において、第４段階において第２の先細チャネル１４０へポンプピングされた微少量の流体は、第２の先細チャネル１４０に沿って流体チャンバ４７０の方へ移動し続けることができる。微少量の流体は、第２の先細チャネル１４０から流体チャンバ４７０へ流入して当該流体チャンバ４７０を満たすことができる。第２の流体処理チップ１２０ｂは、第１及び第２の先細チャネル１４０から第３のチャネルブレーク４５０及び流体チャンバ４７０に入る微少量の流体の１つ又は複数をそれぞれ処理することができる。
【００３８】
上述されたことは、本開示の例である。当然のことながら、本開示を説明するために構成要素または方法のあらゆる考えられる限りの組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者ならば、本開示の多くの更なる組み合わせ及び置換が可能であることを認識するであろう。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲に入る全ての係る代替、変更、及び変形を含むことが意図されている。
【００３９】
上記の説明は、説明される原理の例を例示および説明するために与えられた。本説明は、これら原理を網羅的にする又は開示された何らかの全く同一の形態に制限することが意図されていない。上記の教示に鑑みて、多くの変更および変形が可能である。上述されたことは、例である。当然のことながら、構成要素または方法のあらゆる考えられる限りの組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者ならば、多くの更なる組み合わせ及び置換が可能であることを認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲に入る全ての係る代替、変更、及び変形を含むことが意図されている。更に、本開示または特許請求の範囲が「a」、「an」、「第１の」又は「別の」要素またはその等価物を列挙する場合、２つ以上の係る要素を必要とせず又は排除せずに、１つ又は１つより多い係る要素を含むと解釈されるべきである。本明細書で使用される限り、用語「含む」は、以下に限定されないが含むことを意味し、用語「含んでいる」は、以下に限定されないが含んでいることを意味する。用語「基づいて」は、少なくとも部分的に基づいていることを意味する。
【図１】
2020516455.tif 000003
【図２Ａ】
2020516455.tif 000004
【図２Ｂ】
2020516455.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020516455.tif 000009
【図５】
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【国際調査報告】
2020516455.tif 000011