(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-05
(45)【発行日】2023-10-16
(54)【発明の名称】自動流体注入のためのインターフェース
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20231006BHJP
C12M 1/34 20060101ALI20231006BHJP
C12Q 1/6869 20180101ALI20231006BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 A
C12M1/34 Z
C12Q1/6869 Z
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2022518656
(86)(22)【出願日】2020-09-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-01
(86)【国際出願番号】 EP2020076372
(87)【国際公開番号】W WO2021058456
(87)【国際公開日】2021-04-01
【審査請求日】2022-05-09
(31)【優先権主張番号】62/905,972
(32)【優先日】2019-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591003013
【氏名又は名称】エフ． ホフマン－ラ ロシュ アーゲー
【氏名又は名称原語表記】Ｆ． ＨＯＦＦＭＡＮＮ－ＬＡ ＲＯＣＨＥ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100196243
【弁理士】
【氏名又は名称】運 敬太
(72)【発明者】
【氏名】ディピエトロ，マシュー
(72)【発明者】
【氏名】エンゲルバート，ダミオン
(72)【発明者】
【氏名】リウ，アンドリュー
(72)【発明者】
【氏名】ニールセン，ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】ヴイトヴィッチ，ヤヌシュ・ベ
(72)【発明者】
【氏名】ユアン，ロバート・エイ
【審査官】小林 薫
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２７４０８２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１２０７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０３７４０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０９９８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２７９３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２３６３１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ１２Ｍ １／００－３／１０
Ｃ１２Ｑ １／００－３／００
ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
配列決定システムとともに使用するための消耗品デバイスであって、前記消耗品デバイスが、配列決定チップ、フローセル、及びフローセルカバーを含み、
前記配列決定チップが複数のウェルを含み、各ウェルが作用電極を含むものであり、
前記フローセルが、
少なくとも１つの流路であって、前記少なくとも１つの流路が前記配列決定チップの前記複数のウェルの上に配置されるように、前記フローセルが前記配列決定チップの上に配置されるように構成される、少なくとも１つの流路と、
前記少なくとも１つの流路と流体連通する管腔を有する少なくとも１つの入口ボスと、
前記少なくとも１つの流路の少なくとも一部の上方に配置された少なくとも１つの対向電極と、を備えるものであり、
前記フローセルカバーが、
前記フローセルの前記少なくとも１つの入口ボスを受け入れるための少なくとも１つの入口ボスレセプタクルと、
分注チップを受け入れるように構成された少なくとも１つの分注チップレセプタクルであって、前記少なくとも１つの分注チップレセプタクルが前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルと流体連通している、少なくとも１つの分注チップレセプタクルと、を備えるものである、
前記消耗品デバイス。
【請求項2】
前記配列決定チップが少なくとも８００万個±１０％のウェルを含む、請求項１に記載の消耗品デバイス。
【請求項3】
前記少なくとも１つの分注チップレセプタクルが漏斗形状である、請求項１又は２に記載の消耗品デバイス。
【請求項4】
前記少なくとも１つの分注チップレセプタクルが、前記分注チップを通過するように寸法決めされた孔または管腔を介して前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルに接続される、請求項１～３のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項5】
前記少なくとも１つの入口ボスの前記管腔が一定直径を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項6】
前記少なくとも１つの入口ボスの前記管腔がテーパ状である、請求項１～４のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項7】
前記少なくとも１つの入口ボスの前記管腔が、面取りされた入口開口部を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項8】
前記少なくとも１つの入口ボスが、前記分注チップに適合することができる変形可能な材料から作製されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項9】
前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルが、前記少なくとも１つの入口ボスが前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルに挿入されたときに前記少なくとも１つの入口ボスとのギャップを形成するように構成された湾曲面を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項10】
前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルが、面取りされた開口部を有する、請求項１～９のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項11】
前記少なくとも１つの入口ボスが、単一の入口ボスに組み合わされた複数の入口管腔を備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項12】
各入口管腔が円錐状開口部を有し、前記少なくとも１つの分注チップレセプタクルが、前記単一の入口ボスを受け入れるように構成された単一の入口ボスレセプタクルと流体連通する複数の分注チップレセプタクルを備え、前記単一の入口ボスレセプタクルが、各入口管腔の各円錐状開口部と嵌合するように構成された複数の円錐形シール面を備える、請求項１１に記載の消耗品デバイス。
【請求項13】
前記少なくとも１つの分注チップレセプタクルが、穿刺可能な材料によってシールされている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の消耗品デバイス。
【請求項14】
配列決定のために消耗品デバイスに流体を送達する方法であって、消耗品デバイスの分注チップレセプタクルを覆っているシールを通して穿刺ツールを挿入することであって、前記消耗品デバイスが、
配列決定チップであって、前記配列決定チップが複数のウェルを含み、各ウェルが作用電極を含む、配列決定チップと、
フローセルであって、
少なくとも１つの流路であって、前記少なくとも１つの流路が前記配列決定チップの前記複数のウェルの上に配置されるように、前記フローセルが前記配列決定チップの上に配置されるように構成される、少なくとも１つの流路と、
前記少なくとも１つの流路と流体連通する管腔を有する少なくとも１つの入口ボスと、
前記少なくとも１つの流路の少なくとも一部の上方に配置された少なくとも１つの対向電極と、を備える、フローセルと、
フローセルカバーであって、
前記フローセルの前記少なくとも１つの入口ボスを受け入れるための少なくとも１つの入口ボスレセプタクルと、
分注チップを受け入れるように構成された少なくとも１つの分注チップレセプタクルであって、前記少なくとも１つの分注チップレセプタクルが前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルと流体連通している、少なくとも１つの分注チップレセプタクルと、を備える、フローセルカバーとを備える、穿刺ツールを挿入することと、
前記穿刺ツールを前記分注チップレセプタクルから取り外し、前記分注チップレセプタクル内に延在する１つ以上のシール断片を残すことと、
前記１つ以上のシール断片を過ぎて分注チップの遠位端を挿入することと、
前記分注チップの前記遠位端を前記１つ以上のシール断片を過ぎて挿入した後に、第１の流体が部分液滴として前記遠位端から遠位に延在するように、前記分注チップの前記遠位端から前記第１の流体を部分的に分注することと、
前記部分液滴が前記分注チップレセプタクル内の第２の流体と液体－液体接続を形成するように前記分注チップを前進させることと、を含む、方法。
【請求項15】
前記分注チップと前記少なくとも１つの入口ボスとの間に液密シールを形成するために、前記分注チップの前記遠位端を前記少なくとも１つの入口ボスレセプタクルの前記管腔内に前進させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記分注チップを通って前記少なくとも１つの流路に流体を送達することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記穿刺ツールによって試薬リザーバのシールを穿刺することをさらに含み、前記第１の流体が前記試薬リザーバ内に貯蔵される、請求項１４～１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
前記シールが穿刺可能キャップである、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記試薬リザーバが、ボトルおよびトラフからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
他出願の相互参照
なし
なし
【0002】
参照による援用
本明細書で述べられる全ての刊行物および特許出願は、それぞれの個々の刊行物または特許出願が参照によって組み込まれることが具体的且つ個別に示されるかのように同程度に参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書で述べられる全ての刊行物および特許出願は、それぞれの個々の刊行物または特許出願が参照によって組み込まれることが具体的且つ個別に示されるかのように同程度に参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【0003】
本発明の実施形態は、一般に、配列決定のためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、配列決定システムおよび方法とともに使用されることができる消耗品デバイスに関する。
【背景技術】
【0004】
近年の半導体産業における微細化の進歩は、バイオテクノロジー専門家が、伝統的にかさばるセンシングツールを、いわゆるバイオチップ上の、より小型のフォームファクタに詰め込むことを開始することを可能にした。バイオチップをより堅牢、効率的、且つ費用効果的にするバイオチップのための技術を開発することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【0005】
本発明の実施形態は、一般に、配列決定のためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、配列決定システムおよび方法とともに使用されることができる消耗品デバイスに関する。
【0006】
いくつかの実施形態では、配列決定システムとともに使用するための消耗品デバイスが提供される。消耗品デバイスは、配列決定チップであって、配列決定チップが複数のウェルを含むことができ、各ウェルが作用電極を含む、配列決定チップと、少なくとも１つの流路を含むフローセルであって、少なくとも１つの流路が配列決定チップの複数のウェルの上に配置されるように、配列決定チップ上に配置されるように構成されている、フローセルと、少なくとも１つの流路と流体連通する管腔を有する少なくとも１つの入口ボスと、少なくとも１つの流路の少なくとも一部の上に配置された少なくとも１つの対向電極と、フローセルの少なくとも１つの入口ボスを受け入れるための少なくとも１つの入口ボスレセプタクルを含むフローセルカバーと、分注チップを受け入れるように構成された少なくとも１つの分注チップレセプタクルであって、少なくとも１つの分注チップレセプタクルが、少なくとも１つの入口ボスレセプタクルと流体連通している、少なくとも１つの分注チップレセプタクルと、を含むことができる。
【0007】
いくつかの実施形態では、配列決定チップは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７または８００万ウェルを含む。
【0008】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの分注チップレセプタクルは、漏斗形状である。
【0009】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの分注チップレセプタクルは、分注チップを通過するように寸法決めされた孔または管腔を介して少なくとも１つの入口ボスレセプタクルに接続される。
【0010】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスの管腔は、一定の直径を有する。
【0011】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスの管腔は、テーパ状である。
【0012】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスの管腔は、面取りされた入口開口部を含む。
【0013】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスは、分注チップに適合することができる変形可能な材料から作製される。
【0014】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスレセプタクルは、少なくとも１つの入口ボスが少なくとも１つの入口ボスレセプタクルに挿入されたときに少なくとも１つの入口ボスとのギャップを形成するように構成された湾曲面を有する。
【0015】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスレセプタクルは、面取りされた開口部を有する。
【0016】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの入口ボスは、単一の入口ボスに組み合わされた複数の入口管腔を含む。
【0017】
いくつかの実施形態では、各入口管腔は、円錐状開口部を有し、少なくとも１つの分注チップレセプタクルは、単一の入口ボスを受け入れるように構成された単一の入口ボスレセプタクルと流体連通する複数の分注チップレセプタクルを含み、単一の入口ボスレセプタクルは、各入口管腔の各円錐状開口部と嵌合するように構成された複数の円錐形シール面を含む。
【0018】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの分注チップレセプタクルは、穿刺可能な材料によってシールされる。
【0019】
いくつかの実施形態では、配列決定のために流体を消耗品デバイスに送達する方法が提供される。本方法は、消耗品デバイスの分注チップレセプタクルを覆っているシールを通して穿刺ツールを挿入することを含むことができる。消耗品デバイスは、配列決定チップであって、配列決定チップが複数のウェルを含み、各ウェルが作用電極を含む、配列決定チップと、少なくとも１つの流路を含むフローセルであって、少なくとも１つの流路が配列決定チップの複数のウェルの上に配置されるように、配列決定チップ上に配置されるように構成されている、フローセルと、少なくとも１つの流路と流体連通する管腔を有する少なくとも１つの入口ボスと、少なくとも１つの流路の少なくとも一部の上に配置された少なくとも１つの対向電極と、フローセルの少なくとも１つの入口ボスを受け入れるための少なくとも１つの入口ボスレセプタクルを含むフローセルカバーと、分注チップを受け入れるように構成された少なくとも１つの分注チップレセプタクルであって、少なくとも１つの分注チップレセプタクルが、少なくとも１つの入口ボスレセプタクルと流体連通している、少なくとも１つの分注チップレセプタクルと、を含むことができる。本方法は、穿刺ツールを分注チップレセプタクルから取り外し、分注チップレセプタクル内に延在する１つ以上のシール断片を残すことと、１つ以上のシール断片を過ぎて分注チップの遠位端を挿入することと、分注チップの遠位端を１つ以上のシール断片を過ぎて挿入するステップの後に、第１の流体が部分液滴として遠位端から遠位に延在するように、分注チップの遠位端から第１の流体を部分的に分注することと、部分液滴が分注チップレセプタクル内の第２の流体と液体－液体接続を形成するように分注チップを前進させることと、をさらに含むことができる。
【0020】
いくつかの実施形態では、本方法は、分注チップと少なくとも１つの入口ボスとの間に液密シールを形成するために、分注チップの遠位端を少なくとも１つの入口ボスレセプタクルの管腔内に前進させることをさらに含む。
【0021】
いくつかの実施形態では、本方法は、分注チップを通して少なくとも１つの流路に流体を送達することをさらに含む。
【0022】
いくつかの実施形態では、本方法は、穿刺ツールによって試薬リザーバのシールを穿刺することをさらに含み、第１の流体は、試薬リザーバ内に貯蔵される。
【0023】
いくつかの実施形態では、シールは、穿刺可能キャップである。
【0024】
いくつかの実施形態では、試薬リザーバは、ボトルおよびトラフからなる群から選択される。
【図面の簡単な説明】
【0025】
本発明の新規な特徴は、特に、以下の特許請求の範囲に説明される。本発明の特徴および利点の良好な理解は、本発明の原理が利用されている、実例となる実施形態を説明する、以下の詳細説明と、以下の添付の図面と、を参照して得られる。
【図1】ナノ細孔ベースの配列決定チップ内のセル１００の実施形態を示している。
【図2】ナノＳＢＳ技術を用いてヌクレオチド配列決定を行うセル２００の実施形態を示している。
【図3】プレロードされたタグを用いてヌクレオチド配列決定を実行しようとしているセルの実施形態を示している。
【図4】プレロードされたタグを用いた核酸配列決定のためのプロセス４００の実施形態を示している。
【図5】チップの動作の異なる段階中にナノ細孔ベースの配列決定チップのセルを通して異なる種類の液体または気体を流すための流体ワークフロープロセス５００の実施形態を示している。
【図6A】ナノ細孔ベースの配列決定チップにわたる液体または気体の例示的な流れを示している。
【図6B】ナノ細孔ベースの配列決定チップにわたる液体または気体の別の例示的な流れを示している。
【図7A】ナノ細孔ベースの配列決定チップにわたる第１の種類の流体の例示的な流れを示している。
【図7B】第１の流体が以前にチップを通って流れた後に、第２の流体がチップを通って流れることを示している。
【図8】液体および気体がチップ表面上を通過し、チップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲むフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム８００の平面図を示している。
【図10】ナノ細孔ベースの配列決定システム８００の別の例示的な図を示している。
【図11A】液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１１００の平面図を示している。
【図11B】平面１１１４の位置からシステムを通るシステム１１００の断面図を示している。
【図12A】ファンアウトプレナムを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１１００の別の例示的な図を示している。
【図13】ファンアウトプレナムを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１１００を流れる際に流体がたどる経路を示している。
【図14】液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１４００の平面図を示している。
【図15】液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１５００の平面図を示している。
【図16】液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１６００の平面図を示している。
【図17】液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１７００の平面図を示している。
【図18】液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１８００の平面図を示している。
【図19A】蛇行流路を有するナノ細孔ベースの配列決定システム１９００の一実施形態の例示的な図を示している。
【図19B】ナノ細孔ベースの配列決定システム１９００を形成するために一緒に積層される様々な構成要素を示している。
【図20】図２０Ａはバッキングプレートと、バッキングプレートの底面に位置する対向電極（視認できない）に接続されたフレキシブル平面回路との平面図を示している。図２０Ｂはバッキングプレートが上下逆さまに反転されたときの図２０Ａに示されるのと同じユニット２０００を示している。図２０Ｃは互いに積層されたユニット２０００の様々な構成要素を示している。
【図21A】流体をより容易に捕捉することができる鋭い縁部または鋭い隅部を有する流路２１００の断面図を示している。
【図21B】Ｄ字形の断面形状を有する流路２１０２の断面図を示している。
【図21C】Ｄ字形の断面形状を有する別の流路２１０６の断面図を示している。
【図22】Ｄ字形の断面形状を有する流路を有するナノ細孔ベースの配列決定システムの側面図を示している。
【図23】成形流路構成要素の実施形態を示す図である。
【図24】対向電極インサートの実施形態を示す図である。
【図25】成形流路構成要素用の金型の実施形態を示す図である。
【図26】金型から取り外された成形流路構成要素の実施形態を示す図である。
【図27】成形流路構成要素を利用するナノ細孔ベースの配列決定システムの実施形態の一部を示す図である。
【図28】ナノ細孔ベースの配列決定システム構成要素のクランプの実施形態を示す図である。
【図29】封入されたワイヤボンドの実施形態を示す図である。
【図30】単一の製造ステップにおいてワイヤボンドを１つ以上の流路構成要素とともに封入する実施形態を示す図である。
【図31A】フローセルと分注チップとの間に流体シールを形成するのを助けるアダプタの実施形態を示している。
【図31B】フローセルと分注チップとの間に流体シールを形成するのを助けるアダプタの実施形態を示している。
【図33A】フローセルに組み込まれることができる流体インターフェースの追加の実施形態を示している。
【図33B】フローセルに組み込まれることができる流体インターフェースの追加の実施形態を示している。
【図33C】フローセルに組み込まれることができる流体インターフェースの追加の実施形態を示している。
【図34A】流体シールを形成するためにフローセルの流体インターフェースに挿入されることができる分注チップの実施形態を示している。
【図34B】流体シールを形成するためにフローセルの流体インターフェースに挿入されることができる分注チップの実施形態を示している。
【図34C】流体シールを形成するためにフローセルの流体インターフェースに挿入されることができる分注チップの実施形態を示している。
【図34D】流体シールを形成するためにフローセルの流体インターフェースに挿入されることができる分注チップの実施形態を示している。
【図34E】流体シールを形成するためにフローセルの流体インターフェースに挿入されることができる分注チップの実施形態を示している。
【図35A】分注チップの別の実施形態を示している。
【図35B】分注チップの別の実施形態を示している。
【図37A】フローセルのレセプタクルへの穿刺ツールの挿入を示している。
【図37B】フローセルのレセプタクルへの穿刺ツールの挿入を示している。
【図39A】フローセルに気泡を導入しない方法で流体インターフェースに分注チップを挿入する方法を示している。
【図39B】フローセルに気泡を導入しない方法で流体インターフェースに分注チップを挿入する方法を示している。
【図39C】フローセルに気泡を導入しない方法で流体インターフェースに分注チップを挿入する方法を示している。
【図39D】フローセルに気泡を導入しない方法で流体インターフェースに分注チップを挿入する方法を示している。
【図39E】フローセルに気泡を導入しない方法で流体インターフェースに分注チップを挿入する方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明は、プロセス、装置、システム、物質の組成、コンピュータ可読記憶媒体上に具現化されたコンピュータプログラム製品、および／またはプロセッサに結合されたメモリに記憶された命令および／またはメモリによって提供された命令を実行するように構成されたプロセッサなどのプロセッサとを含む、多くの方法で実装されることができる。本明細書では、これらの実装、または本発明が取り得る任意の他の形態を、技術と呼ぶことができる。一般に、開示されたプロセスのステップの順序は、本発明の範囲内で変更されることができる。特に明記しない限り、タスクを実行するように構成されるものとして説明されるプロセッサまたはメモリなどの構成要素は、所与の時間にタスクを実行するように一時的に構成される一般的な構成要素、またはタスクを実行するように製造される特定の構成要素として実装されてもよい。本明細書で使用される場合、「プロセッサ」という用語は、コンピュータプログラム命令などのデータを処理するように構成された１つ以上のデバイス、回路、および／または処理コアを指す。
【0027】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細な説明が、本発明の原理を示す添付の図面とともに以下に提供される。本発明は、そのような実施形態に関連して説明されるが、本発明は、いかなる実施形態にも限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定され、本発明は、多数の代替形態、変更形態および均等物を包含する。本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が以下の説明に記載される。これらの詳細は、例示の目的で提供されており、本発明は、これらの具体的な詳細の一部または全部なしで特許請求の範囲にしたがって実施されることができる。明確にするために、本発明に関連する技術分野で知られている技術的材料は、本発明が不必要に不明瞭にならないように詳細には説明されていない。
【0028】
内径が１ナノメートルのオーダーの細孔サイズを有するナノ細孔膜デバイスは、素早いヌクレオチド配列決定において有望であることが示されている。電位が、伝導性流体に浸されたナノ細孔にわたって印加されると、ナノ細孔にわたるイオンの伝導に起因する小イオン電流が観察されることができる。電流のサイズは、細孔サイズに敏感である。
【0029】
ナノ細孔ベースの配列決定チップは、ＤＮＡ配列決定に使用されることができる。ナノ細孔ベースの配列決定チップは、アレイとして構成された多数のセンサセルを組み込んでいる。例えば、１００万個のセルのアレイは、１０００行×１０００列のセルを含むことができる。
【0030】
図１は、ナノ細孔ベースの配列決定チップ内のセル１００の実施形態を示している。膜１０２が、セルの表面上に形成される。いくつかの実施形態では、膜１０２は脂質二重層である。タンパク質ナノ細孔膜貫通分子複合体（ＰＮＴＭＣ）および目的の分析物を含むことができるバルク電解質１１４は、セルの表面上に直接配置される。単一のＰＮＴＭＣ１０４がエレクトロポレーションによって膜１０２に挿入される。アレイ内の個々の膜は、化学的にも電気的にも互いに接続されていない。したがって、アレイ内の各セルは、独立した配列決定機であり、ＰＮＴＭＣに関連する単一のポリマー分子に固有のデータを生成する。ＰＮＴＭＣ１０４は、分析物に対して作用し、そうでなければ不透過性の二重層を通るイオン電流を調節する。
【0031】
引き続き図１を参照すると、アナログ測定回路１１２は、電解質の薄膜１０８によって覆われた金属電極１１０に接続されている。電解質の薄膜１０８は、イオン不透過膜１０２によってバルク電解質１１４から絶縁されている。ＰＮＴＭＣ１０４は、膜１０２を横切り、バルク液体から作用電極１１０に流れるイオン電流の唯一の経路を提供する。セルはまた、電気化学的電位センサである対向電極（ＣＥ）１１６を含む。セルはまた、参照電極１１７を含む。
【0032】
いくつかの実施形態では、ナノ細孔アレイは、合成による単一分子ナノ細孔ベースの配列決定（Ｎａｎｏ－ＳＢＳ）技術を使用した並列配列決定を可能にする。図２は、ナノＳＢＳ技術を用いてヌクレオチド配列決定を行うセル２００の実施形態を示している。ナノＳＢＳ技術では、配列決定する鋳型２０２とプライマーがセル２００に導入される。この鋳型－プライマー複合体に、４つの異なるタグ付けされたヌクレオチド２０８がバルク水相に添加される。正しくタグ付けされたヌクレオチドがポリメラーゼ２０４と複合体を形成すると、タグの尾部は、ナノ細孔２０６のバレル内に配置される。ナノ細孔２０６のバレル内に保持されたタグは、固有のイオン遮断シグナル２１０を生成し、それにより、タグの異なる化学構造に起因して付加された塩基を電子的に識別する。
【0033】
図３は、プレロードされたタグを用いてヌクレオチド配列決定を実行しようとしているセルの実施形態を示している。ナノ細孔３０１は、膜３０２内に形成される。酵素３０３（例えば、ＤＮＡポリメラーゼなどのポリメラーゼ）がナノ細孔と会合される。場合によっては、ポリメラーゼ３０３は、ナノ細孔３０１に共有結合される。ポリメラーゼ３０３は、配列決定される核酸分子３０４と会合される。いくつかの実施形態では、核酸分子３０４は環状である。いくつかの場合、核酸分子３０４は線状である。いくつかの実施形態では、核酸プライマー３０５は、核酸分子３０４の一部にハイブリダイズされる。ポリメラーゼ３０３は、一本鎖核酸分子３０４を鋳型として使用して、プライマー３０５へのヌクレオチド３０６の取り込みを触媒する。ヌクレオチド３０６は、タグ種（「タグ」）３０７を含む。
【0034】
図４は、プレロードされたタグを用いた核酸配列決定のためのプロセス４００の実施形態を示している。段階Ａでは、タグ付けされたヌクレオチド（Ａ、Ｔ、Ｇ、またはＣの４つの異なるタイプのうちの１つ）は、ポリメラーゼと会合されていない。段階Ｂでは、タグ付けされたヌクレオチドがポリメラーゼと会合される。段階Ｃでは、ポリメラーゼは、ナノ細孔に近接している。タグは、膜および／またはナノ細孔を横切って印加される電圧によって生成される電界によってナノ細孔内に引き込まれる。
【0035】
関連するタグ化ヌクレオチドのいくつかは、核酸分子と塩基対を形成していない。これらの対になっていないヌクレオチドは、典型的には、正しく対になっているヌクレオチドが、ポリメラーゼに関連付けられたままとなる時間スケールよりも短い時間スケール内に、ポリメラーゼにより排斥される。対になっていないヌクレオチドは、ポリメラーゼと一時的にのみ会合されるため、図４に示すプロセス４００は、典型的には段階Ｂを超えて進行しない。
【0036】
ポリメラーゼがナノ細孔にドッキングする前、ナノ細孔のコンダクタンスは、約３００ピコシーメンス（３００ｐＳ）である。段階Ｃでは、ナノ細孔のコンダクタンスは、４つのタイプのタグ付けされたヌクレオチドのうちの１つに対応する約６０ｐＳ、８０ｐＳ、１００ｐＳまたは１２０ｐＳである。ポリメラーゼは、異性化およびトランスリン酸化反応を受けて、ヌクレオチドを成長中の核酸分子に組み込み、タグ分子を放出する。特に、タグがナノ細孔内に保持されると、タグの異なる化学構造に起因して固有のコンダクタンス信号（例えば、図２の信号２１０を参照）が生成され、それにより、付加された塩基を電子的に識別する。サイクル（すなわち、段階ＡからＥまたは段階ＡからＦ）を繰り返すことにより、核酸分子の配列決定が可能になる。段階Ｄでは、放出されたタグは、ナノ細孔を通過する。
【0037】
いくつかの場合、図４の段階Ｆに見られるように、成長中の核酸分子に組み込まれていないタグ付けされたヌクレオチドもナノ細孔を通過する。組み込まれていないヌクレオチドは、場合によってはナノ細孔によって検出されることができるが、本方法は、ヌクレオチドがナノ細孔において検出される時間に少なくとも部分的に基づいて、組み込まれたヌクレオチドと組み込まれていないヌクレオチドとを区別するための手段を提供する。組み込まれていないヌクレオチドに結合したタグは、ナノ細孔を迅速に通過し、短期間（例えば、１０ｍｓ未満）だけ検出されるが、組み込まれたヌクレオチドに結合したタグは、ナノ細孔にロードされ、長期間（例えば、少なくとも１０ｍｓ）だけ検出される。
【0038】
図５は、チップの動作の異なる段階中にナノ細孔ベースの配列決定チップのセルを通して異なる種類の流体（液体または気体）を流すための流体ワークフロープロセス５００の実施形態を示している。ナノ細孔ベースの配列決定チップは、初期化および較正段階（段階５０２）、膜形成段階（段階５０４）、ナノ細孔形成段階（段階５０６）、配列決定段階（段階５０８）、ならびに洗浄およびリセット段階（段階５１０）を含む異なる段階で動作する。
【0039】
初期化および較正段階５０２において、塩緩衝液が、５１２において、ナノ細孔ベースの配列決定チップのセルを通って流される。塩緩衝液は、塩化カリウム（ＫＣｌ）、酢酸カリウム（ＫＡｃ）、トリフルオロ酢酸ナトリウム（ＮａＴＦＡ）などとすることができる。
【0040】
膜形成段階５０４では、脂質二重層などの膜が各セルの上に形成される。５１４において、脂質とデカンの混合物がセル上に流される。５１６において、塩緩衝液がセル上に流される。５１８において、脂質二重層にわたる電圧測定が行われて、脂質二重層が適切に形成されているかどうかを判定する。脂質二重層が適切に形成されていないと判定された場合、ステップ５１６が繰り返され、そうでない場合、プロセスはステップ５２０に進む。５２０において、塩緩衝液が再び導入される。
【0041】
ナノ細孔形成段階５０６では、ナノ細孔が各セルの上の二重層に形成される。５２２において、試料および細孔／ポリメラーゼ混合物がセル上に流される。
【0042】
配列決定段階５０８では、ＤＮＡ配列決定が行われる。５２４において、ＳｔａｒｔＭｉｘがセル上に流され、配列決定情報が収集されて記憶される。ＳｔａｒｔＭｉｘは、配列決定プロセスを開始する試薬である。配列決定段階の後、プロセスの一サイクルが５２６において完了する。
【0043】
洗浄およびリセット段階５１０では、ナノ細孔ベースの配列決定チップは、チップがさらなる用途のためにリサイクルされることができるように洗浄およびリセットされる。５２８において、界面活性剤がセル上に流される。５３０において、エタノールがセル上に流される。この例では、チップを洗浄するために界面活性剤およびエタノールが使用される。しかしながら、代替の流体が使用されてもよい。ステップ５２８および５３０はまた、チップが適切に洗浄されることを確実にするために複数回繰り返されてもよい。ステップ５３０の後、脂質二重層および細孔が除去され、流体ワークフロープロセス５００は、初期化および較正段階５０２において再び繰り返されることができる。
【0044】
上述したプロセス５００に示すように、有意に異なる特性（例えば、圧縮性、疎水性、および粘度）を有する複数の流体が、ナノ細孔ベースの配列決定チップの表面上のセンサのアレイ上に流される。効率を向上させるために、アレイ内の各センサは、一貫した方法で流体またはガスに曝されるべきである。例えば、異なる種類の流体のそれぞれは、流体またはガスがチップに送達され、各セルの表面を均一にコーティングおよび接触し、次いでチップから外に送達されることができるように、ナノ細孔ベースの配列決定チップ上に流されるべきである。上述したように、ナノ細孔ベースの配列決定チップは、アレイとして構成された多数のセンサセルを組み込む。ナノ細孔ベースの配列決定チップがますます多くのセルを含むようにスケーリングされるにつれて、チップのセルにわたる異なる種類の流体またはガスの均一な流れを達成することはより困難になる。
【0045】
図６Ａは、ナノ細孔ベースの配列決定チップにわたる流体の例示的な流れを示している。図６Ａにおいて、入口（例えば、管）６０４は、流体をナノ細孔ベースの配列決定チップ６０２に送達し、出口６０６は、流体またはガスをチップから送達する。入口とナノ細孔ベースの配列決定チップとの間の幅の差により、流体またはガスがチップ６０２に入ると、流体またはガスは、チップの中央部分のセルではなく外周に近いセルを覆う経路を通って流れる。
【0046】
図６Ｂは、ナノ細孔ベースの配列決定チップにわたる流体の別の例示的な流れを示している。図６Ｂにおいて、入口６１０は、流体をナノ細孔ベースの配列決定チップ６０８に送達し、出口６１２は、流体またはガスをチップから外に送達する。流体またはガスがチップ６０８に入ると、流体またはガスは、チップの中央部分に近いセルを覆うが、チップの外周に近いセルを覆わない経路を通って流れる。
【0047】
上記の図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ナノ細孔ベースの配列決定チップは、フローチャンバ内に１つ以上の「デッド」ゾーンを有する。図６Ａに示す実施形態では、デッドゾーンは、チップの中央付近に分布している。図６Ｂに示す実施形態では、デッドゾーンは、チップの外周の近くに分布している。デッドゾーンの下方のチップアレイ内のセンサは、少量の流体またはゆっくりとした流体の流れに曝され、一方、デッドゾーンの外側のセンサは、過剰なまたは速い流体の流れに曝される。
【0048】
さらにまた、第２の流体の導入は、デッドゾーン内の第１の流体を効果的に変位させない可能性がある。図７Ａは、ナノ細孔ベースの配列決定チップにわたる第１の種類の流体の例示的な流れを示している。この例では、デッドゾーンがナノ細孔ベースの配列決定チップの隅部に位置するため、チップの隅部は、チップの他の部分よりも遅く第１の流体に曝されるが、最終的に隅部は第１の流体で満たされる。図７Ｂは、第１の流体が以前にチップを通って流れた後に、第２の流体がチップを通って流れることを示している。デッドゾーンがチップの隅部に位置するため、第２の流体は、短期間内に隅部において第１の流体を変位させることができない。結果として、アレイ内のセンサは、一貫して正しい量の流体に曝されない。
【0049】
フローチャンバの設計はまた、適切な厚さを有する脂質二重層の形成に影響を及ぼすことがある。図５のプロセス５００のステップ５１４を参照すると、脂質とデカンの混合物がセル上に流され、各セルの上に厚い脂質層が作られる。脂質層の厚さを減少させるために、いくつかの実施形態では、プロセス５００のステップ５１６において、センサ上に１つ以上の気泡が流されて、脂質層をより薄い層に掻き取る。フローチャンバの設計は、全てのセンサにわたって均一な拭き取り動作が実行されるように、空気と脂質層との間の掻き取り境界を制御するように最適化されるべきである。さらに、気泡がフローチャンバを横切って途中で崩壊するのを防止するために、フローチャンバの設計が最適化されることができる。そうでなければ、チップ内の脂質層の一部のみが掻き取られるまたは「薄くされる」。
【0050】
引き続き図６および図７を参照すると、フローチャンバがチップの一端から反対側の端部に流体を流すとき、いくつかの実施形態では、異なる圧力および速度を使用して流体および気泡の流れを制御することによって、チップ内のデッドゾーンのサイズおよび気泡の崩壊が低減されることができる。しかしながら、改善は限定的である。
【0051】
図８は、液体および気体がチップ表面上を通過し、チップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲むフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム８００の平面図を示している。この例では、ナノ細孔アレイチップ８０２は、４×４行－列配置の１６個のセンサバンク（８０４）を含む。しかしながら、センサセルの他の配置も同様に使用されることができる。システム８００は、フローチャンバの上方に配置された対向電極８１２を含む。流体は、入口８０６からチップ８０２の上のフローチャンバに導かれ、流体は、出口８０８を介してフローチャンバの外に導かれる。入口および出口は、管または針とすることができる。入口８０６および出口８０８は、それぞれ、ナノ細孔アレイチップ８０２の互いに対角線上にある２つの隅部のうちの一方に配置される。チャンバは、入口の幅よりもかなり広いため、流体またはガスがチャンバに入ると、流体またはガスは、チップの残りの２つの隅部に近いセルよりもチップの中央部分に近いより多くのセルを覆う異なる経路８１０を通って流れる。流体またはガスは、１つの隅部から別の対角隅部に移動し、残りの隅部のデッドゾーンに閉じ込められた流体を残す。
【0052】
図９は、図８に示すナノ細孔ベースの配列決定システム８００を形成するために一緒に組み立てられた様々な構成要素を示している。システム８００は、プリント回路基板９０２、ナノ細孔アレイチップ８０２、ガスケット９０４、フレキシブル平面回路９１０によってコネクタ９１２に接続された対向電極および参照電極９０６、トップカバー９１４、入口／出口ガイド９１６、入口８０６、および出口８０８を含む様々な構成要素を含む。
【0053】
図１０は、ナノ細孔ベースの配列決定システム８００の別の例示的な図を示している。フローチャンバは、トップカバー９１４とガスケット９０４とナノ細孔アレイチップ８０２との間に形成される空間である。チャンバ容積は、図１０において１００２として示されている。
【0054】
図１１Ａは、液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１１００の平面図を示している。図１１Ｂは、平面１１１４の位置からシステムを通るシステム１１００の断面図を示している。
【0055】
流体は、入口１１０２を通ってシステム１１００内に導かれる。入口１１０２は、管または針とすることができる。例えば、管または針は、１ミリメートルの直径を有することができる。流体またはガスをフローチャンバに直接供給する代わりに、入口１１０２は、流体またはガスをファンアウトのプレナム空間またはリザーバ１１０６に供給する。システム１１００の平面図（図１１Ａ）に示すように、ファンアウトプレナム１１０６は、ファンアウトプレナム１１０６と交差する（図１１Ｂを参照）入口１１０２の小さなオリフィス１１１８である中心点から流体またはガスを外側に導く。ファンアウトプレナム１１０６は、オリフィス１１１８から扇形形状に広がる。例えば、図１１Ａに示す扇形形状は、略三角形形状である。しかしながら、流体またはガスを小さなオリフィス１１１８から外側に導く他の同様の形状も同様に使用されることができる。一例では、オリフィス１１１８の幅は１ミリメートルであり、ファンアウトプレナム１１０６は、４つのセンサバンク１１２２の一列の幅である７ミリメートルまで広がっている。
【0056】
システム１１００の断面図（図１１Ｂ）を参照すると、流体またはガスは、最初にファンアウトプレナム１１０６を充填し、次いで、滝のように、フローチャンバ１１１６と交差する狭いスリットまたはスロット１１０８上にこぼれて排出される。フローチャンバ１１１６は、流体またはガスがナノ細孔アレイチップ１１２０の表面上を通過してセンサに接触することを可能にする。スリット１１０８がセンサバンク１１２２の列にわたって広がるため、流体またはガスは、センサセルにわたってより均一に流れ、チップ内のデッドゾーンの数および面積を減少させる。流体またはガスがチップを横切って掃引すると、流体またはガスは、チップの反対側の端部にある第２の狭いスリット１１１２に到達し、流体またはガスはスリット１１１２を通って逆ファンアウト型プレナム１１１０まで導かれる。逆ファンアウトプレナム１１１０は、逆ファンアウトプレナム１１１０と交差する（図１１Ｂを参照）出口１１０４の小さなオリフィス１１１９である中心点に向かって流体またはガスを導く。次いで、流体またはガスは、出口１１０４を介してシステム１１００の外に導かれる。
【0057】
図１２Ａは、ファンアウトプレナムを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１１００の別の例示的な図を示している。図１２Ｂは、図１１に示すナノ細孔ベースの配列決定システム１１００を形成するために一緒に組み立てられた様々な構成要素を示している。システム１１００は、プリント回路基板１２０１、ナノ細孔アレイチップ１１２０、ガスケット１２０２、ガスケットカバー１２０４、中間プレート１２０６、中間プレート１２０８、参照電極１２１４、中間プレート１２１０、対向電極１２１８、参照電極１２１６、上部プレート１２１２、入口１１０２、および出口１１０４を含む様々な構成要素を含む。
【0058】
ファンアウトプレナムは、上部プレート１２１２と、中間層１２１０上のファンアウトボイド１２２０と、中間層１２０８との間に形成された空間である。スリット１１０８は、中間プレート１２０８に設けられたスリット１１０８Ａと、中間プレート１２０６に設けられたスリット１１０８Ｂと、ガスケットカバー１２０４に設けられたスリット１１０８Ｃとを並べて、中間プレート１２０８と中間プレート１２０６とガスケットカバー１２０４とを重ねた空間である。フローチャンバは、ガスケットカバー１２０４とガスケット１２０２とナノ細孔アレイチップ１１２０との間に形成される空間である。
【0059】
図１３は、ファンアウトプレナムを備えたナノ細孔ベースの配列決定システム１１００を流れる際に流体がたどる経路を示している。流体は、入口１１０２を流れ落ち（経路１３０２Ａを参照）、最初にファンアウトプレナム１１０６を満たし（経路１３０２Ｂを参照）、次いで、フローチャンバと交差するスリット１１０８上にこぼれて排出される（経路１３０２Ｃを参照）。フローチャンバは、経路１３０２Ｄに示すように、流体またはガスがナノ細孔アレイチップの表面を通過してセンサに接触することを可能にする。スリット１１０８は、センサバンクの列にわたって広がるため、流体またはガスはセンサセルにわたってより均一に流れ、チップ内のデッドゾーンの数および面積を減少させる。流体またはガスがチップを横切って掃引すると、流体またはガスは、チップの反対側の端部のスリット１１１２に到達し、流体またはガスは、スリット１１１２を通って上方へと（経路１３０２Ｅを参照）逆ファンアウト型プレナム１１１０まで導かれる。逆ファンアウトプレナム１１１０は、逆ファンアウトプレナム１１１０と交差する出口１１０４の小さなオリフィスである中心点に向かって（経路１３０２Ｆを参照）流体またはガスを収束させる。次いで、流体またはガスは、経路１３０２Ｇに示すように、出口１１０４を介してシステム１１００の外に導かれる。
【0060】
図１４は、液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１４００の平面図を示している。フローチャンバは、複数の流路１４０８に分割され、各流路１４０８は、センサバンク１４０６の単一の列（または単一の行）の真上を流れるように流体を導く。図１４に示すように、システム１４００は、４つの入口１４０２および４つの出口１４０４を含む。
【0061】
図１４を参照すると、流体は、４つの入口１４０２を通って並列にシステム１４００内に導かれる。入口１４０２は、管または針とすることができる。例えば、管または針は、１ミリメートルの直径を有することができる。単一の連続空間を有する広いフローチャンバに流体またはガスを直接供給する代わりに、入口１４０２のそれぞれは、流体またはガスをセンサバンク１４０６の単一のカラムの真上を流れるように導く別個の流路１４０８に流体またはガスを供給する。流路１４０８は、チャンバを流路に分割する仕切り１４１０を有する上部プレートおよびガスケットを互いに積み重ね、次いでそれらをチップの上部に取り付けることによって形成されることができる。流体またはガスが流路１４０８を通ってチップの反対側に流れると、流体またはガスは、４つの出口１４０４を通って並列に上方に導かれ、システム１４００から出る。
【0062】
図１５は、液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１５００の平面図を示している。システム１４００と同様に、システム１５００のフローチャンバは、複数の流路１５０２に分割されるが、各流路１５０２は、流体をセンサバンク１５０４の２つの列（または２つの行）の真上を流れるように導く。流路の幅は、約３．５ミリメートルである。図１５に示すように、システム１５００は、２つの入口１５０６および２つの出口１５０８を含む。
【0063】
システム１４００およびシステム１５００の双方は、流体がチップ表面上の全てのセンサの上でより均一に流れることを可能にする。流路幅は、毛細管現象が効果を有するように十分に狭くなるように構成される。より具体的には、表面張力（流体内の凝集によって引き起こされる）および流体と封入面との間の接着力は、流体を一緒に保持するように作用し、それによって流体または気泡が破壊されてデッドゾーンを形成するのを防止する。したがって、センサバンクの幅が十分に狭い場合、流路のそれぞれは、センサバンクの２つ以上の列（または２つ以上の行）の真上に流体を流すことができる。この場合、システム１５００を使用することができる。センサバンクの幅が十分に狭くない場合、各流路は、センサバンクの１つの列（または１つの行）の真上の流体のみを流すことができる。この場合、システム１４００を使用することができる。
【0064】
図１６は、液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１６００の平面図を示している。フローチャンバは、２つの馬蹄形の流路１６０８に分割され、各流路１６０８は、チップの一端から反対側の端部までセンサバンク１６０６の単一の列（または単一の行）の真上を流れるように流体を導き、次いで、ループバックしてセンサバンクの第２の隣接する列の真上をチップの元の端部まで流れるように流体を導く。図１６に示すように、システム１６００は、２つの入口１６０２および２つの出口１６０４を含む。
【0065】
図１６を参照すると、流体は、２つの入口１６０２を通って並列にシステム１６００内に導かれる。入口１６０２は、管または針とすることができる。例えば、管または針は、１ミリメートルの直径を有することができる。単一の連続空間を有する広いフローチャンバに流体またはガスを直接供給する代わりに、入口１６０２のそれぞれは、流体またはガスをセンサバンク１６０６の単一のカラムの真上を流れるように導く別個の流路１６０８に流体またはガスを供給する。流路１６０８は、チャンバを流路に分割する仕切り１６１０を有する上部プレートおよびガスケットを互いに積み重ね、次いでそれらをチップの上部に取り付けることによって形成されることができる。流体またはガスが流路１６０８を通って流れると、流体またはガスは、２つの出口１６０４を通って並列に上方に導かれ、システム１６００から出る。
【0066】
図１７は、液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む別の改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１７００の平面図を示している。システム１６００と同様に、システム１７００のフローチャンバは、馬蹄形流路１７０８を含むが、馬蹄形流路１７０８は、流体をセンサバンク１７０６の２列（または２行）の真上を流れるように導く。流路の幅は、約３．５ミリメートルである。図１７に示すように、システム１７００は、入口１７０２および出口１７０４を含む。
【0067】
システム１７００およびシステム１７００の双方は、流体がチップ表面上の全てのセンサの上でより均一に流れることを可能にする。流路幅は、毛細管現象が効果を有するように十分に狭くなるように構成される。より具体的には、表面張力（流体内の凝集によって引き起こされる）および流体と封入面との間の接着力は、流体を一緒に保持するように作用し、それによって流体または気泡が破壊されてデッドゾーンを形成するのを防止する。したがって、センサバンクの幅が十分に狭い場合、馬蹄形流路のそれぞれは、センサバンクの２つ以上の列（または２つ以上の行）の真上に流体を流すことができる。この場合、システム１７００を使用することができる。センサバンクの幅が十分に狭くない場合、馬蹄形流路のそれぞれは、センサバンクの１つの列（または１つの行）の真上の流体のみを流すことができる。この場合、システム１６００を使用できる。
【0068】
いくつかの実施形態では、ナノ細孔ベースの配列決定システムは、流体を流路の長さに沿ってチップの異なるセンサ上を横切るように導く蛇行流体流路を有する改良されたフローチャンバを含む。図１８は、液体および気体がチップ表面を通過してチップ表面上のセンサに接触することを可能にするシリコンチップを囲む改良されたフローチャンバを有するナノ細孔ベースの配列決定システム１８００の平面図を示している。フローチャンバは、流体をチップの一端から反対側の端部までセンサバンク１８０６の単一の列（または単一の行）の真上を流れるように導き、次いで流体をループバックして、センサバンクの他の隣接する列の真上を流れるように、センサバンクの全てが少なくとも一度横断するまで繰り返し導く蛇行流路または巻線流路１８０８を含む。図１８に示すように、システム１８００は、入口１８０２および出口１８０４を含み、蛇行流路または巻線流路１８０８は、１６個全てのセンサバンク１８０６にわたって流体を入口１８０２から出口１８０４に流すように導く。
【0069】
図１８を参照すると、流体は、入口１８０２を通ってシステム１８００内に導かれる。入口１８０２は、管または針とすることができる。例えば、管または針は、１ミリメートルの直径を有することができる。流体またはガスを単一の連続空間を有する広いフローチャンバに直接供給する代わりに、入口１８０２は、流体またはガスを蛇行流路１８０８に供給し、蛇行流路１８０８を介して直列に接続されたセンサバンク１８０６のカラムの真上を流れるように流体またはガスを導く。蛇行流路１８０８は、チャンバを蛇行流路に分割する仕切り１８１０を有する上部プレートおよびガスケットを互いに積み重ね、次いでそれらをチップの上部に取り付けることによって形成されることができる。流体またはガスが蛇行流路１８０８を通って流れると、流体またはガスは、出口１８０４を通って上方に導かれ、システム１８００から出る。
【0070】
システム１８００は、流体がチップ表面上の全てのセンサの上でより均一に流れることを可能にする。流路幅は、毛細管現象が効果を有するように十分に狭くなるように構成される。より具体的には、表面張力（流体内の凝集によって引き起こされる）および流体と封入面との間の接着力は、流体を一緒に保持するように作用し、それによって流体または気泡が破壊されてデッドゾーンを形成するのを防止する。例えば、流路は、１ミリメートル以下の幅を有することができる。狭い流路は、流体の制御された流れを可能にし、流体またはガスの以前の流れからの残留物の量を最小にする。
【0071】
図１９Ａは、蛇行流路を有するナノ細孔ベースの配列決定システム１９００の実施形態の例示的な図を示している。図１９Ｂは、ナノ細孔ベースの配列決定システム１９００を形成するために一緒に積層される様々な構成要素を示している。システム１９００は、プリント回路基板１９０１、ナノ細孔アレイチップ１９０２、仕切り１９０３を有するガスケット１９０４、バッキングプレート１９０７、バッキングプレート１９０７の下側の対向電極１９０６、対向電極１９０６に接続するフレキシブル平面回路１９１６、入口１９０８、出口１９１０、ばね板１９１２、および複数の締結ハードウェア１９１４を含む様々な構成要素を含む。蛇行流路は、バッキングプレート１９０７とガスケット１９０４とナノ細孔アレイチップ１９０２との間に形成される空間である。
【0072】
図２０Ａは、バッキングプレートと、バッキングプレートの底面に位置する対向電極（視認できない）に接続されたフレキシブル平面回路との平面図を示している。図２０Ｂは、バッキングプレートが上下逆さまに反転されたときの図２０Ａに示されるのと同じユニット２０００を示している。この図に示されるように、対向電極または共通電極１９０６は、蛇行形状、螺旋形状または巻線形状を有する。図１９Ｂに戻って参照すると、対向電極の蛇行形状は、ガスケット１９０４の蛇行流路と一致し、対向電極は、ガスケットの仕切り１９０３によって塞がれることなくセンサバンクの真上に配置される。仕切り１９０３は、仕切りがセンサバンク上の流体またはガスの流れを妨げないように、センサバンクの間に配置される。
【0073】
図２０Ｃは、互いに積層されたユニット２０００の様々な構成要素を示している。ユニット２０００は、誘電体層２００２と、フィルム２００４上の対向電極１９０６と、参照電極２００６と、参照電極２００８と、フレキシブル平板回路１９１６と、バッキングプレート１９０７とを含む。
【0074】
図１９Ｂおよび図２０Ｃは、対向電極、ガスケット、およびシリコンチップをともに有するバッキングプレートを積層することによって流路が形成されることを示している。しかしながら、対向電極を有するバッキングプレートおよびガスケットは、電極材料からなる単一のユニットとして一体化されてもよく、ユニットは、蛇行流路を形成するように機械加工される。
【0075】
フローチャンバの幾何学的形状および寸法に加えて、他の特徴はまた、チップ表面上の全てのセンサの上の流体のより均一な流れを容易にすることができる。図２１Ａは、流体をより容易に捕捉することができる鋭い縁部または鋭い隅部を有する流路２１００の断面図を示している。図２１Ｂは、湾曲した屋根２１０３およびＤ字形の断面形状を有する流路２１０２の断面図を示している。鋭い縁部または鋭い隅部は、丸い滑らかな表面に置き換えられる。図２１Ｃは、湾曲した屋根２１０７を有する別の流路２１０６の断面図を示している。図２２は、Ｄ字形の断面形状を有する流路を有するナノ細孔ベースの配列決定システム２２００の側面図を示している。
【0076】
チップ表面上の全てのセンサの上部の流体の流れに影響を及ぼす別の要因は、流路の高さである。例えば、流路の高さは、１ミリメートル以下に制限されるべきである。一実施形態では、流路の高さは、０．２５ミリメートルである。チップ表面上の全てのセンサの上の流体の流れに影響を及ぼす他の要因は、流路を画定する表面の表面特性、流体の流量、流体およびガスの圧力などを含む。
【0077】
図２３は、成形流路構成要素の実施形態を示す図である。いくつかの実施形態では、図２３に示す構成要素は、図１８に示す流路の少なくとも一部を形成する。図１９Ｂに示すように、仕切り１９０３を有するガスケット１９０４は、流路を正しく組み立てるために、組み立て中にバッキングプレート１９０７の下側の対向電極１９０６と慎重に位置合わせされなければならない。さらに、図２０Ｃに示すように、誘電体層２００２、対向電極１９０６、フィルム２００４、およびバッキングプレート１９０７は、組み立て中に慎重に位置合わせされなければならない。組み立て中にそのような多数の構成要素を一緒に位置合わせさせる必要があると、製造コストおよびエラーのリスクを増加させる可能性がある複雑さが生じる。したがって、ナノ細孔システムの流路／チャンバを形成するための効率的で信頼性の高い方法が必要とされている。
【0078】
成形流路構成要素２３０２は、成形部２３０４と、対向電極部２３０６とを含む。成形流路構成要素２３０２がナノ細孔アレイチップ（例えば、チップ１９０２）上に配置されて固定されると、成形流路構成要素２３０２に示されている蛇行空隙（例えば、対向電極部２３０６は、成形部２３０４の蛇行した空隙を通って露出している）は、流体をナノ細孔アレイチップの異なるセンサ上を横切るように導く流体流路のフローチャンバになる。成形部２３０４は、蛇行流路の長さに沿って流体の流れを案内する図示の隆起した仕切りを含む。成形流路構成要素２３０２は、入口２３１２および出口２３１４を含む。入口２３１２および出口２３１４の双方は、流体流チャンバ／流路に出入りする流体／ガス流を提供する管状流路を含む。入口／出口管状流路は、少なくとも部分的に成形部２３０４によって形成され、対向電極部２３０６を通過する。
【0079】
成形部２３０４は、対向電極部２３０６の上に成形されている。例えば、対向電極部２３０６は、金型内に配置され、金型内に成形材料が注入されて対向電極部２３０６の上に成形部２３０４を形成し、成形流路構成要素２３０２を作製した。成形部２３０４の材料の例は、エラストマーである。対向電極部２３０６の例は、金属（例えば、窒化チタンによってスパッタリング／コーティングされたステンレス鋼）である。
【0080】
図２４は、対向電極インサートの実施形態を示す図である。いくつかの実施形態では、対向電極インサート２４００は、組み立て後に図２３の対向電極部２３０６になる。対向電極インサート２４００は、金属（例えば、ステンレス鋼、鋼、アルミニウムなど）、半導体材料（例えば、ドープされたシリコン）、または剛性もしくは可撓性とすることができる他の導電性材料（例えば、箔）から作製されることができる。いくつかの実施形態では、対向電極インサート２４００は、導電性材料でコーティングおよび／またはスパッタリングされている。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）が、対向電極インサート２４００を被覆するために基材（例えば、ガラス、ステンレス鋼、金属、シリコンなど）上にスパッタリングされている。これは、対向電極インサート２４００のうち、成形された流路構成要素２３０２の流路内に露出している部分（例えば、化学試薬に曝露される部分）が窒化チタンとなることを可能にする。いくつかの実施形態では、ＴｉＮは、その特定の有益な電気化学的特性、既存の標準的な半導体製造プロセスにおけるその一般的な利用可能性およびそれとの適合性、生物学的および化学的試薬との適合性、ならびに比較的低コストのために好ましい材料である。
【0081】
対向電極インサート２４００は、対向電極インサート２４００を射出成形金型内で位置合わせして安定させることを可能にする切り欠き２４０２および２４０４を含む。切り欠き２４０２および２４０４は、対向電極インサート２４００のタブ端部にあり、成形後に除去され（例えば、切断される）、対向電極インサート２４００から廃棄されて図２３の対向電極部２３０６を形成する。切り欠き２４０６および２４０８は、タブ端部が切り欠き２４０６および２４０８の長さ方向により容易に取り外される（例えば、切断される）ことを可能にする。タブ端部は、金型内でのより容易な位置合わせおよび安定化、ならびに成形中の構成要素のより容易な取り扱いを可能にする。切り欠き２４１０は、図２３の入口２３１２に対応し、切り欠き２４１２は、流体／ガスが管状流路を介して対向電極インサート２４００を通過し、流体流チャンバ／流路に出入りすることを可能にする図２３の出口２３１４に対応する。対向電極インサート２４００に示される他の切り欠きは、対向電極インサート２４００と成形材料との間の結合を固定するために、成形材料が切り欠きを通って流れ、切り欠き内に成形されたままであることを可能にすることによって、対向電極インサート２４００を成形材料と結合する。これらの他の切り欠きは、流体チャンバ／流路の内部に露出される表面部分を避けるために、対向電極インサート２４００上の位置に配置される。図示の切り欠きを生成するために、レーザーカッターも利用されることができる。様々な実施形態では、インサート２４００は、図示の切り欠きを生成するためにウォータージェットを使用して打ち抜かれ、化学的にエッチングまたは切断されていてもよい。
【0082】
図２５は、成形流路構成要素用の金型の実施形態を示す図である。いくつかの実施形態では、金型２５００が利用されて、図２３の成形流路構成要素２３０２を製造する。金型２５００の内部構造を示すために、金型２５００の透過図が示されている。金型２５００は、構成要素を成形する際に互いに接合される複数の断面片を含む。成形後にこれらの片が分離されて成形構成要素を取り出してもよい。対向電極インサート２４００は、金型２５００の内部に配置されている。金型２５００は、対向電極インサート２４００の切り欠き２４１０および２４１２に挿入されて、成形された流路構成要素２３０２の入口／出口管状流路を生成する管機構を含む。対向電極インサート２４００は、そのタブ端部、対向電極インサート２４００の表面に接触する金型２５００の１つ以上の切り欠きおよび特徴部を介して金型２５００内に固定される。成形材料が金型２５００内に射出されて、対向電極インサート２４００の周囲および金型２５００の形状の成形材料を射出成形する。様々な実施形態では、成形材料は、エラストマー、ゴム、シリコーン、ポリマー、熱可塑性物質、プラスチック、または任意の他の射出成形可能材料とすることができる。対向電極インサート２４００上の１つ以上の切り欠き／孔が成形材料によって充填されて、成形材料を対向電極インサート２４００と結合することができる。いくつかの実施形態では、金型２５００に射出される成形材料は、図２３の成形部２３０４になる。様々な他の実施形態では、図２３の成形流路構成要素２３０２を製造するために、液体射出成形（ＬＩＭ）、トランスファー成形、または圧縮成形などの他の成形技術が利用される。
【0083】
図２６は、金型から取り外された成形流路構成要素の実施形態を示す図である。構成要素２６００は、射出成形後に金型２５００から取り外されている。対向電極インサート２４００の図示の端部タブを除去（例えば、曲げ／スナップ外し）した後、構成要素２６００は、図２３の成形流路構成要素２３０２になる。成形部２３０４の頂部の４×３の開口部／孔のアレイは、対向電極インサート２４００の表面を露出させる。いくつかの実施形態では、この開口部／孔のアレイは、成形中に対向電極インサート２４００を金型内の所定の位置に保持および安定化するために使用される金型２５００の１２個の特徴／ピンから生じるアーチファクトである。いくつかの実施形態では、アレイのこれらの開口部／孔の少なくともいくつかは、対向電極部と電気的に接触するために利用される。例えば、ばね接点がアレイの開口部／孔のいくつかに配置され、回路基板（例えば、図２７に示す）の電位源に接続される。
【0084】
図２７は、成形流路構成要素を利用するナノ細孔ベースの配列決定システムの実施形態の一部を示す図である。成形流路構成要素２３０２は、回路基板２７０２に取り付けられたナノ細孔アレイチップの上に配置されている。ばね接点ワイヤ構成要素２７０４は、その対向電極部と電気的および物理的に接触するように、成形された流路構成要素２３０２の上部の開口部／孔のアレイ内に配置される。ばね接点ワイヤ構成要素２７０４の他端は、回路基板２７０２に接続されて、その対向電極のための電位源を提供する。いくつかの実施形態では、成形流路構成要素２３０２および対向電極のばね接点ワイヤ構成要素２７０４の電気接点は、ばね接点ワイヤ構成要素２７０４を成形流路構成要素２３０２にクランプするクランププレートを介して（例えば、接着剤を使用せずに）固定およびクランプされる。いくつかの実施形態では、クランププレートはまた、成形流路構成要素２３０２とナノ細孔アレイチップとの間に流路／チャンバを形成する際に、成形流路構成要素２３０２をナノ細孔アレイチップにクランプして、それらを互いにシールおよび結合するのに必要な圧縮を提供する。封止材２７０６は、ナノ細孔アレイチップの電気端子と回路基板２７０２との間のワイヤボンドを封止する。
【0085】
図２８は、ナノ細孔ベースの配列決定システム構成要素のクランプの実施形態を示す図である。図２８に示す図は、実施形態を明確に示すために簡略化されている。ビュー２８００は、ともにクランプされた図２７の構成要素の概要を示している。
【0086】
クランププレート２８０２は、成形された流路構成要素２３０２をナノ細孔アレイチップ上に一緒にクランプする。クランププレート２８０２は、ねじまたは他の結合機構を介して回路基板２７０２に締結およびクランプされてもよい。クランププレート２８０２は、入口２３１２および出口２３１４を収容し、クランププレート２８０２を通過させるための孔を含む。クランププレート２８０２は、成形された流路構成要素をナノ細孔アレイチップにクランプして、成形された流路構成要素をナノ細孔アレイチップに結合するために接着剤および／または永久的／物理的結合を使用せずに流路／チャンバを作成する際にそれらをシールおよび結合するのに必要な圧縮を提供する。ばね接点ワイヤ構成要素２７０４は、図を簡略化するために示されていないが、実施形態ではクランププレート２８０２の下方に存在する。クランププレート２８０２はまた、圧縮によって成形された流路構成要素の対向電極にばね接点ワイヤ構成要素を固定する。
【0087】
ビュー２８０１は、ビュー２８００に示す実施形態の破断図を示している。クランププレート２８０２は、回路基板２７０２に固定され、成形された流路構成要素２３０２の対向電極部２３０６および成形部２３０４によってナノ細孔アレイチップ２８０４を一緒にクランプする。対向電極部２３０６とナノ細孔アレイチップ２８０４との間のギャップは、流体を保持してナノ細孔アレイチップ２８０４の異なるセンサ上を横切るように導くフローチャンバ／流路の一部である。クランプ力／圧力は、成形部２３０４とナノ細孔アレイチップ２８０４との間の接触をシールする。いくつかの実施形態では、成形部２３０４の材料は、クランプ力／圧力下でシールを提供するように適合している。
【0088】
図２９は、封入されたワイヤボンドの実施形態を示す図である。ワイヤボンド２９０６は、ナノ細孔ベースの配列決定チップ２９０４を回路基板２９０２に電気的に接続する。ワイヤボンド２９０６は、封止材２９０８によって保護されている。図を簡単にするために２つのワイヤボンドのみが示されているが、チップ２９０４の周囲全体の他のワイヤボンド２９０６が利用されて、チップ２９０４を回路基板２９０２に電気的に接続することができる。ワイヤボンド２９０６を損傷および濡れから保護するために、封止材２９０８（例えば、接着剤）が利用されて、チップ２９０４の周囲の周りに封止材のリングを適用することによってワイヤボンド２９０６を封止する。いくつかの実施形態では、封止材２９０８は、他の図ではナノ細孔チップを囲むように示されている封止材である。しかしながら、塗布された封止材は、１つ以上の流路構成要素がチップに結合されるチップの部分に侵入することができない。
【0089】
したがって、１つ以上の流路構成要素をチップ上に結合するためにチップ表面上で利用可能な面積を最大化するように、チップの表面上への封入剤の侵入を最小限に抑えるように注意しなければならない。様々な実施形態では、１つ以上の流路構成要素は、室温接合、接着接合、および／または圧縮接合によってチップ表面に結合されてもよい。製造中に、２つの別個のステップ、すなわち、まず、チップ上への封止材の望ましくない侵入を防止することに慎重に注意してワイヤボンドを封止し、次いで、１つ以上の流路構成要素をチップ上に結合して封止するステップを実行する必要があり得る。
【0090】
図３０は、単一の製造ステップにおいてワイヤボンドを１つ以上の流路構成要素とともに封入する実施形態を示す図である。例えば、ナノ細孔チップと回路基板との間のワイヤボンドを、１つ以上の流路構成要素をナノ細孔チップに固定するステップとは別のステップで封入するのではなく、ワイヤボンドを封入し、１つ以上の流路構成要素をチップに結合／固定するために、封止材３００４の単一の適用が利用される。いくつかの実施形態では、最初にワイヤボンドを封入することなく、流路構成要素３００２がナノ細孔チップ上に配置される。次いで、封入剤（例えば、接着剤）の単一の塗布が適用されて、ワイヤボンドを同時に封入し、流路構成要素３００２の周囲をナノ細孔ベースの配列決定チップに封止する。２つの製造ステップを１つの封入ステップに組み合わせることにより、製造がより効率的且つ単純化される。さらに、流路構成要素が既にチップ上に配置されており、チップの望ましくない部分上の封止材の流れを制限するため、封止材の塗布に対するチップの侵入制限は排除される。流路構成要素３００２の例は、チップのセンサ上にチャンバ／流路を形成するためにナノ細孔セル上に配置された様々な構成要素を含む。例えば、本明細書の様々な実施形態で説明される様々なガスケット、プレート、および参照電極は、流路構成要素３００２に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、流路構成要素３００２は、図２３の成形流路構成要素２３０２を含む。
流体インターフェース
流体インターフェース
【0091】
図３１Ａおよび図３１Ｂは、フローセル３１４０と分注チップ３１２０との間に流体シールを形成するのを助けるアダプタ３１００の実施形態を示している。アダプタ３１００は、分注チップ３１２０を受け入れ、フローセル３１４０との流体接続を提供するための管腔３１０２を有することができる。管腔３１０２は、管腔３１０２の他の部分の直径よりも小さい直径を有する狭窄領域３１０４を有することができる。狭窄領域３１０４は、分注チップ３１２０がアダプタ３１００の管腔３１０２に挿入されたときに分注チップ３１２０とシールを形成するように設計されている。管腔３１０２は、入口直径が管腔３１０２の内径よりも大きくなるように円錐形または外側にテーパ状になっている分注チップ３１２０を受け入れるための入口３１０６を有することができる。円錐形またはテーパ状の入口３１０６は、アダプタ３１００の管腔３１０２への分注チップ３１２０の挿入および位置合わせの双方を容易にする。アダプタ３１００の出口３１０８は、フローセルバッカー３１６０ａ内のレセプタクル３１６２と相補的であるようなサイズおよび形状にすることができる。
【0092】
アダプタ３１０２は、流体シールを提供するために管腔３１０２の狭窄領域３１０４が変形して分注チップ３１２０に適合することを可能にするデュロメータを有する材料から作製されることができるが、フローセル３１４０とフローセルバッカー３１６０ａ、３１６０ｂとの間に組み立てられたときに過度の変形を受けず、漏れをもたらす可能性がある様々な圧力（すなわち、フローセルとフローセルカバーとの間の機械的圧縮から、および使用中の流体加圧から）を受けるのに十分に剛性である。いくつかの実施形態では、ショアデュロメータは、約４０から８０Ａとすることができる。いくつかの実施形態では、デュロメータは、約５０から７０Ａとすることができる。いくつかの実施形態では、デュロメータは、約３０から９０Ａとすることができる。
【0093】
シーケンサとともに使用されることができる使い捨て消耗品デバイスの一実施形態は、アダプタ３１００およびフローセルバッカー３１６０ａ、３１６０ｂを用いて、ナノ細孔チップ上にフローセル３１４０を組み立てることによって形成される。フローセル３１４０は、フローセル３１４０がナノ細孔チップアレイの上に形成する各流体流路のための１つ以上のボス３１４２を有することができる。ボス３１４２は、フローセルバッカー３１６０ａ内の対応するレセプタクル３１６４に嵌入することができる。いくつかの実施形態では、カニューレ３１４４は、ボス３１４２から、２組のレセプタクル３１６２、３１６４を接続するフローセルバッカー３１６０ａ内の流路３１６６を通って延在することができる。カニューレ３１４４は、アダプタ３１００が挿入されるレセプタクル３１６２内に延在することができる。カニューレ３１４４がアダプタ３１００の管腔３１０２内に延在するように、アダプタ３１００は、レセプタクル３１６２内に挿入されることができる。使用されるフローセル３１４０内の各流体流路について、アダプタ３１００は、対応するレセプタクル３１６４に挿入されることができる。次いで、フローセルバッカー３１６０ｂの第２の部分がアダプタ３１００の上に配置されて、アダプタ３１００をフローセル３１４０の上方の定位置に固定することができる。フローセルバッカー３１６０ｂの第２の部分は、アダプタ３１００を受け入れるための凹部３１６７と、アダプタ３１００の入口３１０６へのアクセスを提供する開口部３１６８とを有することができる。
【0094】
図３２Ａ～図３２Ｉは、フローセルに組み込まれることができ、アダプタの使用を排除する直接注入流体インターフェースの様々な実施形態を示している。例えば、図３２Ａおよび図３２Ｂは、直接注入フローセル３２００の一実施形態を示している。フローセル３２００は、フローセル内の各流路に対して入口ボス３２０２を有することができる。入口ボス３２０２は、ナノ細孔チップアレイ上の流体流路と流体連通する管腔３２０４を有することができる。いくつかの実施形態では、図３２Ｂに示すように、管腔３２０４は、分注チップ３２２０が管腔３２０４に挿入されたときに分注チップ３２２０と入口ボス３２０２との間に緊密な流体シールを形成することができるように、分注チップ３２２０の直径よりも僅かに小さい一定の直径を有することができる。図３１Ａおよび図３１Ｂに関連して上述したように、入口ボス３２０２のデュロメータは、入口ボス３２０２が変形して分注チップ３２２０に適合することを可能にするのに十分に柔らかいが、流路が流体によって加圧されたときに流体シールを維持するのに十分に硬くすることができる。
【0095】
図３２Ｃは、入口ボス３２０２’の別の実施形態を示している。この実施形態では、入口ボス３２０２’は、分注チップを受け入れる入口においてより広い直径を有し、フローセルの内部に通じる出口においてより狭い直径を有するテーパ状管腔３２０４’を有することができる。そのような構成は、分注チップの入口ボス内への挿入および分注チップの周りの液密シールの形成を容易にする。図３２Ｄは、管腔３２０４’’よりも広い直径を有する面取りされた入口開口部３２０６’’’を有する管腔３２０４’’を有する入口ボス３２０２’’のさらに別の実施形態を示している。上述したテーパ状管腔の実施形態と同様に、入口開口部３２０６’’におけるより広い直径は、管腔３２０４’’内への分注チップの挿入を容易にし、管腔３２０４’’のより狭い部分は、分注チップとの緊密な流体シールを形成する。
【0096】
図３２Ｅは、高パーティングライン３２０８ａを有する入口ボス３２０２および低パーティングライン３２０８ｂを有する入口ボス３２０２の断面図を示している。図３２Ｆおよび図３２Ｇは、高パーティングライン３２０８ａを有する入口ボス３２０２、低パーティングライン３２０８ｂを有する入口ボス３２０２、面取りされた入口開口部３２０６’’および一定直径の管腔３２０４’’を有する入口ボス３２０２’’、および一定直径の管腔３２０４を有する入口ボス３２０２の断面を示している。図３２Ｇはまた、図３２Ｆに示すようにフローセル３２４０の真上に配置されたフローセルバッカー３２６０を示している。高パーティングライン３２０２ａを有する入口ボス３２０８において、分注チップ３２２０は、分注チップ３２２０が入口ボス３２０８の管腔に完全に挿入されたときに分注チップ３２２０の深さが高パーティングライン３２０８ａよりも下方になるように、高パーティングライン３２０２ａを越えて挿入される。低パーティングライン３２０８ｂを有する入口ボス３２０２において、分注チップ３２２０は、低パーティングライン３２０８ｂを越えて挿入されず、代わりに、分注チップ３２２０が入口ボス３２０８の管腔に完全に挿入されたとき、分注チップ３２２０の深さは、低パーティングライン３２０２ｂよりも上方にある。高パーティングラインでは、分注チップは、完全に挿入されてパーティングラインと交差し、これは封止のリスクが高くなることがある。しかしながら、流体がパーティングラインを横切る必要がないため、流体の流れがより清浄にされることができるという利点がある。低パーティングラインでは、分注チップは、パーティングラインと交差しないため、シールはより信頼性が高い。しかしながら、流体の流れは、ここでパーティングラインを横切らなければならず、結果として理想的ではない場合がある。
【0097】
図３２Ｆ～図３２Ｉに示すように、フローセルバッカー３２６０は、入口ボス３２０２を受け入れるためのサイズおよび形状のレセプタクル３２６４と、分注チップ３２２０を受け入れるための接続されたレセプタクル３２６２とを有することができる。分注チップ３２２０を受け入れるためのレセプタクル３２６２は、分注チップ３２２０を入口ボス３２０２の管腔内に案内するのを助けるために円錐形または漏斗形状とすることができる。分注チップ３２２０を受け入れるためのレセプタクル３２６２の入口の直径は、入口ボス３２０２の入口開口の直径よりも大きく、レセプタクル３２６２の出口の直径は、入口ボス３２０２の入口開口部の直径以上である。図３２Ｈおよび図３２Ｉでは、分注チップ３２２０は、異なる深さまで流路の入口ボス３２０２の管腔に挿入されて示されている。図示のように、入口ボス３２０２の管腔の直径は、分注チップ３２２０の直径よりも小さい。入口ボス３２０２は、変形および／または圧縮して分注チップ３２２０に対して流体シールを形成する材料から作製されることができる。
【0098】
図３２Ｊ～図３２Ｌは、入口ボス３２０２の過圧縮を低減するように設計された入口ボスレセプタクル３２６４の追加の実施形態を示している。入口ボス３２０２の半径方向の過圧縮は、入口ボス３２０２の壁および管腔の過度の変形を引き起こす可能性があり、その結果、分注チップの周りに不適切なシールが形成され、流体漏れを引き起こす可能性がある。入口ボスに対してレセプタクルをオーバーサイズすることによって、挿入時に入口ボスの変形に対応するレセプタクルと入口ボスとの間の空間が設けられることができ、それによって管腔ボスの管腔を維持する。余分な空間がなければ、入口ボスの変形は、入口ボスの管腔を潰す傾向がある内側への変形をもたらす。例えば、図３２Ｊに示すように、入口ボス３２０２により小さい半径方向の圧縮力を印加するために、例えばレセプタクルの直径を大きくすることによって、フローセルバッカー３２６０のレセプタクル３２６４がより大きくされることができる。いくつかの実施形態では、レセプタクルの直径は、入口ボスの直径よりも大きい。例えば、レセプタクルの直径は、入口ボスの直径よりも約２５から１００μｍ大きく、または約１０から１５０μｍ大きく、または約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、または１５０μｍ大きく、または少なくとも約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、または１５０μｍ大きく、または最大で１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、または１５０μｍ大きくてもよい。いくつかの実施形態では、レセプタクル３２６４および入口ボス３２０２の形状および直径は、等しいかまたはほぼ等しい。いくつかの実施形態では、レセプタクル３２６４の直径は、入口ボス３２０２の直径よりも約０から１％、０から２％、０から３％、０から４％、０から５％、０から６％、０から７％、０から８％、０から９％、０から１０％、０から１１％、０から１２％、０から１３％、０から１４％、または０から１５％大きい。他の実施形態では、レセプタクル３２６４の直径は、入口ボス３２０２の直径よりも約１から２％、１から３％、１から４％、１から５％、１から６％、１から７％、１から８％、１から９％、１から１０％、１から１１％、１から１２％、１から１３％、１から１４％、または１から１５％大きい。いくつかの実施形態では、レセプタクルのオーバーサイズの程度または大きさは、入口ボス材料の硬度／柔軟性（すなわち、デュロメータ）に依存する。より柔らかい材料は、より大きな変形を受ける傾向があり、したがって、レセプタクルは、より大きな程度まで大型化されることができる。逆に、より硬い材料から作製された入口ボスは、変形が少なくなる傾向があり、したがって、レセプタクルのより小さい程度のオーバーサイズは、管腔の崩壊を防止するのに十分である。
【0099】
図３２Ｋは、入口ボス３２０２と側壁レセプタクル３２６４’との間にギャップ３２７０を残す湾曲側壁を有するレセプタクル３２６４’の別の実施形態を示している。ギャップ３２７０は、入口ボス３２０２に過度の圧力が加えられるのを防止する。図示のように、ギャップ３２７０は、入口ボス３２７０およびレセプタクル３２６４’に沿った中間位置で最大幅を有し、入口ボス３２０２およびレセプタクル３２６４’の上部および底部で約ゼロまでテーパ状になることができる。この構成は、フローセルカバーをフローセルカバーと正確に位置合わせすることを可能にする一方で、入口ボスへの圧縮を緩和するためのギャップも提供する。いくつかの実施形態では、湾曲壁は湾曲していてもよい。他の実施形態では、湾曲壁は、２つ以上の傾斜面から形成されることができる。他の実施形態では、レセプタクルは、（断面図において）直線状の壁を有することができ、入口ボスの外壁は、ギャップを形成するために湾曲した表面を有することができる。いくつかの実施形態では、レセプタクルおよび／または入口ボスの中間部分の周りの材料を除去することによって、レセプタクルと入口壁との間のギャップが入口ボスおよびレセプタクルの中間部分に沿って設けられることができる。
【0100】
図３２Ｌは、レセプタクル３２６４’’の開口部の周りに面取り縁部３２７２を有するレセプタクル３２６４’’のさらに別の実施形態を示している。面取り縁部３２７２は、特に入口ボス３２０２の基部の周りの圧縮を緩和するように機能するギャップを提供する。いくつかの実施形態では、レセプタクルおよび／または入口ボスは、過圧縮を低減するために、本明細書に記載の特徴の任意の組み合わせを使用して変更されることができる。
【0101】
図３３Ａ～図３３Ｃは、フローセル３３００に組み込まれることができる流体インターフェースの追加の実施形態を示している。この実施形態では、入口ボス３３０２は、複数のレセプタクルを有する壁構造などの単一の構造に一緒に組み合わせられることができる。入口ボス３３０２を単一の構造に組み合わせることは、入口ボスに対する追加の支持を提供し、分注チップ３２２０が入口ボス３３０２に挿入されるときの座屈の可能性を低減する。いくつかの実施形態では、入口ボス３３０２は、各レセプタクル／流体インターフェース間の壁構造の追加の材料を利用するために円錐形シール面がより大きくてもよいことを除いて、上述した面取りされた入口開口部と同様の円錐形シール面３３０３を有することができる。円錐形シール面の角度は、フローセルバッカー３３６０がフローセル３３００に押し付けられたときに発生する半径方向に向けられたシール力を増減するように調整されることができる。いくつかの実施形態では、円錐形シール面の角度は、フローセル３３００の管腔を通って延在する軸に対して約３０から６０度の間とすることができる。他の実施形態では、円錐形シール面の角度は、比較的浅くてもよく、フローセル３３００の管腔を通って延在する軸に対して約６０から８９度の間、または約７０から８９度の間、または約８０から８９度の間、または約８５から８９度の間、または約８６から８８度の間とすることができる。円錐形シール面機構は、例えば、図３１Ｂから図３２Ｌに示す個々のボスなどの他の実施形態において使用されることができる。フローセルバッカー３３６０は、入口ボス３３０２の円錐形シール面３３０３に当接するように構成された相補的な円錐形シール面３３６５を含む、入口ボス３３０２構造と相補的な形状を有するレセプタクル３３６４を有することができる。
【0102】
フローセルバッカー３３６０は、フローセルバッカー３３６０をフローセル３３００上およびプリント回路基板（ＰＣＢ）などの基板にしっかりと均一に締結することを可能にする、１つ以上の位置合わせピン３３６６およびフローセルバッカー３３６０の隅部に配置されたねじ孔などの１つ以上の締結機構３３６８を有することができる。他の締結機構は、スナップまたはクリップを含む。
【0103】
図３４Ａ～図３４Ｅは、流体シールを形成するためにフローセルの流体インターフェースに挿入されることができる分注チップ３４００の実施形態を示している。分注チップ３４００は、ステンレス鋼または別の金属もしくは金属合金から作製されることができ、フルオロポリマー（すなわち、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ））などの低摩擦疎水性材料によってコーティングされることができる。分注チップ３４００の外面および内面の双方がコーティングされることができる。いくつかの実施形態では、コーティングは、少なくとも１、２、３、４、または５μｍの厚さである。プラスチックなどの他の材料よりも分注チップに金属を使用すると、分注チップの構造強度が向上し、交換が必要になる前に分注チップを繰り返し使用することが可能になる。金属の使用はまた、分注チップが、容量性感知を使用する液面プローブなどのプローブとして機能することを可能にする。分注チップ３４００の長さは、分注チップが使用される試薬リザーバの底部に確実に到達することができるように十分に長くすることができる。例えば、長さは、約２０から２００ｍｍの間、または約４０から１００ｍｍの間、または約６０から８０ｍｍの間、または少なくとも２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または１００ｍｍの長さとすることができる。いくつかの実施形態では、分注チップ３４００の管腔の容積は、試薬および／または試料が配管内に吸引され、貴重な試薬の廃棄を引き起こす可能性を防ぐために、分注される試薬全体および／または試料の容積が分注チップ３４００の管腔内に保持されることができることを確実にするのに十分な大きさとすることができる。例えば、分注チップ３４００の掃引容積は、１０から１００μｌの間、または少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または１００μｌとすることができる。分注チップ３４００の外径は、フローセルの入口ボスの管腔の直径よりも僅かに大きくすることができる。分注チップ３４００のチップ３４０２は、入口ボスの管腔への挿入および流体シールの形成を容易にするために緩やかにテーパ状とすることができる。いくつかの実施形態では、テーパは、約５から３０度の間、または約５、１０、１５、２０、２５、もしくは３０度とすることができる。器具の分注ヘッドに分注チップを取り付けるために使用することができる取り付け機能を提供するために、フェルール３４０４が分注チップの近位端に配置されることができる。さらに、フェルールは、以下のようにも機能する：（１）器具と分注チップとの間の流体シール面、および分注チップが容量性液面検出回路内のセンサとして機能することができるように器具と分注チップとの間の電気的接続。フェルールは、コーティングされていなくてもよく、直線状または僅かにテーパ状のいずれかであってもよい。いくつかの実施形態では、分注チップ３４００はまた、入口ボスを覆うシールを穿刺するために使用されてもよい。
【0104】
図３５Ａおよび図３５Ｂは、例えばプラスチック材料から作製されることができる使い捨て分注チップ３５００の実施形態を示している。使い捨て分注チップ３５００の掃引容積および／または寸法は、再使用可能な分注チップ３４００について上述したものと同じまたは同様とすることができる。いくつかの実施形態では、プラスチック材料は、分注チップが容量性液面プローブなどのプローブとして機能するために、導電性ポリマーから作製されるか、または埋め込まれた電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、使い捨て分注チップ３５００は、金属分注チップについて上述したものと同様の、フルオロポリマーなどの疎水性材料によってコーティングされることができる。
【0105】
図３６Ａ～図３６Ｆは、流体インターフェースを覆うシールに開口部を形成するために使用されることができる穿刺ツール３６００の実施形態を示している。いくつかの実施形態では、穿刺ツール３６００は、ステンレス鋼などの金属または金属合金から作製されることができる。他の実施形態では、穿刺ツール３６００は、ポリマーまたはセラミック材料から作製されることができる。穿刺ツール３６００は、シールを穿孔するための鋭い先端を有する遠位端３６０２と、穿刺ツール３６００をアクチュエータに取り付けるための、雌ねじなどの取り付け機構３６０５または機構を有する近位端３６０４とを有することができる。
【0106】
いくつかの実施形態では、遠位端３６０２は、穿刺ツール３６００の細長シャフト３６１２を通って延在する長手方向軸３６１０から約１５度から約７５度の間で角度を付けることができる複数の鋭い刃先３６０６および切断面３６０８を有することができる。刃先３６０６および切断面３６０８の角度は、シール材および厚さとともに、シールを穿刺するのに必要な力が約５から１０Ｎになるように設定されることができる。いくつかの実施形態では、遠位端３６０２は、２段テーパを有することができ、刃先３６０６および切断面３６０８に関して上述したような第１のテーパは、穿刺ツールの最端に位置する。いくつかの実施形態では、第２のテーパ部３６１４は、刃先３６０６および切断面３６０８の角度よりも鋭角で、刃先３６０６および切断面３６０８から近位に延在することができる。例えば、第２のテーパ部３６１４は、刃先３６０６および切断面３６０８の角度よりも約５度から４５度小さい角度を有することができる。第２のテーパは、穿刺ステップ中に箔の開口部を最大直径まで拡張し、分注チップからの液体の分注を妨げる可能性がある「箔フラップ」を最小限に抑えるように設計される。これらの機能を達成するために、第２のテーパは、レセプタクルの直径よりも大きい最大直径を有することができ、箔の開口部がレセプタクルの外縁部まで完全に形成されることを確実にする。
【0107】
いくつかの実施形態では、穿刺ツール３６００は、異なる直径の少なくとも２つの部分、すなわち遠位部３６１６および近位部３６１８を有する細長シャフト３６１２を有することができ、遠位部３６１６は、近位部３６１８よりも小さい直径を有する。第３のテーパ部３６２０は、遠位部３６１６と近位部３６１８との間の移行部を提供することができる。いくつかの実施形態では、第３のテーパ部３６２０は、約１０度から６０度の角度を有することができる。いくつかの実施形態では、第３のテーパ部３６２０は、第２のテーパ部３６１４以下の角度を有する。
【0108】
図３７Ａ～図３７Ｂは、フローセルのシールを穿刺し、フローセルに気泡を導入しない方法で流体インターフェースに分注チップを挿入する方法を示している。いくつかの実施形態では、近位区画３６１８の直径は、穿刺デバイス３６００が挿入される消耗品デバイスバッカー３２６０のレセプタクル３２６２の開口部よりも大きくすることができ、その結果、第３のテーパ区画３６２０に沿った位置は、開口部の直径に等しい直径を有し、穿刺ツール３６００の消耗品デバイス内へのさらなる前進を制限するための停止部として機能する。いくつかの実施形態では、穿刺ツールは、可能な限り大きな開口部を形成するために、穿刺ツールの先端部がストッパに対して確実に底を打つように設定された目標の（すなわち、所定の）力まで駆動される。対照的に、シールを越えて設定された深さまで穿刺ツールを駆動または挿入すると、穿刺ツールの先端部の位置決め公差および穿刺ツールの円錐形状の違いにより、箔に異なるサイズの開口部を形成することがある。いくつかの実施形態では、穿刺ツール３６００がフローセルインターフェースの入口ボス３２０２に挿入されるのを防止するために、遠位端３６０２から第３のテーパ部３６２０上の停止位置３６２２までの穿刺ツール３６００の長さは、消耗品デバイスバッカー３２６０の開口部とフローセルインターフェースの入口ボス３２０２の頂部との間の距離にほぼ等しいかまたはそれよりも短くすることができる。
【0109】
図３８Ａ～図３８Ｃは、穿刺ツール３６００によって穿刺されることもできる試薬ボトルキャップ３８００を示している。いくつかの実施形態では、試薬ボトルキャップ３８００は、穿刺ツール３６００を受け入れるためのレセプタクル３８０２を有することができる。いくつかの実施形態では、レセプタクル３８０２は、テーパ状にすることができ、開口部ではより広く、底部３８０４ではより狭くすることができる。穿刺ツール３６００は、穿刺ツール３６００の遠位端３６０２がレセプタクル３８０２の底部３８０４を穿刺するのに十分なほど遠くまでレセプタクルに挿入されることを可能にする長さおよび直径を有することができる。いくつかの実施形態では、第３のテーパ部３６２０などの穿刺ツール３６００のテーパ部の一方は、テーパ状レセプタクル３８０２の中間部の直径に等しい第３のテーパ部３６２０の一部の直径を有する。テーパ状レセプタクルの中間部として一致する直径を有する第３のテーパ部３６２０の部分は、停止部として機能し、第３のテーパ部３６２０の部分から穿刺ツール３６００の遠位端３６０２までの穿刺ツール３６００の長さは、テーパ状レセプタクル３８０２の中間部からテーパ状レセプタクル３８０２の底部までの長さよりも長く、その結果、穿刺ツール３６００は、レセプタクル３８０２に完全に挿入されたときにテーパ状レセプタクル３８０２の底部３８０４を貫通する。
【0110】
図３９Ａ～図３９Ｅは、分注チップ３２２０内の流体と消耗品デバイスバッカーのレセプタクル３２６２内の流体との間の信頼性の高い流体接続を行い、それによって流体中への気泡の不注意な導入を防止するシステムおよび方法を示している。図３９Ａに示すように、分注チップ３２２０は、分注される準備ができた流体によって満たされた管腔を有することができる。しかしながら、少量のガス３９００（すなわち、空気）が分注チップ３２２０の管腔の遠位端に閉じ込められることができる。ガスが分注チップ３２２０内に閉じ込められたときに、分注チップ３２２０がレセプタクル３２６２内の流体に挿入され、入口ボス３２０２に挿入される場合、流体が分注チップ３２２０から分注されるときにガス３９００が流体に導入されることができる。
【0111】
図３９Ｂおよび図３９Ｃに示すように、少量の流体が分注チップから部分的に分注されることができ、その結果、流体の部分液滴３９０２が分注チップ３２２０の遠位端から延在することができる。これは、ガスが分注チップ３２２０の管腔内に閉じ込められないことを保証し、その結果、分注チップ３２２０がレセプタクル３２６２に挿入されたときに液滴３９０２とレセプタクル３２６２内の流体との間に流体接続が適切に形成されることができる。
【0112】
図３９Ｄに示すように、箔またはプラスチックシートなどのカバーが使用されて、使用前にレセプタクル３２６２をシールすることができる。本明細書に記載の穿刺ツールが使用されて、カバーを穿刺することができる。いくつかの実施形態では、カバーが穿刺ツールによって穿刺された後に、フラップ３９０４（すなわち、箔またはプラスチックフラップ）がカバーから形成されることができる。いくつかの実施形態では、このフラップ３９０４は、レセプタクル３２６２の管腔内に延在することができ、分注チップ３２２０がレセプタクル３２６２に挿入されたときに分注チップ３２２０の遠位端と接触することができる。分注チップ３２２０の遠位端がフラップ３９０４を通過して挿入される前に、流体が部分液滴３９０２として分注チップ３９０２から部分的に分注された場合、液滴３９０２は、分注チップ３２２０の遠位端から吸い上げられることがあり、その結果、図３９Ａに示すように、分注チップ３２２０の遠位端に少量のガス３９００が生じる可能性がある。その後、分注チップ３２２０がレセプタクル３２０２内の流体に挿入されると、分注チップ３２２０内のガス３９００が入口ボス３２０２内および流体システム内に移送されることができる。いくつかの実施形態では、吸い上げの可能性を低減するために、フラップ３９０４は、箔カバーに隣接するレセプタクルの上部の幾何学的形状に少なくとも部分的に一致することができる穿刺ツールの近位部によってレセプタクル３２６２の側壁に押し付けられる。
【0113】
図３９Ｅに示すように、分注チップ３２２０から液滴３９０２を吸い取るリスクを低減するために、分注チップ３２２０の遠位端に部分液滴３９０２を形成する前に、分注チップ３２２０の遠位端がフラップ３９０４を越えて挿入されることができる。例えば、分注チップ３２２０の遠位端は、フラップ３９０４を越えてレセプタクル３２６２に挿入されることができる。次いで、流体が分注チップ３２２０の遠位端から部分的に分注されて、管腔内に閉じ込められたガスを排出し、分注チップ３２２０の遠位端に部分液滴３９０２を形成することができる。次いで、部分液滴３９０２を有する分注チップ３２２０が下降されて、流体をレセプタクル内の流体と流体接続させることができる。
【0114】
先の実施形態を、理解を明確にする目的のために、いくらか詳細に説明したが、本発明は、提供された、それらの詳細に限定されない。本発明を実施するための多くの代替的な方法がある。開示された実施形態は、説明のためであり、限定するものではない。
【0115】
本出願で引用される全ての刊行物、特許、特許出願、および／または他の文献は、あたかも各個別の刊行物、特許、特許出願、および／または他の文献が全ての目的のために参照により組み込まれることが個別に示されているのと同程度に、全ての目的のためにその全体が参照により組み込まれる。
【0116】
ある特徴または要素が、別の特徴または要素の「上にある（ｏｎ）」、とここで言う場合、これは、その別の特徴または要素上に直接あるものとでき、若しくは、これらの間に介在する特徴および／または要素があってもよい。対照的に、特徴または要素が別の特徴または要素に「直接」あると言及される場合、介在する特徴または要素は存在しない。特徴または要素が別の特徴または要素に「接続され」、「取り付けられ」または「結合され」と言及される場合、それは他の特徴または要素に直接接続され、取り付けられ、または結合されることも可能であり、または介在する特徴または要素が存在し得ることも理解されよう。対照的に、特徴または要素が別の特徴または要素に「直接接続されている」、「直接接続されている」、または「直接結合されている」と言及される場合、介在する特徴または要素は存在しない。一実施形態に関して説明または示されているが、そのように説明または示されている特徴および要素は、他の実施形態に適用することができる。別の特徴に「隣接して」配置された構造または特徴への言及は、隣接する特徴と重複するか、またはその下にある部分を有することができることも当業者には理解されるであろう。
【0117】
本明細書に使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を限定することは意図されていない。例えば、本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。本明細書で使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、記載された特徴、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解される。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連するリストされた項目の１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含み、「／」と省略されることができる。
【0118】
「下（ｕｎｄｅｒ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ｏｖｅｒ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」などのような空間的に相対的な用語は、説明を容易にするために、ある要素または特徴と別の要素または図に示されている特徴との関係を説明するために本明細書において使用されることができる。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用中または動作中の装置の異なる方向を包含することを意図していることが理解されよう。例えば、図の装置が裏返されている場合、他の要素または特徴の「下」または「下方」として記述されている要素は、他の要素または特徴の「上」または「上方」になる。したがって、「下」という例示的な用語は、上と下の双方の方向を包含することができる。装置は、他の方法で方向付けられてもよく（例えば、９０度回転または他の方向に）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子がそれに応じて解釈されてもよい。同様に、「上向き」、「下向き」、「垂直」、「水平」などの用語は、特に明記しない限り、説明の目的でのみ本明細書で使用される。
【0119】
「第１」および「第２」という用語は、本明細書では様々な特徴／要素（ステップを含む）を説明するために使用されることができるが、文脈が別段の指示をしない限り、これらの特徴／要素はこれらの用語によって制限されるべきではない。これらの用語は、ある特徴／要素を別の特徴／要素から区別するために使用される場合がある。したがって、以下に記載される第１の特徴／要素は、第２の特徴／要素と呼ぶことができ、同様に、以下に記載される第２の特徴／要素は、本発明の教示から逸脱することなく、第１の特徴／要素と呼ぶことができる。
【0120】
本明細書および以下の特許請求の範囲を通じて、文脈上別段の定めがない限り、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語、および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変異は、方法および物品（例えば、組成物ならびに装置および方法を含む装置）において共同で使用されることができることを意味する。例えば、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、ここに記されるいずれの要素またはステップを含むことを暗示するが、いずれの他の要素またはステップを除外することを含まない、と理解される。
【0121】
種々の実例となる実施形態を先に説明したが、種々の実施形態に対して、特許請求の範囲に記載される、本発明の範囲を逸脱することなく、いずれの多数の変更が行われてよい。例えば、記載された様々な方法ステップが実行される順序は、代替の実施形態ではしばしば変更されることがあり、他の代替の実施形態では、１つ以上の方法ステップが完全にスキップされることがある。様々な装置およびシステムの実施形態の任意の特徴は、いくつかの実施形態には含めてもよく、他の実施形態には含めなくてもよい。したがって、前述の説明は、主に例示的な目的で提供されており、特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【0122】
本明細書に含まれる例および図は、限定ではなく例示として、主題が実施されることができる特定の実施形態を示している。前述のように、他の実施形態を利用してそこから導き出すことができ、その結果、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的および論理的な置換および変更を行うことができる。本発明の主題のそのような実施形態は、複数のものが実際に開示されている場合、単に便宜のために、そして本特許出願の範囲を任意の単一の発明または発明の概念に自発的に限定することを意図することなく、本明細書において個別にまたは集合的に「発明」という用語によって言及されることができる。したがって、特定の実施形態が本明細書で例示および説明されてきたが、同じ目的を達成するために計算された任意の構成を、示された特定の実施形態の代わりに使用することができる。本開示は、様々な実施形態のありとあらゆる適応または変形をカバーすることを意図している。上記の実施形態、および本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態の組み合わせは、上記の説明を検討すると、当業者にとって明らかであろう。
【0123】
各例において使用されるようなことを含み、さもなければ明示的に指定されない限りは、本明細書および特許請求の範囲において、ここで使用されるように、全ての数値は、「約（ａｂｏｕｔ）」または「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という言葉が、それらのそれぞれが明示的になくとも、あたかも前置きされるように読まれてよい。「約」または「およそ」という句は、大きさおよび／または位置を説明するときに使用されて、説明される値および／または位置が値および／または位置の合理的な予想範囲内にあることを示すことができる。例えば、数値は、記載された値（または値の範囲）の＋／－０．１％、記載された値（または値の範囲）の＋／－１％、記載された値（または値の範囲）の＋／－２％の値、記載された値（または値の範囲）の＋／－５％、記載された値（または値の範囲）の＋／－１０％などを有することができる。本明細書で与えられる数値はまた、文脈が別段の指示をしない限り、その値についてまたはほぼその値を含むと理解されるべきである。例えば、値「１０」が開示されている場合、「約１０」も開示されている。本明細書に記載されている任意の数値範囲は、そこに含まれる全てのサブ範囲を含むことを意図している。また、当業者が適切に理解するように、値が「以下」であると開示される場合、「値以上」および値間の可能な範囲も開示されることも理解される。例えば、値「Ｘ」が開示される場合、「Ｘ以下」ならびに「Ｘ以上」（例えば、Ｘは数値である）も開示される。また、本特許出願全体で、データは様々な形式で提供され、このデータは、終了点と開始点、およびデータポイントの任意の組み合わせの範囲を表すことも理解される。例えば、特定のデータポイント「１０」および特定のデータポイント「１５」が開示される場合、１０および１５よりも大きい、それ以上、それよりも小さい、それ以下、およびそれに等しいことが、１０から１５の間とともに開示されていると見なされることが理解される。２つの特定のユニット間の各ユニットもまた開示されていることも理解される。例えば、１０および１５が開示される場合、１１、１２、１３、および１４もまた開示される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31A】
【図31B】
【図32-1】
【図32-2】
【図32-3】
【図32-4】
【図32-5】
【図32-6】
【図32-7】
【図32-8】
【図32-9】
【図32-10】
【図33A】
【図33B】
【図33C】
【図34A】
【図34B】
【図34C】
【図34D】
【図34E】
【図35A】
【図35B】
【図36-1】
【図36-2】
【図36-3】
【図37A】
【図37B】
【図38A】
【図38B】
【図38C】
【図39A】
【図39B】
【図39C】
【図39D】
【図39E】
