(57)【要約】【課題】マイクロ流体デバイス中に符号化された情報を光学的に読み取る方法を提供する。【解決手段】本マイクロ流体デバイスは、インプット・マイクロチャネルと、マイクロ流体モジュールと、ノードのセットとを含む。第一セットのノードは、インプット・マイクロチャネルを、マイクロ流体モジュールの１つに連結し、第二セットのノードは、マイクロ流体モジュールの順序対を形成するために、マイクロ流体モジュールの１つを別のモジュールに連結し、第一および第二セットの諸ノードは相異なる液体ピンニング力を有する。インプット・マイクロチャネルの中に投入された液体は、これらノードの液体ピンニング力によって決まる順序で、マイクロ流体モジュールの各々を通る液体の順序付けられた通過をもたらす。この液体の通過は、デバイスを通る液体の順序付けられた通過に従って展開する光学的に可読な動的パターンを生成する。【選択図】図１
2020524782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体デバイス中に符号化された情報を光学的に読み取る方法であって、
インプット・マイクロチャネルと、
少なくとも２つのマイクロ流体モジュールと、
第一セットおよび第二セットを含む、各少なくとも２つのノードの、ノードの２つのセットであって、
前記第一セットの各ノードは、前記インプット・マイクロチャネルを前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールのそれぞれ１つに連結し、
前記第二セットの各ノードは、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールのそれぞれ２つの順序対を連結し、
前記ノードの第一セットおよび前記第二セットの各々中の諸ノードは相異なる液体ピンニング力を有する、
前記ノードの２つのセットと、
を含む、前記マイクロ流体デバイスを用意するステップ、および
液体を前記インプット・マイクロチャネルに投入するステップであって、これにより、この液体は、前記ノードの前記相異なる液体ピンニング力によって決まる順序で、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々を通過する、前記投入するステップ、および
前記液体によって生じた動的パターンを光学的に読み取るステップであって、このパターンは、前記液体が、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々を通過する前記順序に従って動的に展開する、前記読み取るステップ、
を含む、方法。
【請求項２】
前記動的パターンを光学的に読み取るステップは、
前記動的パターンを光学的に読み取るステップが、前記液体が前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々を通過するにつれ、前記液体によって生じた前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの光コントラストの変化を検出するステップを含むこと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記用意されたデバイスの前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの少なくとも１つが、
前記モジュールの流路上に配置された材料のスポットのパターンを形成する光学的に可読な媒体を含み、前記スポットは目視の検査では検出可能でなく、
前記動的パターンを光学的に読み取るステップが、前記液体が前記スポットのパターンを浸潤させるのにつれ、前記液体によって生じる前記スポットのパターンの光コントラストの前記変化を検出するステップを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記用意されたデバイスの前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの少なくとも１つが、
前記モジュールの流路上に配置された、材料のスポットのパターンを形成する光学的に可読な媒体を含み、前記スポットは、第一材料の第一スポットおよび第二材料の第二スポットを含み、前記第一材料は、前記投入された液体中で前記第二材料よりも溶解性が低く、
前記動的パターンを光学的に読み取るステップは、前記第二スポットが前記マイクロ流体モジュールの前記少なくとも１つ中を通過する前記液体中に溶解され、これによって洗い流され始めた後で、前記第一スポットによって形成される残存パターンを光学的に読み取るステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記用意されたデバイスの前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々が、前記モジュールの流路上に配置された材料のスポットのパターンを形成する光学的に可読な媒体を含み、
前記動的パターンを光学的に読み取るステップは、前記第二スポットが前記マイクロ流体モジュールの各々中を通過する前記液体中に溶解され、これによって洗い流され始めた後で、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々の中で前記第一スポットによって形成される残存パターンを光学的に読み取るステップを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記動的パターンを光学的に読み取るステップが、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々中の前記第一スポットおよび前記第二スポットの各々によって形成される初期パターンを光学的に読み取るステップをさらに含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記用意されたデバイスの前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの前記光学的に可読な媒体の前記残存パターンが、異なる鍵のセットを形成するそれぞれの鍵を符号化し、前記方法が、
前記それぞれの鍵に関する光学的に読み取られた情報を格納するステップと、
前記それぞれの鍵に関する情報が光学的に読み取られた前記順序に関する順序情報を格納するステップと、
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの各々中の各光学的に可読な媒体の前記スポットが、二次元格子に従って配置される、
請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記格子の連続するセルの間のピッチが１１０μｍ以上である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記格子がｑ×ｒのセルを含み、ｑおよびｒの各々が４以上である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記用意されたデバイスのノードの前記２つのセットの各々の前記ノードが、前記デバイスのユーザによって見られないように、前記デバイス中に隠されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのセットの各々の前記ノードは、前記ノードの各々が、液体をそのノードに停止するか、もしくはそれを通って液体を通過させることができるように構成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
用意された前記マイクロ流体デバイスが、
ｍ個の配流マイクロチャネルのセット（ｍ≧２）と、
前記ｍ個の配流マイクロチャネルとそれぞれ流体連通する、ｍ個のマイクロ流体モジュールのセットと、
各々が、前記ｍ個のマイクロ流体モジュールそれぞれの１つのアウトプットに連結された、ｍ個のアウトプット・マイクロチャネルのセットと、
を含み、
前記第一セットが、前記インプット・マイクロチャネルと前記配流マイクロチャネルとの間の流体連通を確立するため、各々が前記インプット・マイクロチャネルから分岐し、前記配流マイクロチャネルのそれぞれ１つにさらに分岐するｍ個のノードを含み、
前記第二セットが、各ｍ個のノードのｍ個のサブセットを含み、
前記ｍ個のアウトプット・マイクロチャネルの各々が、ｍ個のノードの前記ｍ個のサブセットの、それぞれ１つの前記ｍ個のノードの各々に分岐し、
前記第一セットの各々の中、および前記第二セットのノードの前記ｍ個のサブセットの各々の中の諸ノードが相異なる液体ピンニング力を有し、これにより、前記インプット・マイクロチャネル中に導入された液体が前記ｍ個のマイクロ流体モジュールの各々を通過する前記順序が、前記第一セットおよび前記ｍ個のサブセットの前記ノードの前記相異なる液体ピンニング力によって決まる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
用意された前記マイクロ流体デバイスが診断テスト用のテスト・デバイスとして構成され、
前記ｍ個のマイクロ流体モジュールの少なくとも１つが、前記診断テストを可能にするための試薬を含む流路を有する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記投入された液体が、前記第一セットおよび前記第二セットの各々の前記ノードの前記相異なる液体ピンニング力によって決まる前記順序に従って、前記ｍ個のマイクロ流体モジュールの残りのモジュールを通過する前に、最初に、前記ｍ個のマイクロ流体モジュールの、前記試薬を含む前記少なくとも１つの各々を通過する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
提供された前記デバイスのノードの前記第一セットおよびノードの前記第二セットが一緒になってｍ個のノードのｍ＋１個のセットを形成し、これらが、ｍ×（ｍ＋１）個のノードのアレイとして、クロスバ・スイッチ構成で配置される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
用意された前記マイクロ流体デバイスが、第一レベルおよび第二レベルを含む、別個の平行なレベルを含み、
前記インプット・マイクロチャネルおよび前記アウトプット・マイクロチャネルの両方が前記第一レベル上に画定され、前記配流マイクロチャネルが前記第二レベル上に画定される、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
各ｍ個のノードの前記ｍ＋１個のセットの前記ノードの少なくともサブセットが、
第一レベル上に形成されたキャビティであって、前記キャビティはその上部側がオープンである、前記キャビティと、
前記第一レベル上の取入れポートであって、前記取入れポートは、前記インプット・マイクロチャネル、または前記アウトプット・マイクロチャネルの１つから分岐し、前記キャビティの進入部を介して前記キャビティと連通している、前記取入れポートと、
前記第二レベル上の前記配流マイクロチャネルの１つに分岐する放出ポートと、
前記キャビティと前記放出ポートとの間の流体連通を確立するため、前記キャビティから前記放出ポートに延びるビアと、
を含み、
前記キャビティが、前記取入れポートを満たす水性液体が前記アウトプット・ポートに到達するのを阻止するように構成された液体遮断素子を含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビアが、前記第一レベルと前記第二レベルとの間の、前記デバイスの第三レベルにおいて、前記キャビティの前記上部側の反対位置に位置する前記キャビティの底部側から、下方に前記放出ポートに延びる、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１による前記方法の全ステップを実行することによって、前記マイクロ流体デバイス中に符号化された情報を光学的に読み取るステップと、
読み取られた前記動的パターン中に符号化された情報を復号するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記復号された情報に基づいて前記マイクロ流体デバイスを認証するステップ、
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記マイクロ流体デバイスを認証するステップが、前記デバイスとともに提供されたその識別符号にさらに基づく、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記用意されたデバイスの前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールが、相異なる鍵のセットを形成するそれぞれの鍵を符号化している、それぞれ光学的に可読な媒体を含み、
光学的に情報を読み取るステップが、前記それぞれの鍵に関する情報を光学的に読み取るステップを含み、前記方法が、
前記それぞれの鍵に関する情報、および前記それぞれの鍵に関する情報が光学的に読み取られた前記順序に関する順序情報を格納するステップ、
をさらに含み、
情報を復号するステップが、前記順序情報とともに読み取られた前記少なくとも２つの鍵を解釈するステップを含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
マイクロ流体デバイス中に情報を符号化する方法であって、前記方法は、
符号化情報データおよびマイクロ流体デバイスを用意するステップを含み、前記マイクロ流体デバイスは、
インプット・マイクロチャネルと、
少なくとも２つのマイクロ流体モジュールと、
第一セットおよび第二セットを含む、各少なくとも２つのノードの、ノードの２つのセットと、
とを含み、
前記第一セットの各ノードは、前記インプット・マイクロチャネルを前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールのそれぞれ１つに連結し、
前記第二セットの各ノードは、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールの２つのそれぞれの順序対を連結し、
ノードの前記第一セットおよび前記第二セットの各々の前記ノードは、前記ノードの各々の液体ピンニング力が変更できるように、変更可能であり、
前記用意された符号化情報データに基づいて、前記ノードが、ノードの前記第一セットおよび前記第二セットの各々中で相異なる液体ピンニング力を有するように、前記ノードのサブセットのノードの一部を変更する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にマイクロ流体デバイスの分野に関する。本発明は、かかるデバイスに対する検証もしくはセキュリティ機能またはその両方、ならびに、マイクロ流体デバイス中のかかる機能を光学的に読み取り、復号および符号化するための方法にさらに関する。諸実施形態において、かかる方法は、迅速テスト・デバイス（例えば、看護点のテスト・デバイスおよび市販のテスト具）など、診断テスト用のテスト・デバイスに応用される。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体は、マイクロ・スケールのチャネルに、通常、サブミリメートル領域の量で、通常は閉封（ｃｏｎｓｔｒａｉｎ）された少量の流体の正確な制御および操作で取り扱われる。マイクロ流体の顕著な特徴は、液体がマイクロ・スケールで呈する特異な挙動に由来する。マイクロ流体状の液体のフローは、通常、層状である。マイクロメートル領域の横寸法を有する構造体を作製することによって、１ナノリットルを十分に下回る体積を得ることができる。マイクロ流体デバイスは、一般にマイクロ加工されたデバイスを言い、これは、液体を送流し、サンプリングし、混合し、解析し、投与するために用いられる。
【０００３】
多くのマイクロ流体デバイスは、ユーザ・チップ・インターフェースおよび閉流路を有する。閉流路は、例えば漏洩および蒸発に関する問題を最小化しながら、機能素子（例えば、ヒータ、ミキサ、ポンプ、ＵＶ検出器、バルブなど）の１つのデバイスへの統合を容易にする。多くの場合、液体サンプルの分析は一連のステップ（例えば、ろ過、試薬の溶解、加熱、洗浄、信号の読み取りなど）を必要とする。
【０００４】
迅速診断テスト（ＲＤＴ：ｒａｐｉｄ  ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  ｔｅｓｔ）デバイスは、素早い容易な医療診断テストに用いられるデバイスである。これらは、通常、数時間以内で結果を得ることを可能にする。これらは、とりわけ、看護点（ＰＯＣ：ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）のテスト・デバイスおよび市販（ＯＴＣ：ｏｖｅｒ−ｔｈｅ−ｃｏｕｎｔｅｒ）のテスト具を含む。
【０００５】
看護点（ＰＯＣ）のテスト・デバイスは、看護点でのテストのために用いられるデバイスであり、臨床テスト（ｂｅｄｓｉｄｅ  ｔｅｓｔｉｎｇ）とも呼ばれる。かかるデバイスは、看護点、例えば、患者看護の時点および場所で、またはその近くでの医療診断テスト実施を可能にする。市販（ＯＴＣ）のテスト具も類似のデバイスである。但し、これらは、通常、ＰＯＣデバイスよりも簡単であり、テスト自体を、例えば、自宅またはヘルスケア施設以外のところでヘルスケア・スタッフの援助なしに行う人達のために、多くの場合、薬局で購入することができる。
【０００６】
かかるテスト・デバイスは、通常、例えばハンドヘルド・デバイスなどの携帯式で、使用が易しく、製造コストが低く、素早く使える。したがって、これらは、世界保健機構（ＷＨＯ：Ｗｏｒｌｄ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）によって、各種の病気の中でも特に感染症と戦うため、およびかかる疾病が流行している国々における健康を改善するために必須の技術と見なされている。ＯＴＣデバイスは、例えば、治療を監視するため（例えば、血液抗凝固薬の適切な投薬量を確実にするため）、血液中のグルコースを監視するため、または体液中の乱用ドラッグを検出するためにしばしば使用される。
【０００７】
最も広く使われている診断デバイスは、おそらくは、いわゆる「側方流分析具（ｌａｔｅｒａｌ  ｆｌｏｗ  ａｓｓａｙｓ）」であり、これは、サンプルが、それが沿って流れるストライプ上に存在する試薬と反応する、セルロースのストライプに依拠している。かかるデバイスは、ストリップ・テストとも呼ばれ、通常、テストを行うため液体中に浸漬するようなスティックの形で提供される。検体がサンプル中に存在すると、発色信号などのビジュアル・キューがストライプ上に現れる。類似のテスト・デバイスが、マラリア、肝炎ウイルス、ＨＩＶ、心不全に関するバイオマーカなどを検出するために使われている。
【０００８】
疾病に加えて、本明細書で対象とされるテスト・デバイスは、妊娠または排卵など、特定の状態を検出するためにも一般に用いられる。
【０００９】
かかるテスト具が偽造され、または不適切に販売されていることに関し、数多くの報告および警告がなされている。例えば、いくつかの情報源は、リーシュマニア症を診断するための偽造されたテスト具が販売されていたことを報告している。さらに、偽造の妊娠テスト具、グルコース監視用の偽造のテスト具、および偽造のヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ：ｈｕｍａｎ  ｉｍｍｕｎｏｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｖｉｒｕｓ）のテスト・キット（元来は妊娠または他の状態をテストするため設計されたもの）が、数多の欺瞞品とともに販売されていることが報告されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＷＨＯは、テスト具のこれら偽造が一部の疾病の監視、検出、および撲滅を妨げていると信じている。一部の疾病の予防、治療、検出、および撲滅に対しては、通常、協調したグローバルな監視が必要とされるので、このことは大規模な感染症疾病に関して特に憂慮される。通常、一部の疾病の監視、検出、および撲滅のためのプログラムは、雑多な種類の患者およびヘルスケア施設（例えば、巡回出先診療所、対病院）を含む。したがって、医療製品の偽造の問題に関し、勧告を提供し、意識を高めるため、ＩＭＰＡＣＴ（ｈｔｔｐ：／／ａｐｐｓ．ｗｈｏ．ｉｎｔ／ｉｍｐａｃｔ／ｅｎ／）と呼ばれるタスク・フォースが設立されている。このタスク・フォースは、偽造薬品に焦点を当て、医療製品パッケージにセキュリティ機能を加えるための一般的アプローチに関する有用な勧告を提出している。
【００１１】
残念ながら、かかるセキュリティ機能は、実際上では頻繁に破られている。本発明は、プログラム可能な検証機能を備えたマイクロ流体デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
或る態様によれば、本発明は、マイクロ流体デバイス中に符号化された情報を光学的に読み取る方法として具現化される。このマイクロ流体デバイスは、インプット・マイクロチャネル、マイクロ流体モジュール、およびノードのセット、を含む。第一セットの各ノードは、インプット・マイクロチャネルをマイクロ流体モジュールの１つに連結する。第二セットの各ノードは、マイクロ流体モジュールの順序対（ｏｒｄｅｒｅｄ  ｐａｉｒ）を形成するためにマイクロ流体モジュールの１つを別のモジュールに連結する。第一および第二セットの諸ノードは、相異なる液体ピンニング力を有する。本方法は、マイクロ流体デバイスを用意するステップと、通過流が、デバイスを通る該通過流の進展に従って展開する光学的に読み取りが可能な動的パターンを生成するように、各々のノードの液体ピンニング力によって決まる順序で、マイクロ流体モジュールの各々を通る液体の順序付けられた通過を生じさせるため、液体をインプット・マイクロチャネルに投入するステップと、を含む。本方法は、生成された動的パターンを光学的に読み取るステップをさらに含む。
【００１３】
別の態様によれば、本発明は、マイクロ流体デバイス中に情報を符号化する方法として具現化される。このマイクロ流体デバイスは、インプット・マイクロチャネル、マイクロ流体モジュール、およびノードのセットを含む。第一セットの各ノードは、インプット・マイクロチャネルをマイクロ流体モジュールの１つに連結する。第二セットの各ノードは、マイクロ流体モジュールの順序対を形成するためにマイクロ流体モジュールの１つを別の１つに連結する。第一および第二セットのノードは、用意された符号化情報データに基づいて、相異なる液体ピンニング力を有するように変更することができる。本方法は、符号化する情報データおよびマイクロ流体デバイスを用意するステップと、用意された符号化情報データに基づいて、第一セットおよび第二セットの諸ノードが相異なる液体ピンニング力を有するように、ノードのサブセットを変更して情報を符号化するステップとを含む。
【００１４】
本発明を具現化した方法を、それら方法が依拠するマイクロ流体デバイスと併せ、添付の図面を参照しながら非限定な例として以降に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】諸実施形態で用いられる、横断チャネル構成、およびクロスバ・スイッチ構成のノードのプログラマブル・アレイを備えたマイクロ流体デバイスの上面図であり、本デバイスはシリコン中に３Ｄ作製される。
【図２】３Ｄ型ノードの上面図を示し、これは、諸実施形態において、図１のデバイス中で有利に用いることができる。このノードは液体ピンニング構造体を含み、該構造体は、図３中に示されるように、ノードを活性化するために、ノードのキャビティ中にうまく配置された浸潤材料によって膜敷き（ｆｏｉｌ）することができる。
【図３】３Ｄ型ノードの上面図を示し、これは、諸実施形態において、図１のデバイス中で有利に用いることができる。このノードは液体ピンニング構造体を含み、該構造体は、図３中に示されるように、ノードを活性化するために、ノードのキャビティ中にうまく配置された湿潤材料によって膜敷きすることができる。
【図４】図１に示された構成を有する試作デバイスの上面図の写真（グレイレベルは、描写目的で高コントラスになっている）であり、その活性化されたノードが強調されている。
【図５】諸実施形態に関わるマイクロ流体デバイスの可能な作製方法を示す３Ｄ図であり、この作製方法は、インジェクション・モールド技法に依拠している。
【図６】諸実施形態に関わるマイクロ流体デバイスの可能な作製方法を示す３Ｄ図であり、この作製方法は、インジェクション・モールド技法に依拠している。
【図７】３層のデバイス（またはその部分）の分解立体図であり、他の諸実施形態にも関わるように、その流路はウイッキング媒体（例えば紙）上に有利に実装することができる。
【図８】３層のデバイス（またはその部分）の分解立体図であり、他の諸実施形態にも関わるように、その流路はウイッキング媒体（例えば紙）上に有利に実装することができる。
【図９】３層のデバイス（またはその部分）の分解立体図であり、他の諸実施形態にも関わるように、その流路はウイッキング媒体（例えば紙）上に有利に実装することができる。
【図１０】３層のデバイス（またはその部分）の分解立体図であり、他の諸実施形態にも関わるように、その流路はウイッキング媒体（例えば紙）上に有利に実装することができる。
【図１１】図７または図８によるデバイスの上面図を概略的に表す。
【図１２】諸実施形態に関わるように、クロスバ・スイッチ構成に連結された８つのマイクロ流体モジュールを含む別のマイクロ流体デバイスの上面図である。
【図１３】図２のノードの別形の上面図であり、諸実施形態に関わるように、この図ではノードは２つの配流チャネルに分岐している。
【図１４】中に形成された光学的に可読な媒体を備えたｍ個のモジュール（ｍ＝２，３，・・・，３６）を含むデバイスを概略的に表し、諸実施形態に関わるように、この媒体は諸モジュールに亘って配置された材料のスポットを含む。
【図１５】隠しパターンを含む光学的に可読な媒体を表す。図１５は、付加された溶解性スポットによって、どのように非溶解性スポットのパターンを全般的なパターン中に隠すことができるかを示す。諸実施形態におけるように、溶解性スポットは、パターンが中に配置されたモジュールの流路を浸潤する液体によって溶解され洗い流される。
【図１６】隠しパターンを含む光学的に可読な媒体を表す。図１６は、諸実施形態におけるように、実際のデバイスを作動している間に、単一のモジュールに対し捉えられたスクリーンショットのシーケンスを示す。
【図１７】隠しパターンを含む光学的に可読な媒体を表す。図１７は別個のモジュール中に現れた非溶解性スポットの残存パターンを示す。
【図１８】諸実施形態による、図１７中の非溶解性スポットの残存パターン中に特に符号化された情報を復号する方法のハイレベルでのステップを示すフローチャートである。
【図１９】諸実施形態による、図１７中の光学的に可読な媒体によって情報を符号化する方法のハイレベルでのステップを示すフローチャートである。
【図２０】図１７のより単純な別形を示し、これによって、図１のものと類似なデバイスのマイクロ流体モジュール中で、液体がプログラムされたモジュールのシーケンスを通過することによって生じる、光コントラストの変化を検出することにより動的パターンが光学的に読み取られる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
諸実施形態に関わるように、添付の図面は、デバイスまたはその部分の単純化された表現を示す。諸図面に表された技術的諸特徴は必ずしも正確な縮尺ではない。図中の類似なまたは機能的に類似な素子には、別途に示されたものを除き、同じ参照符号を割り当てられている。
【００１７】
本発明の詳細な実施形態が、請求対象の構造体および方法を説明し、例示するために本明細書に開示され、これら構造体および方法は、様々な形態に具現化することができ、いかなる面においても、網羅的であることまたは開示された実施形態に限定することは意図されていない。当業者には、開示された実施形態の範囲および趣旨から逸脱することのない多くの修改および別形が明白であろう。本明細書で用いられる用語は、１つ以上の実施形態の原理、実際上の応用、または市販の技術の技術的な改良を最善に説明し、他の当業者が本明細書に開示された諸実施形態を理解できるように選択されたものである。説明では、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の機能および技法の詳細を省略することがある。
【００１８】
明細書中の「１つの実施形態」、「或る実施形態」、「例示の実施形態」などへの参照は、説明された実施形態が、１つ以上の特定の特徴、構造、または特性を含み得ることを示すが、当然のことながら、かかる特定の特徴、構造、または特性は、本明細書で開示された本発明の各実施形態いずれにも共通であることもないこともある。さらに、かかる文言は、必ずしも、いずれか１つの特定の実施形態それ自体に言及するものではない。しかして、或る実施形態に関連して１つ以上の特定の特徴、構造、または特性が説明された場合、該当箇所について、明示で述べられているかどうかにかかわらず、他の実施形態に関連して、かかる１つ以上の特徴、構造、または特性に及ぶ当業者の知識があることが想定されている。
【００１９】
本発明の様々な実施形態の説明において、セット中の「各」素子への言及がされることがあるが（例えば「ｍ個のノードの各追加のセットがアウトプット・マイクロチャネルの所与の１つから分岐する・・・」）、単語「各」の使用は例示目的だけのためのものであり、特許請求の範囲に述べられているように、本発明の諸実施形態は、説明された各素子よりも少ない素子を用いて実践することも可能であることに留意すべきである。
【００２０】
本発明の実施形態の開示を不明瞭にしないために、以下の詳細な説明は、明瞭な説明および例示のために組み合わされていることがある、当該技術分野で周知の特定の処理ステップまたはオペレーションを包含していることがある。いくつかの例では、当該技術分野で周知の特定の処理ステップまたはオペレーションが詳しく説明されていないか、もしくは全く説明されていない、またはその両方のことがある。本発明の実施形態の以下の開示は、特有の素子、機能、構造体、またはそれらの特性に、比較的に焦点を当てていることを理解されたい。
【００２１】
以下の詳細な説明は次のように組み立てられている。最初に、セクション１では本発明の一般原理を説明する。セクション２では、諸実施形態による方法を実装するのに用いることが可能なデバイスを説明する。セクション３では、具体的な実施形態について説明する。
【００２２】
以降の説明において、参照符号に対し、場合により簡易表記が使われる。例えば、参照符号１２０，・・・，６２０に換えて、表記「ｋ２０」、ｋ＝１，・・・，６、が使われることがある。しかして、表記「ｋ２０」は、参照符号１２０，４２０，および６２０を特定的に包含し、これらは、それぞれ図１、７、および１３中に表されているように、相異なるマイクロ流体デバイス１、４、および６のマイクロ流体ノードに関する。
【００２３】
１．一般原理
本発明の或る態様が最初に説明され、これは、マイクロ流体デバイスｋ中に符号化された情報を光学的に読み取る方法に関する。
【００２４】
本方法で用いられるマイクロ流体デバイスｋ（ｋ＝１，・・・，６）は、マイクロメートル領域内の、すなわち、通常は１μｍ〜１００μｍの間の少なくとも１つの特性寸法（例えば、幅または深さ）を有するマイクロチャネルおよび他のマイクロ流体機能を含む。さらに、かかるデバイスのいくつかの特定の構造体は、ナノスケール領域またはミリメートル領域内であってよい。一般的には、本デバイス全体としては、通常、例えばセンチメートル領域内であってよい。
【００２５】
かかるデバイスｋは、インプット・マイクロチャネルｋ１０および少なくとも２つのマイクロ流体モジュールｋ４ｌを含む。本デバイスは、マイクロ流体ノードｋ２０をさらに含み、これらは２つのセット、すなわち、ノードの第一セットおよび第二セットに区分けすることができる。各セットは少なくとも２つのノードを含む。
【００２６】
第一セットの各ノードは、インプット・マイクロチャネルｋ１０を該少なくとも２つのマイクロ流体モジュールｋ４ｌのそれぞれ１つに連結する。かかるノードの各々は、インプット・マイクロチャネルｋ１０から分岐し、例えば配流マイクロチャネルｋ３ｌを介して、これらモジュールのそれぞれ１つにさらに分岐する。しかして、第一セットのノードは、インプット・マイクロチャネルから該チャネルが分岐するモジュールへの流体連通を潜在的に確実にすることができる。
【００２７】
第二セットの各ノードは、液体が所与のモジュールの順序対を通過することが潜在的にできるように、前記少なくとも２つのマイクロ流体モジュールｋ４ｌのうちの２つによるそれぞれの順序対を連結する。
【００２８】
このとき、ノードの第一セットおよび第二セットの各々において、ノード群ｋ２０は、相異なる液体ピンニング力を有する。その結果、インプット・マイクロチャネルに導入された液体がマイクロ流体モジュールの順序対を通って通過する程度は、第一セットおよび第二セットのノードの相異なる液体ピンニング力に応じて変わる。言い換えれば、ノードの相異なるピンニング力が、液体がモジュールに到達する順序、すなわち、モジュールが活性化される順序を決める。
【００２９】
後記で詳しく説明するように、ノードの相異なるピンニング力は、ノードは変更することが可能であるという事実からもたらされる。しかしてデバイスにより可能となる効果的な連結は、ノードの変更状態に左右される。ノードの液体ピンニング力が可変であることは、デバイスが設定可能であることを意味する。言い換えれば、ノードを変更できるという事実は、ノードの変更状態に基づいてマイクロ流体回路を設定することを可能にする。すなわち、このマイクロ流体回路は、ノードを適切にプログラミングすることによってプログラムすることができる。結果として、マイクロ流体モジュールｋ４ｌは、当初にインプット・マイクロチャネルに導入された液体が、モジュールのプログラムされたシーケンスを通過することが可能なように、有効に連結することができる。
【００３０】
モジュールの合計数ｍが２より大きい、すなわちｍ＞２であると仮定すると、実際上では、デバイスのモジュールの合計数の全てが、必ずしも液体によって到達される必要はないことになる。すなわち、これらモジュールは、全てではないにせよ、ノードの各々の実際のピンニング力に応じて、或る特定の時間経過の後、液体によって浸潤され得る。但し、本目的の上では、モジュールの少なくとも２つが、これらのモジュールを満たす液体の動的なパターンを可能にするように、（ノードのプログラミングに従い）所与の順序で液体によって効果的に到達されることになる。
【００３１】
上記に基づき、作動において、液体がインプット・マイクロチャネルｋ１０中に投入される。次いで、投入された液体は、第一セットのノードによって、デバイスｋの少なくとも２つのモジュールの１つまたはその各々に到達することになる。液体は、次いで、別の１つに、また、さらには、第二セットのノードｋ２０のピンニング力によって可能な程度において、これら少なくとも２つのモジュールの各々に到達することになる。結果として、液体は、該少なくとも２つのマイクロ流体モジュールｋ４ｌの各々を通過することが可能である。さらに、液体がモジュールに到達する順序は、第一および第二セット各々のノードｋ２０の相異なる液体ピンニング力によって決まる。
【００３２】
しかして、マイクロ流体デバイス中に符号化された情報は、液体が、有効に連結された諸モジュールに到達すると液体によって生じる動的なパターンを光学的に読み取ることによって検出することができる。このパターンは、該少なくとも２つのマイクロ流体モジュールｋ４ｌの各々を液体が通過する順序に従って動的に展開される。
【００３３】
このアプローチは、動的な情報が、符号化されその後の復号のために光学的に読み取られることを可能にする。デバイスｋの設定可能なノードによって、モジュールが活性化される順序をプログラムすることができ、さらには、これを、デバイス上に動的コードを符号化するために利用することができる。
【００３４】
図２０に示されるように、最小限、符号化された情報は、モジュールが活性化される順序に反映される。もっと複雑な実施形態では、専用のモジュールは、図１７のように、それぞれの鍵を符号化している光学的に可読な媒体を含む。この鍵は、例えば、マイクロ流体モジュールｋ４ｌのチャンバ中にスポットすることができる。このようにして、コードの部分が現れ／消えるシーケンスをプログラムすることが可能である。
【００３５】
いずれの場合も、符号化情報は特定の時間展開署名を有する。この特定の時間展開署名の検出は、ここでは、例えばデバイスの正しい操作の確認をするため、経験の実験コンテキストに関する追加情報を提供するため、もしくはセキュリティ目的のため、またはこれらの組み合わせのために利用することができる。
【００３６】
以下において、主としてセキュリティ面の応用が考えられる。実際上は、動的情報は、デバイスのプログラムされた機能過程中に符号化できるので、このことが、模倣または模造することをより難しくしている。本発明の諸実施形態は、例えば既に使用されている、または偽造されたテスト・デバイスを含め、模造または偽造されたデバイスの使用を防止する、もしくはそれらを検出する、または欺瞞デバイスを指摘するために、有用に応用することができる。この時間展開署名は、静的コードまたは（マイクロ流体デバイスおよび、とりわけ、迅速テスト・デバイスに対し一般に該当するように）何のコードもないのに比べ、コードの部分の数がプログラム可能なノードによって決まる時間シーケンスに従って変化するので、セキュリティのさらなるレベルもたらす。
【００３７】
セキュリティのこのさらなるレベルを実装するために必要なマイクロ流体機能は、作製コストを大きく上昇させることはない。そうでありながら、これらは、かかる機能を偽造する、またはこれらの機能によって実装されたコードをリバース・エンジニアリングすることをずっと難しくする。
【００３８】
この時間署名は、単にデバイスの正しい操作を検証するためにもさらに用いることができる。例えば、デバイスの正しい機能状態は、特定のシーケンス、すなわち、モジュールを満たす特定の順序を伴う。この正しい順序は、例えば、デバイス（またはデバイスの型）の任意の適切な認識部上に、例えばその上に設けられた（バーコードなどの）静的コードで、あるいは添付の文書中に符号化されてよい。
【００３９】
さらに、他の情報も符号化することができ、これは、必ずしも、または主としてセキュリティ応用または確認目的のために意図されてはいない。例えば、テスト、タイミング、温度などのコンテキストに関する情報を検出することが可能で、これらの情報は、次いでテストの結果を解釈するために用いられる。例えば、モジュール中に堆積されたスポットが感温インジケータを含むことが可能である。
【００４０】
さらに、これらプログラム可能なノードは、当該デバイスを機能化するおよびこれをカスタマイズするために利用されてよい。すなわち、汎用のマイクロ流体テンプレートを作製することが可能で、これは相当な数のモジュールを含めることができる。さらに、特定の応用のために、これらモジュールの或るサブセットだけを活性化する必要があるようにできる。加えて、大幅なコスト削減を可能にするために、多目的マイクロ流体デバイス・テンプレートを設計し大量生産を可能にすることも考えられる。
【００４１】
本アプローチは、液体が、マイクロ流体ノードのピンニング力によって決まる所与の順序で、マイクロ流体モジュールを満たすことによって生じる動的パターンを検出することに依拠している。これは、デバイス上に符号化された情報を復号するために利用することができる。上記に関し、復号方法に関する本発明の実施形態をセクション３．３で説明する。
【００４２】
他方で、本発明の関連態様は、マイクロ流体デバイス中に情報を符号化する方法に関する。すなわち、特定の符号化情報データに基づいて、第一セットおよび第二セットの各々中の諸ノードが相異なる液体ピンニング力を有することができるように、ノードｋ２０のサブセットを変更することが可能である。かかる方法については、セクション３．４で詳しく説明する。
【００４３】
２．マイクロ流体デバイス
本デバイスは、望ましくは、別個の平行なレベル上に形成され、これは第一レベルおよび第二レベルを含む。レベルは、デバイスの一区画、すなわち、デバイスの主プレーンに平行な区分部である。マイクロ流体デバイスがほぼ平行六面体の容積体であるとすれば、所与のレベルは、その容積の平行六面体の一区分部と見なすことができる。すなわち、デバイスがＮ（Ｎ＝２，３，・・・）のレベルを有する場合、そのデバイスは、高さｈの平行六面体の境界ボックスに適合すると見なすことができ、これは、これはＮ個の連続する高さｈｉの平行六面体容積の区分部に、Σｈｉ＝ｈになるように仕切ることが可能である。このデバイスのコンポーネントは、基本的には、これら容積区分部の１つ内または別の１つ内、すなわち１つのレベルまたは別のレベルに展開されることになろう。
【００４４】
２．１  ノード・アーキテクチャ
望ましいノード・アーキテクチャは、以下の通りである。デバイスの第一レベル上に画定された第一マイクロチャネルｋ１０、ｋ１ｌ、およびデバイスの第二レベル上に画定された第二マイクロチャネルｋ３ｌを所与として、ノードｋ２０が、第一チャネルと第二チャネルとを、この両チャネルの間の流体連通が潜在的に可能になるように、相互連結する。図１、４〜１２に例示されるように、本デバイスは、実際上は、複数のチャネルおよび複数のノードを含む。
【００４５】
デバイスｋの相互連結ノードの１つ以上、好ましくは全て、は多レベル・ノードｋ２０として構成され、これらは次のように構築される。多レベル・ノードは、取入れポートｋ２１、キャビティｋ２３、ビアｋ２４、および放出ポートｋ２５を含む。図２、３、または図９および１０に見られるように、取入れポートｋ２１およびキャビティｋ２３は、キャビティｋ２３の上側部をオープンにして、デバイスｋの第一レベル上に形成される。取入れポートｋ２１は、第一チャネル、すなわちインプット・マイクロチャネルｋ１０、またはアウトプット・マイクロチャネルｋ１１の１つから分岐する。このポートは、キャビティにその進入部を介して連通する。放出ポートｋ２５は第二レベル上の第二チャネルに分岐する。図１、４〜１１に表されているように、第二チャネルは、それぞれのモジュールｋ４ｌに導かれる配流マイクロチャネルｋ３ｌである。
【００４６】
次に、ビアｋ２４は、キャビティｋ２３から取入れポートｋ２１に延び、キャビティｋ２３の放出ポートｋ２５との連通を可能にする。ビアｋ２４は、第一および第二レベルの中央プレーンの間に、すなわち、デバイスの第一レベルと第二レベルとの間に位置する中間レベル内に垂直に延びてよい。放出ポートｋ２５は（図２、３、および１３におけるように）幾分複雑な構造を有してよく、あるいは、別形では、（図７〜１０におけるように）ビアｋ２４の底部を区切る単なる開口であってもよい。
【００４７】
さらに、キャビティｋ２３は、液体遮断素子ｋ２２を含むか、または別途に該素子によって閉切られる。この素子は、一般に、取入れポートｋ２１を満たす水性液体が、ノードの放出ポートｋ２５に到達するを阻止するように構成される。
【００４８】
キャビティｋ２３の上側部がオープンであることは、作製を容易にし、例えば、図１の例におけるように、キャビティ１２３およびインプット・マイクロチャネル１１０（図１〜３）を生成するには、シリコン（Ｓｉ）基板の上方厚み部をエッチングすれば十分である。加えて、これは、上方からキャビティへの容易なアクセスを可能にし、これは諸実施形態において、遮断素子を変更するのに必要な作業をやり易くする。例えば、（デバイスをカバーする前に）上部から、図３中のような浸潤材料１２９をスポットしたり、または、ノードのピンニング力を低減するために液体遮断素子１２２を除去したりする（または別途に変更する）ことが可能である。単なるバイナリ・スイッチが望まれる場合、遮断素子は、単にキャビティ１２３を活性化してそれを通る液体の循環を可能にするように変更することができる。結局のところ、これは水性液体がキャビティｋ２３に流入し、その後ノードｋ２０の放出ポートｋ２５に到達することを可能にする。
【００４９】
このようにして、変更可能な（例えば、変更可能な、または不活性化可能な）多レベルノードが達成され、これは、デバイスの第一レベルの（例えば、マイクロ流体チップの一方の側に作溝された）第一チャネルと、デバイスの第二レベルの（例えば、該チップの他方の側に作溝された）第二チャネルとの間の流体連結を潜在的に可能にすることができる。さらに、ノードは、該ノードのピンニング力を変化させるために変更することができる。最終的に、これは、キャビティｋ２３の遮断素子（群）の変更状態に基づく、３Ｄマイクロ流体回路を設定する（およびできれば再設定する）ことを可能にする。
【００５０】
かかるノードの構造は、図１または１１に表されたような複数のチャネルを含む多レベルのマイクロ流体回路中での使用に適している。事実上、このノードの構造は、容易に複製可能で、しかして容易に得ることができる複数のかかるノードを可能にする。かかるノードの構造は、デバイスの別個のレベル上の非平行なチャネルと併せ、クロスバ・スイッチ構成に実装するのにとりわけ適している。最終的に、かかるノードは、デバイスのフットプリントを低減するために有利に用いることができる。デバイスのフットプリントは、非平行なチャネル、すなわち、第一レベルと第二レベルとを分離しているプレーン上のそれぞれのプロジェクションが横断方向であるチャネルを用いることによって、実際上、大きく削減することができる。かかるチャネルは、それらが別個のレベル上にあるという事実に関わらずに、以降、横断チャネルと称する。これを可能にし、チャネル間の短絡を防止するため、図２、３、９、および１０に見られるように、ビアｋ２４は、キャビティｋ２３から下方の放出ポートｋ２５へ延びる。すなわち、このビアは、第一レベルと第二レベルとの間の、デバイスの中間レベルを縦断して延びる。しかして、かかるデバイスは少なくとも３つのレベルを含むと見なすことができる。
【００５１】
さらに、ビアは、作製を容易にするために、好ましくはキャビティｋ２３の底部側（上部側の反対）から下方に放出ポートｋ２５へ延びる。実際上、このビアは、キャビティの底部側からうまく開口できる。
【００５２】
さらになお、外部レベルの間に中間レベルを組み込むことは、この中間レベルが相横断するチャネルの間の交差ポイントでの短絡を防止するので、相横断するチャネルを備えるデバイスの設計を容易にする。すなわち、この中間レベルは外側のレベルの間に延び、その上にチャネルｋ１０、ｋ１ｌ、およびｋ３ｌが設けられる。それぞれのレベルの相横断するチャネルは、通常、上部がオープンなので（これらは、材料層の上方厚み部に、例えば、エッチングし、作溝し、または別途に形成することができる）、中間レベルは、下部レベル上に画定されたチャネルを閉じ、上部レベル上に画定されたチャネルとの短絡を防止することを可能にする。
【００５３】
２．２  デバイス・アーキテクチャ
以降に、マイクロ流体デバイスの様々な例を説明するが、これらは、セクション２．１で説明したようにノードの構造に依拠し、フレキシブルに設定する（すなわち、特定のモジュールを所与の順序で活性化するようにプログラムする）ことができる。
【００５４】
かかるデバイスｋは、通常、以下のような構成を有する。これらは、インプット・マイクロチャネルｋ１０と、ｍ個の配流マイクロチャネルｋ３ｌのセットと、ｍ個のマイクロ流体モジュールｋ４ｌのセットと、ｍ個のノードｋ２０の第一セットとを含み、ｍ≧２である。ｍ個のマイクロ流体モジュールｋ４ｌは、ｍ個の配流マイクロチャネルｋ３ｌとそれぞれ流体連通している。
【００５５】
本説明において、「流体連通」、「と流体連通している」、または「と流体連結している」などの用語は、１つの同じ概念を言い、この概念では、液体が、１つのコンポーネントから他のコンポーネントに、流路、チャネル、ビア、または任意の他の適切に設計された連結部を通って通過することが可能である。ここで、前述したマイクロ流体ノードがこの流路上に挿入されていれば、それは「流体連通」（または「流体連結」）を潜在的に有し得る。但し、後記で述べるように、流体連通が有効となる程度は、ノードの変更状態およびそれにより得られるピンニング力の如何による。
【００５６】
第一セットのｍ個のノードｋ２０は、各々、インプット・マイクロチャネルｋ１０から分岐し、配流マイクロチャネルｋ３ｌのそれぞれ１つにさらに分岐する。しかして、ノードｋ２０は、インプット・マイクロチャネルからそれが分岐する配流マイクロチャネルへの流体連通を潜在的に確実にすることができる。なお、後記で説明するように、ノードは好ましくは一方向性なので、上記の逆は必ずしも成り立たない。
【００５７】
例えば、図１ではｍ＝４であり、該図は、各々が、それぞれ４つの配流チャネル１３１〜１３４によって連結された、４つのマイクロ流体モジュール１４１〜１４４を表している。４つのマイクロ流体モジュール１４１〜１４４の各々は、それぞれ、４つのアウトプット・チャネル１１１〜１１４にさらに連結している。図１において、ノードの第一セットは、ｍ個のノードの上部の（水平の）セットに対応し、その各々は、インプット・チャネル１１０から分岐し、それぞれの配流チャネル１３１〜１３４にさらに分岐している。図１中にさらに見られるように、本デバイスは、第一（上部の）セットの下に、ノードの追加の（水平の）諸セットをさらに含む。ノードの追加のセット群によって形成された上位セットを、ノードの「第二セット」と称する。
【００５８】
図１〜３中にさらに示されているように、インプット・マイクロチャネルｋ１０は、例えば、ｍ個の接合部１１０Ｊを含み、第一セットのｍ個のノードの各々は、これによって、ｍ個の接合部１１０Ｊのそれぞれの１つでインプット・マイクロチャネル１１０から分岐することができる。同様に、各追加のセットのノードは、所与の接合部１１ｌＪ（ｌ＝１，２，・・・，４）でアウトプット・チャネル１１ｌから分岐する。
【００５９】
異なる型のノードも考えることができ、これは流体の連結を調整するように変更することが可能である。さらに、これらノードは、（それらの変更状態に付されるので）同一ではないにせよ、好ましくは全て機能的に類似である。
【００６０】
マイクロ流体デバイスｋは、それらのノードの一部を変更することによって機能化（およびしかしてカスタマイズ）することが可能である。機能化の後、ノードｋ２０の一部によるサブセットは、全てではないが、それらそれぞれのセットの残りのノードに比べて変更される。この変更によって、第一セットまたは第二セット各々の中のノードｋ２０は、相異なる液体ピンニング力を呈することが可能となる。
【００６１】
第一セットのノードの変更の結果として、インプット・マイクロチャネルｋ１０に導入された液体がｍ個のマイクロ流体モジュールｋ４ｌの１つ以上に到達する程度もまた、それに応じて変わり得る。しかして、かかるノードが、液体がインプット・マイクロチャネルから下流のモジュールに通過することを効果的に可能にする程度は、そのノードの変更状態により決まる。結果として、下流のマイクロ流体モジュールｋ４ｌは、第一セットのノードのピンニング力の如何により、例えば、より長いまたはより短い時間経過の後、接触される（すなわち、インプット・マイクロチャネル中に導入された液体によって浸潤される）ことになり得る、あるいは全く接触されないことになり得る。
【００６２】
同様な配慮が、第二セットのノード、具体的に、ｍ個の追加のセットの各々中のノードにも適用され、これらは、液体が１つのモジュールから別のモジュールに通過することを潜在的に可能にする。理解されるように、これはマイクロ流体デバイスをプログラムすることを可能にする。
【００６３】
ちなみに、本発明の好適な実施形態は、ノードが、その作製の最終段階の過程で変更されること、またさらには、（デバイスを再プログラム可能とできるように）再設定されることを可能にする。しかして、作製の中間段階では、デバイスのどのノードもまだ変更されなくてよい。だが、どのノードも変更されない場合、またはノードが全て同じように変更された場合、それらノードは、通常、全て同じ液体ピンニング力を有し、デバイスのいかなる特定の機能化も得られないことを念頭に置く。正確に言えば、デバイスのプログラミングは、モジュールを通る液体のダイナミクスに差異を生じさせ、しかしてマイクロ流体デバイスを機能化しカスタマイズするために、通常、ノードのセット各々の中の変更されているノードの（または、最小限、各セットのノードが全てが同じようには変更されてはいない）サブセットだけをもたらす。
【００６４】
最も単純な実施形態では、ノードは、例えば、液体を通させるまたは通させないことができるスイッチのように、バイナリ方式で作動するように変更される。かかる場合、マイクロ流体ノードは、トランジスタ・スイッチまたは論理ゲートと対比することができる。すなわち、ノードｋ２０は、そこで液体を停止するか、またはそれを通って液体を通過させるかのいずれかを行うように構成されてよい。また、ノードは、「ノーマリ・オン」であるように設計することも可能で、しかして、オフになるためには変更される必要があり、または、逆にノードは「ノーマリ・オフ」であるように設計することもでき、しかして、オンになるためには変更される必要がある。諸別形において、ノードｋ２０は、液体が、相異なる時間で、モジュールに有効に到達することを可能にするために、それを通る液体が全く別な流速を取れるようにするように変更することができる。
【００６５】
さらに、マイクロ流体回路は、ハードコードとする、すなわち、非再設定可能な仕方で変更されたノードを用いることができる。但し、諸実施形態において、マイクロ流体デバイスは、少なくとも部分的に再設定可能に留め置いてよい。
【００６６】
本発明のコンテキストにおいて、例えば、複数の機能的に別個なモジュールを含み、デバイスが、諸モジュールに亘る任意の流体シーケンスを可能にするようにプログラムできるデバイスなど、複雑なマイクロ流体回路に依拠することが、理想的には望まれるかもしれない。しかしながら、これは通常、非常に複雑なアーキテクチャおよび大きなデバイス・フットプリントをもたらす。しかして、これらノードのクロスバ・スイッチ様の構成に依拠することには顕著な利点がある。これは、デバイスの低減されたフットプリントを可能にするのみならず、加えて、これはノードのプログラミングを容易にする。これを達成するために、ベスト・プラクティスは、インプット／アウトプット・チャネルと配流マイクロチャネルとが相横断するセットに依拠することが可能である。
【００６７】
ここで、これを可能にするために、図１、５〜１０に表されているような多レベル・デバイスに有利に依拠して、これでは、マイクロチャネルの相異なる、横断方向セットがデバイスの別個のレベル上に設けられている。こうすれば、これらチャネルを相互連結するために、好ましくは、前述したような３Ｄ型ノード、すなわち、デバイスの別個のレベルから分岐する取入れ部およびそれらに分岐する放出部を有するようなノードに、依拠することができる。
【００６８】
このようにして、非平行なマイクロチャネルの複雑なアーキテクチャを達成することができ、これは設定可能（そしてでき得れば再設定可能）であり、同じ初期マイクロ流体テンプレートに基づいている。カスタマイズされたならば、一般に、マイクロ流体モジュールの或るサブセットだけが活性化され、または活性化されて残ることになる。さらに一般的には、異なるモジュールを異なる時間に活性化でき、ここで、不活性化されたまたは活性化されないモジュールは、液体が当初にインプット・マイクロチャネルに導入された後、無限の期間で活性化されるモジュールと見なしてよいことに留意すべきである。換言すれば、モジュールが活性化される（すなわち、液体が到達する）時間は、モジュールに連結されたノードの液体ピンニング力によって決まる。
【００６９】
さらに、これらモジュールは、液体が到達することになるモジュールの所与の順序に関わるシーケンスを可能にするため、第二セットのノードによって、できるだけリンクすることができる。すなわち、同じインプット・フローが、順々にモジュールの所与の１つに次々と、モジュール群の所与の１つなどに到達することが可能である。
【００７０】
これは、理解されるように、多目的マイクロ流体デバイス・テンプレートが設計可能である点で製造に関し少なからぬ利点を有し、該テンプレートは、複数の応用（例えば、流体反応、流体混合、光学的検出など）を潜在的に可能にし、それら応用に対しては、モジュールの或るサブセットを所与の順序で活性化させる必要があるだけである。これは、本明細書で説明するように、適切なノードのアーキテクチャ、および適切に変更されたノードによって達成される。最後に、同じことであるが、多目的マイクロ流体デバイス・テンプレートを設計し大量作製することができ、少なからぬコスト削減を想定することができる。
【００７１】
ノードの第二セットは、前述のように、好ましくは、各ｍ個のノードｋ２０のｍ個のサブセットを含み、ｍ個のノードｋ２０の第一セットに加え、ｍ個のノードｋ２０のｍ個の追加セットを形成する。全体として、このｍ個のノードｋ２０のｍ個の追加セットは、液体が所与のモジュールの順序対を通過することを潜在的に可能にする。図１、４、１１、および１２の例の各々において、ｍ個のノードの第一セットは、インプット・マイクロチャネルｋ１０から分岐した上方の水平のノードのセットに対応し、一方、ノードの第二セットは、各ｍ個のノードｋ２０のｍ個の追加セットに対応し、これらは該上部のセットの下に配置されている（図１、４および１１ではｍ＝４であり、図１２ではｍ＝８である）。
【００７２】
次に、デバイスｋは、各々がｍ個のマイクロ流体モジュールｋ４ｌのそれぞれ１つのアウトプットに連結された、ｍ個のアウトプット・マイクロチャネルｋ１ｌ（ｌ＝１，・・・，ｍ）のセットを含んでよい。このｍ個のアウトプット・マイクロチャネルは、ノードのｍ個の追加セットに関連付けられている。すなわち、ｍ個のアウトプット・マイクロチャネルｋ１ｌの各々は、ｍ個の追加セットのそれぞれ１つのｍ個のノードｋ２０の各々に分岐する。さらに、各追加セットの各ノードは、配流マイクロチャネルｋ３ｌのそれぞれ１つに分岐する。言い換えれば、各追加セットの各ノードは、アウトプット・チャネルｋ１ｌを配流チャネルｋ３ｌに連結する。
【００７３】
例えば図１において、上部モジュール１４１のアウトプット中の第一ノードは第一配流チャネル１３１に連結し、該チャネルは同じモジュール１４１に連結している。モジュール１４１のアウトプット中の第二ノードは第二配流チャネル１３２に連結し、以下同様に続く。すなわち、ｌ番目のノードはｌ番目の配流チャネルに連結する。類似の構成が図１１および１２中で（図１２中では下方のチャネルが隠れているが）想定されている。これらの例に見られるように、配流チャネルは、フットプリントを減らすために好ましくは入れ子にされる。
【００７４】
このとき、相異なるピンニング力を呈させるため、これら追加のノードもまた変更される。例えば、ｍ個の追加セットの少なくとも１つのｍ個ノードのサブセット（すなわち全部ではない）が、当該セットのノードが相異なる液体ピンニング力を有することができるように、そのセットの残りのノードに比べて変更されてよい。その結果、（初期時に）インプット・マイクロチャネルｋ１０に導入された液体は、ｍ個のマイクロ流体モジュールｋ４ｌの少なくとも１つの順序対を通過する。作動において、実際に有効化されるシーケンスは、（ｉ）ｍ個のノードの第一セット、および（ｉｉ）ｍ個の追加セットの前記少なくとも１つの諸ノードの相異なる液体ピンニング力によって決まる。当然ながら、もっと複雑なシーケンスを可能にするために、追加セットの他のセット中のノードもまた変更されてよい。
【００７５】
図１、４、１１、１２中に表されたような実施形態において、デバイスの全ては、合計で、各ｍ個のノードｋ２０のｍ＋１個のセットを含み、これらは、ｍ個のノードの第一セット、および各ｍ個のノードのｍ個の追加セットによって形成される第二セットに対応する。しかして、かかる事例では、合計ｍ×（ｍ＋１）個のプログラム可能なノードが存在する。これらノードの各々は、好ましくは、液体を停止するかまたは通過させるように設定される。
【００７６】
例えば、図１に見られるように、各アウトプット・マイクロチャネル１１ｌ（ｌ＝１，・・・，ｍ）はｍ個の接合部１１ｌＪを含む。ｍ個のノードの各追加セットは、それぞれの接合部のレベルで、アウトプット・マイクロチャネル１１ｌの所与の１つから分岐する。すなわち、これら追加セットのどの１つの各ノードも、ｍ個の接合部１１ｌＪのそれぞれ１つで、アウトプット・マイクロチャネルの所与の１つから分岐する。類似の構成が、図４〜１１のデバイスの各々に用いられている。
【００７７】
ｍ個の追加セットの各々の各ノードが、配流マイクロチャネルｋ３ｌのそれぞれ１つに分岐しているので、これらノードは、全体として、マイクロ流体モジュールｋ４ｌのｍ２個の順序対の間の流体連通を潜在的に可能にすることができ、このことは以下のコメントによる。
【００７８】
潜在的に有効化が可能なｍ２個の順序対は、インプット・マイクロチャネルが、第一セットのｍ個のノードの各々に分岐し、しかして第一モジュール（すなわち、順序対の第一素子）に対しｍの可能性を与えるという事実から来ている。ここで、どのモジュールのアウトプット・マイクロチャネルも、追加セットのそれぞれ１つのｍ個のノードの各々に分岐し、順序対の第二素子に対して、またこれは、ｍ個の第一素子の各々に対しても、ｍの可能性をもたらす。しかして、潜在的に、流体連通の中に配置が可能な、ｍ２個の、モジュールの順序対が存在する（これらは、ｍセットの２−タプルの数として、繰り返しのある配置と見なすことができる）。
【００７９】
ここで、これら追加のノードは、モジュールの多くのシーケンスを可能にするようにさらに構成することができ、シーケンスは、順序付けられたモジュールのｎ−タプルに対応する。だが、実際上で効果的に有効化される流体シーケンスの配置の数は、通常は（ずっと）少ない。実際上、ノードの各セットは、通常、液体がそれらを通って通過し、低減されたモジュールのサブセット（通常、多くて１モジュール）に到達することを可能にするようにプログラムされることになる。加えて、およびノードおよび配流チャネルの正確な構造の如何によって、所与のモジュールによって排出された液体がその後にその同じモジュールに再浸入することは、相互連結ノードの存在にかかわらず、対応する配流チャネル中の液体の存在によって物理的に不可能であり得る。
【００８０】
例えば、１つのモジュールによって排出された液体がせいぜい或る別個のモジュール（液体が同じモジュールを通り２回通過することは決してなく、これは使われていない）に到達したことを想定すると、第一モジュールに液体が到達することに対してｍの可能性があり、第二モジュールに対してはｍ−１の可能性がある、等々となり、合計で、ｍ！の流体シーケンスの可能性がある。だが、実際上では、モジュールの全てを利用する必要はなく、通常はもっと単純なシーケンスが有効化される。
【００８１】
例えば、所与の応用のため、例えば反応目的のために１つ、および検出目的のために別の１つなどに、モジュールの１つの対が実際に必要であると仮定する。この場合、液体が反応モジュールに到達することを可能にするために、第一セット（すなわち、図１中の上部のセット）中の単一のノードが活性化される必要がある。次に、液体が検出モジュールに到達することを可能にするため、該反応モジュールのアウトプット中の単一のノードが活性化される必要がある。しかして、当該モジュールの対を通って通過する液体によって形成されるシーケンスを光学的に検出し、例えばセキュリティ目的の検証のための対応する時間署名を復号することができる。
【００８２】
別の例として、図４は、実際のマイクロ流体デバイス（これは、図１のデバイスと同じ構成を有する）の最上層の写真を示し、この写真では活性化されたノードが強調されている。このシーケンスは次のように有効化される。
【００８３】
作動において、ノードの上部セットの第三ノードが活性化され、これが第三配流チャネル（図４では見えないが、図１中のチャネル１３３に対応するもの）への流体連結を有効化し、これにより、第三モジュール１４３に液体をもたらす。このモジュール１４３から排出された液体は、アウトプット・チャネル１１３に、次いでそこから分岐しているノードの第三追加セットに到達する。
【００８４】
ノードの第三追加セット（すなわち、上から数えて４番目のセット）では、第一ノードだけが活性化され、これは、第一モジュール１４１に、次いでアウトプット・チャネル１１１およびノードの第一追加セットに液体をもたらす。
【００８５】
第一追加セット（上部のセットのすぐ下側）では、第四ノードだけが活性化され、これが第四モジュール１４４に液体をもたらす。
【００８６】
第四追加セットでは、液体を第二モジュール１４２に到達させるため、第二ノードだけが活性化される。
【００８７】
第二追加セットでは、第二モジュール１４２のアウトプット中では、該モジュールは液体が到達することになる最後のモジュールなので、どのノードも論理的には活性化されない。
【００８８】
このように、インプット・チャネル１１０に当初に導入された液体は、第三モジュール、第一モジュール、第四モジュール、そして最後に第二モジュールを継続して通過する。この事例では、４つの別個のモジュールの特定のシーケンスが、効果的に有効化され、ここでは全てのモジュールが有効に利用されている。諸別形では、モジュールの或るサブセットだけが、おそらくは異なった順序で利用されることもあり得たであろう。いずれの場合も、液体がモジュールを通過することによって形成されるシーケンスは光学的に検出が可能であり、対応する時間署名は復号が可能である。
【００８９】
なお、図４の例において、短絡を回避するために、ほとんどのノードは活性化されず、配流チャネルは活性化されてもせいぜいで１回である（いずれかのセット中の第ｌノードがせいぜいで１回活性化される）。ここで、本デバイスの設計およびその操作によって、たとえ相互連結ノードが活性化されていたとしても、液体が同じモジュールに再浸入することを物理的に不可能にすることができることに留意する。例えば、図１〜３で想定されている設計はこれを防止する。モジュール１４１が、上部のセット中の第一ノードの活性化（これを第一活性化ノードと呼ぶ）によって、有効化されていると仮定する。このとき、液体が、第一配流チャネル１３１を介してモジュール１４１に再浸入するのを一時的に可能にするために、たとえモジュール１４１のアウトプット中の第一ノードが活性化されている（これを第二活性化ノードと呼ぶ）としても、第一活性化ノードによって既にチャネル１３１を満たしている液体が、特に、この例ではチャネル１３１中に絞りバルブが設けられているので、第二活性化ノードからの追加的液体の挿入を阻止する。しかして、デバイスは、液体の短絡を防止するように構成することが可能である。さりながら、この液体の最前部がチャネル１３１に再浸入する丁度そのときに、液体がチャネル１３１を既に去っている場合は、液体が同じモジュールに再浸入ことは可能であり得る。但し、これは液体区分の正確な制御を必要とする。
【００９０】
液体短絡の余地があるかどうかは、例えば、可能な漏出口、バルブなどの存在下で、ノードおよび配流チャネルの正確な構造により決まる。留意に値するのは、液体の短絡は、所与のモジュール中の液体を遮断するために有利に利用できることである。これは、場合によって、例えば検出目的のために有用であり得る。ちなみに、短絡の生成は、ウイッキング媒体に実装されたデバイスでは、該媒体の多孔性が本質的に通気を可能にするので、通常、問題とならない。
【００９１】
しかして、一般に、デバイスｋは、短絡がノードを適切にプログラミングすることによってたとえ回避できても、または配流チャネル中の残存液体およびデバイスの構成によって防止できても、或るモジュールが、モジュール群のどれにでも（すなわち、別のモジュール、または同じモジュールにさえも）分岐することを可能にすることができる。
【００９２】
ここで、一般的状況では、短絡は必要でない。むしろ、図４のシナリオにおけるように、デバイスは、通常、所与のモジュールが、前記所与のモジュールより前に活性化されることを意図されていない別個のモジュールに有効に分岐するように構成される。言い換えれば、本デバイスは、通常、モジュールのシーケンスに液体がうまく到着できるように構成（すなわちプログラム）される。これは、各配流チャネルがせいぜい１回だけ活性化されることに反映され、このことは液体の短絡に関する潜在的問題を排除する。
【００９３】
要約すれば、図１〜１２に表されたようなデバイスは、初期時にインプット・マイクロチャネルｋ１０に導入された液体がモジュールの１つ以上の順序対を通過することを可能にする。しかして、液体は、相別個のモジュールｋ４ｌのシーケンスを通過することができ、シーケンスは、マイクロ流体モジュールｋ４ｌ順序対を連鎖する。いずれの場合も、実際の液体パスは、ｍ×（ｍ＋１）個のノードの変更状態により決まる。繰り返すが、かかる設計は、文字通りに、マイクロ流体モジュールがプログラムされることを可能にする。
【００９４】
前にも述べたように、ノードｋ２０は、好ましくは、液体を停止するか通過させるかのいずれか、すなわち、オン−オフ・スイッチとして効果的に作動するように、構成される。好ましくは、デバイスのこれらマイクロ流体ノードは、それらがノードの第一（上部の）セットまたは第二セット（追加の下部のセット）のいずれに属するかに関わらず、（添付の図面で想定されているように）全てが同一ではないにせよ、全て機能的には類似である。これは、デバイスの設計およびプログラミングを簡明にする。ここで、ノードが差異化された別形を考えることができる。すなわち、ノードの一部はバイナリ・スイッチとして効果的に作動することができ、他のノードは、複雑な液体シーケンス生じさせるため、それらを通過する液体の相異なる流速を可能にするように、もっと精巧に構成することができる。
【００９５】
さらに、図１３におけるように、或るノードは、２つの後続のモジュールに有効に分岐し、それを単一の相互連結ノードを介してできるように、２つ（以上）の放出ポート有してよい。当然のことながら、多くの別形を考えることができる。全ての場合においてなお、プログラムされた液体シーケンスは、光学的に検出することが可能である。
【００９６】
図１、４〜１２に示されるように、本マイクロ流体デバイスｋは、好ましくは、クロスバ・スイッチ構成のノードを含む。すなわち、かかるデバイスは、ｍ個のノードｋ２０のｍ＋１個のセットを含み、これらは、ｍ×（ｍ＋１）個のノードのアレイとして配置され、クロスバ・スイッチ構成中の取入れチャネルと放出チャネルとの間に挿入される。つまり、このアレイは好ましくは矩形であり、しかして、図１および４〜１２の例におけるように、ｍ個の列を形成する、各ｍ個のノードのｍ＋１個の認識可能な行のアレイを形成する。このアレイの各ノードは、ちょうど、電気クロスバ・スイッチが、相互接続線の交差パターンの各交差点にスイッチを含むように、水平のチャネルから垂直のチャネルに分岐する。かかるアレイに依拠することは、デバイスの設計を容易にし、さらに、それをより容易にプログラム可能にする。
【００９７】
ここで、図１〜３の例において、前に述べたように、液体がインプット・チャネルｋ１０に中に途切れなく供給されているとすれば、ノードｋ２０のｍ個の追加セットおよび配流マイクロチャネルは、モジュールｋ４ｌの所与の１つによって排出された液体が、その後その同じモジュールに再浸入するのを通常は阻止する。だが、これは、マイクロ流体モジュールが（デバイスの再使用の潜在的可能性は別として、所与の実験においては）通常は一回使用されるように意図されているので、実際上は、ほとんど重要性はない。しかして、ノードが（図１または４で想定されているように）オン−オフ・スイッチとして作動するクロスバ・スイッチ構成において、これは対角のノードが実際上はほとんど使われず、事実上省略することが可能であろうことを意味する。
【００９８】
したがって、ｍ×（ｍ＋１）−ｍ＝ｍ２の（対角のノードが省かれている）クロスバ構成を含む実施形態を考えることができる。
【００９９】
同様に、一部のノードの連結は、特定の設計オプションに所以して、例えば、モジュールの特定の対を潜在的に連結しておくことが実際上は意味がないので、事前に除外することが可能である。この点に関し、マイクロ流体モジュールは、通常、相異なる機能を有することになる。マイクロ流体モジュールのセットは、とりわけて、光学検出チャンバ（デバイス中に、光学的検出を可能にするように構成される）、流体混合チャンバ、および反応チャンバの１つ以上を含んでよい。さらに、本デバイスは、（動的パターンの検出を可能にするための）少なくとも２つのモジュール、それどころか、これらは３、４、８個または、さらに多くのモジュールを含んでよい。
【０１００】
例えば、図１２のマイクロ流体テンプレートを考察すると、これは８つの別個のモジュールを含む。図１２の設計は、「万能型」マイクロ流体プラットフォームへの試みであり、これは、（上から下に）３つの直交のフロー・ミキサ５４１〜５４３、２つのマイクロ流体反応チャンバ５４４〜５４５（それ自体は周知）、ミキサ５４６（それ自体は周知）、および２つの検出モジュール５４７〜５４８（同様にそれ自体は周知）を含む。かかるチップは、試薬組み入れステップの過程で、どの成分を用いるか選択して構成することが可能である。このチップ・テンプレートは、例えば複合アッセイ、多段階反応などを実装するように構成することができる。
【０１０１】
一般に、直交するフローのミキサは、例えば、後記でさらに詳しく説明するように、相異なる方向に生じる２つの流路またはフロー成分を生成するように方位付けられたチャネルを含むことができる。１つの第一フロー成分は、液体を対象の表面（通常は試薬が配置可能な場所）の近傍に導く。第二フロー成分は、液体を当該表面に導く。様々な実施形態において、これら２つのフロー成分は、設計の単純化のため、相直交している。上記により、本概念（これらのフロー成分、それらが試薬を液体中に溶解させ分散させる仕方）の少なくとも一部は、「直交フロー・ミキシング」と称されてよい。
【０１０２】
光学的検出のために、デバイスの（モジュールがある）片面は、好ましくは光透過性（ｌｉｇｈｔ  ｐｅｒｍｉｓｓｉｖｅ）の（例えば透明な）カバーまたは蓋で被われる。但し、これは、紙などのウイッキング媒体上に実装されているデバイスに対しては必ずしも該当しない。このとき、これらノードは、好ましくは隠される（透明なウィンドウの下にはない）。このようにすれば、ユーザは、目視の検査ではどのモジュールが活性化されているかを推測することができない。同様に、背面の（配流）チャネルも隠されてよい。悪意あるユーザは、しかして正確な時間署名コードを予測して偽造することができない。
【０１０３】
別形では、ノードは可視であってよい。しかしながら、それらが（相異なるピンニング力を持たせるために）変更されている仕方は、例えば、ノードｋ２０のピンニング力を変更するために使われている化学材が不可視なので、目視の検査では検出できない。さらに、配流チャネルも同様に隠されてよい。但し、後者は、通常、（例えば、フットプリントを低減するために）入れ子にされているか、または別途に論理的配置を有し、完全に予測可能なので、最善は、隠されたノードｋ２０、または見分けがつかないノードｋ２０を有することである。
【０１０４】
図１２の例でさらに想定されているように、モジュールの一部は、検出モジュール５４７〜５４８など、類似の機能を有してよい。上記のように、設計によって一部の連結を除外することが可能である（例えば、２つの検出チャンバを潜在的に連結しておくことは必要でないかもしれない）。さらに一般的には、モジュールの全ての対を潜在的に連結しておくことは必要でないかもしれない。この場合、ノードの追加セットは、各ｍ個よりも少ないノードを含めばよい。例えば、前に述べたように、このデバイスは、各ｍ−１個のノードのｍ個の追加セットを含み、それで短絡を排除するようにすることが可能である。さらに一般的には、特定の対だけがノードによって潜在的に連結されてよい。
【０１０５】
これを一般化すれば、マイクロ流体デバイスは、最小限、少なくとも２つのマイクロ流体モジュール、これに合わせて、少なくとも２つのノード（各々がインプット・マイクロチャネルとモジュールのそれぞれ１つとを連結している）の第一セット、および、連結されることを実際に必要としているモジュールの対を連結ための、少なくとも２つのノードの第二セットを含むべきであることが理解される。前に述べたように、この第２セットは、ｍ個の追加セットによって形成された上位セットに対応し、これら追加セットは、おそらくは、前述のｍ×（ｍ＋１）個のノード構成と比べて低減された数（＜ｍ）のノードを有することが可能である。第二セット中のノードは、別個のモジュールの順序対を潜在的に連結する。ここで、前述の例と一貫して、第一および第二セットの各々に中のノードが相異なる液体ピンニング力を有することを可能にするために、該第一セットおよび第二セット各々のノードのサブセットが変更されてよい。その結果として、インプット・マイクロチャネル中に導入された液体は、２つのマイクロ流体モジュールの少なくとも１つの順序対を通過する。実際に有効化されるシーケンスは、第一セットおよび第二セット各々のノード群の相異なる液体ピンニング力によって決まる。
【０１０６】
しかしながら、本発明人らの観察では、第二セット中の潜在的連結の数の低減は、期待に反して、実際上はデバイスの設計を簡素化させるようにはならなかった。実際には、これは、万能型マイクロ流体チップの概念に問題を投げかけすらした。結局は、クロスバ・スイッチ構成におけるｍ×（ｍ＋１）個のノードによる設計を採用するのがおそらくはより簡明である。加えて、ｍ×（ｍ＋１）のクロスバ構成は、前に述べたように、例えば検出のために、短絡を利用しこれにより１つ以上のモジュール中の液体フローを停止することが望まれることがある限りにおいて、より大きなフレキシビリティを可能にすることができる。
【０１０７】
図１〜３、７〜１０に示されるように、本マイクロ流体デバイスｋのコンポーネントは、別個の平行なレベルに沿って配置される。例えば、図１〜３の破線および点線のパターンによって示されているように、インプット・マイクロチャネル１１０およびアウトプット・マイクロチャネル１１ｌはデバイスの第一（最上部）レベル上に画定され、配流マイクロチャネル１３ｌは第二（底部）レベル上に画定される。各レベルは、後記で図５〜１０を参照して説明するように、それぞれの層によって、またはいくつかの層によって具現化することができる。さらに、前述したように、第一レベル（層）と第二レベル（層）との間には中間レベル（または層）が含まれ、このレベルにはノードのビアが延びている。かかる配置は、横断型の３Ｄチャネル構成を可能にし、例えば、インプット・チャネルおよびアウトプット・チャネルの両方が、第一レベル上に、第一方向に平行して配置され、配流チャネルは、第二レベル上に、（第一方向を横断する）第二方向に平行して配置される。かかる横断チャネル構成は、設計対象のチャネルのよりコンパクトな配置を可能にし、それが、低減されたフットプリントのデバイスの達成を可能にする。横断チャネル構成は、ノードのクロスバ・スイッチ構成に依拠する実施形態において、とりわけ望ましい。
【０１０８】
したがって、前述の３Ｄ型ノードは、相横断型の３Ｄチャネル構成を可能にするために、図１、４〜１２に表されるように、デバイス中で有利に用いられる。例えば、図２、３、９、および１０を参照すると、前述したように、ｍ個のノードのｍ＋１個のセットのノードｋ２０の一部または（好ましくは）全部が、各々、取入れポート、液体遮断素子を備えたキャビティ、ビア、および放出ポートを含む。
【０１０９】
簡明化のため、図１〜１２の例では、１つのノードは、一般に、１つのインプット・ポートおよび１つのアウトプット・ポートだけを有している。しかしながら、図１３に示されるように、１つのノードが、例えば、２つのアウトプット・ポートを有するもっと精巧な別形を考えることもできる。この場合、単一のノードの活性化が、２つのモジュールが同時に活性化をされることを可能にする。
【０１１０】
図１〜３および１３の例において、液体遮断素子は、キャビティ１２３の進入部に形成されたピンニング構造体１２２である。ピンニング構造体１２２は、水性液体の液体充填の最前部をキャビティ１２３の進入部で停止する（または少なくとも進入に抵抗する）ように構成される。これは、キャビティを活性化することをとりわけ簡単にする。実際は、ピンニング機能１２２が丁度キャビティの進入部に配置されているので、キャビティ中に空いて残された空間を、ノードのピンニング力を変更するために、浸潤材料１２９をスポットしたり、または別途にピンニング構造体１２２を変更したりするために便利に利用することができる。このピンニング構造体は、通常、その上方から変更することが可能である。さらに、このデバイスは、当該技術分野で通例のように、後の段階で、例えば、蓋を使って上側部の全てのオープンな構造体を被うことによって、シールすることができる。
【０１１１】
図２、３または１３に示されているように、液体ピンニング構造体１２２は、キャビティ１２３の開き角度θ１によって好ましくは形成され、この角度は、好ましくは９０°〜１６０°の間である。さらに、疎水性の壁が使われるという条件で、この角度は６０°〜９０°の間としてもよい。この開き角度は、インプット・ポートでの液体の平均フロー方向（すなわち−ｙ沿い）と、キャビティ１２３の進入部の周辺の１つ以上の壁との間で測定され、図２に見られるように、かかる壁は、（ｘ，ｚ）に平行なプレーン中に延びる。例えば、この角度は９０°にする、すなわち、取入れポートが導かれる（液体の取入れ方向−ｙに垂直に延びる）直壁によって形成することができる。
【０１１２】
より精巧な設計では、この角度は９０°よりも厳密に大きい（例えば、１１０°〜１６０°の間にある）。液体が前進接触角（ａｄｖａｎｃｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｇｌｅ）で取入れポートを満たす状況を考えると、拡張、すなわち、キャビティの入口での拡がりが、例えば、ベンチュリ効果のインスタンスにおけるように、キャビティの中へのメニスカスの伝搬に抵抗する角度成分を加える。この角度に対してとりわけ好ましい値は１３５°である。
【０１１３】
図２、３、および１３の例において、キャビティ１２３の進入部は、その深さ（ｚ沿いに測定）よりも小さい幅（ｘ軸沿いに測定）をさらに有する。進入部の各々の側方のキャビティの壁は、該進入部の幅に相当するギャップによって隔てられている。これにより前記壁は、キャビティ中に２つの相対する開き角度θ１を形成し、その角度は、各々６０°〜１６０°の間である。取入れポート１２１は、進入部がキャビティ中の中心に位置することができるように、例えば、キャビティ１２３の主軸（ｙ軸に平行）に沿って延びてよい。このようにして、２つの横方向エッジ１２２が、ギャップの各側に形成され、次いでそれが２つの開き角θ１をもたらす。さらに、進入部の深さはその幅より大きいので、作動において、キャビティの進入部の外側に停止された液体は、毛細管作用による、すなわち、取入れポートのおよびキャビティの底部と反対側の蓋との両方の浸潤によっては、ピンニング・バリアに打ち勝つことができない。
【０１１４】
最善は、進入部をキャビティ１２３の入口の中心に位置させることである。だが、諸別形において、この進入部は、横方向に（ｘに沿って）中心を外すことも可能で、これは部分的な液体ピンニングだけをもたらし得る。他の別形では、液体を停止するために他のピンニング構造（柱状または他のマイクロ流体構造など）を用いてもよい。
【０１１５】
図３に示されるように、図２のノードは、例えば、液体ピンニング構造体１２２にスポットされた浸潤材料１２９によって、容易に変更することができる。作動において、この浸潤材料は、液体ピンニング構造体１２２があっても、取入れポート１２１を満たしている水性液体が、放出ポート１２５に到達することを可能にする。浸潤材料１２９には、例えば、ピンニング構造体１２２の位置にスポットされた、浸潤化学材、浸潤マイクロ粒子、液体、ダイ、塩、または界面活性剤が含まれてよい。さらに一般的には、これは、（一旦乾燥された）残存材料が、水または別の水性溶液などの水性液体によって浸潤可能な任意の材料とすることができよう。
【０１１６】
諸別形において、液体ピンニング構造体１２２は、液体が放出ポート１２５に到達することを可能にするために、（化学的変更の代わりに）物理的に変更することが可能である。例えば、キャビティの対向する進入部のエッジ１２２は、液体充填の最前部が進入部を通過しキャビティ１２３を浸潤できるように、開き角を滑らかにするための物理的変更をすることが可能である。但し、これは、通常、ノードの設計をより難しくする。
【０１１７】
図２および１３の例において、キャビティはデフォルトで無効（すなわちノーマリ・オフ）にされている。この場合、（所望の、モジュールの順序対を有効にするために）活性化される必要のあるノードだけが変更されることになり、これは、上部がオープン（シーリングの前）になっているキャビティによって簡単に達成される。
【０１１８】
図１〜３に表されているように、ノードの同じ（例えば水平方向になった）セット１２０のノードの取入れポート１２１は、相異なる流体力学的抵抗を有してよい。取入れポート１２１の幅、したがってキャビティの進入部の幅は、ノードのピンニング力に影響する。相異なる流体力学的抵抗の取入れポートを有することは、しかして、インプット・チャネル１１０から分岐しているか、または他のチャネル１１ｌのどれかから分岐しているかどうかにかかわらず、同じセットのノードの変更された取入れポートに到達する液体の流速の違いを補償するために利用することが可能である。例えば、ベンチュリ効果のインスタンスにおけるように、流体力学的抵抗は、とりわけ導管の幾何形状に依存するので、例えば、取入れポート１２１の幅もしくは長さまたはその両方を変えることができる。
【０１１９】
図２、３および１３にさらに示されているように、ノード１２０の放出ポート１２５は、放出ポート１２５によって分岐された配流マイクロチャネル１３ｌ中の水性液体がビア１２４に到達するのを防止するため、オプションとしてフロー絞りバルブ１２６を含んでよい。このバルブ１２６は、配流チャネル中の液体がこのノードに浸入するのを防止するために設けられる。すなわち、放出ポート１２５のバルブ１２６のピンニング力はフローの方向の如何による。入来フローに対しては、該バルブは、放出ポート１２６が分岐する接合部１３ｌＪのレベルに在るマイクロチャネル１３ｌの部分よりも高いピンニング力を有する。バルブ１２６は、例えば、キャビティの進入部にある液体ピンニング構造体１２２と同様に、分岐元の配流チャネル１３ｌから到来する液体フローに対し、２つの対向する開き角を形成することが可能である。
【０１２０】
図２または３に見られるように、アウトプット・ポート１２５は、接合部１３ｌＪのレベルに在る配流チャネル１３ｌに分岐し、接合部は、好ましくはこの該接合部１３ｌＪの片側に流体フロー絞りバルブ１３ｌＣを含む。この追加バルブは、放出ポート１２５を通って排出される水性液体を方向−ｙに向かわせる。また一方、図２に見られるように、接合部の他の側から到来した水性液体はバルブ１３ｌＣを通り過ぎることが可能である。しかして、放出ポート１２５と第二マイクロチャネル１３ｌのバルブ１３ｌＣとはダイオードとして機能する。これは、ノードのカラムが同じ配流マイクロチャネルに分岐することを可能にする。一方で、バルブ１２６は、そのカラム中に既に存在する液体（これはおそらくより高い、活性化されたノードから来たもの）が、ノードに浸入するのを阻止する（しかして、このノードは一方向性である）。
【０１２１】
流体フロー絞りバルブ１３ｌＣは、図１３に表されているように、好ましくは、チャネル１３ｌの異なって形作られたセクションＳ１、Ｓ２によって形成される。第一セクションＳ１はテーパーされて第二セクションＳ２に導かれ、第二セクション中に開き角θ２を設けるためにＳ２は第一セクションより大きな平均直径を有し、この角も同様に６０°〜１６０°の間であってよい。開き角θ２は、絞りバルブ辺りの放出チャネル１３ｌの長手方向主軸（ｙに平行）と、テーパー状のセクションＳ１が導かれる第二セクションＳ２の１つ以上の壁との間で測定される。しかして、第一セクションＳ１から来る流体フローは、第二セクションＳ２の進入部で停止され、反対方向から来る液体フローは、絞りバルブ１３ｌＣを通過することが可能である。
【０１２２】
図１は、マイクロ流体構造体がシリコン・チップ中にエッチングされることを想定している。本デバイスの他の可能な設計において、図５および６に示されるように、インジェクション・モールド技法を用いてポリマ・チップを作製することが可能である。他の別形では、図７〜１０で想定されているように、必要な様々な流路を形成するためのベースとして、ウイッキング媒体を用いてもよい。
【０１２３】
図１および４は、シリコン中に作製され、４つのマイクロ流体モジュール（すなわち、図１の事例では空チャンバ、だが図４では、見易さのため黒の食用染料が堆積されている）を含む３Ｄマイクロ流体チップを表している。チャネルは、コア・シリコン・チップの各々の側にパターン取りされ、これらは、片側に、インプット・チャネル１１０、モジュール１４１〜１４４、および４つのアウトプット・チャネル１１１〜１１４を、他方の側に、４つの配流チャネル１３１〜１３４を含む。スルー・ビア１２４、１３１Ｖ〜１３４Ｖは、片側から他方の側への流体連通を確実にする。２０個のルーティング・ノードが、流路に対する完全な制御を提供するために挿入されている。流路の表面は、浸潤表面を得るために、例えば、シラン処理（トリクロロ（オクチル）シラン）することができる。マイクロチャネルの深さは、約２０μｍである。このマイクロ流体構造体は、チップの両側を被うＰＤＭＳでカバーされる。かかるデバイスは、通常、１．５μｍ／分の流体流速を可能にする。
【０１２４】
図５〜１０の例において、マイクロ流体デバイスｋ（ｋ＝２、３、４）は、２つ、３つまたはそれ以上の層ｋ１〜ｋ３を含み、これらの層は、前述したように、デバイスの２つ以上のレベルを具現化する。すなわち、デバイスの複数のレベルは、複数の層によって裏付けられる。但し、デバイスに含まれるレベルの数（通常は３つ）は、使われる材料層の実際の数と異なることがあり、後者の数は、実際に使われる作製方法の如何によってより多くも少なくもなり得ることに留意する。
【０１２５】
詳しく言えば、図５〜１０に示されたデバイスの各々は、同一構造を持つノードを有する。図６および７〜１０において、インプット・チャネルｋ１０、ノードのアウトプット・チャネルｋ１ｌ、キャビティｋ２３、および取入れポートｋ２１は全て第一層ｋ１中に形成され、配流マイクロチャネルｋ３ｌは、第二層ｋ２中に形成される。図７〜１０の設計では、付加的な中間層が必要である。さらに、図５におけるように、マイクロ流体チップは、単一回のインジェクション・モールド・ステップで形成することが可能である。しかして、本デバイスは、可能なカバー／キャッピング層は言うまでもなく、１つ、２つ、３つ（またはもっと多くの）材料層を効果的に含むことができる。これと対照に、図１のデバイスは、基本的に、適切に構造化され、その後各々の側にキャップされた１つのシリコン層を含む。
【０１２６】
図５では、２つのモールド・コンポーネントｍ１、ｍ２に依拠され、これらは適切に構造化され、これによれば、ポリマ・チップ２の直接作製を達成するために単一回のインジェクション・モールド・ステップで十分である。すなわち、２つのモールド挿入体ｍ１、ｍ２はモールドのため同時に用いられる。モールド挿入体の１つｍ１は、２つの深さレベル、すなわち、マイクロチャネルを作製するための深さと、ビアを作製するための他の深さとを有する。
【０１２７】
図６において、２つの層コンポーネント３１、３２は、２つのモールド挿入体ｍ１、ｍ２ａによって得られた合成のポリマ層である。図６のモールド挿入体ｍ１は、基本的には、図５の挿入体ｍ１と同じであり、ｍ２ａはｍ２の鏡面対称体である。この例では、２回のインジェクション・モールド・ステップが必要となる。すなわち、底部層３２と上部層３１とは、モールド・コンポーネントの各対、ｍ１とｍ１ａと、およびｍ２ａとｍ２ｂとの間に材料を注入することによって、別々に作製される。次いで、合成層３１と３２とが接合される。すなわち、一方では上部層とビアとが、および他方では底部層が、２回の別個のモールド・ステップで、各単一のモールド挿入体を用いて別個に作製される。
【０１２８】
図７〜１１の別形において、（紙またはニトロセルロース材料などの繊維質／多孔性の媒体のような）ウイッキング媒体が、流路を形成するベースとして用いられる。流路の境界は、例えば、ワックス（すなわち、流路がワックス・プリントされる）などの疎水性材料によって形成すればよい。すなわち、インプット・チャネルおよびアウトプット・チャネル、ノード・キャビティおよび取入れポートは、上部層４１に画定され、配流チャネルは、下部層４２に画定される。
【０１２９】
ここでは、ノード４２０のビア４２４は、第一層４１と第二層４２との間に配置された中間層４３Ａ、４３Ｂ中に形成される。中間層４３Ａ、４３Ｂは、第一層４１と第二層４２とを隔てる薄いポリマ・フィルムとして設けられてもよい。ビア４２４を画定し、しかして流体連通を可能にするために、このフィルム中のキャビティ４２３に対応する位置に開口を開けることができる。図７および８中でそれぞれ探求されているように、２つの異なるアプローチを考えることができ、これによれば、ノード４２０は、ノーマリ・オフにするか（図７、該図では薄いフィルム４３Ａが各キャビティ４２３のほとんどを下からシールしている）、またはノーマリ・オンにする（図８、該図では薄いフィルム４３Ｂがここでは各キャビティ４２３を開通させるためにパンチされている）ことが可能である。
【０１３０】
たとえ、図１のシリコンまたは図５〜６のポリマ材料に対して、図７〜１１の例ではウイッキング媒体４１、４２が使われていても、図１、５〜６と図７〜８との比較は、それでも、デバイス１〜４ｂに対して、マイクロチャネルおよびノードの同様なパターンを達成することが可能であることを示している。例えば、図７〜１１において、各キャビティ４２３は、デバイスの最上部レベル（層４１によって具現化されている）上に設けられている。また、キャビティ群は、最上層４１中にスルー・ホールとして（上側がはっきりとオープンするように）形成されている。取入れポート４２１は、第一層４１上の取入れマイクロチャネル４１０〜４１４とそれぞれのキャビティとの間の接合部を形成する（図９、１０も参照）。放出マイクロチャネル４３１〜４３４は、図７〜１０中の層４２によって具現化される底部レベル中に設けられる。適切なポリマの薄いフィルム４３Ａ、４３Ｂが２つの層４１、４２の間に挿入される。パンチされた穴４２４、４３１Ｖ〜４３４Ｖは、ビアの役割を果たす。ビア４２４の下部エッジは、キャビティの放出ポート４２５の役割を果たし、これらは、下部のマイクロチャネル４３１〜４３４への流体連通を可能にする。
【０１３１】
挿入されたフィルム４３Ａ、４３Ｂは、対応するノードを活性化するため（図７におけるように）選択された位置にだけパンチされてよい。すなわち、このデバイスはノーマリ・オフであり、この場合は選択されたノードが活性化される。図７において、フィルム４３Ａの除去されない諸部分は、液体遮断素子の役割を果たし（図１１参照）、それらは対応するノードで液体を遮断する。
【０１３２】
逆に、図８では、フィルム４３Ｂは、デバイスがノーマリ・オンになるのを可能にするために、全てのノードの位置でパンチされている。これは、この例では、ノードの或るサブセットが不活性化される必要があることを意味する。この目的のため、液体遮断素子４２２をキャビティ中に加えることが可能である。この素子４２２は、例えば、キャビティ中に配置された変更可能な疎水性バリア４２２によって、またはキャビティを下からシールするフィルムとして形成されてよい。この疎水性バリアは、例えば、キャビティ中に挿入された除去可能な物質（例えばワックス）とすることができる。
【０１３３】
このとき、作製段階の過程で、自動化工程によって、全てのキャビティを、かかる疎水性バリア４２２で組織的に満たすことが可能である。このようにして、デバイスをノーマリ・オフに作製することができる。その後で、マイクロ流体テンプレート・デバイスをカスタマイズしようとする技術者は、しかして、オンであることが実際に必要なノードだけがユーザによって変更される必要があるように、疎水性バリアの選択されたものを除去するだけでよい。一般に、例えばワックスなど容易に溶解、または適切な化学溶剤中で簡単に希薄化でき、その後に吸引できる、容易に除去可能な液体遮断素子４２２の使用を探求すればよい。
【０１３４】
図１１は、図８によるデバイスの上面図を示す。また、図１１は、図７の設計から得られたと見なしてよく、この図では、黒色のディスクが、中間フィルム４３Ａの除去されなかった部分に対応する。目的とする用途、使われる材料、および不活性の（または不活性にされた）ノードに対する活性のノードの必要な比率に応じて、図７および８に示された２つのアプローチのうちの一方が、他方よりも適切となり得る。
【０１３５】
図７および８のアプローチの両方とも、ワックス・パッチを随意に挿入でき、除去できるので、ノードの再設定を可能にする。図７のデバイス中では追加の穴を容易にパンチすることができ、必要な場合、ワックスを使ってそれらの穴の一部をシールすることも可能である。また、図１または４のデバイス中では、スポットされた化学材１２９を除去したり、位置変更したりすることができる。だが、図４中のチップの再設定は、図７および８に示されたデバイスを再設定するよりも難しい。
【０１３６】
寸法に関しては、図１、４〜６に表されたデバイスは、好ましくは以下のように寸法設定される。インプット・マイクロチャネル、配流マイクロチャネル、およびアウトプット・マイクロチャネルの各々は、１０〜１００μｍの間の深さを有する（この深さは図１中の軸ｚ沿いに測定される）。全てのチャネル（取入れポートを含む）の深さは、例えば約２０μｍであってよい。さらに、インプット・マイクロチャネル、配流マイクロチャネル、および取入れポートは好ましくは類似の深さを有する。
【０１３７】
（図１中の軸ｘまたはｙ沿いに測定された）諸チャネルの幅は、通常、１０〜２００μｍ（好ましくは１０〜２５μｍ）の間である。但し、流体連結においてチャネルの幅が重要な役割をするわけではない。取入れポートは、好ましくは５〜５０μｍの間の幅を有する。さらに、ビアは、（ｘ，ｙ）に平行なプレーンで測定して、通常、２５〜２００μｍ（好ましくは５０〜１００μｍ）の間の平均直径を有する。ビアのレベルでいかなる追加的な流体力学的抵抗も加わらないよう、そして流体連結を損なわないように、比較的大きなビアの直径が付与される。また、これは、付随してビアの作製を容易化する。ビアがその中に形成される中間層（群）の厚さは、機械的ロバストネスのため、通常、１ｎｍよりも大きくする必要があり、好ましくは１μｍよりも大きい。
【０１３８】
かかる寸法は、通常、チップ、すなわち、そのコア・チップがシリコンまたはインジェクション・モールドの中に作製されるデバイスに適用される。ウイッキング媒体に依拠するデバイス（図７〜１１）は、通常、寸法が異なることになろう。例えば、ワックス・プリントされたデバイスは、好ましくは、以下のように寸法設定される。ワックス・プリントされた横チャネル壁の（プレーン内）最小幅は、（プリントの後で）３００μｍ、および（熱処理の後はワックスが拡散するので）８５０μｍのオーダーであってよい。この深さは、ウイッキング媒体の厚さ（通常、１００μｍよりも大きい）によって決まる。チャネルの幅（すなわち、ワックス・プリントされた横壁の間のプレーン内間隔）は、例えば、熱処理の後で、典型的には５０μｍの標準偏差で、１００μｍ〜１０００μｍの間であってよい。モジュールのチャンバは、必要な場合、もっと広くてよい。
【０１３９】
諸実施形態において、マイクロ流体デバイスは、テスト・デバイス、すなわち診断テスト用に一般的に構成されたデバイスとして実装することができる。すなわち、マイクロ流体モジュールの少なくとも１つは、前記診断テストを可能にするための試薬を含む流路を有する。診断テストは、医療診断に関し。さらに一般的には、医療問題または状態の原因または性質の判断または分析に関する。かかるテスト・デバイスは、例えば血中グルコース・メータなどのハンドヘルド・デバイス、とりわけ、１つまたは複数の検体（例えば、ホモシステイン、Ｃ反応性タンパク質、糖化ヘモグロビンまたはＨＢＡ１Ｃ、ＨＩＶ唾液アッセイ、心臓マーカに対するテスト、アレルゲンまたは遺伝子組み換え有機体を検出するためのテスト、殺虫剤および汚染物質を検出するためのテストなど）を検出するためのまたは妊娠テスト用の、ディップスティックまたはテスト・キットなど、携帯型とすることができる。さらに一般的には、これは、迅速診断テスト（ＲＤＴ）デバイス、すなわち、迅速且つ容易な医療診断テストに用いられるデバイスの任意の種類であってよい。ＲＤＴデバイスは、通常、数時間以内またはそれ以下で結果を得ることを可能にする。これは、とりわけ、看護点（ＰＯＣ）テスト・デバイス、および市販（ＯＴＣ）のテスト具を含む。さらに、本明細書で理解されるテスト・デバイスは、医療診断を超えた、例えば、水中の毒素を検出するための分析などを行うためにも用いることができる。当業者なら理解できるように、かかるテスト・デバイスに対しては潜在的に数多の応用分野がある。
【０１４０】
いずれの場合も、２つ以上のモジュールのシーケンスを活性化することができ、次いで、例えば、妥当性確認またはセキュリティのための後での復号のために、そのシーケンスを光学的に読み取ることができる。これと逆に、所望の液体シーケンスを可能にするために、上記のデバイスのノードを適切にプログラムすることもできる。この全てを次のセクションで説明する。
【０１４１】
３．本方法の好適な実施形態
３．１  動的パターンの検出
一般に、本検出方法は、液体がモジュールを満たすことによって生じる、動的パターンを光学的に読み取ることに依拠している。前に述べたように、このパターンは、液体がマイクロ流体モジュールを通過する順序に従って動的に展開される。
【０１４２】
しかして、図２０に示されるように、情報は、モジュールが活性化される順序に関連付けることができる。これらの図は、図１（配流チャネルが、図１２のように示されていない）のものと類似のデバイス１の相異なる諸時間での動作を表している。かかる実施形態において、マイクロ流体モジュール１４ｌ（ｌ＝１・・・，４）の光コントラスト６０Ａ〜６０Ｆの変化を検出することによって、動的パターンが光学的に読み取られる。この連続的なコントラストの変化は、ノード群の相異なるピンニング力によって決まるシーケンスに従ってマイクロ流体モジュール１４ｌを通過する液体によって生じる。
【０１４３】
セクション２で前述したように、このシーケンスは図４のものと同じである。当初には液体は存在しない（図２０Ａ）。その後、時間ｔ１に、インプット・チャネル１１０に液体が導入される（図２０Ｂ）。時間ｔ２に、ノードの第一（上部）セットの第三ノードの活性化によって、次いで液体は第三モジュールを満たし（図２０Ｃ）、検出可能なコントラストの変化を生じさせる。時間ｔ３に、第三追加セット（すなわち、上から４番目のセット）の第一ノードの活性化によって、次いで液体は第一モジュールを満たす（図２０Ｄ）。これも、また、検出可能なコントラストの変化を生じさせる。このプロセスは、時間ｔ４に、液体が第四モジュールを（図２０Ｅ）、そして時間ｔ５に、最終的に第二の最後のモジュールを満たす（図２０Ｆ）ように進行する。
【０１４４】
なお、コントラストの変化は、液体がモジュールの流路を浸潤することにより生ずる色の変化に起因して起こり得る。必要な場合、モジュール中に形成された流路は、流路の表面に配置された、当初は見えない何らかの試薬（例えば、静的スポット）を含んでよい。だが、この試薬は、液体がモジュールの流路を浸潤することによって生じる光コントラストの変化によって見えるようにすることが可能である。
【０１４５】
いずれの場合も、シーケンス（図２０の第三、第一、第四、および第二モジュールに対応する）は、例えば、本デバイス中に内蔵されたカメラを制御する、汎用または専用のアプリケーションを備えたスマートフォンまたはタブレットなどのハンドヘルド・デバイスを使って、検出することが可能である。諸別形において、このために、ＵＳＢカメラ、または特殊化されたもしくはカスタマイズされた光学デバイスが使われてよい。他の別形において、光学的検出は、使い捨てチップ上に搭載された光ダイオード・アレイなどの光センサによって行われ、これは、読み取られたパターンを復号するのに使われる（ローカルのまたは遠隔の）デバイスとは別個にすることができる。
【０１４６】
より精巧な実施形態において、この検出方法は、各々が光学的に読み取り可能な媒体を含む１つ以上のマイクロ流体モジュールｋ４ｌを有するデバイスｋを含んでよい。この媒体は、モジュールの流路上に配置された材料のスポットのパターンを形成する。これらのパターンは、モジュールの活性化時間に対応する所与の時間に検出が可能である。以降に、図１５〜１７を参照しながら、かかる実施形態について説明する。
【０１４７】
図１５を参照すると、デバイスｋの少なくとも１つのモジュールｋ４ｌは、かかる光学的に可読な媒体を含むことができる。材料のスポットのパターン６１は、事実上、異なる材料でできたスポットの相別個のサブセットを含む。すなわち、スポット５１とスポット５２とは、インプット・チャネル中に投入され液体に対して大きく異なる溶解度を有する材料で作られている。図１５の例において、スポット５１はスポット５２よりも低い溶解度を有し、スポット５２が最初に可溶化され、しかして残存パターン６２を現すことになる。スポット５１、５２は、好ましくは、図１３のスクリーンショット中に見られるように、当初のパターン６１からパターン６２を現すことを可能にするために、初期的には同じ色およびコントラストを有する。
【０１４８】
スポット５２が、モジュールｋ４ｌを通過する液体に可溶化され、溶解され、洗い流された後、次いで、第一スポット５１で形成された残存パターン６２を光学的に読み取ることが可能である。スポット５１は、事実上初期的には不可視とすることができ、当初に見えるパターンは、補完パターン（すなわち、パターン６１マイナスパターン６２によって形成されたもの）に対応し得る。だが、液体がスポット５１を浸潤したことによって生じた、該スポットの光コントラストの変化によって、残存パターン６２が最終的に現れ得る。だが、好ましくは、２つの種類のスポット５１、５２は可視であるが、この２つの種類のスポットのコントラストおよび色は、初期的には、目視検査では区別できない。
【０１４９】
他の別形では、１つの種類のスポットだけが含まれ、これは、初期的には目視検査では検出可能でない（偽造をより難しくしている）。だが、液体により生じる光コントラストの変化は検出できる。
【０１５０】
ここで、図１７、１８を参照すると、好ましくは、光学的に可読な媒体が、デバイスｋのモジュールｋ４ｌの２つ以上の中に設けられる。この例では、スポット５２がこれらを通過する液体中に可溶化され、該液体によって洗い流された後、モジュールの各々の中の残存スポット５１によって（時間ｔｊに）形成された残存パターン６２、６２ａの光学的な読み取りを図ればよい。
【０１５１】
事実上、図１７および１８で想定されているように、初期パターン６１、６１ａもまた、必要に応じて光学的に読み取ることができる。すなわち、諸実施形態において、初期パターン６１、６１ａおよび最終（残存）パターン６２、６２ａの両方は、マシン可読な光学ラベルを形成することができ、これは検出可能である。初期パターンは、モジュールが活性化される前の任意の時間に、例えば、同時に全てを検出することができ、残存パターン６２、６２ａは、これらが現れた後、別の時間に読み取られることになる。
【０１５２】
（残存パターン６２、６２ａから始まる）光学的に読み取られることを意図されている全てのパターンは、対応するイベントの発生（すなわち、モジュールが液体で満たされる）ことを確認し、おそらくは、その中に符号化されている情報を識別するために、マシン可読で解釈可能である必要がある。さらに、かかるパターン６１〜６２ａは、好ましくは、例えば、スマートフォンまたはタブレットによる光学的検出を容易にするように設計される。
【０１５３】
諸実施形態において、パターンは、それらパターンが何らか特定の情報を符号化することを必要とされずに、それらの相対的な生起の順序とともに検出される。だが、好ましくは、パターンは追加の情報を符号化することになろう。光学的に可読なラベルは、例えば、デバイスＩＤ、デバイスの型、デバイスの機能化の所与のクラス、モジュールＩＤ、もしくは（認証のための）公開もしくは秘密鍵、またはこれらの組み合わせに関する情報を符号化した一次元または二次元バーコードであってよい。
【０１５４】
撮られた写真からデジタル画像の解釈を可能にするいくつかの方法が知られている。かかる技法は、例えば、２Ｄバーコードの解釈に対して、さらに一般的には画像認識に対して、とりわけ自動車への応用のために大規模に開発されている。例えば、基礎となるアルゴリズムは、必要な場合、光学文字認識（ＯＣＲ：ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）を含む。
【０１５５】
例えば、マイクロ流体モジュールの、光学的読み取りが可能な媒体の残存パターン６２、６２ａは、それぞれの鍵６２、６２ａを符号化することができ、これらは一緒に異なる鍵のセットを形成し、これらは、必要な場合、初期パターン６１、６１ａ中に符号化された鍵によって補完されてよい。かかる鍵は、それらが出現した順序と併せ、光学的に読み取られ、次いで解釈されるように意図されている。このために、検出のため用いられたデバイスは、前記鍵６２、６２ａに関して光学的に読み取られた情報、およびそれらが光学的に読み取られた順序に関する順序情報を格納する必要があり得る。この順序情報は、事実上、写真、デジタル化形状、または読み取られた形状の任意の幾何的変換に関連付けられた、タイムスタンプであってよい。例えば、タイムスタンプされたスクリーンショット（すなわち動画）が取得され、例えば、検出装置の永続メモリまたは非永続メモリに格納してよい。読み取られたパターンは、取得された情報がその場で処理または送信される、例えばさらなる処理（復号および検証）のためサーバに送られる場合は、例えば、当該デバイスの非永続メモリに格納されてよい。
【０１５６】
好ましくは、図１５〜１７で想定されているように、各光学的に可読な媒体のスポット５１、５２は二次元格子状に配置され、この格子の各セルは、材料５１、５２の１つ以上のスポットを含む。理想的には、一セルは（多くても）１つのスポット、すなわち第一材料または第二材料のスポットを含む。第一および第二スポット５１、５２は、例えば、図１５〜１７で想定されているように、相補パターンを形成することができる。この点に関し、この初期パターンは対称形である必要はなく、それどころか、必要な場合、情報を符号化するために不ぞろいなパターンを形成してもよいことに留意する。
【０１５７】
ここで、この格子の各セルは、実際上は、コントラストを増大、さらに一般的にはパターンの検出度を増大するために、材料の数個のスポットを含んでよい。この格子は、例えば、ｑ×ｒのセルを含み、ｑおよびｒのうちの１つまたは各々は、一般には４以上で、例えば１６に等しい。いずれの場合も、二次元格子に従ってスポットを配置することは、パターン認識を容易にする。格子の連続するセルの間のピッチは、好ましくは１１０μｍ以上であり、本発明人らの観察によれば、これは、点滴を画素テンプレートにスポットしたとき、実際上で非常に少ない、またはさらにはゼロのエラーをもたらす。この点については、次のセクションで詳しく説明する。可能な格子に関するさらなる技術的考案について、それらの構造およびそれらの作製を次のセクションで説明する。
【０１５８】
モジュールの全てが光学的に可読な媒体を備えて設けられる必要はなくてよい。モジュールの一部は、例えば、特定の機能（例えば、フロー・ミキシング、反応）のために特別に設計されてよく、これらは可溶性スポットの存在とは両立しない可能性がある。また、可溶性スポットは、後続の分岐モジュールを汚染する可能性がある。実際上、可溶性スポットは、所与のモジュールまたは後続して連結されたモジュールの機能の防げとなる可能性がある。このことは、診断テスト用のテスト・デバイスとして構成されたマイクロ流体デバイスに対しては、とりわけて懸念事項であり得る。この場合、マイクロ流体モジュールｋ４ｌの１つ以上が、前記診断テストを可能にするための試薬を含む流路を有してよく、すなわち、それらの試薬が投入された液体と反応することが意図される。かかる状況では、スポット５１、５２は、テストに干渉しないように試薬の下流に配置すべきである。
【０１５９】
全てが試薬を含む複数のモジュールが連結されている場合、しかして、それらテスト専用のモジュールが最初に、すなわち（可溶性スポットによる）光学的に可読な媒体を含むモジュールよりも前に、活性化されるべきである。このようにして、投入された液体は、ノード群ｋ２０によって決められた順序に従って、デバイスの残りのモジュールを通過する前に、最初に試薬を含んだ各モジュールを通過する。但し、可溶性材料を含む光学的に可読な媒体は、試薬を有する最後のモジュールに、だが、干渉を防止するためその試薬の下流に、最早設けられてよいことに留意する。
【０１６０】
３．２  スポットされた材料の格子の形成
必要な流路を形成するために、通常、以下の材料のうちの１つ以上が用いられることになろう：ポリマ（例えば、ＳＵ−８ポリマ）、二酸化ケイ素、ガラス、およびウイッキング媒体（段ボール、紙などのセルロース・ベースの材料）。例えば金属コーティングなど、他の材料を考えることもできる。但し、金属コーティングは、より複雑な作製方法（例えば、クリーン・ルームまたは複雑な工程）を必要とし、または有毒な前駆体を必要とする可能性がある。
【０１６１】
図１４〜１７に示されるように、格子は、好ましくは二次元格子である。パターン６１、６２を形成するスポット５１、５２は、好ましくは、その全体的寸法がモジュールのチャンバの幅内に十分に収まる、規則的な格子、例えば正方形または矩形の格子に従って配置される。スポットは、パターン６１、６２を形成するように、格子のセルのサブセットに対応する位置に配置される。この格子は、最も実際的には、行と列との対称なセルの配置である。所与の格子の各セルは、好ましくは同じ寸法を有し、この例では、方向ｘおよびｙ沿いの格子のステップａ、ｂは一定である。これは、設計、作製、および堆積工程を容易にする。さらに、図１４〜１７で想定されているように、好ましくはステップａとステップｂとは等しい。
【０１６２】
これらのセルは、スポットのサイズ、および、必要な場合、コントラストを増大するために、セルへの１つ以上の点滴をスポットすることによって充填することができる。但し、後記で説明するように、セルのサイズ対点滴のサイズ比を最適化する利点によってセル毎に一回の点滴をするだけでスポットが可能であれば、この作製工程は加速される。
【０１６３】
また、例えば一部のセルがより重要な情報を符号化するために用いられることになり、しかして、より高い光コントラストを必要とし得、またはスポット工程でのエラーに耐性がより低いので、それらを他のセルより大きくする必要がある場合、大小のあるセルのグリッドを考えることもできる。この格子は、しかして、ｘおよびｙの１つまたはその各々の方向に一定でないステップを有してよい。従って、ここでは「格子」は広義に解釈され、これは、一定のステップを有するまたは有さない、堆積工程を自動化するためにそのセルがアドレス可能な、任意の種類のグリッド、メッシュ、またはモザイク配列（ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ）であってよい。
【０１６４】
諸別形において、一次元の格子を用いることも可能である。但し、この場合は、符号化される情報は貧弱で偽造が容易である。
【０１６５】
格子および得られるパターン６１、６２は、図１４に見られるような、（ｎ＝２または３に対する）アスペクト比を有することができ、ｘ沿いの格子の寸法は、ｙ沿いのものより十分に大きい。すなわち、最大の寸法は、流路の延びる長手方向に平行である。これは、これにより符号化対象の情報の密度を最適化することを可能にし、流路がマイクロチャネルまたはチャンバに設けられている場合、これは後者の典型的寸法および形状ファクタによって特に有利である。この点に関し、マイクロ流体モジュールは、チャンバまたはチャネルだけに限定できることに留意する。さらに、このチャンバの幅は、試薬もしくは光学的に可読な媒体またはその両方を収容するために、デバイス中のチャネルの典型的な幅よりも大きく作られてよい。必要な場合、例えば、検出を確かにするために、同じチャンバ内に複数の光学媒体（相別個のパターンを形成する）を設けることが可能である。
【０１６６】
格子自体は、モジュールの流路の表面上に物理的に構築する必要はない。このことは、スポットのパターンが、セルロース、または何らかの他の含浸性材料（ｉｍｐｒｅｇｎａｂｌｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）上にスポットされる場合は、特に当てはまる。しかして、パターン６１、６２は、抽象的格子、およびこの抽象的格子のセルの中心に対応する位置に堆積されたスポットによって形成することが可能である。
【０１６７】
また一方、流路が、ポリマ、ＳｉＯ２、ガラスなどの表面に形成される場合は、スポットを容易にするために、セルのアレイはその表面に物理的に構築されてよい。スポット５１、５２が相異なる材料で形成される場合、第一スポット５１は、セルの或るサブセット（隠れたパターン６２、６２ａ）に対応する位置に配置することができ、さらなるスポット５２は、格子の補完セル、すなわち、セルの前記サブセットとは別個の第二の別のサブセットを構成するセルに対応する位置に配置することができる。第一および第二サブセットのこの並置は、図１５および１７の図とは違って、但しこれは図１５〜１６のように同様にもできるが、特定の光学ラベルの格子全体のマップを必要としない。必要なことは、各ラベルに対し、一方のスポット５２の必要数が最小となるように、初期パターン６１内にパターン６２を隠すことである。しかしながら、最も簡単なのは、図１５に示されるように、特定の光学ラベルの格子全体を毎回マップして、完全な相補サブセットとして第一および第二サブセットを設計することである。
【０１６８】
いずれの場合も、図１６のスクリーンショット中に別途に見られるように、パターン６２（不溶性スポット５１だけから成る）は、液体が流路中を進んで、可溶性スポット５２が液体で洗い流された後にだけ出現する。
【０１６９】
諸実施形態において、格子の連続するセルの間のピッチは、１１０μｍ以上である。後記でさらに説明するように、この閾値より上ではエラーは相当に減少する傾向がある。
【０１７０】
この格子は、通常、ｑ×ｒのセルを含むことが可能で、ｑおよびｒの各々は一般に４以上である。例えば、図１５におけるように、５×４の格子が使われてよい。但し、１６×５（図示せず）など、もっと大きな格子が好ましい。好ましくは、格子は、前述した理由で、ｑ（ｘ沿い）がｒ（ｙ沿い）より大きいようなアスペクト比を呈する。一般に、インクジェットでパターン６１、６２をスポットするときは、１６×ｒの格子を有利に用いることができる。これは、一行に上限１６までのノズルのラインを含むことが可能な、最近世代のインクジェット・スポット装置を効率的に利用することを可能にする。
【０１７１】
グリッドの使用は、コード、鍵、または何らかの指示がデバイスに加えられたことを、ユーザに示すことを可能にする。簡単なコードであっても欺瞞を追い払うのに十分な技術的バリアを生成できる。情報の別のレベルは、製造バッチのＩＤに関し得る。実際には、相異なるバッチからの診断テストがわずかに異なるパフォーマンスを呈する（例えば、感度、エラー・バーなどで）ことは普通である。テスト結果を正規化するために特定のバッチに対する較正テーブルを使うことが可能で、そのバッチは光学コードに基づいて識別することができる。特に、一意的ＩＤが、単一のモジュールに付加されている場合、コードは、必要に応じ、相対的に大きな数のセル（例えば、１６×ｍ）から利益を得ることが可能である。例えば、１００×１００μｍのセルを備える１６×１６のグリッドは、約１００ビット／ｍｍ２の符号化を可能にする。さらに、いくつかのオクテットだけを符号化する必要があったとしても、２５６ビットは不必要であり得る。符号化が望まれる情報（さらには、望まれるそのセキュリティ・レベル）と、デバイス当たりにかけられる作製時間との間にはトレードオフがある。簡単な光学コードが必要とされる別形では、１行だけのスポットで十分であり得る。
【０１７２】
諸実施形態において、この格子はデバイス上に物理的にインプリントすることが可能である。すなわち、モジュールの表面、例えば、流路を形成する表面上に、格子に従って構造体群を形成することができる。その結果、前記構造体群は格子のセルに対応する位置に配置される。これにより、スポット５１、５２は、かかる構造体群中または群上に配置される。
【０１７３】
これら構造体群は、とりわけて、キャビティもしくはウェル、または取入れ路として具現化され、これらの作製は比較的簡単である。さらに一般的には、他の種類の構造体、例えば、傾斜壁を含むものを考えることができる。この格子は、好ましくは、設計、作製、および堆積工程を容易にするために、好ましくは全てが同じ寸法を有する一種類の構造体（例えば、キャビティまたは取入れ路）だけを含む。
【０１７４】
２つの連続する構造体は、好ましくはギャップで隔てられる。このギャップは、最も簡単には、キャビティを区切るための嵩上げ部分（または壁）または取入れ路を区切るための止まり穴（または溝）から成り得る。かかるギャップは、好ましくは平均で１０μｍよりも大きい。このギャップは、プレーン内で、２つの連続するセルの間の該当する方向、すなわち、方向ｘまたはｙに沿って測定される。１０μｍの最小ギャップは、とりわけ、スポット装置と理想的なセルの位置との間にわずかなミスアライメントがある場合にも、光学的読み取りを容易にし、作製上の問題を回避する。このギャップは、スポットされた画素の間の分離を確実にし、堆積されたスポット５１、５２中のエラーを回避する。これらギャップ（コーナーなどを含む）によって生じる毛細管効果は、液滴が、他のセルを浸潤して溶合するのを防止する。
【０１７５】
好ましくは、これらギャップは２５μｍ、さらには５０μｍよりも大きい。最適の寸法は、一般に、これら構造体の内径、液体サンプルの性質、およびセルあたりにスポットされた液体の点滴の回数の如何による。諸実施形態において、このギャップは７５μｍに達し得て、点滴の最大サイズが、通常、約７０μｍであることに留意する。２５または５０μｍよりも大きなギャップは、低コストの光学検出システムを使っている場合にあっても、良好な可読性を確実にする。点滴は、インクジェット・ノズルによって射出されたとき、通常は約７０μｍ以下のサイズを有するので、より大きなギャップ（例えば、７５μｍ）は、点滴が２つの隣接する小島部（ｉｓｌｅｔ）をブリッジしないことを確実にする。
【０１７６】
通常、スポットは、約０．２５ｍｍの表面−ヘッド間距離を用いて行われる。点滴の少量は、表面に到達する前に蒸発する可能性（例えば、周囲の相対湿度の如何により最高２０％まで）がある。１ｍｍよりも大きな距離からのスポットは、点滴の蒸発のリスクを大きく増大し、点滴がヘッドからわずかに斜めに射出されたときに問題を起こす可能性がある。この問題を緩和するために、より大きなギャップ（例えば、７５μｍ）を考えることもできる。表面上のトポグラフィの存在に起因して、スポット装置を表面からより離して配置することが必要な場合、もっと大きなギャップ（≧７５μｍ）も考えられるが、これは、通常、パターン６１、６１ａに対しより大きなフットプリントが必要なことになり、さらにはデバイスのコストにも影響し得る。逆に、インクジェット・スポット装置のヘッドがデバイスの表面に近すぎると、点滴はその最大サイズで着面することになるが、７５μｍのギャップは配置エラーを回避するのに十分であろう。
【０１７７】
諸実施形態において、諸構造体の平均深さは５μｍ以上である。この平均深さは、表面の平均プレーンに対し垂直に測定される。実際上では、スポットされた材料の十分な停止性を備えるためには５μｍの深さで十分である。しかし、これより大きな深さも考えられる。さらに、諸構造体は、好ましくは、光学コードができるだけテスト信号と同一平面になることが可能なように設計されるべきである。このようにすれば、テスト結果および光学コードの両方を同じ焦点面を使って光学的に読み取ることができる。したがって、これら構造体の平均深さは、一般に５０μｍより小さくなければならない。
【０１７８】
構造体の平均プレーン内寸法は、好ましくは１００μｍ以上であり、さらに好ましくは５００μｍより小さい。構造体の平均プレーン内寸法は、表面の平均プレーンと平行に測定される。これら構造体の平均プレーン内寸法は、当該構造体に対して選択された形状の如何によって、例えば、矩形もしくは正方形の平均辺長または円の直径に対応する。
【０１７９】
格子の構造体の間のギャップが、好ましくは１０μｍより大きいことを思い出せば、格子のステップまたはピッチは、したがい、通常、１１０μｍよりも大きいことになる。本発明人らの観察によれば、かかる最小限ステップを確実にすることは、スポット５１、５２を形成するため画素テンプレート中に液体をスポットする際に、非常に少ないまたはゼロのエラーの存在をもたらす。これは、５０〜７０μｍの点滴が、なお容易に生成でき、正確にスポットできるという事実によって一応は説明可能であるが、これより小さな点滴を生成し、スポットするのは、液体の表面張力との競合のせいでもっと難しい。
【０１８０】
様々な寸法の、多種多様なスポット材料、堆積表面、およびセル構造をテストしてきた。含浸性材料（その上に構築されたセルなし）を用いたとき、うまくコントラストされたスポットを得ることができた。小島部として構築されたセルを用いたとき、１０μｍのギャップ（窪み）で隔てられた１００μｍ幅の小島部によって最善の結果が得られた。より大きなギャップはより可視性が高く、おそらくはパターン認識を妨げる可能性があり、さらに、これらは、光学的に可視の媒体の密度に、しかしてそのフットプリントに影響する。だが、たとえより大きなギャップを使っても、パターンが視界内に収まっている限りパターン認識はなお可能なはずである。ウェルまたはキャビティとして構築されたセルを用いたとき、１０〜２５μｍのギャップによって隔てられた１００μｍ幅のウェル（キャビティ）によって最善の結果が得られた。小さなギャップ（例えば１０μｍ）でも、既にして十分な結果をもたらす。より大きなギャップでも良好な結果が得られるが、これは密度に、しかしてフットプリントに影響する。一般に、同じセルのおよびギャップの寸法を、ウェルおよび小島部状構造体の両方に用いることが可能である。概して言えば、ウェルはより良好な光学的特性をもたらすので、小島部よりも好ましい。
【０１８１】
３．３  マイクロ流体デバイスに符号化された情報を復号する方法
別の態様によれば、本発明は、本明細書で説明したようなマイクロ流体デバイスｋ中に符号化された情報を復号する方法として具現化することができ、以降に図１８を参照して説明する。
【０１８２】
基本的に、かかる方法は、セクション３．１で既に説明したステップによってデバイスｋに符号化された情報を、光学的に読み取るステップＳ１２〜Ｓ１６を中心に展開される。基本的には、動的パターンが検出され、これはモジュールが活性化された特定の順序を含む。読み取られた、動的パターン中に符号化された情報は、引き続いて、例えば、検証のため復号されるＳ１８。
【０１８３】
ステップＳ１２〜Ｓ１６は、例えば、セクション３．１で説明したように、ハンドヘルド・デバイス、またはＵＳＢカメラ、あるいは任意の特殊化されたまたはカスタマイズされた光学デバイスを用いて行ってよい。残存パターン６２、６２ａがＳ１４で読み取られるのに加え、対応するモジュールが活性化される前に、すなわち乾燥状態で、Ｓ１２において初期パターン６１、６１ａを検出することができる。必要な場合、デバイスに関するさらなる情報を、Ｓ１０で、例えば、パターン６１〜６２ａによって形成された光学的に可読な媒体を検出する前に取得することが可能である。例えば、ステップＳ１０で、デバイスのパッケージ上のバーコードだけを読み取ってもよい。
【０１８４】
次に、読み取られた様々なパターン中に符号化された情報は、残存パターンが生じた順序とともに、ステップＳ１８において、（例えば、ハンドヘルド・デバイスもしくは検出装置に直接に）、または遠隔で（読み取られたデータは検証のためサーバに送信される）、実装された任意の適切なアルゴリズムを用いて、現場で復号することができる。
【０１８５】
Ｓ１８での復号は、通常、デバイス１〜６の使用の後で行われる。いくつかのパターン６１、６１ａ、６２、６２ａを光学的に読み取り、復号する必要があり得る。次いで、全てのパターンが引き続く検証プロセスＳ１８に付されてよい。必要な場合、図１７および１８で想定されているように、セキュリティを強化するために、Ｓ１０でテスト・デバイスのパッケージ上のバーコードが追加して読み取られる。すなわち、一方でステップＳ１０で読み取られたデータと、他方でステップＳ１２〜Ｓ１６で読み取られたデータとは、当初に（ステップＳ１０で）読み取られたデータが、その後に（Ｓ１２〜Ｓ１６で）検出されたデータを解釈し、またテストの妥当性確認をするために必要となり得るという意味で、相補的であり得る。
【０１８６】
一般に、読み取られた動的パターンは、テストを補完し、ステップＳ１８で、（技術に言えば）その妥当性を、または（セキュリティ目的では）その真偽を確認するために用いることができる。諸実施形態において、ステップ１８は、復号された情報に基づいて、マイクロ流体デバイスｋを認証するステップを含む。この認証ステップは、当該デバイスの信頼性を確認するステップを意味し、広義に解釈されるべきである。この認証は、少なくとも復号された情報に基づくが、但し、このステップでは、追加してユーザもしくはデバイスまたはその両方の信用証明を求められることがある。
【０１８７】
この認証は、例えば、一緒に提供され、ステップＳ１０でスキャンされまたは読み取られたデバイスｋの識別符号など、追加の情報にさらに基づいてよい。この追加の情報は、例えば、追加のマシン可読な光学ラベルを使って提供することが可能である。これは、例えば、デバイス、パッケージの表面上に、またはその添付書類で提供することができる。この追加の光学レベルは、とりわけ、デバイスの外部表面上に貼り付けられたステッカ上の二次元バーコードとして提供されてよい。諸別形において、この追加の光学ラベルは、デバイスのパッケージ上で、または関連書類上で提供することが可能である。また一方、この情報をデバイス上に直接提供することは、意図されないまたは悪意の使用のリスクを軽減する。
【０１８８】
検証ステップＳ１８は、好ましくは、読み取られたパターン６１、６１ａ、６２、６２ａ中に符号化された鍵と、秘密鍵が取得された順序に関する順序情報との両方を使用する。この検証ステップを通過するためには、これらの鍵が順序情報と一致する必要がある。この検証は、チャレンジ・レスポンス・アルゴリズムによって処理することができ、例えば、読み取られた鍵のセットがチャレンジの役割をし、他方、それらが現れた順序がレスポンスの役割をする。これらの鍵は、例えば、別のハッシュ関数を用いて、意図された順序の単なるハッシュとして得ることができる。別形では、ステップＳ１０で読み取られた当初の情報が、チャレンジの役割をし、それに対し、鍵のセットが、それらが現れた順序とともにレスポンスの役割をする。多くの別形を考えることができる。
【０１８９】
３．４  マイクロ流体デバイス中への情報の符号化
最後の態様によれば、本発明は、セクション２で説明したようなマイクロ流体デバイスｋ中に情報を符号化する方法として具現化することができる。
【０１９０】
基本的に、かかる方法は、諸ノードｋ２０が、ノードの第一セットおよび第二セットの各々の中で、相異なる液体ピンニング力を有することを可能にするため、ノードｋ２０のサブセットを変更することから成る。ノードは、モジュールが連結されることになる順序と一致するように変更される。実際上では、作製されるデバイスの或るバッチに対し所与の連結スキームが想定され、このスキームは、ツールへのインプットとして与えられた符号化情報データとして提供され、これによって、その後にノードが変更（例えば、活性化または不活性化）される。
【０１９１】
さらに、光学的に可読なラベルが望まれる場合、追加情報が、１つ以上のモジュール中にパターン６１、６１ａ、６２、６２ａとして符号化される必要がある。これは、図１６で提供されたような方法によって達成することが可能である。この場合、Ｓ２０での追加の符号化情報に基づいて、Ｓ２４でパターン６１〜６２ａが設計され、次いで、これらは、Ｓ２６〜Ｓ２８で、パターン６１〜６２ａを形成するため、例えば、素子５１、５２をスポットすることによって、デバイス上に直接形成される。必要とされる情報は、前段階の過程で、当該技術分野で一般に知られた技法を用い、本発明と関係のない方法によって、Ｓ２０で生成され、Ｓ２４で変換される。
【０１９２】
素子５１、５２が相異なる化学組成を有する場合（例えば、可溶性素子と不溶性素子とが相補パターンを形成している）、これらは、通常、別個の堆積ステップＳ２６、Ｓ２８で堆積される。前記素子は、例えば、インクジェット・スポット装置を用いて、または、自体周知のピン・スポットまたはクイル・スポットを用いて、スポットすることができる。
【０１９３】
３．５  順列符号化（ｐｅｒｍｕｔｅｄ  ｃｏｄｉｎｇ）
ｎビットによるバイナリ符号化スキームは、
【０１９４】
【数１】
2020524782.tif 000003
【０１９５】
の数の個別コードを生成し、このｋはセットのビットの数である。ここで、諸実施形態において、このコードを部分群に分割し、各部分がそれぞれのモジュール中にプリントされれば、コードの異なる部分は、ノードの状態によって決まる順序で他と関係なく変更することが可能である。かかるスキームを、以降、「順列符号化」と称する。前述したように、ｍ個のモジュールおよびｍ×（ｍ＋１）個のノードを備えたデバイスでは、各モジュールが単１回使われることになる場合、プログラム可能なｍ！個の可能な流路がある。したがって、諸モジュールから読み取り可能な個別コードの数は、
【０１９６】
【数２】
2020524782.tif 000004
【０１９７】
となる。読み取り装置によって読み取られる等価のビット深度は、このときｎ＋ｌｏｇ２ｍ！である。しかして、順列符号化は、単純なバイナリ符号化に、ｌｏｇ２ｍ！個の有効な追加のビットを加える。コードの複雑性は、モジュールあたりのビットの数が少ないほどなおいっそう増大する。コードの複雑性は、大きなｎと小さなｍに対するバイナリ符号化のものに近づく。
【０１９８】
さらに、前に述べたように、ブロック変更のシーケンスを決めるノードのアレイは、観察者から隠しておくことが可能である。このシーケンスは、セキュリティ機能部が液体で満たされたときにだけ顕れ、この特性は、偽造者に対する別のレベルのセキュリティを追加する。
【０１９９】
順列符号化は、ノード活性化のための追加のスポットの堆積を必要とし、これらは、コードの記述時間および作製コストを潜在的に増加させることになろう。ｍ＝１（バイナリ符号化）の場合の所与のバッチに対する合計符号化時間は、
【０２００】
【数３】
2020524782.tif 000005
【０２０１】
であり、このｋは、セットのビットの数であり、ａは１ビットをスポットするために必要な時間である。このとき、単一のチップは、
【０２０２】
【数４】
2020524782.tif 000006
【０２０３】
の平均時間内に符号化され、順列符号化に対するｍ個の追加スポットが堆積される。このとき、１バッチを符号化する合計時間は、
【０２０４】
【数５】
2020524782.tif 000007
【０２０５】
となり、平均時間は、
【０２０６】
【数６】
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【０２０７】
である。
【０２０８】
本発明人らの観察によれば、順列符号化の記述は、ｍ≧９に対しては、バイナリ符号化よりも速くなる。ｍ≦８に対しては、追加される記述時間の影響は読み取りコード６４ビットより上では無視可能となる。しかして、ビット記述パラメータは、順列符号化がいかなる追加の時間コストがもたらされないように、または追加の時間コストが無視可能となるように、適切に選択することができる。
【０２０９】
だが、順列符号化の実装は、バイナリ符号化よりも相当に多くのスペースを必要とする。バイナリ符号化に対しては、要求される領域は、必要なコード領域がｎ／ｄとなるように領域ビットの数によって線型にスケールされ、このｎはビットの数であり、ｄはビット密度である。
【０２１０】
順列符号化は、追加のノードおよびマイクロ流体チャネルを組み入れ、これらに対するフィーチャ密度は、ビット密度よりもかなり低い。このとき、必要な合計面積は、ｎ／ｄ＋（ｍ２＋ｍ）／ｖであり、このｖはフィーチャ密度である。
【０２１１】
順序付けられたコードを実装するために有利に考慮できるパラメータは、チップの空き領域である。利用可能なスペースが測定されたならば、モジュールとモジュールあたりのビットの数を増やすことによって、コードの複雑性は最大化され、１モジュールがそのコードの部分を包含する。
【０２１２】
本発明を、限られた数の実施形態、別形、および添付図面を参照しながら説明してきたが、当業者には当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることが可能であり、等価物で置き換えることが可能である。具体的に、所与の実施形態、諸別形において述べられ、図面に示された（デバイス様のまたは方法様の）特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施形態、別形、または図面中の別の特徴と組み合わせ、またはこれと置き換えることができる。上記の諸実施形態または別形のいずれかに関連して説明した特徴の様々な組み合わせは、したがって、添付の特許請求の範囲内に留まると考えることができる。さらに、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるため、本発明の範囲から逸脱することなく、多くのマイナーな修改を加えることが可能である。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものでなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むことになると意図されている。さらに、上記で明示で触れたもの以外の多くの別形を考えることができる。例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ガラス、または金属ウエハなど、様々な材料をこれらマイクロ流体チップに用いることができよう。別の例として、当該技術分野で知られているように、受動型または能動型マイクロバルブを含む、他の種類のバルブを考えることもできよう。
【図１】
2020524782.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020524782.tif 000018
【図１１】
2020524782.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
2020524782.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020524782.tif 000025
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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