ホーム > 特許ランキング > ＰＬＥＸＩＵＭ， ＩＮＣ．
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024096007
(43)【公開日】2024-07-11
(54)【発明の名称】一定の抵抗及び速度を有する均一な流体流
(51)【国際特許分類】
G01N 35/08 20060101AFI20240704BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20240704BHJP
【ＦＩ】
G01N35/08 A
G01N37/00 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023209211
(22)【出願日】2023-12-12
(31)【優先権主張番号】18/148,323
(32)【優先日】2022-12-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】523468356
【氏名又は名称】プレキシウム インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＰＬＥＸＩＵＭ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】９３３０ Ｓｃｒａｎｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｓｕｉｔｅ ５００ Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ ９２１２１ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】グティエレス エドガー
(72)【発明者】
【氏名】ルー ジェシー
【テーマコード（参考）】
2G058
【Ｆターム（参考）】
2G058DA07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】流体輸送のためのデバイス及び方法、具体的には、超ハイスループットマイクロ流体デバイス及び関連方法等を提供する。
【解決手段】流体輸送のための方法は、入口の入口ポートにおいて流体を受け入れ、入口の開口部を通ってチャネルに出力する。第１の距離と第２の距離との第１の比は、入口の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、第１の距離は、入口ポートの入口部から入口内の第１の位置まで測定され、第２の距離は、入口ポートの入口部から入口内の第２の位置まで測定され、第１の長さ寸法及び第２の長さ寸法はそれぞれ、第１の距離及び第２の距離に沿った測定方向に直交する方向に沿って測定され、第１の長さ寸法及び第２の長さ寸法はそれぞれ、第１の位置及び第２の位置で測定される。
【選択図】なし
【解決手段】流体輸送のための方法は、入口の入口ポートにおいて流体を受け入れ、入口の開口部を通ってチャネルに出力する。第１の距離と第２の距離との第１の比は、入口の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、第１の距離は、入口ポートの入口部から入口内の第１の位置まで測定され、第２の距離は、入口ポートの入口部から入口内の第２の位置まで測定され、第１の長さ寸法及び第２の長さ寸法はそれぞれ、第１の距離及び第２の距離に沿った測定方向に直交する方向に沿って測定され、第１の長さ寸法及び第２の長さ寸法はそれぞれ、第１の位置及び第２の位置で測定される。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体輸送のためのデバイスであって、前記デバイスが、
入口を備える入口本体であって、前記入口が、入口ポートを備える、入口本体と、
前記入口本体を支持する基部であって、前記基部が、前記入口と流体連通するチャネルを備える、基部と
を備え、
前記入口が、前記入口ポートにおいて流体を受け入れるように構成され、
前記入口が、前記入口の底部にあり、前記チャネルと流体連通する開口部を通して流体を出力するように構成され、
第１の距離と第２の距離との第１の比が、前記入口本体の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、前記第１の距離が、前記入口ポートの入口部から前記入口本体内の第１の位置まで測定され、前記第２の距離が、前記入口ポートの前記入口部から前記入口本体内の第２の位置まで測定され、前記第１の長さ寸法及び前記第２の長さ寸法がそれぞれ、前記第１の距離及び前記第２の距離が測定される方向に直交する方向に沿って測定され、前記第１の長さ寸法が、前記第１の位置で測定され、前記第２の長さ寸法が、前記第２の位置で測定される、流体輸送のためのデバイス。
入口を備える入口本体であって、前記入口が、入口ポートを備える、入口本体と、
前記入口本体を支持する基部であって、前記基部が、前記入口と流体連通するチャネルを備える、基部と
を備え、
前記入口が、前記入口ポートにおいて流体を受け入れるように構成され、
前記入口が、前記入口の底部にあり、前記チャネルと流体連通する開口部を通して流体を出力するように構成され、
第１の距離と第２の距離との第１の比が、前記入口本体の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、前記第１の距離が、前記入口ポートの入口部から前記入口本体内の第１の位置まで測定され、前記第２の距離が、前記入口ポートの前記入口部から前記入口本体内の第２の位置まで測定され、前記第１の長さ寸法及び前記第２の長さ寸法がそれぞれ、前記第１の距離及び前記第２の距離が測定される方向に直交する方向に沿って測定され、前記第１の長さ寸法が、前記第１の位置で測定され、前記第２の長さ寸法が、前記第２の位置で測定される、流体輸送のためのデバイス。
【請求項2】
少なくとも１つの前記寸法が、垂直面及び水平面のうちの一方である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記入口、前記チャネル、及び前記出口が、前記チャネルの水平面のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項4】
前記入口、前記チャネル、及び前記出口が、前記チャネル内の立方体領域のかなりの部分を通る流体の実質的に均一な流れを実現するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項5】
前記デバイスが、マイクロ流体デバイスであり、前記チャネルが、マイクロ流体チャネルである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項6】
前記入口本体、前記基部、及び前記出口本体が、単一の本体を形成する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項7】
前記入口が、前記デバイスの単一の入口であり、前記チャネルが、前記デバイスの単一のチャネルであり、前記出口が、前記デバイスの単一の出口である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項8】
前記入口ポートの断面積と、前記チャネルの入口部の断面積との比が、約１対約７．５である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項9】
前記入口ポートの断面積と、前記開口部の断面積との比が、約１対約５０である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項10】
前記開口部の断面積と、前記チャネルの入口部の断面積との比が、約６．６７対約１である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項11】
前記入口ポートの深さと、前記入口の端部における深さとの比が、約１対約２である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項12】
前記入口ポートの深さと、前記入口の端部における深さと、前記入口ポート又はその付近の高さとの比が、約１対約２対約３である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項13】
前記チャネルの高さと、前記入口ポートの深さと、前記入口の端部における深と、前記入口ポート又はその付近の高さとの比が、約１対約４対約８対約１２である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項14】
水平面における前記開口部の幅と深さとの比が、約２５対約１である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項15】
垂直面における前記チャネルの幅と高さとの比が、約１８０対約１である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項16】
水平面内の前記入口及び／又は前記出口のうちの少なくとも１つの側面の断面形状が、ボウタイ形状又はベンチュリ形状を有し、前記少なくとも１つの側面が、前記チャネルから外方に面する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項17】
前記水平面内の前記入口及び／又は前記出口の両側が、ボウタイ形状又はベンチュリ形状を有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項18】
垂直面における前記入口及び／又は前記出口の断面形状が、弓形又は括弧形である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項19】
前記基部が、平行板構造を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項20】
流体輸送のための方法であって、前記方法が、
入口を備える入口本体を設けるステップと、
前記入口本体を支持する基部を設けるステップであって、前記基部が、前記入口と流体連通するチャネルを備える、ステップと、
前記入口の入口ポートにおいて流体を受け入れるステップと、
前記入口の底部にあり、前記チャネルと流体連通している、前記入口の開口部を通して、流体を出力するステップであって、第１の距離と第２の距離との第１の比が、前記入口本体の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、前記第１の距離が、前記入口ポートの入口部から前記入口本体内の第１の位置まで測定され、前記第２の距離が、前記入口ポートの前記入口部から前記入口本体内の第２の位置まで測定され、前記第１の長さ寸法及び前記第２の長さ寸法がそれぞれ、前記第１の距離及び前記第２の距離が測定される方向に直交する方向に沿って測定され、前記第１の長さ寸法が、前記第１の位置で測定され、前記第２の長さ寸法が、前記第２の位置で測定される、ステップと
を含む、流体輸送のための方法。
入口を備える入口本体を設けるステップと、
前記入口本体を支持する基部を設けるステップであって、前記基部が、前記入口と流体連通するチャネルを備える、ステップと、
前記入口の入口ポートにおいて流体を受け入れるステップと、
前記入口の底部にあり、前記チャネルと流体連通している、前記入口の開口部を通して、流体を出力するステップであって、第１の距離と第２の距離との第１の比が、前記入口本体の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、前記第１の距離が、前記入口ポートの入口部から前記入口本体内の第１の位置まで測定され、前記第２の距離が、前記入口ポートの前記入口部から前記入口本体内の第２の位置まで測定され、前記第１の長さ寸法及び前記第２の長さ寸法がそれぞれ、前記第１の距離及び前記第２の距離が測定される方向に直交する方向に沿って測定され、前記第１の長さ寸法が、前記第１の位置で測定され、前記第２の長さ寸法が、前記第２の位置で測定される、ステップと
を含む、流体輸送のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年６月３０日に出願された米国仮出願第６３／０４６，５００号に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する、２０２１年６月３０日に出願された米国出願第１７／３６４，７１０号の一部継続出願であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年６月３０日に出願された米国仮出願第６３／０４６，５００号に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する、２０２１年６月３０日に出願された米国出願第１７／３６４，７１０号の一部継続出願であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
技術分野
本開示は、流体輸送のためのデバイス及び方法に関する。具体的には、本開示は、超ハイスループットマイクロ流体デバイス及び関連方法に関する。
本開示は、流体輸送のためのデバイス及び方法に関する。具体的には、本開示は、超ハイスループットマイクロ流体デバイス及び関連方法に関する。
【背景技術】
【0003】
開発したマイクロ流体デバイス及び方法は、複数のチャネル又は単一のチャネルポートを含む。両方の設計では、それぞれのデバイスを通過する流体のチャネルにわたる速度プロファイルは、流れの主な方向において変化し、不均一な速度プロファイルを生成する。不均一な速度プロファイルは、望ましくないことに、デバイスに接続されたセンサの精度を低下させ、スループットを妨げる。更に、いくつかの開発されたマイクロ流体デバイスでは、デバイスのアクティブなセンサ領域は、数ミリメートル（一例示的デバイスでは約１２ｍｍ）程度のチャネル長方向の距離だけ入口及び出口構造から区別され得る。更に、いくつかの開発されたマイクロ流体デバイスでは、入口及び出口構造、又は分岐チャネルネットワークの比較的大きい設置面積に一部起因して、センサ領域に利用可能な基板の領域が著しく減少する。
【0004】
本発明者らは、関連技術のデバイスに関する少なくとも上記の参照した問題を克服するマイクロ流体デバイス及び方法の改善を開発した。
【発明の概要】
【0005】
以下の特徴のうちの１つ又は複数は、任意の実行可能な組合せに含まれ得る。
【0006】
流体輸送のためのデバイスを提供する。デバイスは、入口を含む入口本体を含む。デバイスは、入口本体を支持する基部を含み、基部は、入口と流体連通するチャネルを含む。デバイスは、出口を含む出口本体を含み、基部は、出口本体を支持し、出口は、チャネルと流体連通する。入口は、入口ポートにおいて流体を受け入れるように構成される。入口は、チャネルと流体連通する開口部を通して流体を出力するように構成される。入口は、チャネルの少なくとも１つの寸法のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現するように構成される。
【0007】
少なくとも１つの寸法は、垂直面及び水平面のうちの一方であってもよい。
【0008】
入口、チャネル、及び出口は、チャネルの水平面のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現するように構成され得る。
【0009】
入口、チャネル、及び出口は、チャネル内の立方体領域のかなりの部分を通る流体の実質的に均一な流れを実現するように構成され得る。
【0010】
デバイスは、マイクロ流体デバイスであってもよい。チャネルは、マイクロ流体チャネルであってもよい。
【0011】
入口本体、基部、及び出口本体は、単一の本体を形成してもよい。
【0012】
入口は、デバイスの単一の入口であってもよい。チャネルは、デバイスの単一のチャネルであってもよい。出口は、デバイスの単一の出口であってもよい。
【0013】
入口ポートの断面積と、チャネルの入口部の断面積との比は、約１対約７．５であり得る。
【0014】
入口ポートの断面積と、開口部の断面積との比は、約１対約５０であり得る。
【0015】
開口部の断面積と、チャネルの入口部の断面積との比は、約６．６７対約１であり得る。
【0016】
入口ポートの深さと、入口の端部における深さとの比は、約１対約２であり得る。
【0017】
入口ポートの深さと、入口の端部における深さと、入口ポート又はその付近の高さとの比は、約１対約２対約３であり得る。
【0018】
チャネルの高さと、入口ポートの深さと、入口の端部における深さと、入口ポート又はその付近の高さとの比は、約１対約４対約８対約１２であり得る。
【0019】
水平面内における開口部の幅と深さとの比は、約２５対約１であり得る。
【0020】
垂直面におけるチャネルの幅と高さとの比は、約１８０対約１であり得る。
【0021】
水平面における入口及び／又は出口の少なくとも１つの側面の断面形状は、ボウタイ形状又はベンチュリ形状を有してもよく、少なくとも１つの側面は、チャネルから外方に面する。
【0022】
水平面における入口及び／又は出口の両側は、ボウタイ形状又はベンチュリ形状を有してもよい。
【0023】
垂直面における入口及び／又は出口の断面形状は、弓形又は括弧形であってもよい。
【0024】
水平面における入口ポートの断面形状は、矩形状であってもよい。
【0025】
基部は、平行板構造を含み得る。
【0026】
デバイスは、約１μＬ／秒～約１０００μＬ／秒の体積流量における流体の実質的に均一な流れを実現するように構成され得る。
【0027】
更に、流体輸送のためのマイクロ流体システムを提供する。マイクロ流体システムは、マイクロ流体デバイスを含む。マイクロ流体デバイスは、入口を含む入口本体を含む。マイクロ流体デバイスは、入口本体を支持する基部を含む。基部は、入口と流体連通するチャネルを含む。マイクロ流体デバイスは、チャネルの表面に形成された１つ又は複数のセンサを、あるいはチャネルの表面に形成された１つ又は複数のウェルに形成された１つ又は複数のセンサを、含む。マイクロ流体デバイスは、出口を含む出口本体を含み、基部は、出口本体を支持し、出口は、チャネルと流体連通する。
【0028】
チャネルは、流体の流れを促進するように構成され得る。流体は、例えば、その中に懸濁された複数の固体ビーズを含んでもよい。流体は、複数の懸濁された細胞を含んでもよい。入口は、入口ポートにおいて流体を受け入れるように構成され得る。入口は、チャネルと流体連通する開口部を通して流体を出力するように構成され得る。入口は、チャネルの水平寸法のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現するように構成され得る。デバイスは、そうでなければその中に存在するエッジ効果を補償するように構成され得る。
【0029】
複数のビーズの各々は、最大寸法、例えば、約１０μｍ～約２００μｍの幅又は直径を有してもよい。
【0030】
複数の懸濁された細胞の各々は、最大寸法、例えば、約１０μｍ～約５０μｍの幅又は直径を有してもよい。
【0031】
約１０万個のセンサをチャネルの表面に形成してもよく、又は約１０万個のセンサを、それぞれ約１０万個のウェルに形成してもよく、ウェルはチャネルの表面に形成されている。
【0032】
基部は、平行板構造を含み得る。
【0033】
マイクロ流体デバイスは、約１μＬ／秒～約１０００μＬ／秒の体積流量における流体の実質的に均一な流れを実現するように構成され得る。
【0034】
流体輸送のための方法を提供する。本方法は、入口を含む入口本体を設けること、を含む。本方法は、入口本体を支持する基部を設けることであって、基部が、入口と流体連通するチャネルを含む、設けること、を含む。本方法は、出口を含む出口本体を設けることであって、基部が、出口本体を支持し、出口が、チャネルと流体連通する、設けること、を含む。本方法は、入口の入口ポートにおいて流体を受け入れること、を含む。本方法は、チャネルと流体連通する入口の開口部を通して流体を出力すること、を含む。本方法は、入口を用いて、チャネルの水平寸法のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現すること、を含む。
【0035】
本方法は、入口、チャネル、及び出口を用いて、チャネルの水平面のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現すること、を含み得る。
【0036】
基部は、平行板構造を含み得る。
【0037】
本方法は、入口、チャネル、及び出口を用いて、約１μＬ／秒～約１０００μＬ／秒の体積流量における流体の実質的に均一な流れを実現すること、を含み得る。
【0038】
流体輸送のためのデバイスを提供する。デバイスは、入口を含む入口本体を含む。デバイスは、入口本体を支持する基部を含み、基部は、入口と流体連通するチャネルを含む。入口は、入口ポートにおいて流体を受け入れるように構成される。入口は、チャネルと流体連通する開口部を通して流体を出力するように構成される。入口は、チャネルの少なくとも１つの寸法のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現するように構成される。
【0039】
入口は、入口の底部にあり、チャネルと流体連通する、開口部を通して流体を出力するように構成される。
【0040】
第１の距離と第２の距離との第１の比が、入口本体の第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しく、第１の距離は、入口ポートの入口部から入口本体内の第１の位置まで測定され、第２の距離は、入口ポートの入口部から入口本体内の第２の位置まで測定され、第１の長さ寸法及び第２の長さ寸法はそれぞれ、第１の距離及び第２の距離が測定される方向に直交する方向に沿って測定され、第１の長さ寸法は、第１の位置で測定され、第２の長さ寸法は、第２の位置で測定される。
【0041】
流体輸送のためのマイクロ流体システムを提供する。マイクロ流体システムは、マイクロ流体デバイスを含む。マイクロ流体デバイスは、入口を含む入口本体を含む。マイクロ流体デバイスは、入口本体を支持する基部を含む。基部は、入口と流体連通するチャネルを含む。基部は、チャネルの表面に形成された１つ又は複数のセンサを、又はチャネルの表面に形成された１つ又は複数のウェルに形成された１つ又は複数のセンサを含む。チャネルは、流体の流れを促進するように構成される。流体は、複数のビーズを含む。流体は、複数の懸濁された細胞を含む。入口は、入口ポートにおいて流体を受け入れるように構成される。入口は、チャネルと流体連通する開口部を通して流体を出力するように構成される。入口は、チャネルの水平寸法のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現するように構成される。デバイスは、他の方法でその中に存在するエッジ効果を補償するように構成される。
【0042】
開示した主題のこれら及び他の能力は、以下の図面、詳細な説明、及び特許請求の範囲を検討した後に、完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0043】
これら及び他の特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【0044】
【図1】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの斜視ワイヤフレーム図である。
【図2】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口本体及び入口、又は出口本体及び出口の詳細斜視ワイヤフレーム図である。
【図3】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口、入口移行部、チャネル、出口移行部、及び出口の流体流領域を強調する斜視ワイヤフレーム図である。
【図4A】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約０．１マイクロリットル（μＬ）／秒の体積流量で流れる流体（例えば、水）の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図4B】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１μＬ／秒の体積流量で流れる流体（例えば、水）の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図5】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１０μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図6】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図7】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する斜視ワイヤフレーム図である。
【図8】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約５００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図9】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１，０００μＬ／秒（又は約１ミリリットル（ｍＬ）／秒）の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図10】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約５，０００μＬ／秒（又は約５ｍＬ／秒）の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図11】例示的な実施形態による、タイプベータ（タイプβ）マイクロ流体デバイスの斜視ワイヤフレーム図である。
【図12】例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイスの入口本体及び入口、又は出口本体及び出口の詳細な斜視ワイヤフレーム図である。
【図13】例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイスの入口、入口移行部、チャネル、出口移行部、及び出口における流体流領域を強調する斜視ワイヤフレーム図である。
【図14】例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する斜視ワイヤフレーム図である。
【図15】例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図16A】例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図16B】例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１０μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図17】例示的な実施形態による、タイプガンマ（タイプγ）マイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１０μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図18】例示的な実施形態による、タイプデルタ（タイプδ）マイクロ流体デバイスの斜視ワイヤフレーム図である。
【図19】例示的な実施形態による、処理の図である。
【図20】従来技術による、マルチチャネルマイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図21】従来技術による、単一チャネルマイクロ流体デバイスの従来のチャネルのＸＺ平面内を、約１，０００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図22A】例示的な実施形態による、タイプαデバイスのチャネルの第１の点を通ってＸＹ平面内、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する断面図である。
【図23】例示的な実施形態による、タイプαデバイスのチャネルの第２の点を通ってＸＹ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する断面の拡大図である。
【図24】例示的な実施形態による、ハーフスケール（５０％）入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図25】例示的な実施形態による、ハーフスケール（５０％）入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１ｍＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図26】例示的な実施形態による、３／４スケール（７５％）の入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図27】例示的な実施形態による、９／１０スケール（９０％）の入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図28】例示的な実施形態による、９／１０スケール（９０％）の入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１ｍＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図29】例示的な実施形態による、フルスケール（１００％）入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約２ｍＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図30】例示的な実施形態による、３対２スケール（１５０％）の入口／出口を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図31】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約１μＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図32】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約１０μＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図33】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約１００μＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図34】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約０．１μＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図35】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約１００μＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図36】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約２ｍＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図37】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約５ｍＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図38】例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を約１０ｍＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図39】例示的な実施形態による、他の実施形態と同様の入口であるが比較的大きな体積の制限されない出口構造を有する代替的なタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【図40】例示的な実施形態による、代替的なタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する斜視ワイヤフレーム図である。
【図41A】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、ウェルを含むチャネルの斜視ワイヤフレーム図である。
【図41B】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、ウェルを含むチャネルの斜視ワイヤフレーム図である。
【図42A】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図42B】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図42C】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図42D】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図43】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図44】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図45】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図46】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの一部として、入口の斜視ワイヤフレーム図である。
【図47】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの斜視ワイヤフレーム図である。
【図48】例示的な実施形態による、タイプアルファ（タイプα）マイクロ流体デバイスの斜視ワイヤフレーム図である。
【0045】
図面は必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。図面は、本明細書に開示した主題の典型的な態様のみを示すことを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。当業者は、本明細書に具体的に記載し、添付の図面に示す構造、システム、デバイス、及び方法が、非限定的な例示的実施形態であり、本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。
【発明を実施するための形態】
【0046】
図２０は、マルチチャネルマイクロ流体デバイス７００の斜視図である。マルチチャネルマイクロ流体デバイス７００は、入口本体７０５と、基部７５０と、出口本体７９５と、複数の入口、すなわち８００ａ、８００ｂ、８００．．．、及び８００ｎと、複数の出口、すなわち８００ａ’、８００ｂ’、８００’．．．、及び８００ｎ’と、基部７５０内の複数のチャネル８９０と、を含み、各チャネルは、複数の入口８００及び出口８００’にそれぞれ対応する。複数の入口８００及び出口８００’（又は分岐チャネル）の実装形態は、研究室で一般的なモノリス（例えば、ガラスに結合されたシリコーンエラストマーキャスト）によってチャネルが画定されない用途において課題をもたらす可能性がある。更に、複数の入口８００及び複数の出口８００’は、アッセイに利用可能なデバイスの全領域のかなりの部分を必要とし得る。表面空間が、チャネル間の分割において失われる可能性があり、流速は、各チャネルの中心から縁部まで変化し得る。
【0047】
図２１は、幅の広い単一チャネルマイクロ流体デバイス９００のチャネル１０９０のＸＺ平面内を、約１，０００μＬ／秒（約１ｍＬ／秒）の体積流量で流れる流体（例えば、水）の速度を強調する等高線プロット上面図である。単一チャネルマイクロ流体デバイス９００は、入口本体９０５と、基部９５０と、出口本体９９５と、入口本体９０５内の単一の入口１０００と、出口本体９９５内の単一の出口１０００’と、基部９５０内のチャネル１０９０と、を含む。単一の入口１０００は、単一の出口１０００’に接続するチャネル１０９０に接続する。単一の入口１０００、チャネル１０９０、及び単一の出口１０００’により、流体は、単一チャネルマイクロ流体デバイス９００を通って流れることができる。本明細書を通じて使用する場合、特に明記しない限り、例えば、図２１に示すように、チャネル１０９０のおおよその中心１０９５において、Ｘ方向は、デバイスの幅（ページの上下）に対応し、Ｙ方向は、デバイスの高さ（ページの内外）に対応し、Ｚ方向は、流れの主な方向（ページの左から右）に対応する。おおよその中心１０９５は、チャネル１０９０のＸＺ平面内に生じる。
【0048】
一般に、流体は、単一の入口１０００を介して単一チャネルマイクロ流体デバイス９００に入り、主に負のＹ方向でチャネル１０９０内を下方に落下し、Ｚ方向でチャネル１０９０を横切って一般に流れ、単一の出口１０００’に流入し、単一チャネルマイクロ流体デバイス９００から主にＹ方向で上方に上昇する。しかしながら、単一の入口１０００及び単一の出口１０００’により、流体の実質的な部分は、特に単一の入口１０００及び単一の出口１０００’の近くを、正及び負のＸ方向に伝播する。単一の入口１０００及び単一の出口１０００’の使用は、チャネル１０９０を通って流れる流体の不均一な速度プロファイルを生成する。
【0049】
この例では、体積流量を約１ｍＬ／秒（概ねアッセイチャネルが占める体積、すなわち約０．６７５ｍＬ／秒）に設定すると、単一の入口１０００及び単一の出口１０００’の下又はその付近の流体のＺ方向の速度は、比較的高く、すなわち、約０．４４４４ｍｍ／秒（「４．４４４４４４ｅ－０１」として示す）～約０．５０００ｍｍ／秒（「５．００００００ｅ－０１」として示す）程度になり、一方、チャネル１０９０の縁部に沿った流体のＺ方向の速度は比較的低く、すなわち約０．００００ｍｍ／秒～約０．０５５５６ｍｍ／秒程度である。チャネル１０９０内の単一の入口１０００と単一の出口１０００’との間の流体のＺ方向の速度は、図示のように、約０．００００ｍｍ／秒～約０．５０００ｍｍ／秒の程度であり、その間では様々な増分、すなわち約０．０５５５６ｍｍ／秒、約０．１１１１ｍｍ／秒、約０．１６６７ｍｍ／秒、約０．２２２２ｍｍ／秒、約０．２７７８ｍｍ／秒、約０．３３３３ｍｍ／秒、約０．３８８９ｍｍ／秒、及び約０．４４４４ｍｍ／秒で変化する。チャネル１０９０の中心１０９５付近の流体のＺ方向の速度は、約０．０５５５６ｍｍ／秒～約０．１１１１ｍｍ／秒程度である。流体の分析を行うためにこの設計を有するデバイスを使用し得るが、特に分析が、流速、せん断、又は媒体交換に敏感である場合、チャネル１０９０の有効利用可能領域は著しく減少する。更に、センサがチャネル１０９０の周囲、及び単一の入口１０００又は単一の出口１０００’の近くに設けられている場合、Ｚ方向の不均一な速度は、単一チャネルマイクロ流体デバイス９００内のセンサの精度を低下させる。更に、約０．０５５５６ｍｍ／秒～約０．１１１１ｍｍ／秒程度のＺ方向の速度であるチャネル１０９０の領域にのみ、センサが設けられていても、Ｚ方向の速度は、依然として領域内で比較的不均一である場合があり、単一チャネルマイクロ流体デバイス９００内のセンサの精度が低下する。入口における比較的高い速度（及びせん断応力）は、アッセイに使用される場合、生きた細胞を破壊し得る。
【0050】
入口及び出口を含むマイクロ流体デバイスを提供する。マイクロ流体デバイスは、未使用の潜在的でアクティブなセンサ領域を最小化し、アクティブなセンサ領域内の均一な流れ領域を最大化し、アクティブなセンサ領域内のチャネルの周囲における摩擦効果を相殺し、並びに／あるいは入口及び出口構造を通る流れを変更して、アクティブなセンサ領域のチャネル内の均一な流れを促進するように構成され得る。
【0051】
入口及び出口の各々は、Ｙ方向に主に垂直な流体流のための開口部を形成し得る。入口及び出口の各々は、Ｚ方向に主に水平な流体流のためのチャネルのそれぞれの端部に接続され得る。チャネルは、アッセイのためのセンサ及び／又はウェルで構成され得る。本開示によるデバイスは、１つ又は複数のウェルの底部において１つ又は複数のセンサを有する、並びに／あるいはチャネルの底部及び／又は上部において比較的平坦な表面に１つ又は複数のセンサを有する、チャネルに適用され得る。入口及び出口導管の各々は、Ｙ方向の長さ（ＹＺ平面における垂直方向）、及びＺ方向の深さ（ＸＺ平面における水平方向）が変化し得る。入口導管の幾何学的形状は、チャネルに入る前に、ＸＹ平面に沿って変化する抵抗を流体に与えるように構成され得る。出口導管の幾何学的形状は、出口の底部でＸ方向の幅に沿ってチャネルを出る流体を受け入れるために、抵抗を変化させる同じ方法で構成され得る。入口及び出口の幾何学的形状の各々は、デバイスのチャネルに入る際の平面（Ｚ方向）速度プロファイルの変化を最小化するように構成され得る。入口の幾何学的形状は、流体の平面速度プロファイルを平滑化するように構成され得る。入口の幾何学的形状は、層流条件下でチャネルの平面壁及び表面に実質的に均一なせん断応力を生成するように構成され得る。マイクロ流体デバイスの様々な例示的な実施形態は、分岐した分岐チャネルの必要性を回避し、分岐した分岐チャネルは、開発したマイクロ流体デバイスを用いて、チャネルの幅にわたる流体の流れの均一化を実現した。
【0052】
更に、チャネルに対する入口の比較的短い長さ（Ｙ方向）は、十分に速い層流速度の下で、入口の粒子（例えば、ビーズ及び細胞）の沈降を最小化するように構成され得る。例えば、いくつかの例示的な実施形態において、ビーズは、約２５μｍ～約５０μｍの最大寸法を有し、懸濁された細胞は、約１０μｍ～約３０μｍの最大寸法を有し得る。
【0053】
更に、本マイクロ流体デバイスの入口及び出口の幾何学的形状は、効率的な製造可能性を促進するように構成され得る。入口及び出口の幾何学的形状は、キャビティ内に、ＸＹ平面に沿って変化する抵抗を実現する正の抜き勾配を生成するように構成されてもよい。入口及び出口導管の幾何学的形状は、射出成形による大規模な製造を促進するように構成されてもよい。入口及び出口は、射出成形されてもよい。入口及び出口は、先端部品、又はチャネルから分離した部品として形成されてもよい。あるいは、入口及び出口は、チャネルを囲む基部又は基板と共に形成されてもよい。入口、出口、及びそれらの間のチャネルは、単一の本体の射出成形によって形成されてもよい。
【0054】
いくつかの例示的な実施形態では、単一チャネルマイクロ流体デバイスは、チャネル内に比較的大きいセンサ領域を有し、単一の入口及び単一の出口（複数の入口及び出口とは対照的）を有し、更に単一の入口及び単一の出口の各々がセンサ領域に対して比較的最小の設置面積、及びチャネルの幅（Ｘ方向）に沿って比較的均一な流れを有する、ように構成されてもよい。上述したように、いくつかの以前に開発された設計は、分岐した分岐チャネルネットワークを使用して平面速度プロファイルを均一化し、これは、全平面の比較的大きい部分を占め、本質的に製造が困難である。更に、開発された入口及び出口の高さは、ほとんどがチャネルの高さに固定されており、比較的短く、特に比較的流速が遅い領域において、開発されたデバイスの入口及び出口における重い粒子（例えば、ビーズ及び細胞）の望ましくない沈降をもたらす。一方、本開示の例示的な実施形態による入口及び出口の（Ｙ方向の）長さは、チャネルの高さよりも概ね１桁長くてもよく、入口及び出口の（Ｙ方向の）長さは、流体中の沈降の移動方向に対応する。更に、本開示の例示的な実施形態の入口及び出口の導管の幾何学的形状は、入口及び出口全体にわたって十分な流れを生成するように構成され、粒子が、懸濁状態に留まり、表面せん断がデバイスを通る粒子の流れを促進するために十分に高いチャネルに到達することを可能にする。
【0055】
上述したように、いくつかの開発したマイクロ流体デバイスでは、入口及び出口構造とセンサ領域との間のＺ方向の距離が約１２ｍｍ程度であり、センサ領域には約５万ウェルのみを設けた。一方、本開示の例示的な実施形態の入口及び出口の設置面積が比較的小さい場合、実質的に多くのウェルを、例えば、約１５万個のウェル及び／又は約１５万個のセンサの程度で、比較可能なサイズのセンサ領域に設け得る。
【0056】
例示的な実施形態では、チャネルは、平行板マイクロ流体チャネルであってもよい。以下の流れ方程式は、チャネルを通る流れの属性を定量化するために使用され得る。平行板マイクロ流体チャネルの体積流を、以下の式（１）のように表し得る。
【0057】
本方程式では、入口本体２００に沿った又は入口本体を横切る流れの観点から、流れの主な方向は、長さ、すなわちＹ方向に沿っており、ｈ＝高さ（Ｚ方向）、ｗ＝幅（Ｘ方向）、Ｌ＝流れの主な方向に沿った長さ（Ｙ方向）、μ＝粘度、ΔＰ＝圧力差、Ｒ＝抵抗、及びＱ＝体積流量である。ここで、流体流の主な方向が入口本体２００とチャネル２９０との間で異なるので、入口本体２００の「長さ」、「高さ」、及び「幅」方向は、チャネル２９０の「長さ」、「高さ」、及び「幅」方向とは異なり得る。平行板構造では、幅（Ｘ方向）は、高さ（Ｚ方向）よりもかなり大きく、すなわちｗ＞＞ｈであることに留意されたい。ここで、Ｌは、流れの主な方向（例えば、流体が入口ポート２０５から特定の位置までどれだけ遠くに移動するか）における、入口本体２００内の特定の点又は位置での流れの寸法又は距離を示し、又は表し、ｈは、流れＬの寸法が決定される位置に対応する、高さ（ｚ方向）における寸法を示し、又は表し、ｗは、Ｘ方向における寸法を表し、ここでは一定であってもよい。入口ポート２０５は、例えば、ｘ及び／又はｚ方向又は寸法において内側又は外側でテーパ状であってもよい。
【0058】
平行板マイクロ流体チャネルの流れ原理を、以下の式（２）のように表し得る。
【0059】
平行板マイクロ流体チャネルの流れ抵抗の関係を、以下の式（３）のように表し得る。
【0060】
入口本体２００に沿った、又はそれを横切る流れの観点から、抵抗は、高さ（Ｚ方向）に強く依存する。具体的には、抵抗は、高さ（Ｚ方向）の３乗に反比例する。
【0061】
式（３）を適用すると、図４２Ａ～図４２Ｄ及び図４３～図４４の具体的な例示的な例として、入口本体２００の位置２０６、２０７、２０８及び２０９における抵抗は、ほぼ一定である。ここで、概ね、＋／－５パーセント以下の偏差、又は＋／－１０％以下の偏差を含んでもよい。したがって、式３より、位置２０６，２０７，２０８，及び２０９の各々において、ｈ３に対するＬの比は、一定である。説明の便宜上、位置２０６におけるＬは、３ｍｍ、位置２０７におけるＬは、６ｍｍ、位置２０８におけるＬは、１２ｍｍ、位置２０９におけるＬは、２４ｍｍと仮定する。言い換えれば、入口ポート２０５から位置２０６までの距離（例えば、ｘ及びｙ方向の両方における斜辺又は直線距離）は、３ｍｍであり、入口ポート２０５から位置２０７までの距離は、６ｍｍであり、入口ポート２０５から位置２０８までの距離は、１２ｍｍであり、入口ポート２０５から位置２０９までの距離は、２４ｍｍである。また、位置２０６におけるｈは、１ｍｍと仮定する。したがって、式（３）を満たすために、入口本体２００の斜視図及び上面図をそれぞれ示している図４３～図４４に示すように、位置２０７におけるｈは、２１／３ｍｍ、すなわち約１．２６ｍｍであり、位置２０８におけるｈは、４１／３ｍｍ、すなわち約１．５９ｍｍであり、位置２０９におけるｈは、８１／３、すなわち２ｍｍである。図４２Ａに示すように、位置２０６，２０７，２０８及び２０９における一定の抵抗の結果として、入口本体からチャネル２９０内への流体の流れの速度は、任意の位置で均一であり得る。
【0062】
数値は、式（３）の適用概念を説明するためにのみ提供されている。一般的には、
であり、ここで、Ｌ１及びＬ２はそれぞれ、入口ポート２０５から、入口本体２００の基部における第１の位置まで、及び入口本体２００の基部における第２の位置までの距離であり、ｈ１及びｈ２はそれぞれ、第１の位置及び第２の位置における高さ方向の寸法である。図４２Ｂ～図４４Ｄでは、位置２０６以外に、Ｘ方向の寸法が設けられているが、Ｌの寸法は設けられていないと仮定する。特に、位置２０６から位置２１７までのＸ方向の寸法は、８ｍｍ、位置２０６から位置２１８までのＸ方向の寸法は、１６ｍｍ、位置２０６から位置２１９までのＸ方向の寸法は、２４ｍｍと仮定する。よって、Ｌの寸法は、ピタゴラスの定理によって決定又は近似され得る。したがって、図４２Ｂに示すように、位置２０６におけるＬが、３ｍｍであり、位置２１７におけるＬが、７３１／２、すなわち約８．５４ｍｍである場合、位置２１８におけるＬは、２６５１／２、すなわち約１６．２８ｍｍであり、位置２１９におけるＬは、５８５１／２、すなわち約２４ｍｍである一方で、位置２０６におけるｈは、１ｍｍである。次に、位置２１７におけるｈは、
すなわち約１．４２ｍｍであり、位置２１８におけるｈは、
すなわち約１．７６ｍｍであり、位置２１９におけるｈは、
すなわち約２ｍｍである。位置２１７，２１８及び２１９におけるｈの寸法を図４５に示す。
【0063】
要約すると、第１の距離と、第２の距離との第１の比は、第１の長さ寸法と第２の長さ寸法との間の第２の比の三乗根に実質的に等しいか、ほぼ等しいか、又は等しい。第１の距離は、入口ポート２０５の入口部から入口本体２００内の第１の位置まで測定され、第２の距離は、入口ポート２０５の入口部から入口本体２００内の第２の位置まで測定され得る。第１の長さ寸法は、第１の位置に対応し、第１の位置で、又は第１の位置の真上（例えば、ｙ方向に沿って延びる）で測定され、第２の長さ寸法は、第２の位置に対応し、第２の位置で、又は第２の位置の真上（例えば、ｙ方向に沿って延びる）で測定され得る。非限定的な例として、第２の位置は、入口ポート２０５から最も遠い入口本体２００の縁部にあってもよい。第１の位置は、入口ポート２０５に最も近い位置（例えば、入口ポート２０５の真下）で入口本体２００の底部にあってもよい。
【0064】
本明細書に開示した機能及び目的を満たす任意の構造は、本開示の範囲内である。以下に、本明細書に開示した機能及び目的を満たす例示的な実施形態を詳細に提供する、しかしながら、本開示はこれに限定されない。本明細書の例示的な実施形態はマイクロ流体用途を対象としているが、開示した構成は、任意の適切なスケールにスケールアップ又はスケールダウンしてもよい。更に、本明細書の例示的な実施形態は、任意のデバイスの床又は水平構造を通る及び／又はその上の流体の均一な流れを実現し得る。例えば、本明細書の例示的な実施形態は、触媒反応を引き起こすための領域を通る及び／又はその上の流体の均一な流れを実現し得る。いくつかの例示的な実施形態では、デバイスは、触媒床を通る及び／又はその上の均一な流体流を促進するように構成されてもよい。
【0065】
タイプαマイクロ流体デバイス
【0066】
図１は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の斜視ワイヤフレーム図である。本明細書で使用される慣例に留意されたい、つまり、奇数（例えば、１００，１５０など）で始まる参照番号は、構造を示し、偶数（例えば、２００，２９０など）で始まる参照番号は、構造内の開口部又は開口を示す（この慣例はプロセス１１００には適用されない）。タイプαマイクロ流体デバイス１００は、入口本体１０５と、基部１５０と、出口本体１９５と、を含み得る。あるいは、タイプαマイクロ流体デバイス１００は、出口本体１９５を含まずに、入口本体１０５と、基部１５０の一部と、のみを含んでもよい。入口２００が、入口本体１０５に形成され得る。入口本体１０５は、出口本体１９５と実質的に同様であってもよい。あるいは、入口本体１０５は、出口本体１９５と比較して変形部があってもよい。入口本体１０５、基部１５０、及び出口本体１９５は、単一の本体又は別個の構成要素であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、入口本体１０５及び出口本体１９５は、交換可能である。いくつかの例示的な実施形態では、入口２００及び出口２００’は、実質的に同一であり、交換可能であり、向きが反転しているだけである。「入口」という用語は、限定することを意図するものではなく、いくつかの例示的な実施形態では、流体流の方向を示してもよく、流体流の方向を逆にすることにより、「入口」及び「出口」という用語を逆にしてもよい。
【0067】
出口２００’は、出口本体１９５に形成され得る。入口２００は、出口２００’と実質的に同様であってもよい。あるいは、入口２００は、出口２００’と比較して変形部があってもよい。チャネル２９０が、入口２００と出口２００’との間の流体接続に設けられてもよい。入口移行部２８５が、入口２００の底部開口部とチャネル２９０の入口側との間に設けられてもよい。出口移行部２９５は、チャネル２９０の出口側と出口２００’の底部開口部との間に設けられてもよい。タイプαマイクロ流体デバイス１００が、出口本体１９５を含まず、入口本体１０５のみを含むように変更され得るシナリオでは、タイプαマイクロ流体デバイス１００は、図４６に示すように、チャネル２９０の一部のみを、又は部分チャネル１５１を、含む変更したマイクロ流体デバイス１０１に変更され得る。あるいは、変更マイクロ流体デバイス１０１は、チャネル２９０を含まなくてもよい。
【0068】
図４１Ａ及び図４１Ｂに示すように、チャネル２９０は、上面４１０１、底面４１０２、並びに側面４１０３、４１０４、４１０５及び４１０６によって画定又は境界付けられ得る。言い換えれば、上面４１０１、底面４１０２、並びに側面４１０３、４１０４、４１０５及び４１０６は、チャネル２９０の境界を形成し得る。流体流は、入口本体２０５の底部から、入口本体２０５の表面と一致する側面４１０３を通ってチャネル２９０に入り得る。更に、いくつかの例では、チャネル２９０は、底面４１０２において、１つ又は複数のウェル４１１０を含むか、又は画定してもよい。したがって、流体が、チャネル２９０の内部及び１つ又は複数のウェル４１１０の上を流れるように、１つ又は複数のウェル４１１０は、チャネル２９０の底部に配置されてもよい。ウェル４１１０の上部開放面は、底面４１０２と一致してもよい。したがって、チャネル２９０に入る流体流は、ウェル４１１０に浸透し得る。いくつかの例では、図４１Ａに示すように、基部１５０は、ウェル４１１０の下に配置又は位置してもよい。他の例では、図４１Ｂに示すように、ウェル４１１０は、任意の基部によって支持されていなくてもよい。
【0069】
いくつかの例示的な実施形態では、マイクロ流体用途のために、チャネルは、平行板構造であってもよく、Ｙ方向におけるチャネル２９０の高さは、均一で、約０．０５ｍｍ～約０．５０ｍｍ程度であってもよい。チャネル２９０は、直方体形状であってもよい。具体的には、Ｙ方向のチャネル２９０の高さは、約０．２５ｍｍ程度であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｙ方向のチャネル２９０の高さは、デバイス１００を通る輸送流体の体積消費を最小化するように低減される。いくつかの例示的な実施形態では、Ｙ方向のチャネル２９０の高さは、チャネル２９０の表面上のせん断応力を考慮するように最適化される。チャネル２９０の表面上のせん断応力は、一定の圧力差におけるチャネル２９０の高さの直接一次関数である。例えば、約２５～５０μｍの最大寸法のビーズ、及び約１０～２０μｍの最大寸法の懸濁された細胞の場合、約０．２５ｍｍのチャネル２９０の高さは、油状物などの流体を流体（例えば、水）に導入してウェルアレイを単離するとき、十分で望ましいせん断応力をもたらすものとして観察される。いくつかの例示的な実施形態では、Ｘ方向におけるチャネル２９０の幅は、約４５．０ｍｍ程度であってもよい。他の例示的な実施形態では、Ｘ方向におけるチャネル２９０の幅は、約２００ｍｍ程度であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｙ方向のチャネル２９０の高さと、Ｘ方向のチャネル２９０の幅との比は、約１対約１８０であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｚ方向のチャネル２９０の長さは、約７０ｍｍ程度であってもよい。
【0070】
入口本体１０５、基部１５０、出口本体１９５、入口２００、入口移行部２８５、チャネル２９０、出口移行部２９５、及び出口２００’は、射出成形又は任意の他の適切な方法によって形成されてもよい。
【0071】
図２は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口本体１０５及び入口２００の詳細な斜視ワイヤフレーム図である。追加的又は代替的に、出口本体１９５及び出口２００’はそれぞれ、入口本体１０５及び入口２００と実質的に同様又は同一に実装されてもよい。入口２００は、入口２００を通る流体の流れを入口２００の入口（例えば、ポート２０５、以下に説明する例）から入口２００の出口部（例えば、開口部２４０、以下に説明する例）に変換するように構成されてもよい。具体的には、入口２００は、入口２００の入口における（例えば、ポート２０５における）流体の流れを、入口２００の出口部における（例えば、開口部２４０における）実質的に均一な流れに変換するように構成されてもよい。本明細書で使用される場合、「実質的に均一な」流れという用語は、例えば、所与の試行におけるデバイスの所与の領域における最大観察値の約１０％として定義される範囲内の流体流を指すために使用され得る。実質的に均一な流れの非限定的な例を以下に提供する。明確にするために、シミュレーションは、１０段階の速度目盛で表され、それによって均一性の分解能を１０％以内に制限する。
【0072】
逆に、出口２００’は、出口２００’の入口（例えば、開口部２４０）から、出口２００’の出口部（例えば、ポート２０５）まで出口２００’を通る流体の流れを変換するように構成されてもよい。具体的には、出口２００’は、出口２００’の入口における（例えば、開口部２４０における）流体の実質的に均一な流れを、出口２００’（例えば、ポート２０５における）を出る流体に適した流れに変換するように構成されてもよい。
【0073】
したがって、入口２００は、流体がチャネル２９０に入るときに、流体の実質的に均一な流れを提供するように構成される。チャネル２９０への実質的に均一な流れはデバイス１００に接続されたセンサの精度を、及び／又はデバイス１００を通る流体のスループットを改善する。
【0074】
いくつかの例では、デバイス１００は、図４７に示すように、入口本体１０５及び／又は出口本体２０５を除外してもよい。いくつかの例では、図４８に示すように、例えばチャネル２９０の入口部及び／又は出口部に隣接して、１つ又は複数のセンサ４８０１が、チャネル２９０内に配置されてもよい。いくつかの例では、１つ又は複数のセンサ４８０２が、入口２００内に配置されてもよく、並びに／あるいは１つ又は複数のセンサ４８０３が、出口２００’内に配置されてもよい。
【0075】
示すように、例えば、以下の図４Ａ、図４Ｂ、及び図５～図９の左側（特に図５～図９）では、図２の破線矢印が表すように、流体の速度を破線矢印が示し、入口２００の各ベクトルの端部における流体の速度は、Ｘ方向の入口２００に沿った実質的にすべての点において実質的に同じである。Ｘ方向に沿って上部入口ポートから縁部に向かって入口及び出口導管の各々のＺ方向の深さが徐々に深くなると、入口及び出口の各々が入口及び出口の各々の縁部に向かって開口する場合の断面抵抗が大幅に減少し、それにより、深さによってもたらされる反比例の抵抗は、入口ポートから入口の底部までの任意の経路長によってもたらされる直線抵抗と釣り合う（式３を参照）。例えば、構造が入口２００であるとき、ポート２０５からの流路（例えば、図２において破線矢印が示しているもの）の累積抵抗は、入口２００の底部の開口部２４０における流路の累積抵抗と同じ又はそれに近い。したがって、入口の底部におけるこれらの流路の速度も等しく均一である。
【0076】
図２の実施形態では、入口２００の片側は、チャネル２９０に面し、かつ出口２００’に面する入口２００の側面のＸＹ平面に対応する実質的に平坦（ＸＹ平面とほぼ同一平面）であってもよい。逆に、出口２００’は、チャネル２９０に面し、かつ入口２００に面する出口２００’の側面のＸＹ平面に対応する実質的に平坦（ＸＹ平面とほぼ同一平面）であってもよい。
【0077】
逆に、出口２００’は、流体がチャネル２９０を出るとき、流体の実質的に均一な流れを受け入れるように構成される。チャネル２９０からの実質的に均一な流れは、デバイス１００に接続されたセンサの精度を、及び／又はデバイス１００を通る流体のスループットを保証する。例えば、以下の図４～図９の右側では、チャネル２９０を出る流体のＺ方向の速度は、Ｘ方向の出口２００’に沿った実質的にすべての点で実質的に同じである。
【0078】
入口２００及び／又は出口２００’は、ポート２０５を含み得る。ポート２０５は、Ｚ方向の深さ２１０を有し得る。いくつかの例示的な実施形態では、ポート２０５のＺ方向の深さ２１０は、約０．５ｍｍ～約１．５ｍｍの範囲内、いくつかの実施形態では、約０．９～約１．０ｍｍの範囲内であってもよい。ポート２０５は、実質的に直線の縁部（図１に示すように）、又は非直線の縁部（図示せず）を有してもよい。ポート２０５は、開いた上部（ＸＺ平面内）、開いた底部（ＸＺ平面内）、及び４つの閉じた側面（ＸＹ平面及びＹＺ平面内に各２つ）で構成されてもよい。
【0079】
ポート２０５は、図２に示すように、ＸＹ、ＹＺ、及びＸＺ平面の各々のうちの１つ又は複数において長方形（正方形を含む）の断面を有してもよい。円形又は楕円形などのＸＺ平面における他の断面形状も本開示の範囲内である（例えば、図１８を参照）。
【0080】
入口２００及び／又は出口２００’は、テーパ状領域２２０を含み得る。テーパ状領域２２０は、Ｚ方向にテーパ状であってもよい。すなわち、上側から（ＸＺ平面から）見たとき、テーパ状領域２２０は、ポート２０５付近ではＺ方向の深さが比較的浅く、変曲点２２５付近ではＺ方向の深さが比較的深くてもよい。図２に示すように、上方から（ＸＺ平面から）見たとき、テーパ状領域２２０は、入口２００の一方の側面、すなわちチャネル２９０とは反対側にのみ設けられてもよい。逆に、上方から（ＸＺ平面から）見たとき、テーパ状領域２２０は、出口２００’の一方の側面、すなわちチャネル２９０とは反対側にのみ設けられてもよい。言い換えれば、チャネル２９０に面する入口２００又は出口２００’の側面は、テーパ状でなくてもよく、比較的平坦（ＸＹ平面とほぼ同一平面）であってもよい。（図１１～図１５、図１６Ａ、及び図１６Ｂの例示的な実施形態を参照すると、入口４００及び出口４００’の両側はテーパ状である。）
【0081】
テーパ状領域２２０は、Ｙ方向の高さ２１５を有し得る。いくつかの例示的な実施形態では、Ｙ方向の高さ２１５は、約３．０ｍｍであってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｙ方向の高さ２１５は、入口２００及び／又は出口２００’の中心から、（２３５における）縁部までの距離の約８分の１に等しくてもよく、Ｚ方向の深さ２３５のテーパが徐々に倍増してもよい。入口は、本質的に垂直なチャネル（又は導管）であってもよい。
【0082】
変曲点２２５は、テーパ状領域２２０と、湾曲したテーパ状領域２３０との間に設けられてもよい。湾曲したテーパ状領域２３０は、Ｙ方向に湾曲し、Ｚ方向にテーパ状であってもよい。すなわち、側面から（ＸＹ平面から）見たとき、湾曲したテーパ状領域２３０は、変曲点２２５においてＹ方向に湾曲し始め、Ｙ方向の湾曲は、湾曲したテーパ状領域２３０の端部において終了してもよい。また、上方から（ＸＺ平面から）見たとき、湾曲したテーパ状領域２３０は、変曲点２２５においてＺ方向に比較的浅い深さを有し、湾曲したテーパ状領域２３０の端部においてＺ方向に比較的深い深さ２３５を有してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５は、約１．０ｍｍ～約３．０ｍｍの範囲、いくつかの実施形態では、約１．８～約２．０ｍｍの範囲であってもよい。
【0083】
タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積は、約１，１６８μＬであり、チャネル２９０の体積は、約７４２．５μＬであり、入口２００又は出口２００’の体積は、約２１２．７５μＬであり、入口２００及び出口２００’の体積は、約４２５．５μＬであり得る。したがって、タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積に対する入口２００及び出口２００’の体積の割合は、約３６．４３％であり得る。
【0084】
湾曲したテーパ状領域２３０は、比較的遅い流速を有するデッドボリューム領域（又は渦形成領域）であってもよく、これは、完全な媒体交換のために最小化されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、隣接する表面の比較的鋭い９０°の交差部は、面取り及び／又は湾曲した交差部（図示せず）を用いて避けられ得る。
【0085】
いくつかの例示的な実施形態では、図２に示すように、Ｚ方向の深さは、例えば、ポート２０５の近くの約０．７５ｍｍから端部の約１．５ｍｍまで、ポート２０５の近くの約０．９ｍｍから端部の約１．８ｍｍまで、ポート２０５の近くの約１．０ｍｍから端部の約２．０ｍｍまで、又はポート２０５の近くの約１．５ｍｍから端部の約３．０ｍｍまで、直線的に変化してもよい。図２に示す例示的な実施形態では、例えば、深さは、１：２の比で変化し、それにより、深さが寄与する反比例抵抗は、８（すなわち、２３）だけ変化し、それによって、入口ポートの中心から入口縁部の底部までの長さの変化（約８）が寄与する直線抵抗、例えば、約３．０ｍｍ～約２４．０ｍｍのバランスをとる（例えば、式３を参照されたい）。入口２００及び出口２００’は、例えば、図２に示すように、１つ又は複数の実質的に直線状の縁部を有してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｚ方向の深さは、ポート２０５から端部まで（深さ２３５で）増加してもよい。入口２００及び出口２００’は、１つ又は複数の湾曲した縁部（図示せず）を有し得る。あるいは、いくつかの例示的な実施形態では、Ｚ方向の深さは、実質的に直線状の縁部（図１７参照）でポートから端部まで実質的に一定（例えば、テーパ状ではない）であってもよい。
【0086】
いくつかの例示的な実施形態では、深さ２１０の約１．０ｍｍから深さ２３５の約２．０ｍｍ（又は、約０．７５ｍｍ～約１．５ｍｍ、又は約０．９ｍｍ～約１．８ｍｍ、又は約１．５ｍｍ～約３．０ｍｍ）へのテーパは、直線状であってもよい。直線テーパは、ポート２０５の中心と、開口部２４０に沿った任意の点との間の流れ抵抗のバランスを十分にとる。流体流の流路（図２の破線）の長さは、ポート２０５の約３．０ｍｍから、ポート２０５と端部（深さ２３５）との間の約２４．０ｍｍまで（例えば、中心から端部までの８倍長い長さ）、それぞれ変化し、長さが寄与する抵抗は、８倍増加する。抵抗のバランスをとるために、深さのテーパは、ポート２０５の中心から深さ２３５まで倍増し、深さが寄与する抵抗を効果的に８（２３）倍減少させる。他の例示的な実施形態では、直線テーパでは、端部と比較して中心の抵抗がわずかに小さい（最大Ｚ方向速度に比較的迅速に達する）ので、テーパは、非直線又は湾曲していてもよい。直線テーパは、アッセイチャネル２９０の入口部で十分に均一な速度を生成し得る。いくつかの例示的な実施形態では、開口部２４０は、約１．５ｍｍ～約３．０、約２．０ｍｍ、約２．０ｍｍ超、又は約２．０ｍｍ未満の範囲のＺ方向の深さを有する。
【0087】
開口部２４０は、入口本体１０５の底面、又は出口本体１９５の底面に形成されてもよい。すなわち、開口部２４０は、入口２００の内部と入口移行部２８５との間の流体連通を実現するように形成され、又はデバイスの他方の側では、開口部は、出口移行部２９５と出口２００’の内部との間の流体連通を実現するように形成されてもよい。入口移行部２８５及び／又は出口移行部は、実質的に直線形状又は任意の他の適切な形状を有してもよい。入口移行部２８５及び／又は出口移行部２９５は、実質的に直線状の縁部（図１に示す）、又は非直線状の縁部（図示せず）を有してもよい。
【0088】
入口移行部２８５は、入口２００を出た後の流体の流れの主な方向を、Ｙ方向の実質的に垂直な方向、及びＸ方向の実質的に水平な方向から、チャネル２９０に入る前のＺ方向の実質的に水平な方向に、変化させるように機能し得る。逆に、出口移行部２９５は、出口２００’に入る前に、流体の流れの主な方向を、チャネル２９０内のＺ方向の実質的に水平な方向から、Ｙ方向の実質的に垂直な方向及びＸ方向の実質的に水平な方向に変化させるように機能し得る。
【0089】
図３は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口２００、入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５における流体流領域を強調する斜視ワイヤフレーム図である。図３内の中実形状は、流体流領域を示し、図３の左側において始まり、入口２００のポート２０５に入り、ポート２０５を通って（Ｙ方向に）下方に、入口２００内を（Ｙ方向に）下方に、及び外方又は側方に（Ｘ方向の両方に）、入口２００の底部の開口部２４０から入口移行部２８５に入り、入口移行部２８５を出る前に方向を変えて右に（Ｚ方向に）流れ、チャネル２９０に入り、チャネル２９０を通って左から右に（Ｚ方向に）流れ、出口移行部２９５に出て、方向を変えて、出口２００’の底部の開口部２４０に流入し、ポート２０５に向かって（Ｙ方向に）上方に、かつ内方に（Ｘ方向の両方に）、ポート２０５を通って上方に（Ｙ方向に）流れ、ポート２０５の上部から出る。本明細書に記載の流体流の主な方向は左から右であるが、流体が右から左に流れるように入口及び出口を反転してもよいことが理解される。
【0090】
表１は、本開示のマイクロ流体デバイスの様々な例示的な実施形態の速度研究をまとめたものである。
【0091】
【表1】
【0092】
図４Ａは、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約０．１μＬ／秒の体積流量で流れる流体（例えば、水）の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。いくつかの例示的な実施形態では、流体の速度は、チャネル２９０の上部内面と下部内面との間のほぼ中間点で測定されてもよい。図４Ａ、図４Ｂ、図５～図１０、図１４、図１５、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７及び図２４～図３０の例示的な実施形態では、Ｙ方向におけるチャネル２９０の高さは、約０．２５ｍｍで、流体の速度は、チャネル２９０の上部内面の下約０．１２５ｍｍ、又は下部内面の上約０．１２５ｍｍで、測定された。図４Ａに示すような比較的低い流量では、水の粘性効果が顕著になる可能性があり、わずかなエッジ効果が観察される。本例示的設計の上限は、層流制約によって制限され得る。図４Ａの例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約０．００９８９３ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約０．００９８９３ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約０．００８７９３ｍｍ／秒～約０．００９８９３ｍｍ／秒である。しかしながら、図４Ａの例示的な実施形態では、チャネル２９０の４つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約０．００７６９４ｍｍ／秒～約０．００８７９３ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0093】
いくつかの例示的な実施形態では、ポート２０５の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｙ寸法）と、チャネル２９０の入口部の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）との第１の比は、約２．０（例えば、１．０ｍｍ×２．０ｍｍ）対約１５．０（例えば、０．２５ｍｍ×６０．０ｍｍ）、又は約１．０対約７．５である。いくつかの例示的な実施形態では、ポート２０５の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）と、開口部２４０の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）との第２の比は、約２．０（例えば、１．０ｍｍ×２．０ｍｍ）対約１００．０（２．０ｍｍ×５０．０ｍｍ）、又は約１．０対約５０．０である。いくつかの例示的な実施形態では、開口部２４０の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）と、チャネル２９０の入口部の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｙ寸法）との第３の比は、約１００．０（２．０ｍｍ×５０．０ｍｍ）対約１５．０（例えば、０．２５ｍｍ×６０．０ｍｍ）、又は約６．６７対約１．００である。いくつかの例示的な実施形態では、入口２００又は出口２００’の端部におけるポート２０５の深さ２１０と、深さ２３５との第４の比は、約１．０対約２．０である。いくつかの例示的な実施形態では、ポート２０５の深さ２１０と、入口２００又は出口２００’の端部における深さ２３５と、ポート２０５又はその付近の高さ２１５との第５の比は、約１．０対約２．０対約３．０である。いくつかの例示的な実施形態では、チャネル２９０の高さと、ポート２０５の深さ２１０と、入口２００又は出口２００’の端部における深さ２３５と、ポート２０５又はその付近の高さ２１５との第６の比は、約０．２５対約１．０対約２．０対約３．０、又は約１．０対約４．０対約８．０対約１２．０である。いくつかの例示的な実施形態では、ＸＺ平面内の入口２００又は出口２００’の片側又は両側の断面形状は、ボウタイ形状、すなわち、ボウタイとして知られる首の周りに着用される衣服に似た形状、又はベンチュリ形状である。いくつかの例示的な実施形態では、ＸＹ平面において、入口２００又は出口２００’の断面形状は、弓形、すなわち弓及び矢の弓に似ている、又は括弧形、すなわち開いた中括弧（「｛」）に似ている、又は閉じた中括弧（「｝」）に似ている。
【0094】
図４Ｂは、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１μＬ／秒の体積流量で流れる流体（例えば、水）の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、図４Ｂに示す試行の体積流量は、図４Ａに示す試行で使用されたものより約１０倍大きい。
【0095】
図４Ｂの例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約０．０９８８６ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約０．０９８８６ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、約０．０８７８８ｍｍ／秒～約０．０９８８６ｍｍ／秒である。図４Ａの例示的な実施形態とは異なり、図４Ｂでは、チャネル２９０の底面から約０．１２５ｍｍ上方のＺ方向の高さにある、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れるすべての流体の速度は、チャネル２９０の側縁部に沿った領域を含めて、実質的に均一、すなわち、約０．０８７８８ｍｍ／秒～約０．０９８８６ｍｍ／秒である。言い換えれば、タイプαマイクロ流体デバイス１００の場合、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度が０．１μＬ／秒（図４Ａの領域２９１において側縁部に沿った変化参照）でほぼ均一であるので、約０．１μＬ／秒（図４Ａ）～約１μＬ／秒（図４Ｂ）への体積流量の変化が、重要である一方、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、１μＬ／秒（図４Ａ及び図４Ｂを参照）で実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0096】
図５は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約１０μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、図５に示す試行の体積流量は、図４Ｂに示す試行で使用されたもよりも約１０倍大きい。
【0097】
図５の例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約１．０００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１．０００ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、約０．９０２５ｍｍ／秒～約１．０００ｍｍ／秒である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0098】
図６は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、図６に示した試行の体積流量は、図５に示した試行で使用したものよりも約１０倍大きい。図５の例示的な実施形態と同様に、図６では、チャネル２９０の底面から約０．１２５ｍｍ上方のＺ方向の高さにある、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れるすべての流体の速度は、チャネル２９０の側縁部に沿った領域を含めて、実質的に均一、すなわち、約９．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒である。
【0099】
図７は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する斜視ワイヤフレーム図である。図６と図７との違いは視点のみである。
【0100】
図８は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約５００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、図８に示す試行の体積流量は、図６及び図７に示す試行で使用したものよりも約５倍大きい。図４Ｂ及び図５～図７の例示的な実施形態と同様に、図８では、チャネル２９０の底面から約０．１２５ｍｍ上方のＺ方向の高さにある、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れるすべての流体の速度は、チャネル２９０の側縁部に沿った領域を含めて、実質的に均一、すなわち、約４７．００ｍｍ／秒～約５２．００ｍｍ／秒である。
【0101】
図９は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約１，０００μＬ／秒（又は約１ｍＬ／秒）の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、図９に示す試行の体積流量は、図８に示す試行で使用したものよりも約２倍大きい。図９では、チャネル２９０の底面から約０．１２５ｍｍ上方のＺ方向の高さにある、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、実質的に相当に均一ではない（図４Ａに示す試行よりも更に不均一である）。図９の左側では、入口本体１０５の下で、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、比較的大きく変化する。すなわち、デバイス１００のＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の下方で約０．００００ｍｍ／秒～約１１０．０ｍｍ／秒、チャネル２９０内で約８６．００ｍｍ／秒～約１１０．０ｍｍ／秒、出口本体１９５の下方で約１１０．０ｍｍ／秒～約２４．００ｍｍ／秒である。最高速度は、入口２００のポート２０５の右の点から、出口２００’のポート２０５の左の点まで延在する不規則なほぼ楕円形の領域（図９に見られる）で観察され、最低速度は、入口２００のポート２０５の両側の２つのゾーンにおいて図９の左側で観察される。チャネル２９０内では、最高速度は、図９で分かるように、チャネル２９０の中心で観察される。図９の例示的な実施形態では、チャネル２９０の４つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１の側縁部に沿って、Ｚ方向の速度は、約８６．００ｍｍ／秒～約９８．００ｍｍ／秒であり、不規則なほぼ楕円形の領域に示される速度よりも遅い。
【0102】
図１０は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約５，０００μＬ／秒（又は約５ｍＬ／秒）の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、図１０に示す試行の体積流量は、図９に示す試行で使用したものよりも約５倍大きい。図４Ｂ及び図５～図８を含む例示的な実施形態とは異なり、図１０では、チャネル２９０の底面から約０．１２５ｍｍ上方のＺ方向の高さにある、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、実質的に相当に均一ではない（図４Ａに示す試行よりも更に不均一である）。図１０の左側では、入口本体１０５の下で、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、比較的大きく変化する。すなわち、デバイス１００のＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の下方で約０．００００ｍｍ／秒～約７３３．０ｍｍ／秒、チャネル２９０内で約３２６．０ｍｍ／秒～約６５２．０ｍｍ／秒、出口本体１９５の下方で約１６３．０ｍｍ／秒～約６５２．０ｍｍ／秒である。最高速度は、入口２００のポート２０５の近くで観察され、最低速度は、入口２００のポート２０５の両側の２つのゾーンにおいて図１０の左側で観察される。チャネル２９０内では、最高速度は、入口２００のポート２０５の両側で観察され、局所的に比較的遅いスポットは、図１０で分かるように、入口２００のポート２０５のすぐ右（Ｚ方向）のチャネル２９０内で生じる。
【0103】
図２２Ａは、例示的な実施形態による、デバイス１００の入口２００のポート２０５に対してＺ方向に約３．０ｍｍのチャネル２９０を通ってチャネル２９０に入るＸＹ平面の断面図である。ポート２０５及び入口２００の構造は、参照のために示されており、断面においてＸＹ平面の一部を形成しないことに留意されたい。ＸＺ平面内を約１００μＬ／ｓｅｃの体積流量で流れ、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度を図２２Ａの下部に示す。図２２Ｂは、図２２Ａの底部の拡大した中心部分を含む。図２２Ｂは、放物速度プロファイルを示し、そこでは、最大速度が、平面の中間部分にあり、その中間部分は、Ｚ方向の平面速度のすべての測定値が測定され、すなわち、チャネル２９０の底部から約０．１２５ｍｍにある。図２２Ａ及び図２２Ｂは、Ｚ方向の速度が、図２３に示すように、チャネル２９０内へのＺ方向の約１．０ｍｍと比較して、チャネル２９０内へのＺ方向の約３．０ｍｍでより均一であることを実証している。図２２Ａ及び図２２Ｂにおいて、チャネル２９０内へのＺ方向の約３．０ｍｍにおけるＺ方向の速度は、チャネル２９０の上縁部及び下縁部に隣接する約６ｍｍ／秒～約７ｍｍ／秒の最小速度から、チャネルのＹ方向の中間点、すなわちチャネルの底部から約０．１２５ｍｍにおける約１１ｍｍ／秒～約１３ｍｍ／秒の最大速度まで変化する。
【0104】
図２３は、例示的な実施形態による、デバイス１００の入口２００のポート２０５に対して、Ｚ方向に約１．０ｍｍのチャネル２９０の遠位縁部の左側を通ってチャネル２９０に入るＸＹ平面の拡大断面図であり、すなわち、断面は、図２２Ａ及び図２２Ｂの断面よりも入口２００に近い。デバイス１００のチャネル２９０の片側（負のＸ方向側）のみが、示されている。図２３の下部において、ＸＺ面内を体積流量約１００μＬ／秒で流れ、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度を示している。図２３は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、Ｚ方向の速度が、チャネル２９０内へのＺ方向の３．０ｍｍと比較して、チャネル２９０内へのＺ方向の１．０ｍｍでは均一ではないことを示している。また、図２３は、チャネル２９０内の最大速度が必ずしもチャネル２９０の縁部まで延びるとは限らないことを示していることに留意されたい。ＸＹ平面内で図２３を生成するために使用される分析システムの分解能は、本明細書に提示するすべてのＸＺ平面速度プロファイルにおいて、チャネルの縁部に近い比較的遅い速度に関連するデータ、及びその遅い速度に関する表示をもたらさない。図２３が、比較的高い速度（約１３ｍｍ／秒程度）が、チャネル２９０の縁部までずっと又はほぼずっと延在することを示唆し得る限りにおいて、これは、図２３を生成するために使用される分解能及び分析システムのアーチファクトであり得る。本構造では、チャネル２９０の高さの約半分程度、すなわち、チャネルの縁部からＸ方向に約０．０００ｍｍ～約０．１２５ｍｍ以内で、チャネル２９０の縁部の近くで比較的遅い速度が生じることが一般的に知られている。最大速度は、実際には、図２３の左側の約１１．００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒の速度の延長によって示唆されるように、チャネル２９０の縁部に物理的に到達しない。言い換えれば、チャネル２９０の左右の側縁部は、チャネル２９０の上縁部及び下縁部と同様の段階的な速度プロファイルを有すると合理的に予想され得る。
【0105】
更に、図２３は、チャネル２９０内の最も均一な速度がＹ方向においてチャネル２９０のほぼ中間で生じ続けることを示している。例えば、チャネル２９０が、約０．２５０ｍｍのＹ方向の長さを有するとき、最も均一な速度は、Ｙ方向のチャネル２９０の底部から約０．１２５ｍｍで生じる。図２３Ｂの右側では、Ｚ方向の主な速度は、約６．０００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒である。一方、チャネル２９０の側縁部に対応する図２３Ｂの最も左側では、Ｚ方向の速度は、約６．０００ｍｍ／秒～約１１．００ｍｍ／秒である。チャネル２９０の上部付近では、Ｚ方向の速度は、約６．０００ｍｍ／秒～約７．０００ｍｍ／秒である。チャネル２９０の底部付近では、Ｚ方向の速度は、約４．０００ｍｍ／秒～約６．０００ｍｍ／秒である。言い換えれば、チャネル２９０の縁部付近では、チャネル２９０の中心と比較してＺ方向の速度の変化が大きくなる。
【0106】
図２４～図２８及び図３０は、スケールダウン（図２４～図２８）した入口２００及び出口２００’構造、並びにスケールアップ（図３０）した入口２００及び出口２００’構造を有するタイプαマイクロ流体デバイスのＸＺ平面における速度プロファイルを示す。図２９は、２，０００μＬ／秒（又は約２ｍＬ／秒）の体積流量で流体が流れるフルスケール（１００％）の入口２００及び出口２００’構造を有するタイプαマイクロ流体デバイスのＸＺ平面における別の速度プロファイルであり、すなわち、フルスケール（１００％）の入口２００及び出口２００’を分析する目的で、図２９は、図９の後（約１ｍＬ／秒）、及び図１０の前（約５ｍＬ／秒）に順に見ることができる。
【0107】
このセクションで使用される場合、「スケールダウン」、「スケールアップ」、「フルスケール（１００％）」などの用語は、約１．０ｍｍのＺ方向におけるポート２０５の深さ２１０を有し、かつ約２．０ｍｍの湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向における深さ２３５を有する、タイプαマイクロ流体デバイスのものに対する入口２００及び出口２００’の構造の違いを指すことを意図している。スケールダウン、スケールアップ、フルスケール（１００％）などの用語は、定性的と解釈されるべきではない。言い換えれば、例えば、「フルスケール（１００％）」という用語は、他の設計と比較される基準設計を示すために便宜上使用される。また、本明細書で使用する場合、「スケール」という用語、及び変化（すなわち、ハーフスケール、３／４スケール（７５％）など）は、いくつかの実施形態では、入口２００及び出口２００’の二次元の変化、すなわち、例えば、Ｚ方向のポート２０５の深さ２１０、及び湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５を指し得る。図２４～図２８及び図３０では、深さ２１０及び深さ２３５以外、デバイス１００の他の特徴は、上述のフルスケール（１００％）バージョン、例えば、図１～図３の例示的な実施形態のものと同じであってもよい。
【0108】
図２４は、例示的な実施形態による、ハーフスケール（５０％）入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。Ｚ方向のポート２０５の深さ２１０は、約０．５ｍｍであってもよく、湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５は、約１．０ｍｍであってもよい。タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積は、約９６７μＬであり、チャネル２９０の体積は、約７４２．５μＬであり、入口２００又は出口２００’の体積は、約１１２．２５μＬであり、入口２００及び出口２００’の体積は、約２２４．５μＬであり得る。したがって、タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積に対する入口２００及び出口２００’の体積の割合は、約２３．２１％であり得る。
【0109】
図２４の例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約４．０００ｍｍ／秒～約１１．００ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１１．００ｍｍ／秒～約４．０００ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約８．０００ｍｍ／秒～約１１．００ｍｍ／秒まで変化する。ピーク速度は、約１０．００ｍｍ／秒～約１１．００ｍｍ／秒であり、一方が入口２００のポート２０５に比較的近い領域と、他方が出口２００’のポート２０５に比較的近い領域との２つの領域で生じる。Ｚ方向の実質的に均一な速度の観点から、約１００μＬ／秒の体積流量において、ハーフスケール（５０％）入口２００／出口２００’は、同じ又は同様の体積流量における他のスケールよりも理想的ではない。
【0110】
図２５は、例示的な実施形態による、ハーフスケール（５０％）入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面を、約１ｍＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、体積流量は、図２４に示す試行よりも約１０倍大きい。図２５の入口２００／出口２００’の設計は、図２４のものと同一である。
【0111】
図２５の例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約４３．００ｍｍ／秒～約１２８．０ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１２８．０ｍｍ／秒～約４３．００ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約７１．００ｍｍ／秒～約１１４．０ｍｍ／秒まで変化する。ピーク速度は、約１１４．０ｍｍ／秒～約１２８．０ｍｍ／秒であり、一方が入口２００のポート２０５に比較的近い領域と、他方が出口２００’のポート２０５に比較的近い領域との２つの領域で生じる。Ｚ方向の実質的に均一な速度の観点から、約１ｍＬ／秒の体積流量において、ハーフスケール（５０％）の入口２００／出口２００’は、同じ又は同様の体積流量における他のスケールよりも理想的ではない。
【0112】
図２６は、例示的な実施形態による、３／４スケール（７５％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。Ｚ方向のポート２０５の深さ２１０は、約０．７５ｍｍであってもよく、湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５は、約１．５ｍｍであってもよい。タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積は、約１，０６７μＬであり、チャネル２９０の体積は、約７４２．５μＬであり、入口２００又は出口２００’の体積は、約１６２．２５μＬであり、入口２００及び出口２００’の体積は、約３２４．５μＬであり得る。したがって、タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積に対する入口２００及び出口２００’の体積の割合は、約３０．４１％であり得る。
【0113】
図２６の例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約４．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１０．００ｍｍ／秒～約４．０００ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約８．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の４つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約８．０００ｍｍ／秒～約９．０００ｍｍ／秒である。ピーク速度は、約９．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒であり、チャネル２９０のかなりの部分にわたって、及びチャネル２９０に隣接する、入口本体１０５の下方及び出口本体１９５の下方のデバイス１００の部分で生じる。Ｚ方向の実質的に均一な速度の観点から、約１００μＬ／秒の体積流量において、３／４スケール（７５％）の入口２００／出口２００’は、比較的小さいスケールのデバイスよりも理想的に近いが、同じ又は同様の体積流量での他のスケールのものよりも理想的ではない。
【0114】
図２７は、例示的な実施形態による、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。Ｚ方向のポート２０５の深さ２１０は、約０．９ｍｍであり、湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５は、約１．８ｍｍであり得る。タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積は、約１，１２８μＬであり、チャネル２９０の体積は、約７４２．５μＬであり、入口２００又は出口２００’の体積は、約１９２．７５μＬであり、入口２００及び出口２００’の体積は、約３８５．５μＬであり得る。したがって、タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積に対する入口２００及び出口２００’の体積の割合は、約３４．１８％であり得る。
【0115】
図２７の例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１３．００ｍｍ／秒～約６．０００ｍｍ／秒まで変化する。すなわち、移行部２８５及び２９５では、速度が大きく変化する。対照的に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約１１．００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒まで変化する。ピーク速度は、約１１．００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒であり、チャネル２９０のかなりの部分又は全体にわたって生じる。Ｚ方向の実質的に均一な速度の観点から、約１００μＬ／秒の体積流量では、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’は、比較的小さいスケールのデバイスよりも理想に近く、同じ又は同様の体積流量におけるフルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’を有する設計のものと同等である。
【0116】
図２８は、例示的な実施形態による、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１ｍＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。すなわち、体積流量は、図２７に示す試行のためのものよりも約１０倍大きい。
【0117】
図２８の例示的な実施形態では、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約１６．００ｍｍ／秒～約１４６．０ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１３０．０ｍｍ／秒～約４９．００ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約９８．００ｍｍ／秒～約１４６．０ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０のかなりの部分にわたって、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約１１４．０ｍｍ／秒～約１３０．０ｍｍ／秒まで変化する。ピーク速度は、約１３０．０ｍｍ／秒～約１４６．０ｍｍ／秒であり、入口２００のポート２０５に比較的近い一領域で生じる。Ｚ方向の実質的に均一な速度の観点から、約１ｍＬ／秒の体積流量において、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’は、同じ又は同様の体積流量での他のスケールよりも理想的ではないが、比較的小さいスケールのデバイスの多くよりも実質的に理想的に近い。
【0118】
図２９は、例示的な実施形態による、フルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約２ｍＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。上記で詳細に述べたように、フルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の場合、ポート２０５のＺ方向の深さ２１０は、約１．０ｍｍであり、湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５は、約２．０ｍｍであり得る。
【0119】
図２９では、デバイス１００のＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の下で約０．００００ｍｍ／秒～約４２４．０ｍｍ／秒であり、チャネル２９０内で約１８８．０ｍｍ／秒～約２８２．０ｍｍ／秒であり、出口本体１９５の下方で約４７．００ｍｍ／秒～約２８２．０ｍｍ／秒である。約３７７．０ｍｍ／秒～約４２４．０ｍｍ／秒の間の最高速度は、入口２００のポート２０５の近くで観察され、約０．００００ｍｍ／秒～約４７．００ｍｍ／秒の間の最低速度は、入口２００のポート２０５の両側の２つのゾーンにおいて図２９の左側で観察される。チャネル２９０内で、最高速度は、約２３５．０ｍｍ／秒～約２８２．０ｍｍ／秒の速度を有するチャネル２９０のかなりの部分にわたる不規則な形状の領域で観察される。
【0120】
図２９を、図９の後（約１ｍＬ／秒）及び図１０の前（約１０ｍＬ／秒）に順に見ると、すなわち、図４から図１０への進行において、フルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００は、１μＬ／秒（図４Ｂ）、１０μＬ／秒（図５）、１００μＬ／秒（図６及び図７）、及び５００μＬ／秒（図８）を含む複数の体積流量において、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的に均一な速度を示す。体積流量の０．１μＬ／秒（図４Ａ）と１μＬ／秒（図４Ｂ）との間では、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、部分的に均一から実質的に均一に移行する。逆に、体積流量の５００μＬ／秒（図８）と１ｍＬ／秒（図９）との間では、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高において測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、実質的に均一から部分的に均一に移行する。体積流量の１ｍＬ／秒（図９）と、２ｍＬ／秒（図２９）と、５ｍＬ／秒（図１０）との間では、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、部分的に均一から実質的に不均一に移行する。すなわち、フルスケール（１００％）入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００は、約０．５μＬ／秒～約７５０μＬ／秒、より具体的には約１μＬ／秒～約５００μＬ／秒の体積流量において、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的に均一な速度を示す。
【0121】
入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３におけるチャネル２９０のＺ方向において、最大の実質的に均一な速度の約４７．００ｍｍ／秒～約５２．００ｍｍ／秒の範囲は、流体の体積流量が約５００μＬ／秒（図８）であるとき、フルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００を用いて達成された。また、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３におけるチャネル２９０のＺ方向において、最小の実質的に均一な速度の約０．０８７８８ｍｍ／秒～約０．０９８８６ｍｍ／秒の範囲は、流体の体積流量が約１μＬ／秒（図４Ｂ）であるとき、フルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００を用いて達成された。
【0122】
図３０は、例示的な実施形態による、３対２スケール（１５０％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイスの入口移行部、チャネル、及び出口移行部のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。３対２スケール（１５０％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の場合、ポート２０５のＺ方向の深さ２１０は、約１．５ｍｍであり、湾曲したテーパ状領域２３０の端部のＺ方向の深さ２３５は、約３．０ｍｍであり得る。３対２スケール（１５０％）の入口２００／出口２００’を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積は、約１，３７０μＬであり、チャネル２９０の体積は、約７４２．５μＬであり、入口２００又は出口２００’の体積は、約３１３．７５μＬであり、入口２００及び出口２００’の体積は、約６２７．５μＬであり得る。したがって、タイプαマイクロ流体デバイス１００の総体積に対する入口２００及び出口２００’の体積の割合は、約４５．８０％であり得る。図３０は、流体が約１００μＬ／秒の体積流量で流れる３対２スケール（１５０％）の入口２００及び出口２００’構造を有するタイプαマイクロ流体デバイスのＸＺ平面における速度プロファイルである。
【0123】
図３０を、図２６から図２７から図６から図３０への進行で見ると、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’（図２７）、フルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’（図６）、及び３対２スケール（１５０％）の入口２００／出口２００’（図３０）を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００の各々は、約１００μＬ／秒の体積流量において、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的に均一な速度を示す。３／４スケール（７５％）の入口２００／出口２００’（図２６）と、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’（図２７）との間では、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、部分的に不均一から、実質的に、又は完全に均一に移行する。約１００μＬ／秒の体積流量において、９／１０スケール（９０％）の入口２００／出口２００’（図２７）を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００は、約１１．００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒の範囲のチャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的に均一な速度を示す。約１００μＬ／秒の体積流量でフルスケール（１００％）の入口２００／出口２００’（図６）を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００は、約９．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒の範囲のチャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的に均一な速度を示す。約１００μＬ／秒の体積流量における３対２スケール（１５０％）の入口２００／出口２００’（図３０）を有するタイプαマイクロ流体デバイス１００は、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて、約８．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒の範囲で測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的に均一な速度を示す。
【0124】
図３１～図３８に関連する試行では、流体の粘度は、図４Ａ、図４Ｂ、図５～図１０、図１４、図１５、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３～図３０、図３９及び図４０に関連する試行よりも実質的に大きい。図３１～図３３は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、それぞれ約１μＬ／秒、約１０μＬ／秒、及び約１００μＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。図３４～図３８は、例示的な実施形態による、タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、それぞれ約０．１μＬ／秒、約１００μＬ／秒、約２ｍＬ／秒、約５ｍＬ／秒、及び約１０ｍＬ／秒の体積流量で流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。図３１～図３６は、タイプαマイクロ流体デバイス１００が、水の約１，０００倍までの実質的に比較的高い粘度、及び約２ｍＬ／秒までの体積流量において、流体のためのチャネル２９０内に実質的に均一な流れを生成する能力を実証する。比較のために、図３１に関連する試行を、図４Ｂの試行（約１μＬ／秒）と比較することができ、図３２に関連する試行を、図５の試行（約１０μＬ／秒）と比較することができ、図３３及び図３５に関連する試行の各々を、図６、図７、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３、図２４、図２６、図２７、図３０、図３９及び図４０の試行の各々（約１００μＬ／秒）と比較することができ、図３４の試行を、図４Ａの試行（約０．１μＬ／秒）と比較することができ、図３６の試行を、図２９の試行（約２，０００μＬ／秒）と比較することができ、図３７の試行を、図１０の試行（約５，０００μＬ／秒）と比較することができた。
【0125】
具体的には、図３１の例示的な実施形態では、約１μＬ／秒の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において、約０．００００ｍｍ／秒から約０．１２２６ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約０．１２２６ｍｍ／秒から約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約０．１０８９ｍｍ／秒～約０．１２２６ｍｍ／秒である。しかしながら、図３１の例示的な実施形態では、チャネル２９０の２つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約０．０９５３３ｍｍ／秒～約０．１０８９ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0126】
図３２の例示的な実施形態では、約１０μＬ／秒の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において、約０．００００ｍｍ／秒から約１．０００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１．０００ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３内のチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約０．９８１２ｍｍ／秒～約１．０００ｍｍ／秒である。しかしながら、図３２の例示的な実施形態では、チャネル２９０の２つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約０．８５８６ｍｍ／秒～約０．９８１２ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0127】
図３３の例示的な実施形態では、約１００μＬ／秒の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において、約０．００００ｍｍ／秒～約１２．００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において、約１２．００ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高において測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約１１．００ｍｍ／秒～約１２．００ｍｍ／秒である。しかしながら、図３３の例示的な実施形態では、チャネル２９０の２つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約１０．００ｍｍ／秒～約１１．００ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0128】
図３４の例示的な実施形態では、約０．１μＬ／秒の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において、約０．００００ｍｍ／秒～約０．０１２２４ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約０．０１２２４ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約０．０１０８８ｍｍ／秒～約０．０１２２４ｍｍ／秒である。しかしながら、図３４の例示的な実施形態では、チャネル２９０の２つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約０．００９５２０ｍｍ／秒～約０．０１０８８ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0129】
図３５の例示的な実施形態では、約１００μＬ／秒の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒から約１２．００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において、約１２．００ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高において測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約１１．００ｍｍ／秒～約１２．００ｍｍ／秒である。しかしながら、図３５の例示的な実施形態では、チャネル２９０の２つの角において、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約１０．００ｍｍ／秒～約１１．００ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0130】
図３６の例示的な実施形態では、約２，０００μＬ／秒（約２ｍＬ／秒）の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約２４８．０ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約２４８．０ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち約２２１．０ｍｍ／秒～約２４８．０ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００のセンサ領域２９３内において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記で参照した例示的な構成、及び出口２００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0131】
図３７の例示的な実施形態では、約５，０００μＬ／秒（約５ｍＬ／秒）の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約６５６．０ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において、約６５６．０ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３において、チャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、約５１０．０ｍｍ／秒～約６５６．０ｍｍ／秒まで変化する。チャネル２９０の４つの角において、及びチャネル２９０の側縁部に沿って、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００のセンサ領域２９３の領域２９１において、Ｚ方向の速度は、約５１０．０ｍｍ／秒～約５８３．０ｍｍ／秒である。ピーク速度は、約５８３．０ｍｍ／秒～約６５６．０ｍｍ／秒であり、チャネル２９０のかなりの部分にわたって、及びチャネル２９０に隣接する入口本体１０５の下方及び出口本体１９５の下方のデバイス１００の部分で、生じる。約０．０００ｍｍ／秒の最小速度は、入口２００及び出口２００’の各々の下方のデバイス１００の４つの角の各々において生じる。
【0132】
図３８では、約１０，０００μＬ／秒（約１０ｍＬ／秒）の体積流量で流れ、チャネル２９０の底面から約０．１２５ｍｍ上方のＺ方向の高さにおいて、デバイス１００のセンサ領域２９３におけるチャネル２９０のＺ方向に流れる、水よりも１，０００倍高い粘度を有する流体の速度は、実質的に均一ではない（図３７に示す試行よりも更に一様でない）。図３８の左側では、入口本体１０５の下で、デバイス１００のセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の速度は、比較的大きく変化する。すなわち、デバイス１００のＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の下方で約０．００００ｍｍ／秒～約２，１６５ｍｍ／秒であり、チャネル２９０内で約４８１．０ｍｍ／秒～約１，６８４ｍｍ／秒であり、出口本体１９５の下方で約２４１．０ｍｍ／秒～約１，６８４ｍｍ／秒である。最高速度は、入口２００のポート２０５の近くで観察され、最低速度は、入口２００のポート２０５の両側の２つのゾーンにおいて図１０の左側で観察される。チャネル２９０内では、最高速度は、入口２００のポート２０５の両側で観察され、図３８で分かるように、局所的に比較的遅いスポットが、入口２００のポート２０５のすぐ右（Ｚ方向）のチャネル２９０内で生じる。
【0133】
図３９は、他の実施形態と同様の入口２００を有する代替的なタイプαマイクロ流体デバイス１００Ａの入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図であるが、出口２００’の代わりに、代替的なタイプαマイクロ流体デバイス１００Ａは、例示的な実施形態による、比較的大きな体積の制限されていない出口２００Ａを有する。具体的には、出口２００Ａは、出口移行部に隣接する開いた底部と、デバイス１００Ａの上方からアクセス可能な開いた上部と、出口本体１９５によって画定され、その中にある４つの側壁と、を有する実質的に直線的な形状を有してもよい。出口２００Ａの開口部は、チャネル２９０と実質的に等しいＸ方向の幅と、約２．０ｍｍのＺ方向の寸法と、を有してもよい。
【0134】
図３９の例示的な実施形態では、約１００μＬ／秒の体積流量で流れ、入口移行部２８５及びチャネル２９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体１０５の真下に位置する入口移行部２８５及びチャネル２９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体１０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル２９０及び出口移行部２９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体１９５の真下に位置するチャネル２９０及び出口移行部２９５の領域において約１３．００ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体１９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、チャネル２９０の下面と上面との間のほぼ中間のＹ方向の高さにおいて測定された、入口本体１０５と出口本体１９５との間に位置する、デバイス１００Ａのセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、比較的狭い範囲内、すなわち、約１１．００ｍｍ／秒～約１３．００ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス１００Ａのセンサ領域２９３においてチャネル２９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口２００の上記の例示的な構成の有利な効果であり、出口２００Ａの構造とは無関係である。
【0135】
図４０は、例示的な実施形態による、代替的なタイプαマイクロ流体デバイス１００Ａの入口移行部２８５、チャネル２９０、及び出口移行部２９５のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する斜視ワイヤフレーム図である。図３９と図４０との違いは視点のみである。
【0136】
図３９及び図４０は、本明細書で上述及び実証したように、チャネル２９０のＺ方向の実質的に均一な流れを達成するために、タイプαマイクロ流体デバイス１００及び１００Ａの入口２００が十分であり得る（出口２００’又は出口２００Ａの特定の狭窄構造を必要としない）ことをまとめて実証する。
【0137】
β型マイクロ流体デバイス
【0138】
図１１～図１５、図１６Ａ、及び図１６Ｂは、例示的な実施形態によるタイプβマイクロ流体デバイス３００を示す。図１１～図１５、図１６Ａ、及び図１６Ｂのタイプβマイクロ流体デバイス３００は、図１～図３、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５～図１０において、入口２００及び出口２００’の片側のみが平坦である（ＸＹ平面とほぼ同一平面上にある）、すなわち、チャネル２９０に面する側が平坦であり（ＸＹ平面とほぼ同一平面上にあり）、かつチャネル２９０から外方に面する側がテーパ状である、ことを除いて、図１～図３、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５～図１０のタイプαマイクロ流体デバイス１００と実質的に同様である。一方、図１１～図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂでは、入口４００と出口４００’との両側は、テーパ状になっている、すなわち、チャネル４９０に面する側とチャネル４９０から外方に面する側との両方がテーパ状になっている。そうでなければ、図１１～図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂのタイプβマイクロ流体デバイス３００の１つ又は複数の特徴は、図１～図３、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５～図１０のタイプαマイクロ流体デバイス１００の対応する特徴と実質的に同様であり得る。
【0139】
図１４は、例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイス３００の入口移行部４８５、チャネル４９０、及び出口移行部４９５のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する斜視ワイヤフレーム図である。図１５は、例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイス３００の入口移行部４８５、チャネル４９０、及び出口移行部４９５のＸＺ平面内を、約１００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。
【0140】
入口移行部４８５及びチャネル４９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体３０５の真下に位置する入口移行部４８５及びチャネル４９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体３０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル４９０及び出口移行部４９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体３９５の真下に位置するチャネル４９０及び出口移行部４９５の領域において約１０．００ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体３９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、入口本体３０５と出口本体３９５との間に位置する、デバイス３００のセンサ領域４９３（すなわち、チャネル４９０の直線領域）において、チャネル４９０をＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又は全体の速度は、約９．０００ｍｍ／秒～約１０．００ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス３００のセンサ領域４９３をチャネル４９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又は全体の速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口４００の上記で参照した例示的な構成、及び出口４００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0141】
図１６Ａは、例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイス３００の入口移行部４８５、チャネル４９０、及び出口移行部４９５のＸＺ平面内を、約１μＬ／秒（図１４～図１５の約１００倍）の比較的低い体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。図１６Ａの例示的な実施形態では、入口移行部４８５及びチャネル４９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体３０５の真下に位置する入口移行部４８５及びチャネル４９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約０．０９６３４ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体３０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル４９０及び出口移行部４９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体３９５の真下に位置するチャネル４９０及び出口移行部４９５の領域において約０．０９６３４ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体３９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、入口本体３０５と出口本体３９５との間に位置するデバイス３００のセンサ領域４９３をチャネル４９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、約０．０８５６３ｍｍ／秒～約０．０９６３４ｍｍ／秒である。流体の実質的に均一な流れは、入口４００の上記で参照した例示的な構成、及び出口４００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0142】
図１６Ｂは、例示的な実施形態による、タイプβマイクロ流体デバイス３００の入口移行部４８５、チャネル４９０、及び出口移行部４９５のＸＺ平面内を、約１０μＬ／秒（図１５の約１０倍未満）の比較的低い体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。図１６Ｂの例示的な実施形態では、入口移行部４８５及びチャネル４９０をＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体３０５の真下に位置する入口移行部４８５及びチャネル４９０の領域において約０．００００ｍｍ／秒～約０．９８５８ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、入口本体３０５の下の領域に実質的に含まれる。同様に、チャネル４９０及び出口移行部４９５をＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体３９５の真下に位置するチャネル４９０及び出口移行部４９５の領域において約０．９８５８ｍｍ／秒～約０．００００ｍｍ／秒まで変化するが、この変化する速度の領域は、出口本体３９５の下の領域に実質的に含まれる。逆に、入口本体３０５と出口本体３９５との間に位置する、デバイス３００のセンサ領域４９３をチャネル４９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべての速度は、約０．８７６３ｍｍ／秒～約０．９８５８ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス３００のセンサ領域４９３をチャネル４９０のＺ方向に流れる流体の実質的にすべて又はすべての速度は、実質的に均一である。流体の実質的に均一な流れは、入口４００の上記で参照した例示的な構成、及び出口４００’の上記で参照した構成の有利な効果である。
【0143】
いくつかの例示的な実施形態では、ポート４０５の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）と、チャネル４９０の入口部の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｙ寸法）との第１の比は、約２．０（例えば、１．０ｍｍ×２．０ｍｍ）対約１１．２５（例えば、０．２５ｍｍ×４５．０ｍｍ）、又は約１．０対約５．６２５である。いくつかの例示的な実施形態では、ポート４０５の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）と、開口部４４０の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）との第２の比は、約２．０（例えば、１．０ｍｍ×２．０ｍｍ）対約４５．０（（２．０ｍｍ×４５．０ｍｍ）／２）、又は約１．０対約２２．５である。いくつかの例示的な実施形態では、開口部４４０の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｚ寸法）と、チャネル４９０の入口部の断面積（すなわち、Ｘ寸法×Ｙ寸法）との第３の比は、約１００．０（２．０ｍｍ×５０．０ｍｍ）対約１５．０（例えば、０．２５ｍｍ×６０．０ｍｍ）、又は約６．６７対約１．００である。いくつかの例示的な実施形態では、ポート４０５の深さ４１０と、入口４００又は出口４００’の端部における深さ４３５との第４の比は、約１．０対約２．０である。いくつかの例示的な実施形態では、ポート４０５の深さ４１０と、入口４００又は出口４００’の端部における深さ４３５と、ポート４０５又はその付近の高さ４１５との第５の比は、約１．０対約２．０対約３．０である。いくつかの例示的な実施形態では、チャネル４９０の高さと、ポート４０５の深さ４１０と、入口４００又は出口４００’の端部における深さ４３５と、ポート４０５又はその付近の高さ４１５との第６の比は、約０．２５対約１．０対約２．０対約３．０、又は約１．０対約４．０対約８．０対約１２．０である。いくつかの例示的な実施形態では、ＸＺ平面において、入口４００又は出口４００’の断面形状は、ボウタイ形状、すなわち、ボウタイとして知られる首の周りに着用される衣服に似た形状、又はベンチュリ形状である。いくつかの例示的な実施形態では、ＸＹ平面において、入口４００又は出口４００’の断面形状は、弓形、すなわち弓及び矢の弓に似ている、又は括弧形、すなわち開いた中括弧（「｛」）に似ている、又は閉じた中括弧（「｝」）に似ている。
【0144】
タイプγマイクロ流体デバイス
【0145】
図１７は、例示的な実施形態による、タイプγマイクロ流体デバイス３００Ａの入口移行部４８５Ａ、アッセイチャネルであり得るチャネル４９０Ａ、及び出口移行部４９５ＡのＸＺ平面内を、約１，０００μＬ／秒の体積流量で流れる流体の速度を強調する平面ワイヤフレーム図である。タイプγマイクロ流体デバイス３００Ａは、タイプβマイクロ流体デバイス３００と実質的に同様であってもよく、したがって、同様の構造には同様に番号が付けられ、いくつかの同様の構造は簡潔にするために省略されている。タイプγマイクロ流体デバイス３００Ａとタイプβマイクロ流体デバイス３００との間の違いの１つは、（タイプβマイクロ流体デバイス３００の入口４００及び出口４００’と比較して）入口４００Ａ及び出口４００’ＡのＸＺ平面におけるテーパ状の欠如であり得る。すなわち、入口４００Ａ及び出口４００’Ａの各々は、ポートから端部までテーパ状になる代わりに、Ｚ方向において均一な深さを有し得る。入口４００Ａ及び出口４００’Ａ（それぞれのポートを含む）の各々の深さは、約１．０ｍｍであり得る。この例示的な設計は、チャネル４９０Ａ内で均一な速度を達成するために、Ｚ方向の入口導管テーパを設け得ることを示している。
【0146】
例えば、図１７に示すように、入口移行部４８５Ａ及びチャネル４９０ＡをＺ方向に流れる流体の速度は、入口本体３０５Ａの真下に位置する入口移行部４８５Ａ及びチャネル４９０Ａの領域において、約０．０４６ｍｍ／秒～約０．１０３ｍｍ／秒まで変化する。同様に、チャネル４９０Ａ及び出口移行部４９５ＡをＺ方向に流れる流体の速度は、出口本体３９５Ａの真下に位置するチャネル４９０Ａ及び出口移行部４９５Ａの領域において、約０．１０３ｍｍ／秒～約０．０４６ｍｍ／秒まで変化する。デバイス３００Ａのセンサ領域４９３Ａの大部分において、Ｚ方向の速度は、約０．０８０ｍｍ／秒～約０．０９１ｍｍ／秒である。しかしながら、図１７の例示的な実施形態では、入口４００Ａ及び出口４００’Ａのポートの近くに位置するデバイス３００Ａのセンサ領域のおおよそ半円の領域４９１Ａ（破線でマークした）において、Ｚ方向の速度は、約０．０９１ｍｍ／秒～約０．１０３ｍｍ／秒である。言い換えれば、デバイス３００Ａのセンサ領域４９３Ａ内をチャネル４９０ＡのＺ方向に流れる流体の大部分の速度は、実質的に均一である。図１４、図１５、図１６Ａ、及び図１６Ｂ（特に図１４及び図１５）を図１７と比較することによって、テーパ状領域４２０及び湾曲したテーパ状領域４３０（図１４、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂ、特に、図１４及び図１５）のテーパに関連するチャネル４９０内の実質的に均一な速度を、そのようなテーパを省略した設計（図１７）にすることの改善が実証される。また、タイプγマイクロ流体デバイス３００Ａでは、タイプβマイクロ流体デバイス３００で観察された差と比較して、最大観察速度（約０．１０３ｍｍ／秒）と最小観察速度（約０．０４６ｍｍ／秒）との間に比較的小さな差がある。
【0147】
タイプδマイクロ流体デバイス
【0148】
図１８は、例示的な実施形態による、タイプδマイクロ流体デバイス５００の斜視ワイヤフレーム図である。タイプδマイクロ流体デバイス５００は、タイプαマイクロ流体デバイス１００、又はタイプβマイクロ流体デバイス３００、又はタイプγマイクロ流体デバイス３００Ａと実質的に同様であってもよく、したがって、同様の構造は、同様に番号が付けられ、いくつかの同様の構造は、簡潔にするために省略されている。タイプδマイクロ流体デバイス５００と、タイプαマイクロ流体デバイス１００又はタイプβマイクロ流体デバイス３００又はタイプγマイクロ流体デバイス３００Ａとの違いの１つは、ポートの形状であり得る。タイプαマイクロ流体デバイス１００と、タイプβマイクロ流体デバイス３００又はタイプγマイクロ流体デバイス３００Ａとに与えたような略直線形状の代わりに、タイプδマイクロ流体デバイス５００の場合、入口６００及び出口６００’のポートは、円筒形状を有してもよい。タイプβマイクロ流体デバイス３００又はタイプγマイクロ流体デバイス３００Ａと同様に、タイプδマイクロ流体デバイス５００は、（タイプαマイクロ流体デバイス１００の入口２００及び出口２００’と比較して）入口６００及び出口６００’のＸＺ平面におけるテーパ状の欠如を含み得る。
【0149】
タイプαマイクロ流体デバイス１００、タイプβマイクロ流体デバイス３００、タイプγマイクロ流体デバイス３００Ａ、及びタイプδマイクロ流体デバイス５００の任意の１つ又は複数の特徴は、制限なく任意の組合せで組み合わせられてもよい。タイプαマイクロ流体デバイス１００、タイプβマイクロ流体デバイス３００、タイプγマイクロ流体デバイス３００Ａ、及びタイプδマイクロ流体デバイス５００の任意の１つ又は複数の特徴は、制限なく省略又は複製されてもよい。
【0150】
図１９は、例示的な実施形態による、プロセス１１００（又は方法）の図である。以下のプロセス１１００を、タイプαデバイス１００の例示的な特徴を参照して説明するが、プロセス１１００は、代替のタイプαデバイス１００Ａ、タイプβデバイス３００、タイプγデバイス３００Ａ、又はタイプδデバイス５００を含む上記のデバイスのいずれにも適用され得る。プロセス１１００は、開始１１０５及び終了１１９５を含み得る。プロセス１１００は、入口（例えば、２００）を含む入口本体（例えば、１０５）を設けること、を含み得る（ステップ１１１０）。プロセス１１００は、入口本体（例えば、１０５）を支持する基部（例えば、１５０）を設けること、を含み得る（ステップ１１１５）。プロセス１１００は、入口（例えば、２００）と流体連通するチャネル（例えば、２９０）を基部（例えば、１５０）に設けること、を含み得る（ステップ１１２０）。プロセス１１００は、出口（例えば、２００’）を含む出口本体（例えば、１９５）を設ける、ことを含み得る（ステップ１１２５）。プロセス１１００は、出口本体（例えば、１９５）を支持する基部（例えば、１５０）を設けること、を含み得る（ステップ１１３０）。プロセス１１００は、チャネル（例えば、２９０）と流体連通する出口（例えば、２００’）を設ける、ことを含み得る（ステップ１１３５）。プロセス１１００は、入口（例えば、２００）の入口ポート（例えば、２０５）で流体を受け入れること、を含み得る（ステップ１１４０）。プロセス１１００は、チャネル（例えば、２９０）と流体連通する入口（例えば、２００）の開口部（例えば、２４０）を通して流体を出力すること、を含み得る（ステップ１１４５）。プロセス１１００は、入口（例えば、２００）を用いて、チャネル（例えば、２９０）の幅のかなりの部分（Ｘ方向）にわたる流体の実質的に均一な流れを実現すること、を含み得る（ステップ１１５０）。プロセス１１００は、例えば、少なくとも図４Ｂ、図５～図８、図１４、図１５、図１６Ａ、図１６Ｂ、図２７及び図３６に示すように、入口（例えば、２００）、チャネル（例えば、２９０）、及び出口（例えば、２００’）を用いて、チャネル（例えば、２９０）の水平面（ＸＺ平面）のかなりの部分にわたる流体の実質的に均一な流れを実現すること、を含み得る（ステップ１１５５）。プロセス１１００の１つ又は複数のステップは、限定することなく再配置、省略、又は複製し得る。
【0151】
いくつかの例示的な実施形態では、チャネル２９０は、非平行板構造を有してもよい。例えば、入口２００と出口２００’との間に、チャネル２９０は、２つ以上の非平行な壁を有してもよい。チャネル２９０は、角錐台、すなわち、先端が除去され、Ｚ方向の全長に沿って直線断面を有する角錐の形状を有してもよい。チャネル２９０の入口は、直線形状を有してもよく、チャネル２９０の出口は、直線形状を有してもよく、チャネル２９０の入口と出口との間に傾斜壁を設けてもよい。入口２００は、出口２００’より小さくても、大きくてもよい。小さい入口２００及び大きい出口２００’、並びに直線形状を有するチャネル２９０の例示的な実施形態では、チャネル２９０を画定する４つの壁のうちの少なくとも２つは、入口２００から出口２００’までサイズが直線的に増加してもよい。大きい入口２００及び小さい出口２００’、並びに直線形状を有するチャネル２９０の例示的な実施形態では、チャネル２９０を画定する４つの壁のうちの少なくとも２つは、入口２００から出口２００’までサイズが直線的に減少してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、直線形状チャネル２９０の４つの壁はすべて、入口２００と出口２００’との間のサイズを増加しても、減少してもよい。チャネル２９０は、楕円形、円形、規則的又は不規則な形状など、ＸＹ平面内の非直線断面形状を有してもよい。
【0152】
例示的な一実施形態では、入口２００は、上述の入口のいずれかと同様の構造、すなわち、タイプα、タイプβ、タイプγ、タイプδなどを有してもよい。チャネルの出口は、出口２００’のスケールアップ又はスケールダウンであってもよい。直線状のＸＹ断面を有する角錐台型チャネル２９０の場合、チャネル２９０の４つの壁のうちの少なくとも２つは、サイズが徐々に増加しても、減少してもよい。このような構造では、入口２００が出口２００’よりも小さいとき、チャネル２９０は、Ｚ方向にわたってサイズが徐々に一貫して増加し、入口２００は、チャネル２９０の入口部に実質的に均一な流れを送り出するように構成され得る。チャネル２９０を通って流れる流体の速度プロファイルは、流体が大きいチャネル２９０を比較的大きい出口２００’に、徐々に一貫して通って移動するにつれて、実質的に均一に減少する。逆に、入口２００が出口２００’よりも大きいとき、チャネル２９０は、Ｚ方向にわたってサイズが徐々に一貫して減少してもよく、入口２００は、チャネル２９０の入口部に実質的に均一な流れを送り出すように構成されてもよい。チャネル２９０を通って流れる流体の速度プロファイルは、流体が小さいチャネル２９０を比較的小さい出口２００’に、徐々に一貫して通って移動するにつれて、実質的に均一に増加する。チャネル２９０の壁は、直線状、湾曲状、又は不規則な形状であってもよく、これにより、チャネル２９０のＺ方向にわたる速度プロファイルは、直線状、湾曲状、又は不規則な変化を有することになる。非平行板構造であり、チャネル２９０の幅がチャネル２９０の高さの１０倍未満である例示的な実施形態では、一定の体積流量を仮定すると、チャネルの幅（Ｚ方向）にわたる速度は、断面積の相対的な変化による減少を除いて実質的に均一になる。
【0153】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用される場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すものであるが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないと理解される。本明細書で使用する場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙した項目のうちの１つ又は複数のありとあらゆる組合せを含む。
【0154】
少なくとも１つの例示的な実施形態は、例示的なプロセスを実行するために複数のユニットを使用するものとして説明しているが、例示的なプロセスは、１つ又は複数のモジュールによって実行されてもよいことが理解される。
【0155】
本明細書では、「第１」、「第２」、「第３」などの用語の使用は、いかなる順序も記載することなく、様々な構造、寸法又は動作を識別するために提供され、構造、寸法又は動作は、特定の順序を文脈において明確に指定しない限り、記載した順序とは異なる順序で実行され得る。
【0156】
本明細書及び特許請求の範囲を通して本明細書で使用する近似を表す文言は、関連する基本的な機能に変化をもたらすことなく許容範囲で変化し得る任意の定量的表現を修飾するために適用され得る。したがって、「約」及び「実質的に」などの用語で修飾した値は、明記した厳密な値に限定しない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。ここで、並びに明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の限定は、組合せ及び／又は置換が可能であり、文脈又は文言が特に指示しない限り、そのような範囲を識別し、それに含まれるすべての部分範囲を含む。
【0157】
本明細書で使用する場合、特に明記しない限り、又は文脈から明らかでない限り、「約」という用語は、当技術分野における通常の許容範囲内、例えば、平均の２標準偏差以内であると理解される。「約」は、記載した値の１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０５％、又は０．０１％以内と理解され得る。文脈から明らかでない限り、本明細書で提供するすべての数値は、「約」という用語によって修飾される。
【0158】
上記の説明及び特許請求の範囲において、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」又は「１つ又は複数（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｏｆ）」などの語句が出現し、その後に連言的な要素又は特徴のリストが続く場合がある。「及び／又は」という用語はまた、２つ以上の要素又は特徴のリストに出現し得る。それが使用される文脈によって暗黙的又は明示的に矛盾しない限り、そのような語句は、列挙した要素又は特徴のいずれかを個別に、又は列挙した要素又は特徴のいずれかを他の列挙した要素又は特徴のいずれかと組み合わせて意味することを意図している。例えば、句「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢのうちの１つ又は複数」、及び「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ単独、Ｂ単独、又はＡとＢを共に」を意味することを意図している。３つ以上の項目を含むリストについても同様の解釈が意図される。例えば、語句「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ又は複数」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」は、それぞれ「Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、又はＡとＢとＣ」を意味することを意図している。更に、上記及び特許請求の範囲における「に基づいて」という用語の使用は、列挙していない特徴又は要素も許容するように、「少なくとも部分的に基づいて」を意味することを意図している。
【0159】
本明細書に記載の主題は、所望の構成に応じて、システム、装置、方法、及び／又は物品で実施され得る。前述の説明に記載した実施形態は、本明細書に記載した主題と一致するすべての実施形態を表すものではない。代わりに、それらは、記載した主題に関連する態様と一致するいくつかの例にすぎない。いくつかの変形形態を上記で詳細に説明したが、他の修正又は追加も可能である。特に、本明細書に記載したものに加えて、更なる特徴及び／又は変形を提供し得る。例えば、上述の実施形態は、開示した特徴の様々な組合せ及び部分的組合せ、並びに／又は上に開示したいくつかの更なる特徴の組合せ及び部分的組合せを対象としてもよい。更に、添付の図面に示している、及び／又は本明細書に記載している論理フローは、望ましい結果を達成するために、示している特定の順序、又は連続した順序を必ずしも必要としない。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内であり得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41A】
【図41B】
【図42A】
【図42B】
【図42C】
【図42D】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【外国語明細書】