(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-10
(54)【発明の名称】マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステム
(51)【国際特許分類】
B81B 7/00 20060101AFI20221227BHJP
B81B 1/00 20060101ALI20221227BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20221227BHJP
B01J 19/00 20060101ALI20221227BHJP
B01J 19/12 20060101ALI20221227BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20221227BHJP
C12Q 1/02 20060101ALI20221227BHJP
G02B 21/00 20060101ALI20221227BHJP
C12M 1/34 20060101ALN20221227BHJP
【ＦＩ】
B81B7/00
B81B1/00
G01N37/00 101
B01J19/00 321
B01J19/12 C
C12M1/00 A
C12Q1/02
G02B21/00
C12M1/34 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022524262
(86)(22)【出願日】2020-10-23
(85)【翻訳文提出日】2022-06-16
(86)【国際出願番号】 US2020057200
(87)【国際公開番号】W WO2021081432
(87)【国際公開日】2021-04-29
(31)【優先権主張番号】62/926,079
(32)【優先日】2019-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＭＡＴＬＡＢ
(71)【出願人】
【識別番号】514304762
【氏名又は名称】バークレー ライツ，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】アンヘレス，アンヘル ナバス
(72)【発明者】
【氏名】スロイス，ヨハネス ポール
(72)【発明者】
【氏名】テニー，ジョン エー．
(72)【発明者】
【氏名】ダンデ，ヨゲッシュ ケムチャンドラ
(72)【発明者】
【氏名】イングラム，パトリック エヌ．
(72)【発明者】
【氏名】シ，エリン チア－ウェイ
(72)【発明者】
【氏名】シン，クリストファー シー．
(72)【発明者】
【氏名】キム，ジョン ジュンヨン
(72)【発明者】
【氏名】ブレインリンガー，キース ジェイ．
(72)【発明者】
【氏名】アロン，ラジエル ソロモン
【テーマコード（参考）】
2H052
3C081
4B029
4B063
4G075
【Ｆターム（参考）】
2H052AA09
2H052AC14
2H052AE01
2H052AE13
3C081AA13
3C081BA23
3C081BA33
3C081CA44
3C081EA29
4B029AA07
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4G075AA13
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4G075CA02
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4G075DA02
4G075DA18
4G075EA06
4G075EB50
4G075EC21
4G075EC25
(57)【要約】
【課題】マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムは、これらの入力及び出力を支援する。
【解決手段】マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋とを含むシステム。蓋は、マイクロ流体デバイスの第１流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１流体入口／出口から流出させるように構成された第１流体ポートを有する第１部分と、マイクロ流体デバイスの第２流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２流体入口／出口から流出させるように構成された第２流体ポートを有する第２部分を含む。
【選択図】図１
【解決手段】マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋とを含むシステム。蓋は、マイクロ流体デバイスの第１流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１流体入口／出口から流出させるように構成された第１流体ポートを有する第１部分と、マイクロ流体デバイスの第２流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２流体入口／出口から流出させるように構成された第２流体ポートを有する第２部分を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、
前記第１表面上に前記マイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、
前記マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体を前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口に流入させる及び／又は前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、
前記マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体を前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口に流入させる及び／又は前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分と、
を備え、
前記第２の蓋部分が前記第１の蓋部分から分離可能であり、前記第２の蓋部分の前記第２の流体ポートが前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口と作用可能に結合される閉位置と前記第２の流体入口／出口を備える前記マイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、
蓋と、
を備える、システム。
【請求項2】
前記第２の蓋部分が前記開位置にあるときに、前記第１の蓋部分は前記マイクロ流体デバイスを前記第１表面上に保持する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第２の蓋部分が前記開位置にあるときに、前記第１の蓋部分の前記第１の流体ポートは、前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口と作用可能に結合されたままである、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記第１の蓋部分の前記第１の流体ポートが、前記マイクロ流体デバイスから流体を除去するように構成されたポンプに接続されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１の蓋部分が、前記第１の流体ポートに接続された第１の流体ラインを更に備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項6】
前記第２の蓋部分が、前記第２の流体ポートに接続された第２の流体ラインを更に備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記蓋が、前記カバーの前記第２の部分を前記開位置と前記閉位置との間で移動させるように構成されたヒンジを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記蓋が、前記第２の蓋部分を前記閉位置に解放可能に保持するように構成されたラッチを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記第２の蓋部分が前記開位置にあるときに、前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口と作用可能に結合し、前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口に流体媒体を流入させるように構成された挿入物を更に備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項10】
前記挿入物が、前記第１の蓋部分と接触するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記挿入物が、前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口と流体的に連通するように構成された流体ウェルを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項12】
前記流体ウェルが、約２５マイクロリットル以下の流体試料を保持するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記流体ウェルが、約５マイクロリットルから約１５マイクロリットルの範囲の流体試料を保持するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
前記第１表面が支持体に含まれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
前記支持体が、前記マイクロ流体デバイスを収容してインターフェースするように構成されたソケットを備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記マイクロ流体デバイスが前記第１表面又は前記支持体と作用可能に結合されているときに前記マイクロ流体デバイスの一対の電極を横切ってバイアス電圧を印加するように構成された電気信号生成サブシステムを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項17】
前記マイクロ流体デバイスが前記第１表面又は前記支持体と作用可能に結合されているときに前記マイクロ流体デバイスの温度を調整するように構成された熱制御サブシステムを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項18】
前記支持体が、前記電気信号生成サブシステム及び前記熱電発電モジュールの一方又は両方を制御するマイクロプロセッサを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項19】
前記支持体がプリント回路基板（ＰＣＢ）を備え、前記電気信号生成サブシステム、前記熱電発電モジュール、及び前記マイクロプロセッサのうちの少なくとも１つが、前記ＰＣＢ上に取り付けられている及び／又は前記ＰＣＢと一体化されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記マイクロ流体デバイスが前記第１表面（又は支持体）と作用可能に結合されているときに前記マイクロ流体デバイス上に構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項21】
前記第１表面、前記支持体、及び／又は前記光変調サブシステムが、光学顕微鏡に取り付けられるように構成されている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項22】
前記第１表面、前記支持体、及び／又は前記光変調サブシステムが、光学顕微鏡の一体構成要素である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項23】
前記第１の流体ライン及び前記第２の流体ラインの一方又は両方と作用可能に結合された少なくとも１つの流れ制御器を更に備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項24】
前記少なくとも１つの流れ制御器が、前記少なくとも１つの流れ制御器に流体を選択的に流すために、前記第１の流体ライン及び／又は前記第２の流体ラインと作用可能に結合された第１の熱制御式流れ制御器を備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項25】
マイクロ流体デバイスを作動させるように構成された顕微鏡であって、請求項１４に記載のマイクロ流体デバイスを保持し前記請求項１４に記載のマイクロ流体デバイスをと作用可能に結合するように構成された支持体と、
構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムと、
光学系と
を備え、
前記マイクロ流体デバイスが前記支持体によって保持され前記支持体と作用可能に結合されているとき、前記光学系が、
（１）前記光変調サブシステムによって放射された構造化光を前記マイクロ流体デバイスの少なくとも第１の領域に集束させ、
（２）非構造化光源によって放射された非構造化光を前記マイクロ流体デバイスの少なくとも第２の領域に集束させ、
（３）前記マイクロ流体デバイスからの反射光及び／又は放射光を捉え、前記捉えた光を検出器に向ける、
ように構成されている顕微鏡。
【請求項26】
流体試料を分析する方法であって、マイクロ流体デバイスを、前記マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムに接続することであって、
前記システムが、
マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、
前記第１表面上に前記マイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、
前記マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体を前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口に流入させる及び／又は前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、
前記マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体を前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口に流入させる及び／又は前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分と、
を備え、
前記第２の蓋部分が前記第１の蓋部分から分離可能であり、前記カバーの前記第２の部分の前記第２の流体ポートが前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口と作用可能に結合された閉位置と前記第２の流体入口／出口を備える前記マイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、
蓋と、
を備える、
接続することと、
前記第２の蓋部分を前記閉位置から前記開位置に移動させ、それにより前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口を露出させることと、
流体試料を前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口と流体連通させることと、
前記第１の流体ラインに吸引を印加し、それにより前記流体試料の少なくとも一部を前記マイクロ流体デバイスに引き込むことと、
前記マイクロ流体デバイスに引き込まれた前記流体試料の前記少なくとも一部を処理することと、
を含む、方法。
【請求項27】
前記閉位置の前記第２の蓋部分が以前に占めていた位置に挿入物を配置することであって、前記挿入物が、前記マイクロ流体デバイスの前記第２の流体入口／出口と流体的に連通するように構成された流体ウェルを備える、配置することを更に含み、前記流体試料を供給することが、前記挿入物の前記流体ウェルに前記流体試料を導入することを含む、
請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記システムが、請求項１に記載のシステムである、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項29】
前記システムが、請求項２５に記載の顕微鏡である、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項30】
約２マイクロリットルから約１０マイクロリットルの予め選択した量の流体試料を前記マイクロ流体チップに引き込むのに十分な吸引が印加され、この時点で前記吸引は停止される、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項31】
前記流体試料が、微小物体、任意で生物学的微小物体を含む、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項32】
前記マイクロ流体デバイスが、（ｉ）複数のマイクロ流体チャネルを有する流れ領域と、（ｉｉ）複数のチャンバであって、前記複数のチャンバの各チャンバは前記複数のマイクロ流体チャネルのうちの１つに流体的に接続されている、複数のチャンバと、を備える、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項33】
少なくとも４ｘ１０＾６のインポート細胞密度がもたらされる、請求項３２に記載の方法。
【請求項34】
前記異なるチャネルの前記インポート細胞密度の変動係数（ＣＶ）が２０％未満になる、請求項３２に記載の方法。
【請求項35】
マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、前記マイクロ流体デバイスを保持し前記マイクロ流体デバイスと作用可能に結合するように構成された支持体と、
それぞれ、前記マイクロ流体デバイスが前記支持体によって保持され前記支持体と作用可能に結合されているときに、前記マイクロ流体デバイスの入口ポートに流体的に結合されるように構成された遠位端を有する第１の流体ラインと、前記マイクロ流体デバイスの出口ポートに流体的に結合されるように構成された近位端を有する第２の流体ラインと、
前記第１の流体ライン及び前記第２の流体ラインの一方又は両方と作用可能に結合された少なくとも１つの（例えば、２つ以上、そのうちの１つがポンプであり得る）流れ制御器であって、前記少なくとも１つの流れ制御器は、前記少なくとも１つの流れ制御器に流体を選択的に流すために、前記第１の流体ライン及び前記第２の流体ラインの一方又は両方の流れセグメントと作用可能に結合された第１の熱制御式流れ制御器を備える、少なくとも１つの流れ制御器と、
前記マイクロ流体デバイスが前記支持体によって保持され前記支持体と作用可能に結合されているときに、前記マイクロ流体デバイス上に構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムと、
を備える、システム。
【請求項36】
前記マイクロ流体デバイスが前記支持体によって保持され前記支持体と作用可能に結合されているときに、前記マイクロ流体デバイスの一対の電極を横切ってバイアス電圧を印加するように構成された電気信号生成サブシステムを更に備える、請求項３５に記載のシステム。
【請求項37】
請求項１に記載のシステムの要素のいずれかを備える、請求項３５に記載のシステム。
【請求項38】
前記第１の熱制御式流れ制御器が、前記第１の流体ライン及び前記第２の流体ラインの前記流れセグメントと結合された熱伝導性インターフェースと、
前記熱伝導性インターフェースに接触し、前記第１の流体ライン及び／又は前記第２の流体ラインの前記流れセグメントに含まれる流体の温度を制御可能に低下又は上昇させるように構成されたペルチェ熱電装置と、
を更に備える、請求項３５に記載のシステム。
【請求項39】
前記第１の流体ライン及び／又は前記第２の流体ラインの前記流れセグメントに含まれる前記流体をそれぞれ凍結又は解凍するのに十分な程度に前記温度を低下又は上昇させ、それにより前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口及び／若しくは前記第２の流体入口／出口から流体が流出すること又は前記マイクロ流体デバイスの前記第１の流体入口／出口及び／若しくは前記第２の流体入口／出口に流体が流入することを選択的に防止する又は可能にする、請求項３８に記載のシステム。
【請求項40】
前記熱伝導性インターフェースがサーミスタを備える、請求項３８又は３９に記載のシステム。
【請求項41】
前記サーミスタが、前記第１の流体ラインの前記流れセグメントと前記第２の流体ラインの前記流れセグメントとの間に位置する領域内に配置されている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項42】
前記熱伝導性インターフェースが、少なくとも２つのペルチェ熱電装置の間に位置する、請求項３８に記載のシステム。
【請求項43】
前記第１の熱制御式流れ制御器が、前記少なくとも２つのペルチェ熱電装置の１つから熱を奪うための導管を更に備える、請求項４２に記載のシステム。
【請求項44】
前記第１の熱制御式流れ制御器がヒートシンクを更に備える、請求項３８に記載のシステム。
【請求項45】
前記熱伝導性インターフェースが、前記ペルチェ熱電装置の上面に直接接触するように構成されている、請求項３８に記載のシステム。
【請求項46】
前記第１の熱制御式流れ制御器が、前記第１の流体ライン及び前記第２の流体ラインの前記流れセグメントを前記熱伝導性インターフェースに挿入するためのガイドを備えるカバーを備える、請求項３８に記載のシステム。
【請求項47】
前記熱制御式流れ制御器の内部に位置するバリア材料を更に備え、前記バリア材料が、氷形成を防止するのに十分である、請求項３８に記載のシステム。
【請求項48】
前記バリア材料が、前記第１の熱制御式流れ制御器の前記カバー内に存在していたであろう空いた空間を実質的に埋める、請求項４７に記載のシステム。
【請求項49】
前記第１の熱制御式流れ制御器が、マイクロ流体デバイスに流入及び流出する流体を制御するように構成されている、請求項３８に記載のシステム。
【請求項50】
前記支持体が、前記第２の蓋部分が前記閉位置にあるときを判定するように構成されたセンサを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項51】
前記センサが更に、前記挿入物が前記マイクロ流体デバイスとインターフェースしたときを判定するように構成されている、請求項５０に記載のシステム。
【請求項52】
前記センサが、遮断されて前記第２の蓋部分が前記閉位置にあるときを示すように構成された第１の光スイッチを備える、請求項５０に記載のシステム。
【請求項53】
前記センサが、遮断されて前記挿入物が前記マイクロ流体デバイスとインターフェースしたときを示すように構成された第２の光スイッチを備える、請求項５０に記載のシステム。
【請求項54】
前記センサが第１のエキステンダを備え、前記第１のエキステンダが、前記第２の蓋部分に含まれる第１のアクチュエータにより、前記第１の光スイッチに延びることで、前記第１の光スイッチを遮断するように構成されている、請求項５０に記載のシステム。
【請求項55】
前記センサが第２のエキステンダを備え、前記第２のエキステンダが、前記挿入物に含まれる第２のアクチュエータにより、前記第２の光スイッチに延びることで、前記第２の光スイッチを遮断するように構成されている、請求項５０に記載のシステム。
【請求項56】
前記センサが前記第２の蓋部分が前記開位置にあるときに検知し、前記挿入物が、前記第１の光スイッチ及び前記第２の光スイッチの光路が遮断されていないときには前記マイクロ流体デバイスとインターフェースしない、請求項５０に記載のシステム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 分野
本出願は、概して、マイクロ流体デバイスとともに使用するためのシステムに関する。特に、本出願は、マイクロ流体デバイスを操作するためのシステムに記載する。
本出願は、概して、マイクロ流体デバイスとともに使用するためのシステムに関する。特に、本出願は、マイクロ流体デバイスを操作するためのシステムに記載する。
【背景技術】
【0002】
[0002] 背景
マイクロ流体の分野が進歩するにつれて、マイクロ流体デバイスは、生物学的細胞などの微小物体の処理および操作のための便利なプラットフォームとなっている。マイクロ流体デバイスは、個々の微小物体を選択して操作する能力を含むいくつかの望ましい能力を提供する。そのようなマイクロ流体デバイスは、機能するために様々な入力及び出力（例えば、流体、圧力、真空、熱、冷却、光等）を必要とする。マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムは、これらの入力及び出力を支援する。
マイクロ流体の分野が進歩するにつれて、マイクロ流体デバイスは、生物学的細胞などの微小物体の処理および操作のための便利なプラットフォームとなっている。マイクロ流体デバイスは、個々の微小物体を選択して操作する能力を含むいくつかの望ましい能力を提供する。そのようなマイクロ流体デバイスは、機能するために様々な入力及び出力（例えば、流体、圧力、真空、熱、冷却、光等）を必要とする。マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムは、これらの入力及び出力を支援する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
概要
[0003] 本出願は、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムについて記載する。例示的な実施形態では、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分とを含み、第２の蓋部分は第１の蓋部分から分離可能であり、第２の蓋部分の第２の流体ポートがマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合される閉位置と第２の流体入口／出口を含むマイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、蓋とを含む、システムが提供される。
[0003] 本出願は、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムについて記載する。例示的な実施形態では、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分とを含み、第２の蓋部分は第１の蓋部分から分離可能であり、第２の蓋部分の第２の流体ポートがマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合される閉位置と第２の流体入口／出口を含むマイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、蓋とを含む、システムが提供される。
【0004】
[0004] 他の例示的な実施形態では、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、マイクロ流体デバイスを保持しマイクロ流体デバイスをと作用可能に結合するように構成された支持体と、それぞれ、マイクロ流体デバイスが支持体によって保持され支持体と作用可能に結合されているときに、マイクロ流体デバイスの入口ポートに流体的に結合されるように構成された遠位端を有する第１の流体ラインと、マイクロ流体デバイスの出口ポートに流体的に結合されるように構成された近位端を有する第２の流体ラインと、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの一方又は両方と作用可能に結合された少なくとも１つの流れ制御器であって、少なくとも１つの流れ制御器は、少なくとも１つの流れ制御器に流体を選択的に流すために、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの一方又は両方の流れセグメントと作用可能に結合された第１の熱制御式流れ制御器を含む、少なくとも１つの流れ制御器と、マイクロ流体デバイスが支持体によって保持され支持体と作用可能に結合されているときに、マイクロ流体デバイス上に構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムとを含む、システムが提供される。
【0005】
[0005] 更に別の例示的な実施形態では、流体試料を分析する方法であって、マイクロ流体デバイスを、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムに接続することであって、システムは、マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分とを含み、第２の蓋部分は第１の蓋部分から分離可能であり、カバーの第２の部分の第２の流体ポートがマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合された閉位置と第２の流体入口／出口を含むマイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、蓋とを含む、ことと、第２の蓋部分を閉位置から開位置に移動させ、それによりマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口を露出させることと、流体試料をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と流体連通させることと、第１の流体ラインに吸引を印加し、それにより流体試料の少なくとも一部をマイクロ流体デバイスに引き込むことと、マイクロ流体デバイスに引き込まれた流体試料の少なくとも一部を処理することとを含む、方法が提供される。
【0006】
[0006] 実施形態の部分的なリストは以下の通りである。
【0007】
[0007] 実施形態１。マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分とを含み、第２の蓋部分は第１の蓋部分から分離可能であり、第２の蓋部分の第２の流体ポートがマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合される閉位置と第２の流体入口／出口を含むマイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、蓋とを含む、システム。
【0008】
[0008] 実施形態２。第２の蓋部分が開位置にあるときに、第１の蓋部分はマイクロ流体デバイスを第１表面上に保持する、実施形態１のシステム。
【0009】
[0009] 実施形態３。第２の蓋部分が開位置にあるときに、第１の蓋部分の第１の流体ポートは、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合されたままである、実施形態１又は２のシステム。
【0010】
[0010] 実施形態４。第１の蓋部分の第１の流体ポートは、マイクロ流体デバイスから流体を除去するように構成されたポンプに接続されている、実施形態１から３のいずれか１つに記載のシステム。
【0011】
[0011] 実施形態５。第１の蓋部分は、第１の流体ポートに接続された第１の流体ラインを更に含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載のシステム。
【0012】
[0012] 実施形態６。第２の蓋部分は、第２の流体ポートに接続された第２の流体ラインを更に含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のシステム。
【0013】
[0013] 実施形態７。蓋は、カバーの第２の部分を開位置と閉位置との間で移動させるように構成されたヒンジを更に含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のシステム。
【0014】
[0014] 実施形態８。蓋は、第２の蓋部分を閉位置に解放可能に保持するように構成されたラッチを更に含む、実施形態１から７のいずれか１つに記載のシステム。
【0015】
[0015] 実施形態９。第２の蓋部分が開位置にあるときに、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流体媒体を流入させるように構成された挿入物を更に含む、実施形態１から８のいずれか１つに記載のシステム。
【0016】
[0016] 実施形態１０。挿入物は、第１の蓋部分と接触するように構成されている、実施形態９のシステム。
【0017】
[0017] 実施形態１１。挿入物は、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と流体的に連通するように構成された流体ウェルを含む、実施形態９又は１０のシステム。
【0018】
[0018] 実施形態１２。流体ウェルは、約５０マイクロリットル以下、約４５マイクロリットル以下、約４０マイクロリットル以下、約３５マイクロリットル以下、約３０マイクロリットル以下、約２５マイクロリットル以下、約２０マイクロリットル以下、約１５マイクロリットル以下、約１０マイクロリットル以下、約５マイクロリットル以下、又はこれらの終点の２つによって形成される任意の範囲の流体試料を保持するように構成されている、実施形態１１のシステム。
【0019】
[0019] 実施形態１３。流体ウェルは、約５マイクロリットルから約２５マイクロリットル、約５マイクロリットルから約２０マイクロリットル、約５マイクロリットルから約１５マイクロリットル、又は約５マイクロリットルから約１０マイクロリットルの範囲の流体試料を保持するように構成されている、実施形態１１のシステム。
【0020】
[0020] 実施形態１４。第１表面は支持体（又は「ネスト」）に含まれる、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のシステム。
【0021】
[0021] 実施形態１５。支持体は、マイクロ流体デバイスを収容してインターフェースするように構成されたソケットを含む、実施形態１４のシステム。
【0022】
[0022] 実施形態１６。マイクロ流体デバイスが第１表面又は支持体と作用可能に結合されているときにマイクロ流体デバイスの一対の電極を横切ってバイアス電圧を印加するように構成された電気信号生成サブシステムを更に含む、実施形態１から１５のいずれか１つに記載のシステム。
【0023】
[0023] 実施形態１７。電気信号生成サブシステムは、マイクロ流体デバイスが第１表面又は支持体と作用可能に結合されているときに電極対を横切って印加されるバイアス電圧波形を生成するように構成された波形生成器を含む、実施形態１６のシステム。
【0024】
[0024] 実施形態１８。電気信号生成サブシステムは、波形生成器によって生成されたバイアス電圧波形を増幅するように構成された波形増幅回路を更に含む、実施形態１７のシステム。
【0025】
[0025] 実施形態１９。電気信号生成サブシステムは、バイアス電圧波形を測定するように構成されたオシロスコープを更に含み、任意で、測定によるデータは、フィードバックとして波形生成器に提供される、実施形態１７又は１８のシステム。
【0026】
[0026] 実施形態２０。マイクロ流体デバイスが第１表面又は支持体と作用可能に結合されているときにマイクロ流体デバイスの温度を調整するように構成された熱制御サブシステムを更に含む、実施形態１から１９のいずれかに記載のシステム。
【0027】
[0027] 実施形態２１。熱制御サブシステムは、熱電発電モジュール、ペルチェ熱電装置、及び冷却ユニットを含み、熱電発電モジュールは、ペルチェ熱電装置の温度を調整するように構成されており、任意で、ペルチェ熱電装置は、第１表面と冷却ユニットの表面との間に配置されている、実施形態２０のシステム。
【0028】
[0028] 実施形態２２。前記冷却ユニットは、液体冷却装置と、冷却ブロックと、冷却された液体を液体冷却装置と冷却ブロックとの間で循環させるように構成された液体経路とを含み、冷却ブロックは、冷却ユニットの表面を含む、実施形態２１のシステム。
【0029】
[0029] 実施形態２３。ペルチェ熱電装置及び熱電発電モジュールは、支持体上に取り付けられている及び／又は支持体と一体化されている、実施形態２１又は２２のシステム。
【0030】
[0030] 実施形態２４。支持体は、電気信号生成サブシステム及び熱電発電モジュールの一方又は両方を制御するマイクロプロセッサを更に含む、実施形態１４から２３のいずれかに記載のシステム。
【0031】
[0031] 実施形態２５。支持体はプリント回路基板（ＰＣＢ）を含み、電気信号生成サブシステム、熱電発電モジュール、及びマイクロプロセッサのうちの少なくとも１つは、ＰＣＢ上に取り付けられている及び／又はＰＣＢと一体化されている、実施形態２４のシステム。
【0032】
[0032] 実施形態２６。マイクロプロセッサと作用可能に結合された外部計算装置を更に含み、任意で、外部計算装置は、オペレータ入力を受け取り、オペレータ入力を処理してマイクロプロセッサに伝送し、電気信号生成サブシステム及び熱制御サブシステムの一方又は両方を制御するように構成されたグラフィカルユーザインターフェースを含む、実施形態２４又は２５のシステム。
【0033】
[0033] 実施形態２７。マイクロプロセッサは、電気信号生成サブシステム及び熱制御サブシステムの一方又は両方から検出又は受信されたデータ又は情報に基づいて検出又は受信或いは計算されたデータ及び／又は情報を外部計算装置に伝送するように構成されている、実施形態２６のシステム。
【0034】
[0034] 実施形態２８。マイクロプロセッサ及び／又は外部計算装置は、マイクロ流体デバイスが支持体と作用可能に結合されているときにマイクロ流体デバイスの電極を横切る電気回路のインピーダンスを測定及び／又は監視するように構成されている、実施形態１６又は２７のシステム。
【0035】
[0035] 実施形態２９。マイクロプロセッサ及び／又は外部計算装置は、電気回路の測定された及び／又は監視されたインピーダンスの検出された変化に基づいて流体経路の流量を決定するように構成されており、流体経路は、マイクロ流体デバイス内のマイクロ流体回路の少なくとも一部を含む、実施形態２８のシステム。
【0036】
[0036] 実施形態３０。マイクロプロセッサ及び／又は外部計算装置は、電気回路の測定された及び／又は監視されたインピーダンスの検出された変化に基づいてマイクロ流体デバイスの内部チャンバの高さを決定するように構成されている、実施形態２８のシステム。
【0037】
[0037] 実施形態３１。マイクロプロセッサ及び／又は外部計算装置は、電気回路の測定された及び／又は監視されたインピーダンスの検出された変化に基づいて、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体回路内に含まれる化学物質及び／又は生物学的物質の１つ以上の特性を決定するように構成されている、実施形態２８のシステム。
【0038】
[0038] 実施形態３２。マイクロ流体デバイスが第１表面（又は支持体）と作用可能に結合されているときにマイクロ流体デバイス上に構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムを更に含む、実施形態１から３１のいずれか１つに記載のシステム。
【0039】
[0039] 実施形態３３。第１表面、支持体、及び／又は光変調サブシステムは、光学顕微鏡に取り付けられるように構成されている、実施形態１から３２のいずれか１つに記載のシステム。
【0040】
[0040] 実施形態３４。第１表面、支持体、及び／又は前記光変調サブシステムは、光学顕微鏡の一体構成要素である、実施形態１から３２のいずれかに記載のシステム。
【0041】
[0041] 実施形態３５。第１の流体ライン及び第２の流体ラインの一方又は両方と作用可能に結合された少なくとも１つの（例えば、２つ以上、そのうちの１つがポンプであり得る）流れ制御器を更に含む、実施形態６から３４のいずれか１つに記載のシステム。
【0042】
[0042] 実施形態３６。少なくとも１つの流れ制御器は、少なくとも１つの流れ制御器に流体を選択的に流すために、第１の流体ライン及び／又は第２の流体ラインと作用可能に結合された第１の熱制御式流れ制御器を含む、実施形態３５のシステム。
【0043】
[0043] 実施形態３７。第１の熱制御式流れ制御器は、第１の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体の温度を制御可能に低下又は上昇させるように構成されたペルチェ熱電装置を含み、第１の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体をそれぞれ凍結又は解凍するのに十分な程度に温度を低下又は上昇させ、それにより流体が第１の流体ラインを通り、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入すること又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口から流出することを選択的に防止する又は可能にする、実施形態３６のシステム。
【0044】
[0044] 実施形態３８。前記第１の熱制御式流れ制御器は、第１の通路を有する第１のハウジングであって、第１の通路内に第１の流体ラインの流れセグメントが延び、ペルチェ熱電装置を更に含むハウジング、及び／又は第１の流体ラインの流れセグメントを少なくとも部分的に取り囲む絶縁材料と、任意で、第１の流体ラインの流れセグメントと結合された第１の熱伝導性インターフェースとを更に含む、実施形態３７のシステム。
【0045】
[0045] 実施形態３９。少なくとも１つの流れ制御器は、流体を選択的に流すために、第１の流体ライン及び第２の流体ラインのうちの他方と作用可能に結合された第２の熱制御式流れ制御器を含む、実施形態３６から３８のいずれか１つに記載のシステム。
【0046】
[0046] 実施形態４０。第２の熱制御式流れ制御器は、第２の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体の温度を制御可能に低下又は上昇させるように構成されたペルチェ熱電装置を含み、第２の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体をそれぞれ凍結又は解凍するのに十分な程度に温度を低下又は上昇させ、それによりマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流体が流出すること又はマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流体が流入することを選択的に防止する又は可能にする、実施形態３９のシステム。
【0047】
[0047] 実施形態４１。前記第２の熱制御式流れ制御器は、第２の通路を有する第２のハウジングであって、第２の通路内に第２の流体ラインの流れセグメントが延び、ペルチェ熱電装置を更に含むハウジング、及び／又は第２の流体ラインの流れセグメントを少なくとも部分的に取り囲む絶縁材料と、任意で、第１の流体ラインの流れセグメントと結合された第１の熱伝導性インターフェースとを更に含む、実施形態４０のシステム。
【0048】
[0048] 実施形態４２。少なくとも１つの流れ制御器は、第１の流体ラインと第２の流体ラインとに作用可能に結合された熱制御式流れ制御器を含み、熱制御式流れ制御器は、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの流れセグメントの温度を制御可能に低下又は上昇させるように構成された少なくとも１つの流れ制御ペルチェ熱電装置であって、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体をそれぞれ凍結又は解凍するのに十分な程度に温度を低下又は上昇させ、それにより流体が第１の流体ラインを通り、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入すること、及びマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流出し、第２の流体ラインを通ること、又はこの逆を選択的に防止する又は可能にする、少なくとも１つの流れ制御ペルチェ熱電装置を含む、実施形態３５のシステム。
【0049】
[0049] 実施形態４３。少なくとも１つの流れ制御ペルチェ熱電装置は、第１の流体ラインの流れセグメントに熱的に結合された第１の流れ制御ペルチェ熱電装置と第２の流体ラインの流れセグメントに熱的に結合された第２の流れ制御ペルチェ熱電装置とを少なくとも含む、実施形態４２のシステム。
【0050】
[0050] 実施形態４４。熱制御式流れ制御器は、第１の流体ラインの流れセグメントが延びる第１の通路と流出流体ラインの流れセグメントが延びる第２の通路とを有するハウジングを更に含み、少なくとも１つの流れ制御ペルチェ熱電装置はハウジング内に取り付けられている、実施形態４２又は４３のシステム。
【0051】
[0051] 実施形態４５。ハウジングは断熱チャンバを画定する、実施形態４４のシステム。
【0052】
[0052] 実施形態４６。前記光変調サブシステムは、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）又はマイクロシャッタアレイシステム（ＭＳＡ）を含む、実施形態３２から４５のいずれかに記載のシステム。
【0053】
[0053] 実施形態４７。前記光変調サブシステムは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、液晶オンシリコンデバイス（ＬＣＯＳ）、強誘電性液晶オンシリコンデバイス（ＦＬＣＯＳ）、又は走査型レーザ装置を含む、実施形態３２から４５のいずれかに記載のシステム。
【0054】
[0054] 実施形態４８。前記光変調サブシステムは多入力ライトパイプを含み、前記ライトパイプは、以下を含む、実施形態３２から４７のいずれかに記載のシステム。
【0055】
[0055] ハウジングは、それぞれの光源から放射された光を受け取るようにそれぞれ構成された複数の入力アパーチャを有し、ハウジングはさらに、入力アパーチャを介して受け取られた光を放射するように構成された出力アパーチャと；ハウジング内を第１の入力アパーチャから出力アパーチャまで延びる第１の光伝播経路と；第１の光伝搬経路を横切って斜めの角度でハウジング内に配置された第１のダイクロイックフィルタであって、第１の光アパーチャを介して受け取られた光が、第１の光伝搬経路に沿って出力アパーチャまで伝搬する際に第１のダイクロイックフィルタを通過するように構成かつ配置された第１のダイクロイックフィルタと；ハウジング内を第２の入力アパーチャから第１のダイクロイックフィルタまで延びる第２の光伝播経路であって、第２の伝播経路と第１のダイクロイックフィルタは、第２の入力アパーチャを介して受け取られた光が第２の光伝播経路に沿って伝播し、第１のダイクロイックフィルタによって出力アパーチャの方へ第１の光伝播経路上に反射されるように構成されかつ寸法を決められた第２の伝播経路を有し、各入力アパーチャ、第１および第２の光伝搬経路、第１のダイクロイックフィルタ、および出力アパーチャは、少なくとも１つの光源によって放射され、第１および第２の入力アパーチャの少なくとも１つを介して受け取られた光が実質的に均一の強度で出力アパーチャから放射されるようにサイズ決めされ、寸法決めされ、構成される。
【0056】
[0056] 実施形態４９。ライトパイプは、第１のダイクロイックフィルタと出力アパーチャとの間で第１の光伝搬経路を横切って斜めの角度でハウジング内に配置された第２のダイクロイックフィルタであって、第１および第２の光アパーチャを介して受け取られた光が、その受け取られた光が第１の光伝播経路に沿って出力アパーチャまで伝播するとき第２のダイクロイックフィルタを通過するように構成かつ寸法決めされた第２のダイクロイックフィルタと、第３入力アパーチャから第２のダイクロイックフィルタまでハウジング内を延びる第３の光伝播経路とを含み、第３の伝播経路および第２のダイクロイックフィルタは、第３の入力アパーチャを介して受け取られた光が第３の光伝播経路に沿って伝播し、第２のダイクロイックフィルタによって出力アパーチャの方へ第１の光伝搬経路上に反射されるように構成され寸法決めされる、実施形態４８のシステム。
【0057】
[0057] 実施形態５０。前記光変調サブシステムは、ライトパイプの第１の入力アパーチャに光学的に結合された出力を有する第１の光源を更に含む、実施形態４８のシステム。
【0058】
[0058] 実施形態５１。第１の光源は、複数の第１の光源放射素子を含む、実施形態５０のシステム。
【0059】
[0059] 実施形態５２。複数の第１の光源放射素子の１つ以上は第１の狭帯域波長で光を放射する、実施形態５１のシステム。
【0060】
[0060] 実施形態５３。光変調サブシステムは、ライトパイプの第２の入力アパーチャに光学的に結合された出力を有する第２の光源を更に含む、実施形態５０から５２のいずれか１つに記載のシステム。
【0061】
[0061] 実施形態５４。第２の光源は複数の第２の光源放射素子を含む、実施形態５３のシステム。
【0062】
[0062] 実施形態５５。複数の第２の光源放射素子の１つ以上は、第１の狭帯域波長で又は第１の狭帯域波長と異なる第２の狭帯域波長で光を放射する、実施形態５４のシステム。
【0063】
[0063] 実施形態５６。複数の第１の光源放射素子及び複数の第２の光源放射素子は、第１の狭帯域波長で光を放射する１つ以上の光放射素子の第１のサブセットと、第１の狭帯域波長と異なる第２の狭帯域波長で光を放射する１つ以上の光放射素子の第２のサブセットとを集合的に含み、その結果、第１の狭帯域波長及び第２の狭帯域波長の一方又は両方を含む光が、複数の第１の光放射素子及び複数の第２の光源放射素子の一方又は両方を選択的に活性化することによってライトパイプ出力アパーチャから制御可能に放射され得る、実施形態５４のシステム。
【0064】
[0064] 実施形態５７。光放射素子の第１のサブセットによって放射され、第１及び／又は第２の入力アパーチャを介して受け取られた光が、第１の実質的に均一な強度でライトパイプの出力アパーチャから放射され、光放射素子の第２のサブセットによって放射され、第１及び／又は第２の入力アパーチャを介して受け取られた光が第２の実質的に均一な強度で出力アパーチャから放射される、実施形態５６のシステム。
【0065】
[0065] 実施形態５８。第１の実質的に均一な強度は第２の実質的に均一な強度と異なる、実施形態５７のシステム。
【0066】
[0066] 実施形態５９。第１の狭帯域波長及び第２の狭帯域波長は、約３８０ｎｍ、約４８０ｎｍ、及び約５６０ｎｍからなる群からそれぞれ選択される、実施形態５６から５８のいずれかに記載のシステム。
【0067】
[0067] 実施形態６０。第１の光源の複数の光放射素子は、光放射素子の第１のサブセットの全てを含む又は光放射素子の第１のサブセットの全てからなり、第２の光源の複数の光放射素子は、光放射素子の第２のサブセットの全てを含む又は光放射素子の第２のサブセットの全てからなる、実施形態４３から４６のいずれかに記載のシステム。
【0068】
[0068] 実施形態６１。前記光変調サブシステムは、ライトパイプの第３の入力アパーチャに光学的に結合された出力を有する第３の光源を更に含む、実施形態４０から４７のいずれかに記載のシステム。
【0069】
[0069] 実施形態６２。第３の光源は複数の第３の光源放射素子を含む、実施形態６１のシステム。
【0070】
[0070] 実施形態６３。複数の第３の光源放射素子の１つ以上は、第１の狭帯域波長で、第２の狭帯域波長で、又は第１の狭帯域波長及び第２の狭帯域波長のそれぞれと異なる第３の狭帯域波長で光を放出する、実施形態６２のシステム。
【0071】
[0071] 実施形態６４。複数の第１の光源放射素子、複数の第２の光源放射素子、および複数の第３の光源放射素子は、第１の狭帯域波長で光を放射する１つまたは複数の光放射素子の第１のサブセットと、第１の狭帯域波長とは異なる第２の狭帯域波長で光を放射する１つまたは複数の光放射素子の第２のサブセットと、第１および第２の狭帯域波長のそれぞれと異なる第３の狭帯域波長で光を放射する１つまたは複数の光放射素子の第３のサブセットとを集合的に含み、その結果、第１の狭帯域波長、第２の狭帯域波長、および第３の狭帯域波長のうちの１つまたは複数を含む光が、光放射素子の第１、第２、および第３のサブセットの１つまたは複数を選択的に活性化することによってライトパイプ出力アパーチャから制御可能に放射され得る、実施形態６２のシステム。
【0072】
[0072] 実施形態６５。光放射素子の第１のサブセットによって放射され、第１、第２および第３の入力アパーチャのいずれかを介して受け取られた光は、第１の実質的に均一な強度で出力アパーチャから放射され、光放射素子の第２のサブセットによって放射され第１、第２および第３の入力アパーチャのいずれかを介して受け取られた光は、第２の実質的に均一な強度で出力アパーチャから放射され、光放射素子の第３のサブセットによって放射され第１、第２および第３の入力アパーチャのいずれかを介して受け取られた光は、第３の実質的に均一な強度で出力アパーチャから放射される、実施形態６４のシステム。
【0073】
[0073] 実施形態６６。第１の実質的に均一な強度は、第２の実質的に均一な強度および第３の実質的に均一な強度の一方または両方と異なっている、実施形態６５のシステム。
【0074】
[0074] 実施形態６７。第１の狭帯域波長は約３８０ｎｍであり、第２の狭帯域波長は約４８０ｎｍであり、第３の狭帯域波長は約５６０ｎｍである、実施形態６４から６６のいずれかに記載のシステム。
【0075】
[0075] 実施形態６８。第１の光源の複数の光放射素子は、光放射素子の第１のサブセットの全てを含む又は光放射素子の第１のサブセットの全てからなり、第２の光源の複数の光放射素子は、光放射素子の第２のサブセットの全てを含む又は光放射素子の第２のサブセットの全てからなり、第３の光源の複数の光放射素子は、光放射素子の第３のサブセットの全てを含む又は光放射素子の第３のサブセットの全てからなる、実施形態６４から６７のいずれかに記載のシステム。
【0076】
[0076] 実施形態６９。マイクロ流体デバイスを作動させるように構成された顕微鏡であって、マイクロ流体デバイスを保持しマイクロ流体デバイスと作用可能に結合するように構成された支持体（例えば、実施形態１４から３１又は３５から４５のいずれか１つに記載の支持体）と、構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムと、光学系とを含み、マイクロ流体デバイスが支持体によって保持され支持体と作用可能に結合されているとき、光学系は、（１）光変調サブシステムによって放射された構造化光をマイクロ流体デバイスの少なくとも第１の領域に集束させ、（２）非構造化光源によって放射された非構造化光をマイクロ流体デバイスの少なくとも第２の領域に集束させ、（３）マイクロ流体デバイスからの反射光及び／又は放射光を捉え、捉えた光を検出器に向けるように構成されている、顕微鏡。
【0077】
[0077] 実施形態７０。検出器を更に含む、実施形態６９の顕微鏡。
【0078】
[0078] 実施形態７１。検出器はアイピース及び／又は結像装置を含む、実施形態６９又は７０の顕微鏡。
【0079】
[0079] 実施形態７２。光変調サブシステムは、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）又はマイクロシャッタアレイシステム（ＭＳＡ）を含む、実施形態６９～７１のいずれかに記載の顕微鏡。
【0080】
[0080] 実施形態７３。光変調サブシステムは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、液晶オンシリコンデバイス（ＬＣＯＳ）、強誘電性液晶オンシリコンデバイス（ＦＬＣＯＳ）、又は走査型レーザ装置を含む、実施形態６９～７１のいずれかに記載の顕微鏡。
【0081】
[0081] 実施形態７４。前記光変調サブシステムを制御するための制御器を更に含む、実施形態６９～７３のいずれかに記載の顕微鏡。
【0082】
[0082] 実施形態７５。前記光学系は、前記構造化光を前記マイクロ流体デバイスの前記第１の領域に及び／又は前記非構造化光を前記マイクロ流体デバイスの前記第２の領域に集束させるように構成された対物レンズを含み、前記対物レンズは、１０ｘ対物レンズ、５ｘ対物レンズ、４ｘ対物レンズ、及び２ｘ対物レンズを含む群から選択される、実施形態６９から７４のいずれかに記載の顕微鏡。
【0083】
[0083] 実施形態７６。前記光学系は、前記光変調サブシステムによって放射された（及び前記マイクロ流体デバイスによって反射された）構造化光が検出器に到達することを実質的に防止するように構成されたダイクロイックフィルタを含む、実施形態６９から７５のいずれかに記載の顕微鏡。
【0084】
[0084] 実施形態７７。前記光学系は、光変調サブシステムによって放射された（及び前記マイクロ流体デバイスによって反射された）可視構造化光の量と、検出器に到達した非構造化光源によって放射された（及び前記マイクロ流体デバイスによって反射された）可視非構造化光の量とを釣り合わせるように構成されたダイクロイックフィルタを含む、実施形態６９から７５のいずれかに記載の顕微鏡。
【0085】
[0085] 実施形態７８。前記光変調サブシステムは構造化白色光を放射する、実施形態６９から７５のいずれかに記載の顕微鏡。
【0086】
[0086] 実施形態７９。前記光変調サブシステムは水銀又はキセノンアークランプを含む、実施形態６９から７５のいずれかに記載の顕微鏡。
【0087】
[0087] 実施形態８０。前記光変調サブシステムは１つ以上のＬＥＤを含む、実施形態６９から７５のいずれかに記載の顕微鏡。
【0088】
[0088] 実施形態８１。前記非構造化光源は１つ以上のＬＥＤを含む、実施形態６９から７５のいずれかに記載の顕微鏡。
【0089】
[0089] 実施形態８２。前記非構造化光源は約４９５ｎｍ以下の波長を有する光を放出する、実施形態８１の顕微鏡。
【0090】
[0090] 実施形態８３。前記非構造化光源は青色光を放射する、実施形態８１の顕微鏡。
【0091】
[0091] 実施形態８４。前記光学系は、４９５ｎｍより長い波長を有する可視光を少なくとも部分的に濾波するように構成されたダイクロイックフィルタを含む、実施形態８２又は８３の顕微鏡。
【0092】
[0092] 実施形態８５。前記非構造化光源は、約６５０ｎｍ以上の波長を有する光を放射する、実施形態８１の顕微鏡。
【0093】
[0093] 実施形態８６。前記非構造化光源は赤色光を放出する、実施形態８１の顕微鏡。
【0094】
[0094] 実施形態８７。前記光学系は、６５０ｎｍより短い波長を有する可視光を少なくとも部分的に濾波するように構成されたダイクロイックフィルタを含む、実施形態８５又は８６の顕微鏡。
【0095】
[0095] 実施形態８８。前記支持体は、前記装置が前記支持体によって保持され前記支持体と作用可能に結合されているときに、前記マイクロ流体デバイス内の一対の電極を横切ってバイアス電圧を印加するように構成された一体型電気信号生成サブシステムを含む、実施形態６９から８７のいずれかに記載の顕微鏡。
【0096】
[0096] 実施形態８９。前記支持体は、前記装置が前記支持体前記支持体によって保持され前記支持体前記支持体と作用可能に結合されているときに、前記マイクロ流体デバイスの温度を調整するように構成された熱制御サブシステムを含む、実施形態６９から８８のいずれかに記載の顕微鏡。
【0097】
[0097] 実施形態９０。流体試料を分析する方法であって、マイクロ流体デバイスを、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムに接続することであって、システムは、マイクロ流体デバイスとインターフェースし作用可能に結合するように構成された第１表面と、第１表面上にマイクロ流体デバイスを保持するように構成された蓋であって、マイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口から流出させるように構成された第１の流体ポートを有する第１の蓋部分と、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合し流体媒体をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口に流入させる及び／又はマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口から流出させるように構成された第２の流体ポートを有する第２の蓋部分とを含み、第２の蓋部分は第１の蓋部分から分離可能であり、カバーの第２の部分の第２の流体ポートがマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と作用可能に結合された閉位置と第２の流体入口／出口を含むマイクロ流体デバイスの一部分が露出する開位置との間で移動可能である、蓋とを含む、ことと、第２の蓋部分を閉位置から開位置に移動させ、それによりマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口を露出させることと、流体試料をマイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と流体連通させることと、第１の流体ラインに吸引を印加し、それにより流体試料の少なくとも一部をマイクロ流体デバイスに引き込むことと、マイクロ流体デバイスに引き込まれた流体試料の少なくとも一部を処理することとを含む、方法。
【0098】
[0098] 実施形態９１。閉位置の第２の蓋部分が以前に占めていた位置に挿入物を配置することであって、挿入物は、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口と流体的に連通するように構成された流体ウェルを含む、ことを更に含み、流体試料を供給することは、挿入物の流体ウェルに流体試料を導入することを含む、実施形態９０の方法。
【0099】
[0099] 実施形態９２。システムは、実施形態１から６８のいずれか１つに記載のシステムである。実施形態９０又は９１の方法。
【0100】
[00100] 実施形態９３。システムは、実施形態６９から８９のいずれか１つの顕微鏡である、実施形態９０又は９１の方法。
【0101】
[00101] 実施形態９４。予め選択した量（例えば、約２マイクロリットルから約１０マイクロリットル又は約３マイクロリットルから約７マイクロリットル）の流体試料をマイクロ流体チップに引き込むのに十分な吸引が印加され、この時点で吸引は停止される、実施形態９０から９３のいずれか１つの方法。
【0102】
[00102] 実施形態９５。流体試料は微小物体、任意で、生物学的微小物体（例えば、細胞）を含む、実施形態９０から９４のいずれか１つの方法。
【0103】
[00103] 実施形態９６。マイクロ流体デバイスは、（ｉ）複数のマイクロ流体チャネルを有する流れ領域と、（ｉｉ）隔離ペン（sequestration pen）（例えば、それぞれの全内容が参照によって本明細書に援用されるＰＣＴ公報、国際公開第２０１４／０７０８７３号及び国際公開第２０１５／０６１４９７号に記載されているような）などの複数のチャンバであって、複数のチャンバの各チャンバは複数のマイクロ流体チャネルのうちの１つに流体的に接続されている、複数のチャンバとを含む、実施形態９０から９５のいずれか１つの方法。
【0104】
[00104] 実施形態９７。流体試料の少なくとも一部を処理することは、マイクロ流体チップ内に含まれる試料を撮像することを含む、実施形態９０から９６のいずれか１つの方法。
【0105】
[00105] 実施形態９８。撮像することは、流体試料の少なくとも一部内に含まれる微小物体を撮像することを含む、実施形態９７の方法。
【0106】
[00106] 実施形態９９。流体試料の少なくとも一部を処理することは、流体試料の少なくとも一部内に含まれる微小物体のアッセイを実施することを含む、実施形態９６の方法。
【0107】
[00107] 実施形態１００。アッセイは、細胞分泌物及び／又は細胞により放出された核酸の検出を提供する（例えば、全内容が参照によって本明細書に援用されるＰＣＴ公報、国際公開第２０１４／０７０７８３号、国際公開第２０１５／０６１４９７号、国際公開第２０１５／０６１５０６号、国際公開第２０１５／０９５６２３号、国際公開第２０１７／１８１１３５号、国際公開第２０１８／０６４６４０号、国際公開第２０１８／０７６０２４号、国際公開第２０１９／０７５４７６号、及び国際公開第２０１９／１３３８７４号、又はＰＣＴ出願番号、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０４１６９２号及び国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０２４６２３号に記載されているアッセイのいずれか）、実施形態９９の方法。
【0108】
[00108] 実施形態１０１。マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムであって、マイクロ流体デバイスを保持しマイクロ流体デバイスをと作用可能に結合するように構成された支持体と、それぞれ、マイクロ流体デバイスが前記支持体によって保持され前記支持体と作用可能に結合されているときに、マイクロ流体デバイスの入口ポートに流体的に結合されるように構成された遠位端を有する第１の流体ラインと、マイクロ流体デバイスの出口ポートに流体的に結合されるように構成された近位端を有する第２の流体ラインと、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの一方又は両方と作用可能に結合された少なくとも１つの（例えば、２つ以上、そのうちの１つがポンプであり得る）流れ制御器であって、少なくとも１つの流れ制御器は、少なくとも１つの流れ制御器に流体を選択的に流すために、前記第１の流体ライン及び前記第２の流体ラインの一方又は両方の流れセグメントと作用可能に結合された第１の熱制御式流れ制御器を含む、少なくとも１つの流れ制御器と、マイクロ流体デバイスが支持体によって保持され支持体と作用可能に結合されているときに、マイクロ流体デバイス上に構造化光を放射するように構成された光変調サブシステムとを含む、システム。
【0109】
[00109] 実施形態１０２。マイクロ流体デバイスが支持体によって保持され支持体と作用可能に結合されているときに、マイクロ流体デバイスの一対の電極を横切ってバイアス電圧を印加するように構成された電気信号生成サブシステムを更に含む、実施形態１０１のシステム。
【0110】
[00110] 実施形態１０３。実施形態１から６８及び１１６から１２２のいずれか１つに記載のシステムの要素（例えば、単独で又は組み合わせで）又は実施形態６９から８９のいずれか１つの顕微鏡のいずれかを含む、実施形態１０１又は１０２のシステム。
【0111】
[00111] 実施形態１０４。前記第１の熱制御式流れ制御器は、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの流れセグメントと結合された熱伝導性インターフェースと、熱伝導性インターフェースに接触し、第１の流体ライン及び／又は第２の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体の温度を制御可能に低下又は上昇させるように構成されたペルチェ熱電装置とを更に含む、実施形態３７又は１０１から１０３のシステム。
【0112】
[00112] 実施形態１０５。第１の流体ライン及び／又は第２の流体ラインの流れセグメントに含まれる流体をそれぞれ凍結又は解凍するのに十分な程度に温度を低下又は上昇させ、それによりマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口及び／若しくは第２の流体入口／出口から流体が流出すること又はマイクロ流体デバイスの第１の流体入口／出口及び／若しくは第２の流体入口／出口に流体が流入することを選択的に防止する又は可能にする、実施形態１０４のシステム。
【0113】
[00113] 実施形態１０６。熱伝導性インターフェースはサーミスタを含む、実施形態１０４又は１０５のシステム。
【0114】
[00114] 実施形態１０７。サーミスタは、第１の流体ラインの流れセグメントと第２の流体ラインの流れセグメントとの間に位置する領域内に配置されている、実施形態１０６のシステム。
【0115】
[00115] 実施形態１０８。熱伝導性インターフェースは、少なくとも２つのペルチェ熱電装置の間に位置する、実施形態１０４から１０７のいずれか１つに記載のシステム。
【0116】
[00116] 実施形態１０９。第１の熱制御式流れ制御器は、少なくとも２つのペルチェ熱電装置の１つから熱を奪うための導管を更に含む、実施形態１０８のシステム。
【0117】
[00117] 実施形態１１０。第１の熱制御式流れ制御器はヒートシンクを更に含む、実施形態１０４から１０９のいずれか１つに記載のシステム。
【0118】
[00118] 実施形態１１１。熱伝導性インターフェースは、ペルチェ熱電装置の上面に直接接触する（例えば、載る）ように構成されている、実施形態１０４から１１０のいずれか１つに記載のシステム。
【0119】
[00119] 実施形態１１２。第１の熱制御式流れ制御器は、第１の流体ライン及び第２の流体ラインの流れセグメントを熱伝導性インターフェースに挿入するためのガイドを含むカバーを含む、実施形態１０４から１１１のいずれか１つに記載のシステム。
【0120】
[00120] 実施形態１１３。熱制御式流れ制御器の内部に位置するバリア材料を更に含み、バリア材料（例えば、絶縁ポリマー又はスプレーフォーム）は、氷形成を防止するのに十分である、実施形態１０４から１１２のいずれか１つに記載のシステム。
【0121】
[00121] 実施形態１１４。バリア材料は、第１の熱制御式流れ制御器のカバー内に存在していたであろう空いた空間を実質的に埋める、実施形態１１３のシステム。
【0122】
[00122] 実施形態１１５。第１の熱制御式流れ制御器は、マイクロ流体デバイス（例えば、単一のマイクロ流体デバイス）に流入及び流出する流体を制御するように構成されている、実施形態１０４から１１４のいずれか１つに記載のシステム。
【0123】
[00123] 実施形態１１６。支持体は、第２の蓋部分が閉位置にあるときを判定するように構成されたセンサを含む、実施形態１から６８のいずれか１つに記載のシステム。
【0124】
[00124] 実施形態１１７。センサは更に、挿入物がマイクロ流体デバイスとインターフェースしたときを判定するように構成されている、実施形態１１６のシステム。
【0125】
[00125] 実施形態１１８。センサは、遮断されて第２の蓋部分が閉位置にあるときを示すように構成された第１の光スイッチを含む、実施形態１１６又は１１７に記載のシステム。
【0126】
[00126] 実施形態１１９。センサは、遮断されて挿入物がマイクロ流体デバイスとインターフェースしたときを示すように構成された第２の光スイッチを含む、実施形態１１６から１１８のいずれか１つに記載のシステム。
【0127】
[00127] 実施形態１２０。センサは第１のエキステンダを含み、第１のエキステンダは、第２の蓋部分に含まれる第１のアクチュエータにより、第１の光スイッチに延びることで、第１の光スイッチを遮断するように構成されている、実施形態１１６から１１９のいずれか１つに記載のシステム。
【0128】
[00128] 実施形態１２１。センサは第２のエキステンダを含み、第２のエキステンダは、挿入物に含まれる第２のアクチュエータにより、第２の光スイッチに延びることで、第２の光スイッチを遮断するように構成されている、実施形態１１６から１２０のいずれか１つに記載のシステム。
【0129】
[00129] 実施形態１２２。センサは第２の蓋部分が開位置にあるときに検知し、挿入物は、第１の光スイッチ及び第２の光スイッチの光路が遮断されていないときにはマイクロ流体デバイスとインターフェースしない、実施形態１１６から１２１のいずれか１つに記載のシステム。
【0130】
[00130] 実施形態１２３。マイクロ流体デバイスは、（ｉ）複数のマイクロ流体チャネルを有する流れ領域と、（ｉｉ）複数のチャンバであって、複数のチャンバの各チャンバは複数のマイクロ流体チャネルのうちの１つに流体的に接続されている、複数のチャンバとを含む、実施形態９０又は９１の方法。
【0131】
[00131] 実施形態１２４。少なくとも４ｘ１０＾６のインポート細胞密度がもたらされる、実施形態１２３の方法。
【0132】
[00132] 開示されるシステム、顕微鏡、及び方法の他の態様及び利点が、以下の発明を実施するための形態及び添付の特許請求の範囲において明らかになるであろう。
【0133】
[00133] 図面の簡単な説明
図面は、開示されたシステムの実施形態の設計および有用性を示し、同様の要素は共通の参照番号によって参照される。これらの図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。上記のおよび他の利点および目的がどのようにして得られるかをより良く理解するために、添付の図面に示されている実施形態のより詳細な説明が提供される。これらの図面は、開示されたシステムの典型的な実施形態のみを示しているので、その範囲を限定するものと見なすべきではない。
図面は、開示されたシステムの実施形態の設計および有用性を示し、同様の要素は共通の参照番号によって参照される。これらの図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。上記のおよび他の利点および目的がどのようにして得られるかをより良く理解するために、添付の図面に示されている実施形態のより詳細な説明が提供される。これらの図面は、開示されたシステムの典型的な実施形態のみを示しているので、その範囲を限定するものと見なすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0134】
【図1A】[00134]いくつかの実施形態によるマイクロ流体デバイスを保持するように構成された支持体の斜視図である。
【図2】[00136]本システムのいくつかの実施形態による電気信号生成サブシステムの要素の概略図である。
【図3】[00137]本システムのいくつかの実施形態による熱制御サブシステムの概略図である。
【図4】[00138]本システムのいくつかの実施形態による熱制御サブシステム中の熱制御フィードバック用に使用されるアナログ回路を示す回路図である。
【図5】[00139]本システムのいくつかの実施形態による電気信号生成サブシステムおよび熱制御サブシステムの両方を制御するために使用されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を示す例示的なスクリーンショットである。
【図6】[00140]本システムのいくつかの実施形態によるマイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムの概略図である。図６に示されるシステムは、様々なビームスプリッタおよび／またはダイクロイックフィルタ、第１の光源、第２の光源、光変調サブシステム、対物レンズおよび検出器を有する光学系含む。
【図7A】[00141]本システムのいくつかの実施形態による光学系中の構造化光経路の概略図である。
【図7B】[00141]本システムのいくつかの実施形態による光学系中の結像経路の概略図である。
【図8C】[00142]光の口径食を補償するために構造化光をどのように使用できるかを示す図の１つであり、図８Ｃは、この機能が用いられない場合には図８Ａに示される光強度のパターンを生成するであろう光源からの光強度出力を制御するために図８Ｂに示されるような反転された機能が使用されるときの試料面で測定された光強度を示す。
【図9】[00143]本システムのいくつかの実施形態によるインピーダンス測定回路の概略図である。
【図10】[00144]本システムのいくつかの実施形態による凍結弁の側面図である。
【図11】[00144]本システムのいくつかの実施形態による凍結弁の斜視図である。
【図12】[00145]本システムのいくつかの実施形態による一対の凍結弁の斜視図である。示されるように、凍結弁はマイクロ流体デバイスを保持しているソケットの側面にある。
【図14】[00147]本システムのいくつかの実施形態による凍結弁の斜視図である。
【図22】[00153]本システムのいくつかの実施形態によるマイクロ流体デバイスを作動するためのシステムの概略図である。図２２に示されるシステムは、様々なビームスプリッタおよび／またはダイクロイックフィルタ、第１の光源、第２の光源、光変調サブシステム、対物レンズおよび検出器を有する光学系を含む。
【図23】[00154]本システムのいくつかの実施形態による２つのＬＥＤアレイの概略図である。
【図24】[00155]本システムのいくつかの実施形態によるライトパイプ／オプティカルインテグレータの概略図である。
【図25】[00156]本システムのいくつかの実施形態による光源の概略図である。
【図26】[00157]本システムのいくつかの実施形態による多入力ライトパイプ／オプティカルインテグレータの概略図である。
【図27】[00158]マイクロ流体デバイスを作動させるために使用されるシステムの分割蓋のいくつかの実施形態を示す。
【図28】[00159]マイクロ流体デバイスを作動させるために使用されるシステムの分割蓋の他の実施形態を示す。
【図29】[00160]マイクロ流体デバイスを作動させるために使用されるシステムの分割蓋の更に別の実施形態を示す。
【図30A】[00161]マイクロ流体デバイスを作動させるために使用されるシステムの分割蓋の取り外し部品の実施形態を示す。
【図30B】[00161]マイクロ流体デバイスを作動させるために使用されるシステムの分割蓋の取り外し部品の実施形態を示す。
【図30C】[00161]マイクロ流体デバイスを作動させるために使用されるシステムの分割蓋の取り外し部品の実施形態を示す。
【図31A】[00162]マイクロ流体デバイスに流体試料を追加する方法の実施形態を示す。
【図31B】[00162]マイクロ流体デバイスに流体試料を追加する方法の実施形態を示す。
【図31C】[00162]マイクロ流体デバイスに流体試料を追加する方法の実施形態を示す。
【図32】[00163]システムの他の実施形態の凍結弁の正面図を示す。
【図33】[00163]システムの他の実施形態の凍結弁の斜視図を示す
【図34】[00164]システムの更に別の実施形態の凍結弁の斜視図を示す。
【図35】[00164]システムの更に別の実施形態の凍結弁の斜視図を示す。
【図36】[00165]分割蓋が閉位置にある、センサを含む分割蓋のいくつかの実施形態の斜視図を示す。
【図37】[00166]分割蓋が開位置にある、センサを含む分割蓋のいくつかの実施形態の斜視図を示す。
【図38】[00167]分割蓋とともに使用され得るセンサの分解された構成要素のいくつかの実施形態を示す。
【図39】[00168]分割蓋とともに使用され得るセンサの組み立てられた構成要素のいくつかの実施形態を示す。
【図40】[00169]分割蓋が閉位置にある、センサを含む分割蓋のいくつかの実施形態の側面図を示す。
【図41】[00170]センサで使用され得る光スイッチのいくつかの実施形態の斜視図を示す。
【図42】[00171]作動位置にあるセンサの実施形態の上面図を示す。
【図43】[00171]作動位置にあるセンサの実施形態の上面図を示す。
【図44】[00172]いくつかの例示的な実施形態におけるマイクロ流体デバイス内の細胞／ビーズ分布を示す。
【0135】
例示的な実施形態の詳細な説明
[00173] 本明細書は、本開示の例示的な実施形態および使用を記載する。しかしながら、本開示は、これらの例示的な実施形態および使用に限定されず、また、それら例示的な実施形態および使用が本明細書において機能するまたは記載される態様にも限定されない。さらに、図面は、単純化されたまたは部分的な図を示す場合があり、図中の要素の寸法は、誇張されている、または比例していない場合がある。加えて、用語「～の上に（on）」、「～に取り付けられている（attached to）」、「～に接続されている（connected to）」、「～に結合されている（coupled to）」または類似の語が本明細書で使用されている場合、一方の要素（例えば、材料、層、基板等）は、一方の要素が直接的に他の要素の上にある、に取り付けられている、に接続されている、または、に結合されているか、あるいは一方の要素と他方の要素との間に１つまたは複数の介在要素が存在しているかにかかわらず、他方の要素「の上に」ある、「に取り付けられている」、「に接続されている」、または「に結合されている」ことができる。同じく、特に断りのない限り、方向（例えば、～より上（above）、～より下（below）、頂部（top）、底部（bottom）、横（side）、上（up）、下（down）、～の下（under）、～の上（over）、より上（upper）、より下（lower）、水平（horizontal）、垂直（vertical）、「x」、「y」、「z」等）は、提示されている場合、相対的なものであり、限定としてではなく、単に例として、説明及び考察を容易にするために提示される。加えて、要素の列記（例えば、要素a、b、c）に言及する場合、そのような言及は、列記された要素のうちのいずれか１つを単独で、列記された要素の全てに満たない任意の組み合わせを、及び／又は列記された要素の全ての組み合わせを含むことを意図している。本明細書における段落の分割は単に精査を容易にするためのものであり、記載される要素のあらゆる組み合わせを限定するものではない。
[00173] 本明細書は、本開示の例示的な実施形態および使用を記載する。しかしながら、本開示は、これらの例示的な実施形態および使用に限定されず、また、それら例示的な実施形態および使用が本明細書において機能するまたは記載される態様にも限定されない。さらに、図面は、単純化されたまたは部分的な図を示す場合があり、図中の要素の寸法は、誇張されている、または比例していない場合がある。加えて、用語「～の上に（on）」、「～に取り付けられている（attached to）」、「～に接続されている（connected to）」、「～に結合されている（coupled to）」または類似の語が本明細書で使用されている場合、一方の要素（例えば、材料、層、基板等）は、一方の要素が直接的に他の要素の上にある、に取り付けられている、に接続されている、または、に結合されているか、あるいは一方の要素と他方の要素との間に１つまたは複数の介在要素が存在しているかにかかわらず、他方の要素「の上に」ある、「に取り付けられている」、「に接続されている」、または「に結合されている」ことができる。同じく、特に断りのない限り、方向（例えば、～より上（above）、～より下（below）、頂部（top）、底部（bottom）、横（side）、上（up）、下（down）、～の下（under）、～の上（over）、より上（upper）、より下（lower）、水平（horizontal）、垂直（vertical）、「x」、「y」、「z」等）は、提示されている場合、相対的なものであり、限定としてではなく、単に例として、説明及び考察を容易にするために提示される。加えて、要素の列記（例えば、要素a、b、c）に言及する場合、そのような言及は、列記された要素のうちのいずれか１つを単独で、列記された要素の全てに満たない任意の組み合わせを、及び／又は列記された要素の全ての組み合わせを含むことを意図している。本明細書における段落の分割は単に精査を容易にするためのものであり、記載される要素のあらゆる組み合わせを限定するものではない。
【0136】
[00174] 本明細書で使用される場合、「実質的に（substantially）」は、意図された目的のために働くのに十分であることを意味する。用語「実質的に」は、したがって、当業者によって期待されるような絶対的または完全な状態、寸法、測定値、結果等からの軽微な、取るに足らない変化であるが全体のパフォーマンスにはほとんど影響を及ぼさない変化を許容する。数値、または数値として表現できるパラメータもしくは特性に関して使用される場合、「実質的に」は１０パーセント以内を意味する。
【0137】
[00175] 「いくつか（ones）」という用語は１よりも多いことを意味する。本明細書で使用する場合、「複数」という用語は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上であり得る。
【0138】
[00176] 本明細書で使用する場合、μｍは、マイクロメートルを意味し、μｍ３は、立方マイクロメートルを意味し、ｐＬは、ピコリットルを意味し、ｎＬは、ナノリットルを意味し、μＬ（又はｕＬ）は、マイクロリットルを意味する。
【0139】
[00177] 本明細書で使用する場合、「マイクロ流体デバイス」又は「マイクロ流体装置」は、流体を保持するように構成された１つ以上の個別のマイクロ流体回路を含むデバイスであり、各マイクロ流体回路は、領域、流路、チャネル、チャンバ、及び／又はペンを含むがこれらに限定されない流体的に相互接続された回路要素と、流体（及び任意で、流体中に懸濁した微小物体）がマイクロ流体デバイスに流入すること及び／又はマイクロ流体デバイスから流出することを可能にするように構成された少なくとも１つのポートとを備える。典型的には、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体回路は、マイクロ流体チャネルと少なくとも１つのチャンバとを含み得る流れ領域を含み、約１ｍＬ未満、例えば、約７５０、５００、２５０、２００、１５０、１００、７５、５０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、又は２μＬ未満の流体量を保持する。特定の実施形態では、マイクロ流体回路は、約１～２、１～３、１～４、１～５、２～５、２～８、２～１０、２～１２、２～１５、２～２０、５～２０、５～３０、５～４０、５～５０、１０～５０、１０～７５、１０～１００、２０～１００、２０～１５０、２０～２００、５０～２００、５０～２５０、又は５０～３００μＬを保持する。マイクロ流体回路は、マイクロ流体デバイスの第１のポート（例えば入口）と流体的に接続された第１の端部と、マイクロ流体デバイスの第２のポート（例えば出口）と流体的に接続された第２の端部とを有するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、２つより多いポート、例えば、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれより多いポートを有してもよく、典型的な例は、例えば、同じマイクロ流体デバイスの２つのマイクロ流体回路に流体的に接続するための２つの入口と２つの出口とを有し得る。
【0140】
[00178] マイクロ流体デバイスは、本明細書では「マイクロ流体チップ」又は「チップ」と呼ばれる場合がある。
【0141】
[00179] 本明細書で使用する場合、「マイクロ流体チャネル」又は「フローチャネル」は、水平寸法及び垂直寸法の両方よりも大幅に長い長さを有するマイクロ流体デバイスの流れ領域を指す。チャネルの長さは、チャネルの流路によって全般的に画定される。直線チャネルの場合、長さは、チャネルの「長手方向軸線」である。チャネルの「水平寸法」又は「幅」は、チャネルの長手方向軸線に垂直に方向付けられた横断面で見た場合の（又は、チャネルが湾曲している場合、横断面の平面におけるチャネルの流路に接線方向の軸線に垂直な）水平寸法である。チャネルの「垂直寸法」又は「高さ」は、チャネルの長手方向軸線に垂直に方向付けられた横断面で見た場合の（又は、チャネルが湾曲している場合、横断面の平面におけるチャネルの流路に接線方向の軸線に垂直な）垂直寸法である。
【0142】
[00180] フローチャネルは、例えば、水平寸法又は垂直寸法のいずれかの長さの少なくとも５倍、例えば、この長さの少なくとも１０倍、この長さの少なくとも２５倍、この長さの少なくとも１００倍、この長さの少なくとも２００倍、この長さの少なくとも５００倍、この長さの少なくとも１，０００倍、この長さの少なくとも５，０００倍以上にされ得る。いくつかの実施形態では、フローチャネルの長さは、約１００，０００ミクロンから約５００，０００ミクロンであり、これらの間のあらゆる値を含む。いくつかの実施形態では、水平寸法は約１００ミクロンから約１０００ミクロン（例えば、約１５０から約５００ミクロン）であり、垂直寸法は約２５ミクロンから約２００ミクロン（例えば、約４０から約１５０ミクロン）である。フローチャネルは、マイクロ流体デバイスにおいて様々な異なる空間的構成を有してもよく、したがって、完全に線形の要素に限定されないことに留意されたい。例えば、フローチャネルは、以下の構成、すなわち、曲線、湾曲、螺旋、上方傾斜、下方傾斜、フォーク（例えば、複数の異なる流路）、及びこれらの任意の組み合わせを有する１つ以上の断面であってもよい、又はこのような断面を含んでもよい。加えて、フローチャネルは、その経路に沿って異なる断面積を有してもよく、フローチャネル内で所望の流体流を提供するために拡張及び収縮する。フローチャネルは弁を含んでもよく、弁は、マイクロ流体の技術分野において周知の任意のタイプのものであってよい。弁を含むマイクロ流体チャネルの例は、米国特許第６，４０８，８７８号及び同第９，２２７，２００号に開示されており、これらはそれぞれ、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【0143】
[00181] 流れ領域（例えばチャネル）又は他の回路要素（例えばチャンバ）を通る流体の流れの方向は、流れ領域又は回路要素の「上流」及び「下流」の向きに影響する。したがって、入口は上流位置にあり、出口は一般に下流位置にある。「入口」又は「出口」の名称は、デバイス内の流れを逆にすることによって又は１つ以上の別のアパーチャを空けることによって変更してもよいことは当業者には理解されるであろう。
【0144】
[00182] 本明細書で使用する場合、「明視野」照明及び／又は画像は、コントラストが視野内の物体による光の吸収によって形成される、広域スペクトル光源によるマイクロ流体視野の白色光照明を指す。
【0145】
[00183] 本明細書で使用する場合、「構造化光」は、１つ以上の照明効果を提供するように調整された投影光である。第１の照明効果は、以下でより詳細に記述するように、ＤＥＰ（dielectrophoresis：誘電泳動）基板内のＤＥＰ力を活性化するために使用される、表面の隣接部分を照明することなく（又はその照明を少なくとも最小限にして）デバイスの表面の一部分を照明する投影光、例えば投影光パターンであり得る。構造化光パターンを使用してＤＥＰ力を活性化する場合、強度、例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device：デジタルミラーデバイス）などの構造化光変調器のデューティサイクルの変化を使用して、光活性化ＤＥＰアクチュエータに適用される光パワーを変更することができ、したがって、公称電圧又は周波数を変更することなくＤＥＰ力を変更することができる。構造化光によって生成され得る別の照明効果には、表面不規則性及び光投影自体に関連する不規則性、例えば照明野の縁でのフォールオフに関して補正され得る投影光を含む。構造化光は、典型的には、例えばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、マイクロシャッタアレイシステム（ＭＳＡ）、又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの構造化光変調器によって生成される。構造化光による表面の小面積、例えば、選択した対象領域の照明は、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させる。なぜなら、選択した対象領域のみを照明すると迷走／散乱光が減少し、それによって画像の暗レベルが低下するからである。構造化光の重要な側面は、経時的に素早く変化し得ることである。構造化光変調器、例えばＤＭＤによる光パターンは、焦点がほとんど合わないクリーンミラー又は表面などの難しいターゲットにオートフォーカスするために使用され得る。クリーンミラーを使用すると、より費用がかかるシャックハルトマンセンサを必要とすることなく、変調伝達関数及び像面湾曲／傾斜の測定などのいくつかのセルフテスト特徴が複製され得る。構造化光パターンの別の用途では、カメラの代わりに簡易なパワーメータを用いて試料表面のパワー分布が測定され得る。構造化光パターンまた、光モジュール／システムコンポーネントの位置合わせの基準特徴として使用されるのみならず、マニュアルフォーカスのためのマニュアル読み出しとしても使用される。構造化光パターンの使用によって可能になる別の照明効果は、選択的硬化、例えば、マイクロ流体デバイス内のヒドロゲルの固化である。
【0146】
[00184] 本明細書で使用する場合、「微小物体」という用語は、一般に、本開示に従い分離及び／又は操作され得る任意の微視的物体を指す。微小物体の非限定的な例としては、マイクロ粒子などの無生物微小物体；マイクロビーズ（例えば、ポリスチレンビーズ、ガラスビーズ、非晶質固体基板、又はLuminex（商標）ビーズなど）；磁気ビーズ；マイクロロッド；マイクロワイヤ；量子ドットなど；細胞などの生物学的微小物体；生物学的細胞小器官；小胞又は錯体；合成小胞；リポソーム（例えば、合成又は膜調製から誘導された）；脂質ナノラフト（Lipid nanoraft）など；又は無生物微小物体と生物学的微小物体との組み合わせ（例えば、細胞に付着させたマイクロビーズ、リポソームでコーティングされたマイクロビーズ、又はリポソームでコーティングされた磁気ビーズなど）が挙げられる。ビーズは、蛍光ラベル、タンパク質（受容体分子を含む）、炭水化物、抗原、小分子シグナリング部分、又はアッセイで使用することができる他の化学的／生物学的種などの、共有的に又は非共有的に付着させた部分／分子を含み得る。いくつかの変更形態では、部分／分子を含むビーズ／固体基板は、例えば、選択的に又は非選択的に近接して存在する小分子、ペプチド、タンパク質、又は核酸を含む分子に結合するように構成されたキャプチャビーズであってもよい。１つの非限定的な例では、キャプチャビーズは、特定の核酸配列を有する核酸に結合するように構成された核酸配列を含んでもよい、又はキャプチャビーズの核酸配列は、関連する核酸配列を有する一連の核酸に結合するように構成されてもよい。いずれのタイプの結合も選択的であると理解され得る。部分／分子を含むキャプチャビーズは、構造的に異なるが物理化学的に類似する分子の結合が行われる場合に非選択的に結合し得る。例えば、サイズ排除ビーズ又はゼオライトは、選択した大きさ又は電荷の分子を捕捉するように構成されている。脂質ナノラフトは、例えば、Ritchie et al.(2009)”Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs,”
Methods Enzymol.,464:211-231に記載されている。
Methods Enzymol.,464:211-231に記載されている。
【0147】
[00185] 本明細書で使用する場合、「細胞」という用語は、「生物学的細胞」という用語と互換的に使用される。生物学的細胞の非限定的な例としては、真核細胞、植物細胞、動物細胞、例えば、哺乳動物細胞、爬虫類細胞、鳥類細胞、又は魚類細胞など、原核細胞、細菌細胞、真菌細胞、又は原生動物細胞など、筋肉、軟骨、脂肪、皮膚、肝臓、肺、神経組織などの組織から分離された細胞、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ナチュラルキラー細胞、マクロファージなどの免疫細胞、胚（例えば、接合体）、卵母細胞、卵子、精子細胞、ハイブリドーマ、培養細胞、細胞系の細胞、癌細胞、感染細胞、形質転換及び／又は変換細胞、レポーター細胞などが挙げられる。哺乳動物細胞は、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウマ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、又は霊長類などからのものであり得る。
【0148】
[00186] 生物学的細胞のコロニーは、再生可能なこのコロニー内の生細胞が全て単一の親細胞に由来する娘細胞である場合、「クローン」である。特定の実施形態では、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、単一の親細胞から１０回以下の分裂によって得られる。他の実施形態では、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、単一の親細胞から１４回以下の分裂によって得られる。他の実施形態では、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、単一の親細胞から１７回以下の分裂によって得られる。他の実施形態では、クローンコロニー内の全ての娘細胞は、単一の親細胞から２０回以下の分裂によって得られる。「クローン細胞」という用語は、同一クローンコロニーの細胞を指す。
【0149】
[00187] 流体媒体に関して本明細書で使用する場合、「拡散する」及び「拡散」は、流体媒体の成分が濃度勾配を下る熱力学的移動を指す。
【0150】
[00188] 「媒体の流れ」という表現は、主として拡散以外の任意のメカニズムによる流体媒体のバルク移動を意味し、灌流を含み得る。例えば、媒体の流れには、地点間の圧力差によるある地点から別の地点への流体媒体の移動を伴う場合がある。このような流れは、連続的な、パルス状の、周期的な、ランダムな、間欠的な若しくは往復的な液体の流れ、又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。１つの流体媒体が別の流体媒体に流入すると、媒体の乱流及び混合が生じ得る。流すことは、溶液をマイクロ流体チャネル内に引いて出すこと（例えば、吸引）又は流体をマイクロ流体チャネルに押し通すこと（例えば、灌流）を含み得る。
【0151】
[00189] 「流れが実質的にない」という表現は、経時的に平均すると、流体媒体への又は流体媒体内の物質（例えば、目的の分析物）の成分の拡散速度に満たない流体媒体の流速を指す。そのような物質の成分の拡散速度は、例えば、温度、成分の大きさ、成分と流体媒体との間の相互作用の強度に依存し得る。
【0152】
[00190] マイクロ流体デバイス内の異なる領域に関して本明細書で使用する場合、「流体的に接続された」という表現は、異なる領域が流体媒体などの流体で実質的に充填されている場合、各領域内の流体が単体の流体を形成するように接続されていることを意味する。これは、異なる領域内の流体（又は流体媒体）の組成が必ずしも同一であることを意味するものではない。むしろ、マイクロ流体デバイス内の異なる流体的に接続された領域内の流体は、異なる組成（例えば、タンパク質、炭水化物、イオン、又は他の分子などの溶質の異なる濃度）を有し得、これらは、溶質がそれら各々の濃度勾配を下る際及び／又は流体がデバイス内を流れる際には流束である。
【0153】
[00191] 本明細書で使用する場合、「流路」は、媒体の流れの軌跡を画定しそれに曝される、１つ以上の流体的に接続された回路要素（例えば、チャネル、領域、チャンバなど）を指す。したがって、流路は、マイクロ流体デバイスの掃引領域の一例である。他の回路要素（例えば、非掃引領域）は、流路内の媒体の流れに曝されることなく、流路を含む回路要素と流体的に接続され得る。
【0154】
[00192] 本明細書で使用する場合、「微小物体の隔離」は、マイクロ流体デバイス内の画定されたエリアに微小物体を閉じ込める。画定されたエリアは、例えば、チャンバであり得る。本明細書で使用する場合、「チャンバ」は、１つ以上の微小物体をマイクロ流体デバイス内に位置する他の微小物体から隔離することを可能にするマイクロ流体デバイス内の領域（例えば、回路要素）である。チャンバの例としては、米国特許出願公開第２０１３／０１３０２３２号（Weibelら）及び米国特許出願公開第２０１３／０２０４０７６号（Hanら）に記載されているような基板（例えば、平坦基板）からエッチングされた領域であり得るマイクロウェル、又は国際公開第２０１０／０４０８５１号（Dimovら）若しくは米国特許出願公開第２０１２／０００９６７１号（Hansenら）に記載されているマイクロ流体デバイスなどの多層デバイス内に形成された領域が挙げられる。チャンバの他の例としては、国際公開第２００４／０８９８１０号（McBrideら）及び米国特許出願公開第２０１２／００１５３４７号（Singhalら）に記載されているような弁付チャンバが挙げられる。チャンバの更に別の例としては、Somaweera et al.(2013),”Generation of a Chemical Gradient Across an Array of 256 Cell Cultures in a Single Chip”,Analyst.,Vol.138(19),pp 5566－5571；米国特許出願公開第２０１１／００５３１５１号（Hansenら）；及び米国特許出願公開第２００６／０１５４３６１号（Wikswoら）に記載されているチャンバが挙げられる。チャンバの更に別の例としては、本明細書に記載される隔離ペンが挙げられる。特定の実施形態では、チャンバは、約１００ｐＬから１ｎＬ、１００ｐＬから２ｎＬ、１００ｐＬから５ｎＬ、２５０ｐＬから２ｎＬ、２５０ｐＬから５ｎＬ、２５０ｐＬから１０ｎＬ、５００ｐＬから５ｎＬ、５００ｐＬから１０ｎＬ、５００ｐＬから１５ｎＬ、７５０ｐＬから１０ｎＬ、７５０ｐＬから１５ｎＬ、７５０ｐＬから２０ｎＬ、１から１０ｎＬ、１から１５ｎＬ、１から２０ｎＬ、１から２５ｎＬ、又は１から５０ｎＬの量の流体を保持するように構成され得る。他の実施形態では、チャンバは、約２０ｎＬから２００ｎＬ、１００から２００ｎＬ、１００から３００ｎＬ、１００から４００ｎＬ、１００から５００ｎＬ、２００から３００ｎＬ、２００から４００ｎＬ、２００から５００ｎＬ、２００から６００ｎＬ、２００から７００ｎＬ、２５０から４００ｎＬ、２５０から５００ｎＬ、２５０から６００ｎＬ、又は２５０から７５０ｎＬの量の流体を保持するように構成され得る。
【0155】
[00193] 本明細書で使用する場合、「ペン（pen）」又は「ペニング（penning）」は、マイクロ流体デバイス内の隔離ペン内に微小物体を配置することを具体的に指す。微小物体をペニングするために使用される力は、誘電泳動（ＤＥＰ）、例えば、光駆動誘電泳動力（ＯＥＰ）；重力；磁力；局所駆動流体流；又は傾斜などの本明細書に記載される任意の適切な力であり得る。いくつかの実施形態では、複数の微小物体のペニングにより、実質的に全ての微小物体を再配置してもよい。いくつかの他の実施形態では、選択した数の複数の微小物体がペニングされる場合があり、この複数の微小物体の残りはペニングされない場合がある。いくつかの実施形態では、選択した微小物体がペニングされる場合、ＤＥＰ力、例えば、光駆動ＤＥＰ力又は磁力を使用して、選択した微小物体を再配置してもよい。典型的には、微小物体は、マイクロ流体デバイスの流れ領域、例えば、マイクロ流体チャネルに導入され得、その後、ペニングによってチャンバに導入され得る。
【0156】
[00194] 本明細書で使用する場合、「アンペン（unpen）」又は「アンペニング（unpenning）」は、隔離ペン内から、マイクロ流体デバイスの流れ領域、例えば、マイクロ流体チャネル内の新たな位置に微小物体を再配置することを指す。微小物体をアンペニングするために使用される力は、誘電泳動、例えば、光駆動誘電泳動力；重力；磁力；局所駆動流体流；又は傾斜などの本明細書に記載される任意の適切な力であり得る。いくつかの実施形態では、複数の微小物体のアンペニングにより、実質的に全ての微小物体を再配置してもよい。いくつかの他の実施形態では、選択した数の複数の微小物体がアンペニングされる場合があり、この複数の微小物体の残りはアンペニングされない場合がある。いくつかの実施形態では、選択した微小物体がアンペニングされる場合、ＤＥＰ力、例えば、光駆動ＤＥＰ力又は磁力を使用して、選択した微小物体を再配置してもよい。
【0157】
[00195] 本明細書で使用する場合、「エクスポート」又は「エクスポーティング」は、マイクロ流体デバイス内の位置、例えば、流れ領域、マイクロ流体チャネル、チャンバなどからマイクロ流体デバイスの外の位置、例えば、ウェルプレート、管、若しくは他の受容器に微小物体を再配置することを含み得る；マイクロ流体デバイス内の位置、例えば、流れ領域、マイクロ流体チャネル、チャンバなどからマイクロ流体デバイスの外の位置、例えば、ウェルプレート、管、若しくは他の受容器に微小物体を再配置することからなり得る；又はマイクロ流体デバイス内の位置、例えば、流れ領域、マイクロ流体チャネル、チャンバなどからマイクロ流体デバイスの外の位置、例えば、ウェルプレート、管、若しくは他の受容器に微小物体を再配置することから本質的になり得る。いくつかの実施形態では、微小物体のエクスポーティングは、微小物体を含むある量の媒体をマイクロ流体デバイス内から抜き取り（例えば、マイクロピペッティング）、このある量の媒体をマイクロ流体デバイスの外の位置内又は位置上に置くことを含む。いくつかの関連実施形態では、マイクロ流体デバイスの内部領域への（例えば、マイクロピペットの）アクセスを容易にするために、ある量の媒体の抜き取りに先行して、マイクロ流体デバイスを分解する（例えば、マイクロ流体デバイスのカバー又は蓋などの上層をマイクロ流体デバイスのベース部分又は基板などの下層から取り外す）。他の実施形態では、微小物体のエクスポーティングは、微小物体を含むある量の流体をマイクロ流体デバイスの流れ領域（例えば、マイクロ流体チャネルを含む）に流し、マイクロ流体デバイスの出口から出し、このある量の媒体をマイクロ流体デバイスの外の位置内又は位置上に置くことを含む。このような実施形態では、マイクロ流体チャネル内の微小物体は、分解（例えば、デバイスのカバーの取り外し）又は微小物体を更なる処理のために取り出すためのマイクロ流体デバイスの内部領域へのツールの挿入を必要とすることなくエクスポートされ得る。「エクスポート」又は「エクスポーティング」は、「アンペニング」に関して上記したように、隔離ペンを含み得るチャンバ内からマイクロ流体チャネルなどの流れ領域内の新たな位置に微小物体を再配置することを更に含み得る。隔離ペンに関して本明細書に記載したように、チャンバがマイクロ流体チャネルから側方に開くような、マイクロ流体チャネルに対するチャンバの平らな向きは、マイクロ流体チャネル内に置かれるように配置された又は再配置された（例えば、チャンバからアンペニングされた）微小物体の簡単なエクスポートを可能にする。
【0158】
[00196] マイクロ流体デバイスは、「掃引」領域及び「非掃引」領域を含み得る。本明細書で使用する場合、「掃引」領域は、マイクロ流体回路の１つ以上の流体的に相互接続された回路要素を備え、そのそれぞれは、流体がマイクロ流体回路内を流れるときに媒体の流れを受ける。掃引領域の回路要素は、例えば、領域、チャネル、及びチャンバの全部又は一部を含み得る。本明細書で使用する場合、「非掃引」領域は、マイクロ流体回路の１つ以上の流体的に相互接続された回路要素を備え、そのそれぞれは、流体がマイクロ流体回路内を流れるときに流体の流れを実質的に受けない。掃引領域と非掃引領域との間で拡散は可能であるが媒体の流れが実質的にないように流体連通が構成されることを前提として、非掃引領域は掃引領域に流体的に接続され得る。したがって、マイクロ流体デバイスは、掃引領域と非掃引領域との間に拡散流体連通のみを実質的に可能にしつつ、掃引領域内の媒体の流れから非掃引領域を実質的に分離するように構成され得る。例えば、マイクロ流体デバイスのフローチャネルは掃引領域の一例であり、マイクロ流体デバイスの分離領域（以下で更に詳細に説明する）は非掃引領域の一例である。
【0159】
[00197] 本明細書で使用する場合、流体媒体の「非掃引」流速は、隔離ペンの分離領域内の第２の流体媒体の成分が流れ領域内の第１の流体媒体中に拡散すること及び／又は第１の流体媒体の成分が分離領域内の第２の流体媒体中に拡散することを可能にするほど十分な流速を意味し、更に、第１の媒体は分離領域に実質的に流入しない。
【0160】
[00198] いくつかの実施形態では、システムは、マイクロ流体デバイスを保持するように構成された支持体（「ネスト」としても知られる）を含み得る。支持体は、例えば、光学的に作動されるマイクロ流体デバイスとインターフェースする及び／又は光学的に作動されるマイクロ流体デバイスを保持するように構成されたソケット、プリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）、電気信号生成サブシステム、熱制御サブシステム、又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。
【0161】
[00199] 特定の実施形態では、支持体は、光学的に作動されるマイクロ流体デバイスなどのマイクロ流体デバイスとインターフェースすることができるソケットを含む。例示的なソケット１０６は、図１Ａ及び図１Ｂの支持体１００に含まれる。しかしながら、ソケット１０６の形状及び機能は、図１Ａ及び図１Ｂに示されているものと正確に同じである必要はない。例えば、ソケットは蓋を含むことができる）。更に、ソケット１０６は、ソケット１０６がインターフェースすることになるマイクロ流体デバイス１１０のサイズ及び型に適合するように必要に応じて調整することができる。光電子ツイーザ（optoelectronic tweezer）（ＯＥＴ）構成および／または光－エレクトロウェッティング（opto-electrowetting）（ＯＥＷ）構成など、光学的に作動する構成を有するデバイス１１０を含む、様々なマイクロ流体デバイス１１０が当該技術分野で知られている。適切なＯＥＴ構成の例は、以下の米国特許文献に示されており、そのそれぞれは、完全に記載されているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる：米国特許第ＲＥ４４，７１１号（Wuら）（元々は米国特許第７，６１２，３５５号として発行された）；および米国特許第７，９５６，３３９号（Ohtaら）。ＯＥＷ構成の例は、米国特許第６，９５８，１３２号（Chiouら）および米国特許出願公開第２０１２／００２４７０８号（Chiouら）に示されており、これらの両方は、完全に記載されているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。光学的に作動されるマイクロ流体デバイスのさらに別の例は、統合されたＯＥＴ／ＯＥＷ構成を含み、その例は、米国特許公開第２０１５０３０６５９８号（Khandrosら）および同第２０１５０３０６５９９号（Khandrosら）およびそれらの対応するＰＣＴ公報ＷＯ２０１５／１６４８４６号およびＷＯ２０１５／１６４８４７号に示されており、これらはすべて完全に記載されているかのようにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0162】
[00200] 図１Ａおよび図１Ｂに示す支持体１００はまた、ベース部分１０２およびカバー１０４（図１Ｂでは省略されている）を含む。支持体１００はまた、複数のコネクタ、すなわち、第１の流体入力／出力部１１２；通信接続部１１４；電源接続部１１６；および第２の流体入力／出力部１１８を含む。第１および第２の流体入力／出力部１１２、１１８は、マイクロ流体デバイス１１０を冷却するために使用される冷却ブロック（図３に示す）との間で冷却流体を送達するように構成されている。第１および第２の流体入力／出力部１１２、１１８が入力部であるか出力部であるかは、支持体１００を通る流体の流れの方向に依存する。第１および第２の流体入力／出力部１１２、１１８は、支持体１００内に配置される第１および第２の流体コネクタ１４２、１４４によって冷却ブロックに流体結合されている。通信接続部１１４は、以下で説明するように、マイクロ流体デバイスを作動させるために支持体１１０をシステムの他の構成要素と接続するように構成される。電力接続部１１６は、支持体１１０に動力（例えば、電気）を供給するように構成される。
【0163】
[00201] 特定の実施形態では、支持体１００は、一体化された発電サブシステム１３８を含むことができる。発電サブシステム１３８は、支持体１００によって保持されているマイクロ流体デバイス１１０内の一対の電極間にバイアス電圧を印加するように構成することができる。このようなバイアス電圧を印加する能力は、マイクロ流体デバイス１１０が支持体１００によって保持されているとき常にバイアス電圧が印加されることを意味しない。むしろ、ほとんどの場合、バイアス電圧は断続的に、誘電泳動またはエレクトロウェッティングなどのマイクロ流体力の生成を促すために、またはマイクロ流体デバイス１１０内の複素インピーダンスの測定を促すために必要とされる場合に限り印加される。
【0164】
[00202] 典型的には、電気信号生成サブシステム１３８は、図２に示すように、波形生成器２０２を含む。発電サブシステム１３８はさらに、検出モジュール２０８（例えば、オシロスコープ）および／または波形生成器２０２から受信した波形を増幅するように構成されている波形増幅回路２０４を含むことができる。検出モジュール２０８は、存在する場合、支持体１００によって保持されたマイクロ流体デバイス１１０に適用される波形を測定するように構成することができる。特定の実施形態では、検出モジュール２０８は、マイクロ流体デバイス１１０に近い（および波形生成器２０２に遠い）位置で波形を測定し、従って、マイクロ流体デバイス１１０に実際に適用される波形をより正確に測定することを保証する。検出モジュール２０８の測定から得られたデータは、例えば、フィードバックとして波形生成器２０２に提供可能であり、波形生成器２０２はそのようなフィードバックに基づいてその出力を調整するように構成することができる。適切に組み合わせられた波形生成器２０２および検出モジュール２０８の例は、RED PITAYA（商標）である。
【0165】
[00203] 特定の実施形態では、支持体１００は熱制御サブシステム１４０を含むことができる。熱制御サブシステム１４０は、支持体１００によって保持されたマイクロ流体デバイス１１０の温度を調節するように構成することができる。図３に示すように、熱制御サブシステム１４０は、ペルチェ熱電装置３０４および冷却ユニット３１２の近位構成要素を含むことができる。ペルチェ熱電装置３０４は、マイクロ流体デバイス１１０の少なくとも１つの表面と接触するように構成された第１表面３０６を有することができる。冷却ユニットは、例えば、冷却ブロック３２２を含むことができる。ペルチェ熱電装置３０４の第２の表面３０８（例えば、第１の表面３０６の反対側の表面３０８）は、このような冷却ブロック３２２の表面と接合するように構成することができる。冷却ブロック３２２の全てまたは一部（例えば、ペルチェ熱電装置３０４と接合する部分）は、高い熱伝導率を有する材料から作製することができる。例えば、材料は、アルミニウムなどの金属であってもよい。冷却ブロック３２２は、冷却された流体を流体冷却装置３２６と冷却ブロック３２２との間で循環させるように構成された流体経路３２４に接続することができる。流体経路３２４は、流体入力／出力部１１２、１１８および図１に関連して記載された流体コネクタ１４２、１４４を含むことができる。ペルチェ熱電装置３０４および冷却ブロック３２２は、支持体１００上に取り付けることができる。
【0166】
[00204] 熱制御サブシステム１４０は、図３に示すように、熱電発電モジュール３０２をさらに含むことができる。熱電発電モジュール３０２は、マイクロ流体デバイス１１０の目標温度を達成するようにペルチェ熱電装置３０４の温度を調整することができる。熱電発電モジュール３０２へのフィードバックは、図４に示されるようなアナログ回路４００によって提供された温度値を含むことができる。あるいは、フィードバックは、デジタル回路（図示せず）によって提供されてもよい。ペルチェ熱電装置３０４、冷却ブロック３２２、および熱電発電モジュール３０２は全て支持体１００上に取り付けることができる。
【0167】
[00205] 特定の実施形態では、支持体１００はまた、熱制御サブシステム１４０に加えて、環境温度モニタ／調節器を含むか、またはそれとインターフェースすることもできる。
【0168】
[00206] 図４に示すアナログ回路４００は、抵抗４０２、サーミスタ４０６、およびアナログ入力４０４を含む。アナログ入力は、電気信号生成サブシステム１３８（例えば、その検出モジュール２０８）に作用可能に結合され、マイクロ流体デバイス１１０の温度を計算するために使用できる信号をそれに提供する。サーミスタ４０６は、その抵抗が、サーミスタ４０６の温度が低下すると公知の態様で減少し、サーミスタ４０６の温度が上昇すると公知の態様で増加するように構成される。アナログ回路４００は、電極４０８にバイアス電圧を供給するように構成された電源（図示せず）に接続される。１つの特定の実施形態では、抵抗４０２は約１０，０００オームの抵抗を有することができ、サーミスタ４０６は２５℃で約１０，０００オームの抵抗を有することができ、電源（例えば、ＤＣ電源）は、約５Ｖのバイアス電圧を印加することができる。アナログ回路４００は例示的なものであり、他のシステムを使用して、熱電発電モジュール３０２へのフィードバックとして温度値を提供することができる。
【0169】
[00207] 特定の実施形態では、支持体１００は、制御器１３６（例えば、マイクロプロセッサ）をさらに備える。制御器１３６は、電気信号生成サブシステム１３８を感知および／または制御するために使用することができる。加えて、支持体１００が熱制御サブシステム１４０を含む限りにおいて、制御器１３６は、熱制御サブシステム１４０を感知および／または制御するために使用することができる。適切な制御器１３６の例には、ARDUINO NANO（商標）などのARDUINO NANO（商標）マイクロプロセッサが含まれる。制御器１３６は、プラグ／コネクタ１３４を介してコンピュータまたは他の計算装置などの外部制御器（図示せず）とインターフェースするように構成することができる。特定の実施形態では、外部制御器は、電気信号生成サブシステム１３８、熱制御サブシステム１４０、またはその両方を感知および／または制御するように構成されたグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を含むことができる。電気信号生成サブシステム１３８および熱制御サブシステム１４０の両方を制御するように構成された例示的なＧＵＩ５００が、図５に示されている。
【0170】
[00208] 特定の実施形態では、支持体１００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１３２を含むことができる。電気信号生成サブシステム１３８は、ＰＣＢ１３２に取り付けられ、ＰＣＢ１３２に電気的に一体化されることができる。同様に、支持体１００が制御器１３６または熱制御サブシステム１４０を含む限りにおいて、制御器１３６および／または熱電発電モジュール３０２は、ＰＣＢ１３２上に取り付けられ、ＰＣＢ１３２に電気的に一体化されることができる。
【0171】
[00209] したがって、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、例示的な支持体１００は、ソケット１０６、インターフェース１３４、制御器１３６、電気信号生成サブシステム１３８、および熱制御サブシステム１４０を含むことができ、これらのすべては、ＰＣＢ１３２上に取り付けられ、およびＰＣＢ１３２に電気的に一体化され、それによって、プリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）１３０を形成する。上で考察したように、ソケット１０６は、光学的に作動するマイクロ流体デバイスを含むマイクロ流体デバイス１１０（または「消耗品」）を保持するように設計することができる。
【0172】
[00210] 特定の特異的な実施形態では、発電サブシステム１３８は、RED PITAYA（商標）波形生成器２０２／検出モジュール２０８と、RED PITAYA（商標）波形生成器２０２によって生成された波形を増幅し、増幅された波形（電圧）２０６をマイクロ流体デバイス１１０に送る波形増幅回路２０４とを含むことができる。RED PITAYA（商標）ユニット２０２、２０８および波形増幅回路２０４の両方は、図１Ｂに示すように、ＰＣＢ１３２に電気信号生成サブシステム１３８として電気的に一体化することができる。さらに、RED PITAYA（商標）ユニット２０２、２０８は、マイクロ流体デバイス１１０で増幅された電圧を測定し、次に、マイクロ流体デバイス１１０で測定された電圧が所望の値になるように必要に応じてそれ自身の出力電圧を調整するように構成することができる。増幅回路２０４は、例えば、ＰＣＢ１３２上に取り付けられた一対のＤＣ－ＤＣコンバータによって形成された＋６．５Ｖ～－６．５Ｖの電源を有することができ、その結果、マイクロ流体デバイス１１０において最大１３Ｖｐｐの信号を生成する。
【0173】
[00211] 特定の特異的な実施形態では、支持体１００は、液体冷却式アルミニウムブロック３２２とマイクロ流体デバイス１１０の背面との間に配置されたペルチェ熱電装置３０４を有する熱制御サブシステム１４０（図３に示す）と、POLOLU（商標）熱電発電機（不図示）と、ARDUINO NANO（商標）制御器１３６とを含む。熱制御サブシステム１４０のためのフィードバックは、抵抗器４０２（例えば、抵抗１０ｋオーム＋／－０．１％、温度係数＋／－０．０２ｐｐｍ／℃）および負の温度係数サーミスタ４０６（公称抵抗１０ｋオーム＋／－０．０１％）を含むアナログ電圧分割器回路４００（図４に示す）であることができる。制御器１３６は、フィードバック回路４００からの電圧を測定し、次いで、計算された温度値を入力として（例えば、オンボードＰＩＤ制御ループアルゴリズムに）使用して、指向性およびパルス幅変調信号ピンの両方を熱電発電モジュール３０２において駆動し、それにより熱電サブシステム１４０を作動することができる。液体冷却ユニット３２６は、部分的に支持体１００内に（例えば、流体入力／出力１１２、１１８および流体コネクタ１４２、１４４）および部分的に支持体１００の周囲に位置する冷却経路３２４を介して流体をポンプ送給するように構成することができる。
【0174】
[00212] 特定の特異的な実施形態では、支持体１００は、RED PITAYA（商標）ユニットが外部コンピュータと通信することを一緒に可能にするシリアルポート１１４およびPlinkツールを含む。シリアルポート１１４は、制御器１３６が外部コンピュータと通信することを可能にすることもできる。あるいは、制御器１３６が外部コンピュータと通信することを可能にするために別個のシリアルポート（図示せず）を使用することができる。他の実施形態では、支持体１００は、支持体１００の構成要素（例えば、制御器１３６および／または発電サブシステム１３８）と、携帯電話、ＰＤＡ、または他のハンドヘルドデバイスなどのポータブルコンピュータデバイスを含むことができる外部コンピュータとの間の無線通信を促進にするように構成された無線通信デバイスを含むことができる。外部コンピュータ上のＧＵＩ（例えば、図５に示すものなど）は、温度および波形データのプロット、出力電圧調整のためのスケーリング計算の実行、および制御器１３６およびRED PITAYA（商標）デバイス２０２、２０８の更新を含むがこれに限定されない様々な機能のために構成することができる。
【0175】
[00213] 特定の実施形態では、支持体１００は、マイクロ流体デバイス１１０の内容物（例えば、流体内容物）の特性を測定するように構成されたインダクタンス／キャパシタンス／抵抗（ＬＣＲ）メータを含むか、またはそれとインターフェースすることもできる。
【0176】
[00214] 例えば、ＬＣＲメータは、システムの複素インピーダンス、特に、流体がマイクロ流体デバイス１１０に流入するとき、その内部に配置されるとき、および／またはそこを出るときの流体の複素インピーダンスを測定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ＬＣＲメータは、マイクロ流体デバイス１１０の内外に流体を運ぶ流体ラインに接続され、および／または一体化され得る。他の実施形態では、ＬＣＲメータは、発電サブシステム１３８に接続され得る、またはその一体部分であり得る。したがって、特定の特異的な実施形態では、支持体１００内のRED PITAYA（商標）波形生成器２０２および検出モジュール２０８は、ＬＣＲメータとして機能するように構成することができる。特定の実施形態では、発電サブシステム１３８と共に使用するように構成されたマイクロ流体デバイス１１０の電極も、ＬＣＲメータと共に使用するように構成することができる。システムのインピーダンスを測定することにより、様々なシステム特性、およびマイクロ流体デバイス１１０内の流体回路の高さ、マイクロ流体デバイス１１０内の流体の塩含有量の変化（これはその中の生物学的微小物体の状態と相関し得る）およびマイクロ流体デバイス１１０を通る（異なるインピーダンスを有する）流体の特異的な体積の動きなど、その中の変化を決定することができる。
【0177】
[00215] 特定の実施形態では、システムのインピーダンスの測定は、システム（すなわちマイクロ流体デバイス１１０）内の第１の流体からシステム内の第２の流体への変化を正確に（すなわち、真の値に近い）、かつ精密に（すなわち反復可能に）検出するために使用することができる。例えば、第１の流体は脱イオン水（ＤＩ）であり、第２の流体は生理食塩水（例えば、リン酸緩衝生理食塩水すなわち「ＰＢＳ」）であり得、またはその逆であり得る。あるいは、第１の流体は生理食塩水（例えばＰＢＳ）であり得、第２の流体は生理食塩水とは検出可能に異なるインピーダンスを有する細胞培養培地であり得、またはその逆であり得る。さらに他の代替形態では、第１の流体は第１の細胞培養培地であり得、第２の流体は、第１の細胞培養培地とは検出可能に異なるインピーダンスを有する第２の細胞培養培地であり得る。図９は、システムのインピーダンスを検出するためのインピーダンス測定回路９００を示す図である。回路９００は、発電サブシステム１３８の波形生成器２０２からの出力９０２と、発電サブシステム１３８の検出モジュール２０８への２つの入力９０４、９０６とを含む。回路９００は、マイクロ流体デバイス１１０（支持体１００のソケット１０６を介して接続されている）と、シャント抵抗器９０８とを含む。シャント抵抗器９０８は、ＬＣＲを０～約５，０００オームの範囲（例えば、０～約４，０００、０～約３，０００、０～約２，５００、０～約２，０００、０～約１，５００、または０～約１，０００オームの範囲）のインピーダンスを測定するのに十分に正確にするように選択することができる。マイクロ流体デバイス１１０は、マイクロ流体デバイス１１０のベース部分（例えば、半導体デバイス）およびカバー（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層を有する）を電極として機能させて、測定セルとして回路９００内で機能する。特定の特異的な実施形態では、回路９００の出力９０２は、RED PITAYA（商標）デバイスの波形生成器２０２から出るものであることができ、入力９０４、９０６はマイクロ流体デバイス１１０から発生し、RED PITAYA（商標）デバイスの検出モジュール２０８によって受け取られることができる。特定の特異的な実施形態では、シャント抵抗器９０８は５０オームの抵抗器とすることができる。これらの実施形態では、発電サブシステム１３８を「光学作動モード」と「ＬＣＲモード」との間で切り替えることができる。さらに、ＬＣＲモードのとき、発電サブシステム１３８を、MATLABスクリプトを実行するコンピュータに接続することができる。
【0178】
[00216] したがって、本システムのシステムは、マイクロ流体デバイス１１０の流量（Ｖｆｌｏｗ）を決定する方法を提供する。例えば、マイクロ流体デバイス１１０は、最初に第１のインピーダンスに関連する第１の流体（例えば、約４５０オームのインピーダンスに関連するＤＩ）で充填される。次に、第１のインピーダンスと検出可能に異なる第２のインピーダンスに関連する第２の流体（例えば約１６０オームのインピーダンスに関連するＰＢＳ）が、マイクロ流体デバイス１１０に流し込まれ、それを通して流される。第２の流体は、例えば、流体入口ポートまたは流体出口ポートのいずれかとして機能することができるポートを介してマイクロ流体デバイス１１０に流し込むことができる。システムは、第２の流体がマイクロ流体デバイス１１０に流し込まれそれを通して流されるときに、マイクロ流体デバイス１１０の複素インピーダンスを連続的に測定する。上で考察したように、特定の時点におけるマイクロ流体デバイス１１０の複素インピーダンスを測定するために、システムはマイクロ流体デバイス１１０へ電圧電位を印加し、それに付随して、複素インピーダンスを計算するために使用されるマイクロ流体デバイス１１０からの信号を受け取る。マイクロ流体デバイスに印加される電圧電位は、約１０ｋＨｚ～約１ＭＨｚ（例えば、約５０ｋＨｚ～約８００ｋＨｚ、約１００ｋＨｚ～約７００ｋＨｚ、約２００ｋＨｚ～約６００ｋＨｚ、約３００ｋＨｚ～約５００ｋＨｚ、約３５０ｋＨｚ～約４００ｋＨｚ、または約３８０ｋＨｚ）の周波数を有することができる。インピーダンス測定の精度を最適化し、測定時間を最小化し、誘導効果を低減するように、マイクロ流体デバイス１１０および第１および第２の流体の特性に基づいて特定の周波数を選択することができる。第２の流体は、測定された複素インピーダンスが第１の流体に関連する第１のインピーダンスから第２の流体に関連する第２のインピーダンスに変化するまでマイクロ流体デバイス１１０に流し込まれ、それを通して流される。マイクロ流体デバイス１１０の複素インピーダンスを第１インピーダンスから第２インピーダンスに完全に切り替えるために必要な第２の流体の最小量は、マイクロ流体デバイスの流量（Ｖｆｌｏｗ）の尺度である。マイクロ流体デバイス１１０の複素インピーダンスを第１のインピーダンスから第２のインピーダンスに切り替えるために必要な第２の流体の量は、システムが第２の流体をマイクロ流体デバイス１１０にポンプ送給し始める時点から開始して、（１）マイクロ流体デバイス１１０の流量（Ｖｆｌｏｗ）、（２）マイクロ流体デバイスの流体出口ポートの容積、および（３）ポンプからマイクロ流体デバイス１１０へ第２の流体を運ぶ管の流量を含むことができる。管および流体出口ポートを通る第２の流体の流れは、マイクロ流体デバイス１１０の複素インピーダンスを変化させないので、管および入口ポートの流量は、マイクロ流体デバイス１１０の流量と容易に区別することができる。
【0179】
[00217] マイクロ流体デバイス１１０の計算された流量を使用して、システムはさらに、マイクロ流体デバイス１１０から１つまたは複数の微小物体を流体の個別の量で確実にエクスポートする方法を提供する。動電学的装置１１０の流量（Ｖｆｌｏｗ）を決定した後、流路内に配置された微小物体（例えば生物学的細胞）をエクスポートするのに必要な最小エクスポート量（Ｖｅｘ）は、マイクロ流体デバイス１１０の流体出口ポートから微小物体を分離する流路の一部を計算することによって概算することができる。例えば、流路の全長（Ｌｔｏｔ）は、マイクロ流体デバイス１１０の流路を流体入口ポートから流体出口ポートまで追跡することによって決定することができる。流路のエクスポート長さ（Ｌｅｘ）は、流路内の微小物体の位置から流体出口ポートまでマイクロ流体デバイス１１０の流路を追跡することによって決定することができる。動電学的装置１１０から微小物体をエクスポートするのに必要な流体の最小量（Ｖｅｘ）は、従って、Ｖｅｘ＝（Ｌｅｘ／Ｌｔｏｔ）＊Ｖｆｌｏｗとして計算することができる。あるいは、（例えば、ＣＡＤ図面を使用して）流路の予測された幾何学的形状から流路の全量（Ｖｆｌｏｗ－ｔｏｔ）を推定することができ；および流出経路の全量（Ｖｅｘ－ｔｏｔ）は同様に、流路の予測された幾何学的形状から計算することができる。このような実施形態では、マイクロ流体デバイス１１０から微小物体をエクスポートするのに必要な流体の最小量（Ｖｅｘ）は、Ｖｅｘ＝（Ｖｅｘ－ｔｏｔ／Ｖｆｌｏｗ－ｔｏｔ）＊Ｖｆｌｏｗとして計算することができる。Ｖｅｘを計算する手法にかかわらず、微小物体は、動力学的装置１１０の流体出口ポートを通して少なくともＶｅｘと同じ大きさの流体の量を流すことによって、動電学的装置１１０からエクスポートすることができる。信頼性の高いエクスポートを保証するために、微小物体は、Ｃ＊Ｖｅｘに等しい流体の量（Ｖｅｘ－ｒｅｌ）を流すことによって動電学的装置１１０からエクスポートすることができ、ここでＣは約１．１に等しいかそれ以上（例えば、約１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０またはそれ以上）である倍数である。いくつかの方法では、Ｖｅｘ（またはＶｅｘ－ｒｅｌ）の先頭部分は、微小物体を含む残留量（Ｖｅｘ（またはＶｅｘ－ｒｅｌ）に等しいＶｒｅｓから先頭部分を差し引いたもの）がマイクロ流体デバイス１１０からエクスポートされる前に廃棄される。例えば、Ｖｅｘ（またはＶｅｘ－ｒｅｌ）は１．０μＬに等しい量であり得、０．５μＬの先頭量は廃棄することができ、その結果、微小物体は０．５μＬの最終量Ｖｒｅｓでエクスポートされる。このようにして、微小物体は、少量ではあるが離散した流体の量でエクスポートすることができる。方法の仕方によっては、Ｖｅｘ、Ｖｅｘ－ｒｅｌ、またはＶｒｅｓは、約２．０μＬ、１．５μＬ、１．２μＬ、１．０μＬ、０．９μＬ、０．８μＬ、０．７μＬ、０．６μＬ、０．５μＬ、０．４μＬ、０．３μＬ、０．２５μＬ、またはそれ未満であることができる。典型的には、微小物体を包含する流体の量（すなわち、Ｖｅｘ、Ｖｅｘ－ｒｅｌ、またはＶｒｅｓ）は、収集容器に達する前に有限の内部容積を有するエクスポート管を通してエクスポートされる。したがって、本方法で使用される計算は、エクスポート管の既知の量または推定量を考慮して調整することができる。たとえば、エクスポート管は、５．０μＬの内部容積を有し得る。この場合、１．０μＬのＶｅｘ（またはＶｅｘ－ｒｅｌ）は６．０μＬに調整され得、０．５μＬの廃棄された先頭容量は５．５μＬに調整され得、従って０．５μＬのＶｒｅｓは変わらない。
【0180】
[00218] 特定の実施形態では、支持体１００は、支持体１００に結合された１つ以上の弁を含み、１つ以上の弁は、支持体１００に結合されたマイクロ流体デバイス１１０内の流体の移動を制限（例えば、停止）するように構成されている。マイクロ流体デバイス１１０に出入りする流体の流れは例えばポンプにより制御することができるが、ポンプがオフの場合であっても、ポンプをマイクロ流体デバイス１１０に接続する流体ラインの動きにより、マイクロ流体デバイス１１０内の流体の望ましくない動き（例えば、ドリフト及び／又は振動）が生じる可能性がある。この動きは、更に、微小物体の検出及び／若しくは選択（例えば、計数、キャラクタリゼーション及び／又はチャネルとチャンバとの間の移動のための）又はマイクロ流体デバイス１１０内で実施されるアッセイなどのマイクロ流体デバイス１１０内で起こるプロセスを阻害する可能性がある。支持体１００に位置する１つ以上の弁は、マイクロ流体デバイス１１０内の流体のそのような望ましくない動きを低減する又は防止することができる。適切な弁は、内部デッドスペース（すなわち、流体にアクセス可能であるが、流体が弁を通って流れるときに流体流にほとんど曝されない弁内の空間）が実質的にない場合がある。特定の実施形態では、１つまたは複数の弁の少なくとも１つは、凍結弁などの熱制御された流れ制御器である。図１０および図１１は、本システムの一実施形態による支持体１００と共に使用するための熱制御された流れ制御器１０００を示す。流れ制御器１０００は、温度調節装置１００４と、熱伝導インターフェース１００６と、流体ライン１００８の流れセグメント（隠れている）とを含む。温度調節装置１００４は、１つまたは複数のペルチェ熱電装置（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のペルチェ装置のスタック）を含むことができる。熱伝導インターフェース１００６は、金属（例えば、銅）など、熱的損傷に耐える高い熱伝導率を有する材料から形成されてもよい。熱伝導インターフェース１００６は、流体ライン１００８の流れセグメントの周りに巻き付くことができる。熱伝導インターフェース１００６は、例えば、流体ライン１００８の流れセグメントを完全に取り囲むスリーブまたは他の物体であり得るか、または、溝内に流体ライン１００８の流れセグメントを収容する溝付き表面を有し得る。流体ライン１００８内の流体は、流れ制御器１０００によって達成可能な温度で固体を凍結させる液体であってもよい。熱伝導性インターフェース１００６は、温度調節装置１００４に隣接して配置され、好ましくはその熱伝導性表面と接触し、流れ制御器１０００の効率を増大する。
【0181】
[00219] 特定の実施形態では、熱制御された流れ制御器１０００は、アルミニウムなどの高い熱伝導率（および低い熱容量）を有する１種または複数種の材料で作製され得るヒートシンク１００２を含むことができる。代替的に、流れ制御器１０００は、ヒートシンク１００２上に載るように、および／またはヒートシンク１００２に固定されるように構成することができる。さらに、流れ制御器１０００は、水分が熱伝導性インターフェース１００６および／または温度調節装置１００４上で凝結するときに起こり得る、水分が流れ制御器１０００の機能を妨害することを防止するように構成され得る、絶縁材料１０１０を含むことができる。流れ制御器１０００はまた、カバー１０１２を含むことができる。カバー１０１２または他のデバイス（例えばクランプ）は、熱伝導性インターフェース１００６を温度調節装置１００４に対して押し付け、例えばそれによって流れ制御器１０００の効率を高めるように構成されることができる。
【0182】
[00220] 図１２は、別の実施形態による、ソケット１０６と、それぞれが熱制御された流れ制御器１０００である一対の弁とを示す。流れ制御器１０００はソケット１０６のすぐ上流におよびすぐ下流に配置される。図１２に示すように、各流れ制御器１０００は、ヒートシンク１００２とエンクロージャ１０１４とを含む。各エンクロージャ１０１４は、温度調節装置１００４と、熱伝導性インターフェース１００６と、流体ライン１００８の流れセグメントとを含む。流体ライン１００８は、流れ制御器１０００から出てソケット１０６に入ることが分かる。エンクロージャ１０１４は、低い熱伝導率および／または低いガス透過性を有する材料から作製されてもよい。材料は、例えばＰＶＣなどのポリマーとすることができる。エンクロージャ１０１４はそれぞれ、その中に含まれる各温度調節装置１００４の体積の少なくとも２倍（例えば、２～１０倍、２～７倍、２～５倍、２～４倍、または２～３倍）の体積を含み得る。エンクロージャは、水分が各温度調節装置１００４および／または熱伝導性インターフェース１００６上で凝結するときに起こり得る、水分が流れ制御器１０００の機能を妨害することを防止するように構成することができる。図１２はまた、流れ制御器１０００が上に取り付けられ得る第２のヒートシンク１０２０を示す。第２のヒートシンク１０２０は、流れ制御器１０００のヒートシンク１００２からの熱を吸収するように構成される。
【0183】
[00221] 図１３は、図１２に示されたもののような熱制御された流れ制御器１０００のヒートシンク１００２およびエンクロージャ１０１４を示す。エンクロージャ１０１４の下面は、図１３に見られ、流体ライン１００８（図示せず）および／または熱伝導性インターフェース１００６の少なくとも一部を収容するように構成された溝１０１６を示す。溝１０１６は、熱伝導性インターフェース１００６（図示せず）を、温度調節装置１００４（例えば、１つまたは複数の（例えば、スタック状の）ペルチェ熱電装置（図示せず））に対して保持するようにさらに構成することができる。
【0184】
[00222] 図１４は、さらに別の実施形態による熱制御された流れ制御器１０００の外観を示す。図示されるように、流れ制御器１０００は、カバー１０３０、底部１０４０、およびヒートシンク１００２を含む。カバー１０３０は、インジケータ（例えば、ＬＥＤ）をカバー１０３０の外の位置から観察できるように構成されたインジケータ開口１０３４、１０３６のそれぞれ複数を画定する。インジケータは、流れ制御器１０００がオンであるかオフであるか、および／または流体ライン１００８の流れセグメントが開放された（すなわち凍結していない）構成か、または閉鎖された（すなわち、凍結している）構成かどうかを示すように構成可能である。さらに、カバー１０３０は、流れ制御器１０００を組み立てるための締結具（例えば、ねじ）を受け入れるように構成された締結具開口１０３２を画定することができる。底部１０４０は、流体ライン（図示せず）が底部１０４０の内部に入ることを許容するように構成された複数の流体ライン開口１０４２を画定する。
【0185】
[00223] 図１５および図１６は、底部１０４０なしで示される、図１４に示されるカバー１０３０の、それぞれ上面および底面を示している。インジケータ開口部１０３４、１０３６および締結具開口部１０３２も図１５および図１６に示されている。図１６はまた、熱制御された流れ制御器１０００のＰＣＢ（図示せず）を保持するように構成されたカバー１０３０の底面に形成されたキャビティを示す。ＰＣＢは、１つまたは複数の温度調節装置１００４（図示せず）および／または１つまたは複数のインジケータ（図示せず）を制御するように構成された回路を含むことができる。カバー１０３０は、ＰＶＣなど（例えば、ＰＶＣ）の低熱伝導性材料から作製することができる。
【0186】
[00224] 図１７は、カバー１０３０なしで示される、図１４に示される熱制御された流れ制御器１０００の底部１０４０およびヒートシンク１００２を示す。底部１０４０は、スリーブ１０５０およびスリーブ１０５０を保持するように構成されたエンクロージャ１０４４を含む。底部１０４０はまた、ヒートシンク１００２上にカバー１０３０および底部１０４０を取り付けるための締結具（例えば、ねじ）を受け入れるように構成された締結具開口部１０４８を画定する。スリーブ１０５０を保持することに加えて、エンクロージャ１０４４は、スリーブ１０５０内の複数の流体ライン開口部１０５２（図２１に示す）に対応する複数の流体ライン開口部１０４２（図１８に示す）も画定する。流体ライン開口部１０４２は、エンクロージャ１０４４の水平面内でエンクロージャ１０４４を完全に通過する。図１８は、エンクロージャ１０４４の下方からの斜視図である。斜視図の角度は、エンクロージャ１０４４の下側に形成された流体ライン開口部１０４２および２つのキャビティ１０４６の２つの対応するセットを示す。エンクロージャ１０４４のキャビティ１０４６は、温度調節装置１００４（例えば、それぞれ１つまたは複数の（例えばスタック状の２つ以上の）ペルチェ熱電デバイスを有する；図示せず）およびそれに関連する配線（図示せず）を保持するようにそれぞれ構成されている。
【0187】
[00225] 図１９は、（例えば、１つまたは複数の（例えば、スタック状の２つ以上の）ペルチェ熱電デバイスを有する）温度調節装置１００４を保持するようにそれぞれ構成された２つのキャビティ１０６０を任意で、画定するヒートシンク１００２を示す。ヒートシンク１００２は任意で、第２ヒートシンク１０２０又は第２ヒートシンクとして機能し得る支持体１００に結合されるように構成される。
【0188】
[00226] 図２０および図２１は、２つの流体ライン１００８（例えば、入口および出口；図示せず）を保持するように構成されたスリーブ１０５０を示している。スリーブ１０５０は、流体ライン１００８の流れセグメントを完全に囲むように構成することができる。あるいは、スリーブ１０５０は、流体ライン１００８の流れセグメントを収容するように構成された溝を有することができる。したがって、スリーブ１０５０は、熱伝導性インターフェース１００６の実施形態である。したがって、スリーブ１０５０は、温度調整装置１００４（図示せず）に近接して流体ライン１００８の流れセグメントを維持することを容易にする。スリーブ１０５０は、金属など（例えば、銅）の高熱伝導率（および低熱容量）の材料から作ることができる。図２１の側面図は、スリーブ１０５０によって画定された流体ライン１００８の開口部１０５２を示す。図示のように、流体ライン開口部１０５２は、スリーブ１０５０の水平面内でスリーブ１０５０を完全に通過する。流体ライン開口部１０５２は、（図１８に示されるように）エンクロージャ１０４４の対応する流体ライン開口部１０４２と実質的に整列され、その結果、スリーブ１０５０が（図１７に示されるように）エンクロージャ１０４４内に配置されるとき、流体ライン１００８はエンクロージャ１０４４およびスリーブ１０５０の両方を通過することができる。さらに、（図１７に示されるように）スリーブ１０５０がエンクロージャ１０４４内に配置されると、スリーブ１０５０は、両方の温度調節装置１００４（例えば、それぞれ１つまたは複数の（例えば、スタック状の２つ以上の）ペルチェ熱電装置；図示されない）の頂部に接触して配置される。
【0189】
[00227] 特定の実施形態では、熱制御された流れ制御器１０００はまた、サーミスタ（図示せず）を含む。サーミスタは、スリーブおよび／または温度調整装置１００４（またはその表面）の温度を監視するように構成されている。監視された温度は、流れ制御器１０００の開放状態または閉鎖状態を示すフィードバックを提供することができる。
【0190】
[00228] 特定の実施形態では、熱制御された流れ制御器１０００はまた、上で考察したように、プリント回路基板（ＰＣＢ；図示せず）を含むか、またはそれに作用可能に結合されている。ＰＣＢは、サーミスタとインターフェースするように構成することができる。ＰＣＢはまた、温度調整装置１００４に供給される電流（例えば、ＤＣ）を調整するように構成されてもよい。さらに、ＰＣＢは、温度調整装置１００４に供給される電流を降圧するように構成されてもよい。
【0191】
[00229] 上述の熱制御された流れ制御器１０００は堅牢であり、バクテリアまたは他のごみが蓄積および／または成長し得るデッドスペースを（他の流体弁と比較して）実質的に排除している。さらに、流れ制御器１０００は、他のタイプの弁に関連する微生物汚染を低減する。さらに、流れ制御器１０００は、通常であればマイクロ流体デバイスの入口および出口に接続された流体ラインの屈曲に起因するであろう、それに接続されたマイクロ流体デバイス（例えばマイクロ流体デバイス１１０）内の流体の移動を制限する。マイクロ流体デバイス内での流体の移動を最小限にするべくシステムを最適化するために、流れ制御器１０００は、できるだけマイクロ流体デバイスの入口および出口の近くに配置されるべきである。
【0192】
[00230] 残念ながら、熱制御式流れ制御器１０００にはいくつかの制約がある。いくつかの構成では、熱制御式流れ制御器１０００は所望の温度に冷却して流体ラインを凍結するのに長時間かかる場合があり、それによってマイクロ流体デバイスに出入りする流体の流れの精密な制御を妨げる。場合によっては、所望の温度に冷却するまで約４５から約９０秒かかる場合がある。また、長期間にわたって、熱制御式流れ制御器１０００は水分を蓄積して氷を形成する可能性があり、それによって流体ライン内の流体を解凍して弁を再開放するのに必要な時間が増す。場合によっては、サーミスタが流体ラインのすぐ近くにないため、温度を正確に制御することが困難な場合がある。また、熱制御式流れ制御器１０００は、流体ラインをペルチェ装置に接続するために必要な多くの部品を含む。
【0193】
[00231] 他の実施形態では、熱制御式流れ制御器は、これらの制約を受けない１つ以上の凍結弁を含むことができる。これらの熱制御式流れ制御器の例は、図３２～３３に示される。図３２（垂直断面）に示されるように、熱制御式流れ制御器２０００は、第２のヒートシンク１０２０又は支持体１００であり得るヒートシンク（図示せず）に取り付けることができるベース部分２０１６（又は基板）を含む。いくつかの構成では、ベース部分２０１６は、ヒートシンク自体として構成することができ、別個のヒートシンクに取り付ける必要はない。
【0194】
[00232] ベース部分２０１６は導管２０１２に接続され得る。導管２０１２は、他の構成要素のいくつかを取り囲み、熱を捉えてベース部分２０１６に伝導する。ベース部分２０１６は、ヒートシンクとして構成されている場合には熱を放散することができる、又は別個のヒートシンク（例えば、第２のヒートシンク１０２０又は支持体１００）に熱を伝導することができる。ベース部分２０１６は、図３２に示されるねじ２０１０を含む任意のコネクタを使用して導管２０１２に接続することができる。例えばピン、又はクランプなどの他のコネクタを使用することもできる。
【0195】
[00233] ベース部分２０１６の頂部及び導管２０１２の底部はそれぞれ、ペルチェ装置２００４に当接する又は隣接するように構成されている。ペルチェ装置２００４は、図示されるような２層ペルチェスタックを含むことができる。或いは、ペルチェ装置２００４は、３、４、又はそれ以上の層スタックを含むことができる。図３２には２つのペルチェ装置が示されているが、更なるペルチェ装置を使用することができる。熱をペルチェ装置２００４から奪うことができるように、各ペルチェ装置２００４の高温側は、それぞれ伝導２０１２及びベース部分２０１６に当接する又は接近するように位置する。いくつかの構成では、ベース部分２０１６及び導管２０１２は、熱制御式流れ制御器２０００が組み立てられた後にペルチェ装置２００４を安定させるのに役立つ１つ以上の窪み２００９を有して構成することができる。
【0196】
[00234] ペルチェ装置２００４は、熱伝導性インターフェース２０１４に隣接して位置する及び／又は当接するように構成することができる。いくつかの構成では、熱伝導性インターフェース２０１４は、１つ以上の流体ライン（例えば、入口及び／又は出口流体ライン）とインターフェースし、それにより冷却される／凍結される流体ライン１００８の流れセグメントを画定するので、コールドヘッドと呼ばれる。熱伝導性インターフェース２０１４は、隣接するペルチェ装置２００４との接触を最大化するように構成することができる。熱伝導性インターフェース２０１４は、本明細書に記載するように、１つ以上のマイクロ流体デバイスに流体を入力し１つ以上のマイクロ流体デバイスから流体を除去するために使用される流体ライン（図示せず）を内包するために使用され得る１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ以上）の開口部２０１１を含むことができる。２つ以上（例えば、３つ、４つ、６つ、８つ以上）の開口部２０１１を有する熱伝導性インターフェース２０１４を有する熱制御式流れ制御器２０００は、１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ以上のマイクロ流体デバイス１１０）への流れを制御するために使用することができる。例えば、２つの開口部２０１１を有する熱伝導性インターフェース２０１４を有する熱制御式流れ制御器２０００は、単一のマイクロ流体デバイス１１０に通じている一対の入口流体ライン及び出口流体ライン又は２つの別個のマイクロ流体デバイス１１０に通じている各２つの入口（又は出口）流体ラインの流れセグメントを制御可能に凍結／解凍することができる。同様に、４つの開口部２０１１を有する熱伝導性インターフェース２０１４を有する熱制御式流れ制御器２０００は、各２つのマイクロ流体デバイス１１０に通じている２対の入口流体ライン及び出口流体ラインの流れセグメントを制御可能に凍結／解凍することができる、又は４つの別個のマイクロ流体デバイス１１０に通じている各４つの入口（又は出口）流体ラインを制御可能に凍結／解凍することができる。
【0197】
[00235] 特定の実施形態では、熱伝導性インターフェース２０１４はまた、熱センサ（例えばサーミスタ）と結合することができる中央部を含む。中央部は、中央穴２０１３などの穴を含むことができ、熱センサは、穴の内部に位置し得る。熱センサは、開口部２０１１内に位置する流体ラインの温度を測定するために使用される。
【0198】
[00236] 熱制御式流れ制御器２０００の様々な構成要素は、図３３（制御器２０００を図３２に対してｚ軸の周りで９０°回転させた別の垂直断面）に示されるように、カバー２０２２内に囲まれ得る。カバー２０２２は、プラスチックなどの低い熱伝導率を有する任意の材料で作製され得る。熱制御式流れ制御器２０００はまた、制御器２０００の任意の所望のキャビティ内（例えば、カバー２０２２内）に位置するバリア材料を含むことができる。図３３に示される構成では、バリア材料２０２４は、熱伝導性インターフェース２０１４及びベース部分２０１６と導管２０１２との間の任意の間隙並びに制御器２０００の構成要素間の及び／又は構成要素とカバー２０２２との間の任意の他の間隙を取り囲むように挿入され得る。バリア材料２０２４は、制御器２０００の任意の内部部品に水分が集まって氷を形成する能力を防止する又は低減する。いくつかの実施形態では、バリア材料２０２４は、例えばポリウレタンなどのポリマーを含み得る。いくつかの実施形態では、バリア材料は、膨張フォーム（例えばウレタンフォーム）で作製されたスプレーフォーム又はフォームスライスを含み得る。
【0199】
[00237] 図３３に示されるように、熱制御式流れ制御器２０００はまた、ガイド２０２０を含み得る。ガイドは、熱伝導性インターフェース２０１４の両側に位置することができ、熱伝導性インターフェース２０１４内に流体ライン（図示せず）を供給する際に使用され得る。ガイド２０２０は、プラスチックなどの低い熱伝導率を有する任意の材料で作製され得る。ガイド２０２０は、熱制御式流れ制御器２０００に含まれるカバー２０２２の一部であり得る。
【0200】
[00238] 熱制御式流れ制御器２０００の導管２０１２は、橋に似た設計を含む。導管２０１２は、挟まれた２つのペルチェ装置の高温側から同じヒートシンクに熱を伝導することができる。したがって、ペルチェ装置から熱を伝達するその能力は、熱制御式流れ制御器１０００に比べて向上している。
【0201】
[00239] 熱制御式流れ制御器の他の実施形態が図３４～図３５に示されている。これらの実施形態では、熱制御式流れ制御器３０００は、第２のヒートシンク１０２０又は支持体１００などのヒートシンク（図示せず）に取り付けることができるベース部分３０１６（又は基板）を含む。いくつかの構成では、ベース部分３０１６は、ヒートシンク自体として構成することができ、別個のヒートシンクに取り付ける必要はない。
【0202】
[00240] ベース部分３０１６は、制御器３０００の他の構成要素と結合するように構成された部分を有する上面を含む。ベース部分３０１６のこの上部結合部３０１２は、ペルチェ装置３００４の底部と結合して当接するように及び／又はカバー３０２２の底部と結合するように構成され得る。図３４に示されるペルチェ装置３００４には３つのペルチェスタックがあるが、より少ない（例えば２つ）又は更なる（例えば４つ以上）のペルチェが含まれ得る。場合によっては、ペルチェ装置３００４にわずか１つのペルチェが使用され得る。ペルチェスタックの各層ではペルチェ装置の高温面と低温面との間の絶対温度差が増し、それによってペルチェ装置スタックが維持する必要がある総熱流束が減少する。熱制御式流れ制御器３０００を作動すると、流体ライン内の液体は氷形成の核形成に十分な温度まで冷却される（時として過冷却される）。この結果は単一層ペルチェ装置を使用して達成することができるが、多層構造を使用するとより簡単に達成することができる。
【0203】
[00241] ペルチェ装置３００４は、層状構造（例えば、層状構造の頂面）上に載る熱伝導性インターフェース３０１４（又はコールドヘッド）を有するように構成されている。いくつかの構成では、熱伝導性インターフェース３０１４は、多層構造の最上ペルチェと同様の大きさになるように構成され得る。熱伝導性インターフェース３０１４は、本明細書に記載されるように、１つ以上のマイクロ流体デバイスに流体を入力する及び／又は１つ以上のマイクロ流体デバイスから流体を除去するために使用される各々の１つ以上の流体ライン（図示せず）を内包するために使用され得る１つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、６つ、８つ）の開口部３０１１を含み得る。好適な実施形態では、熱伝導性インターフェース３０１４は、単一のマイクロ流体デバイス１１０に通じている一対の入口流体ライン及び出口流体ラインを内包するように構成された２つの開口部３０１１を含む。他の実施形態では、熱伝導性インターフェース３０１４は、２つの別個のマイクロ流体デバイス１１０に通じている各２つの入口（又は出口）流体ラインを内包するように構成された２つの開口部３０１１を含む。同様に、４つの開口部３０１１を有する熱伝導性インターフェース３０１４を有する熱制御式流れ制御器３０００は、各２つのマイクロ流体デバイス１１０に通じている２対の入口ライン及び出口流体ラインの流れセグメントを制御可能に凍結／解凍することができる、又は４つの別個のマイクロ流体デバイス１１０に通じている各４つの入口（又は出口）流体ラインなどを制御可能に凍結／解凍することができる。
【0204】
[00242] 特定の実施形態では、熱伝導性インターフェース３０１４はまた、熱センサ３０１５（例えばサーミスタ）と結合され得る中央部を含む。中央部は、中央穴３０１３などの穴を含むことができ、熱センサ３０１５が穴内に位置し得る。熱センサ３０１５は、開口部３０１１内に位置する流体ラインの温度を測定するために使用される。
【0205】
[00243] 図３５（垂直断面の斜視図）に示されるように、熱制御式流れ制御器３０００の様々な構成要素は、カバー３０２２によって囲まれ得る。カバー３０２２は、プラスチックなどの低い熱伝導率を有する材料で作製され得る。熱制御式流れ制御器３０００はまた、制御器３０００の任意の所望のキャビティ内（例えば、カバー３０２２内）に位置するバリア材料を含み得る。図３５に示される構成では、バリア材料（図示せず）は、熱伝導性インターフェース３０１４及びペルチェスタック３００４とカバー３０２２との間の任意の間隙及び制御器３０００の構成要素間の任意の他の間隙を取り囲むように挿入され得る。バリア材料は、制御器３０００の任意の内部部分に水分が集まって氷を形成する能力を防止する又は低減する。いくつかの実施形態では、バリア材料は、例えばポリウレタンなどのポリマーを含み得る。いくつかの実施形態では、バリア材料は、任意の膨張フォーム（例えばウレタンフォーム）で作製されたスプレーフォーム又はフォームスライスを含み得る。
【0206】
[00244] 図３５に示されるように、熱制御式流れ制御器３０００はガイド３０２０を含むことができる。ガイド３０２０は、熱伝導性インターフェース３０１４の両側に位置することができ、使用者が熱伝導性インターフェース３０１４内に流体ライン（図示せず）を供給する際に支援する。ガイド３０２０は、プラスチックなどの低い熱伝導率を有する材料で作製され得る。ガイド３０２０は、熱制御式流れ制御器３０００に含まれるカバー３０２２の一部であり得る。
【0207】
[00245] 熱制御式流れ制御器２０００及び熱制御式流れ制御器３０００は、約９ｍｍ２から約２５ｍｍ２、又は約１０ｍｍ２から約２０ｍｍ２、又は約１３ｍｍ２から約１８ｍｍ２の接触面（例えば、ペルチェ装置に接触する表面）を有する熱伝導性インターフェース（又はコールドヘッド）を有し得る。特定の実施形態では、熱伝導性インターフェースは、約２０ｍｍ３から約６０ｍｍ３、又は約２５ｍｍ３から約５０ｍｍ３、又は約３０ｍｍ３から約４０ｍｍ３の体積を有し得る。この小さな熱質量は、ペルチェ装置に接触する相対的に大きい表面積と相まって、流体ライン及び流体ライン内を流れる流体を冷却する（又は過冷却する）のに必要な時間を減少させることができる。特定の実施形態では、熱制御式流れ制御器２０００及び熱制御式流れ制御器３０００は、流体ラインの流れセグメント内の流体の凍結を約３５秒以下（例えば、約３０秒以下、約２７秒以下、約２５秒以下、約２３秒以下、又は約２０秒、又は約２０秒から約３５秒、約２０秒から約３０秒、又は約２３秒から約２７秒の範囲）で達成することができる。特定の関連実施形態では、熱制御式流れ制御器２０００及び熱制御式流れ制御器３０００は、流体ラインの流れセグメント内の凍結した流体の解凍を約４０秒以下（例えば、約３５秒以下、約３２秒以下、約３０秒以下、約２８秒以下、若しくは約２５秒以下、又は約２５秒から約４０秒、約２５秒から約３５秒、若しくは約２８秒から約３２秒の範囲）で達成することができる。
【0208】
[00246] 熱制御式流れ制御器２０００及び熱制御式流れ制御器３０００はまた、マイクロ流体デバイスに対する流体ラインの開口部を含む。これらデバイスにおける関連のガイドは、コールドヘッドに流体ラインの管を見ずに案内することを可能にし、これらの組み立てを簡単にする。
【0209】
[00247] 熱制御式流れ制御器２０００及び熱制御式流れ制御器３０００はまた、バリア材料を含む。このバリア材料は水分バリアとして機能し、性能を低下させる氷を蓄積させることなくペルチェ装置（したがって制御器２０００及び制御器３０００）を長時間運転し続ける。
【0210】
[00248] 特定の実施形態では、支持体１００はまた、培養条件を維持するように構成されたＯ２およびＣＯ２源を含むか、またはそれらとインターフェースすることができる。特定の実施形態では、支持体１００はまた、湿度モニタ／レギュレータを含むか、またはそれとインターフェースすることができる。
【0211】
[00249] 支持体１００は、約６～１０インチ（または約１５０～２５０ｍｍ）×約２．５～５インチ（または約６０～１２０ｍｍ）×約１～２．５インチ（または約２５～６０ｍｍ）の寸法を有することができる。支持体１００に組み込まれた機能に応じて、支持体１００の寸法を実質的にこれらの例示的な寸法内に維持することが望ましい可能性があるが、寸法は例示的な寸法よりも小さくても大きくてもよい。例示的な支持体１００は、特定の機能のために構成された特定の構成要素を含むものとして説明してきたが、他の実施形態による支持体は、記載された機能の様々な組合せおよび下位組合せを実行する異なる構成要素を含むことができる。
【0212】
[00250] 特定の実施形態では、光変調サブシステム６３４は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイまたはデバイス（ＬＣＤ）、液晶オンシリコンデバイス（ＬＣＯＳ）、および強誘電性液晶オンシリコンデバイス（ＦＬＣＯＳ）、およびの１つまたは複数を含む。光変調サブシステム６３４は、例えば、プロジェクタ（例えば、ビデオプロジェクタまたはデジタルプロジェクタ）であってもよい。適切な光変調サブシステムの一例は、ANDOR TECHNOLOGIES（商標）からのMOSAIC（商標）システムである。他の実施形態では、光変調サブシステム６３４は、改善されたコントラスト比を提供し得るマイクロシャッタアレイシステム（ＭＳＡ）を含むことができる。さらに他の実施形態では、光変調サブシステム６３４は、走査レーザ装置を含むことができる。特定の実施形態では、光変調サブシステム６３４は、構造化光および非構造化光の両方を放射可能であり得る。
【0213】
[00251] 特定の実施形態では、支持体１００および光変調サブシステム６３４は、それぞれ、標準的な研究グレードの光学顕微鏡または蛍光顕微鏡などの顕微鏡に取り付けられるように個別に構成されている。例えば、支持体１００は、顕微鏡のステージに取り付けられるように構成することができる。光変調サブシステム６３４は、顕微鏡のポートに取り付けるように構成することができる。
【0214】
[00252] したがって、特定の実施形態において、本システムは、光学顕微鏡を、マイクロ流体デバイス１１０を動作させるように構成された顕微鏡に変換する方法を使用することが出来る。この方法は、支持体１００（例えば、本明細書に記載したようなもの）および光変調サブシステム６３４（例えば、本明細書に記載したようなもの）を含むシステムを適切な顕微鏡に取り付けるステップを含むことができる。支持体１００は前記光学顕微鏡のステージに取り付けることができ、光変調サブシステム６３４は前記光学顕微鏡のポートに取り付けることができる。特定の実施形態では、変換された光学顕微鏡は、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０（例えば、ＯＥＴおよび／またはＯＥＷ構成を有するマイクロ流体デバイス）を動作させるように構成することができる。
【0215】
[00253] 他の実施形態では、本明細書に記載される支持体１００および光変調サブシステム６３４は、光学顕微鏡の一体構成要素とすることができる。例えば、一体化された支持体１００および一体化された光変調サブシステム６３４を有する顕微鏡は、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０（例えば、ＯＥＴおよび／またはＯＥＷ構成を有するマイクロ流体デバイス）を動作させるように構成することができる。
【0216】
[00254] 特定の関連する実施形態では、本システムは、マイクロ流体デバイス１１０を動作させるように構成された顕微鏡を提供する。顕微鏡は、マイクロ流体デバイス１１０を保持するように構成された支持体１００と、第１の光源から光を受け取り、構造化光を放射するように構成された光変調サブシステム６３４と、光学系とを含むことができる。光学系は、（１）光変調サブシステム６３４から構造化光を受け取り、装置１１０が支持体１００によって保持されているときに、マイクロ流体デバイス１１０の少なくとも第１の領域に構造化光を集束させ、（２）反射光および／または放射光をマイクロ流体デバイス１１０から受け取り、そのような反射光および／または放射光の少なくとも一部を検出器６０２に集束させるように構成することができる。光学系はまた、第２の光源６２２から非構造化光を受け取り、装置１１０が支持体１００によって保持されているときに、マイクロ流体デバイス１１０の少なくとも第２の領域に非構造化光を集束させるように構成することができる。特定の実施形態では、マイクロ流体デバイス１１０の第１および第２の領域は、重なり合う領域とすることができる。例えば、第１の領域は、第２の領域のサブセットであり得る。
【0217】
[00255] 特定の実施形態では、本システムの顕微鏡は、１つまたは複数の検出器６０２をさらに含むことができる。検出器６０２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、科学的相補型金属酸化物半導体（ＳＣＭＯＳ）、カメラ（例えば、デジタルカメラまたはフィルムカメラ）、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。少なくとも２つの検出器６０２が存在する場合、一方の検出器６０２は、例えば、高速フレームレートのカメラであり得、他方の検出器６０２は、高感度カメラであり得る。顕微鏡はまた、使用者による視覚化のために構成された接眼レンズを含むことができる。さらに、光学系は、マイクロ流体デバイス１１０からの反射光および／または放射光を受け取り、追加の検出器６０２に反射光および／または放射光の少なくとも一部を集束させるように構成することができる。顕微鏡の光学系は、各検出器６０２の最終倍率が異なり得るように、異なる検出器６０２のための異なる管レンズを含むこともできる。
【0218】
[00256] 特定の実施形態では、本システムの顕微鏡の光変調サブシステム６３４は、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ／デバイス（ＬＣＤ）、液晶オンシリコンデバイス（ＬＣＯＳ）、強誘電性液晶オンシリコンデバイス（ＦＬＣＯＳ）、および走査型レーザデバイスの１つまたは複数を含むことができる。さらに、ＤＭＤ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ、ＦＬＣＯＳ、および／または走査レーザデバイスは、プロジェクタ（例えばビデオプロジェクタまたはデジタルプロジェクタ）の一部であってもよい。他の実施形態では、光変調サブシステム６３４は、改善されたコントラスト比を提供し得るマイクロシャッタアレイシステム（ＭＳＡ）を含むことができる。特定の実施形態では、本システムの顕微鏡は、光変調サブシステム６３４を制御するための埋め込み式または外部制御器（図示せず）を含むことができる。このような制御器は、例えば、外部コンピュータまたは他のコンピュータデバイスであってもよい。
【0219】
[00257] 特定の実施形態では、本システムのシステム６００／顕微鏡は、少なくとも２つの光源６２２、６３２を使用するように構成されている。例えば、第１の光源６３２は構造化光６５０を生成するために使用可能であり、次いでこの光は、光学的に作動されるエレクトロキネシス（electrokinesis）および／または蛍光励起のための変調された構造化光６５２を形成するための光変調サブシステム６３４によって変調される。第２の光源６２２は、明視野または暗視野結像のための（例えば、非構造化光６５４を使用する）背景照明を提供するために使用することができる。そのような構成の一例が図６に示されている。第１の光源６３２は、構造化光６５０を光変調サブシステム６３４に供給するように示され、光変調サブシステム６３４は変調された構造化光６５２を顕微鏡の光学系に提供する。第２の光源６２２は、ビームスプリッタ６２４を介して光学系に非構造化光６５４を提供するように示されている。光変調サブシステム６３４からの変調された構造化光６５２および第２の光源６２２からの非構造化光６５４は、一緒に光学系を通って移動し、ビームスプリッタ６０６に到達し、そこで光６５２、６５４は対物レンズ６０８（レンズであってもよい）を介して試料面６１０に反射される。次いで、試料面６１０からの反射光および／または放射光６６２、６６４は、対物レンズ６０８を介して、ビームスプリッタ６０６を介して、ダイクロイックフィルタ６０４まで移動する。光６６２、６６４は、試料面６１０からそれぞれ反射された変調された構造化光６５２および非構造化光６５４とすることができる。あるいは、光６６２、６６４は、試料面６１０をまたはその下を起源とすることができる。ダイクロイックフィルタ６０４に到達する光６６２、６６４のほんの一部のみがフィルタ６０４を通過し、検出器６０２に到達する。システムがどのように使用されているかに応じて、ビームスプリッタ６０６は、（例えば、試料面６１０にまたはその下に生じる蛍光放出を検出するための）ダイクロイックフィルタと置き換えることができる。
【0220】
[00258] 図６に示すように、第２の光源６２２は青色光を放射する。試料面６１０から反射された青色光は、ダイクロイックフィルタ６０４を通過し、検出器６０２に達することができる。これとは対照的に、光変調サブシステム６３４から来る構造化光は、試料面６１０から反射されるが、ダイクロイックフィルタ６０４を通過しない。この例では、ダイクロイックフィルタ６０４は、４９５ｎｍより長い波長を有する可視光を濾波している。光変調サブシステム６３４からの光のこのような濾波は、光変調サブシステム６３４から放射された光が４９５ｎｍより短い波長を含まない場合にのみ（図示のように）完了する。実際には、光変調サブシステム６３４から来る光が４９５ｎｍより短い波長（例えば、青色波長）を含む場合、光変調サブシステム６３４からの光の一部はフィルタ６０４を通過して検出器６０２に達するだろう。そのようなシナリオでは、フィルタ６０４は、第１の光源６３２および第２の光源６２２から検出器６０２に到達する光の量のバランスを変化させるように働く。これは、第１の光源６３２が第２の光源６２２よりもかなり強い場合に有益であり得る。
【0221】
[00259] 第１の光源６３２および第２の光源６２２から検出器６０２に到達する光の量のバランスを変化させるという同じ目的を達成する、図６に示す構成に対する１つの代替案は、第２の光源６２２に赤色光を放射させ、フィルタ６０４に６５０ｎｍより短い波長を有する可視光を濾波させることである。
【0222】
[00260] 特定の実施形態では、本システムの顕微鏡（またはシステム）は、第１の光源６３２および／または第２の光源６２２をさらに備える。
【0223】
[00261] 特定の実施形態では、第１の光源６３２は、広いスペクトルの波長（例えば、「白色」光）を放射することができる。第１の光源６３２は、例えば、蛍光体の励起に適した少なくとも１つの波長を放射することができる。第１の光源６３２は、光変調サブシステム６３４によって放射された構造化光が、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０の光作動電気泳動を活性化することができるように十分に強力であり得る。特定の実施形態では、第１の光源６３２は、金属ハロゲン化物、セラミック放電、ナトリウム、水銀、および／またはキセノンを含むものなど、高強度放電アークランプを含むことができる。他の実施形態では、第１の光源６３２は、１つまたは複数のＬＥＤ（例えば、４つのＬＥＤからなる２×２アレイまたは９つのＬＥＤからなる３×３アレイなどのＬＥＤのアレイ）を含むことができる。ＬＥＤは、広スペクトル「白色」光ＬＥＤ（例えば、PRIZMATIXによるＵＨＰ－Ｔ－ＬＥＤ－白色）、または様々な狭帯域波長ＬＥＤ（例えば、約３８０ｎｍ、４８０ｎｍ、または５６０ｎｍの波長を放出する）を含むことができる。さらに他の実施形態では、第１の光源６３２は、（例えば、ＯＥＴおよび／または蛍光用に）選択可能な波長で光を放射するように構成されたレーザを組み込むことができる。
【0224】
[00262] 特定の実施形態では、第２の光源６２２は、明視野照明に適している。したがって、第２の光源６２２は、１つまたは複数のＬＥＤ（例えば、４つのＬＥＤからなる２×２アレイまたは９つのＬＥＤからなる３×３アレイなどのＬＥＤのアレイ）を含むことができる。ＬＥＤは、白色（すなわち、広スペクトル）光、青色光、赤色光等を放射するように構成することができる。いくつかの実施形態では、第２の光源６２２は、４９５ｎｍ以下の波長を有する光を放射することができる。例えば、第２の光源６２２は、実質的に４８０ｎｍ、実質的に４５０ｎｍ、または実質的に３８０ｎｍの波長を有する光を放射することができる。他の実施形態では、第２の光源６２２は、６５０ｎｍ以上の波長を有する光を放射することができる。例えば、第２の光源６２２は、実質的に７５０ｎｍの波長を有する光を放射することができる。さらに他の実施形態では、第２の光源６２２は、実質的に５６０ｎｍの波長を有する光を放射することができる。
【0225】
[00263] 特定の実施形態では、本システムの顕微鏡の光学系は、４９５ｎｍより長い波長を有する可視光を少なくとも部分的に濾波するダイクロイックフィルタ６０４を含む。他の実施形態では、本システムの顕微鏡の光学系は、６５０ｎｍより短い（または６２０ｎｍより短い）波長を有する可視光を少なくとも部分的に濾波するダイクロイックフィルタ６０４を含む。より一般的には、光学系は、第１の光源６３２からの構造化光が検出器６０２に到達するのを低減または実質的に防止するように構成されたダイクロイックフィルタ６０４含むこともできる。このようなフィルタ６０４は、（光学系に沿って）検出器６０２の近くに配置することができる。代替的に、光学系は、光変調サブシステム６３４からの構造光（例えば、可視構造化光）の量と、前記検出器６０２に到達する第２の光源６２２からの非構造化光（例えば、可視非構造光）の量とを釣り合わせるように構成された１つまたは複数のダイクロイックフィルタ６０４を含むことができる。このような釣り合いは、構造化光が検出器６０２（または検出器６０２によって得られた画像）で非構造化光を圧倒しないことを確実にするために使用することができる。
【0226】
[00264] 特定の実施形態では、本システムの顕微鏡の光学系は、構造化光および非構造化光をマイクロ流体デバイス１１０上で集束するように構成された対物レンズ６０８を含むことができ、対物レンズは、１００ｘ、６０ｘ、５０ｘ、２０ｘ、１０ｘ、５ｘ、４ｘ、または２ｘの対物レンズから選択される。これらの倍率は説明のために列挙され、限定することを意図したものではない。対象は任意の倍率を有することができる。
【0227】
[00265] 本システムの顕微鏡は、本明細書に記載の支持体１００のいずれかを含むことができる。したがって、例えば、支持体１００は、前記装置１１０が支持体１００によって保持されているときに前記マイクロ流体デバイス１１０内の一対の電極間に少なくとも断続的にバイアス電圧を設定するように構成された一体化電気信号生成サブシステム１３８を含むことができる。代わりにまたはそれに加えて、支持体１００は、前記支持体１００によって前記装置１１０が保持されているときに前記マイクロ流体デバイス１１０の温度を調節するように構成された熱制御サブシステム１４０を含むことができる。
【0228】
[00266] 本明細書に記載のいずれのシステムまたは顕微鏡も、マイクロ流体デバイス１１０をさらに含むことができる。マイクロ流体デバイス１１０は、誘電泳動を支持するように構成されたマイクロ流体デバイス１１０またはエレクトロウェッティングを支持するように構成されたマイクロ流体デバイス１１０などのマイクロ流体デバイス１１０であり得る。マイクロ流体デバイス１１０は、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス（例えば、ＯＥＴおよび／またはＯＥＷ構成を有するマイクロ流体デバイス）であり得る。
【0229】
[00267] 図７Ａは、本システムのいくつかの実施形態による光学系の構造化光経路７００を示す。図７Ａに示される構造光経路７００は、ガラスカバー７０４（例えば、２０ｍｍガラスプレート）を含むＤＭＤ７０２で始まる。ＤＭＤ７０２は、図６に示す光変調サブシステム６３４のような光変調サブシステムの一部であってもよい。ＤＭＤ７０２は、光源（図示せず）からの光を修正して構造化光７０８を形成する。構造化光７０８は次いで対物レンズ７１０（これはレンズであってもよい）に向かって管状レンズ７０６によって集束される。次に対物レンズ７１０は、構造化光７０８をカバー７１２（例えば、カバーガラス）上で集束させる。カバー７１２は、光学的に作動されるマイクロ流体デバイスなどのマイクロ流体デバイス１１０のカバーであってもよい。後者の実施形態では、構造光は、以下に説明するように、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０を作動および／または動作させることができる。
【0230】
[00268] 図７Ｂは、本システムのいくつかの実施形態による光学系の結像光路７５０を示す。図７Ｂに示された結像光路７５０は、マイクロ流体デバイス１１０のカバー７１２と一致し得る試料面７５２で始まる。試料面７５２は、図６に示される試料面６１０と同様であり得る。したがって、結像光路７５０中の光７５８は、試料面７５２から反射され得る。あるいは、光７５８は、試料面７５２を通過し得る。試料面７５２から、光７５８は、対物レンズ７５４および無彩色管レンズ７５６によってカメラ面７６０に向かって集束される。カメラ面７６０は、図６に示す検出器６０２と同様に、検出器（図示せず）と一致することができる。このようにして、結像光路７５０を使用して、（例えば、マイクロ流体デバイス１１０内に含まれる）試料面７５２に配置された試料またはその一部を視覚化することができる。
【0231】
[00269] 図２２は、図６に示したものと同様の光学系を有するシステム６００を示す。図２２に示すシステム６００において、第２の光源６２２およびビームスプリッタ６２４は、図６のように主要光路の脇ではなく、試料面６１０と検出器６０２の間で主要光路内に配置される。このような実施形態では、第２の光源は、試料面６１０からの反射および／または放射光６６２、６６４と干渉しないような大きさ、形状および構成を有する。さらに、ビームスプリッタ６２４は、非構造化光６５４の方向を変えることなく第２の光源６２２からの非構造化光６５４を修正するフィルタとしてのみ機能することができる。他の実施形態では、システム６００はビームスプリッタ６２４を含まない場合がある。
【0232】
[00270] 特定の実施形態では、第２の光源６２２は、ライトパイプおよび／または１つまたは複数のＬＥＤ（例えば、ＬＥＤの３×３アレイの２×２などのＬＥＤアレイ）を備える。
【0233】
[00271] 図２３は、本明細書に記載のシステム６００の光源として使用され得る２つのＬＥＤアレイを示す。第１のＬＥＤアレイ１１０２は、４つのＬＥＤからなる２×２アレイを含む。第２のＬＥＤアレイ１１０４は、９個のＬＥＤからなる３×３のアレイを含む。正方形配列は、非正方形配列と比較して単位面積当たりの光強度を高める。アレイ内のＬＥＤは、同じ色／波長（例えば、紫外線、３８０ｎｍ、４８０ｎｍまたは５６０ｎｍ）を有することができる。あるいは、アレイ内のＬＥＤの様々なサブセットが、異なる色／波長を有することができる。さらに、ＬＥＤは元々狭帯域波長（例えば、４５０ｎｍ波長）を放射することができるが、狭帯域波長での励起の際に白色光を放射するために燐光材料でコーティングされてもよい。
【0234】
[00272] 図２４は、図２３に示すＬＥＤアレイ１１０２、１１０４のうちの１つなど、光源から光を受け取り、伝搬するように構成され得るライトパイプ（またはオプティカルインテグレータ）１１１２を示す。ライトパイプ１１１２（「非結像収集光学素子」としても知られる）は、その一端（すなわち、入力アパーチャ）からその他端（すなわち、出力アパーチャ）に光を伝搬するように構成され、出力アパーチャから放射される光は実質的に均一の強度を有する（すなわち、出力アパーチャの平面における定義されたサイズの第１の領域を通る光束は、同じ規定されたサイズを有する出力アパーチャの平面における他のどの領域を通る光束とも実質的に同じである）。ライトパイプ１１１２の本体壁は、透明ガラスまたは透明プラスチックから構成することができる。ライトパイプ１１１２は、例えばEDMOND OPTICSから入手可能である。
【0235】
[00273] 図２５は、表面１１２４に結合された複数の３×３ＬＥＤアレイ１１０４を含む光源１１２２を示す。表面１１２４は、ＬＥＤボードであってもよい。光源１１２２は、光源１１２２から放射される光を受け取るように構成されたアパーチャに対して移動可能なように、システム内に配置されてもよい。例えば、システムは、ライトパイプ／オプティカルインテグレータ１１１２を含むことができ、ライトパイプ１１１２の入力アパーチャは、表面１１２４に結合された複数のＬＥＤアレイ１１０４の１つから放射された光を受け取るように構成することができる。したがって、光源１１２２の表面１１２４とライトパイプ／オプティカルインテグレータ１１１２との相対的な位置に依存して、（例えば、ライトパイプ／オプティカルインテグレータ１１１２を介して）異なるＬＥＤアレイ１１０４を光源として利用可能であり得る。
【0236】
[00274] 図２６は、多入力ライトパイプ／オプティカルインテグレータ１１３２を示す。多入力ライトパイプ１１３２は、複数の（例えば３つの）入力アパーチャであって、光伝搬経路およびそれぞれの光源１１３４、１１３６、１１３８にそれぞれ関連付けられた複数の入力アパーチャと、１つ少ない（例えば２つの）ダイクロイックフィルタ１１４０、１１４２とを有する。各ダイクロイックフィルタ１１４０、１１４２は、対応する光源１１３６、１１３８からの光を反射するように構成されている。図２６に示す多入力ライトパイプ１１３２は、第１、第２および第３の光源１１３４、１１３６、１１３８を有し、そのうちの任意のものが、ＬＥＤのアレイ（例えば、ＬＥＤの２×２または３×３アレイ）であってもよい。第１の光源１１３４は、約３８０ｎｍで光を放射するＬＥＤのアレイであってもよい。第２の光源１１３６は、約４８０ｎｍで光を放射するＬＥＤのアレイであってもよい。第３の光源１１３８は、約５６０ｎｍで光を放射するＬＥＤのアレイであってもよい。したがって、第１、第２、第３の光源１１３４、１１３６、１１３８を選択的に起動させることによって、多入力ライトパイプ１１３２から放射する光の波長を制御することができる。多入力ライトパイプ１１３２は、対応する入力開口に入射する光源１１３４、１１３６、１１３８のいずれか１つ、またはそれらの任意の組合せからの光が、出力開口から放射されるときに実質的に均一な強度であるように構成される。多入力ライトパイプ１１３２の本体壁は、透明ガラスまたは透明プラスチックから構成することができる。
【0237】
[00275] 特定の実施形態では、本システムの顕微鏡は、光変調サブシステム６３４によって受け取られ、光学系に伝達される単一の光源（例えば、白色光ＬＥＤ；図示せず）を使用するように構成される。単一の光源を使用して、光で作動されるエレクトロキネシス、蛍光体励起、および明視野照明のための構造化光を提供することができる。このような構成では、構造化された照明を使用して、光の口径食または照明の他のいずれかの偶然の不均一性を補償することができる。光の口径食は、視野８０２の縁部に向かう照明８０４の緩やかな減衰である（例えば、図８Ａ）。単一の光源の光強度は、画素ごとに測定することができ、その情報は反転された光の口径食機能８１４を生成するために使用される（例えば、図８Ｂ）。反転された光の口径食機能８１４は次いで光変調サブシステムからの光の出力を調節するために使用可能であり、それにより、視野８０２内に一様に照射されたフィールド８２４を生成する（例えば、図８Ｃ）。
【0238】
[00276] 本システムは、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０内の微小物体を操作するために光を使用する方法をさらに提供する。方法は、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０を、本明細書に記載のシステムまたは顕微鏡のいずれか１つの支持体１００の上に配置すること、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０の上または中に微小物体を配置すること、光変調サブシステム６３４からの構造化光を光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０の表面上の第１の領域に集束させること、および集束された構造化光を光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０の表面上の第２の領域に移動させることを含む。微小物体が前記第１の領域に近接して配置されるならば、集束された光を動かすことにより微小物体の指向された動きを誘発することができる。集束された構造化光は、例えば、微小物体の周りに光ケージを形成するために使用することができる。あるいは、集束された構造化光は、微小物体を含む流体小滴と少なくとも部分的に接触するために使用することができる。
【0239】
[00277] 光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０において微小物体を操作するために光を使用する方法の別の実施形態では、光パターンが空間的に固定され、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０が光パターンに対して移動される。例えば、光学的に作動されるマイクロ流体デバイス１１０は、コンピュータによって自動的に制御され得るか、使用者によって手動で制御され得るか、またはコンピュータの助けを借りて使用者によって半自動的に制御され得る電動式または機械式顕微鏡ステージを使用して移動することができる。別の同様の実施形態では、空間的に固定された光パターンは、操縦可能なステージ上の微小物体（例えば、生物学的細胞または対象とする微小物体を任意で含有する液滴）を移動させるように構成された「ケージ」またはボックスなどの幾何学的パターンを形成することができる。
【0240】
[00278] 他の実施形態では、マイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムは、マイクロ流体デバイスに流体試料を直接（例えば、手動で又はロボットで）導入するためのアクセス部を備えて構成され得る。上記の実施形態では、流体試料は、第１の流体入力／出力ライン１１２及び第２の流体入力／出力ライン１１８を通して導入される（及び取り出される）。マイクロ流体デバイスの内部容積は、例えば、５０マイクロリットル未満（例えば、４０マイクロリットル未満、３０マイクロリットル未満、２５マイクロリットル未満、２０マイクロリットル未満、１５マイクロリットル未満、又は１０マイクロリットル未満、又は約１０から約５０マイクロリットル、約１０から約４０マイクロリットル、約１０から約３０マイクロリットル、約５から約２５マイクロリットル、約５から約２０マイクロリットル、約５から約１５マイクロリットル、約２から約１０マイクロリットル、又は約２から約５マイクロリットル）に制限され得る。場合によっては、その流体量の約半分のみ（例えば、約２５マイクロリットル以下、約２０マイクロリットル以下、約１５マイクロリットル以下、約１０マイクロリットル以下、又は約２から約１０マイクロリットル、又は約１から約５マイクロリットル）がマイクロ流体デバイスを通って典型的に流れる。なぜなら、流体のもう半分は分析のためにマイクロ流体デバイスによって比較的固定されたままであるからである。限られた量の流体のみが任意の所与の時間にマイクロ流体デバイスに挿入され得るため、第１又は第２の流体入力／出力ラインを通ってマイクロ流体デバイスに流入する（及び流出する）流体試料は、相対的に個別の流体パケットを理想的には形成する。しかし、第１及び第２の流体入力／出力ラインのポンプとマイクロ流体デバイスとの間の流体ラインの長さは、長くすることができ（例えば、約５０ｃｍ、約７５ｃｍ、約１００ｃｍ、約１２５ｃｍ、約１５０ｃｍ以上）、約５マイクロリットルよりも大幅に大きい内部容積を有することができる。その結果、最初は少量の流体試料は、流体ライン内を移動してマイクロ流体デバイスに導入される前に薄くなる又は分散する可能性がある。更に、試料が分散する際、試料内の微小物体（例えば、細胞又はビーズ）は流体試料内に不均一に分布する場合があり、マイクロ流体デバイス内のチャネル間における微小物体の不均一装填につながる。
【0241】
[00279] 図２７～図３１に示される例示的な実施形態は、試料をマイクロ流体デバイスに直接導入することができるため、流体試料の分散及び関連する流体試料中における微小物体の不均一分布を低減する又は防止する。これらの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、支持体の一部であるソケットによって保持される。ソケットは、２つ（又はそれ以上の）部分に分離することができる蓋を含む。これらの部分の１つは、他の部分から分離することができるため、マイクロ流体デバイスをもはやカバー（又はこれと接触）せず、流体試料をマイクロ流体デバイスに直接導入することを可能にし、試料が流体ラインを流れる必要はない。同時に、蓋の他の部分は所定の位置にとどまり、マイクロ流体デバイスをソケット内に保持する。
【0242】
[00280] 図２７に示されるように、これらの実施形態のマイクロ流体デバイスを作動させるためのシステムは、支持体１００に実質的に類似する支持体１２００と、ソケット１０６に実質的に類似するソケット１２０６と、第１の流体入力／出力ライン１１２に実質的に類似する第１の流体入力／出力ライン１２１２と、第２の流体入力／出力ライン１１８に実質的に類似する第２の流体入力／出力ライン１２１８とを含む。特定の実施形態では、ソケット１２０６は、マイクロ流体デバイス１２１０を支持するように構成された表面１２０３と、マイクロ流体デバイス１２１０をソケット１２０６内に固定するように構成された蓋１２０４とを含む。ソケット１２０６の表面１２０３は、マイクロ流体デバイス１２１０の対応する実質的に平坦な底面とインターフェースする実質的に平坦な領域を含み得る。得られたインターフェースは、マイクロ流体デバイス１２１０をソケット１２０６と作用可能に結合することができ、例えば、それによって電気接続などの機能的な相互接続を確立することができる。或いは又は加えて、ソケット１２０６は、表面１２０３から又は表面１２０３へと延びる特徴（例えば、ピン、凹部）を含み得る。これらの特徴は、マイクロ流体デバイス１２１０とインターフェースし、ソケット１２０６内におけるマイクロ流体デバイス１２１０の位置を制御することができる及び／又はマイクロ流体デバイス１２１０をソケット１２０６と作用可能に結合し、例えば、それによって電気接続などの機能的な相互接続を確立することができる。蓋１２０４は、マイクロ流体デバイス１２１０の頂面とインターフェースすることができる。得られたインターフェースは、マイクロ流体デバイス１２を第１及び第２の流体入力／出力ライン１２１２、１２１８の一方又は両方と作用可能に結合することができる。特定の実施形態では、蓋１２０４は、例えばヒンジなどによって表面１２０３に接続され得る。特定の関連実施形態では、蓋１２０４は、蓋１２０４を閉位置に保持するように構成されたラッチ（又は例えばねじ、ピン、又はクランプなどの他の固定機構）を含み得る。したがって、ラッチは、蓋１２０４とマイクロ流体デバイス１２１０の頂面との間のインターフェースの形成を容易にすることができる。
【0243】
[00281] 第１及び第２の入力／出力ライン１２１２、１２１８の一方又は両方は、一端にてポンプに、他端にて蓋１２０４に含まれる流体ポート（図示せず）に接続され得る。流体ポートは、流体ラインの端部とマイクロ流体デバイス１２１０の入口／出口との両方とインターフェースすることができ、それによって流体ラインと入口／出口との間に流体連通を形成する。或いは又は加えて、第１又は第２の流体入力／出力ライン１２１２、１２１８の１つは、一端にて流体ポートに、他端にて廃物容器又は試料（例えば、マイクロ流体デバイス１２１０にインポートされる試料又はマイクロ流体デバイス１２１０からエクスポートされた試料）を保持するための容器などの容器に接続され得る。流体ポートは、任意で、その各々の流体ラインとマイクロ流体デバイスとの間における漏れに耐える接続を確実にするためのシール、又は圧縮フィッティングなどを含む。
【0244】
[00282] いくつかの実施形態では、蓋１２０４は、２つの部分、すなわち、第１の部分１２０４Ａ及び第２の部分１２０４Ｂを含む。図２７に示されるように、蓋の第２の部分１２０４Ｂは第１の部分１２０４Ａから分離され得る。これにより、第２の部分１２０４Ｂが、図２７に示される位置（閉位置）から、マイクロ流体デバイスの入口／出口（例えば、マイクロ流体デバイス１２１０の上面に位置する入口／出口）へのアクセスが可能になる開位置に移動することを可能にする。蓋の第２の部分１２０４Ｂの開位置の一例は、図２８及び図２９に示される。第２の部分１２０４Ｂは、図２８及び図２９に示される位置だけでなく、マイクロ流体デバイス１２１０から離れる任意の数の開位置に移動させることができる。第２の部分１２０４Ｂが開位置にあるとき、蓋の第１の部分１２０４Ａは所定の位置にとどまり、第２の部分１２０４Ｂが移動してもマイクロ流体デバイス１２１０を支持体１２００の表面上で保持する。蓋の第２の部分１２０４Ｂが開位置にある間、第１の流体入力／出力ライン１２１２は、蓋１２０４Ａの第１の部分の流体ポートに接続されてもよく、したがって、所定の位置にとどまってもよい（例えば、第１の流体入力／出力ライン１２１２とマイクロ流体デバイス１２１０の対応する入口／出口との間の流体連通を維持してもよい）。蓋の第２の部分１２０４Ｂの流体ポートに接続され得る第２の流体入力／出力ライン１２１８は、第２の部分１２０４Ｂとともに移動し、それによって第２の流体入力／出力ライン１２１８とマイクロ流体デバイス１２１０の対応する入口／出口との間の流体連通を分離する。
【0245】
[00283] 特定の実施形態では、蓋の第２の部分１２０４Ｂが開位置にあるとき、蓋の第２の部分１２０４Ｂがその閉位置において占めていた場所に挿入物が配置され得る。いくつかの構成では、挿入物は、蓋の第２の部分１２０４Ｂに実質的に類似する形状にされ得る。他の構成では、挿入物は、異なる形状にされ得ると考えられる。挿入物は、複数の機能を果たすことができる。第１の機能は、蓋の第２の部分１２０４Ｂが閉位置にあるときにカバーされていたはずのマイクロ流体デバイス１２１０の入口／出口がカバーされないことにより生じる可能性のある汚染を防止することである。特定の実施形態では、挿入物は、流体入口（ウェルなど）を含み、流体入口によってマイクロ流体デバイス１２１０に流体試料を直接導入することができる。挿入物のこの流体入口は、蓋の第２の部分１２０４Ｂが閉位置にあるときに第２の流体入力／出力ライン１２１８の流体ポート１２２２とインターフェースするマイクロ流体デバイス１２１０の入口／出口とインターフェースするように配置されている。挿入物の一例は、流体試料を挿入するための特別仕様の流体ウェルを含む図２８に示される挿入物１２０７である。挿入物の別の例は、特別仕様ではない流体ウェルを含む図２９に示される挿入物１２０９である。見て分かるように、挿入物１２０７の流体ウェルは挿入物１２０９の流体ウェルよりも大きく、漏斗状の設計を含む。その正確な形状を問わず、流体ウェルは、約５０マイクロリットル以下（例えば、約４５マイクロリットル、約４０マイクロリットル、約３５マイクロリットル、約３０マイクロリットル、約２５マイクロリットル、約２０マイクロリットル、約１５マイクロリットル、約１０マイクロリットル、約５マイクロリットル、又は前述の終点の２つによって形成される任意の範囲、例えば、約５マイクロリットルから約２５マイクロリットル）の流体試料を保持するように構成され得る。
【0246】
[00284] いくつかの構成では、蓋の第２の部分１２０４Ｂは、図３０Ａ～図３０Ｃに示されるプロセスを使用して移動させることができる。これらの実施形態では、蓋の第２の部分１２０４Ｂは、図３０Ａに示されるように構成され得るラッチ１２０５及びヒンジ１２２５を含む。ラッチ１２０５は、蓋の第２の部分１２０４Ｂを閉位置に解放可能に保持するように構成されている。ラッチ１２０５は、図３０Ｂの矢印で示されるように引き上げることができる。この動作により、蓋の第２の部分１２０４Ｂを、マイクロ流体デバイス１２１０を覆うその閉位置から解放する。当然ながら、ラッチ１２０５及びその作動は、任意の他の数の構成を有することができ、例えばクランプ、摩擦ロック、ねじ、又は磁石などの、ラッチ以外の固定機構がラッチ１２０５を代替することができる。蓋の第２の部分１２０４Ｂはマイクロ流体デバイス１２１０を覆うその位置から解放されると、蓋の第２の部分１２０４Ｂをヒンジ１２２５の周りで回転させることによって、図３０Ｃに示される位置を含む任意の所望の位置に移動することができる。図３０Ｃに示される位置は、閉位置から約１８０°回転しているが、マイクロ流体デバイス１２１０の頂面の一部分を露出させ、マイクロ流体デバイス１２１０の第２の流体入口／出口へのアクセスを可能にする任意の程度の回転であれば十分である。例えば、蓋の第２の部分１２０４Ｂは、セクション部分１２０４Ｂの開位置を達成するために、少なくとも約６０°、約７５°、約９０°、約１０５°、約１２０°、約１３５°、約１５０°以上回転させることができる。図３０Ｃに示されるように、挿入物１２０９などの挿入物が、蓋の第２の部分１２０４Ｂが前に位置していた場所に配置され得る。
【0247】
[00285] 挿入物１２０７又は挿入物１２０９を含む挿入物は、マイクロ流体デバイスの第２の流体入口／出口への流体媒体の流れを確実に達成することができるように、ソケット１２０６及び／又はマイクロ流体デバイス１２１０と作用可能に結合するように構成され得る。挿入物は、例えば、蓋の第１の部分１２０４Ｂとインターフェースするように構成され得る。挿入物は、典型的には、（ｉ）挿入物をソケット１２０６及び／又はマイクロ流体デバイス１２１０に固定すること又は／又はソケット１２０６及び／又はマイクロ流体デバイス１２１０から取り外すこと、及び／又は（ｉｉ）挿入物とマイクロ流体デバイス１２１０とを位置合わせすることにおいて有用な特徴を含む。１つのそのような特徴は、蓋の第２の部分１２０４Ｂを所定の位置に保持するのに役立つ保持機構１２１５（図３１Ｂに示される）である。いくつかの構成では、保持機構は、蓋の第１の部分１２０４Ａ及び／又はマイクロ流体デバイス１２１０の表面上の整合位置にある１つ以上の対応する磁石と引力相互作用を形成するように方向付けられた１つ以上の磁石を含む。蓋の第１の部分１２０４Ａ上の対応する磁石（図示せず）とインターフェースする単一の磁石は、図３１Ｂに示される。挿入物の別の可能な特徴は、マイクロ流体デバイス１２１０の第２の流体入力／出力ラインが挿入物の流体入口と作用的に接続されるように挿入物をマイクロ流体デバイス上の正しい位置に位置合わせするのに役立つ位置合わせ特徴である。この位置合わせ特徴は、例えば、下面の整合穴１２１３内に収まり、任意で、挿入物内に延びる１つ以上のピン１２１７を含み得る。しかし、ピンの代わりに、整合特徴がこの位置合わせ機能のために使用され得る。３１Ｂ（対応する保持機構１２１６（例えば磁石）及び位置合わせ特徴１２１４（例えば、ピン１２１７が嵌まる穴）を含む）及び本明細書の別の場所に示されるように、類似の保持及び／又は位置合わせ特徴は、蓋の第２の部分１２０４Ｂと蓋の第１の部分１２０４Ａとの適切な位置決め及び／又は位置合わせを容易にすることができる。
【0248】
[00286] 図３１Ａに示される挿入物１２０７などの挿入物が所定の位置にある状態で、分析のために少量の流体試料がマイクロ流体デバイス１２１０に導入され得る。いくつかの構成では、この少量の流体試料は、図３１Ｃに示されるように、例えば、ピペット／マイクロピペット１２２０を使用して手作業で導入され得る。代替的な実施形態では、少量の流体試料は、例えば、ピペット／マイクロピペット１２２０を使用してロボットで導入され得る。少量の流体試料は、図３１Ｂに示されるウェル１２１９などの流体入口を使用してマイクロ流体デバイス１２１０に導入され得る。これらの構成では、第１の入力／出力流体ライン１２１２は、蓋の第１の部分１２０４Ａの流体ポートとインターフェースされ、マイクロ流体デバイス１２１０の入口／出口に流体的に接続されたままである。第１の入力／出力流体ライン１２１２もまた、ポンプに接続されたままであるため、第１の入力／出力流体ライン１２１２は、ポンプが（吸引又は他の力を使用して）挿入物の流体入口（例えばウェル１２１９）からマイクロ流体デバイス１２１０へと及びマイクロ流体デバイス１２１０を通して流体試料の少なくとも一部を引くことができることを確実にすることができる。この操作により、マイクロ流体デバイス内における所望の速度の流体の流れを維持し、流体試料の全部又は一部がマイクロ流体デバイス１２１０によって分析されることを可能にする。吸引（又は他の力）は、予め選択した量の試料流体をマイクロ流体デバイス１２１０に引くのに十分な程度であり得る。予め選択した量は、例えば、マイクロ流体デバイス内の流量＋／－約１００％に等しくなり得る。流量は、媒体がマイクロ流体デバイス内を流れるときに流れを受けるマイクロ流体デバイスの量である（すなわち、米国特許第１０，０１０，８８２号に記載されているような掃引領域）。特定の実施形態では、予め選択した量は、約１マイクロリットルから約２５マイクロリットル（例えば、約１．５マイクロリットルから約２０マイクロリットル、約２マイクロリットルから約１５マイクロリットル、約２．５マイクロリットルから約１０マイクロリットル、約３マイクロリットルから約７マイクロリットル、又は前述の終点の２つによって画定される任意の範囲）の流体試料であり得、この後に吸引が停止される。
【0249】
[00287] いくつかの実施形態では、分割蓋の第２の部分が所定の位置にあるかどうか、挿入物１２０７が所定の位置にあるかどうか、又は分割蓋の第２の部分も挿入物もマイクロ流体デバイス上の所定の位置にないかどうかを知ることは有用であり得る。これらの実施形態では、システムは、分割蓋の第２の部分又は挿入物がマイクロ流体デバイスの上方に存在するかどうかを検知するためのセンサを備えて修正され得る。このセンサのいくつかの実施形態は、図３６～図４３に示される。
【0250】
[00288] 図３６に示されるように、マイクロ流体デバイス１２１０を作動させるためのシステムは、支持体１２００と、第１の部分１２０４Ａと第２の部分１２０４Ｂとを有する分割蓋１２０４とベース部分１２０１とを含むソケット１２０６と、センサ１３００とを含み得る。分割蓋の第２の部分１２０４Ｂは、図３６に示されるようにラッチ１２０５を含むことができ、図３７に示されるように開位置に移動可能であり得る。蓋１２０４は、蓋の第２の部分１２０４Ｂと蓋の第１の部分１２０４Ａとの取り付け及び位置合わせを容易にする取付特徴２０１５（例えば磁石）及び／又は位置合わせ特徴２０１７（例えばピン）を更に含み得る。マイクロ流体デバイス１２１０とソケット１２０６のベース部分１２０１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）などの基板１３９０を含み得る支持体１２００上に位置し得る。
【0251】
[00289] 例示的なセンサ１３００が図３８に示されている。センサ１３００は、センサカバー１３０２と、磁石アセンブリ１３０４と、エキステンダ１３１０と、ハウジング１３１２と、コネクタ１３１４とを含み得る。センサカバー１３０２は、センサ１３００の構成要素のいくつかを保護及び絶縁するように動作する。磁石アセンブリ１３０４は、第１のハウジング１３０６内に位置する１つ、２つ、又はそれ以上の磁石１３０８を含み得る。磁石１３０８は、蓋又は挿入物の存在を検知するプロセスにおいて使用され得る。第１のハウジング１３０６は、磁石１３０８を絶縁及び保護する。特定の実施形態では、第１のハウジング１３０６は、各磁石１３０８をエキステンダ１３１０の上面に接触させるための１つ以上の開口部を含む底部を含む。特定の実施形態では、第１のハウジングは、第２のハウジング１３１０の柱、ボルト、クランプ、又はグルーなど及びそれらの任意の組み合わせとともに作製された第１のハウジング１３０６の開口部などの締結機構を介して第２のハウジング１３１２とインターフェースすることができる。各エキステンダ１３１０の第１の端部は、第２のハウジング１３１２の柱（図３８に示されるような）、又はボルトなどの上に嵌まる開口部などを介して第２のハウジング１３１２に取り付けられるように構成されている。各エキステンダの第２の、反対側の端部は、ハウジング１３１２の底部の開口部を通って下向きに制御可能に延びるように構成されている。センサ１３００の様々な構成要素は、コネクタ１３１４（例えば、図示されるようなねじ）を使用して互いに取り付けられ得る。
【0252】
[00290] 図３９に、センサの様々な構成要素が組み立てられて示されている。残りの構成要素を見ることができるようにセンサカバー１３０２は透明である。図３９はまた、センサ１３００がソケット１２０６に、例えば、周辺又はコーナ位置にどのように取り付けられ得るかを示す。
【0253】
[00291] ソケット１２０６のベース部分１２０１に取り付けられ、動作中のセンサ１３００の側面図が図４０に示され得る。この図は、支持体１２００に含まれる基板１３９０上に載るソケット１２０６のベース部分１２０１に取り付けられた分割カバー１２０４を示す。図４０に示されるように、センサ１３００は、分割蓋１２０４の縁部とベース部分１２０１との間の境界面に位置する。分割蓋１２０４の第２の部分１２０４Ｂには、第２の部分１２０４Ｂが閉位置にあるときにエキステンダ１３１０のうちの１つと接触し、そのエキステンダ１３１０を下方に押すアクチュエータ１３５５（例えば、ねじ、又はピンなど）が備えられている。
【0254】
[00292] 図４０の下部に示されるように、エキステンダ１３１０の端部は下方に押され、光スイッチの第１の要素（例えばＬＥＤ）からの光が光スイッチの第２の要素（例えばフォトトランジスタ）に到達することを阻止することによって光スイッチを遮断している。光スイッチ１３６５は、光スイッチ１３６５が位置する基板１３９０以外のシステムの残部を伴わずに、図４１に示される。図３８に示される２つのエキステンダ１３１０に対応する２つの光スイッチ１３６５が図４１に示される。しかしながら、センサの所望の機能に応じて、センサは、単一の光スイッチ１３６５及び単一のエキステンダ１３１０又は３つ以上の光スイッチ１３６５及び対応するエキステンダ１３１０を含むことができる。光スイッチは、支持体１２００の電気信号生成サブシステムの一部である電気回路に接続され得る。各光スイッチ１３６５は、単一のエキステンダ１３１０の下に配置されている。各エキステンダ１３１０が下方に押されると、各エキステンダ１３１０は光スイッチ１３６５の光学信号を遮断し、アクチュエータ１３５５の存在を知らせる。
【0255】
[00293] 図４２及び図４３に示されるように、分割カバー１２０４及び挿入物１２０７、１２０９はそれぞれ、アクチュエータを異なる位置に含むように構成され得る。分割カバー１２０４は、第１のエキステンダ１３１０の上方に位置する第１の位置１３６１にアクチュエータを有して構成され得る。挿入物１２０７は、第２のエキステンダ１３１０の上方に位置する第２の位置１３６２にアクチュエータを有して構成され得る。当然ながら、どの位置が分割カバー１２０４と関連付けられており、どの位置が挿入物１２０７と関連付けられているかを知る限り、アクチュエータの実際の位置は変更することができる。光スイッチ及びエキステンダの同様の構成は、挿入物１２０７又は挿入物１２０９がマイクロ流体デバイス上に位置するかどうかを判定するためにも使用され得る。
【0256】
[00294] センサ１３００が存在することにより、システムは、分割カバー、挿入物の可動部の存在、又はいずれも存在しない場合にさえ検知することができる。分割カバー１２０４の第２の部分１２０４Ｂがマイクロ流体デバイス１２１０上に位置するとき、可動部１２０４Ｂ内のアクチュエータは、例えば、第１の位置１３６１に位置することができ、下にある光センサ１３６５のエキステンダ１３１０を下方に押し、関連する光スイッチ間の信号を遮断することができる。挿入物１２０７、１２０９がマイクロ流体デバイス１２１０上に位置するとき、挿入物内のアクチュエータは、例えば、第２の位置１３６２に位置することができ、下にある光センサ１３６５のエキステンダ１３１０を下方に押し、関連する光スイッチ間の信号を遮断することができる。分割カバーの第２の部分１２０４Ｂも挿入物も存在しないとき、いずれのエキステンダ１３１０も下方に押されず、いずれの光スイッチ間の信号も遮られない。磁石１３０８は、エキステンダ１３１０を上位置（すなわち、関連する光スイッチを遮断しない位置に保持する。磁石がなければ、エキステンダは下位置にあり、光スイッチを遮断する。磁石の磁力は、分割蓋が開放されており挿入物が存在しないときにエキステンダをこの上位置に保持するほど十分に強いが、蓋及び挿入物上のアクチュエータが打ち勝つほど十分に弱い。したがって、このようにして、エキステンダ１３１０は、磁石１３０８とともに機能する任意の磁性材料から作製され得る。
【0257】
[00295] 分割カバーの第２の部分又は挿入物の存在を示すために、他の種類の検出及び遮断機構を使用することができる。これらの検出及び遮断機構の例としては、磁気近接スイッチ、機械的スイッチ、又は伝導性接触スイッチなどが挙げられる。
【0258】
[00296] これらの実施形態は、少量の流体試料が希釈又は分散することなくマイクロ流体デバイス１２１０に直接導入されることを可能にする。これらの実施形態では、少数の貴重な細胞（例えば、２００，０００個以下）を含む、典型的には少量（例えば、２００マイクロリットル、１５０マイクロリットル、１００マイクロリットル、５０マイクロリットル以下）の試料が導入され得る。このような流体試料は、通常、物質の著しい損失を伴わずには、蛍光活性化セルソータ又は流れのみを用いて細胞をソートするマイクロ流体チップなどの従来の技術を使用して分析及び／又は回収することはできない。
【実施例】
【0259】
実施例
[00297] 実施例１：分割蓋を使用したマイクロ流体チップへの試料インポート
[00298] 形質細胞をマウスから分離し、Beacon（登録商標）システム（Berkeley Lights,Inc.）を使用してOptoSelect（商標）チップ（Berkeley Lights,Inc.）に装填した。マイクロ流体チップのチャネル内における細胞密度及び分布に対するウェルインポートの影響を試験するために、（ｉ）標準的なネスト蓋を有するBeacon（登録商標）システムでの少量インポート法、（ｉｉ）分割蓋ネストを有するBeacon（登録商標）システムでの少量インポート法、又は（ｉｉｉ）開放構成の分割蓋ネストとマイクロ流体チップの入口／出口に流体的に接続されたウェルを有する挿入物とを有するBeacon（登録商標）システムでのウェルインポート法を使用して形質細胞をOptoSelect（商標）１１ｋ及び１４ｋチップに装填した。少量インポート法には、個別の約５マイクロリットルの細胞試料をマイクロ流体チップに引くことが含まれた。マイクロ流体デバイスの入口につながる流体ライン内において細胞試料に７．５マイクロリットルの気泡を後続させ、試料中の細胞の希釈及び分散を制限した。これに対し、ウェルインポート法には、約３．５マイクロリットルの細胞試料を分割リット（開放構成）内の挿入物のウェルに手作業でピペッティングし、陰圧を使用してマイクロ流体チップに細胞試料を引くことが含まれた。装填後、流体の流れを停止し、マイクロ流体チップの各チャネル内の細胞を計数し、各条件下のインポート密度及び変動係数（ＣＶ）を決定した。
[00297] 実施例１：分割蓋を使用したマイクロ流体チップへの試料インポート
[00298] 形質細胞をマウスから分離し、Beacon（登録商標）システム（Berkeley Lights,Inc.）を使用してOptoSelect（商標）チップ（Berkeley Lights,Inc.）に装填した。マイクロ流体チップのチャネル内における細胞密度及び分布に対するウェルインポートの影響を試験するために、（ｉ）標準的なネスト蓋を有するBeacon（登録商標）システムでの少量インポート法、（ｉｉ）分割蓋ネストを有するBeacon（登録商標）システムでの少量インポート法、又は（ｉｉｉ）開放構成の分割蓋ネストとマイクロ流体チップの入口／出口に流体的に接続されたウェルを有する挿入物とを有するBeacon（登録商標）システムでのウェルインポート法を使用して形質細胞をOptoSelect（商標）１１ｋ及び１４ｋチップに装填した。少量インポート法には、個別の約５マイクロリットルの細胞試料をマイクロ流体チップに引くことが含まれた。マイクロ流体デバイスの入口につながる流体ライン内において細胞試料に７．５マイクロリットルの気泡を後続させ、試料中の細胞の希釈及び分散を制限した。これに対し、ウェルインポート法には、約３．５マイクロリットルの細胞試料を分割リット（開放構成）内の挿入物のウェルに手作業でピペッティングし、陰圧を使用してマイクロ流体チップに細胞試料を引くことが含まれた。装填後、流体の流れを停止し、マイクロ流体チップの各チャネル内の細胞を計数し、各条件下のインポート密度及び変動係数（ＣＶ）を決定した。
【0260】
[00299] 図４４に示されるように、ウェルインポート法では、平均インポート密度は、OptoSelect（商標）１１ｋ及び１４チップの両方（それぞれ４．８ｘ１０＾６及び４．５ｘ１０＾６）の方が、少量インポート法（平均インポート密度は閉位置の分割蓋ネストを有するBeacon（登録商標）システムでそれぞれ２．８ｘ１０＾６及び２．１ｘ１０＾６、標準的な蓋ネストを有するBeacon（登録商標）システムでそれぞれ２．７ｘ１０＾６及び２．４ｘ１０＾６）と比較すると高かった。加えて、OptoSelect（商標）１１ｋ及び１４チップの両方の平均ＣＶは、ウェルインポート（それぞれ８％及び１０％）の方が、少量インポート法（平均ＣＶは閉位置の分割蓋ネストを有するBeacon（登録商標）システムでそれぞれ２６％及び３０％、標準的な蓋ネストを有するBeacon（登録商標）システムでそれぞれ２６％及び２７％）と比較すると大幅に低かった。
【0261】
[00300] したがって、分割蓋ネストを有するウェルインポート法は、細胞装填における驚くべき改善をもたらした。分割蓋ネストを有する本明細書に開示されるシステム／顕微鏡実施形態のいずれにおいても図４４に示されるものと同様の結果が予想される。
【0262】
[00301] 開示されたシステムの特定の実施形態を本明細書に示し説明してきたが、それらは本発明を限定することを意図するものではないことは当業者によって理解されるであろうし、また、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ定義される開示された発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができる（例えば、様々な部品の寸法）ことは当業者には明らかであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味であるとみなされるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30A】
【図30B】
【図30C】
【図31A】
【図31B】
【図31C】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【国際調査報告】