特表 2023-514105 所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システムおよび方法

(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】2023-04-05

(54)【発明の名称】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/08 20060101AFI20230329BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20230329BHJP

【ＦＩ】

G01N35/08 A

G01N37/00 101

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022546464

(86)(22)【出願日】2021-02-19

(85)【翻訳文提出日】2022-07-29

(86)【国際出願番号】 EP2021054166

(87)【国際公開番号】W WO2021165473

(87)【国際公開日】2021-08-26

(31)【優先権主張番号】20158276.4

(32)【優先日】2020-02-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519155413

【氏名又は名称】ミダイアグノスティクス・エヌブイ

【氏名又は名称原語表記】ｍｉＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ＮＶ

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100212705

【弁理士】

【氏名又は名称】矢頭 尚之

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ヨネス、ベンヤミン

(72)【発明者】

【氏名】ミカエリアン、ダーフィット

【テーマコード（参考）】

2G058

【Ｆターム（参考）】

2G058DA07

2G058EB11

2G058EB19

2G058EC05

(57)【要約】

本発明はマイクロ流体システム（１０、２０）に関し、マイクロ流体システム（１０、２０）は、サンプル槽（１１０、２１０）と；サンプル槽（１１０、２１０）に接続された第１のサンプル流路（１２０、２２０）と、第１のサンプル流路（１２０、２２０）が、第１のバルブ（１３０、２３０）に至る第２のサンプル流路（１２２、２２２）と、第３のサンプル流路（１２４、２２４）とに分岐し、第３のサンプル流路（１２４、２２４）が、第２のバルブ（１３２、２３２）に至る第４のサンプル流路（１２６、２２６）と、第３のバルブ（１３４、２３４）に至る第５のサンプル流路（１２８、２２８）とに分岐する；バッファ槽（１４０、２４０）と；バッファ槽（１４０、２４０）を第２のバルブ（１３２、２３２）に接続するように配置構成された第１のトリガ流路（１５０、２５０）と；第２のバルブ（１３２、２３２）と第１のバルブ（１３０、２３０）とを接続する第２のトリガ流路（１５２、２５２）と；第１のバルブ（１３０、２３０）に接続された出口流路（１５４、２５４）とを備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システム（１０、２０）であって、前記マイクロ流体システム（１０、２０）は、
サンプル流体を受け取るように配置構成されたサンプル槽（１１０、２１０）と、
前記サンプル槽（１１０、２１０）に接続された第１のサンプル流路（１２０、２２０）であって、前記第１のサンプル流路（１２０、２２０）が、第１のバルブ（１３０、２３０）に至る第２のサンプル流路（１２２、２２２）と第３のサンプル流路（１２４、２２４）とに分岐し、前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）が、第２のバルブ（１３２、２３２）に至る第４のサンプル流路（１２６、２２６）と第３のバルブ（１３４、２３４）に至る第５のサンプル流路（１２８、２２８）とに分岐する第１のサンプル流路（１２０、２２０）と、ここで、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）が所定の容積を有するものであり、
バッファ流体を受け取るように配置構成されたバッファ槽（１４０、２４０）と、
前記バッファ槽（１４０、２４０）を前記第２のバルブ（１３２、２３２）に接続するように配置構成された第１のトリガ流路（１５０、２５０）と、
前記第２のバルブ（１３２、２３２）と前記第１のバルブ（１３０、２３０）とを接続するように配置構成された第２のトリガ流路（１５２、２５２）と、
第１の端部（１５４２、２５４２）と第２の端部（１５４４、２５４４）とを有する出口流路（１５４、２５４）と、ここで、前記第１の端部（１５４２、２５４２）が前記第１のバルブ（１３０、２３０）に接続されており、
を備え、
前記第１のサンプル流路（１２０、２２０）が、毛管作用によって前記第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路（１２０、２２０、１２２、２２２、１２４、２２４、１２６、２２６、１２８、２２８）を満たすためにサンプル流体を前記サンプル槽（１１０、２１０）から引き出すように配置構成され、
前記第１のトリガ流路（１５０、２５０）が、毛管作用によって、前記第２のトリガ流路（１５２、２５２）を備える流体経路を介してバッファ流体を前記バッファ槽（１４０、２４０）から出口流路（１５４、２５４）に引き出して前記第２のバルブ（１３２、２３２）と前記第１のバルブ（１３０、２３０）とを開くように配置構成され、それにより、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）と前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）と前記第２のサンプル流路（１２２、２２２）とを備えるさらに他の流体経路が開放され、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）、前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）、および前記第２のサンプル流路（１２２、２２２）中に存在するサンプル流体が前記第１のトリガ流路（１５０、２５０）からのバッファ流体で置き換えられて前記第２のトリガ流路（１５２、２５２）からのバッファ流体と共に前記出口流路（１５４、２５４）に流入することを可能にし、それにより、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）中に存在するサンプル流体を隣接サンプル流体から隔離し、隔離されたサンプル流体の体積が、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）の前記所定の容積に対応し、それにより、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供する、マイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項2】

前記バッファ槽（１４０、２４０）と前記第３のバルブ（１３４、２３４）とを接続するタイミング流路（１６０、２６０）をさらに備え、前記タイミング流路（１６０、２６０）が、毛管作用によってバッファ流体を前記バッファ槽（１４０、２４０）から前記第３のバルブ（１３４、２３４）の出力（１３４２、２３４２）に引き出して前記第３のバルブ（１３４、２３４）を開くように配置構成され、それにより、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）中に存在する前記隔離されたサンプル流体が前記タイミング流路（１６０、２６０）からのバッファ流体と共に前記第３のバルブ（１３４、２３４）の前記出力（１３４２、２３４２）を通って流れることが可能にされる、請求項１に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項3】

前記タイミング流路（１６０、２６０）が、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）中に存在する前記サンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で前記第３のバルブ（１３４、２３４）を開くように構成されている、請求項２に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項4】

前記タイミング流路（１６０、２６０）が第１の流れ抵抗器（１６２、２６２）を備え、前記第１の流れ抵抗器（１６２、２６２）の流れ抵抗が、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）中のサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で前記第３のバルブ（１３４、２３４）が開かれるように、前記バッファ槽（１４０、２４０）から前記第３のバルブ（１３４、２３４）への流量を制御するために選択される、請求項３に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項5】

前記サンプル槽（１１０、２１０）を空にするように配置構成された毛管ポンプ（１７４、２７４）をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項6】

前記毛管ポンプ（１７４、２７４）が第２の流れ抵抗器（１７２、２７２）を介して前記サンプル槽（１１０、２１０）に接続され、前記第２の流れ抵抗器（１７２、２７２）の流れ抵抗が、前記第１のサンプル流路（１２０、２２０）、前記第２のサンプル流路（１２２、２２２）、前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）、および前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）がサンプル流体で満たされた後で前記サンプル槽（１１０、２１０）が空にされるように、前記サンプル槽（１１０、２１０）から前記毛管ポンプ（１７４、２７４）への流量を制御するために選択される、請求項５に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項7】

前記出口流路（１５４、２５４）の前記第２の端部（１５４４、２５４４）に接続された停止バルブ（１３６、２３６）をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項8】

前記停止バルブ（１３６、２３６）に接続されたベント（１８０、２８０）をさらに備え、前記ベント（１８０、２８０）が、前記出口流路（１５４、２５４）中に存在する気体が逃げることを可能にするように、前記停止バルブ（１３６、２３６）と前記マイクロ流体システム（１０、２０）の周囲との間の気体連通を可能にするように配置構成されている、請求項７に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項9】

前記流路の１つまたは複数の壁が、シリカ、ガラス、高分子材料、ポリカーボネート、シリコン、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、および／または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）を備える、請求項１から８のいずれかに記載のマイクロ流体システム（１０、２０）。

【請求項10】

前記タイミング流路（１６０）が第４のバルブ（１３８）を介して前記バッファ槽（１４０）と前記第３のバルブ（１３４）とを接続し、前記マイクロ流体システム（１０）が、
前記バッファ槽（１４０）と前記第４のバルブ（１３８）とを接続する希釈流路（１９０）をさらに備え、前記希釈流路（１９０）が毛管作用によってバッファ流体を前記バッファ槽（１４０）から前記第４のバルブ（１３８）に引き出すように構成され、
前記タイミング流路（１６０）が、前記第４のバルブ（１３８）を開くようにさらに構成され、それにより、バッファ流体が前記希釈流路（１９０）から前記第３のバルブ（１３４）に流れることが可能にされた、請求項２から９のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム（１０）。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム（１０、２０）を備える診断デバイス（５０）。

【請求項12】

前記所定のサンプル体積を有する前記提供されたサンプル流体を分析するように配置構成された、請求項１１に記載の診断デバイス（５０）。

【請求項13】

所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するための方法（３０）であって、前記方法は、
サンプル流体をサンプル槽（１１０、２１０）に加え（Ｓ３０２）、それにより、第１のサンプル流路（１２０、２２０）が毛管作用によって第１のサンプル流路（１２０、２２０）と第２のサンプル流路（１２２、２２２）と第３のサンプル流路（１２４、２２４）と第４のサンプル流路（１２６、２２６）と第５のサンプル流路（１２８、２２８）とを満たすためにサンプル流体を前記サンプル槽（１１０、２１０）から引き出すことと、
ここで、前記第２のサンプル流路（１２２、２２２）および前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）が前記第１のサンプル流路（１２０、２２０）の分岐であり、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）および前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）が前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）の分岐であり、ここにおいて、前記第２のサンプル流路（１２２、２２２）が第１のバルブ（１３０、２３０）に至り、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）が第２のバルブ（１３２、２３２）に至り、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）が第３のバルブ（１３４、２３４）に至るものであり、
バッファ流体をバッファ槽（１４０、２４０）に加え（Ｓ３０４）、それにより、第１のトリガ流路（１５０、２５０）が毛管作用によってバッファ流体を前記バッファ槽（１４０、２４０）から前記第１のバルブ（１３０、２３０）に接続された出口流路（１５４、２５４）に引き出すことと、
ここで、前記バッファ流体が、前記第１のバルブ（１３０、２３０）と前記第２のバルブ（１３２、２３２）とを接続する第２のトリガ流路（１５２、２５２）を備える流体経路を介して前記出口流路（１５４、２５４）に引き出され、前記第２のバルブ（１３２、２３２）および前記第１のバルブ（１３０、２３０）を開いて、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）と前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）と第２のサンプル流路（１２２、２２２）とを備えるさらに他の流体経路が開放されるようにし、前記第４のサンプル流路（１２６、２２６）、前記第３のサンプル流路（１２４、２２４）、および前記第２のサンプル流路（１２２、２２２）中に存在するサンプル流体が、前記第１のトリガ流路（１５０、２５０）からのバッファ流体で置き換えられて前記第２のトリガ流路（１５２、２５２）からのバッファ流体と共に前記さらに他の流体経路を介して出口流路（１５４、２５４）に流入し、それにより、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）中に存在するサンプル流体が、隣接サンプル流体から隔離され、前記第５のサンプル流路（１２８、２２８）の容積に対応する体積を有することとなり、それにより、前記所定のサンプル体積を有する前記サンプル流体を提供するものである、
を備える方法（３０）。

【請求項14】

サンプル流体を前記サンプル槽（１１０、２１０）に加えた（Ｓ３０２）後、およびバッファ流体を前記バッファ槽（１４０、２４０）に加える（Ｓ３０４）前に、前記サンプル槽（１１０、２１０）を空にすること（Ｓ３０８）をさらに備える、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システムおよび方法に関する。本発明はさらに、このマイクロ流体システムを備える診断デバイスと、所定の体積を有するサンプル流体を提供するための方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロ流体工学は、とりわけ、小さい規模に幾何学的に制約された流体の制御を扱う。このような技術は、インクジェットプリンタヘッド内やＤＮＡ分析チップ内で、ならびに他のタイプの「ラボオンチップ（lab-on-a-chip）」のために一般に使用される。多くの応用例では受動的な流体制御が使用され、これは、ミリメートル未満の寸法を有する管内で生じる毛管作用を利用して実現することができる。

【0003】

このようなシステムは、体積の測定および制御が必要とされるときに使用することができる。これは例えば、血球の分化または計数においてであるが、この場合、処理される血液サンプルの体積が正確にわかっていなければならない。比較的多い血液サンプル（１０μｌよりも多い）が加えられるシステムでは、血液のサンプル全体を処理するのは望ましくないことがある。というのは、血球構成または分布の正確な統計を得るには微量（１０μｌ未満）しか必要とされないからである。したがって、サンプリングシステムは、処理のためにサンプルから既知の量の血液を測定する必要がある。

【0004】

しかし、毛管作用を使用するシステムにおける精密な体積計量は、難題である。というのは、このようなタイプの既存のシステムは概して、一旦開始すると、流体ストリームを遮断または閉鎖することを可能にしないからである。したがって、過多なサンプルがシステムに流入するのを防止するために流れを遮断することによって、精密に計量された体積の流体がサンプルから単純に抽出されることは不可能である。このように、精密に計量された体積を有するサンプルを提供する改良されたマイクロ流体システムが必要とされている。

【0005】

ＵＳ２００５／１３３１０１Ａ１号は、マイクロ流体を制御するためのマイクロ流体制御デバイスおよび方法に関する。特に、マイクロ流体の移送、合流、混合、および時間遅延を得るために、溶液注入の結果として生じる表面張力変化によって毛管の圧力バリアが除去される。

【0006】

ＷＯ２０１８／１３２８３１Ａ２は、隔離された液滴の同時生成および保管のためのデバイスと、これを作成および使用する方法とに関する。

【0007】

ＥＰ１９２５３６５Ａ１は、マイクロ総合分析チップおよびマイクロ総合分析システムに関する。

【発明の概要】

【0008】

一目的は、当技術分野における上に識別された欠陥および不都合の１つまたは複数を個々にまたは任意の組合せで軽減、緩和、または除去し、少なくとも１つの上記問題を解決することである。

【0009】

第１の態様によれば、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システムが提供される。システムは、サンプル流体を受け取るように配置構成されたサンプル槽と；サンプル槽に接続された第１のサンプル流路と、第１のサンプル流路が、第１のバルブに至る第２のサンプル流路と、第３のサンプル流路とに分岐し、第３のサンプル流路が、第２のバルブに至る第４のサンプル流路と、第３のバルブに至る第５のサンプル流路とに分岐し、ここにおいて、第５のサンプル流路が所定の容積を有する；バッファ流体を受け取るように配置構成されたバッファ槽と；バッファ槽を第２のバルブに接続するように配置構成された第１のトリガ流路と；第２のバルブと第１のバルブとを接続するように配置構成された第２のトリガ流路と；第１の端部と第２の端部とを有する出口流路と、ここにおいて、第１の端部が第１のバルブに接続された、を備える。第１のサンプル流路は、毛管作用によって第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路を満たすためにサンプル流体をサンプル槽から引き出すように配置構成され、第１のトリガ流路は、毛管作用によって、第２のトリガ流路を備える流体経路を介してバッファ流体をバッファ槽から出口流路に引き出して第２のバルブおよび第１のバルブを開くように配置構成され、それにより、第４のサンプル流路と第３のサンプル流路と第２のサンプル流路とを備えるさらに他の流体経路が開放され、第４のサンプル流路、第３のサンプル流路、および第２のサンプル流路中に存在するサンプル流体が第１のトリガ流路からのバッファ流体で置き換えられて第２のトリガ流路からのバッファ流体と共に出口流路に流入することを可能にし、それにより、第５のサンプル流路中に存在するサンプル流体を隣接サンプル流体から隔離し、隔離されたサンプル流体の体積は、第５のサンプル流路の容積に対応し、それにより、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供する。

【0010】

このマイクロ流体システムを用いて、計量された体積のサンプル流体が提供される。このように、毛管作用を利用するマイクロ流体システムによって、システム内の流れを能動的に制御することなく、所定の体積を有するサンプルが提供される。通常、毛管作用から生じる流れを停止することは問題を孕み、したがって、このマイクロ流体システムを用いて所定の体積を有するサンプルを計量することは有利であろう。

【0011】

さらに、サンプル流体の体積が正確にわかっている（すなわち、所定の体積は第５のサンプル流路の容積に対応する）ので、所定の体積を有するサンプル流体の分析を向上することができる。

【0012】

マイクロ流体システムはさらに、バッファ槽と第３のバルブとを接続するタイミング流路を備えることができる。タイミング流路は、毛管作用によってバッファ流体をバッファ槽から第３のバルブの出力に引き出して第３のバルブを開くように配置構成され得、それにより、第５のサンプル流路中に存在する隔離されたサンプル流体は、タイミング流路からのバッファ流体と共に第３のバルブの出力を通って流れることが可能にすることができる。

【0013】

関連する利点は、隔離されたサンプル流体が、マイクロ流体システムから抽出され得、それにより、さらに他のシステム、例えば、隔離されたサンプル流体を分析するように配置構成された分析システムに提供することができることである。分析されることになるサンプル流体を精密に計量することは有利であろうし、これは、このマイクロ流体システムによって可能にすることができる。

【0014】

タイミング流路は、第５のサンプル流路中に存在するサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で、第３のバルブを開くように構成することができる。

【0015】

関連する利点は、隔離されたサンプル流体に隣接するサンプル流体が第３のバルブの出力を通って流れることはないものとし得るので、第３のバルブの出力を通って流れるサンプル流体の体積をより精密に決定することができることである。よって、マイクロ流体システムから抽出されるサンプル流体の体積を、より精密に計量することができる。

【0016】

さらに他の利点は、所定の体積を有するサンプル流体とバッファ流体との混合比率が、第３のバルブの出力を通って流れる流体について制御することができることであり、これは例えば、マイクロ流体システムの流れ抵抗によって（主に、タイミング流路、第１のトリガ流路、第４のサンプル流路、および第５のサンプル流路の流れ抵抗を制御することによって）制御することができる。

【0017】

タイミング流路は、第１の流れ抵抗器を備えることができる。第１の流れ抵抗器の流れ抵抗は、第５のサンプル流路中のサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で第３のバルブが開かれ得るように、バッファ槽から第３のバルブへの流量を制御するために選択することができる。

【0018】

関連する利点は、第５のサンプル流路中のサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で第３のバルブが開かれるのを依然として可能にしながらも、タイミング流路の長さが短縮することができることである。

【0019】

マイクロ流体システムはさらに、サンプル槽を空にするように配置構成された毛管ポンプを備えることができる。

【0020】

関連する利点は、サンプル槽が、第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路の結合容積よりも大きい体積を有するサンプル流体を受け取り得、それにより、サンプル槽によって受け取られるサンプル流体の体積を制限する必要を低減することである。第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路が満たされた後でサンプル流体がサンプル槽中に存在する場合は、第１、第２、および／または第３のバルブが開かれたときに追加のサンプル流体を毛管作用によってサンプル槽から引き出することができる。

【0021】

毛管ポンプは、第２の流れ抵抗器を介してサンプル槽に接続することができる。第２の流れ抵抗器の流れ抵抗は、第１のサンプル流路、第２のサンプル流路、第３のサンプル流路、第４のサンプル流路、および第５のサンプル流路がサンプル流体で満たされた後でサンプル槽を空にすることができるように、サンプル槽から毛管ポンプへの流量を制御するために選択することができる。

【0022】

関連する利点は、第５のサンプル流路がサンプル流体で満たされる前にサンプル槽が空にされることはないので、第３のバルブの出力を通って流れるサンプル流体の体積をより精密に決定することができることである。よって、マイクロ流体システムから抽出されるサンプル流体の体積を、より精密に計量することができる。

【0023】

マイクロ流体システムはさらに、出口流路の第２の端部に接続された停止バルブを備えることができる。

【0024】

マイクロ流体システムはさらに、停止バルブに接続されたベントを備える。ベントは、出口流路中に存在する気体が逃げることを可能にするように、停止バルブとマイクロ流体システムの周囲との間の気体連通を可能にするように配置構成することができる。

【0025】

関連する利点は、流路の毛管作用に逆らって作用する流路中の気体圧の蓄積を回避することができるので、サンプル流体および／またはバッファ流体の改善された流れを可能にすることができることである。

【0026】

サンプル流体および／またはバッファ流体は、水性液体であってよい。

【0027】

流路の１つまたは複数の壁は、シリカ、ガラス、高分子材料、ポリカーボネート、シリコン、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、および／または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）を備えることができる。

【0028】

タイミング流路は、第４のバルブを介してバッファ槽と第３のバルブとを接続し得、マイクロ流体システムはさらに、バッファ槽と第４のバルブとを接続する希釈流路を備え得、希釈流路は、毛管作用によってバッファ流体をバッファ槽から第４のバルブに引き出すように構成される。タイミング流路はさらに、第４のバルブを開くように構成され得、それにより、バッファ流体が希釈流路から第３のバルブに流れることが可能にされる。

【0029】

関連する利点は、希釈流路中、および第４のバルブと第３のバルブとを接続する流路中の流量を調整することによって、第３のバルブの出力を通って流れる流体の希釈率を制御することができることである。

【0030】

第２の態様によれば、第１の態様のマイクロ流体システムを備える診断デバイスが提供される。

【0031】

第１の態様の上記特徴は、適用可能なときには、この第２の態様にも適用される。過度の繰返しを避けるために、上記が参照される。

【0032】

診断デバイスは、所定のサンプル体積を有する提供されたサンプル流体を分析するように配置構成することができる。

【0033】

第３の態様によれば、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するための方法が提供される。方法は、サンプル流体をサンプル槽に加え、それにより、第１のサンプル流路が毛管作用によって第１のサンプル流路と第２のサンプル流路と第３のサンプル流路と第４のサンプル流路と第５のサンプル流路とを満たすためにサンプル流体をサンプル槽から引き出すことと、ここにおいて、第２のサンプル流路および第３のサンプル流路が第１のサンプル流路の分岐であり、第４のサンプル流路および第５のサンプル流路が第３のサンプル流路の分岐であり、ここにおいて、第２のサンプル流路が第１のバルブに至り、第４のサンプル流路が第２のバルブに至り、第５のサンプル流路が第３のバルブに至る；バッファ流体をバッファ槽に加え、それにより、第１のトリガ流路が、毛管作用によってバッファ流体をバッファ槽から第１のバルブに接続された出口流路に引き出すことと、ここにおいて、バッファ流体が、第１のバルブと第２のバルブとを接続する第２のトリガ流路を備える流体経路を介して出口流路に引き出され、第２のバルブおよび第１のバルブを開いて、第４のサンプル流路と第３のサンプル流路と第２のサンプル流路とを備えるさらに他の流体経路が開放されるようにし、第４のサンプル流路、第３のサンプル流路、および第２のサンプル流路中に存在するサンプル流体が、第１のトリガ流路からのバッファ流体で置き換えられて第２のトリガ流路からのバッファ流体と共にさらに他の流体経路を介して出口流路に流入し、それにより、第５のサンプル流路中に存在するサンプル流体が、隣接サンプル流体から隔離され、第５のサンプル流路の容積に対応する体積を有し、それにより、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供する、を備える。

【0034】

第１および第２の態様の上記特徴は、適用可能なときには、この第３の態様にも適用される。過度な繰返しを避けるために、上記が参照される。

【0035】

方法はさらに、隔離されたサンプル流体が第３のバルブの出力を通って流れるように、第３のバルブを開くことを備えることができる。

【0036】

方法はさらに、サンプル流体をサンプル槽に加えた後、およびバッファ流体をバッファ槽に加える前に、サンプル槽に接続された毛管ポンプを使用してサンプル槽を空にすることを備えることができる。

【0037】

以下で提供される詳細な記述から、本開示の適用可能性のさらに他の範囲が明らかになるであろう。しかし、この詳細な記述から発明的概念の範囲内の様々な変更および修正が当業者に明らかになるであろうから、詳細な記述および具体例は、この発明的概念の好ましい異形を示すものではあるが例証として提供されるにすぎないことを理解されたい。

【0038】

よって、この発明的概念は、記述される方法の特定のステップに、または記述されるシステムの構成要素部分に限定されないことを理解されたい。というのは、そのような方法およびシステムは様々であってよいからである。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態について記述するためのものにすぎず、限定として意図されるものはないことも理解されたい。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、文脈が明確にそうでないと指定しない限り、要素の１つまたは複数があることを意味するように意図されることに留意されたい。したがって、例えば、「ａ ｕｎｉｔ」または「ｔｈｅ ｕｎｉｔ」への言及はいくつかのデバイスを含み得る、などとなる。さらに、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、および類似の言い回しは、他の要素またはステップを排除しない。

【0039】

次に、本発明の異形を示す添付図面を参照しながら、この発明的概念の上記および他の態様についてより詳細に記述される。図は、本発明を具体的な異形に限定するものと考えられるべきではない。そうではなく、これらの図は、発明的概念を説明および理解するのに使用される。

【0040】

図に示されるように、レイヤおよび領域のサイズは、例証の目的で誇張されており、したがって、この発明的概念の異形の一般的な構造を例証するために提供される。全体を通して、同じ参照番号は、同じ要素を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1A】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システムを示す図。

【図1B】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システムを備える診断デバイスを示す図。

【図2A】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するのに使用されるときの、図１Ａのマイクロ流体システムに対応し得るマイクロ流体システムを示す図。

【図2B】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するのに使用されるときの、図１Ａのマイクロ流体システムに対応し得るマイクロ流体システムを示す図。

【図2C】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するのに使用されるときの、図１Ａのマイクロ流体システムに対応し得るマイクロ流体システムを示す図。

【図2D】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するのに使用されるときの、図１Ａのマイクロ流体システムに対応し得るマイクロ流体システムを示す図。

【図2E】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するのに使用されるときの、図１Ａのマイクロ流体システムに対応し得るマイクロ流体システムを示す図。

【図3】所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するための方法のブロック概略図。

【発明を実施するための形態】

【0042】

次に、添付図面を参照しながら、この発明的概念について以下でより完全に記述され、ここでは、この発明的概念の現時点で好ましい異形が示される。しかし、この発明的概念は、多くの異なる形で実装され得、本明細書に記載の異形に限定されると解釈されるべきではない。そうではなく、これらの異形は、徹底性および完全性のために提供され、この発明的概念の範囲を当業者に完全に伝えるものである。

【0043】

少なくとも第１のサンプル流路、第２のサンプル流路、第３のサンプル流路、第４のサンプル流路、第５のサンプル流路、第１のトリガ流路、第２のトリガ流路、出口流路、およびタイミング流路は、毛管路であることを理解されたい。毛管路は、液体の毛管駆動流を提供できる流路である。また、このシステムの他の流路は、この発明的概念の具体的な実装形態に応じて、毛管路および／または他のタイプの流路であってよいことも理解されたい。

【0044】

以下では、流体が、マイクロ流体システム内で流路を通って流れ種々の時点でいくつかの位置に到達するものとして記述される。記述される時点でこれらの位置に流体が到達するように、これらの流れの流量を種々の方式で制御することができる。流体の毛管駆動流は、流体が湿らすことのできる１つまたは複数の接触面を必要とする。例えば、ガラスまたはシリカを備える面を、水性液体の毛管駆動流に使用することができる。さらに、例えば、ポリマー本来の親水特性、または修飾（例えば、化学修飾もしくはコーティングを含む）による親水特性を有する適切なポリマーが、毛管駆動流を促進または向上させ得る。

【0045】

流れは、例えば、流路の長さを適応させることおよび／または流路の流れ抵抗を適応させることによって、制御することができる。流路の流れ抵抗は、流路の断面積および／または流路の長さを適応させることによって制御することができる。流路の流れ抵抗はさらに、液体の特性、例えばその動的な粘度に依存し得る。追加または代替として、流量は、流れ抵抗器を使用して適応させられ得る。

【0046】

所望の毛管力を提供するために、例えば、液体の特性、ならびに／または流路の壁の材料および／もしくは特性に応じて、流れの流路の寸法を選択することができる。

【0047】

図１Ａは、所定のサンプル体積を有するサンプル流体（サンプル流体は図１Ａには示されていない）を提供するためのマイクロ流体システム１０を示す。

【0048】

本システムは、サンプル流体を受け取るように配置構成されたサンプル槽１１０を備える。サンプル槽１１０は、開口を有することによって、サンプル流体を受け取るように配置構成することができる。

【0049】

本システムはさらに、サンプル槽１１０に接続された第１のサンプル流路１２０を備える。第１のサンプル流路１２０は、第１のバルブ１３０に至る第２のサンプル流路１２２と、第３のサンプル流路１２４とに分岐する。第３のサンプル流路１２４は、第２のバルブ１３２に至る第４のサンプル流路１２６と、第３のバルブ１３４に至る第５のサンプル流路１２８とに分岐し、第５のサンプル流路１２８は、所定の容積を有する。第１のバルブ１３０、第２のバルブ１３２、および／または第３のバルブ１３４は、トリガバルブであってよい。トリガバルブは、その閉状態では、流体の主流を停止し得、その開状態では、流体の主流がトリガバルブの中を通過できるようにし得る。トリガバルブは、二次流によって開かれ得（すなわち、その開状態に変更され得）、主流と二次流との結合流がトリガバルブの出力を通って流れることを可能にすることができる。このようなトリガバルブは、当技術分野で毛管トリガバルブとして知ることができる。

【0050】

本システムはさらに、バッファ流体を受け取るように配置構成されたバッファ槽１４０を備える。バッファ槽１４０は、開口を有することによって、バッファ流体を受け取るように配置構成することができる。

【0051】

本システムはさらに、バッファ槽１４０を第２のバルブ１３２に接続するように配置構成された第１のトリガ流路１５０を備える。

【0052】

本システムはさらに、第２のバルブ１３２と第１のバルブ１３０とを接続する第２のトリガ流路１５２を備える。

【0053】

本システムはさらに、第１の端部１５４２と第２の端部１５４４とを有する出口流路１５４を備える。第１の端部１５４２は、第１のバルブ１３０に接続される。

【0054】

第１のサンプル流路１２０は、毛管作用によって第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路１２０、１２２、１２４、１２６、１２８を満たすためにサンプル流体をサンプル槽１１０から引き出すように配置構成される。サンプル流体の流れは、第１のバルブ１３０、第２のバルブ１３２、および第３のバルブ１３４がその閉状態にあるときにこれらのバルブによって停止される。

【0055】

第１のトリガ流路１５０は、毛管作用によって、第２のトリガ流路１５２を備える流体経路を介してバッファ流体をバッファ槽１４０から出口流路１５４に引き出して第２のバルブ１３２と第１のバルブ１３０とを開くように配置構成され、それにより、第４のサンプル流路１２６と第３のサンプル流路１２４と第２のサンプル流路１２２とを備えるさらに他の流体経路が開放される。

【0056】

開かれたさらに他の流体経路は、第４のサンプル流路１２６、第３のサンプル流路１２４、および第２のサンプル流路１２２中に存在するサンプル流体が、第１のトリガ流路１５０からのバッファ流体で置き換えられて、第２のトリガ流路１５２からのバッファ流体と共に出口流路１５４に流入することを可能にし、それにより、第５のサンプル流路１２８中に存在するサンプル流体を隣接サンプル流体から隔離する。

【0057】

第１のサンプル流路１２０および／または第５のサンプル流路１２８は、第１のサンプル流路１２０および／または第５のサンプル流路１２８中に存在するサンプル流体が出口流路１５４の方に流れるのを毛管力（または毛管圧）が防止するように、例えばそれぞれの幾何形状（例えば、断面寸法および／または形状）を適応させることによって適応させられ得る。

【0058】

第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、第４のサンプル流路１２６、第１のトリガ流路１５０、第２のトリガ流路１５２、および／または出口流路１５４は、第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、および第４のサンプル流路１２６中に存在するサンプル流体が第１のトリガ流路１５０からのバッファ流体で置き換えられて第２のトリガ流路１５２からのバッファ流体と共に出口流路１５４に流入し得るように、例えばそれぞれの幾何形状（例えば、断面寸法および／または形状）を適応させることによって適応させられ得る。

【0059】

隔離されたサンプル流体の体積は、第５のサンプル流路１２８の容積に対応し、それにより、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供する。

【0060】

このように、このマイクロ流体システム１０は、所定の体積を有するサンプル流体を提供することができる。所定のサンプル体積を有するサンプル流体は、マイクロ流体システム１０内の流れを能動的に制御することなく、マイクロ流体システム１０中の隣接サンプル流体から隔離される。

【0061】

図１Ａの例に示されるように、マイクロ流体システム１０はさらに、バッファ槽１４０と第３のバルブ１３４とを接続するタイミング流路１６０を備えることができる。タイミング流路１６０は、毛管作用によって、バッファ流体をバッファ槽１４０から第３のバルブ１３４の出力１３４２に引き出して第３のバルブ１３４を開くように配置構成され得、それにより、第５のサンプル流路中に存在する隔離されたサンプル流体は、タイミング流路１６０からのバッファ流体と共に、第３のバルブ１３４の出力１３４２を通って流れることを可能にすることができる。第３のバルブ１３４の出力１３４２は、マイクロ流体システム１０の出力であってよい。

【0062】

よって、隔離されたサンプル流体は、マイクロ流体システム１０から抽出することができる。これは例えば、さらに処理されるように、さらに他のシステムに提供することができる。これは、隔離されたサンプル流体を分析するように配置構成された分析システムであってよい。このような分析システムの場合、分析されることになるサンプル流体を精密に計量することが有利であろうし、これは、このマイクロ流体システム１０によって可能にすることができる。

【0063】

タイミング流路１６０は、第５のサンプル流路１２８中に存在するサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で、第３のバルブ１３４を開くように構成することができる。タイミング流路１６０はさらに、サンプル流体およびバッファ流体が出口流路１５４の第２の端部１５４４に到達した後で、第３のバルブ１３４を開くように構成することができる。

【0064】

図１Ａの例に示されるように、タイミング流路１６０は、第１の流れ抵抗器１６２を備えることができる。第１の流れ抵抗器１６２の流れ抵抗は、第５のサンプル流路１２８中のサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で第３のバルブ１３４が開かれ得るように、バッファ槽１４０から第３のバルブ１３４への流量を制御するために選択することができる。加えて、第１の流れ抵抗器１６２の流れ抵抗は、サンプル流体およびバッファ流体が出口流路１５４の第２の端部１５４４に到達した後で第３のバルブ１３４が開かれ得るように、バッファ槽１４０から第３のバルブ１３４への流量を制御するために選択することができる。

【0065】

したがって、第５のサンプル流路１２８中のサンプル流体が隣接サンプル流体から隔離された後で第３のバルブ１３４が開かれるのを依然として可能にしながらも、タイミング流路１６０の長さを短縮することができる。

【0066】

図１Ａの例に示されるように、マイクロ流体システム１０はさらに、サンプル槽１１０を空にするように配置構成された毛管ポンプ１７４を備えることができる。毛管ポンプ１７４は、第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路１２０、１２２、１２４、１２６、１２８がサンプル流体で満たされた後で、サンプル槽１１０を空にするように配置構成することができる。毛管ポンプ１７４は、サンプル槽１１０から液体を引き出すように構成された、ペーパーポンプおよび／またはマイクロ流体流路構造であってよい。毛管ポンプ１７４によってサンプル槽１１０が空にされている間、第２のサンプル流路１２２、第４のサンプル流路１２６、および第５のサンプル流路１２８中の毛管圧または毛管力は、サンプル槽１１０に向かう方向の第１のサンプル流路１２０、第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、第４のサンプル流路１２６、および第５のサンプル流路１２８からのサンプル流体の引出しに対抗し得る。第２のサンプル流路１２２、第４のサンプル流路１２６、および第５のサンプル流路１２８中の毛管圧または毛管力は、毛管ポンプ１７４によって生成される毛管圧または毛管力よりも高いものであり得、それにより、第２のサンプル流路１２２、第４のサンプル流路１２６、および第５のサンプル流路１２８を空にするのを回避する。

【0067】

それにより、サンプル槽１１０は、第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路１２０、１２２、１２４、１２６、１２８の結合容積よりも大きい体積を有するサンプル流体を受け取ることができ、それにより、サンプル槽１１０によって受け取られるサンプル流体の体積を制限する必要性を低減する。第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路１２０、１２２、１２４、１２６、１２８が満たされた後でサンプル流体がサンプル槽１１０中に存在する場合は、第１、第２、および／または第３のバルブ１３０、１３２、１３４が開かれたときに追加のサンプル流体を毛管作用によってサンプル槽１１０から引き出することができる。第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路１２０、１２２、１２４、１２６、１２８が満たされた後でサンプル槽１１０の流体を空にすることは、第１のサンプル流路１２０中のサンプル流体とサンプル槽１１０との間の境界面における毛管圧または毛管力が、サンプル槽１１０からの方向の第１のサンプル流路１２０からのサンプル流体の引出しに対抗することを可能にする。

【0068】

毛管ポンプ１７４は、第２の流れ抵抗器１７２を介してサンプル槽１１０に接続することができる。第２の流れ抵抗器１７２の流れ抵抗は、第１のサンプル流路１２０、第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、第４のサンプル流路１２６、および第５のサンプル流路１２８がサンプル流体で満たされた後でサンプル槽１１０を空にすることができるように、サンプル槽１１０から毛管ポンプ１７４への流量を制御するために選択することができる。毛管ポンプ１７４は、ポンプ毛管路１７０を介してサンプル槽に接続され得、ポンプ毛管路１７０は、第２の流れ抵抗器１７２を備えることができる。

【0069】

マイクロ流体システム１０はさらに、出口流路１５４の第２の端部１５４４に接続された停止バルブ１３６を備えることができる。

【0070】

マイクロ流体システム１０はさらに、停止バルブ１３６に接続されたベント１８０を備えることができる。ベント１８０は、出口流路１５４中に存在する気体が逃げることを可能にすることができるように、停止バルブ１３６とマイクロ流体システム１０の周囲との間の気体連通を可能にするように配置構成することができる。第１のサンプル流路１２０、第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、第４のサンプル流路１２６、第１のトリガ流路１５０、および第２のトリガ流路１５２のうちの１つまたは複数に存在する気体は、出口流路１５４を介してベント１８０を通って逃げることが可能にすることができる。加えて、第１のサンプル流路１２０、第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、第４のサンプル流路１２６、第５のサンプル流路１２８、第１のトリガ流路１５０、および第２のトリガ流路１５２のうちの１つまたは複数に存在する気体は、第３のバルブ１３４の出力１３４２を通って逃げることを可能にすることができる。流路中に気体が存在すると、流路中で気体圧が蓄積することがあり、この気体圧は、毛管作用による流路中の流体の流れに逆らって作用し得る。気体が逃げられるようにすることによって、このような蓄積が回避され得、それにより、サンプル流体および／またはバッファ流体の改善された流れを可能にする。

【0071】

サンプル流体および／またはバッファ流体は、水性液体であってよい。サンプル液体は、血液であってよい。

【0072】

流路の１つまたは複数の壁は、シリカ、ガラス、高分子材料、ポリカーボネート、シリコン、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、および／または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）を備えることができる。マイクロ流体システム１０の流路は、シリカを備える基板に備わり得る。シリカは、溶融石英の形であってよい。

【0073】

タイミング流路１６０は、第４のバルブ１３８を介してバッファ槽１４０と第３のバルブとを接続し得る。

【0074】

マイクロ流体システムはさらに、バッファ槽１４０と第４のバルブ１３８とを接続する希釈流路１９０を備えることができる。第４のバルブ１３８は、その閉状態では、バッファ流体が希釈流路１９０から第３のバルブに流れるのを停止するように構成することができる。

【0075】

希釈流路１９０は、毛管作用によってバッファ流体をバッファ槽１４０から第４のバルブ１３８に引き出すように構成することができる。希釈流路１９０は、毛管路であってよい。

【0076】

タイミング流路１６０はさらに、第４のバルブ１３８を開くように構成され得、それにより、バッファ流体が希釈流路１９０から第３のバルブ１３４に流れることが可能にされる。このように、第４のバルブ１３８は、その開状態では、バッファ流体が希釈流路１９０から第３のバルブ１３４に流れることを可能にするように構成することができる。

【0077】

それにより、バッファ流体に対して相対的な、第３のバルブ１３４の出力１３４２を出るサンプル流体の希釈率は、タイミング流路１６０、第１の流れ抵抗器１６２、希釈流路１９０、第１のトリガ流路１５０、第２のトリガ流路１５２、第２のサンプル流路１２２、第３のサンプル流路１２４、第４のサンプル流路１２６、および第５のサンプル流路１２８のうちの１つまたは複数の流れ抵抗を調整することによって制御することができる。

【0078】

図１Ｂは、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するためのマイクロ流体システム１０を備える診断デバイス５０を示す。図１Ｂのマイクロ流体システム１０は、図１Ａに関して記述されたマイクロ流体システム１０に対応し得る。

【0079】

診断デバイス５０は、所定のサンプル体積を有する提供されたサンプル流体を分析するように配置構成することができる。診断デバイス５０は、図１Ｂの例に示されるように分析システム５１０を備えることによって、所定のサンプル体積を有する提供されたサンプル流体を分析するように配置構成することができる。分析システム５１０の入力は、マイクロ流体システム１０の出力に流体接続することができる。分析システム５１０は、マイクロ流体システム１０および／または分析システム５１０中で気体圧が蓄積するのを避けるために、分析システム５１０とその周囲との間、および／または分析システム５１０と診断デバイス５０の周囲との間の気体連通を可能にするベントを備えることができる。

【0080】

次に、図２Ａ～２Ｅを参照しながら、この発明的概念について記述する。図２Ａ～２Ｅは、サンプル槽２１０とサンプル槽２１０に接続された第１のサンプル流路２２０とを備えるマイクロ流体システム２０を示す。第１のサンプル流路２２０は、第１のバルブ２３０に至る第２のサンプル流路２２２と、第３のサンプル流路２２４とに分岐する。第３のサンプル流路２２４は、第２のバルブ２３２に至る第４のサンプル流路２２６と、第３のバルブ２３４に至る第５のサンプル流路２２８とに分岐する。図２Ａ～２Ｅのマイクロ流体システム２０はさらに、図１Ａに関して記述されたように、希釈流路と第４のバルブとを備えることができることを理解されたい。

【0081】

マイクロ流体システム２０はさらに、バッファ槽２４０と、第１のトリガ流路２５０と、第２のトリガ流路２５２と、出口流路２５４とを備える。第１のトリガ流路２５０は、バッファ槽２４０を第２のバルブ２３２に接続するように配置構成され、第２のトリガ流路２５２は、第２のバルブ２３２と第１のバルブ２３０とを接続する。出口流路２５４は、第１の端部２５４２と第２の端部２５４４とを有し、第１の端部２５４２は第１のバルブ２３０に接続される。出口流路２５４の第２の端部２５４４は、開いているものとし得る。ここで開いているとは、出口流路２５４の内部がマイクロ流体デバイス２０の周囲と気体連通しているという意味である。出口流路２５４の第２の端部２５４４は、ベント（図示せず）に接続することができる。図２Ａ～２Ｅの例に示されるように、出口流路２５４の第２の端部２５４４は、停止バルブ２３６に接続することができる。

【0082】

サンプル槽２１０は、サンプル流体を受け取るように配置構成され、バッファ槽２４０は、バッファ流体を受け取るように配置構成される。サンプルおよび／またはバッファ流体は、水性液体であってよい。

【0083】

図２Ａ～２Ｅに例示されるように、マイクロ流体システム２０はさらに、バッファ槽２４０と第３のバルブ２３４とを接続するタイミング流路２６０を備え得、タイミング流路２６０は、第１の流れ抵抗器２６２を介してバッファ槽２４０と第３のバルブ２３４とを接続し得る。

【0084】

マイクロ流体システム２０はさらに、図２Ａ～２Ｅに例示されるように、サンプル槽２１０に接続された毛管ポンプ２７４を備えることができる。毛管ポンプ２７４は、第２の流れ抵抗器２７２を介してサンプル槽２１０に接続することができる。

【0085】

マイクロ流体システム２０はさらに、図２Ａ～２Ｅの例に示されるように、停止バルブ２３６に接続されたベント２８０を備えることができる。ベント２８０は、サンプル流路および／またはトリガ流路中に存在する気体が逃げられるようにし得る。したがって、マイクロ流体システム２０中に存在するどんな気体も逃げ得るが、これは、サンプルおよび／またはバッファ流体がマイクロ流体システム２０の流路を通って流れることを可能にする。マイクロ流体システム２０中に存在する気体はさらに、第３のバルブ２３４の出力２３４２を通って逃げ得る。これは、例えば、タイミング流路２６０中に存在する気体がマイクロ流体システム２０から逃げられるようにし得る。

【0086】

図２Ａ～２Ｅのマイクロ流体システム２０は、図１Ａに関して記述されたマイクロ流体システム１０に対応し得る。

【0087】

図２Ａでは、サンプル流体がサンプル槽２１０に提供される。第１のサンプル流路は、毛管作用によって第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路２２０、２２２、２２４、２２６、２２８を満たすためにサンプル流体をサンプル槽２１０から引き出す。サンプル槽２１０から引き出されたサンプル流体は、第１、第２、および第３のバルブ２３０、２３２、２３４で停止する。サンプル槽２１０は、図２Ｂに例示されるように、第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路２２０、２２２、２２４、２２６、２２８が満たされた後で、毛管ポンプ２７４を使用して第２の流れ抵抗器２７２を介しポンプ流路２７０を通して空にすることができる。第２の流れ抵抗器２７２の流れ抵抗は、第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路がサンプル流体で満たされた後でサンプル槽２１０を空にすることができるように、選択することができる。第２のサンプル流路２２２、第４のサンプル流路２２６、および第５のサンプル流路２２８中の毛管圧または毛管力は、毛管ポンプによって生成される毛管圧または毛管力よりも高いものであり得、それにより、第２のサンプル流路２２２、第４のサンプル流路２２６、および第５のサンプル流路２２８を空にするのを回避する。

【0088】

図２Ｃでは、バッファ流体がバッファ槽２４０に提供される。第１のトリガ流路２５０は、図２Ｃに示されるように、毛管作用によって、第２のトリガ流路２５２を備える流体経路を介してバッファ流体をバッファ槽２４０から出口流路２５４に向けて引き出す。さらに、図２Ｃに例示されるように、タイミング流路２６０は、毛管作用によって、第１の流れ抵抗器２６２を介してバッファ流体をバッファ槽２４０から第３のバルブ２３４に引き出し得る。第１の流れ抵抗器２６２の流れ抵抗は、第５のサンプル流路２２８中に存在するサンプル流体が隔離された後でバッファ流体が第３のバルブ２３４に到達するように、選択することができる（後述）。

【0089】

バッファ流体が第２および第１のバルブ２３２、２３０に到達すると、バッファ流体は、第２のバルブ２３２および第１のバルブ２３０を開き、それにより、第４のサンプル流路２２６と第３のサンプル流路２２４と第２のサンプル流路２２２とを備えるさらに他の流体経路が開放される。このさらに他の流体経路は、図２Ｄの例に示されるように、第４、第３、および第２のサンプル流路中に存在するサンプル流体が第１のトリガ流路２５０からのバッファ流体で置き換えられて第２のトリガ流路２５２からのバッファ流体と共に出口流路２５４に流入することを可能にする。よって、出口流路２５４の容積は、第４のサンプル流路２２６、第３のサンプル流路２２４、および第２のサンプル流路２２２中に前に存在していたサンプル流体を排出するのに十分なほど大きいものであってよい。第２のバルブ２３２は開いているが第１のバルブ２３０はまだ開いていない時点で、例えば第１のサンプル流路２２０、第２のサンプル流路２２２、および第５のサンプル流路２２８中の毛管圧は、サンプル流体が第４のサンプル流路２２６および第２のバルブ２３２を介して第２のトリガ流路２５２に引き込まれるのを防止するように作用し得る。この防止は、サンプル槽２１０のサンプルが空にされることと、第３のバルブ２３４ならびに第１のバルブ２３０がまだ開放されていないこととによって促進されるかまたは可能にされる。図２Ｄの例にまた示されるように、バッファ流体およびサンプル流体は、出口流路２５４に流入し、停止バルブ２３６に到達する。図２Ｄに示されるように、第５のサンプル流路２２８中に存在するサンプル流体は、次いで、隣接サンプル流体から隔離される。それにより、所定の体積を有するサンプル流体が提供される。第１のバルブ２３０および第２のバルブが開いている時点で、例えば、サンプル液体と、第１のサンプル流路２２０、および第５のサンプル流路２２８中の湿らされた壁との間の毛管力は、サンプル流体が第２のサンプル流路２２２と第１のバルブ２３０を介して、および／または第４のサンプル流路２２６と第２のバルブ２３４を介して出口流路２５４に引き込まれるのを防止するように作用し得る。この防止は、サンプル槽２１０のサンプル流体が空にされることと、第３のバルブ２３４がまだ開放されていないこととによって、促進することができる。

【0090】

第５のサンプル流路２２８中に存在するサンプル流体が隔離された後で、バッファ流体は第３のバルブ２３４に到達し得、それに応答して第３のバルブ２３４は開かれる。また、図２Ｄと図２Ｅとを比較することによって、第３のバルブ２３４が開かれる前に、バッファ流体およびサンプル流体が出口流路２５４に流入して停止バルブ２３６に到達したことがわかる。第３のバルブ２３４が開かれた後、第５のサンプル流路２２８中に存在する隔離されたサンプル流体は、図２Ｅの例に示されるように、タイミング流路２６０中に存在するバッファ流体と共に第３のバルブ２３４の出力２３４２を通って流れることを可能にすることができる。これは、図２Ｅで矢印２３４４によって示される。バッファ流体に対して相対的な、第３のバルブの出力２３４２を出るサンプル流体の希釈率は、図１Ａに関して記述されたのと同様の方式で、例えば希釈流路（図２Ａ～図２Ｅには示さず）を使用して制御することができる。

【0091】

図３は、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供するための方法３０のブロック概略図である。

【0092】

方法３０は、サンプル流体をサンプル槽１１０、２１０に加えること（Ｓ３０２）を備え、それにより、第１のサンプル流路１２０、２２０が、毛管作用によって、第１のサンプル流路１２０、２２０と、第２のサンプル流路１２２、２２２と、第３のサンプル流路１２４、２２４と、第４のサンプル流路１２６、２２６と、第５のサンプル流路１２８、２２８とを満たすためにサンプル流体をサンプル槽１１０、２１０から引き出す。

【0093】

第２のサンプル流路１２２、２２２および第３のサンプル流路１２４、２２４は、第１のサンプル流路１２０、２２０の分岐であり、第４のサンプル流路１２６、２２６および第５のサンプル流路１２８、２２８は、第３のサンプル流路１２４、２２４の分岐である。

【0094】

第２のサンプル流路１２２、２２２は、第１のバルブ１３０、２３０に至り、第４のサンプル流路１２６、２２６は、第２のバルブ１３２、２３２に至り、第５のサンプル流路１２８、２２８は、第３のバルブ１３４、２３４に至る。

【0095】

方法３０はさらに、バッファ流体をバッファ槽１４０、２４０に加えること（Ｓ３０４）を備え、それにより、第１のトリガ流路１５０、２５０が、毛管作用によって、バッファ槽１４０、２４０から、第１のバルブ１３０、２３０に接続された出口流路１５４、２５４にバッファ流体を引き出す。出口流路１５４、２５４は、出口流路１５４、２５４の第１の端部１５４２、２５４２で第１のバルブ１３０、２３０に接続することができる。出口流路１５４、２５４の第２の端部１５４４、２５４４は、停止バルブ１３６、２３６に接続することができる。停止バルブ１３６、２３６は、ベント１８０、２８０に接続され得、マイクロ流体システム１０、２０内に存在する気体が逃げ得るように、バッファ流体および／またはサンプル流体とマイクロ流体システム１０、２０の周囲との間の気体連通を可能にする。

【0096】

バッファ流体は、第１のバルブ１３０、２３０と第２のバルブ１３２、２３２とを接続する第２のトリガ流路１５２、２５２を備える流体経路を介して出口流路１５４、２５４に引き出され、第２のバルブ１３２、２３２および第１のバルブ１３０、２３０を開いて、第４のサンプル流路１２６、２２６と第３のサンプル流路１２４、２２４と第２のサンプル流路１２２、２２２とを備えるさらに他の流体経路が開放されるようにし、第４のサンプル流路１２６、２２６、第３のサンプル流路１２４、２２４、および第２のサンプル流路１２２、２２２中に存在するサンプル流体は、第１のトリガ流路１５０、２５０からのバッファ流体で置き換えられて、このさらに他の流体経路を介して第２のトリガ流路１５２、２５２からのバッファ流体と共に出口流路１４５、２５４に流入し、それにより、第５のサンプル流路１２８、２２８中に存在するサンプル流体は、隣接サンプル流体から隔離され、第５のサンプル流路１２８、２２８の容積に対応する体積を有し、それにより、所定のサンプル体積を有するサンプル流体を提供する。

【0097】

第１および第２の態様の上記特徴は、適用可能なときには、この第３の態様にも適用される。過度な繰返しを避けるために、上記が参照される。

【0098】

方法３０はさらに、隔離された（すなわち、第５のサンプル流路１２８、２２８中で隔離された）サンプル流体が第３のバルブ１３４、２３４の出力を通って流れるように、第３のバルブ１３４、２３４を開くこと（Ｓ３０６）を備えることができる。第３のバルブ１３４、２３４は、タイミング流路１６０、２６０を介してバッファ槽１４０、２４０に接続することができる。タイミング流路１６０、２６０は、毛管作用によってバッファ流体をバッファ槽１４０、２４０から第３のバルブ１３４、２３４に引き出し得、第３のバルブ１３４、２３４は、バッファ流体が第３のバルブ１３４、２３４に到達するのに応答して開かれ得る。第３のバルブ１３４、２３４が開かれるのに応答して、隔離されたサンプル流体は、タイミング流路１６０、２６０からのバッファ流体と共に、第３のバルブ１３４、２３４の出力を通って流れ得る。タイミング流路１６０、２６０は、サンプル流体が第５のサンプル流路１２８、２２８中で隔離された後、ならびにサンプル流体およびバッファ流体が出口流路１５４、２５４の第２の端部１５４４、２５４４に到達した後で、第３のバルブ１３４、２３４を開くように配置構成することができる。タイミング流路１６０、２６０は、第１の流れ抵抗器１６２、２６２を備え得、第１の流れ抵抗器１６２、２６２の流れ抵抗は、サンプル流体が第５のサンプル流路１２８、２２８中で隔離された後、ならびにサンプル流体およびバッファ流体が出口流路１５４、２５４の第２の端部１５４４、２５４４に到達した後で、タイミング流路１６０、２６０中のバッファ流体が第３のバルブ１３４、２３４に到達するように、選択することができる。

【0099】

方法３０はさらに、サンプル流体をサンプル槽１１０、２１０に加えた（Ｓ３０２）後、およびバッファ流体をバッファ槽１４０、２４０に加える（Ｓ３０４）前に、サンプル槽１１０、２１０を空にすること（Ｓ３０８）を備えることができる。サンプル槽１１０、２１０は、サンプル槽１１０、２１０に接続された毛管ポンプ１７４、２７４を使用して空にすることができる。毛管ポンプ１７４、２７４は、第２の流れ抵抗器１７２、２７２を介してサンプル槽１１０、２１０に接続され得、第２の流れ抵抗器１７２、２７２の流れ抵抗は、第１のサンプル流路１２０、２２０、第２のサンプル流路１２２、２２２、第３のサンプル流路１２４、２２４、第４のサンプル流路１２６、２２６、および第５のサンプル流路１２８、２２８がサンプル流体で満たされた後でサンプル槽１１０、２１０が空にされるように、サンプル槽１１０、２１０から毛管ポンプ１７４、２７４への流量を制御するために選択される。

【0100】

方法３０は、図１Ａおよび／または図２Ａ～２Ｅのマイクロ流体システム１０、２０を使用し得ることを理解されたい。

【0101】

この発明的概念が、上述された好ましい異形に決して限定されないことを、当業者なら認識する。それどころか、添付の特許請求の範囲内で多くの修正および変形が可能である。

【0102】

例えば、マイクロ流体システム１０、２０の流路は、閉鎖型／封鎖型の流路であるものとして記述された。しかし、流路が１つの次元のみで制限されるという意味で、流路は開放型であってもよいことを理解されたい。これは例えば、流路が底部と２つの側面とを有し、流路の上部が除去されている場合であってよい。このような構成では、流路は、周囲との直接の気体連通が可能にされ、ベントの必要を無くす。

【0103】

さらに他の例として、サンプルおよびバッファ流体は、別々の時点でサンプルおよびバッファ槽１１０、２１０、１４０、２４０に加えられるものとして記述されている。しかし、これらは同時に加えられてもよく、記述された順序で流路が満たされるように流路の流量および／または寸法（例えば長さ）が適応されてよく、例えば、バッファ流体が第２および第１のバルブ１３２、２３２、１３０、２３０に到達する前に第１、第２、第３、第４、および第５のサンプル流路１２０、２２０、１２２、２２２、１２４、２２４、１２６、２２６、１２８、２２８がサンプル流体で満たされるように、ならびに／または、バッファ流体が第３のバルブ１３４、２３４に到達する前にサンプル流体がバッファ流体と共に出口流路１５４、２５４の第２の端部１５４４、２５４４に到達するように、適応されてよい。

【0104】

加えて、図面、本開示、および添付の特許請求の範囲を検討することから、開示される異形の変形が、特許請求される本発明を実践する中で当業者によって理解および遂行されることが可能である。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【国際調査報告】