JP2003506679A - 気体の内部送達および減圧の適用のための流体相互接続、相互接続マニホルドおよび微小流体性デバイス - Google Patents
気体の内部送達および減圧の適用のための流体相互接続、相互接続マニホルドおよび微小流体性デバイスInfo
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- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
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Abstract
(57)【要約】
微小流体性デバイス（６）のための相互接続構成および相互接続マニホルドが、提供される。微小流体性キャビティ要素（８）から、１種以上の気体を導入するためのデバイス、または気体を除去するためのデバイスもまた、提供される。本発明はまた、相互接続を作製するための方法および微小流体性デバイス（６）からの気体の送達または除去のための方法に関する。さらに具体的には、本発明は、中規模の環境または大規模の環境と微小規模の環境との間の流体相互接続に関する。
Description
【０００１】
本発明は、ＤＡＲＰＡ助成金Ｎ５５０００１−９７−Ｃ−８６３２を介して米
国政府からの資金調達によって行なわれた。米国政府は、本発明において特定の
権利を有する。
国政府からの資金調達によって行なわれた。米国政府は、本発明において特定の
権利を有する。
【０００２】
（関連出願の引用）
この出願は、１９９９年７月２８日に提出された米国仮出願６０／１４６，０
２３に対して３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）下で優先権を有する。
２３に対して３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）下で優先権を有する。
【０００３】
（発明の背景）
本発明は、一般的に微小流体性デバイスに関し、そして特に、微小流体性デバ
イスにおける微小チャネルおよびデバイス要素への流体の送達または除去（減圧
の供給を含む）のための手段および方法に関する。さらに具体的には、本発明は
、中規模の環境または大規模の環境と微小規模の環境との間の流体相互接続に関
する。本発明はまた、チャネルおよびデバイスの脱気を容易にする微小流体性デ
バイスにおける微小流体性チャネルへの減圧の適用のための手段および方法に関
する。内部脱気システムの特定の適用が提供される。
イスにおける微小チャネルおよびデバイス要素への流体の送達または除去（減圧
の供給を含む）のための手段および方法に関する。さらに具体的には、本発明は
、中規模の環境または大規模の環境と微小規模の環境との間の流体相互接続に関
する。本発明はまた、チャネルおよびデバイスの脱気を容易にする微小流体性デ
バイスにおける微小流体性チャネルへの減圧の適用のための手段および方法に関
する。内部脱気システムの特定の適用が提供される。
【０００４】
ミクロ機械加工技術の到来によって、微小流体デバイスが普及し、そして環境
および生物学的分析において現在広範に適用されている。そのようなデバイスの
効率的な信頼のおけるかつ経済的な使用の実際的な制限は、デバイスの小規模環
境とサンプリングされるかまたは分析されるためにサンプルが通過する中規模環
境および大規模環境との間の界面である。その界面は、何らかの型のシールの使
用を必要とする相互接続によって達成される。これらの界面は、しばしば微小流
体性システムにおいて弱い連結であり得、そして、代表的に、そのような少量が
処理されるので、最も少量の漏出または計画外の空気の包括が、微小流体性シス
テムが失敗する原因となり得る。
および生物学的分析において現在広範に適用されている。そのようなデバイスの
効率的な信頼のおけるかつ経済的な使用の実際的な制限は、デバイスの小規模環
境とサンプリングされるかまたは分析されるためにサンプルが通過する中規模環
境および大規模環境との間の界面である。その界面は、何らかの型のシールの使
用を必要とする相互接続によって達成される。これらの界面は、しばしば微小流
体性システムにおいて弱い連結であり得、そして、代表的に、そのような少量が
処理されるので、最も少量の漏出または計画外の空気の包括が、微小流体性シス
テムが失敗する原因となり得る。
【０００５】
微小流体性デバイスに対する相互接続を行なうための先行技術の方法は、エポ
キシでシールしたガラス管の使用を含む。さらに、相互接続を行なうために針ま
たは管によって貫通される隔壁を使用することが公知である。Ｓｕｎｄｂｅｒｇ
らの米国特許第６，０９０，２５１号は、微小流体性チャネルと流体連絡してい
るポートの使用を報告する。ピペットまたは他のデバイスが、そのポートへの流
体の送達に使用される。
キシでシールしたガラス管の使用を含む。さらに、相互接続を行なうために針ま
たは管によって貫通される隔壁を使用することが公知である。Ｓｕｎｄｂｅｒｇ
らの米国特許第６，０９０，２５１号は、微小流体性チャネルと流体連絡してい
るポートの使用を報告する。ピペットまたは他のデバイスが、そのポートへの流
体の送達に使用される。
【０００６】
本発明は、微小流体性デバイスにおいて、特に、多層積層微小流体性デバイス
において、容易に実施される流体相互接続設計を提供し、そして、その流体相互
接続設計は、幾何学的な不規則性にさほど感受性ではないより強くそしてより耐
久性のあるものを提供する。本発明はまた、多数の相互接続構造に容易に適応し
、そして、単純なクランピング操作において多数の相互接続を確立する流体相互
接続マニホルドを提供する。
において、容易に実施される流体相互接続設計を提供し、そして、その流体相互
接続設計は、幾何学的な不規則性にさほど感受性ではないより強くそしてより耐
久性のあるものを提供する。本発明はまた、多数の相互接続構造に容易に適応し
、そして、単純なクランピング操作において多数の相互接続を確立する流体相互
接続マニホルドを提供する。
【０００７】
流体相互接続設計における共通の誤解は、増加したシール界面領域がいつも改
善を生じるという誤解である。これが正しいいくつかのシーリング適用が存在す
るが、一般的には、どれだけ大きなシール領域が存在するかは重要ではなく、む
しろ、そのシール領域における界面応力は、強い流体相互接続を保証するために
十分である。流体圧が界面応力を超えると、相互接続は失敗する（例えば、漏出
する）。この原理は、最も単純なシール、剛性管の平らな面とエラストマーシー
ルとの間の面シールに適用される。面シールは、微小流体性デバイスと相互接続
を形成するために特に興味深い。なぜなら、微小チャネルへの連絡のための微小
バイア（ｍｉｃｒｏｖｉａ）を有するエラストマーシーリング層は、そのような
デバイスで容易に実施され得るからである。しかし、面シールは、管もしくはエ
ラストマーの角度もしくは直線の小さい誤整列または任意の幾何学的不規則性に
対して非常に敏感である。任意のチュービング可撓性は、管端面が、エラストマ
ー上でスリップするかまたは動き回りそして微小バイアとの整列から外れること
を可能とする。さらに、単純な平らな面シールにおいて、シーリング作用は、最
大のシール領域（チュービング端面の、エラストマーとの接触領域）上に分配さ
れる。これは、一般的に、そのシールのまわりの全ての位置で適切な界面シール
応力を保証するようにさらなる力が付与されることを必要とする。そのシールの
部分上の増加した界面応力は、シールエラストマー材料の増加した貫入（ｂａｒ
ｒｅｌｉｎｇ）を生じ、微小バイア閉鎖および相互接続の失敗を生じる。
善を生じるという誤解である。これが正しいいくつかのシーリング適用が存在す
るが、一般的には、どれだけ大きなシール領域が存在するかは重要ではなく、む
しろ、そのシール領域における界面応力は、強い流体相互接続を保証するために
十分である。流体圧が界面応力を超えると、相互接続は失敗する（例えば、漏出
する）。この原理は、最も単純なシール、剛性管の平らな面とエラストマーシー
ルとの間の面シールに適用される。面シールは、微小流体性デバイスと相互接続
を形成するために特に興味深い。なぜなら、微小チャネルへの連絡のための微小
バイア（ｍｉｃｒｏｖｉａ）を有するエラストマーシーリング層は、そのような
デバイスで容易に実施され得るからである。しかし、面シールは、管もしくはエ
ラストマーの角度もしくは直線の小さい誤整列または任意の幾何学的不規則性に
対して非常に敏感である。任意のチュービング可撓性は、管端面が、エラストマ
ー上でスリップするかまたは動き回りそして微小バイアとの整列から外れること
を可能とする。さらに、単純な平らな面シールにおいて、シーリング作用は、最
大のシール領域（チュービング端面の、エラストマーとの接触領域）上に分配さ
れる。これは、一般的に、そのシールのまわりの全ての位置で適切な界面シール
応力を保証するようにさらなる力が付与されることを必要とする。そのシールの
部分上の増加した界面応力は、シールエラストマー材料の増加した貫入（ｂａｒ
ｒｅｌｉｎｇ）を生じ、微小バイア閉鎖および相互接続の失敗を生じる。
【０００８】
微小流体性デバイス中の液体に気体を供給すること、およびデバイス中の液体
から気体を取り除くことは、厄介であり得るが、一連の独特な化学的および生物
学的操作ならびに微小流体性デバイスならびに微小システム操作を実行するため
の実行可能な方法を示す。
から気体を取り除くことは、厄介であり得るが、一連の独特な化学的および生物
学的操作ならびに微小流体性デバイスならびに微小システム操作を実行するため
の実行可能な方法を示す。
【０００９】
デバイスを浸潤させる（ｗｅｔ ｏｕｔ）ことは、微小流体性デバイスの重大
な実際問題であり得、そして広い平らな微小流体性チャネルまたはチャンバ（例
えば、チャネルおよびチャンバのアスペクト比（すなわち、チャネルの幅／深さ
）は、約２５より大きいかまたは同じであり、そして、代表的には、はるかに大
きいもの）において特に困難な問題であり得る。気体注入または気体の除去の高
度に局所的な制御を有することがまた有利である多数の例が存在する。電気化学
的な電気分解生成物に関連する例もあれば、磁気ベースのマイクロビーズ反応と
有利に相互作用するものもある。微小流体性チャネルの浸潤は、チャネルの脱気
によって容易にされ得る。
な実際問題であり得、そして広い平らな微小流体性チャネルまたはチャンバ（例
えば、チャネルおよびチャンバのアスペクト比（すなわち、チャネルの幅／深さ
）は、約２５より大きいかまたは同じであり、そして、代表的には、はるかに大
きいもの）において特に困難な問題であり得る。気体注入または気体の除去の高
度に局所的な制御を有することがまた有利である多数の例が存在する。電気化学
的な電気分解生成物に関連する例もあれば、磁気ベースのマイクロビーズ反応と
有利に相互作用するものもある。微小流体性チャネルの浸潤は、チャネルの脱気
によって容易にされ得る。
【００１０】
気体透過性の管、容器および膜を使用する種々の液体脱気デバイスならびに方
法が報告されている。例えば、米国特許第４，７２９，７７３号；同第４，５１
６，９８４号；同第５，０５３，０６０号および同第５，６９５，５４５号を参
照のこと。米国特許第５，０５３，０６０号は、液体流からの気泡または溶解ガ
スを除去するために使用される脱気機器（ｄｅｇａｓｓｅｒ）を報告する。脱気
機器は、疎水性膜および以下の２つのブロックから形成される：一方は、入口お
よび出口を備える溝付チャネルを有し、他方は、通気口を有する。その膜は、そ
のチャネル上の２ブロック間にクランプされる。液体がそのチャネルを通って流
れるとき、気泡または溶解気体はその膜を通りぬけ、そして排出される。示され
たデバイスにおけるチャネルは、深さ０．２ｍｍ、幅１．５ｍｍおよび長さ１２
０ｍｍである。この薄い層は、迅速な脱気を容易にするといわれている。熱また
は減圧によって、脱気が容易となることが報告されている。
法が報告されている。例えば、米国特許第４，７２９，７７３号；同第４，５１
６，９８４号；同第５，０５３，０６０号および同第５，６９５，５４５号を参
照のこと。米国特許第５，０５３，０６０号は、液体流からの気泡または溶解ガ
スを除去するために使用される脱気機器（ｄｅｇａｓｓｅｒ）を報告する。脱気
機器は、疎水性膜および以下の２つのブロックから形成される：一方は、入口お
よび出口を備える溝付チャネルを有し、他方は、通気口を有する。その膜は、そ
のチャネル上の２ブロック間にクランプされる。液体がそのチャネルを通って流
れるとき、気泡または溶解気体はその膜を通りぬけ、そして排出される。示され
たデバイスにおけるチャネルは、深さ０．２ｍｍ、幅１．５ｍｍおよび長さ１２
０ｍｍである。この薄い層は、迅速な脱気を容易にするといわれている。熱また
は減圧によって、脱気が容易となることが報告されている。
【００１１】
本発明は、微小流体性デバイスにおける１つ以上の微小流体性キャビティ要素
に対して減圧を選択的に適用する手段および方法を提供する。微小流体性デバイ
スのための内部脱気システムが提供される。このシステムは、デバイスの浸潤を
容易にするためならびに／またはこのデバイスの機能を乱し得る気泡および溶解
気体を除去するための迅速な脱気を提供する。この内部脱気システムは、約２５
以上の幅／深さのアスペクト比を有する幅広い平らなチャネルを有する微小流体
性デバイス、または、デバイス中の異なった微小流体性キャビティ要素に減圧が
適用されなければならないデバイスと組み合わせて、特に有用である。
に対して減圧を選択的に適用する手段および方法を提供する。微小流体性デバイ
スのための内部脱気システムが提供される。このシステムは、デバイスの浸潤を
容易にするためならびに／またはこのデバイスの機能を乱し得る気泡および溶解
気体を除去するための迅速な脱気を提供する。この内部脱気システムは、約２５
以上の幅／深さのアスペクト比を有する幅広い平らなチャネルを有する微小流体
性デバイス、または、デバイス中の異なった微小流体性キャビティ要素に減圧が
適用されなければならないデバイスと組み合わせて、特に有用である。
【００１２】
液体流に空気を導入することについて種々の方法が、当該分野で公知である。
そのような方法は、酸素をバイオリアクターに導入するためか、または生物学的
流体（例えば、血液）を酸化するために、特に興味深い。微小システム分野にお
ける１つの特定のやりがいのある適用は、環境の摂動に対する応答が重要な情報
を提供する、プロテオミクス分析または機能的ゲノム研究のための単一細胞の増
殖および研究についての環境の維持である。気体の導入はまた、気体（例えば、
酸素）が基質である化学反応または酵素反応において興味深い。気体の基質を含
む化学反応および酵素反応は、種々の分析手順で利用され得る。さらに、液体中
に溶解する所望でない気体は、別のさらに所望な気体をこの液体に導入すること
によって交換され得る。例えば、液体中の成分と反応し得る溶解酸素は、液体を
通してあまり反応性でないかまたは非反応性気体（例えば、窒素または不活性気
体）を通気させることによって、液体から追い出され得る。米国特許第５，０５
３，０６０号の脱気デバイスはまた、ブロック間に形成されるチャネルを通って
流れる液体に気体を導入するための「気体供給器（Ｇａｓｓｅｒ）」として機能
すると報告されている。
そのような方法は、酸素をバイオリアクターに導入するためか、または生物学的
流体（例えば、血液）を酸化するために、特に興味深い。微小システム分野にお
ける１つの特定のやりがいのある適用は、環境の摂動に対する応答が重要な情報
を提供する、プロテオミクス分析または機能的ゲノム研究のための単一細胞の増
殖および研究についての環境の維持である。気体の導入はまた、気体（例えば、
酸素）が基質である化学反応または酵素反応において興味深い。気体の基質を含
む化学反応および酵素反応は、種々の分析手順で利用され得る。さらに、液体中
に溶解する所望でない気体は、別のさらに所望な気体をこの液体に導入すること
によって交換され得る。例えば、液体中の成分と反応し得る溶解酸素は、液体を
通してあまり反応性でないかまたは非反応性気体（例えば、窒素または不活性気
体）を通気させることによって、液体から追い出され得る。米国特許第５，０５
３，０６０号の脱気デバイスはまた、ブロック間に形成されるチャネルを通って
流れる液体に気体を導入するための「気体供給器（Ｇａｓｓｅｒ）」として機能
すると報告されている。
【００１３】
従って、本発明はまた、微小流体性デバイスにおける１つ以上の微小流体性キ
ャビティ要素に１種以上の気体を選択的に導入するための手段および方法を提供
する。微小流体性デバイスのための内部「気体供給（ｇａｓｓｉｎｇ）」システ
ムが提供される。このシステムは、導入される気体の分圧および速度を制御する
ための能力を伴って、１種類以上の気体の迅速な導入を提供する。この気体供給
システムはまた、所望でない溶解気体を、デバイスの機能を乱すことなく所望の
気体と交換するために使用され得る。この内部気体導入システムは、約２５より
大きいかまたは等しい幅／深さのアスペクト比を有する幅広い平らなチャネルを
有する微小流体性デバイス、または、デバイス中の異なった微小流体性キャビテ
ィ要素に１つ以上の気体が供給されなければならないデバイスと組み合わせて、
特に有用である。
ャビティ要素に１種以上の気体を選択的に導入するための手段および方法を提供
する。微小流体性デバイスのための内部「気体供給（ｇａｓｓｉｎｇ）」システ
ムが提供される。このシステムは、導入される気体の分圧および速度を制御する
ための能力を伴って、１種類以上の気体の迅速な導入を提供する。この気体供給
システムはまた、所望でない溶解気体を、デバイスの機能を乱すことなく所望の
気体と交換するために使用され得る。この内部気体導入システムは、約２５より
大きいかまたは等しい幅／深さのアスペクト比を有する幅広い平らなチャネルを
有する微小流体性デバイス、または、デバイス中の異なった微小流体性キャビテ
ィ要素に１つ以上の気体が供給されなければならないデバイスと組み合わせて、
特に有用である。
【００１４】
（発明の要旨）
１つの局面において、本発明は、微小流体性デバイス中の微小流体性チャネル
に対して信頼のおける強いシールを提供する相互接続構成および相互接続マニホ
ルドデバイスを提供する。この相互接続は、微小流体性デバイスへの流体送達ま
たは微小流体性デバイスからの流体除去のための流体接続を提供し得る。
に対して信頼のおける強いシールを提供する相互接続構成および相互接続マニホ
ルドデバイスを提供する。この相互接続は、微小流体性デバイスへの流体送達ま
たは微小流体性デバイスからの流体除去のための流体接続を提供し得る。
【００１５】
さらに特定には、本発明は、微小流体性デバイスにおけるマクロ流体性または
メソ流体性チャネルと微小流体性チャネルとの間に、面シールを形成する流体相
互接続を提供する。この相互接続は、選択したサイズのボアを備え、そしてチュ
ービングボアの外周のまわりに１つ以上のリッジを備えるシーリング端面を有す
る剛性管、ならびにエラストマーシール層を含む。このリッジは、選択した高さ
および形状である。このリッジは、端面上の任意の場所に位置決めされ得るが、
好ましい実施形態では、このリッジは、管の外周に位置決めされるかまたは管の
外周とボアの外周との間の中央に位置決めされる。エラストマー層は、好ましく
は、平面かつ平らであって、上部シーリング面を有する。流体相互接続では、剛
性管のシーリング端面は、エラストマーシール層の上部シーリング面と接触して
位置決めされそして支持される。その結果、この管のボアは、エラストマーシー
ル層の微小バイアと整列され、そして、結果として、付与される力は、チュービ
ングボアの外周のまわりに完全なシールを形成するのに十分である。力は、代表
的には、選択される圧力の適用に耐える（すなわち、漏出しない）シールを達成
するために付与される。好ましい実施形態では、その付与される力は、エラスト
マーにおけるリッジのシール係合深さを最大化する。
メソ流体性チャネルと微小流体性チャネルとの間に、面シールを形成する流体相
互接続を提供する。この相互接続は、選択したサイズのボアを備え、そしてチュ
ービングボアの外周のまわりに１つ以上のリッジを備えるシーリング端面を有す
る剛性管、ならびにエラストマーシール層を含む。このリッジは、選択した高さ
および形状である。このリッジは、端面上の任意の場所に位置決めされ得るが、
好ましい実施形態では、このリッジは、管の外周に位置決めされるかまたは管の
外周とボアの外周との間の中央に位置決めされる。エラストマー層は、好ましく
は、平面かつ平らであって、上部シーリング面を有する。流体相互接続では、剛
性管のシーリング端面は、エラストマーシール層の上部シーリング面と接触して
位置決めされそして支持される。その結果、この管のボアは、エラストマーシー
ル層の微小バイアと整列され、そして、結果として、付与される力は、チュービ
ングボアの外周のまわりに完全なシールを形成するのに十分である。力は、代表
的には、選択される圧力の適用に耐える（すなわち、漏出しない）シールを達成
するために付与される。好ましい実施形態では、その付与される力は、エラスト
マーにおけるリッジのシール係合深さを最大化する。
【００１６】
管のシーリング端面は、チュービングボアの平面より上に同じまたは異なった
高さを有する１つ以上のリッジを有し得る。このリッジは、平面（四角形）リッ
ジ、先のとがったリッジ（Ｖリッジ）または丸いリッジ（例えば、半円波状リッ
ジ）を備えたリッジを含む、種々の形状を有し得る。
高さを有する１つ以上のリッジを有し得る。このリッジは、平面（四角形）リッ
ジ、先のとがったリッジ（Ｖリッジ）または丸いリッジ（例えば、半円波状リッ
ジ）を備えたリッジを含む、種々の形状を有し得る。
【００１７】
別の実施形態では、本発明は、１つ以上の大規模流体性または中規模流体性チ
ャネルと１つ以上の微小流体性デバイスを有する１つ以上の微小流体性システム
（前記デバイスは、微小チャネルによって内部接続されている）との間の１つ以
上の流体接続を確立するための流体性相互接続マニホルドを提供する。この微小
流体性システム（またはモジュール）は、エラストマー層を通って延びる１つ以
上の微小バイアを有する少なくとも１つの平面状のエラストマー層を有する。そ
の微小バイアはそれぞれ、微小流体性システム内で微小流動性チャネルと流体連
絡している。このマニホルドは、マニホルド本体および複数の剛性相互接続管を
備え、このマニホルド本体は、頂部表面および底部表面、ならびにこの本体を通
ってこのマニホルドの頂部表面から底部表面へと延びる、相互接続管を受容する
ための複数の管キャビティを有し、そしてこの相互接続管の各々は、微小チャネ
ル寸法のボア、およびこの管の一端にシーリング端面を有する。管の他方の端部
は、中間規模の流体供給源かまたは流体除去のための減圧供給源に対して接続さ
れている。必要に応じて、管のシーリング端面は、シール形成を容易にするため
に上記のリッジを有する。それぞれの管は、マニホルド本体の底部表面の下に選
択した距離だけ延びる。その距離は、エラストマーとの所望のシール係合深さを
獲得するために選択される。代表的には、その末端部は、リッジの高さだけ、マ
ニホルドの底部表面から外側に延びる（突出する）。この場合では、チュービン
グボアの平面は、マニホルド本体の底部表面のレベルとおよそ同じレベルである
。その管は、所望の突出で管キャビティに選択的に位置決めされ、そして、その
キャビティの中の適切な位置にロックされる。その管は、種々の機械的デバイス
を使用してキャビティに選択的にロックされ得るか、または、適切な接着剤また
はエポキシを使用してそのキャビティに単に接着され得る。選択的に調節可能な
クランプは、微小流体性デバイスを受容するためにマニホルド本体に共働的に接
着され、結果として微小流体性デバイスの平面状のエラストマー層は、マニホル
ド本体から延びる相互接続管に対して位置決めされる。その微小流体性デバイス
はまた、相互接続管に対して整列され、結果として、エラストマー層における１
つ以上の微小バイアはそれぞれ、延びる相互接続管のボアと整列される。このク
ランプは、管のシーリング端面とエラストマー層との間で形成される面シールの
力が調節されることを可能とする。種々の機械的、電気機械的および空気圧式の
デバイスが、マニホルドのクランプを作動させるために使用され得る。
ャネルと１つ以上の微小流体性デバイスを有する１つ以上の微小流体性システム
（前記デバイスは、微小チャネルによって内部接続されている）との間の１つ以
上の流体接続を確立するための流体性相互接続マニホルドを提供する。この微小
流体性システム（またはモジュール）は、エラストマー層を通って延びる１つ以
上の微小バイアを有する少なくとも１つの平面状のエラストマー層を有する。そ
の微小バイアはそれぞれ、微小流体性システム内で微小流動性チャネルと流体連
絡している。このマニホルドは、マニホルド本体および複数の剛性相互接続管を
備え、このマニホルド本体は、頂部表面および底部表面、ならびにこの本体を通
ってこのマニホルドの頂部表面から底部表面へと延びる、相互接続管を受容する
ための複数の管キャビティを有し、そしてこの相互接続管の各々は、微小チャネ
ル寸法のボア、およびこの管の一端にシーリング端面を有する。管の他方の端部
は、中間規模の流体供給源かまたは流体除去のための減圧供給源に対して接続さ
れている。必要に応じて、管のシーリング端面は、シール形成を容易にするため
に上記のリッジを有する。それぞれの管は、マニホルド本体の底部表面の下に選
択した距離だけ延びる。その距離は、エラストマーとの所望のシール係合深さを
獲得するために選択される。代表的には、その末端部は、リッジの高さだけ、マ
ニホルドの底部表面から外側に延びる（突出する）。この場合では、チュービン
グボアの平面は、マニホルド本体の底部表面のレベルとおよそ同じレベルである
。その管は、所望の突出で管キャビティに選択的に位置決めされ、そして、その
キャビティの中の適切な位置にロックされる。その管は、種々の機械的デバイス
を使用してキャビティに選択的にロックされ得るか、または、適切な接着剤また
はエポキシを使用してそのキャビティに単に接着され得る。選択的に調節可能な
クランプは、微小流体性デバイスを受容するためにマニホルド本体に共働的に接
着され、結果として微小流体性デバイスの平面状のエラストマー層は、マニホル
ド本体から延びる相互接続管に対して位置決めされる。その微小流体性デバイス
はまた、相互接続管に対して整列され、結果として、エラストマー層における１
つ以上の微小バイアはそれぞれ、延びる相互接続管のボアと整列される。このク
ランプは、管のシーリング端面とエラストマー層との間で形成される面シールの
力が調節されることを可能とする。種々の機械的、電気機械的および空気圧式の
デバイスが、マニホルドのクランプを作動させるために使用され得る。
【００１８】
本発明の相互接続マニホルドは、微小流体性デバイスに対する流体相互接続を
確立するための迅速な再現性のある手段を提供する。本発明の相互接続マニホル
ドはまた、デバイス操作診断、内部電気センサーに対する相互接続などのいずれ
かのために使用される内部微小システム電気システムに対して、外部電気システ
ム（例えば、電力および電圧供給源など）を接続する電気接触を導入するために
使用され得る。他の文脈では、標準的相互接続システムは、微小システム光学的
導波管（光ファイバーまたは他の）と光ファイバーを結合するように構成され得
る。磁気的微小コイルプローブはまた、特定の配置のマニホルドを使用して配置
され得る。
確立するための迅速な再現性のある手段を提供する。本発明の相互接続マニホル
ドはまた、デバイス操作診断、内部電気センサーに対する相互接続などのいずれ
かのために使用される内部微小システム電気システムに対して、外部電気システ
ム（例えば、電力および電圧供給源など）を接続する電気接触を導入するために
使用され得る。他の文脈では、標準的相互接続システムは、微小システム光学的
導波管（光ファイバーまたは他の）と光ファイバーを結合するように構成され得
る。磁気的微小コイルプローブはまた、特定の配置のマニホルドを使用して配置
され得る。
【００１９】
別の局面では、本発明は、微小流体性デバイスにおける任意の微小流体性チャ
ネル、レザバ、チャンバもしくはデバイス要素への気体の送達または減圧の適用
についてのデバイスおよび方法を提供する。所望のように連続的にまたは選択的
に気体は送達され得、そして減圧は適用され得、そして微小流体性キャビティ要
素（すなわち、チャネル、レザバ、チャンバまたはデバイス要素）の任意の選択
された部分または領域に適用され得る。多数のこのようなキャビティを含む微小
流動性デバイス内の１つ以上の選択されたキャビティ要素に気体は送達され得、
そして減圧は適用され得る。減圧を選択位置またはキャビティに供給するために
、微小流体性デバイスにおける選択されたキャビティ要素の少なくとも１つの壁
の全てまたは一部が、気体透過性で実質的に液体不透過性の膜（ＧＰＬＩ）から
形成される。この膜は、次に、１つ以上の気体供給源または減圧供給源と流体連
結している。
ネル、レザバ、チャンバもしくはデバイス要素への気体の送達または減圧の適用
についてのデバイスおよび方法を提供する。所望のように連続的にまたは選択的
に気体は送達され得、そして減圧は適用され得、そして微小流体性キャビティ要
素（すなわち、チャネル、レザバ、チャンバまたはデバイス要素）の任意の選択
された部分または領域に適用され得る。多数のこのようなキャビティを含む微小
流動性デバイス内の１つ以上の選択されたキャビティ要素に気体は送達され得、
そして減圧は適用され得る。減圧を選択位置またはキャビティに供給するために
、微小流体性デバイスにおける選択されたキャビティ要素の少なくとも１つの壁
の全てまたは一部が、気体透過性で実質的に液体不透過性の膜（ＧＰＬＩ）から
形成される。この膜は、次に、１つ以上の気体供給源または減圧供給源と流体連
結している。
【００２０】
関連した気体供給源または気体供給源を有する選択的に位置決めされた膜（単
数または複数）は、微小流体性デバイスのための内部気体送達システムを提供す
る。その微小流体性デバイスに対する外部の制御装置は、微小流体性デバイスに
おける所定の位置もしくはキャビティ要素に送達される気体の型および量を制御
するためおよび／または送達のタイムスケジュールおよび速度を制御するために
使用され得る。その気体送達システムは、容易に任意の微小流体性デバイス設計
に適合され、そして、そのデバイスの選択部分への気体の選択的適用を可能とす
る。
数または複数）は、微小流体性デバイスのための内部気体送達システムを提供す
る。その微小流体性デバイスに対する外部の制御装置は、微小流体性デバイスに
おける所定の位置もしくはキャビティ要素に送達される気体の型および量を制御
するためおよび／または送達のタイムスケジュールおよび速度を制御するために
使用され得る。その気体送達システムは、容易に任意の微小流体性デバイス設計
に適合され、そして、そのデバイスの選択部分への気体の選択的適用を可能とす
る。
【００２１】
関連した減圧供給源を有する選択的に位置決めされたＧＰＬＩ膜（単数または
複数）は、微小流体性デバイスのための内部脱気システムを提供する。微小流体
性デバイスに対する外部の制御装置は、減圧適用のためのスケジュールを制御す
るためおよび微小流体性デバイスにおける所定の位置またはキャビティ要素に適
用される減圧のレベルを制御するために使用され得る。脱気システムは、容易に
任意の微小流体性デバイス設計に適合され、そして、そのデバイスの選択部分へ
の減圧の選択的適用を可能とする。
複数）は、微小流体性デバイスのための内部脱気システムを提供する。微小流体
性デバイスに対する外部の制御装置は、減圧適用のためのスケジュールを制御す
るためおよび微小流体性デバイスにおける所定の位置またはキャビティ要素に適
用される減圧のレベルを制御するために使用され得る。脱気システムは、容易に
任意の微小流体性デバイス設計に適合され、そして、そのデバイスの選択部分へ
の減圧の選択的適用を可能とする。
【００２２】
さらに具体的には、微小流体性気体送達システムは、多数の壁（頂部壁および
側壁を含む）を使用して形成される微小流体性キャビティ要素を含む。このキャ
ビティ要素を形成する１つの壁の少なくとも一部は、ＧＰＬＩ膜である。このキ
ャビティ要素の残りの壁は、実質上流体に対して非透過性である。このＧＰＬＩ
膜は、外側表面および内側表面（ここで外側および内側は、キャビティ要素のキ
ャビティに関して定義される）を有する。この内側表面は、膜を通してキャビテ
ィへ気体を送達するためのキャビティ要素の微小流体性キャビティと接触してい
る。気体供給源（それは、好ましくは、微小流体性チャネルを包含する）は、気
体をキャビティに送達するためにＧＰＬＩ膜の外側表面と流体連絡している。気
体は、気体送達プレナム（ｐｌｅｎｕｍ）を使用して膜の外側表面に対して多数
の位置で、適用され得る。
側壁を含む）を使用して形成される微小流体性キャビティ要素を含む。このキャ
ビティ要素を形成する１つの壁の少なくとも一部は、ＧＰＬＩ膜である。このキ
ャビティ要素の残りの壁は、実質上流体に対して非透過性である。このＧＰＬＩ
膜は、外側表面および内側表面（ここで外側および内側は、キャビティ要素のキ
ャビティに関して定義される）を有する。この内側表面は、膜を通してキャビテ
ィへ気体を送達するためのキャビティ要素の微小流体性キャビティと接触してい
る。気体供給源（それは、好ましくは、微小流体性チャネルを包含する）は、気
体をキャビティに送達するためにＧＰＬＩ膜の外側表面と流体連絡している。気
体は、気体送達プレナム（ｐｌｅｎｕｍ）を使用して膜の外側表面に対して多数
の位置で、適用され得る。
【００２３】
さらに具体的には、その微小流体性脱気システムは、多数の壁（頂部壁および
側壁を含む）で形成される微小流体性キャビティ要素を備える。キャビティ要素
を形成する１つの壁の少なくとも一部は、ＧＰＬＩ膜である。このキャビティ要
素の残りの壁は、実質上流体に対して非透過性である。このＧＰＬＩ膜は、外側
表面および内側表面（ここで外側および内側は、キャビティ要素のキャビティに
関して定義される）を有する。この内側表面は、減圧供給源を介して除去される
気体の膜を通っての通過のためのキャビティ要素の微小流体性キャビティと接触
している。減圧供給源は、減圧をキャビティに供給するためにＧＰＬＩ膜の外側
表面と流体連絡している。減圧は、減圧プレナムを使用して膜の外側表面に対し
て多数の位置で、適用され得る。
側壁を含む）で形成される微小流体性キャビティ要素を備える。キャビティ要素
を形成する１つの壁の少なくとも一部は、ＧＰＬＩ膜である。このキャビティ要
素の残りの壁は、実質上流体に対して非透過性である。このＧＰＬＩ膜は、外側
表面および内側表面（ここで外側および内側は、キャビティ要素のキャビティに
関して定義される）を有する。この内側表面は、減圧供給源を介して除去される
気体の膜を通っての通過のためのキャビティ要素の微小流体性キャビティと接触
している。減圧供給源は、減圧をキャビティに供給するためにＧＰＬＩ膜の外側
表面と流体連絡している。減圧は、減圧プレナムを使用して膜の外側表面に対し
て多数の位置で、適用され得る。
【００２４】
より好ましい実施形態では、微小流体性デバイスにおいて形成される１つ以上
の微小流体性チャネルを通って気体は送達され、そして、減圧はＧＰＬＩ膜に供
給される。気体送達および／または減圧送達のための微小流体性チャネルは、好
ましくは、液体を運搬するデバイスのいずれの微小流体性キャビティ要素とも別
個である。しかし、選択される微小流体性チャネルは、ある操作状態において、
気体を送達し得、そして、別の操作状態において、同じ微小流体性デバイスに減
圧を供給し得る。気体送達または減圧送達のための微小流体性チャネルの使用は
、そのデバイスにおけるすべてのキャビティに対する気体送達または減圧適用を
避け、デバイスの１つ以上の選択されたキャビティへの選択的な送達を可能とす
る。このことは、有益である。なぜなら、特定のデバイス要素（例えば、微小流
体性弁またはポンプ）への減圧の適用は、そのデバイス要素の機能を乱し得るか
らである。内部脱気デバイスを使用して、減圧は、そのようなデバイス要素の重
大な破損なく、微小流体性デバイスに適用され得る。記載されたシステムのさら
なる利点は、微小流体性デバイスの選択された領域またはキャビティ要素内の気
体の量および型を制御する能力である。
の微小流体性チャネルを通って気体は送達され、そして、減圧はＧＰＬＩ膜に供
給される。気体送達および／または減圧送達のための微小流体性チャネルは、好
ましくは、液体を運搬するデバイスのいずれの微小流体性キャビティ要素とも別
個である。しかし、選択される微小流体性チャネルは、ある操作状態において、
気体を送達し得、そして、別の操作状態において、同じ微小流体性デバイスに減
圧を供給し得る。気体送達または減圧送達のための微小流体性チャネルの使用は
、そのデバイスにおけるすべてのキャビティに対する気体送達または減圧適用を
避け、デバイスの１つ以上の選択されたキャビティへの選択的な送達を可能とす
る。このことは、有益である。なぜなら、特定のデバイス要素（例えば、微小流
体性弁またはポンプ）への減圧の適用は、そのデバイス要素の機能を乱し得るか
らである。内部脱気デバイスを使用して、減圧は、そのようなデバイス要素の重
大な破損なく、微小流体性デバイスに適用され得る。記載されたシステムのさら
なる利点は、微小流体性デバイスの選択された領域またはキャビティ要素内の気
体の量および型を制御する能力である。
【００２５】
所定のキャビティ要素の１つのＧＰＬＩ膜壁（もしくは壁部分）または所定の
キャビティの１つより多くの壁に気体は送達され得るか、あるいは、減圧は適用
され得る。キャビティ要素の１つより多くの壁、特にこのキャビティ要素の反対
側のＧＰＬＩ壁に、減圧を適用することは、向上した効率の脱気を提供する。好
ましいＧＰＬＩ膜は、ポリ（ジメチルシロキサン）から作製される。
キャビティの１つより多くの壁に気体は送達され得るか、あるいは、減圧は適用
され得る。キャビティ要素の１つより多くの壁、特にこのキャビティ要素の反対
側のＧＰＬＩ壁に、減圧を適用することは、向上した効率の脱気を提供する。好
ましいＧＰＬＩ膜は、ポリ（ジメチルシロキサン）から作製される。
【００２６】
内部脱気システムは、微小流体性デバイスの浸潤を容易にするために使用され
得、そして、中間視的な（ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ）長さおよび幅（約１ｍｍより
大きい寸法を有する）および微視的な深さ（約３００μｍ未満）を有する１つ以
上の微小流体性キャビティ要素と組み合わせて有用である。その内部脱気システ
ムは、２５以上の幅／深さのアスペクト比を有する広い平らな形状を有する１つ
以上の微小流体性キャビティ要素と組み合わせて特に有用である。
得、そして、中間視的な（ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ）長さおよび幅（約１ｍｍより
大きい寸法を有する）および微視的な深さ（約３００μｍ未満）を有する１つ以
上の微小流体性キャビティ要素と組み合わせて有用である。その内部脱気システ
ムは、２５以上の幅／深さのアスペクト比を有する広い平らな形状を有する１つ
以上の微小流体性キャビティ要素と組み合わせて特に有用である。
【００２７】
内部脱気システムは、微小流体性デバイスまたはデバイス要素の操作中に生成
され得る気泡を微小流体性キャビティ要素から除去するために、連続してかまた
は断続的に使用され得る。類似した様式で、内部気体送達システムは、微小流体
性デバイスまたはデバイス要素の操作中に、微小流体性キャビティ要素へ１種類
以上の気体を導入するために、連続してかまたは断続的に使用され得る。
され得る気泡を微小流体性キャビティ要素から除去するために、連続してかまた
は断続的に使用され得る。類似した様式で、内部気体送達システムは、微小流体
性デバイスまたはデバイス要素の操作中に、微小流体性キャビティ要素へ１種類
以上の気体を導入するために、連続してかまたは断続的に使用され得る。
【００２８】
本発明の例示的な内部気体送達および脱気システムは、微小流体性デバイスに
おける所望の位置（単数または複数）へ、気体および／または減圧経路決定層を
提供することによって、ならびに必要に応じて、気体および／または減圧伝達層
を提供することによって、多層積層微小流体性デバイス（微小流体性カートリッ
ジ）において実施され得る。経路決定層および伝達層は、所望の気体送達パター
ンまたは減圧適用パターンを提供するために、正確なエッチングによってかまた
はさらに好ましくは正確なレーザー切断によって、層に形成される適切な形状の
の穴および方向付けされたチャネルを有する。
おける所望の位置（単数または複数）へ、気体および／または減圧経路決定層を
提供することによって、ならびに必要に応じて、気体および／または減圧伝達層
を提供することによって、多層積層微小流体性デバイス（微小流体性カートリッ
ジ）において実施され得る。経路決定層および伝達層は、所望の気体送達パター
ンまたは減圧適用パターンを提供するために、正確なエッチングによってかまた
はさらに好ましくは正確なレーザー切断によって、層に形成される適切な形状の
の穴および方向付けされたチャネルを有する。
【００２９】
本発明の相互接続シール、マニホルドならびに気体供給および／または脱気シ
ステムの他の利益および利点は、以下の詳細な説明を参照して明らかとなる。
ステムの他の利益および利点は、以下の詳細な説明を参照して明らかとなる。
【００３０】
（発明の詳細な説明）
１つの局面において、本発明は、微小流体性チャネルと大規模流体性または中
規模流体性のチャネルとの間に流体相互接続を作製するための、手段および方法
を提供する。これらの流体相互接続は、微視的スケールの環境と、巨視的または
中間視的スケールの環境との間に、流体界面を提供する。
規模流体性のチャネルとの間に流体相互接続を作製するための、手段および方法
を提供する。これらの流体相互接続は、微視的スケールの環境と、巨視的または
中間視的スケールの環境との間に、流体界面を提供する。
【００３１】
本明細書中において「微小流体性」などにおいて使用される場合に、用語「微
小」とは、チャネルまたはデバイス要素（弁、ポンプなど）が、約５００μｍ未
満の寸法（すなわち、長さ、幅または深さ）を少なくとも１つ有する、流体を貯
蔵するかまたは運ぶための、チャネルおよび流体デバイス（弁、ポンプなど）を
いう。微小流体性デバイス、デバイス要素（例えば、弁およびポンプ）ならびに
チャネルは、代表的に、低いレイノルズ数を示す。歴史的に、用語微小流体性は
、このようなデバイスがマイクロリットル／分のオーダーで流れを制御または感
知する非常に小さなデバイスであると定義された場合に、より一般的な用語「微
小フローデバイス」から発展した。最も微小流体性のデバイスは、低いレイノル
ズ数の、乱流ではない流れによって特徴付けられる。代表的に、このような流れ
は、２０００未満、より代表的には１００未満のレイノルズ数を有し、そして多
くは、１０未満、または１でさえのレイノルズ数を有する。微小流体性デバイス
の少なくとも一部における流れは、代表的に、実質的に層流である。微小流体性
デバイスは、流体チャネル、および／またはデバイス要素（ポンプ、弁、センサ
など）から構成され、ここで、少なくとも１つ、そして代表的には全ての流体チ
ャネルおよびデバイス要素が、微小流体性である。より具体的には、微小流体性
チャネルとしては、少なくとも１つの寸法（高さ、長さまたは幅）が約５００μ
ｍ未満であるチャネルが挙げられる。好ましい実施形態は、４００μｍ未満、よ
り好ましくは４００μｍ未満、より好ましくは３００μｍ、より好ましくは２０
０μｍ、より好ましくは１００μｍ、そしていくつかの例においては１μｍのオ
ーダーの寸法を、少なくとも１つ有する。好ましい実施形態は、微小チャネル寸
法範囲内である主要な寸法を２つ有し得る。用語「中規模流体性」および「大規
模流体性」とは、代表的により大きな要素からなる流体チャネルならびに流体デ
バイス要素およびシステムをいう。中規模流体性システム、すなわち中規模シス
テムは、代表的に、角砂糖の大きさ〜握りこぶし大の大きさにされる。大規模流
体性システム、すなわち大規模システムは、より大きい。中間視的または巨視的
の大きさであるデバイスまたはシステムは、微小流体性要素を含み得、そしてそ
れ自体が、微小流体性として分類される。しばしば、微小流体性システム、また
は中規模流体システムは、制限された寿命を有し、そして永久的な機器（これは
、高資本費用（ｈｉｇｈ ｃａｐｉｔａｌ ｃｏｓｔ）エレクトロニクス、オプ
ティクス、ならびにデータの処理および表示の能力を有する）とともに使用され
る。本明細書中に記載される本発明は、このような機器システムに適合性である
。本明細書中に記載される本発明はまた、多数のハイブリッド電子光学機械的な
ハイブリッド微小システムモジュールに適合性である。
小」とは、チャネルまたはデバイス要素（弁、ポンプなど）が、約５００μｍ未
満の寸法（すなわち、長さ、幅または深さ）を少なくとも１つ有する、流体を貯
蔵するかまたは運ぶための、チャネルおよび流体デバイス（弁、ポンプなど）を
いう。微小流体性デバイス、デバイス要素（例えば、弁およびポンプ）ならびに
チャネルは、代表的に、低いレイノルズ数を示す。歴史的に、用語微小流体性は
、このようなデバイスがマイクロリットル／分のオーダーで流れを制御または感
知する非常に小さなデバイスであると定義された場合に、より一般的な用語「微
小フローデバイス」から発展した。最も微小流体性のデバイスは、低いレイノル
ズ数の、乱流ではない流れによって特徴付けられる。代表的に、このような流れ
は、２０００未満、より代表的には１００未満のレイノルズ数を有し、そして多
くは、１０未満、または１でさえのレイノルズ数を有する。微小流体性デバイス
の少なくとも一部における流れは、代表的に、実質的に層流である。微小流体性
デバイスは、流体チャネル、および／またはデバイス要素（ポンプ、弁、センサ
など）から構成され、ここで、少なくとも１つ、そして代表的には全ての流体チ
ャネルおよびデバイス要素が、微小流体性である。より具体的には、微小流体性
チャネルとしては、少なくとも１つの寸法（高さ、長さまたは幅）が約５００μ
ｍ未満であるチャネルが挙げられる。好ましい実施形態は、４００μｍ未満、よ
り好ましくは４００μｍ未満、より好ましくは３００μｍ、より好ましくは２０
０μｍ、より好ましくは１００μｍ、そしていくつかの例においては１μｍのオ
ーダーの寸法を、少なくとも１つ有する。好ましい実施形態は、微小チャネル寸
法範囲内である主要な寸法を２つ有し得る。用語「中規模流体性」および「大規
模流体性」とは、代表的により大きな要素からなる流体チャネルならびに流体デ
バイス要素およびシステムをいう。中規模流体性システム、すなわち中規模シス
テムは、代表的に、角砂糖の大きさ〜握りこぶし大の大きさにされる。大規模流
体性システム、すなわち大規模システムは、より大きい。中間視的または巨視的
の大きさであるデバイスまたはシステムは、微小流体性要素を含み得、そしてそ
れ自体が、微小流体性として分類される。しばしば、微小流体性システム、また
は中規模流体システムは、制限された寿命を有し、そして永久的な機器（これは
、高資本費用（ｈｉｇｈ ｃａｐｉｔａｌ ｃｏｓｔ）エレクトロニクス、オプ
ティクス、ならびにデータの処理および表示の能力を有する）とともに使用され
る。本明細書中に記載される本発明は、このような機器システムに適合性である
。本明細書中に記載される本発明はまた、多数のハイブリッド電子光学機械的な
ハイブリッド微小システムモジュールに適合性である。
【００３２】
用語「流体」とは、本明細書中において広義に使用され、液体および気体をい
う。流体は、粘性が変動し得、そしてゲルまたはクリームのような粘性の流体を
含み得る。流体の性質および特性は、所定の微小流体性適用のために、当該分野
において公知のように選択される。流体は、懸濁したかまたは乳化した粒子を含
み得、そしてエマルジョンであり得る。流体性チャネルは、流体を保持するか、
運ぶか、または移送する。流体性チャネルは、サンプルまたは試薬を、微小流体
性デバイスまたはデバイス要素に送達する。流体性チャネルはまた、サンプル、
生成物または廃棄物を、微小流体性デバイスまたはデバイス要素から除去する。
減圧が適用される（すなわち、流体を除去するため）チャネルは、流体性チャネ
ルである。
う。流体は、粘性が変動し得、そしてゲルまたはクリームのような粘性の流体を
含み得る。流体の性質および特性は、所定の微小流体性適用のために、当該分野
において公知のように選択される。流体は、懸濁したかまたは乳化した粒子を含
み得、そしてエマルジョンであり得る。流体性チャネルは、流体を保持するか、
運ぶか、または移送する。流体性チャネルは、サンプルまたは試薬を、微小流体
性デバイスまたはデバイス要素に送達する。流体性チャネルはまた、サンプル、
生成物または廃棄物を、微小流体性デバイスまたはデバイス要素から除去する。
減圧が適用される（すなわち、流体を除去するため）チャネルは、流体性チャネ
ルである。
【００３３】
本発明の流体相互接続は、代表的に、大規模流体性供給チャネルまたは中規模
流体性供給チャネル（流体供給源、減圧ラインなど）、サンプルチャネルまたは
生成物収集チャネル、および分析機器（種々の分光計など）のためのチャネル、
ならびに微小流体性デバイスにおいては微小流体性チャネルまたはデバイス要素
の間の界面を提供する。
流体性供給チャネル（流体供給源、減圧ラインなど）、サンプルチャネルまたは
生成物収集チャネル、および分析機器（種々の分光計など）のためのチャネル、
ならびに微小流体性デバイスにおいては微小流体性チャネルまたはデバイス要素
の間の界面を提供する。
【００３４】
本発明は、図面によってさらに示される。この図面において、異なる図におけ
る同じ番号は、類似の特徴を表す。用語「頂（上）」、「底（下）」、および「
側部（側面）」は、使用される場合には、言及される図面における要素の配向を
いい、これは必ずしも、作動中のその要素の配向である必要はない。
る同じ番号は、類似の特徴を表す。用語「頂（上）」、「底（下）」、および「
側部（側面）」は、使用される場合には、言及される図面における要素の配向を
いい、これは必ずしも、作動中のその要素の配向である必要はない。
【００３５】
図１Ａは、微小流体性デバイスの剛性管（５）とエラストマー層（１０）との
間に形成される、面シールの断面図を提供する。微小流体性デバイス（６）は、
多層積層デバイスとして示されている（これらの層の部分的な断面が示される）
。このエラストマー層は、微小バイア（７）を有し、この微小バイアは、この微
小流体性デバイスの層に形成される微小流体性チャネル（８）と流体連絡（すな
わち流体接続）する。この面シールの配置において、管は、このシール表面（エ
ラストマー）に対して垂直であり、そしてチュービングの端面（４、すなわち、
シーリング端面）は、チュービングボア（３）に対して垂直である。流体相互接
続を形成するために、チュービングボア（３）は、微小バイアと整列される。チ
ュービングボアの直径（チュービングの壁厚（２）により規定される）は、代表
的に、この微小バイアの直径とおおよそ同じ大きさであるか、またはそれより大
きい。このシールを形成するために必要なエラストマー層は、チュービング端面
の面積より大きく、そして有意により大きい。力（Ｆ）が、チュービング、エラ
ストマー、または両方に（好ましくは、エラストマーシール／管端面の平面に対
して実質的に垂直に）付与され、このチュービング端面をエラストマーシール層
に押し付けて、面シールを形成する。有効シール面積Ａｅｆｆは、この管の断面
積である。すなわち、この管の内径（すなわち、管ボアの直径）および外径と境
界を接する面積である（図１Ｂを参照のこと）。付与される垂直な応力は、力を
シールの面積で除算したもの（Ｆ／Ａｅｆｆ）である。面シールのアプローチは
、図示するように、管端面とエラストマーとの間の界面において所定のレベルの
相互接続垂直応力を保証するために、最大に付与される力を必要とする。このシ
ール配置において、流体の薄いフィルムが管端面とエラストマーとの間に挟まれ
得る場合には、この収容された流体の静水圧が、この相互接続端面全体に及ぼさ
れ得ることに注目することが、重要である。完全に四角形のチュービング端面が
、エラストマー層に完璧に係合する場合には、このシール構造は機能する。しか
し、このことが実際に達成されることは稀であり、そして面シール強度は、位置
合わせの摂動をシールするためには、わずかな相互接続（管または端面）に対し
て感度が高すぎる。
間に形成される、面シールの断面図を提供する。微小流体性デバイス（６）は、
多層積層デバイスとして示されている（これらの層の部分的な断面が示される）
。このエラストマー層は、微小バイア（７）を有し、この微小バイアは、この微
小流体性デバイスの層に形成される微小流体性チャネル（８）と流体連絡（すな
わち流体接続）する。この面シールの配置において、管は、このシール表面（エ
ラストマー）に対して垂直であり、そしてチュービングの端面（４、すなわち、
シーリング端面）は、チュービングボア（３）に対して垂直である。流体相互接
続を形成するために、チュービングボア（３）は、微小バイアと整列される。チ
ュービングボアの直径（チュービングの壁厚（２）により規定される）は、代表
的に、この微小バイアの直径とおおよそ同じ大きさであるか、またはそれより大
きい。このシールを形成するために必要なエラストマー層は、チュービング端面
の面積より大きく、そして有意により大きい。力（Ｆ）が、チュービング、エラ
ストマー、または両方に（好ましくは、エラストマーシール／管端面の平面に対
して実質的に垂直に）付与され、このチュービング端面をエラストマーシール層
に押し付けて、面シールを形成する。有効シール面積Ａｅｆｆは、この管の断面
積である。すなわち、この管の内径（すなわち、管ボアの直径）および外径と境
界を接する面積である（図１Ｂを参照のこと）。付与される垂直な応力は、力を
シールの面積で除算したもの（Ｆ／Ａｅｆｆ）である。面シールのアプローチは
、図示するように、管端面とエラストマーとの間の界面において所定のレベルの
相互接続垂直応力を保証するために、最大に付与される力を必要とする。このシ
ール配置において、流体の薄いフィルムが管端面とエラストマーとの間に挟まれ
得る場合には、この収容された流体の静水圧が、この相互接続端面全体に及ぼさ
れ得ることに注目することが、重要である。完全に四角形のチュービング端面が
、エラストマー層に完璧に係合する場合には、このシール構造は機能する。しか
し、このことが実際に達成されることは稀であり、そして面シール強度は、位置
合わせの摂動をシールするためには、わずかな相互接続（管または端面）に対し
て感度が高すぎる。
【００３６】
図２Ａ〜Ｅは、図１の面シールに関するいくつかの欠陥の様式を示す。図２Ａ
は、チュービング送達機構が、エラストマーシールに対して垂直に整列していな
い（すなわち、管の軸がエラストマー層に対して垂直ではない）場合を示す。こ
のことは、例えば、ハードウェアの乏しい位置合わせによって、ならびに／ある
いは微小流体性デバイスにおける、相互接続チュービングの制御されない屈曲お
よび／または低いエラストマー層の乏しい平坦性によって、引き起こされ得る。
この欠陥様式において、シール面積全体にわたって完全なシールを達成するため
には、このシールの過剰な圧迫が必要とされる。得られるシールは、容易に欠損
され得る。なぜなら、このシールは、このシールの周囲における界面応力の不均
一な分散を有し、このシールの片面において大きな界面垂直応力を有し、そして
他方の面においてより小さな応力を有するからである。図２Ｂは、管端面（４）
の構造が四角形ではない（すなわち、この端面はエラストマー表面に対して平行
ではない）、類似のシール欠陥様式を示す。再度、所定の付与力に対して不均一
な周囲応力分散が存在し、このことは、このシールを弱め、そしてこのシールを
欠損させやすくする。図２Ｃは、端面（４）の構造が不規則である、一般的な欠
陥様式を示す。
は、チュービング送達機構が、エラストマーシールに対して垂直に整列していな
い（すなわち、管の軸がエラストマー層に対して垂直ではない）場合を示す。こ
のことは、例えば、ハードウェアの乏しい位置合わせによって、ならびに／ある
いは微小流体性デバイスにおける、相互接続チュービングの制御されない屈曲お
よび／または低いエラストマー層の乏しい平坦性によって、引き起こされ得る。
この欠陥様式において、シール面積全体にわたって完全なシールを達成するため
には、このシールの過剰な圧迫が必要とされる。得られるシールは、容易に欠損
され得る。なぜなら、このシールは、このシールの周囲における界面応力の不均
一な分散を有し、このシールの片面において大きな界面垂直応力を有し、そして
他方の面においてより小さな応力を有するからである。図２Ｂは、管端面（４）
の構造が四角形ではない（すなわち、この端面はエラストマー表面に対して平行
ではない）、類似のシール欠陥様式を示す。再度、所定の付与力に対して不均一
な周囲応力分散が存在し、このことは、このシールを弱め、そしてこのシールを
欠損させやすくする。図２Ｃは、端面（４）の構造が不規則である、一般的な欠
陥様式を示す。
【００３７】
図２Ｄおよび２Ｅは、図１の面シールの過剰の圧迫の結果を示す。図２Ｄは、
微小バイアの部分的な閉塞（７）を示し、そして図２Ｅは、微小バイアの完全な
閉塞（７）を示す。図示した面シールにおいて、シーリング作用が最大面積にわ
たって分散され、そしてそれ自体で、一般に、適切な界面シール応力を相互接続
管の外周の周囲の全ての位置において保証するためには、より大きな力が必要と
される。図２Ｄに示すようなわずかな閉塞は許容され得るが、より大きな力が付
与されてこのシール材料の貫入（ｂａｒｒｅｌｉｎｇ）を増加させる場合には、
微小バイアの完全な閉塞（およびシール欠陥）が生じる。過剰の圧迫は、通常、
不規則な管の整列または構造に起因する欠損様式と関連する。このような場合に
は、シール漏出が起こり、そしてこの漏出を修繕するためにさらなる力が付与さ
れ、このことは、このシール材料の過剰の圧迫および微小バイアの貫入をもたら
し得る。単に微小バイアをより大きく作製することによって、閉塞に関する問題
が解決することが、考慮され得る。しかし、この解決法は所望ではない。なぜな
ら、微小流体性システムにおいては、死容量および非挿引容量を最小にすること
が好ましいからである。
微小バイアの部分的な閉塞（７）を示し、そして図２Ｅは、微小バイアの完全な
閉塞（７）を示す。図示した面シールにおいて、シーリング作用が最大面積にわ
たって分散され、そしてそれ自体で、一般に、適切な界面シール応力を相互接続
管の外周の周囲の全ての位置において保証するためには、より大きな力が必要と
される。図２Ｄに示すようなわずかな閉塞は許容され得るが、より大きな力が付
与されてこのシール材料の貫入（ｂａｒｒｅｌｉｎｇ）を増加させる場合には、
微小バイアの完全な閉塞（およびシール欠陥）が生じる。過剰の圧迫は、通常、
不規則な管の整列または構造に起因する欠損様式と関連する。このような場合に
は、シール漏出が起こり、そしてこの漏出を修繕するためにさらなる力が付与さ
れ、このことは、このシール材料の過剰の圧迫および微小バイアの貫入をもたら
し得る。単に微小バイアをより大きく作製することによって、閉塞に関する問題
が解決することが、考慮され得る。しかし、この解決法は所望ではない。なぜな
ら、微小流体性システムにおいては、死容量および非挿引容量を最小にすること
が好ましいからである。
【００３８】
１つの実施形態において、本発明は、剛性の管とエラストマーシール層との間
の面シールにおけるシール欠陥の発生を減少させる、改良された管端面構造を提
供する。この管のシーリング端面は、１つ以上のリッジを備え、このリッジが、
エラストマーに対する管の位置を正しくロックし、微小バイアを閉塞させるエラ
ストマーの貫入を最小にし、重要なシール領域においてエラストマーに局在した
応力を有意に増加させ、そして／または重要なシール領域において達成可能な管
端面とエラストマーとの間のシール係合深さを有意に増加させるように、機能す
る。リッジ付シール端面の使用により、より強力なシールが作製され、このシー
ルは、管の垂直性におけるわずかな摂動および管の端面構造の不規則性に対して
、より感受性が低い。
の面シールにおけるシール欠陥の発生を減少させる、改良された管端面構造を提
供する。この管のシーリング端面は、１つ以上のリッジを備え、このリッジが、
エラストマーに対する管の位置を正しくロックし、微小バイアを閉塞させるエラ
ストマーの貫入を最小にし、重要なシール領域においてエラストマーに局在した
応力を有意に増加させ、そして／または重要なシール領域において達成可能な管
端面とエラストマーとの間のシール係合深さを有意に増加させるように、機能す
る。リッジ付シール端面の使用により、より強力なシールが作製され、このシー
ルは、管の垂直性におけるわずかな摂動および管の端面構造の不規則性に対して
、より感受性が低い。
【００３９】
図３Ａは、リッジ付端面を有する管（５）を用いて形成された、面シールの概
略断面図である。管（１１）のシーリング端面は、この管の外周の周囲に延びる
四角形のリッジ（１２）を備える（エッジに配置された四角形リッジ）。図３Ｂ
に示すように、このリッジは、チュービングボア（１５）の端部から選択された
高さ（１４）で延び、そして２つの壁（外壁（１６、管の外周に向く）および内
壁（１７、チュービングボアの外周に向く））、および選択された幅（１９）の
頂部表面（１８）を有する。図示した場合において、このリッジの壁は、互いに
平行であり、そしてこのリッジの頂部は、これらの壁に対して垂直であり、四角
形のリッジを形成する。このリッジは、管の外周とチュービングボアの外周との
間のいずれの位置にも位置され得るが、好ましくは、ボアの外周よりむしろ、管
の外周または管の外周とボアの外周との間に位置する。ボアにおいてこのリッジ
を位置させることは、リッジがエラストマーと係合することを保証するために、
注意深い加工および整列を必要とする。しかし、特定の実施形態においては、こ
のリッジは、エラストマーの微小バイアに係合するような大きさ、形状（代表的
に、円）および位置にされ得る。この場合には、このリッジは、微小バイアの内
部に延びて、シールを形成するための圧迫の際のこのバイアの閉塞を防止する。
略断面図である。管（１１）のシーリング端面は、この管の外周の周囲に延びる
四角形のリッジ（１２）を備える（エッジに配置された四角形リッジ）。図３Ｂ
に示すように、このリッジは、チュービングボア（１５）の端部から選択された
高さ（１４）で延び、そして２つの壁（外壁（１６、管の外周に向く）および内
壁（１７、チュービングボアの外周に向く））、および選択された幅（１９）の
頂部表面（１８）を有する。図示した場合において、このリッジの壁は、互いに
平行であり、そしてこのリッジの頂部は、これらの壁に対して垂直であり、四角
形のリッジを形成する。このリッジは、管の外周とチュービングボアの外周との
間のいずれの位置にも位置され得るが、好ましくは、ボアの外周よりむしろ、管
の外周または管の外周とボアの外周との間に位置する。ボアにおいてこのリッジ
を位置させることは、リッジがエラストマーと係合することを保証するために、
注意深い加工および整列を必要とする。しかし、特定の実施形態においては、こ
のリッジは、エラストマーの微小バイアに係合するような大きさ、形状（代表的
に、円）および位置にされ得る。この場合には、このリッジは、微小バイアの内
部に延びて、シールを形成するための圧迫の際のこのバイアの閉塞を防止する。
【００４０】
図３Ａおよび３Ｂに示すリッジは、管のエッジまたは外周に形成され、そして
このリッジの外壁は、管の外壁（すなわち、管の外周から延びるリッジの外壁）
である。ボアの外周に位置するリッジにおいては、このリッジの内壁は、チュー
ビングボアの外周から延びる。四角形のリッジの幅（１９）は、管の壁厚（２）
より小さく、好ましくは、この壁厚の約１／２未満であり、そしてより好ましく
は、この管壁厚の約１／４未満である。管は、代表的に、本明細書中の図面に示
すような、円形のボアを有する円である。この場合には、端面のリッジは、ほぼ
円形であり、そしてチュービングリング（すなわち、チュービング端面）の周囲
に延びる。流体相互接続管およびボアは、他の構造（例えば、楕円形、四角形な
ど）を有し得、そしてボアの外周の形状は、必ずしも管の外周と同じである必要
はない（例えば、円形管内の四角形ボア）。これらの場合において、端面のリッ
ジ（単数または複数）の経路は、管またはボアの外周の形状をとり得る。
このリッジの外壁は、管の外壁（すなわち、管の外周から延びるリッジの外壁）
である。ボアの外周に位置するリッジにおいては、このリッジの内壁は、チュー
ビングボアの外周から延びる。四角形のリッジの幅（１９）は、管の壁厚（２）
より小さく、好ましくは、この壁厚の約１／２未満であり、そしてより好ましく
は、この管壁厚の約１／４未満である。管は、代表的に、本明細書中の図面に示
すような、円形のボアを有する円である。この場合には、端面のリッジは、ほぼ
円形であり、そしてチュービングリング（すなわち、チュービング端面）の周囲
に延びる。流体相互接続管およびボアは、他の構造（例えば、楕円形、四角形な
ど）を有し得、そしてボアの外周の形状は、必ずしも管の外周と同じである必要
はない（例えば、円形管内の四角形ボア）。これらの場合において、端面のリッ
ジ（単数または複数）の経路は、管またはボアの外周の形状をとり得る。
【００４１】
チュービング端面においてリッジ（単数または複数）が存在することによって
、シール面積が減少し、そして付与力からの応力を集中させ、その結果、平坦な
チュービング端面に対して必要とされるよりずっと低い付与力によって、ずっと
高い界面応力が達成され得る。チュービングの端面において（特に、管の外周に
おいて）リッジ（単数または複数）が存在することにより、エラストマーにおけ
る微小バイアの貫入もまた、大いに減少される。
、シール面積が減少し、そして付与力からの応力を集中させ、その結果、平坦な
チュービング端面に対して必要とされるよりずっと低い付与力によって、ずっと
高い界面応力が達成され得る。チュービングの端面において（特に、管の外周に
おいて）リッジ（単数または複数）が存在することにより、エラストマーにおけ
る微小バイアの貫入もまた、大いに減少される。
【００４２】
図４Ａ〜Ｅは、例示的な相互接続管シーリング端面リッジ構造である。図４Ａ
は、図３Ａに示すような四角形のリッジの端面である。図４ＢおよびＣは、Ｖリ
ッジ（すなわち、Ｖ型リッジ）を示す。Ｖリッジの壁（１６）および（１７）は
、互いに向けて傾斜しており、チュービングボアの端部の上の選択された高さ（
１４）において、リッジの頂部（１８）の先端に来る。Ｖリッジの先端は、例え
ば、管の内壁と外壁との間の中間点に位置し得る（例えば、管の内壁と外壁との
間の半分の距離に位置するリッジの先端と中心を合わせられたＶリッジ）。Ｖリ
ッジの先端は、リッジの外壁がチュービングの外壁からボアに向けて上方に傾斜
した状態で、チュービングエッジに位置し得る（図４ＣのエッジＶリッジに示す
ように）。のＶリッジはまた、このリッジの内壁がチュービングの内壁から管の
外壁に向けて上方に傾斜した状態で、チュービングの内側エッジに位置し得る。
このリッジの壁の１つは、傾斜してこのリッジの頂部において先端を形成し得る
。図４Ｄは、外側エッジに位置する鋭角のリッジ（１２）を示し、ここで、この
リッジの内壁は傾斜しており、そして外壁は、チュービングの外壁に対して垂直
である（例えば、図示されるリッジは、管の外側エッジに向けて傾斜して、管の
外壁とともに約３０°の鋭角を形成し、この外壁は、このリッジの外壁を形成す
る）。鋭角リッジの先端は、この管の内壁と外壁との間の中間点に位置し得る。
リッジの先端または四角形リッジのエッジはまた、円形化され得る。図３Ａおよ
び４Ａ〜Ｄに示す端面リッジの各々は、チュービングボアに関して対称的な端面
の周囲の円形（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｏｒ ｒｏｕｎｄ）の経路に従う（ｆｏｌｌ
ｏｗ ｏｒ ｔｒａｃｅ）。端面上のリッジは、より渦状の、なお対称的な経路
に従い得るか、または端面上の非対称的な経路に従い得る。いずれの場合におい
ても、リッジは、完全な面シールが形成され得るように、チュービングボアの周
囲に位置しなければならない。
は、図３Ａに示すような四角形のリッジの端面である。図４ＢおよびＣは、Ｖリ
ッジ（すなわち、Ｖ型リッジ）を示す。Ｖリッジの壁（１６）および（１７）は
、互いに向けて傾斜しており、チュービングボアの端部の上の選択された高さ（
１４）において、リッジの頂部（１８）の先端に来る。Ｖリッジの先端は、例え
ば、管の内壁と外壁との間の中間点に位置し得る（例えば、管の内壁と外壁との
間の半分の距離に位置するリッジの先端と中心を合わせられたＶリッジ）。Ｖリ
ッジの先端は、リッジの外壁がチュービングの外壁からボアに向けて上方に傾斜
した状態で、チュービングエッジに位置し得る（図４ＣのエッジＶリッジに示す
ように）。のＶリッジはまた、このリッジの内壁がチュービングの内壁から管の
外壁に向けて上方に傾斜した状態で、チュービングの内側エッジに位置し得る。
このリッジの壁の１つは、傾斜してこのリッジの頂部において先端を形成し得る
。図４Ｄは、外側エッジに位置する鋭角のリッジ（１２）を示し、ここで、この
リッジの内壁は傾斜しており、そして外壁は、チュービングの外壁に対して垂直
である（例えば、図示されるリッジは、管の外側エッジに向けて傾斜して、管の
外壁とともに約３０°の鋭角を形成し、この外壁は、このリッジの外壁を形成す
る）。鋭角リッジの先端は、この管の内壁と外壁との間の中間点に位置し得る。
リッジの先端または四角形リッジのエッジはまた、円形化され得る。図３Ａおよ
び４Ａ〜Ｄに示す端面リッジの各々は、チュービングボアに関して対称的な端面
の周囲の円形（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｏｒ ｒｏｕｎｄ）の経路に従う（ｆｏｌｌ
ｏｗ ｏｒ ｔｒａｃｅ）。端面上のリッジは、より渦状の、なお対称的な経路
に従い得るか、または端面上の非対称的な経路に従い得る。いずれの場合におい
ても、リッジは、完全な面シールが形成され得るように、チュービングボアの周
囲に位置しなければならない。
【００４３】
管のシーリング端面は、同じかまたは異なる高さの、１より多いリッジを備え
得る。しかし、所定のリッジは、好ましくは、ボアの周囲のその経路に沿って同
一の高さを維持して、均一なシールの形成を保証する。例えば、リッジの頂部が
くぼまされて、複数の四角形または円形のリッジを形成し得る。あるいは、リッ
ジの一方または両方の壁が、段状にされるか、くぼまされるか、または他の様式
で形成されて、尖っているか、四角形であるか、または円形である、さらなるリ
ッジを提供し得る。図４Ｅは、複数のリッジの構造を示す。この場合には、半円
波の構造が四角形のリッジに与えられて、２つの円形化されたリッジを作製する
。
得る。しかし、所定のリッジは、好ましくは、ボアの周囲のその経路に沿って同
一の高さを維持して、均一なシールの形成を保証する。例えば、リッジの頂部が
くぼまされて、複数の四角形または円形のリッジを形成し得る。あるいは、リッ
ジの一方または両方の壁が、段状にされるか、くぼまされるか、または他の様式
で形成されて、尖っているか、四角形であるか、または円形である、さらなるリ
ッジを提供し得る。図４Ｅは、複数のリッジの構造を示す。この場合には、半円
波の構造が四角形のリッジに与えられて、２つの円形化されたリッジを作製する
。
【００４４】
シーリング端面上のリッジの数および構造の選択は、少なくとも部分的に、嵌
合するエラストマーシールの特性に依存する。例えば、図４Ａのリッジの四角形
の構造は、より柔軟なエラストマー（例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭ
Ｓ）、ウレタン（例えば、６０Ａウレタン）、またはラテックスゴム）との使用
のために好ましい。一方で、「咬合」構造（尖ったリッジ頂部を有する構造（図
４Ｂ〜Ｄ）のような）は、より剛性のシール材料（例えば、ショア８０ＡのＢｕ
ｎａ−Ｎ−ゴム）との使用のために好ましい。より高いショアＡ硬度値を示すエ
ラストマー材料は、一般に、より剛性である。リッジの型の選択はまた、部分的
には、適用、およびエラストマーシールを再使用することが意図されるか否かに
依存する。例えば、「咬合」構造（例えば、Ｖリッジ）の使用は、所定の材料と
ともにより強力な面シールを形成し得るが、この使用は、積層微小流体性デバイ
スの層であり得るエラストマーの有効寿命を減少させ得る。
合するエラストマーシールの特性に依存する。例えば、図４Ａのリッジの四角形
の構造は、より柔軟なエラストマー（例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭ
Ｓ）、ウレタン（例えば、６０Ａウレタン）、またはラテックスゴム）との使用
のために好ましい。一方で、「咬合」構造（尖ったリッジ頂部を有する構造（図
４Ｂ〜Ｄ）のような）は、より剛性のシール材料（例えば、ショア８０ＡのＢｕ
ｎａ−Ｎ−ゴム）との使用のために好ましい。より高いショアＡ硬度値を示すエ
ラストマー材料は、一般に、より剛性である。リッジの型の選択はまた、部分的
には、適用、およびエラストマーシールを再使用することが意図されるか否かに
依存する。例えば、「咬合」構造（例えば、Ｖリッジ）の使用は、所定の材料と
ともにより強力な面シールを形成し得るが、この使用は、積層微小流体性デバイ
スの層であり得るエラストマーの有効寿命を減少させ得る。
【００４５】
相互接続管の端面（４）のリッジ（１２）は、エラストマーを圧迫し、そして
このエラストマーと係合することが意図される。リッジ（１４）の高さは、所望
のシール係合深さを達成するよう選択され、これは、所望のシール特性（例えば
、シール強度、シール持続時間、シール再使用可能性など）を達成するために調
節され得る。リッジの高さは、エラストマー層の厚みより小さい。好ましい実施
形態においては、リッジの高さは、エラストマーの厚みの約１／２以下であり、
そしてより好ましくは、エラストマーの厚みの１／４以下である。本明細書中に
示す微小流体性デバイスにおいては、５／１０００インチ〜２０／１０００イン
チのリッジの高さが、面シールを形成するために首尾よく使用された。
このエラストマーと係合することが意図される。リッジ（１４）の高さは、所望
のシール係合深さを達成するよう選択され、これは、所望のシール特性（例えば
、シール強度、シール持続時間、シール再使用可能性など）を達成するために調
節され得る。リッジの高さは、エラストマー層の厚みより小さい。好ましい実施
形態においては、リッジの高さは、エラストマーの厚みの約１／２以下であり、
そしてより好ましくは、エラストマーの厚みの１／４以下である。本明細書中に
示す微小流体性デバイスにおいては、５／１０００インチ〜２０／１０００イン
チのリッジの高さが、面シールを形成するために首尾よく使用された。
【００４６】
リッジ付の端面構造は、所定のエラストマーシール材料を用いる所定の応用に
おいて使用するために、慣用的な実験（例えば、選択された力を選択されたエラ
ストマーおよび管端面構造に付与することによって形成されるシールの、圧力試
験）によって、容易に選択され得る。実験はまた、所定のリッジ構造を用いる所
定のシールエラストマーの持続時間および再使用可能性を評価するために、実施
され得る。好ましいシールは、塊状構造の欠損の前の、微小流体性デバイスに付
与され得る最大圧力付近までに、実質的な漏出を示さないシールである。約５０
ｐｓｉより高い圧力において漏出を示さないシールは、微小流体性デバイスとの
使用のために好ましい。約２５ｐｓｉより高い圧力において漏出を示さないシー
ルは、微小流体性デバイスにおいて有用である。
おいて使用するために、慣用的な実験（例えば、選択された力を選択されたエラ
ストマーおよび管端面構造に付与することによって形成されるシールの、圧力試
験）によって、容易に選択され得る。実験はまた、所定のリッジ構造を用いる所
定のシールエラストマーの持続時間および再使用可能性を評価するために、実施
され得る。好ましいシールは、塊状構造の欠損の前の、微小流体性デバイスに付
与され得る最大圧力付近までに、実質的な漏出を示さないシールである。約５０
ｐｓｉより高い圧力において漏出を示さないシールは、微小流体性デバイスとの
使用のために好ましい。約２５ｐｓｉより高い圧力において漏出を示さないシー
ルは、微小流体性デバイスにおいて有用である。
【００４７】
本明細書中に示すような面シールは、微小流体性チャネルへの流体相互接続を
形成するために、使用される。剛性の管（図１〜４に示す）は、大規模流体性チ
ャネルであるボアを有し、このボアを使用して、大規模流体性または中規模流体
性のデバイス要素またはデバイスへの流体接続を提供し得る。この管の寸法は、
代表的に、ボアの直径の変動によって、変化する。剛性の管は、微小流体性チャ
ネル（代表的に、微小流体性デバイス内）への流体の送達またはこのチャネルか
らの流体の除去のための導管を提供する。微小流体性デバイスの界面は、代表的
に、微小バイア（７）を、デバイスのエラストマーシールの頂部または外側層（
１０）に導入することによって、形成される。エラストマーシール層は、デバイ
スの頂部または外側層の全体または一部にわたって、延び得る。微小流体性デバ
イスは、複数のエラストマーシール層を、このデバイスの同じかまたは異なる微
小チャネルにアクセスする、同じかまたは異なる表面上に有し得る。所定の微小
流体性デバイスは、異なるエラストマーから作製される複数のシールを有し得る
。多層積層微小流体性デバイスにおいては、エラストマー層は、異なる層に位置
し得る。微小バイアが、当該分野において公知のように（例えば、エラストマー
を精密に（１／１０００インチ〜２／１０００インチまで）レーザー切断するこ
とによって）、エラストマーに形成される。微小流体性チャネルまたはデバイス
要素（例えば、弁）は、この微小バイアと、直接的にかまたは中規模流体チャネ
ルもしくはデバイス要素を介してかのいずれかで、流体連絡する。多層積層デバ
イスにおいて、エラストマーの下の層（単数または複数）が、微小流体性チャネ
ルまたはデバイス要素を形成し、そして微小バイアが、この微小流体性チャネル
またはデバイス要素と流体連絡する。
形成するために、使用される。剛性の管（図１〜４に示す）は、大規模流体性チ
ャネルであるボアを有し、このボアを使用して、大規模流体性または中規模流体
性のデバイス要素またはデバイスへの流体接続を提供し得る。この管の寸法は、
代表的に、ボアの直径の変動によって、変化する。剛性の管は、微小流体性チャ
ネル（代表的に、微小流体性デバイス内）への流体の送達またはこのチャネルか
らの流体の除去のための導管を提供する。微小流体性デバイスの界面は、代表的
に、微小バイア（７）を、デバイスのエラストマーシールの頂部または外側層（
１０）に導入することによって、形成される。エラストマーシール層は、デバイ
スの頂部または外側層の全体または一部にわたって、延び得る。微小流体性デバ
イスは、複数のエラストマーシール層を、このデバイスの同じかまたは異なる微
小チャネルにアクセスする、同じかまたは異なる表面上に有し得る。所定の微小
流体性デバイスは、異なるエラストマーから作製される複数のシールを有し得る
。多層積層微小流体性デバイスにおいては、エラストマー層は、異なる層に位置
し得る。微小バイアが、当該分野において公知のように（例えば、エラストマー
を精密に（１／１０００インチ〜２／１０００インチまで）レーザー切断するこ
とによって）、エラストマーに形成される。微小流体性チャネルまたはデバイス
要素（例えば、弁）は、この微小バイアと、直接的にかまたは中規模流体チャネ
ルもしくはデバイス要素を介してかのいずれかで、流体連絡する。多層積層デバ
イスにおいて、エラストマーの下の層（単数または複数）が、微小流体性チャネ
ルまたはデバイス要素を形成し、そして微小バイアが、この微小流体性チャネル
またはデバイス要素と流体連絡する。
【００４８】
微小流体性チャネルおよびデバイス要素を含む、微小流体性デバイスを作製す
るための種々の方法が公知である。好ましい実施形態において、本発明の流体相
互接続は、多層積層物として形成された微小流体性デバイス（微小流体性カート
リッジとも呼ばれる）を用いて使用される。多層積層物は、当該分野で公知であ
るように、構造的特徴、種々の寸法および形状のチャネル、流体貯蔵チャンバー
、流体経路決定スキーム（例えば、分配チャネル）、およびデバイス要素（例え
ば、重層された層にあるバルブ）（これらは、剛性支持フレーム（例えば、アク
リルもしくは他の適切な剛性プラスチックまたは適切な金属（例えば、ステンレ
ス鋼）から作製される）において、所望の相対的配置に保持される）を提供する
ことによって形成される。例示的多層積層微小流体性デバイスが、図９Ａの多層
堆積デバイスおよび図１０の電気泳動／等電フォーカシングデバイスの分解図に
示される。
るための種々の方法が公知である。好ましい実施形態において、本発明の流体相
互接続は、多層積層物として形成された微小流体性デバイス（微小流体性カート
リッジとも呼ばれる）を用いて使用される。多層積層物は、当該分野で公知であ
るように、構造的特徴、種々の寸法および形状のチャネル、流体貯蔵チャンバー
、流体経路決定スキーム（例えば、分配チャネル）、およびデバイス要素（例え
ば、重層された層にあるバルブ）（これらは、剛性支持フレーム（例えば、アク
リルもしくは他の適切な剛性プラスチックまたは適切な金属（例えば、ステンレ
ス鋼）から作製される）において、所望の相対的配置に保持される）を提供する
ことによって形成される。例示的多層積層微小流体性デバイスが、図９Ａの多層
堆積デバイスおよび図１０の電気泳動／等電フォーカシングデバイスの分解図に
示される。
【００４９】
所定の微小流体性デバイスは、１つ以上の流体入口または出口（エラストマー
においてマイクロバイアとともに形成される）を有し得、その入口または出口の
各々は、同じエラストマー層において形成されてももしくは異なるエラストマー
層において形成されてもよく、そして異なるエラストマー層において使用される
材料は、同じであってももしくは異なってもよい。
においてマイクロバイアとともに形成される）を有し得、その入口または出口の
各々は、同じエラストマー層において形成されてももしくは異なるエラストマー
層において形成されてもよく、そして異なるエラストマー層において使用される
材料は、同じであってももしくは異なってもよい。
【００５０】
面シールが、相互接続管（５）を、その管のボア（３）がエラストマーシール
層（１０）の微小流体性バイア（７）と整列されるように、そしてその管の端面
（４）が微小流体性デバイスの平面状のエラストマーシール層と接触するように
、配置することによって、形成される。十分な力が、完全なシールを形成するよ
うに、その管端面およびエラストマー層と実質的に垂直に、管および／微小流体
性デバイスに付与される。付与される力は、好ましくは、シールの圧力試験にお
いて２５ｐｓｉ以上の圧力を適用する際に漏れを示さない、完全な面シールを形
成するに十分である。より好ましくは、付与される力は、シールリッジ係合深さ
（好ましくは、リッジ全体およびその壁が、エラストマーと係合する）を最大に
するためおよびエラストマーをチュービングの端面の平面（非リッジ）領域と嵌
合接触するために十分である。
層（１０）の微小流体性バイア（７）と整列されるように、そしてその管の端面
（４）が微小流体性デバイスの平面状のエラストマーシール層と接触するように
、配置することによって、形成される。十分な力が、完全なシールを形成するよ
うに、その管端面およびエラストマー層と実質的に垂直に、管および／微小流体
性デバイスに付与される。付与される力は、好ましくは、シールの圧力試験にお
いて２５ｐｓｉ以上の圧力を適用する際に漏れを示さない、完全な面シールを形
成するに十分である。より好ましくは、付与される力は、シールリッジ係合深さ
（好ましくは、リッジ全体およびその壁が、エラストマーと係合する）を最大に
するためおよびエラストマーをチュービングの端面の平面（非リッジ）領域と嵌
合接触するために十分である。
【００５１】
力は、管およびエラストマーのいずれかもしくは両方に（例えば、エラストマ
ーを保有する微小流体性デバイスに力を付与することによって）付与され得、そ
して端面およびエラストマーシーリング表面と実質的に垂直である。界面構成要
素（端面リッジ（単数または複数）、エラストマーおよび微小バイアを有する）
は、典型的に、一緒にクランプされて、面シールを形成する。好ましい実施形態
において、界面構成要素は、１つ以上の微小流体性デバイスへの複数の相互接続
を提供する、複数の相互接続マニホルドにおいてともにシールされる。
ーを保有する微小流体性デバイスに力を付与することによって）付与され得、そ
して端面およびエラストマーシーリング表面と実質的に垂直である。界面構成要
素（端面リッジ（単数または複数）、エラストマーおよび微小バイアを有する）
は、典型的に、一緒にクランプされて、面シールを形成する。好ましい実施形態
において、界面構成要素は、１つ以上の微小流体性デバイスへの複数の相互接続
を提供する、複数の相互接続マニホルドにおいてともにシールされる。
【００５２】
本発明の流体相互接続は、本明細書中に示されるような界面マニホルドを使用
して形成され得る。本発明のマニホルドは、１つ以上の微小流体性デバイス中の
１つ以上の流体入口もしくは出口との相互接続の形成を提供する。このマニホル
ドは、１つ以上の微小流体性デバイスの微小バイアとの１つ以上の相互接続管の
選択的相対的位置決めを提供する。このマニホルドはまた、１つより多くの相互
接続面シールへ同時に力の付与を提供する。
して形成され得る。本発明のマニホルドは、１つ以上の微小流体性デバイス中の
１つ以上の流体入口もしくは出口との相互接続の形成を提供する。このマニホル
ドは、１つ以上の微小流体性デバイスの微小バイアとの１つ以上の相互接続管の
選択的相対的位置決めを提供する。このマニホルドはまた、１つより多くの相互
接続面シールへ同時に力の付与を提供する。
【００５３】
図５Ａは、本発明の例示的流体相互接続マニホルド（１００）の透視図を提供
する。例示されたマニホルドは、マニホルド本体（１０２）、歪み緩和要素（１
０５）およびクランプ機構（１１０）からなる。このマニホルド本体および歪み
緩和要素は、複数の相互接続管（１０３）のうちの１つを各々受容する、複数の
選択的に位置決めされたキャビティを有する。この歪み緩和要素は、マニホルド
本体上に（例えば、ネジ（１０７）を用いて脱着可能に）取り付けられ、歪み緩
和要素管キャビティ１０４とマニホルド本体の管キャビティ１０６（図５Ｂに示
される）が整列される。管（１０３）が、歪み緩和要素上のキャビティ（１０４
）に入り、そしてマニホルド本体中の管キャビティ（１０６）を通る。この管は
、微小流体性ボアを有する。ロッキング要素（１１１）は、キャビティ中の適所
に管を選択的に固定する。例示されるマニホルド中のロッキング要素は、歪み緩
和つば（１１２）（図５Ｂに示される）および止めネジ（１１３）を含む。各管
がマニホルド本体の底部から延びる長さは、管を適所にロックする前に調整され
得る。クランプフレーム（１２０）は、クランプオフセット要素（１１９）を介
してマニホルド本体に間接的に取り付けられる。クランプパッド（１１４）は、
クランプに協働的に連結され、そしてネジ（１２１）を調節することによって、
フレームとマニホルドの底部表面（１１７）との間を可動である。クランプパッ
ド（１１４）およびマニホルド本体（１０２）は、微小流体性デバイスを受容す
るためのキャビティ（１２５）を形成する。マニホルド本体は、その底部表面か
ら延びる複数の整列ピンもしくは位置合わせピン（１２２）を有する。位置合わ
せ穴を有する微小流体性デバイスが、位置合わせ穴（示さず）中に位置合わせピ
ン（１２２）と係合するように、適切な方向でクランプキャビティに導入される
。
する。例示されたマニホルドは、マニホルド本体（１０２）、歪み緩和要素（１
０５）およびクランプ機構（１１０）からなる。このマニホルド本体および歪み
緩和要素は、複数の相互接続管（１０３）のうちの１つを各々受容する、複数の
選択的に位置決めされたキャビティを有する。この歪み緩和要素は、マニホルド
本体上に（例えば、ネジ（１０７）を用いて脱着可能に）取り付けられ、歪み緩
和要素管キャビティ１０４とマニホルド本体の管キャビティ１０６（図５Ｂに示
される）が整列される。管（１０３）が、歪み緩和要素上のキャビティ（１０４
）に入り、そしてマニホルド本体中の管キャビティ（１０６）を通る。この管は
、微小流体性ボアを有する。ロッキング要素（１１１）は、キャビティ中の適所
に管を選択的に固定する。例示されるマニホルド中のロッキング要素は、歪み緩
和つば（１１２）（図５Ｂに示される）および止めネジ（１１３）を含む。各管
がマニホルド本体の底部から延びる長さは、管を適所にロックする前に調整され
得る。クランプフレーム（１２０）は、クランプオフセット要素（１１９）を介
してマニホルド本体に間接的に取り付けられる。クランプパッド（１１４）は、
クランプに協働的に連結され、そしてネジ（１２１）を調節することによって、
フレームとマニホルドの底部表面（１１７）との間を可動である。クランプパッ
ド（１１４）およびマニホルド本体（１０２）は、微小流体性デバイスを受容す
るためのキャビティ（１２５）を形成する。マニホルド本体は、その底部表面か
ら延びる複数の整列ピンもしくは位置合わせピン（１２２）を有する。位置合わ
せ穴を有する微小流体性デバイスが、位置合わせ穴（示さず）中に位置合わせピ
ン（１２２）と係合するように、適切な方向でクランプキャビティに導入される
。
【００５４】
図５Ｂは、図５Ａの例示的マニホルドの詳細を提供する。この分解図において
、マニホルド本体（１０６）中に管キャビティが観察され得る。さらに、ロッキ
ング要素の構成要素が、観察され得る。歪み緩和要素（１０５）の各管キャビテ
ィ中に、歪み緩和つばが存在する。止めネジ（１１３）が、歪み緩和要素の管キ
ャビティに入るネジ穴（１１４）中に提供される。このネジ穴中に止めネジを締
めると、つば（１１２）に横向きの力が付与され、このつばは、管キャビティ中
に管（１０３）を固定するように変形する。図面では見えないが、各管の端部（
１２３）が、マニホルドの底部表面から突出している。各管が突出する距離は、
管を適所に固定する前に、選択的に調整され得る。固定のための止めネジ機構は
、選択的に調整可能な止め具を示す。しかし、管は任意の機械的手段もしくは接
着手段により適所に固定され得、たとえば、管は、接着剤もしくはエポキシで適
所に固定され得る。
、マニホルド本体（１０６）中に管キャビティが観察され得る。さらに、ロッキ
ング要素の構成要素が、観察され得る。歪み緩和要素（１０５）の各管キャビテ
ィ中に、歪み緩和つばが存在する。止めネジ（１１３）が、歪み緩和要素の管キ
ャビティに入るネジ穴（１１４）中に提供される。このネジ穴中に止めネジを締
めると、つば（１１２）に横向きの力が付与され、このつばは、管キャビティ中
に管（１０３）を固定するように変形する。図面では見えないが、各管の端部（
１２３）が、マニホルドの底部表面から突出している。各管が突出する距離は、
管を適所に固定する前に、選択的に調整され得る。固定のための止めネジ機構は
、選択的に調整可能な止め具を示す。しかし、管は任意の機械的手段もしくは接
着手段により適所に固定され得、たとえば、管は、接着剤もしくはエポキシで適
所に固定され得る。
【００５５】
微小流体性デバイスクランプが、図５Ｂにより詳細に示される。クランプキャ
ビティ（１２５）が、クランプパッドとマニホルドの底部との間に示される。こ
のクランプパッドは、２つのクランプガイド（１２８）を介して、スライド可能
にクランプフレームと係合する。ネジ穴（１２９）にネジ（１２１）を締めると
、クランプパッドに対して上向きの力が及ぼされ、マニホルド底部（１１７）に
対してパッドが上昇もしくは低下する。微小流体性デバイスが、クランプキャビ
ティ中に、係合する位置合わせピンおよびマニホルド本体に上を向いて対向する
エラストマー層とともに位置決めされる場合、微小流体性デバイスを上昇させそ
してエラストマー層をマニホルド本体の底部および突出する管端部と接触させる
ように、ネジ（１２１）が締められる。このクランプは、相互接続管のすべての
端面と微小流体性デバイス上のエラストマー層（単数または複数）との間に完全
なシールを形成するように締められる。
ビティ（１２５）が、クランプパッドとマニホルドの底部との間に示される。こ
のクランプパッドは、２つのクランプガイド（１２８）を介して、スライド可能
にクランプフレームと係合する。ネジ穴（１２９）にネジ（１２１）を締めると
、クランプパッドに対して上向きの力が及ぼされ、マニホルド底部（１１７）に
対してパッドが上昇もしくは低下する。微小流体性デバイスが、クランプキャビ
ティ中に、係合する位置合わせピンおよびマニホルド本体に上を向いて対向する
エラストマー層とともに位置決めされる場合、微小流体性デバイスを上昇させそ
してエラストマー層をマニホルド本体の底部および突出する管端部と接触させる
ように、ネジ（１２１）が締められる。このクランプは、相互接続管のすべての
端面と微小流体性デバイス上のエラストマー層（単数または複数）との間に完全
なシールを形成するように締められる。
【００５６】
図５Ｃは、図５Ａおよび図５Ｂのマニホルドにおけるシール端面と相互接続管
との間の面シールの形成を示す。この図に示される管は、リッジ端面を有する。
この管は、マニホルドの底部から突出する。リッジの頂部からボア開口部を有す
る端面の平面への突出の長さ（Ｐ）は、所望されるように調節可能であるが、そ
の端面上に存在するリッジの高さにほぼ等しく示されている。微小流体性デバイ
ス（６）（多層積層物として示される）は、微小流体性チャネル（８）と流体連
絡した微小バイア（７）を備えた、エラストマー層（１０）を有する。このデバ
イスは、マニホルド底部表面（１１７）とクランプパッド（１１４）との間にク
ランプされる。この図において、クランプは、エラストマーが管端面と接触する
ように調整されている。一般的には、十分な力（Ｆ’）が、上記のように、所望
の強度のシールを達成するように付与される。リッジ端面管が使用される場合、
力は、好ましくは、最大シール係合深さが達成され（すなわち、端面リッジが完
全にエラストマーと係合する）そして非係合エラストマーがマニホルドの底部表
面と平面面接触するまで、クランプを介して付与される。
との間の面シールの形成を示す。この図に示される管は、リッジ端面を有する。
この管は、マニホルドの底部から突出する。リッジの頂部からボア開口部を有す
る端面の平面への突出の長さ（Ｐ）は、所望されるように調節可能であるが、そ
の端面上に存在するリッジの高さにほぼ等しく示されている。微小流体性デバイ
ス（６）（多層積層物として示される）は、微小流体性チャネル（８）と流体連
絡した微小バイア（７）を備えた、エラストマー層（１０）を有する。このデバ
イスは、マニホルド底部表面（１１７）とクランプパッド（１１４）との間にク
ランプされる。この図において、クランプは、エラストマーが管端面と接触する
ように調整されている。一般的には、十分な力（Ｆ’）が、上記のように、所望
の強度のシールを達成するように付与される。リッジ端面管が使用される場合、
力は、好ましくは、最大シール係合深さが達成され（すなわち、端面リッジが完
全にエラストマーと係合する）そして非係合エラストマーがマニホルドの底部表
面と平面面接触するまで、クランプを介して付与される。
【００５７】
このマニホルドは、端面リッジを有する管とともに示される。端面リッジを有
さない管もまた、このマニホルドにおいて使用され得る。特に示されないが、別
のシール構成は、エラストマー中の微小バイアに入るような大きさで整列された
、ボア外周にあるリッジを有する管を使用する。このような構成は、圧縮の際に
微小バイアが開いたままであることを確保するが、この構成の使用は、微小バイ
アに適合するリッジの非常に正確な適合および微小バイアと管の非常に正確な整
列を必要とする。
さない管もまた、このマニホルドにおいて使用され得る。特に示されないが、別
のシール構成は、エラストマー中の微小バイアに入るような大きさで整列された
、ボア外周にあるリッジを有する管を使用する。このような構成は、圧縮の際に
微小バイアが開いたままであることを確保するが、この構成の使用は、微小バイ
アに適合するリッジの非常に正確な適合および微小バイアと管の非常に正確な整
列を必要とする。
【００５８】
この管の正確な整列は、マニホルド本体における非常に正確な管キャビティの
形成により得られる。これらの管キャビティは、相互接続管との非常に緊密なス
ライディングフィットを提供するように、１インチの約１０００分の１〜２の精
度に形成される。歪み緩和キャビティ中の管キャビティは、歪み緩和つばに順応
する大きさであり、順にこの歪み緩和つばが相互接続管を受容する大きさである
。
形成により得られる。これらの管キャビティは、相互接続管との非常に緊密なス
ライディングフィットを提供するように、１インチの約１０００分の１〜２の精
度に形成される。歪み緩和キャビティ中の管キャビティは、歪み緩和つばに順応
する大きさであり、順にこの歪み緩和つばが相互接続管を受容する大きさである
。
【００５９】
上記のように、管端面が、マニホルドの底部表面にて、マニホルド本体管キャ
ビティから延びるかまたは突出する（距離Ｐ）。この管突出の長さは、マニホル
ド中の各管について個別に設定され得る。異なる管について増加もしくは減少し
た長さを有することが所望され得る。例えば、マニホルド中の選択された１つ以
上の相互接続での応力を増加させることが所望され得、これは、選択された間の
突出長さを増加させることによって達成され得る。微小流体性デバイスが所定の
力でマニホルドにクランプされる場合、より長く突出した管は（エラストマーが
微小流体性デバイスにおいて同じ層にあると仮定すると）、その管が接触するエ
ラストマーに対して、より強い局所圧迫（およびより局所的な応力）を課する。
例示されるマニホルドにおいて、多層積層微小流体性デバイスを用いる使用のた
めに、１インチの約１０００分の５〜２０の範囲の突出長さが使用されている。
上記のように、端面リッジの高さに管の突出長さを調整することが一般的には好
ましい。管の突出の正確な調整は、マニホルドのクランプキャビティに挿入され
かつマニホルド本体の底部表面と面接触している１組のカスタムジグを使用して
達成され得る。管が、所望のジグを適所に備える応力緩和要素を介してマニホル
ド本体に挿入され、そのジグに対してハードストップ（ｈａｒｄ ｓｔｏｐ）に
達する。この管は、次いで、止めネジを締めることによってかもしくは別の止め
機構を適用することによって、適所に固定される。
ビティから延びるかまたは突出する（距離Ｐ）。この管突出の長さは、マニホル
ド中の各管について個別に設定され得る。異なる管について増加もしくは減少し
た長さを有することが所望され得る。例えば、マニホルド中の選択された１つ以
上の相互接続での応力を増加させることが所望され得、これは、選択された間の
突出長さを増加させることによって達成され得る。微小流体性デバイスが所定の
力でマニホルドにクランプされる場合、より長く突出した管は（エラストマーが
微小流体性デバイスにおいて同じ層にあると仮定すると）、その管が接触するエ
ラストマーに対して、より強い局所圧迫（およびより局所的な応力）を課する。
例示されるマニホルドにおいて、多層積層微小流体性デバイスを用いる使用のた
めに、１インチの約１０００分の５〜２０の範囲の突出長さが使用されている。
上記のように、端面リッジの高さに管の突出長さを調整することが一般的には好
ましい。管の突出の正確な調整は、マニホルドのクランプキャビティに挿入され
かつマニホルド本体の底部表面と面接触している１組のカスタムジグを使用して
達成され得る。管が、所望のジグを適所に備える応力緩和要素を介してマニホル
ド本体に挿入され、そのジグに対してハードストップ（ｈａｒｄ ｓｔｏｐ）に
達する。この管は、次いで、止めネジを締めることによってかもしくは別の止め
機構を適用することによって、適所に固定される。
【００６０】
正方形のリッジ管（図５Ｃ）と図５Ａおよび図５Ｂのマニホルドデバイス中の
０．０１０”ラテックスゴムシールとの間に形成される例示的面シールは、１０
０ｐｓｉを超える圧力試験に耐えた。この用途において、０．００５”高、０．
０１５’’幅のリッジを保有するＰＥＥＫ管が、使用された。
０．０１０”ラテックスゴムシールとの間に形成される例示的面シールは、１０
０ｐｓｉを超える圧力試験に耐えた。この用途において、０．００５”高、０．
０１５’’幅のリッジを保有するＰＥＥＫ管が、使用された。
【００６１】
図６Ｃ〜Ｆは、マニホルドクランプに挿入される多層積層微小流体性デバイス
（１３０）を用いる本発明の流体相互接続マニホルドを示す。図６Ｂは、シール
層上にエラストマーシール（１０）および複数の微小バイア（７）を備えた、組
み立てられた例示的多層積層微小流体性デバイス（１３０）（微小流体性デバイ
スカートリッジとも呼ばれる）である。位置合わせピン穴が、デバイス（１３３
）において、エラストマー層にて示され、この穴は、このデバイスを通って延び
る。図６Ａは、図６Ｂの微小流体性デバイスのエラストマーシール層を示し、こ
れはまた、微小バイア（７）および位置合わせ穴（１３）を示す。図６Ｃ〜６Ｆ
は、それぞれ、図６Ａの微小流体性デバイスを適所に備えた、図５Ａおよび５Ｂ
の相互接続マニホルドの頂面図、底面図、側面図および正面図である。
（１３０）を用いる本発明の流体相互接続マニホルドを示す。図６Ｂは、シール
層上にエラストマーシール（１０）および複数の微小バイア（７）を備えた、組
み立てられた例示的多層積層微小流体性デバイス（１３０）（微小流体性デバイ
スカートリッジとも呼ばれる）である。位置合わせピン穴が、デバイス（１３３
）において、エラストマー層にて示され、この穴は、このデバイスを通って延び
る。図６Ａは、図６Ｂの微小流体性デバイスのエラストマーシール層を示し、こ
れはまた、微小バイア（７）および位置合わせ穴（１３）を示す。図６Ｃ〜６Ｆ
は、それぞれ、図６Ａの微小流体性デバイスを適所に備えた、図５Ａおよび５Ｂ
の相互接続マニホルドの頂面図、底面図、側面図および正面図である。
【００６２】
マニホルドと組み合わせて示される微小流体性デバイス（１１３）の機能は、
この実施形態の状況において重要ではない。１つ以上のエラストマーシール（１
０）が、本発明のマニホルドを用いる使用のために、このようなデバイス上の適
切な任意の位置に取り付けられ得る。
この実施形態の状況において重要ではない。１つ以上のエラストマーシール（１
０）が、本発明のマニホルドを用いる使用のために、このようなデバイス上の適
切な任意の位置に取り付けられ得る。
【００６３】
このマニホルドは、直線アレイにおける９つの相互接続管（１０３）とともに
示される。マニホルドは、多少の相互接続管に順応するように容易に構築され、
そしてそのマニホルド本体は、任意のアレイ形状へと容易に改変され得る。相互
接続が、微小流体の１つの表面（例えば、頂部表面）上に示されるが、微小流体
性性デバイスの別の表面（例えば、底部表面）上に提供され得る。この相互接続
は、頂部表面の１つの側面上に示されるが、微小流体性デバイスの表面上の任意
の点にて提供され得、たとえば、相互接続は、頂部表面もしくは底部表面の両側
、あるいは表面の中心付近に、提供され得る。
示される。マニホルドは、多少の相互接続管に順応するように容易に構築され、
そしてそのマニホルド本体は、任意のアレイ形状へと容易に改変され得る。相互
接続が、微小流体の１つの表面（例えば、頂部表面）上に示されるが、微小流体
性性デバイスの別の表面（例えば、底部表面）上に提供され得る。この相互接続
は、頂部表面の１つの側面上に示されるが、微小流体性デバイスの表面上の任意
の点にて提供され得、たとえば、相互接続は、頂部表面もしくは底部表面の両側
、あるいは表面の中心付近に、提供され得る。
【００６４】
図５ＡおよびＢにおいて、マニホルド本体、歪み緩和要素、クランプフレーム
およびクランプオフセットが、選択的に脱着可能（ネジ留め具を用いて互いに取
り付け可能）なように示される。このマニホルドのこれらの部分は、当該分野で
公知の手段により、単一本体として形成され得る。このクランプおよびマニホル
ドの形状および大きさは、任意の微小流体性デバイスを用いる使用に容易に適合
され得る。このマニホルドは、異なる型および大きさ（異なるＯ．Ｄ．またはＩ
．Ｄ．のいずれか）の管を用いる使用に容易に適合され得る。例示的マニホルド
は、種々の大きさで利用可能な、剛性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）
管（Ｕｐｃｈｕｒｃｈ）を使用する。
およびクランプオフセットが、選択的に脱着可能（ネジ留め具を用いて互いに取
り付け可能）なように示される。このマニホルドのこれらの部分は、当該分野で
公知の手段により、単一本体として形成され得る。このクランプおよびマニホル
ドの形状および大きさは、任意の微小流体性デバイスを用いる使用に容易に適合
され得る。このマニホルドは、異なる型および大きさ（異なるＯ．Ｄ．またはＩ
．Ｄ．のいずれか）の管を用いる使用に容易に適合され得る。例示的マニホルド
は、種々の大きさで利用可能な、剛性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）
管（Ｕｐｃｈｕｒｃｈ）を使用する。
【００６５】
示されるクランプ機構は、ネジを締めることによって達成される。代替の機械
的クランプ手段、電気機械的クランプ手段および空気圧クランプ手段が、面シー
ルを形成するようにエラストマーおよび管端面に所望の力を適用するために使用
され得る。クランプにより付与される力は、再現性のためにモニターおよび／ま
たは制御され得る。
的クランプ手段、電気機械的クランプ手段および空気圧クランプ手段が、面シー
ルを形成するようにエラストマーおよび管端面に所望の力を適用するために使用
され得る。クランプにより付与される力は、再現性のためにモニターおよび／ま
たは制御され得る。
【００６６】
本発明の第２の局面において、微小流体性デバイスから気体を内部送達および
除去するためのデバイスおよび方法が、提供される。
除去するためのデバイスおよび方法が、提供される。
【００６７】
図７は、流体入口（１５１）および流体出口（１５３）を備えた微小流体性キ
ャビティ要素（１５０）からの気体の送達もしくは除去のための微小スケールチ
ャネルシステムの断面の模式図である。このキャビティ中の流体流の方向が、図
では矢印により示される。チャネルの上部壁は、気体透過性で実質的に液体不透
過性の平面状膜（１５５）から形成される。微小流体性供給チャネル（１５７）
は、この膜（１５６）の外側に延びる複数の溝（１５９）と流体連絡している。
例示されるシステムにおいて、たった１つの壁のみがＧＰＬＩ膜を含み、キャビ
ティを形成する他の壁は、気体および液体に対して実質的に不透過性である。別
の実施形態において、キャビティの頂部壁および底部壁（図面に示される）の両
方（例えば、キャビティの向かい合う壁）は、ＧＰＬＩ膜から形成され得る。こ
の構成は、脱気効率の改善を提供する。
ャビティ要素（１５０）からの気体の送達もしくは除去のための微小スケールチ
ャネルシステムの断面の模式図である。このキャビティ中の流体流の方向が、図
では矢印により示される。チャネルの上部壁は、気体透過性で実質的に液体不透
過性の平面状膜（１５５）から形成される。微小流体性供給チャネル（１５７）
は、この膜（１５６）の外側に延びる複数の溝（１５９）と流体連絡している。
例示されるシステムにおいて、たった１つの壁のみがＧＰＬＩ膜を含み、キャビ
ティを形成する他の壁は、気体および液体に対して実質的に不透過性である。別
の実施形態において、キャビティの頂部壁および底部壁（図面に示される）の両
方（例えば、キャビティの向かい合う壁）は、ＧＰＬＩ膜から形成され得る。こ
の構成は、脱気効率の改善を提供する。
【００６８】
このシステムがキャビティに気体を送達するために使用される場合、供給チャ
ネル１５７は、１つ以上の気体供給源に接続される。弁および気体流制御が、微
小流体性デバイスの外側に提供され得る。気体が供給ラインに導入される場合、
気体は、溝１５９を通じて分配され、ＧＰＬＩ膜を通過し、そしてキャビティ１
５０に入る。このシステムが脱気のために使用される場合、供給チャネル１５７
が減圧供給源（例えば、減圧ポンプ）に接続される。弁が、微小流体性デバイス
の外側に提供され得、そして適用される減圧が、外部から制御され得る。減圧が
供給チャネル１５７に適用される場合、減圧は、溝１５９により膜に分配されて
、チャネルから気体を除去そしてチャネル中の液体から気体を除去する。
ネル１５７は、１つ以上の気体供給源に接続される。弁および気体流制御が、微
小流体性デバイスの外側に提供され得る。気体が供給ラインに導入される場合、
気体は、溝１５９を通じて分配され、ＧＰＬＩ膜を通過し、そしてキャビティ１
５０に入る。このシステムが脱気のために使用される場合、供給チャネル１５７
が減圧供給源（例えば、減圧ポンプ）に接続される。弁が、微小流体性デバイス
の外側に提供され得、そして適用される減圧が、外部から制御され得る。減圧が
供給チャネル１５７に適用される場合、減圧は、溝１５９により膜に分配されて
、チャネルから気体を除去そしてチャネル中の液体から気体を除去する。
【００６９】
所定のデバイスにおいて、同一の供給チャネルを使用して、減圧にし得、そし
て気体を供給し得るが、同時ではない。制御弁は、微小流体性デバイスに対して
外部に提供されて、気体流と減圧との間を切換え得る。例えば、減圧が適用され
て、システムが浸潤するのを容易にし、そしてその後、減圧がオフにされるか分
流され得、気体は供給チャネルを通して脱気されたキャビティに供給され得る。
て気体を供給し得るが、同時ではない。制御弁は、微小流体性デバイスに対して
外部に提供されて、気体流と減圧との間を切換え得る。例えば、減圧が適用され
て、システムが浸潤するのを容易にし、そしてその後、減圧がオフにされるか分
流され得、気体は供給チャネルを通して脱気されたキャビティに供給され得る。
【００７０】
図８は、本発明の脱気システムを使用する堆積分離モジュール（２００）の断
面の概略図である。例示された堆積デバイスの操作は、Ｍ．Ｒ．Ｈｏｌｌ，Ｋ．
ＭａｃｏｕｎｏｖａおよびＰ．Ｙａｇｅｒ（２０００）Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ
Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０００、３１９−３２２頁（Ａ．ｖａ
ｎ ｄｅｎ Ｂｅｒｇら編）Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈ
ｅｒｓ（これは、その全体が本明細書に参考として援用される）に記載される。
このモジュールは、粒子をサイズおよび密度で分離するように機能し、そしてそ
の操作は、堆積場フロー分別（ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ ｆｌ
ｏｗ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）の原理に基づく。このモジュールは、上部
壁（２０１）および下部壁（２０２）を有する主堆積キャビティ２０５を有する
。サンプルは、入口１５１でキャビティ中に導入される。生成物収集チャネル２
０７は、サンプル入口からの選択された距離Ｒにおいて、その上部壁で堆積チャ
ネルと流体連絡している。図示されるように、堆積キャビティは、傾いた（水平
から４５°で示される）キャビティで操作される。Ｈｏｌｌら（２０００）前出
で議論されるように、堆積長は、傾斜角、液体流速および分離されるべき粒子の
特徴に基づいて決定される。堆積キャビティの長さは、典型的には堆積長より長
くなるように選択される（好ましくは約２〜３倍の長さ）。粒子の混合物を含む
液体は、堆積キャビティの長さ（Ｌ）にそって流れ、そして粒子は、サイズおよ
び密度により分離される。より小さく、低密度の粒子は、液体中で浮上して（ｒ
ｉｓｅ）堆積キャビティの上部壁向って流れ、そして生成物収集チャネル２０７
に流れる。より大きな、密度の大きい粒子は、浮上せず、そして最終的に堆積キ
ャビティの末端の堆積溜め２０８に残留する。分離された生成物は、生成物出口
ポート１５３でモジュールから取り出され得る。分離された生成物は、別の機能
的微小流体性デバイス中に堆積モジュールを離れた後に流れ得る。
面の概略図である。例示された堆積デバイスの操作は、Ｍ．Ｒ．Ｈｏｌｌ，Ｋ．
ＭａｃｏｕｎｏｖａおよびＰ．Ｙａｇｅｒ（２０００）Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ
Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０００、３１９−３２２頁（Ａ．ｖａ
ｎ ｄｅｎ Ｂｅｒｇら編）Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈ
ｅｒｓ（これは、その全体が本明細書に参考として援用される）に記載される。
このモジュールは、粒子をサイズおよび密度で分離するように機能し、そしてそ
の操作は、堆積場フロー分別（ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ ｆｌ
ｏｗ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）の原理に基づく。このモジュールは、上部
壁（２０１）および下部壁（２０２）を有する主堆積キャビティ２０５を有する
。サンプルは、入口１５１でキャビティ中に導入される。生成物収集チャネル２
０７は、サンプル入口からの選択された距離Ｒにおいて、その上部壁で堆積チャ
ネルと流体連絡している。図示されるように、堆積キャビティは、傾いた（水平
から４５°で示される）キャビティで操作される。Ｈｏｌｌら（２０００）前出
で議論されるように、堆積長は、傾斜角、液体流速および分離されるべき粒子の
特徴に基づいて決定される。堆積キャビティの長さは、典型的には堆積長より長
くなるように選択される（好ましくは約２〜３倍の長さ）。粒子の混合物を含む
液体は、堆積キャビティの長さ（Ｌ）にそって流れ、そして粒子は、サイズおよ
び密度により分離される。より小さく、低密度の粒子は、液体中で浮上して（ｒ
ｉｓｅ）堆積キャビティの上部壁向って流れ、そして生成物収集チャネル２０７
に流れる。より大きな、密度の大きい粒子は、浮上せず、そして最終的に堆積キ
ャビティの末端の堆積溜め２０８に残留する。分離された生成物は、生成物出口
ポート１５３でモジュールから取り出され得る。分離された生成物は、別の機能
的微小流体性デバイス中に堆積モジュールを離れた後に流れ得る。
【００７１】
堆積キャビティの下部壁は、ＧＰＬＩ膜１５５ａから形成され、そして減圧は
、減圧供給ライン１５７ａと流体連絡している複数の溝（１５９ａ）を通して膜
の後ろ側に適用される。生成物収集チャネルの上部壁は、ＧＰＬＩ膜１５５ｂか
ら形成され、そして減圧は、第２の減圧供給チャネル１５９ｂおよび第２の組の
溝１５９ｂを通して、この膜に適用される。減圧供給ライン１５９ａおよびｂは
、デバイスへの単一の減圧入口において収束し得るか、または独立して供給され
得る。堆積モジュールの操作の間の、堆積キャビティおよび生成物チャネルへの
減圧の適用は、粒子分離のためのデバイスの機能に不利に影響しなかった。
、減圧供給ライン１５７ａと流体連絡している複数の溝（１５９ａ）を通して膜
の後ろ側に適用される。生成物収集チャネルの上部壁は、ＧＰＬＩ膜１５５ｂか
ら形成され、そして減圧は、第２の減圧供給チャネル１５９ｂおよび第２の組の
溝１５９ｂを通して、この膜に適用される。減圧供給ライン１５９ａおよびｂは
、デバイスへの単一の減圧入口において収束し得るか、または独立して供給され
得る。堆積モジュールの操作の間の、堆積キャビティおよび生成物チャネルへの
減圧の適用は、粒子分離のためのデバイスの機能に不利に影響しなかった。
【００７２】
種々の材料が、ＧＰＬＩ膜として使用され得る。本発明のデバイスにおける使
用に適切なＧＰＬＩ膜は、気体に透過性であり、そして液体（例えば、水または
水溶液）に対して実質的に不透過性の任意の材料から作製され得る。適切な膜と
しては、半透過性またはマイクロ孔性のポリマー材料（ポリジメチルシロキサン
（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレンプロピレンポリマー、およびフェノール性ポリエチレンを含む）、ポ
リテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）
またはポリスルホンから形成される材料）が挙げられる。種々の適切なＧＰＬＩ
ポリマー材料は、市販されている（例えば、ＭｕｐｏｒTM（Ｐｏｒｅｘ Ｃｏｒ
ｐ．，Ｆａｉｒｂｕｒｎ ＧＡ）として入手可能なＰＴＦＥ材料）か、または当
該分野で公知の方法または周知の方法の慣用適用により調製され得る。マイクロ
孔性またはナノ孔性（ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ）固体（例えば、疎水性ナノ孔性シ
リコン）はまた、ＧＰＬＩ膜として使用され得る。ナノ孔性シリカは、米国特許
第６，０２２，８１２号；同第６，０３７，２７５号；同第６，０４５，６７７
号；同第６，０４８，８０４号；同第６，０５４，２０６号に記載される。疎水
性ナノ孔性シリカは、国際出願公開ＷＯ００／１３２２２（２０００年３月３日
）およびＷＯ００／４４０３６（２０００年７月２７日）に記載される。これら
の米国特許および公開された国際出願の全ては、ナノ孔性シリカおよび疎水性ナ
ノ孔性シリカに関する教示について、本明細書中に参考として援用される。大部
分の微小流体性デバイス適用は、水または水溶液を使用するので、好ましい膜は
、疎水性かつ実質的に水に対して不透過性である。ＰＤＭＳ膜は、脱気適用のた
めに現在では好ましいスピンキャストされたＰＤＭＳ膜（厚さ０．２０インチ）
は、匹敵する厚さのＰＴＦＥ膜と比較して、多層積層デバイスにおけるかなり速
い脱気を提供することが見出された。ＰＤＭＳ膜（厚さ０．０２０インチ）は、
硬化剤１重量部に対して、１０重量部のＳｙｌｇａｎｄ１８４（Ｄｏｗ Ｃｏｒ
ｎｉｎｇ）シリコーンエラストマーのスピンキャストにより調製された。ＰＤＭ
Ｓ膜は、同じ厚さのＰＦＥ膜よりも高い気体透過性を有する。より高い気体透過
性を有する膜は、一般的に脱気適用における使用に好ましい。気体送達適用につ
いては、高透過性膜はまた好ましい。しかし、所定の適用において、選択的気体
導入を達成するために、より低い透過性を選択することが所望され得る。
用に適切なＧＰＬＩ膜は、気体に透過性であり、そして液体（例えば、水または
水溶液）に対して実質的に不透過性の任意の材料から作製され得る。適切な膜と
しては、半透過性またはマイクロ孔性のポリマー材料（ポリジメチルシロキサン
（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレンプロピレンポリマー、およびフェノール性ポリエチレンを含む）、ポ
リテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）
またはポリスルホンから形成される材料）が挙げられる。種々の適切なＧＰＬＩ
ポリマー材料は、市販されている（例えば、ＭｕｐｏｒTM（Ｐｏｒｅｘ Ｃｏｒ
ｐ．，Ｆａｉｒｂｕｒｎ ＧＡ）として入手可能なＰＴＦＥ材料）か、または当
該分野で公知の方法または周知の方法の慣用適用により調製され得る。マイクロ
孔性またはナノ孔性（ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ）固体（例えば、疎水性ナノ孔性シ
リコン）はまた、ＧＰＬＩ膜として使用され得る。ナノ孔性シリカは、米国特許
第６，０２２，８１２号；同第６，０３７，２７５号；同第６，０４５，６７７
号；同第６，０４８，８０４号；同第６，０５４，２０６号に記載される。疎水
性ナノ孔性シリカは、国際出願公開ＷＯ００／１３２２２（２０００年３月３日
）およびＷＯ００／４４０３６（２０００年７月２７日）に記載される。これら
の米国特許および公開された国際出願の全ては、ナノ孔性シリカおよび疎水性ナ
ノ孔性シリカに関する教示について、本明細書中に参考として援用される。大部
分の微小流体性デバイス適用は、水または水溶液を使用するので、好ましい膜は
、疎水性かつ実質的に水に対して不透過性である。ＰＤＭＳ膜は、脱気適用のた
めに現在では好ましいスピンキャストされたＰＤＭＳ膜（厚さ０．２０インチ）
は、匹敵する厚さのＰＴＦＥ膜と比較して、多層積層デバイスにおけるかなり速
い脱気を提供することが見出された。ＰＤＭＳ膜（厚さ０．０２０インチ）は、
硬化剤１重量部に対して、１０重量部のＳｙｌｇａｎｄ１８４（Ｄｏｗ Ｃｏｒ
ｎｉｎｇ）シリコーンエラストマーのスピンキャストにより調製された。ＰＤＭ
Ｓ膜は、同じ厚さのＰＦＥ膜よりも高い気体透過性を有する。より高い気体透過
性を有する膜は、一般的に脱気適用における使用に好ましい。気体送達適用につ
いては、高透過性膜はまた好ましい。しかし、所定の適用において、選択的気体
導入を達成するために、より低い透過性を選択することが所望され得る。
【００７３】
本発明の気体送達／除去システムは、多層積層微小流体性デバイス（例えば、
公開国際出願Ｈｏｌｌら、ＷＯ９９／６０３９７および係属中の米国特許出願０
９／４２８，８０４（１９９７年１０月２８日出願）に記載されるデバイス）に
おいて容易に実施される。図９Ａは、図８に示されるように、頂部（２０１）ア
クリルフレームと底部（２０３）アクリルフレームとの間に組立てられる１３層
の積層で実施された、堆積モジュールの分解斜視図である。組立てられたデバイ
ス２００は、図９Ｂに示される。図９Ａにおいて分解されたデバイスは、操作の
際のように傾いていることに注目のこと。このようなデバイスにおいて、層はマ
イラーまたは接着剤−キャリア−接着剤積層（ＡＣＡ）であり、接着剤が感圧性
接着剤である場合、設計特徴は、エッチングされるか、またより好ましくは層お
よびデバイス要素（例えば、積層に組立てる際に形成されるチャネルまたはキャ
ビティ）にレーザー切断される。マイラーおよびＡＣＡ層ならびにフレームは、
典型的には、組立てのために層の整列を容易にする位置合わせホールを備える。
好ましくはＡＣＡ層は、マイラーキャリア上の感圧性接着剤（例えば、３Ｍ−１
１５１接着剤（３Ｍにより生産））である。以下の図９Ａの議論において、図８
に示されるデバイスの特徴が参照される。
公開国際出願Ｈｏｌｌら、ＷＯ９９／６０３９７および係属中の米国特許出願０
９／４２８，８０４（１９９７年１０月２８日出願）に記載されるデバイス）に
おいて容易に実施される。図９Ａは、図８に示されるように、頂部（２０１）ア
クリルフレームと底部（２０３）アクリルフレームとの間に組立てられる１３層
の積層で実施された、堆積モジュールの分解斜視図である。組立てられたデバイ
ス２００は、図９Ｂに示される。図９Ａにおいて分解されたデバイスは、操作の
際のように傾いていることに注目のこと。このようなデバイスにおいて、層はマ
イラーまたは接着剤−キャリア−接着剤積層（ＡＣＡ）であり、接着剤が感圧性
接着剤である場合、設計特徴は、エッチングされるか、またより好ましくは層お
よびデバイス要素（例えば、積層に組立てる際に形成されるチャネルまたはキャ
ビティ）にレーザー切断される。マイラーおよびＡＣＡ層ならびにフレームは、
典型的には、組立てのために層の整列を容易にする位置合わせホールを備える。
好ましくはＡＣＡ層は、マイラーキャリア上の感圧性接着剤（例えば、３Ｍ−１
１５１接着剤（３Ｍにより生産））である。以下の図９Ａの議論において、図８
に示されるデバイスの特徴が参照される。
【００７４】
これらの層の中心付近から始めて、堆積キャビティは、リボンスプリッタ層２
１２と、ＧＰＬＩ膜２１１（０．０２インチ厚のスピンキャストされた（ｓｐｕ
ｎ ｃａｓｔ）ＰＤＭＳが使用された）およびこの膜の外側表面の減圧プレナム
層２１３（マイラー）との間のＡＣＡ層２１０に形成される。リボンスプリッタ
は、生成物収集チャネル（）と堆積キャビティ（）との間の接続を形成するよう
に、切断された溝（２１５）を有する。生成物チャネルは、ＡＣＡ層２１４中に
レーザー切断されたキャビティ（２１６）から形成される。生成物チャネルから
排出チャネルへの経路決定チャネル２１７もまた、層２１４に提供される。生成
物チャネルは、リボンスプリッタ層２１２と第二のＧＰＬＩ膜２１８（これは、
層２１４内の生成物チャネルキャビティにその形状が適合する）との間に、層２
１４を用いて形成される。第二の減圧プレナム層（２１９）は、膜の外側表面に
位置決めされる。減圧プレナム層は、複数の穴または溝（２２０）を有し、これ
らの穴または溝は、その層を通って延び、そしてＧＰＬＩ膜に接触する層の範囲
にわたって分布する。減圧伝達層２２１および２２２は、減圧プレナム層に隣接
して位置決めされる。減圧伝達層の外側表面は、層内に延びる穴の列を有し（層
２２２の外側層を参照のこと）、そして減圧伝達層の内側表面は、層２２１の内
側表面に示されるように、その層の外側表面上の少なくとも１つの穴と流体連絡
する複数の溝（２２３）を有する。これらの溝は、プレナムの範囲にわたる減圧
の分配のために機能する。上部および下部減圧経路決定チャネル層（２２４およ
び２２５）は、減圧伝達層に隣接して位置決めされる。経路決定層内のチャネル
は、減圧伝達層の外側表面上の穴と整列され、そしてその層の側面に延び、減圧
入口ポートに延びる。頂部および底部マイラーキャップ層（それぞれ、２２６お
よび２２８）は、層アセンブリを終了させる。経路決定チャネルは、減圧経路決
定層とキャップ層との間に形成される。図６Ｂに図示される、微小バイア（７）
を有するエラストマー層（２３０）は、シール付着層を介して上部キャップ層（
２２６）に接着される。上に説明したように、このエラストマーは、流体チャネ
ルへの相互接続の形成を提供する。層アセンブリは、図９Ｂに図示されるように
、頂部フレームと底部フレームとの間に、クランプ、ネジまたは他の適切な留め
具で、固定され得る。デバイスの層のアセンブリは、図８に図示されるような内
部構造を提供する。
１２と、ＧＰＬＩ膜２１１（０．０２インチ厚のスピンキャストされた（ｓｐｕ
ｎ ｃａｓｔ）ＰＤＭＳが使用された）およびこの膜の外側表面の減圧プレナム
層２１３（マイラー）との間のＡＣＡ層２１０に形成される。リボンスプリッタ
は、生成物収集チャネル（）と堆積キャビティ（）との間の接続を形成するよう
に、切断された溝（２１５）を有する。生成物チャネルは、ＡＣＡ層２１４中に
レーザー切断されたキャビティ（２１６）から形成される。生成物チャネルから
排出チャネルへの経路決定チャネル２１７もまた、層２１４に提供される。生成
物チャネルは、リボンスプリッタ層２１２と第二のＧＰＬＩ膜２１８（これは、
層２１４内の生成物チャネルキャビティにその形状が適合する）との間に、層２
１４を用いて形成される。第二の減圧プレナム層（２１９）は、膜の外側表面に
位置決めされる。減圧プレナム層は、複数の穴または溝（２２０）を有し、これ
らの穴または溝は、その層を通って延び、そしてＧＰＬＩ膜に接触する層の範囲
にわたって分布する。減圧伝達層２２１および２２２は、減圧プレナム層に隣接
して位置決めされる。減圧伝達層の外側表面は、層内に延びる穴の列を有し（層
２２２の外側層を参照のこと）、そして減圧伝達層の内側表面は、層２２１の内
側表面に示されるように、その層の外側表面上の少なくとも１つの穴と流体連絡
する複数の溝（２２３）を有する。これらの溝は、プレナムの範囲にわたる減圧
の分配のために機能する。上部および下部減圧経路決定チャネル層（２２４およ
び２２５）は、減圧伝達層に隣接して位置決めされる。経路決定層内のチャネル
は、減圧伝達層の外側表面上の穴と整列され、そしてその層の側面に延び、減圧
入口ポートに延びる。頂部および底部マイラーキャップ層（それぞれ、２２６お
よび２２８）は、層アセンブリを終了させる。経路決定チャネルは、減圧経路決
定層とキャップ層との間に形成される。図６Ｂに図示される、微小バイア（７）
を有するエラストマー層（２３０）は、シール付着層を介して上部キャップ層（
２２６）に接着される。上に説明したように、このエラストマーは、流体チャネ
ルへの相互接続の形成を提供する。層アセンブリは、図９Ｂに図示されるように
、頂部フレームと底部フレームとの間に、クランプ、ネジまたは他の適切な留め
具で、固定され得る。デバイスの層のアセンブリは、図８に図示されるような内
部構造を提供する。
【００７５】
図９Ｂは、図９Ａの組み立てられた多層積層デバイス（２５０）の頂面図であ
る。この図において、エラストマーは、デバイスからの種々の投入（ｉｎｐｕｔ
）ポートおよび排出（ｏｕｔｐｕｔ）ポートを示すために、除去されている。種
々の内部チャネルが、この図に図示される。サンプル投入２６０、生成物排出２
６１、および堆積物排出２６２は、それぞれ、チャネル２６３，２６４，および
２６５に接続する。減圧入口２６６は、ＧＰＬＩ膜の両方に、減圧を供給するた
めに、チャネル２６７および２６８の両方に接続する。この図は、デバイスの幅
（Ｗ）および長さ（Ｌ）の図を提供する。このデバイスは、中間視的範囲の長さ
および幅、ならびに３００μｍ以下の微視的範囲の深さ（すなわち、キャビティ
深さ、キャビティを形成する層の間の距離）（代表的に、約１００〜３００μｍ
の深さ）を有して、広くかつ平坦である。
る。この図において、エラストマーは、デバイスからの種々の投入（ｉｎｐｕｔ
）ポートおよび排出（ｏｕｔｐｕｔ）ポートを示すために、除去されている。種
々の内部チャネルが、この図に図示される。サンプル投入２６０、生成物排出２
６１、および堆積物排出２６２は、それぞれ、チャネル２６３，２６４，および
２６５に接続する。減圧入口２６６は、ＧＰＬＩ膜の両方に、減圧を供給するた
めに、チャネル２６７および２６８の両方に接続する。この図は、デバイスの幅
（Ｗ）および長さ（Ｌ）の図を提供する。このデバイスは、中間視的範囲の長さ
および幅、ならびに３００μｍ以下の微視的範囲の深さ（すなわち、キャビティ
深さ、キャビティを形成する層の間の距離）（代表的に、約１００〜３００μｍ
の深さ）を有して、広くかつ平坦である。
【００７６】
減圧が、堆積キャビティおよび生成物チャネルに適用されて、デバイスの浸潤
を容易にする。本発明の脱気システムは、高い幅／深さアスペクト比を有するキ
ャビティ要素を有するデバイスの浸潤において特に有用である。このシステムは
、約２５より大きいか、または約２５に等しいアスペクト比を有するキャビティ
要素について、特に有用である。広く、平坦な微小流体性デバイスは、約２５〜
数百の範囲の幅／深さアスペクト比を有し得る。デバイスの浸潤は、一般に、ア
スペクト比が２５より大きくなるにつれて、より困難となる。
を容易にする。本発明の脱気システムは、高い幅／深さアスペクト比を有するキ
ャビティ要素を有するデバイスの浸潤において特に有用である。このシステムは
、約２５より大きいか、または約２５に等しいアスペクト比を有するキャビティ
要素について、特に有用である。広く、平坦な微小流体性デバイスは、約２５〜
数百の範囲の幅／深さアスペクト比を有し得る。デバイスの浸潤は、一般に、ア
スペクト比が２５より大きくなるにつれて、より困難となる。
【００７７】
図１０は、本発明の脱気システム（３００）を有する、電気泳動／等電モジュ
ールの分解図を示す。図示されたデバイスにおいて、減圧が、電気泳動／等電分
離チャンバの上部壁および下部壁に適用される。広い、平坦な分離チャンバが、
層３０１〜３０３を組み合わせることによって形成される。これらの層は、上部
（３０２）および下部（３０３）分離チャンバならびに介在するスプリッタ面（
３０１）を提供する。分離チャンバは、電極層３０４と３０５との間に形成され
る。多孔性電極（３０７および３０８）は、プレナム層に金をスパッタリングす
ることによって、調製される。電極層は、気体および液体に対して多孔性である
。プレナム層は、層を通る穴または溝のある分布を有し、そしてこの場合、これ
らの穴または溝は、分離チャンバの範囲に適合する範囲にわたって分布される。
金は、層の通過を妨害することなく、プレナムの両側にスパッタリングされる。
電気的接続は、電極への電圧の印加のために、提供される。
ールの分解図を示す。図示されたデバイスにおいて、減圧が、電気泳動／等電分
離チャンバの上部壁および下部壁に適用される。広い、平坦な分離チャンバが、
層３０１〜３０３を組み合わせることによって形成される。これらの層は、上部
（３０２）および下部（３０３）分離チャンバならびに介在するスプリッタ面（
３０１）を提供する。分離チャンバは、電極層３０４と３０５との間に形成され
る。多孔性電極（３０７および３０８）は、プレナム層に金をスパッタリングす
ることによって、調製される。電極層は、気体および液体に対して多孔性である
。プレナム層は、層を通る穴または溝のある分布を有し、そしてこの場合、これ
らの穴または溝は、分離チャンバの範囲に適合する範囲にわたって分布される。
金は、層の通過を妨害することなく、プレナムの両側にスパッタリングされる。
電気的接続は、電極への電圧の印加のために、提供される。
【００７８】
このデバイスの残りの層は、図９Ａのデバイスにおける層と類似する。ＧＰＬ
Ｉ透過性膜（３０９および３１０）は、多孔性電極の外側表面をカバーし、そし
て減圧が、減圧伝達層（３１１および３１２）および減圧経路決定層（３１３お
よび３１４）およびマイラーキャップ層を介して膜に供給される。エラストマー
層が、接着シール付着層を用いて上部マイラーキャップ層に付着されて、上に説
明されるように、デバイス上の入口ポートおよび出口ポートへのシールを提供す
る。
Ｉ透過性膜（３０９および３１０）は、多孔性電極の外側表面をカバーし、そし
て減圧が、減圧伝達層（３１１および３１２）および減圧経路決定層（３１３お
よび３１４）およびマイラーキャップ層を介して膜に供給される。エラストマー
層が、接着シール付着層を用いて上部マイラーキャップ層に付着されて、上に説
明されるように、デバイス上の入口ポートおよび出口ポートへのシールを提供す
る。
【００７９】
本発明の内部気体送達および／または脱気システムを組み込む微小流体性デバ
イスは、本発明の流体相互接続および相互接続マニホルドデバイスと組み合わせ
て使用され得る。例えば、図９Ｂに図示される多層積層微小流体性堆積デバイス
は、ポートと整列した微小バイアを備える、サンプル入口ポート、減圧入口ポー
ト、生成物出口ポート、および堆積物出口ポートにわたるエラストマー層を備え
る。位置合わせピン穴もまた、図示されるデバイスに提供される。このデバイス
は、図６Ｃ〜６Ｆに図示されるマニホルドのクランプに、マニホルド本体の底部
に面するエラストマーシールと共に挿入され、本体から延びる位置合わせピンが
係合される。相互接続管は、作動する入口および出口の各々についてマニホルド
中に提供される。相互接続管の各々の突出距離が選択され、管が固定される。ク
ランプが締められると、入口微小バイアおよび出口微小バイアを有する面シール
が形成される。サンプルが導入され、そして減圧が適切な相互接続管を通して適
用される。生成物および堆積物は、適切な相互接続管を通してデバイスから取り
出され得る。類似の様式で、図１０に図示される層から組み立てられる電気泳動
／等電濃度モジュールが、本発明の流体相互接続モジュールと組み合わせて使用
され得る。
イスは、本発明の流体相互接続および相互接続マニホルドデバイスと組み合わせ
て使用され得る。例えば、図９Ｂに図示される多層積層微小流体性堆積デバイス
は、ポートと整列した微小バイアを備える、サンプル入口ポート、減圧入口ポー
ト、生成物出口ポート、および堆積物出口ポートにわたるエラストマー層を備え
る。位置合わせピン穴もまた、図示されるデバイスに提供される。このデバイス
は、図６Ｃ〜６Ｆに図示されるマニホルドのクランプに、マニホルド本体の底部
に面するエラストマーシールと共に挿入され、本体から延びる位置合わせピンが
係合される。相互接続管は、作動する入口および出口の各々についてマニホルド
中に提供される。相互接続管の各々の突出距離が選択され、管が固定される。ク
ランプが締められると、入口微小バイアおよび出口微小バイアを有する面シール
が形成される。サンプルが導入され、そして減圧が適切な相互接続管を通して適
用される。生成物および堆積物は、適切な相互接続管を通してデバイスから取り
出され得る。類似の様式で、図１０に図示される層から組み立てられる電気泳動
／等電濃度モジュールが、本発明の流体相互接続モジュールと組み合わせて使用
され得る。
【００８０】
当業者は、本明細書に具体的に開示される以外のデバイス構成、材料および手
順が、本明細書に広く記載されるような本発明の実行のために、過度の実験を行
うことなく、容易に適用され得るか、または容易に適合され得ることを、理解す
る。例えば、図９Ａ、９Ｂおよび１０の多重積層微小流体性デバイスは、１つ以
上の微小流体性キャビティ要素の脱気のために例示される。これらの図に図示さ
れるような類似のＧＰＬＩ膜および供給微小流体性チャネルが、選択された微小
流体性キャビティ要素への選択された分圧の気体の送達のための気体伝達チャネ
ルおよび気体分配チャネルとして使用され得る。
順が、本明細書に広く記載されるような本発明の実行のために、過度の実験を行
うことなく、容易に適用され得るか、または容易に適合され得ることを、理解す
る。例えば、図９Ａ、９Ｂおよび１０の多重積層微小流体性デバイスは、１つ以
上の微小流体性キャビティ要素の脱気のために例示される。これらの図に図示さ
れるような類似のＧＰＬＩ膜および供給微小流体性チャネルが、選択された微小
流体性キャビティ要素への選択された分圧の気体の送達のための気体伝達チャネ
ルおよび気体分配チャネルとして使用され得る。
【００８１】
本明細書中に引用される全ての参考文献は、それらが本明細書中の開示と矛盾
しない程度に、本明細書中で参考として援用される。
しない程度に、本明細書中で参考として援用される。
【図１】
図１Ａは、管とエラストマー層との間に形成された、面シールの概略断面図で
ある。図１Ｂは、平坦な（リッジのない）チュービング端面の断面積を示す。
ある。図１Ｂは、平坦な（リッジのない）チュービング端面の断面積を示す。
【図２】
図２Ａ〜Ｅは、面シールに関するいくつかの欠陥の様式の、概略断面図である
。図２ＤおよびＥは、チャネル閉塞に対する増加した力（Ｆ１＜Ｆ２）の効果を
比較する。
。図２ＤおよびＥは、チャネル閉塞に対する増加した力（Ｆ１＜Ｆ２）の効果を
比較する。
【図３】
図３Ａは、リッジ付の端面を有する管を用いて形成された面シールの、概略断
面図である。図３Ｂは、リッジを有する管端面の詳細図である。
面図である。図３Ｂは、リッジを有する管端面の詳細図である。
【図４】
図４Ａ〜Ｅは、例示的な相互接続管シーリング端面構造である。図４Ａは、四
角形のリッジ端面である。図４Ｂは、中央Ｖリッジである。図４Ｃは、エッジＶ
リッジである。図４Ｄは、エッジが鋭角のリッジ（例えば、管の側部との角度が
３０°）である。図４Ｅは、半円波リッジである。
角形のリッジ端面である。図４Ｂは、中央Ｖリッジである。図４Ｃは、エッジＶ
リッジである。図４Ｄは、エッジが鋭角のリッジ（例えば、管の側部との角度が
３０°）である。図４Ｅは、半円波リッジである。
【図５Ａ】
図５Ａは、本発明の例示的な流体相互接続マニホルドの斜視図である。
【図５Ｂ】
図５Ｂは、図５Ａの例示的な流体相互接続マニホルドの分解図である。
【図５Ｃ】
図５Ｃは、多層積層微小流体性デバイスの、リッジ付の端面管とエラストマー
層との間で、相互接続マニホルドのエラストマーにおける微小バイアにおいて形
成される面シールの概略図である。
層との間で、相互接続マニホルドのエラストマーにおける微小バイアにおいて形
成される面シールの概略図である。
【図６Ａ】
図６Ａ〜Ｆは、多層積層微小流体性デバイスが挿入された、本発明の流体相互
接続マニホルドを示す。図６Ａは、微小流体性デバイスのエラストマーシール層
を示す。
接続マニホルドを示す。図６Ａは、微小流体性デバイスのエラストマーシール層
を示す。
【図６Ｂ】
図６Ｂは、組み立てられた例示的な多層積層微小流体性デバイス（微小流体性
デバイスカートリッジとも呼ばれる）である。
デバイスカートリッジとも呼ばれる）である。
【図６Ｃ】
図６Ｃは、図６Ｂの微小流体性デバイスが適所にある、図５ＡおよびＢの相互
接続マニホルドの頂面図である。
接続マニホルドの頂面図である。
【図６Ｄ】
図６Ｄは、図６Ｂの微小流体性デバイスが適所にある、図５ＡおよびＢの相互
接続マニホルドの底面図である。
接続マニホルドの底面図である。
【図６Ｅ】
図６Ｅは、図６Ｂの微小流体性デバイスが適所にある、図５ＡおよびＢの相互
接続マニホルドの側面図である。
接続マニホルドの側面図である。
【図６Ｆ】
図６Ｆは、図６Ｂの微小流体性デバイスが適所にある、図５ＡおよびＢの相互
接続マニホルドの正面図である。
接続マニホルドの正面図である。
【図７】
図７は、微小流体性キャビティ要素への１種以上の気体の送達のため、または
減圧の適用のための、本発明の気体送達／除去システムを概略的に示す。
減圧の適用のための、本発明の気体送達／除去システムを概略的に示す。
【図８】
図８は、微小流体性堆積分離モジュールに適用された、本発明の減圧脱気シス
テムを、断面で概略的に示す。減圧は、堆積チャネルおよび生成物チャネルに適
用される。減圧は、減圧経路決定チャネルおよび分配リブを介して、適用される
。
テムを、断面で概略的に示す。減圧は、堆積チャネルおよび生成物チャネルに適
用される。減圧は、減圧経路決定チャネルおよび分配リブを介して、適用される
。
【図９Ａ】
図９Ａは、１３の層ならびに頂部および底部の平坦な剛性フレームを有する、
多層積層微小流体性デバイスの分解図である。図示される多層デバイスは、図８
に断面で示されるような堆積モジュールの構造を有し、そして平坦なチャネル（
高い幅／深さアスペクト比）の設計で実施される。図示される層は、フレーム内
で整列され、そして組み立てられており、そして頂部フレーム、これらの層、お
よび底部フレームを通して固定される。
多層積層微小流体性デバイスの分解図である。図示される多層デバイスは、図８
に断面で示されるような堆積モジュールの構造を有し、そして平坦なチャネル（
高い幅／深さアスペクト比）の設計で実施される。図示される層は、フレーム内
で整列され、そして組み立てられており、そして頂部フレーム、これらの層、お
よび底部フレームを通して固定される。
【図９Ｂ】
図９Ｂは、組み立てられた図９Ａの多層積層微小流体性デバイスの頂面図であ
る。
る。
【図９Ｃ】
図９Ｃは、相互接続シール形成を容易にするために積層デバイスの外側層上に
配置された、エラストマー層を示す。
配置された、エラストマー層を示す。
【図１０】
図１０は、１３の層ならびに頂部および底部の剛性の平坦フレームを有する、
別の多層積層微小流体性デバイスの分解図である。示される多層デバイスは、平
坦なチャネル（高い幅／深さのアスペクト比）の設計を有する。示されるデバイ
スは、分離チャネルの上および下に電極を有する、電気泳動／等電点濃縮モジュ
ールである。これらの電極は、多孔性電極として実施される。脱気システムが、
この分離チャネルのいずれかの側に組み込まれる。
別の多層積層微小流体性デバイスの分解図である。示される多層デバイスは、平
坦なチャネル（高い幅／深さのアスペクト比）の設計を有する。示されるデバイ
スは、分離チャネルの上および下に電極を有する、電気泳動／等電点濃縮モジュ
ールである。これらの電極は、多孔性電極として実施される。脱気システムが、
この分離チャネルのいずれかの側に組み込まれる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マコウノヴァ， カテリナ
アメリカ合衆国 ワシントン 98112，
シアトル， 12ティーエイチ アベニュー
イースト−716
(72)発明者 ヤガー， ポール
アメリカ合衆国 ワシントン 98105，
シアトル， エヌイー 50ティーエイチ
ストリート 3719
(72)発明者 カンホルツ， アンドリュー イー．
アメリカ合衆国 ワシントン 98115，
シアトル， 35ティーエイチ アベニュー
エヌイー 6030
(72)発明者 キャブレラ， キャサリン アール．
アメリカ合衆国 ワシントン 98115，
シアトル， イースト マクグロウ スト
リート 1816
Claims (39)
- 【請求項１】 微小流体性デバイスにおける流体相互接続であって、以下： （ａ）剛性管であって、該剛性管は、微小流体性チャネルであるボアおよびシ
ーリング端面を有し、該シーリング端面は、該ボアの外周と該管の外周との間で
該ボアの外周のまわりに対称的に位置決めされたか、または該管の外周に対称的
に位置決めされた、選択された高さの１つ以上のリッジを有する、剛性管；と （ｂ）微小流体性デバイス中の平面状のエラストマーシール層であって、該平
面状のエラストマーシール層は、上部シーリング面と、該上部シーリング面から
該エラストマーシール層を通って延びかつ該微小流体性デバイスの微小流体性チ
ャネルと流体接続する１つ以上の微小流体性バイアとを有する、平面状のエラス
トマーシール層、 との間に、面シールを備え、 ここで、該管のボアが、該エラストマーシール層の微小バイアと整列され、そ
して付与される力が、該管のボアの外周のまわりに完全なシールを形成するに十
分であるように、該剛性管のシーリング端面が該エラストマーシール層の上部シ
ーリング面と接触させて位置決めされかつ維持される、流体相互接続。 - 【請求項２】 流体相互接続であって、以下： （ａ）剛性管であって、該剛性管は、微小流体性チャネルであるボアおよびシ
ーリング端面を有し、該シーリング端面は、該ボアの外周と該管の外周との間に
、該ボアの外周のまわりに位置決めされた、選択された高さの１つ以上のリッジ
を有する、剛性管；および （ｂ）平面状のエラストマーシール層に形成された微小流体性バイアであって
、該微小流体性バイアは、該エラストマー層の上部シーリング面から該層を通っ
て延び、そして微小流体性チャネルと流体接続する、微小流体性バイア、 を備え、 ここで、該管のボアが、該エラストマーシール層の微小流体性バイアと整列さ
れ、そしてここで、該エラストマー層と接触する該管のシーリング端面を維持す
るために付与される力が、該管のボアのまわりに完全なシールを達成するに十分
であるように、該剛性管の該シーリング端面が、該エラストマーシール層の上部
シーリング面と接触して位置決めされかつ維持される、流体相互接続。 - 【請求項３】 前記付与される力が、前記エラストマーにおける前記リッジ
のシール係合深さを最大にする、請求項１に記載の流体相互接続。 - 【請求項４】 前記付与される力が、少なくとも約２５ｐｓｉまで加圧され
得るシールを生成するに十分である、請求項１に記載の流体相互連絡。 - 【請求項５】 前記相互接続管のシーリング端面が、単一の四角形のリッジ
を有する、請求項１に記載の流体相互接続。 - 【請求項６】 前記相互接続管のシーリング端面が、単一のＶリッジを有す
る、請求項１に記載の流体相互接続。 - 【請求項７】 前記Ｖリッジが、前記管の外周に位置決めされる、請求項６
に記載の流体相互接続。 - 【請求項８】 前記エラストマー層が、ラテックスゴムである、請求項１に
記載の流体相互接続。 - 【請求項９】 前記微小流体性デバイスが、多層積層デバイスである、請求
項１に記載の流体相互接続。 - 【請求項１０】 １つ以上の微小流体性デバイス内に形成された１つ以上の
微小流体性チャネルへの１つ以上の流体接続を確立するための流体相互接続マニ
ホルドであって、ここで、微小流体性デバイスは、少なくとも１つの平面状のエ
ラストマー層を有し、該平面状のエラストマー層は、該エラストマー層を通って
延びる１つ以上の微小バイアを有し、該バイアの各々は、微小流体性チャネルと
流体連絡し、該流体相互接続マニホルドは、以下： ａ．複数の剛性相互接続管であって、各々は、該相互接続管を通る微小流体性
ボアおよびシーリング端面を有する該管の第一の端を有する、複数の剛性相互接
続管； ｂ．マニホルド本体であって、該マニホルド本体は、頂部表面および底部表面
と、複数の管キャビティとを有し、該キャビティは、該マニホルドの頂部表面か
ら底部表面へと該本体を通って延び、各キャビティが、シーリング端面を有する
該管の第一の端部が該マニホルドを通って、選択された距離延びるように相互接
続管を受容する、マニホルド本体； ｃ．管を選択的に管キャビティ内に固定し、そして該管端部が該マニホルド本
体から延びる距離を選択的に調節するための、各管キャビティのための管位置止
め具；および ｄ．選択的に調節可能なクランプであって、該選択的に調節可能なクランプは
、該微小流体性デバイスの該平面状のエラストマー層が、該エラストマー層内の
１つ以上の微小バイアの各々が延びる相互接続管のボアと整列されるように、該
マニホルド本体から延びる該相互接続管に対して位置決めされるように微小流体
性デバイスを受容し、そして該管のシーリング端面と該エラストマー層との間に
形成される面シールの力を調節するために、該マニホルド本体に共働的に取り付
けられる、選択的に調節可能なクランプ、 を備える、流体相互接続マニホルド。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のマニホルドであって、前記剛性相互接
続管の第一の端部のシーリング端面は、前記ボアの外周と該管の外周との間で該
ボアの外周のまわりに対称的に位置決めされたか、または該管の外周で対称的に
位置決めされた、選択された高さの１つ以上のリッジを有する、マニホルド。 - 【請求項１２】 前記相互接続管のシーリング端面が、該管の外周に単一の
四角形のリッジを有する、請求項１１に記載のマニホルド。 - 【請求項１３】 前記相互接続管のシーリング端面が、該管の外周に単一の
Ｖリッジを有する、請求項１１に記載のマニホルド。 - 【請求項１４】 位置合わせピンを受容するために、少なくとも前記エラス
トマー層を通って延びる１つ以上の位置合わせ穴を備える微小流体性デバイスを
用いる使用のための、請求項１０に記載のマニホルドであって、ここで、前記マ
ニホルド本体は、該微小流体性デバイスが前記調節可能なクランプに挿入される
場合、該微小流体性デバイス中の１つ以上の位置合わせ穴と係合するための、そ
の底部表面から延びる１つ以上の位置合わせピンを有する、マニホルド。 - 【請求項１５】 前記管位置止め具が、止めネジを備え、該ネジが、前記キ
ャビティ中に延び、そして締める際に、該キャビティ中の管の位置を固定するた
めに横方向の力を付与する、請求項１０に記載のマニホルド。 - 【請求項１６】 前記マニホルド本体の頂部表面に選択的に固定され、かつ
各々が相互接続管を受容するための複数の歪み緩和キャビティを有する歪み緩和
つばをさらに備え、該歪み緩和つばの歪み緩和キャビティが、該マニホルド本体
の管キャビティと整列される、請求項１０に記載のマニホルド。 - 【請求項１７】 前記管位置止め具が、歪み緩和つばキャビティ内に管を固
定することによって提供される、請求項１６に記載のマニホルド。 - 【請求項１８】 前記管位置止め具が、前記歪み緩和つばキャビティ内の管
に横向きの力を付与する、止めネジである、請求項１７に記載のマニホルド。 - 【請求項１９】 前記クランプが、フレームおよびクランプパッドを備え、
該フレームは、前記マニホルド本体の底部表面に選択的に固定されかつ該底部表
面から間隔を空けられ、そして該クランプパッドは、共働的に該フレームに係合
し、そして該フレームと該マニホルド本体の底部表面との間に位置決めされて、
微小流体性デバイスを受容するためのクランプキャビティを形成し、ここで、該
クランプパッドと該マニホルド本体の底部表面との間の距離が、該クランプキャ
ビティ内に挿入された微小流体性デバイスと該マニホルドの底部表面との間の距
離を調節するために、そして該微小流体性デバイスのエラストマー層と該マニホ
ルド本体の底部表面から延びる相互接続管のシーリング端面との間に形成される
前記面シールの力を調節するために、選択的に調節可能である、請求項１０に記
載のマニホルド。 - 【請求項２０】 微小流体性キャビティ要素のための脱気システムであって
、以下： （ａ）選択された深さ、幅および高さによって特徴付けられる微小流体性キャ
ビティ要素であって、ここで、該キャビティを形成する壁の少なくとも一部分が
、気体透過性で実質的に液体不透過性の膜であり、該膜は、該キャビティ内の液
体と接触する内側表面と外側表面とを有する、微小流体性キャビティ要素；なら
びに （ｂ）該膜の外側表面と流体連絡した減圧供給源、 を備える、脱気システム。 - 【請求項２１】 前記減圧供給源が、微小流体性チャネルを通って前記膜の
外側表面に提供される、請求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項２２】 前記微小流体性デバイスが、２５以上のアスペクト比（幅
／深さ）を有する、請求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項２３】 前記微小流体性デバイスが、５０以上のアスペクト比（幅
／深さ）を有する、請求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項２４】 前記チャネルを形成する２つの壁の少なくとも一部分が、
気体透過性で実質的に液体非透過性の膜である、請求項２０に記載の脱気システ
ム。 - 【請求項２５】 同じ微小流体性デバイス内に２つ以上の微小流体性チャネ
ルを備え、ここで、各チャネルにおいて、該チャネルを形成する壁の少なくとも
一部分が、気体透過性で実質的に液体非透過性の膜である、請求項２０に記載の
脱気システム。 - 【請求項２６】 前記膜が、ポリジメトキシシロキサンから形成される、請
求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項２７】 前記膜が、ポリテトラフルオロエチレンから形成される、
請求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項２８】 前記膜が、マイクロ孔性固体またはナノ孔性固体から形成
される、請求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項２９】 前記膜が、疎水性の、マイクロ孔性ケイ素から形成される
、請求項２０に記載の脱気システム。 - 【請求項３０】 請求項２０に記載の脱気システムを有する、微小流体性デ
バイス。 - 【請求項３１】 減圧が適用される前記チャネル（単数または複数）が、約
２５より大きいアスペクト比（幅／深さ）を有する、請求項３０に記載の微小流
体性デバイス。 - 【請求項３２】 多層積層物として形成される請求項３０に記載の微小流体
性デバイス。 - 【請求項３３】 減圧伝達層および減圧分配層を備える、請求項３２に記載
の微小流体性デバイス。 - 【請求項３４】 前記膜が、ポリジメトキシシロキサンから形成される、請
求項３０に記載の微小流体性デバイス。 - 【請求項３５】 前記膜が、ポリテトラフルオロエチレンから形成される、
請求項３０に記載の微小流体性デバイス。 - 【請求項３６】 前記膜が、マイクロ孔性固体またはナノ孔性固体から形成
される、請求項３０に記載の微小流体性デバイス。 - 【請求項３７】 前記膜が、疎水性の、ナノ孔性ケイ素から形成される、請
求項３０に記載の微小流体性デバイス。 - 【請求項３８】 前記微小流体性キャビティ要素が、堆積チャネルである、
請求項３０に記載の微小流体性デバイス。 - 【請求項３９】 前記微小流体性デバイスが、多層積層物として形成される
、請求項３８に記載の微小流体性デバイス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14602399P | 1999-07-28 | 1999-07-28 | |
| US60/146,023 | 1999-07-28 | ||
| PCT/US2000/020698 WO2001009598A1 (en) | 1999-07-28 | 2000-07-28 | Fluidic interconnect, interconnect manifold and microfluidic devices for internal delivery of gases and application of vacuum |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003506679A true JP2003506679A (ja) | 2003-02-18 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001514558A Withdrawn JP2003506679A (ja) | 1999-07-28 | 2000-07-28 | 気体の内部送達および減圧の適用のための流体相互接続、相互接続マニホルドおよび微小流体性デバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1242813A4 (ja) |
| JP (1) | JP2003506679A (ja) |
| WO (1) | WO2001009598A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009507655A (ja) * | 2005-09-09 | 2009-02-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マイクロシステムの製造方法、当該マイクロシステム、当該マクロシステムを有するホイルの積層体、当該マイクロシステムを有するエレクトロニクス素子、及び該エレクトロニクス素子の使用 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2001088204A1 (en) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Biomicro Systems, Inc. | Air flow regulation in microfluidic circuits for pressure control and gaseous exchange |
| US7130046B2 (en) | 2004-09-27 | 2006-10-31 | Honeywell International Inc. | Data frame selection for cytometer analysis |
| US7283223B2 (en) | 2002-08-21 | 2007-10-16 | Honeywell International Inc. | Cytometer having telecentric optics |
| US7471394B2 (en) | 2000-08-02 | 2008-12-30 | Honeywell International Inc. | Optical detection system with polarizing beamsplitter |
| US6597438B1 (en) * | 2000-08-02 | 2003-07-22 | Honeywell International Inc. | Portable flow cytometry |
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| US7978329B2 (en) | 2000-08-02 | 2011-07-12 | Honeywell International Inc. | Portable scattering and fluorescence cytometer |
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