JP2003527972A - Modular microfluidic device containing sandwiched stencils - Google Patents

Modular microfluidic device containing sandwiched stencils

Info

Publication number
JP2003527972A
JP2003527972A JP2001528097A JP2001528097A JP2003527972A JP 2003527972 A JP2003527972 A JP 2003527972A JP 2001528097 A JP2001528097 A JP 2001528097A JP 2001528097 A JP2001528097 A JP 2001528097A JP 2003527972 A JP2003527972 A JP 2003527972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microfluidic device
stencil
microfluidic
substrate
adhesive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001528097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
スティーブン・ディ・オコナー
ユージーン・ダンツカー
マーシー・ペッツート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanostream Inc
Original Assignee
Nanostream Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanostream Inc filed Critical Nanostream Inc
Publication of JP2003527972A publication Critical patent/JP2003527972A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/10Removing layers, or parts of layers, mechanically or chemically
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502707Containers 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 characterised by the manufacture of the container or its components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/05Flow-through cuvettes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44791Microapparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00018Construction aspects
    • B01J2219/0002Plants assembled from modules joined together
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00824Ceramic
    • B01J2219/00828Silicon wafers or plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00833Plastic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00835Comprising catalytically active material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00851Additional features
    • B01J2219/00853Employing electrode arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00891Feeding or evacuation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00905Separation
    • B01J2219/00912Separation by electrophoresis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095Control aspects
    • B01J2219/00952Sensing operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/028Modular arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689Sealing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0867Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0874Three dimensional network
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887Laminated structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/16Surface properties and coatings
    • B01L2300/161Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • B01L2300/165Specific details about hydrophobic, oleophobic surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2310/00Treatment by energy or chemical effects
    • B32B2310/08Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation
    • B32B2310/0806Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B32B2310/0843Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N2021/0346Capillary cells; Microcells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/05Flow-through cuvettes
    • G01N2021/058Flat flow cell

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、モジュラー型マイクロ流体デバイスまたはシステムを提供し、更にそれらの製造方法も提供する。マイクロ流体デバイスは、第1および第2基板(59,60)と、第1および第2基板の間に挟まれて、1つまたは複数のシールされたマイクロ構造を形成する少なくとも1つのステンシル(58)とからなる。このステンシルは、接着剤(44)により少なくともどちらか一方の第1および第2基板に接着される。好ましい実施形態において、複数の挟まれたステンシルが設けられる。また、第1および第2基板は、略平坦であることが好ましい。これらのマイクロ流体デバイスは、低い工作機械設備費用で迅速に試作品製造可能で、複雑なマイクロ流体システム構造を有する3次元構造を形成するために容易に組み立てることが可能である。 (57) SUMMARY The present invention provides modular microfluidic devices or systems, and further provides methods for their manufacture. The microfluidic device includes first and second substrates (59, 60) and at least one stencil (58) sandwiched between the first and second substrates to form one or more sealed microstructures. ). The stencil is adhered to at least one of the first and second substrates by an adhesive (44). In a preferred embodiment, a plurality of sandwiched stencils are provided. Further, the first and second substrates are preferably substantially flat. These microfluidic devices can be rapidly prototyped with low machine tooling costs and can be easily assembled to form three-dimensional structures with complex microfluidic system structures.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は、1999年10月4日に出願された係属中の米国出願番号第60/
157,565号の権利を主張する。
The present invention is directed to pending US Application No. 60 / filed Oct. 4, 1999.
Claims the right of No. 157,565.

【0002】 (発明の属する技術分野) 本発明は、全体的に、互いに組み合わせることでマイクロ流体デバイスを形成
可能なモジュラー型マイクロ流体デバイスまたは構成要素に関するものである。
特に、本発明は、積層された基板と挟まれたステンシルからなるモジュラー型マ
イクロ流体デバイス、およびその製造方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to modular microfluidic devices or components that can be combined with each other to form microfluidic devices.
In particular, the present invention relates to a modular microfluidic device including a laminated substrate and a stencil sandwiched between the substrates, and a method for manufacturing the same.

【0003】 (従来の技術) 化学または生物学的情報を取得するためのマイクロ流体デバイスの製造及び使
用における関心が高まっている。特に、マイクロ流体デバイスは、例えば、非常
に微小な容積を有する液体を用いて達成される複雑な生物化学反応を可能にする
。これらの小型化されたデバイスは、数ある利点の中で特に、反応の応答時間を
増大し、試料容積を最小化し、および試薬コストを低減する。
Prior Art There is increasing interest in the manufacture and use of microfluidic devices to obtain chemical or biological information. In particular, microfluidic devices enable complex biochemical reactions, which are achieved, for example, with liquids having very small volumes. These miniaturized devices increase reaction response time, minimize sample volume, and reduce reagent costs, among other advantages.

【0004】 従来、マイクロ流体デバイスは、シリコン製造産業から取り入れられた技術を
用いて平坦形状に構成されていた。例えば、Manz等による初期の研究(分析
化学におけるトレンド(1990)10(5):144−149;クロマトグラ
フィーにおける進歩(1993)33:1−66)に記載されている。これらの
出版物において、マイクロ流体デバイスは、シリコンまたはガラス基板上のチャ
ネルを形成するためのフォトリソグラフィーと前記チャネルを形成するために前
記基板から材料を取り除くためのエッチング法を使用することにより構成されて
いる。カバープレートが、閉鎖を提供するために前記デバイス上面に接着されて
いる。また、小型ポンプまたはバルブを前記デバイスと一体に(例えば、内部に
)設けてもよい。
Traditionally, microfluidic devices have been constructed in a flat shape using techniques introduced from the silicon manufacturing industry. For example, Manz et al. Described earlier work (Trends in analytical chemistry (1990) 10 (5): 144-149; Advances in chromatography (1993) 33: 1-66). In these publications, microfluidic devices are constructed by using photolithography to form channels on a silicon or glass substrate and etching methods to remove material from the substrate to form the channels. ing. A cover plate is adhered to the top surface of the device to provide the closure. Also, a miniature pump or valve may be integrated (eg, internally) with the device.

【0005】 近年、マイクロ流体デバイスをプラスチック、シリコンまたは他の重合材料か
ら構成することを可能にする製造方法が開発された。1つの前記方法において、
まず凹形状の金型(negative mold)が構成され、次にプラスチックまたはシリ
コンが前記型の内側またはその上に注がれる。前記型をシリコンウエハ(例えば
、Duffy等、分析化学(1998)70:4974−4984;McCor
mick等、分析化学(1997)69:2626−2630を参照のこと)を
用いて、またはプラスチック製デバイス用の従来の射出成形用キャビティを造る
ことによって構成してもよい。いくつかの金型製造機は、超微細金型を構成する
進歩した技術を有する。LIGA法を使用して構成された構成要素が、ドイツの
Karolsruhe Nuclear Research Centerで開
発され(例えば、Schomburg等、マイクロメカニカルマイクロエンジニ
アリングジャーナル(1994)4:186−191を参照のこと)、Micr
oParts(ドイツ、Dortmund)によって商業化された。Jenop
tik(ドイツ、Jena)もLIGAまたは熱エンボス(hot-embossing)法
を使用する。また、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)に刻印する方法が開示
されている(例えば、Martynova等、分析化学(1997)69:47
83−4789を参照のこと)。しかしながら、これらの技術は、迅速な試作品
製造(prototyping)および製造方法の融通性を提供しない。更に付け加えると
、これらの技術は平坦(すなわち、2次元または2−D)なマイクロ流体構造に
限定される。さらに、これらの技術用の工作機械設備費用(tool-up cost)は、
非常に高価であるか、または高くつく。
In recent years, manufacturing methods have been developed that allow microfluidic devices to be constructed from plastic, silicon, or other polymeric materials. In one of the above methods,
First a negative mold is constructed and then plastic or silicone is poured inside or on said mold. The mold is a silicon wafer (eg, Duffy et al., Analytical Chemistry (1998) 70: 4974-4984; McCor.
Mick et al., Analytical Chemistry (1997) 69: 2626-2630) or by making conventional injection molding cavities for plastic devices. Some mold making machines have advanced technology for constructing ultra-fine molds. Components constructed using the LIGA method were developed at Karolsruhe Nuclear Research Center in Germany (see, for example, Schomburg et al., Micromechanical Microengineering Journal (1994) 4: 186-191), Micro.
Commercialized by oParts (Dortmund, Germany). Jenop
tik (Jena, Germany) also uses LIGA or hot-embossing methods. Also, a method of imprinting on polymethylmethacrylate (PMMA) is disclosed (eg, Martynova et al., Analytical Chemistry (1997) 69:47).
83-4789). However, these techniques do not provide rapid prototyping and manufacturing method flexibility. In addition, these techniques are limited to flat (ie two-dimensional or 2-D) microfluidic structures. In addition, the tool-up cost for these technologies is
Very expensive or expensive.

【0006】 Gonzalez等は、マイクロ流体工学(センサ及びアクチュエータB(1
998)49:40−45)にほぼ等しいモジュラーを述べている。しかしなが
ら、Gonzalez等によって述べられたマイクロ流体デバイスは、シリコン
ウエハに対する内部接続システムに限定されているので真のモジュラーではない
Gonzalez et al. Have reported microfluidics (sensors and actuators B (1
998) 49: 40-45). However, the microfluidic device described by Gonzalez et al. Is not truly modular as it is limited to interconnect systems to silicon wafers.

【0007】 前述したように、容易に組み合わせ可能で、より複雑なマイクロ流体システム
を構成し、低コストで、試作品製造可能なモジュラー型マイクロ流体デバイスが
必要とされている。また、さまざまな構成要素(例えば、バルブ、フィルタなど
)を含むモジュラー型、3次元マイクロ流体デバイスが必要とされている。
As mentioned above, there is a need for a modular microfluidic device that can be easily combined, constitutes a more complex microfluidic system, and is low cost and prototyping. There is also a need for modular, three-dimensional microfluidic devices that include various components (eg, valves, filters, etc.).

【0008】 (発明の概要) 本発明は、前述した必要性に取り組み、従来のマイクロ流体技術を上回る更な
る利点を提供するものである。本発明に係るマイクロ流体デバイスのモジュラー
手法と、含まれた融通性および低コストな製造方法により、“総称的(generic
)”デバイス構成要素からなるマイクロ流体デバイスを構成でき、非常にさまざ
まな設計考慮および要求を満たすように容易かつ効果的に組み立てまたは組み合
わせることができる。前記モジュラーの設計により、高価な特別仕様のマイクロ
流体システムの設計および製造を行なう必要がなくなる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention addresses the aforementioned needs and provides additional advantages over conventional microfluidic technologies. The modular approach to the microfluidic device of the present invention and the included versatility and low cost manufacturing method make it “generic”.
) "Microfluidic devices consisting of device components can be constructed and assembled and combined easily and effectively to meet a wide variety of design considerations and requirements. Due to the modular design, expensive custom micro Eliminates the need to design and manufacture fluid systems.

【0009】 本発明の1つの目的は、安く頑丈な(robust)モジュラー型マイクロ流体デバ
イスを提供することである。他の目的は、最小限の工作機械設備費用で迅速に試
作品製造できるマイクロ流体デバイスを提供することである。本発明に係るマイ
クロ流体デバイスの製造コストは、製品体積が多くても少なくても比較的安い。
One object of the present invention is to provide a cheap, modular and modular microfluidic device. Another object is to provide a microfluidic device that can be rapidly prototyped with minimal machine tool equipment costs. The manufacturing cost of the microfluidic device according to the present invention is relatively low regardless of whether the product volume is large or small.

【0010】 本発明の他の目的は、さまざまな構成において組み合わせてマイクロ流体デバ
イスを構成できるマイクロ流体構成要素からなるモジュラー型システムを提供す
ることである。この方法において、非常に迅速な方法で試作品製造および製造を
達成でき、これにより総称的な“組み立てられたブロック”の完全なセットを大
量に構成することができる。そして、これらの構成要素およびデバイスは、さま
ざまな方法により所望のマイクロ流体システムを構成するように組み合わせ可能
である。
Another object of the present invention is to provide a modular system of microfluidic components that can be combined in various configurations to form microfluidic devices. In this way, prototyping and manufacturing can be achieved in a very rapid manner, which allows the bulk construction of a complete set of generic "assembled blocks". And, these components and devices can be combined in various ways to form the desired microfluidic system.

【0011】 本発明の更に他の目的は、マイクロ流体複製(replicate)を構成するための
凸または凹形状の金型を製造するための費用のかからない製造方法を提供するこ
とである。
Yet another object of the present invention is to provide an inexpensive manufacturing method for manufacturing convex or concave molds for constructing microfluidic replicates.

【0012】 また、本発明の他の目的は、マイクロ流体デバイス内部に“ビルトイン”(す
なわち、一体の)電子構成要素を提供することである。特に、前記マイクロ流体
デバイスのチャネルまたはチャンバの内部に、例えば、電極を配置してもよい。
これらの電極は、特に、動電学的流れ、電気泳動、電気化学的検出、インピーダ
ンスまたは温度検出のために使用されることが好ましい。
[0012] Yet another object of the present invention is to provide "built-in" (ie, integral) electronic components within a microfluidic device. In particular, electrodes may be placed inside the channels or chambers of the microfluidic device, for example.
These electrodes are preferably used in particular for electrokinetic flow, electrophoresis, electrochemical detection, impedance or temperature detection.

【0013】 本発明の他の目的は、流体を制御処理または操作するためのバルブを有するマ
イクロ流体デバイスを提供することである。
Another object of the invention is to provide a microfluidic device having a valve for controlling or manipulating a fluid.

【0014】 本発明の他の目的は、少量の流体、特に、核酸または蛋白質のような生体分子
を含む流体を濾過できるマイクロ構造を有するマイクロ流体デバイスを提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a microfluidic device having a microstructure capable of filtering a small amount of fluid, especially a fluid containing biomolecules such as nucleic acids or proteins.

【0015】 また、本発明の他の目的は、限定的でない、アセトニトリルのような有機溶媒
を含む巨大アレイの液体試薬または溶液と化学的に融和性を有する、または使用
することが可能なマイクロ流体デバイスを提供することである。
Yet another object of the present invention is, but not limited to, a microfluidic that is chemically compatible with or capable of use with a large array of liquid reagents or solutions containing organic solvents such as acetonitrile. Is to provide the device.

【0016】 これらまたは他の目的は、本発明によって提供される。好ましい実施形態にお
いて、マイクロ流体デバイスは、第1および第2基板からなり、前記第1および
第2基板の間に少なくとも1つのステンシルを配置する(例えば、挟む)ことに
より1つまたは複数のシールされたマイクロ構造をその間に形成する。前記ステ
ンシルは、接着剤により少なくとも1つの前記第1および第2基板に接着される
。好ましい実施形態において、挟まれるステンシルは多数ある。好ましくは、前
記第1および第2基板は、略平坦であり、その間のマイクロ構造を確実にシール
するために互いに相補的な平面を有するものである。前記第1および第2基板は
、マイラー(Mylar)(登録商標)、FR−4、ポリエステル、ガラス、ア
クリル樹脂、ポリカーボネートおよび繊維ガラスからなることが好ましい。
These and other objects are provided by the present invention. In a preferred embodiment, the microfluidic device comprises a first and a second substrate, and is sealed with one or more by placing (eg, sandwiching) at least one stencil between the first and second substrates. Microstructures are formed in between. The stencil is adhered to at least one of the first and second substrates with an adhesive. In the preferred embodiment, there are multiple sandwiched stencils. Preferably, the first and second substrates are substantially flat and have planar surfaces that are complementary to each other to ensure sealing of the microstructures therebetween. The first and second substrates are preferably made of Mylar (registered trademark), FR-4, polyester, glass, acrylic resin, polycarbonate and fiber glass.

【0017】 接着剤は、ゴムベースの接着剤、アクリル樹脂ベースの接着剤、または樹脂ベ
ースの接着剤であればよい。好ましい実施形態において、前記ステンシルは、接
着剤を有することが好ましい。ほとんどの好ましい実施形態において、前記ステ
ンシルは、片面(すなわち、片方の面に接着剤を有する)または両面(すなわち
、両方の面に接着剤を有する)テープである接着テープからなる。特に商業的に
入手可能な接着テープを含むあらゆる接着テープを使用してもよい。そのような
接着テープの種類として、制限的でない、感圧テープ、温度活性(例えば、熱活
性)テープ、化学活性(例えば、エポキシ樹脂2部)テープおよび光活性(例え
ば、紫外線活性)テープが挙げられる。前記接着テープは、前記接着剤を支持す
るために、マイラー(登録商標)、ナイロンおよびポリエステルを含む一群から
選択された裏打ち材料を含むことが好ましい。他の実施形態において、前記ステ
ンシルと前記第1および第2基板の少なくともいずれか一方とは、互いに超音波
溶着されていることが好ましい。
The adhesive may be a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, or a resin-based adhesive. In a preferred embodiment, the stencil preferably has an adhesive. In most preferred embodiments, the stencil comprises an adhesive tape that is a one-sided (ie, adhesive on one side) or double-sided (ie, adhesive on both sides) tape. Any adhesive tape may be used, including in particular commercially available adhesive tapes. Types of such adhesive tapes include, but are not limited to, pressure sensitive tapes, temperature activated (eg, heat activated) tapes, chemically activated (eg, epoxy resin 2 parts) tapes and photoactivated (eg, UV activated) tapes. To be The adhesive tape preferably comprises a backing material selected from the group consisting of Mylar®, nylon and polyester to support the adhesive. In another embodiment, the stencil and at least one of the first and second substrates are preferably ultrasonically welded to each other.

【0018】 前記ステンシルは、特に、重合体、紙、織物およびホイル箔からなることが好
ましい。前記ステンシルは、マイラー(登録商標)、ポリエステル、ポリイミド
、ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート、テフロン(Teflon)(登録
商標)、カプトン(Kapton)(登録商標)、ポリウレタン、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリビニリデンフッ化物、ポリテトラフルオロエチレン、ナ
イロン、ポリエーテルスルホン、アセタール共重合体、ポリスルホン、ポリフェ
ニルスルホン、ABS、ポリビニリデンフッ化物、ポリフェニレンオキシド、お
よびそれらの誘導物からなる群から選択された重合体からなることが好ましい。
一実施形態において、前記ステンシルは、化学的耐性を有すると一般的に知られ
ているフッ素化された重合体からなることが好ましい。前記ステンシルは、例え
ば、ゴム、ヴァイトンおよびシリコンのようなエラストマー材料からなることが
好ましい。本発明において使用されるステンシルは、例えば、自動制御されたロ
ータリーダイカット機によりダイカットされることが好ましい。
The stencil is particularly preferably composed of polymers, paper, fabrics and foil foils. The stencil may be Mylar (registered trademark), polyester, polyimide, vinyl, acrylic resin, polycarbonate, Teflon (registered trademark), Kapton (registered trademark), polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, It may comprise a polymer selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, nylon, polyether sulfone, acetal copolymer, polysulfone, polyphenyl sulfone, ABS, polyvinylidene fluoride, polyphenylene oxide, and derivatives thereof. preferable.
In one embodiment, the stencil preferably comprises a fluorinated polymer commonly known to be chemically resistant. The stencil is preferably made of an elastomeric material such as rubber, viton and silicone. The stencil used in the present invention is preferably die-cut by, for example, an automatically controlled rotary die-cutting machine.

【0019】 本発明に係るマイクロ流体デバイスは、前記ステンシル、前記第1基板および
第2基板の1つまたは複数の少なくとも一部分の上にシーラント被覆を有するこ
とが好ましい。前記シーラント被覆は、前記基板とステンシルを互いに接着し、
その間に形成されたマイクロ構造をシールすることを補助することが好ましい。
前記シーラント被覆は、シリコン材料からなることが好ましい。また、前記シー
ラント被覆は、テフロン(登録商標)、アバトレル(Avatrel)(登録商
標)、リクイン(Liquin)(登録商標)、過フッ化炭化水素、フッ化熱可
塑性物質、ポリフッ化ビニリデン、アクリル樹脂、ワックス、エポキシ樹脂、ハ
ンダ、重合体、塗料、油、およびニスから選択された1つまたは複数の材料から
なることが好ましい。前記シーラント被覆は、回転成膜(spin-deposition)、
噴霧および浸漬を含む多数の異なる方法によって形成されることが好ましい。
The microfluidic device according to the present invention preferably has a sealant coating on at least a part of one or more of the stencil, the first substrate and the second substrate. The sealant coating adheres the substrate and stencil to each other,
It is preferred to help seal the microstructures formed therebetween.
The sealant coating is preferably made of a silicone material. In addition, the sealant coating is Teflon (registered trademark), Avatrel (registered trademark), Liquin (registered trademark), perfluorocarbons, fluorinated thermoplastics, polyvinylidene fluoride, acrylic resin, It is preferably composed of one or more materials selected from waxes, epoxy resins, solders, polymers, paints, oils and varnishes. The sealant coating is a spin-deposition,
It is preferably formed by a number of different methods including spraying and dipping.

【0020】 前記マイクロ流体デバイスは、チャネルまたはチャンバからなる1つまたは複
数のマイクロ構造を含むことが好ましい。ある適用例において、前記マイクロ構
造は、フィルタ材料のような充填材料で少なくとも部分的に充填されている。前
記フィルタ材料は、さまざまな寸法パラメータを有する特定のまたは任意の濾過
を可能にする広範な種類の材料からなる。あらゆる種類の化学的または生物学的
、あるいは寸法排除的(size-exclusion)フィルタ材料を用いることが可能であ
る。ある実施形態において、前記フィルタ材料は、ポリカーボネート、アクリル
樹脂、アクリルアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビ
ニリデンフッ化物、ポリテトラフルオロエチレン、ナヒオン(naphion)、ナイ
ロン、ポリエーテルスルホンからなる群から選択されたものであることが好まし
い。また、前記フィルタ材料は、アガロース、アルギン酸塩、澱粉およびカラゲ
ーニンからなる群から選択されたものであってもよい。好ましくは、前記フィル
タ材料は、セファデックス(Sephadex)(登録商標)、セファキル(S
ephacil)(登録商標)またはハイドロキシアパタイトである。好ましい
実施形態において、前記充填材料は、シルクスクリーンによって形成され、これ
により製造時間およびコストを低減することが好ましい。前記充填材料は、リソ
グラフィーによって形成されてもよい。また、前記充填材料は、半導体製造産業
において公知である、ピックアンドプレイス(pick-and-place)法によって形成
されることが好ましい。
The microfluidic device preferably comprises one or more microstructures of channels or chambers. In one application, the microstructures are at least partially filled with a fill material, such as a filter material. The filter material comprises a wide variety of materials that allow specific or arbitrary filtration with various dimensional parameters. Any kind of chemical or biological or size-exclusion filter material can be used. In one embodiment, the filter material is selected from the group consisting of polycarbonate, acrylic resin, acrylamide, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, naphion, nylon, polyethersulfone. It is preferably one. The filter material may also be selected from the group consisting of agarose, alginate, starch and carrageenan. Preferably, the filter material is Sephadex (R), Sephakill (S).
ephacil) (registered trademark) or hydroxyapatite. In a preferred embodiment, the filling material is preferably formed by silk screen, which reduces manufacturing time and costs. The filling material may be formed by lithography. Further, the filling material is preferably formed by a pick-and-place method known in the semiconductor manufacturing industry.

【0021】 ある実施形態において、前記マイクロ流体デバイスは、1つまたは複数の基板
の間を流体が移動可能なようにする1つまたは複数の孔を有する少なくとも1つ
の基板を含むものである。また、前記マイクロ流体デバイスは、1つまたは複数
のさまざまな設計のバルブをさらに備えてもよい。いくつかのバルブ形状および
構成要素は、後述する。前記マイクロ流体デバイスは、液体試料を複数の試料に
分割するのに使用されてもよい。一実施形態において、そのような試料の分割は
、1つまたは複数のフォーク形状のチャネルを有するマイクロ構造を使用するこ
とによって達成される。前記各チャネルは、内部を流れる流体を制御するための
1つまたは複数のくびれ部(constriction)を有することが好ましい。
In one embodiment, the microfluidic device comprises at least one substrate having one or more holes that allow fluid to move between the one or more substrates. Also, the microfluidic device may further comprise one or more valves of various designs. Some valve shapes and components are described below. The microfluidic device may be used to divide a liquid sample into multiple samples. In one embodiment, such sample division is achieved by using microstructures having one or more fork-shaped channels. Each channel preferably has one or more constrictions for controlling the fluid flowing therein.

【0022】 前記マイクロ流体デバイスは、少なくとも1つの電極をさらに備えてもよい。
前記電極は、流体の電気的特性を検出または測定するために使用される。代案と
して、前記電極は、流体の電気泳動または動電学的流れを促進するためのもので
あってもよい。
The microfluidic device may further comprise at least one electrode.
The electrodes are used to detect or measure the electrical properties of the fluid. Alternatively, the electrodes may be for promoting electrophoretic or electrokinetic flow of fluids.

【0023】 また、前記マイクロ流体デバイスを外部の光学的分光、応答および整流と結合
させてもよい。このように、ある実施形態において、前記マイクロ流体デバイス
の基板の少なくともいずれか1つの一部分は、光学的信号の通過を可能にするも
のである(例えば、十分に光学的に透過性を有する)ことが好ましい。
The microfluidic device may also be combined with external optical spectroscopy, response and rectification. Thus, in certain embodiments, at least a portion of at least one of the substrates of the microfluidic device is one that allows passage of an optical signal (eg, is sufficiently optically transparent). Is preferred.

【0024】 本発明に係るマイクロ流体デバイスは、積層されて3次元デバイスまたはシス
テムを形成することが好ましい。それゆえ、ある実施形態において、前記マイク
ロ流体デバイスは、シールされて固定された1つまたは複数の付加的基板が更に
設けられてもよい。この付加的基板が積層または積み重ねられて、その複数の層
のマイクロ構造が所望の適用例のために機能するように適切に位置決めされるこ
とが好ましい。1つまたは複数の付加的基板は、その表面上にマイクロ構造を有
する電子回路基板を備えてもよい。マイクロ流体デバイスを構成することにおけ
る電子回路基板の有用性は、係属中の米国出願番号第____号(代理人事件番
号第____号)に開示されており、その開示は、参照することによりここに組
み入れられる。付け加えると、複数のマイクロ流体デバイスからなるマイクロ流
体システムは、少なくとも2つのマイクロ流体デバイスが互いに流体が移動可能
なように配列されて構成されることが好ましい。前記マイクロ流体システムは、
3次元マイクロ流体システムを形成するように2つまたは複数のマイクロ流体デ
バイスを積層することによって準備されることが好ましい。
Microfluidic devices according to the present invention are preferably stacked to form a three-dimensional device or system. Therefore, in certain embodiments, the microfluidic device may further be provided with one or more additional substrates that are sealed and secured. This additional substrate is preferably stacked or stacked so that the multiple layers of microstructures are properly positioned to function for the desired application. The one or more additional substrates may comprise an electronic circuit board having microstructures on its surface. The utility of electronic circuit boards in constructing microfluidic devices is disclosed in pending US Application No. ______ (Attorney Case No. ______), the disclosure of which is hereby incorporated by reference. Be incorporated. In addition, a microfluidic system including a plurality of microfluidic devices is preferably configured by arranging at least two microfluidic devices so that fluids can move with respect to each other. The microfluidic system is
It is preferably prepared by stacking two or more microfluidic devices to form a three-dimensional microfluidic system.

【0025】 また、本発明は、マイクロ流体デバイスを製造するための製造方法を提供する
。前記製造方法は、(a)第1基板を提供し、(b)前記第1基板上に、ステン
シルアレイからなる1つまたは複数のパネルを積層し、(c)前記1つまたは複
数のパネル上に、その間に複数のマイクロ構造を形成するために第2基板を積層
する、ステップからなるものである。好ましくは、前記第1および第2基板の少
なくとも1つは、1つまたは複数の孔を有する。また、少なくとも1つの前記パ
ネルは、前記第1および第2基板の少なくとも1つに位置決めされて、前記孔に
よりマイクロ構造の間の流体が移動可能となることが好ましい。そのような位置
決めは、ペグ−穴アライメントによって提供されることが好ましい。また、本発
明は、ある実施形態において、前述した製造方法によって準備されたマイクロ流
体デバイスを提供することが好ましい。
The present invention also provides a manufacturing method for manufacturing a microfluidic device. The manufacturing method includes: (a) providing a first substrate; (b) stacking one or more panels of a stencil array on the first substrate; and (c) on the one or more panels. And laminating a second substrate to form a plurality of microstructures therebetween. Preferably, at least one of the first and second substrates has one or more holes. It is also preferred that at least one of the panels is positioned on at least one of the first and second substrates so that the holes allow fluid to move between the microstructures. Such positioning is preferably provided by peg-hole alignment. In addition, the present invention preferably provides, in an embodiment, a microfluidic device prepared by the manufacturing method described above.

【0026】 また、本発明は、金型を形成するための型としてステンシルの少なくとも一部
を使用するために準備された金型を提供する。前記金型は、シリコン材料からな
ることが好ましい。マイクロ構造を含むマイクロ流体デバイスは、前記金型を使
用するために準備されてもよい。
The present invention also provides a mold prepared for using at least a portion of a stencil as a mold for forming a mold. The mold is preferably made of a silicon material. A microfluidic device containing microstructures may be prepared for use with the mold.

【0027】 (定義) ここに使用されている“マイクロ流体”という用語は、500ミクロン以下の
寸法を1つまたは複数有するマイクロ構造を参照し、同様にそのようなマイクロ
構造からなる構成要素、デバイスおよびシステムを参照することにより理解され
るものである。本発明のマイクロ流体デバイスは、平面的(すなわち、略2次元
、もしくは2−D)または3次元的(3−D)であってもよい。付け加えると、
そのようなデバイスは、ここに記載した材料のうちのいくつか、前記材料の組み
合わせ、および同様なまたは均等な材料を使用することにより構成できる。
Definitions As used herein, the term “microfluidic” refers to a microstructure having one or more dimensions less than or equal to 500 microns, as well as components, devices comprising such microstructures. And by reference to the system. The microfluidic device of the present invention may be planar (i.e., approximately two-dimensional, or 2-D) or three-dimensional (3-D). In addition,
Such devices can be constructed by using some of the materials described herein, combinations of the above materials, and similar or equivalent materials.

【0028】 ここに使用されている“マイクロ構造”という用語は、本発明のマイクロ流体
デバイスを組み立てるのに使用される1つまたは複数の基板上に配置されたマイ
クロ流体構造を称する。この用語は、流体を支持可能な(制限的でない、チャネ
ルまたはチャンバを含む)あらゆる構造(例えば、通過または流入する流体を通
過、貯留および誘導可能なマイクロ構造)を含む。マイクロ構造の境界線は、挟
まれたステンシルの切除された部分の外形によって形成されている。
The term “microstructure” as used herein refers to a microfluidic structure disposed on one or more substrates used to fabricate the microfluidic device of the present invention. The term includes any structure capable of supporting a fluid (including, but not limited to, channels or chambers) (eg, a microstructure capable of passing, storing, and directing an inflowing or inflowing fluid). The boundaries of the microstructure are formed by the contours of the excised portion of the sandwiched stencil.

【0029】 ここに使用されている“シールする”という用語は、所定の流れ、流体種類お
よび圧力条件の下で、低い意図しない漏れの速度および/または体積が十分に小
さいマイクロ構造を称する。また、前記用語は、流体を通過させるための1つま
たは複数の孔を内部に有するマイクロ構造を含む。
The term “seal” as used herein refers to a microstructure that has a sufficiently low rate of unintended leakage and / or volume under a given flow, fluid type and pressure conditions. The term also includes microstructures having one or more holes therein for the passage of fluid.

【0030】 ここに使用されている“接着剤”という用語は、本発明のマイクロ流体デバイ
スのさまざまなステンシルおよび/または基板層を互いに接着し、その間にシー
ルされたマイクロ構造を形成するのに有効である接着性を有するあらゆる化学物
質を称する。
The term “adhesive” as used herein is effective in adhering the various stencil and / or substrate layers of the microfluidic device of the present invention to each other and forming a sealed microstructure therebetween. Refers to any chemical substance that has an adhesive property of

【0031】 ここに使用されている“チャネル”または“チャンバ”という用語は、横方向
の(transverse)または長手方向の寸法が厚さ、奥行きもしくは断面寸法より非
常に大きい伸長した形状に制限されるものではない。むしろ、その用語は、液体
が内部に導かれるまたは通過する所望の形状または外形のキャビティまたはトン
ネルを含むものである。そのような流体キャビティは、例えば、流体が連続的に
通過可能な流体通過(flow-through)チャネルまたは、代案として、所定量の分
離された流体を保持するためのチャンバを含む。“チャネル”または“チャンバ
”は、充填されるかまたは、例えば、バルブ、フィルタ、および同様のもしくは
均等な構成要素または材料からなる内部構造を含むものであってもよい。
The term “channel” or “chamber” as used herein is limited to elongated shapes whose transverse or longitudinal dimensions are much greater than their thickness, depth or cross-sectional dimensions. Not a thing. Rather, the term is intended to include cavities or tunnels of the desired shape or profile through which liquid is guided or passed. Such fluid cavities include, for example, a flow-through channel through which fluid can pass continuously, or, alternatively, a chamber for holding a quantity of separated fluid. A "channel" or "chamber" may be filled or contain internal structures, for example, valves, filters, and similar or equivalent components or materials.

【0032】 ここに使用されている“ステンシル”という用語は、1つまたは複数のさまざ
まな形状または向きの部分が切除または取り除かれた、好ましくは略平坦な材料
を称する。前記切除または取り除かれた部分の外形は、基板の間に挟まれるステ
ンシル上に形成されたマイクロ構造の側方の境界からなる。
As used herein, the term “stencil” refers to a material, preferably a generally flat material, that has one or more portions of various shapes or orientations cut or removed. The profile of the excised or removed portion consists of the lateral boundaries of the microstructure formed on the stencil sandwiched between the substrates.

【0033】 ここに記載されたマイクロ流体デバイスは、それらはモジュール式であり、あ
らゆる形状に容易に再構成または適応可能な点において“総称的”である。これ
らのデバイスは、圧力式、蠕動ポンピング式、動電学的流れ式、電気泳動式、真
空式などのさまざまなポンプまたはバルブ機構を使用することが可能である。加
えて、本発明のマイクロ流体デバイスは、光学的検出(例えば、螢光、燐光、発
光、吸光、比色)、電気化学的検出、およびあらゆるさまざまな適切な検出方法
と組み合わせて使用可能である。適切な検出方法は、前記デバイスの外形および
組成成分に従う。与えられた適用例に対する適切な検出方法の選択は、当業者に
明らかである。
The microfluidic devices described herein are “generic” in that they are modular and easily reconfigurable or adaptable to any shape. These devices can use a variety of pump or valve mechanisms, such as pressure, peristaltic pumping, electrokinetic flow, electrophoretic, vacuum, and the like. In addition, the microfluidic device of the invention can be used in combination with optical detection (eg, fluorescence, phosphorescence, luminescence, absorption, colorimetric), electrochemical detection, and any of a variety of suitable detection methods. . Suitable detection methods depend on the device geometry and compositional components. Selection of the appropriate detection method for a given application will be apparent to those of skill in the art.

【0034】 (発明の詳細な説明) 図1を参照すると、マイクロ流体デバイスが2つの基板の間にステンシルを挟
むことにより構成されている。図1Aを参照すると、チャネル57が、下面基板
59と上面基板60によって示されている、2つの基板の間にステンシル58を
挟むことにより構成されている。前記実施形態において、入口および出口孔61
の両方が、前記上面基板60内に位置決めされている。図1Bに、組み立てられ
たデバイスが示されている。前記入口および出口孔は、前記デバイスの外側また
は隣接するステンシルおよび/もしくは基板層のいずれかまで連通することが好
ましい。他の実施形態(不図示)において、ステンシル層は、基板の間に挟まれ
ることなく、互いに直接的に積層されてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to FIG. 1, a microfluidic device is constructed by sandwiching a stencil between two substrates. Referring to FIG. 1A, a channel 57 is constructed by sandwiching a stencil 58 between two substrates, shown by a bottom substrate 59 and a top substrate 60. In the above embodiment, the inlet and outlet holes 61
Both are positioned within the top substrate 60. The assembled device is shown in FIG. 1B. The inlet and outlet holes preferably communicate either outside of the device or to adjacent stencil and / or substrate layers. In other embodiments (not shown), the stencil layers may be laminated directly to each other without being sandwiched between the substrates.

【0035】 マイクロ構造(例えば、チャネルまたはチャンバ)は、支持基板の上に配置さ
れる前または後で前記ステンシル内に形成されてもよい。好ましい実施形態にお
いて、前記ステンシルは、基板上に配置される前に、適当な形状および向きのス
テンシル材料の一部を切除または除去することにより形成されている。例えば、
ステンシルを、好ましくは自動制御されたダイカッターを使用して切除してもよ
い。代案として、前記切除は、レーザカッターを使用して達成されてもよい。好
ましい実施形態において、前記ステンシルは、コンピュータによって制御された
ダイカッターまたはレーザカッターを使用して切除される。他の好ましい実施形
態において、前記切除は、回転カッターや型押プレス(printer press)、あら
ゆるハイスループット自動アライメント装置(high throughput auto-aligning
equipment)を使用して行なわれる。そのような装置は、コンバータと称される
Microstructures (eg, channels or chambers) may be formed in the stencil before or after being placed on the support substrate. In a preferred embodiment, the stencil is formed by cutting or removing a portion of the stencil material of suitable shape and orientation prior to being placed on the substrate. For example,
The stencil may be excised, preferably using an automatically controlled die cutter. Alternatively, the ablation may be accomplished using a laser cutter. In a preferred embodiment, the stencil is ablated using a computer controlled die cutter or laser cutter. In another preferred embodiment, the ablation comprises a rotary cutter, a printer press, or any high throughput auto-aligning device.
equipment) is used. Such a device is called a converter.

【0036】 好ましい実施形態において、前記ステンシルは、片面または両面が接着性を有
するテープからなる。前記(所望の形状および寸法の)テープの一部は、例えば
チャネルまたはチャンバを形成するために切除または除去されていることが好ま
しい。次に、前記テープステンシルを、支持基板または基板の間に配置する。一
実施形態において、ステンシル層は互いに積層されている。前記チャネルの厚さ
または高さは、ステンシル(例えば、テープ担体またはその上の接着層)の厚み
を単に変化させることによって変えることが可能である。
In a preferred embodiment, the stencil comprises a tape having adhesiveness on one side or both sides. A portion of the tape (of desired shape and size) is preferably cut or removed to form, for example, a channel or chamber. Next, the tape stencil is placed on a supporting substrate or between the substrates. In one embodiment, the stencil layers are laminated together. The thickness or height of the channels can be varied by simply changing the thickness of the stencil (eg, tape carrier or adhesive layer thereon).

【0037】 前記実施形態において、様々な種類のテープが利用可能である。接着剤の種類
は、下側に位置する担体の厚さおよび構成成分と同様に、適用例に適応させて変
更可能である。本発明において使用するのに適切なテープは、硬化(curing)ま
たは活性化する様々な方法を有し、他の種類のテープの中で特に、感圧テープ、
熱活性テープ、化学活性テープ、光活性テープを含むことが好ましい。例えば、
ゴムベースの接着剤、アクリル樹脂ベースの接着剤、および樹脂(gum)ベース
の接着剤を含む様々な接着剤が利用可能である。また、接着性を担う(carry)
ために使用される材料は、多数ある。適切なテープ担体材料の一例として、ポリ
エステルおよびナイロンからなるマイラー(登録商標)が挙げられる。前記担体
の厚みは変更可能である。
Various types of tape are available in the above embodiments. The type of adhesive, as well as the thickness and components of the underlying carrier, can be varied to suit the application. Suitable tapes for use in the present invention have various methods of curing or activating and, among other types of tapes, pressure sensitive tapes,
It is preferred to include heat activated tapes, chemically activated tapes, and light activated tapes. For example,
A variety of adhesives are available, including rubber-based adhesives, acrylic resin-based adhesives, and gum-based adhesives. It also carries the adhesiveness (carry)
There are numerous materials used for this. One example of a suitable tape carrier material is Mylar®, which consists of polyester and nylon. The thickness of the carrier can be changed.

【0038】 好ましい実施形態において、プローブ(probe)が、前記ステンシルの前記チ
ャネルまたはチャンバを形成するために使用されている。一実施形態において、
前記プローブは、例えば、コンピュータ制御されたプロッターに実装された切除
装置である。前記プローブは、マイクロ構造(例えば、チャネルまたはチャンバ
)の側方の境界線を形成する形状を材料から選択的に除去して、ステンシルを形
成する。一実施形態において、ヒートプローブ(heat probe)は、選択的に熱活
性接着材を溶解(melt)または焼きなまして(anneal)マイクロ構造を形成する
ことに使用される。他の実施形態において、積層された(layeres)ステンシル
内においてマイクロ構造を形成するために超音波溶接が使用されてもよい。これ
らの層は、超音波溶接を使用することにより互いに“溶解”されてもよい。
In a preferred embodiment, a probe is used to form the channel or chamber of the stencil. In one embodiment,
The probe is, for example, a cutting device mounted on a computer-controlled plotter. The probe selectively removes from the material features that form lateral boundaries of microstructures (eg, channels or chambers) to form stencils. In one embodiment, a heat probe is used to selectively melt or anneal the heat activated adhesive to form microstructures. In other embodiments, ultrasonic welding may be used to form microstructures in layered stencils. These layers may be "melted" together by using ultrasonic welding.

【0039】 好ましい実施形態において、ステンシルを形成する材料は、シルクスクリーン
を使用して所定の所望領域内側の前記基板上に設けられる(apply)。そして、
前記材料は、“硬化(cured)”されてチャネルおよび/またはチャンバを形成
する。実施例において、ステンシル材料として活性可能または硬化可能な重合体
が使用される。他の実施例において、材料として塗料またはインクが使用される
。一実施例は、Genesis Artist Colors(Indinap
olis、IN)から入手可能なThick Mediumヒートセット(heat
-set)アクリル樹脂を使用したものである。他の実施形態において、1つの前記
基板の全表面は、前記ステンシル材料で覆われている。そして、残される領域に
おいて前記ステンシルが硬化され、残りの材料は除去されることが好ましい。本
実施形態において、硬化性エポキシ樹脂材料を使用してもよい。更に好ましい実
施形態において、前記エポキシ樹脂は、UV硬化性エポキシ樹脂である。代案と
して、エポキシ樹脂2部を使用してもよい、その場合、第1部分は適切な位置に
パターン形成され、次にデバイス全体が所定領域内でにステンシル材料を接着す
る第2部分に浸漬される。
In a preferred embodiment, the material forming the stencil is applied on the substrate inside a predetermined desired area using a silk screen. And
The material is "cured" to form channels and / or chambers. In the examples, activatable or curable polymers are used as stencil materials. In another embodiment, paint or ink is used as the material. One example is the Genesis Artist Colors (Indinap).
Thick Medium heatset available from olis, IN)
-set) Acrylic resin is used. In another embodiment, the entire surface of one of the substrates is covered with the stencil material. Then, it is preferable that the stencil is cured in the remaining region and the remaining material is removed. In this embodiment, a curable epoxy resin material may be used. In a more preferred embodiment, the epoxy resin is a UV curable epoxy resin. Alternatively, two parts of epoxy resin may be used, in which case the first part is patterned in place and then the entire device is dipped into the second part which adheres the stencil material within the predetermined area. It

【0040】 前記ステンシル材料の化学的性質および、これによる前記マイクロ構造の化学
的作用は、特定の適用例に対して“調整する(tune)”ことが可能である。前記
ステンシル材料は、親水性、疎水性またはイオン性を有することが好ましい。前
記ステンシル材料は、可撓性を有する。様々な好ましい実施形態において、前記
ステンシル材料は、ビニル、フィルタ材料、紙もしくは織物、ホイル箔および泡
もしくは泡シートからなる一群から選択される。他の好ましい実施形態において
、前記ステンシル材料は、重合材料から形成されている。適切な重合体は、制限
的でない、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリウレタン、高密度ポリエチレ
ン(HDPE)または超高分子量ポリエチレン(UHMW)を含むポリエチレン
、ポリプロピレン(PP)、ポリビニリデンフッ化物(PVDF)、ポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)、ナイロン、ポリエーテルスルホン(PES)、
アセタール共重合体、ポリエステルイミダス、ポリスルホン、ポリフェニルスル
ホン、ABS、ポリビニリデンフッ化物、ポリフェニレンオキシド、およびそれ
らの誘導物を含む。特に好ましい実施形態において、前記重合体はフッ素化され
た重合体である。というのは、フッ素化された重合体は、有機溶媒のような強力
な(aggressive)溶媒に対する優れた耐性を有するためである。
The chemistry of the stencil material, and thus the chemistry of the microstructures, can be “tuned” for a particular application. The stencil material preferably has hydrophilicity, hydrophobicity or ionicity. The stencil material is flexible. In various preferred embodiments, the stencil material is selected from the group consisting of vinyl, filter material, paper or fabric, foil foil and foam or foam sheet. In another preferred embodiment, the stencil material is formed of polymeric material. Suitable polymers include, but are not limited to, polycarbonate, acrylics, polyurethane, polyethylene including high density polyethylene (HDPE) or ultra high molecular weight polyethylene (UHMW), polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetra. Fluoroethylene (PTFE), nylon, polyether sulfone (PES),
Includes acetal copolymers, polyester imidas, polysulfones, polyphenyl sulfones, ABS, polyvinylidene fluorides, polyphenylene oxides, and derivatives thereof. In a particularly preferred embodiment, the polymer is a fluorinated polymer. This is because fluorinated polymers have excellent resistance to aggressive solvents such as organic solvents.

【0041】 好ましい実施形態において、前記ステンシル材料は、バルブまたはポンプ機構
を可能にする、例えば、シリコン、ヴァイトン、またはゴムなどの可撓性または
エラストマー性を有する材料である。圧力または機械的力が、前記可撓性を有す
る層に付与されると、前記材料がその上方または下方に位置するチャネルを撓ま
せ、または閉塞する。
In a preferred embodiment, the stencil material is a flexible or elastomeric material that enables a valve or pump mechanism, such as silicone, viton, or rubber. When pressure or mechanical force is applied to the flexible layer, the material flexes or occludes the channels above or below it.

【0042】 好ましい実施形態において、シーラント被覆は、マイクロ構造を被覆し、また
はシールすることを提供する。図2を参照すると、少なくとも前記ステンシル3
3および/または基板30の表面の一部は、シーラント被覆材料38からなる層
により被覆されている。(好ましくは略平坦な)カバープレート基板39が、前
記ステンシル33の上に重ねられ、基板30と39との間に形成された前記マイ
クロ構造35を“覆う(cap)”または完成させる。図2Cにおいて、前記カバ
ープレート基板39は被覆されていない。図2Dにおいて、前記カバープレート
基板39は、前記シーラント被覆材料38と同様または異なるものである、シー
ラント被覆材料41で被覆されている。図3を参照すると、少量のエポキシ樹脂
44が、カバープレート基板39、基板30およびステンシル33を一体に接着
することを補助するために加えられている。前記エポキシ樹脂44は、前記シー
ラント被覆材料38が硬化される前または後で加えられる。他の好ましい実施形
態において、前記デバイスの層は、更に一体に機械的に保持されてもよい。例え
ば、前記マイクロ構造をシールすることを補助するためにガスケットが使用され
てもよい。
In a preferred embodiment, the sealant coating provides for coating or sealing the microstructure. Referring to FIG. 2, at least the stencil 3
3 and / or a portion of the surface of the substrate 30 is coated with a layer of sealant coating material 38. A (preferably substantially flat) cover plate substrate 39 is overlaid on the stencil 33 to "cap" or complete the microstructures 35 formed between the substrates 30 and 39. In FIG. 2C, the cover plate substrate 39 is uncoated. In FIG. 2D, the cover plate substrate 39 is coated with a sealant coating material 41, which may be similar or different than the sealant coating material 38. Referring to FIG. 3, a small amount of epoxy resin 44 has been added to help bond the cover plate substrate 39, substrate 30 and stencil 33 together. The epoxy resin 44 is added before or after the sealant coating material 38 is cured. In other preferred embodiments, the layers of the device may be mechanically held together. For example, a gasket may be used to help seal the microstructure.

【0043】 様々な所望の特性を有する多数の適切なシーラント被覆材料が使用されてもよ
い。前記シーラント被覆材料は、適用例に応じて、化学的および/または生物学
的性質を有し、疎水性または親水性を有する。固体、液体、ゲルもしくは粉末状
、またはそれらの組合わせが使用可能である。中性の性質の材料と同様に、表面
電荷を伝えることが可能な材料が使用されてもよい。本発明において使用するの
に適切な被覆材料の一例として、テフロン(登録商標)、リクイン(登録商標)
、アバトレル(登録商標)、シリコン、シリコン混合物、(ハンダマスクを含む
)エポキシ樹脂、にかわ、液体重合体、重合性分散物(dispersion)、プラスチ
ック、液体アクリル樹脂、塗料、金属、油、ワックス、フォトレジスト、ニス、
ハンダおよびガラスが挙げられる。
A number of suitable sealant coating materials having various desired properties may be used. The sealant coating material has chemical and / or biological properties and is either hydrophobic or hydrophilic, depending on the application. Solid, liquid, gel or powder form, or combinations thereof can be used. Materials capable of conducting surface charges may be used, as well as materials of neutral nature. Examples of suitable coating materials for use in the present invention include Teflon (R), Liquin (R)
, Abatrel®, silicone, silicone mixture, epoxy resin (including solder mask), glue, liquid polymer, polymerizable dispersion, plastic, liquid acrylic resin, paint, metal, oil, wax, photo Resist, varnish,
Includes solder and glass.

【0044】 好ましい実施形態において、前記シーラント被覆材料は、例えば、ポリエチレ
ングリコールまたはシアノアクリレートのような重合体である。他の好ましい実
施形態において、前記被覆材料は生物学的性質を有する。都合の良いことに、様
々な適用例において、前記生物学的被覆材料は、材料の接着性を促進または妨げ
ることのいずれかのために使用可能である。ある実施形態において、所定の生物
学的材料に特性的に結合する生物学的被覆材料(例えば、リガンド)が好ましい
。生物学的被覆材料の一例として、蛋白質、抗体、脂質、細胞、組織、核酸およ
びペプチドが挙げられる。更に特定の例として、アビジン、ストレプトアビジン
、ポリリシンおよび酵素が挙げられる。ある実施形態において、前記被覆材料は
、挙げられた例の材料を選択的に固着するのに用いられる。
In a preferred embodiment, the sealant coating material is a polymer such as polyethylene glycol or cyanoacrylate. In another preferred embodiment, the coating material has biological properties. Conveniently, in various applications, the biological coating material can be used to either promote or prevent the adhesion of the material. In certain embodiments, biological coating materials (eg, ligands) that specifically bind to a given biological material are preferred. Examples of biological coating materials include proteins, antibodies, lipids, cells, tissues, nucleic acids and peptides. More specific examples include avidin, streptavidin, polylysine and enzymes. In certain embodiments, the coating material is used to selectively bond the listed example materials.

【0045】 他の好ましい実施形態において、前記シーラント被覆材料はフッ素化された重
合体である。フッ素化された重合体は、有機溶媒を含む、さまざまな溶媒または
化学物質に対する優れた耐性を有する。特に一例として、テフロン(登録商標)
、アバトレル(登録商標)、ポリビニリデンフッ化物(PVDF)、THVフッ
化熱可塑性物質(Dyneon、StPaulMN)、HostaflonTF
5035(Dyneon)が挙げられる。
In another preferred embodiment, the sealant coating material is a fluorinated polymer. Fluorinated polymers have excellent resistance to various solvents or chemicals, including organic solvents. In particular, as an example, Teflon (registered trademark)
, Abatrel®, polyvinylidene fluoride (PVDF), THV fluorinated thermoplastic (Dyneon, StPaulMN), Hostaflon TF
5035 (Dyneon) can be mentioned.

【0046】 様々なシーラント被覆材料は、多数の技術を使用して形成される。好ましい実
施形態において、スピナーまたは回転体を使用して所定の基板および/またはス
テンシルの上に回転成膜される。特に、適切な量のシーラント被覆材料が、基板
またはステンシルに位置決めされ、基板またはステンシル全体が、全体的に均一
なシーラント被覆層を作るために回転される。好ましい実施形態において、前記
回転速度は、毎分約10回転(rpm)と約100,000rpmの間である。
前記回転速度は、約500−20,000rpmの間がより好ましく、最も好ま
しいのは、約1,000−20,000rpmである。被覆厚み形成機をつくる
ために、多重回転成膜サイクル(multiple spin-deposition cycles)を使用し
てもよい。
Various sealant coating materials are formed using a number of techniques. In a preferred embodiment, a spinner or rotator is used to spin-coat on a given substrate and / or stencil. In particular, a suitable amount of sealant coating material is positioned on the substrate or stencil and the entire substrate or stencil is rotated to create a globally uniform sealant coating layer. In a preferred embodiment, the rotational speed is between about 10 revolutions per minute (rpm) and about 100,000 rpm.
More preferably, the rotation speed is between about 500-20,000 rpm, most preferably about 1,000-20,000 rpm. Multiple spin-deposition cycles may be used to create a coat thickness machine.

【0047】 代案として、前記シーラント被覆材料は、表面にシーラント被覆材料を噴霧す
ることによって形成してもよい。例えば、前記シーラント被覆材料は、ノズルま
たは他のオリフィス(orifice)を介して超音波噴霧(ultrasonically sprayed
)される。一実施形態において、表面上に噴霧されたときに、所望の厚さの層と
なるように調整された濃度の、シーラント被覆材料のコロイド状分散物が準備さ
れる。他の実施形態において、前記シーラント被覆材料は、表面上に直接的に噴
霧される。更に他の実施形態において、前記シーラント被覆材料は、適当な溶媒
内で溶解され、次に表面上に噴霧される。すなわち、前記溶媒が蒸発すると、前
記シーラント被覆材料が後に残り、被覆層を形成する。また、前記シーラント被
覆材料は、基板および/またはステンシルをある容積のシーラント被覆材料の中
へ浸漬することによって被覆(apply)されてもよい。1回浸漬することにより
所定の厚さの被覆を形成できる。より厚い被覆を形成するために、何回か浸漬し
てもよい。代案として、前記シーラント被覆材料は、表面にブラシによって塗ら
れてもよい。前述したような噴霧法により、シーラント被覆材料はコロイド分散
物として、または溶媒内において溶解された材料として直接的に形成される。他
の好ましい実施形態において、前記シーラント被覆材料は、表面に打印(stamp
)される。
Alternatively, the sealant coating material may be formed by spraying the surface with the sealant coating material. For example, the sealant coating material is ultrasonically sprayed through a nozzle or other orifice.
) Will be done. In one embodiment, a colloidal dispersion of sealant coating material is provided at a concentration adjusted to give a layer of desired thickness when sprayed onto a surface. In another embodiment, the sealant coating material is sprayed directly onto the surface. In yet another embodiment, the sealant coating material is dissolved in a suitable solvent and then sprayed onto the surface. That is, as the solvent evaporates, the sealant coating material remains behind forming a coating layer. The sealant coating material may also be applied by dipping the substrate and / or stencil into a volume of sealant coating material. By dipping once, a coating having a predetermined thickness can be formed. It may be dipped several times to form a thicker coating. Alternatively, the sealant coating material may be brushed onto the surface. By the spraying method as described above, the sealant coating material is directly formed as a colloidal dispersion or as a material dissolved in a solvent. In another preferred embodiment, the sealant coating material is stamped on the surface.
) Will be done.

【0048】 更に好ましい実施形態において、前記シーラント被覆材料は、(例えば、シル
クスクリーン法により)表面上にパターン形成される。この実施形態において、
前記シーラント被覆材料は、シルクスクリーンマスクによって形成されたように
前記表面の所定の選択領域のみ被覆するのに用いられる。他の好ましい実施形態
において、フォトレジストパターン形成が、リフトオフ(liftoff)またはエッ
チングパターン形成を達成するのに使用される。次に、フォトレジストが、前記
表面の所定領域上の被覆のみを残すように除去される。この工程は、異なるフォ
トレジストパターンと被覆材料を使用して所望または必要とされるだけ繰り返さ
れる。
In a more preferred embodiment, the sealant coating material is patterned (eg, by silkscreening) on the surface. In this embodiment,
The sealant coating material is used to coat only selected areas of the surface as formed by a silk screen mask. In another preferred embodiment, photoresist patterning is used to achieve liftoff or etch patterning. The photoresist is then removed, leaving only the coating on the predetermined areas of the surface. This process is repeated as desired or needed using different photoresist patterns and coating materials.

【0049】 他の実施形態において、様々な薄膜形成法が、シーラント被覆材料を形成する
のに使用される。そのような技術は、限定的でない、熱蒸散(thermal evaporat
ion)、電子ビーム蒸散(e-beam evaporation)、スパッタリング、化学蒸着法
、およびレーザ蒸着法を含む。これらまたは他の薄膜形成法は、当業者において
公知である。付け加えると、シーラント被覆材料を形成するのに、めっき法が使
用される。そのようなめっき法は、限定的でない、金属材料の電気めっきまたは
化学めっきを含む。
In other embodiments, various thin film deposition methods are used to form the sealant coating material. Such techniques include, but are not limited to, thermal evaporat
ion), e-beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition, and laser vapor deposition. These and other thin film forming methods are known to those skilled in the art. In addition, plating methods are used to form the sealant coating material. Such plating methods include, but are not limited to, electroplating or chemical plating of metallic materials.

【0050】 前記シーラント被覆の厚みは、ある実施形態において重要である。好ましくは
、前記被覆の厚みは、下方に位置する表面を化学的に保護するおよび/または、
隣接する基板および/もしくはステンシルを接着もしくはシールするのに十分で
あればよい。被覆があまりに厚いことによる潜在的な問題は、その内部を流れる
流体の妨げまたは邪魔となり得る、マイクロ構造の障害または閉塞である。
The thickness of the sealant coating is important in certain embodiments. Preferably, the thickness of said coating chemically protects the underlying surface and / or
It need only be sufficient to bond or seal adjacent substrates and / or stencils. A potential problem with overly thick coatings is obstruction or blockage of microstructures, which can obstruct or obstruct the fluid flowing within it.

【0051】 シーラント被覆材料が単独で接着機能を提供できない場合、シンナー被覆が使
用される。実際の使用において、分子層(または単層)がある場合において好ま
しい。好ましい実施形態において、前記シーラント被覆は、金などの金属表面上
に特に容易に形成可能な、アルカンチオールからなる自己集合した単層である。
他の同様のチオールを使用してもよい。他の好ましい実施形態において、前記基
板を被覆するのにシラン化(silanization)反応が使用されてもよい。シラン化
することは、核酸またはペプチドのような特定の生物学的材料の接着性を最小化
することが知られている。更に他の好ましい実施形態において、前記マイクロ構
造は、脂質の二層または多層で被覆されている。特定の実施形態において、これ
らの単分子層(molecular monolayer)は、前記溶液内において分子を結合する
のに使用される生物学的分子で被覆されている(terminate)。その一例として
、核酸で被覆されたアルカンチオールまたは蛋白質で被覆されたシランが挙げら
れる。
If the sealant coating material alone cannot provide the adhesive function, a thinner coating is used. In practical use, it is preferable when there is a molecular layer (or monolayer). In a preferred embodiment, the sealant coating is a self-assembled monolayer of alkanethiol that is particularly easily formed on a metal surface such as gold.
Other similar thiols may be used. In another preferred embodiment, a silanization reaction may be used to coat the substrate. Silanization is known to minimize the adhesion of certain biological materials such as nucleic acids or peptides. In yet another preferred embodiment, the microstructures are coated with a bilayer or multilayer of lipids. In certain embodiments, these molecular monolayers are terminated with biological molecules that are used to bind the molecules within the solution. An example thereof is alkanethiol coated with nucleic acid or silane coated with protein.

【0052】 ある実施形態において、基板および/またはステンシルを互いにシールするこ
とを補助するのに第2機構が使用されてもよい。ある実施形態において、これら
の層は互いに機械的に保持されている。その一例として、ナットとボルト、きつ
く嵌合するペグと孔、エポキシ樹脂、BLU−TEK(登録商標)、あるいは外
部クランプ(external clamp)を使用することが挙げられる。代案として、この
機械的接着またはシーリングを達成するために圧力または真空が使用されてもよ
い。
In some embodiments, a second mechanism may be used to help seal the substrate and / or stencil together. In some embodiments, the layers are mechanically held together. Examples include the use of nuts and bolts, tightly fitting pegs and holes, epoxy resin, BLU-TEK®, or external clamps. Alternatively, pressure or vacuum may be used to achieve this mechanical bonding or sealing.

【0053】 前記被覆ステップの前にシーラント被覆材料の粘着性を調整することが必要と
される。所望の粘着性を得るために、前記シーラント被覆材料は、他の溶媒また
は化学物質で薄めるまたは希釈する必要がある。代案として、シーラント被覆材
料は、それらの粘着性を変化させるためにそれらを形成する前に加熱してもよい
。適切な粘着性の調整は、当業者にとって明らかである。
Prior to the coating step, it is necessary to adjust the tack of the sealant coating material. To obtain the desired tack, the sealant coating material needs to be diluted or diluted with another solvent or chemical. Alternatively, the sealant coating materials may be heated prior to forming them to change their tackiness. Appropriate stickiness adjustments will be apparent to those skilled in the art.

【0054】 被覆された基板およびステンシルは、被覆および接着ステップの前に洗浄され
ることが好ましい。洗浄材料の一例として、石鹸、表面活性剤、界面活性剤、有
機溶媒およびフレオン(Freon)(登録商標)が挙げられる。
The coated substrate and stencil are preferably cleaned prior to the coating and bonding steps. Examples of cleaning materials include soaps, surfactants, surfactants, organic solvents and Freon®.

【0055】 他の好ましい実施形態において、バルブまたはポンプ機構を実現するために前
記デバイスの所定の層の上に可撓性を有するシーラント被覆材料を使用してもよ
い。好ましい可撓性を有するシーラント被覆材料は、シリコンゴムである。前記
材料がその上方または下方に位置するチャネルを撓ませるまたは閉塞するために
、圧力または機械的力をが前記可撓性を有する層に付与されてもよい。
In another preferred embodiment, a flexible sealant coating material may be used on a given layer of the device to implement a valve or pump mechanism. A preferred flexible sealant coating material is silicone rubber. Pressure or mechanical force may be applied to the flexible layer to cause the material to deflect or occlude channels located above or below it.

【0056】 チャネルおよび/またはチャンバを形成するステンシルを用いて3次元構造が
形成されてもよい。図4を参照すると、フィルタを含むマイクロ流体デバイスが
構成されている。T字形状チャネル62が、両面テープからなるステンシル64
内において切除されている。このステンシル64は、2つの入口68を有する上
面プレート66に接着されている。ステンシル支持層70が、ステンシル64の
底面に接着されている。支持基板層70は、隣接するステンシル層74まで連通
する孔72を有する。前記ステンシル層74は、フィルタチャネル76とフィル
タチャンバ78を切除して除去した両面テープからなる。前記フィルタチャンバ
78は、適用例(以下の実施例を参照のこと)に応じて、あらゆる種類の適切な
フィルタ材料で満たされる。底基板80が、フィルタ構成要素を有するステンシ
ル層74に接着されている。出口孔81が、前記底基板80内に形成されている
。実際の使用時には、試料が前記入口孔68の片方に注入され、試薬が前記入口
孔68の他方に注入される。その試料と試薬は、T字形状チャネルの合流点で混
合し、下方の隣接する層まで通過する。フィルタチャンバ78内のフィルタ材料
が、不必要な物質を捕捉し、精製された物質が出口を通過する。図4Bに、組み
立てられたデバイスを示す。
Three-dimensional structures may be formed using stencils that form channels and / or chambers. Referring to FIG. 4, a microfluidic device including a filter is constructed. Stencil 64 with T-shaped channel 62 made of double-sided tape
It has been resected inside. The stencil 64 is glued to a top plate 66 having two inlets 68. The stencil support layer 70 is adhered to the bottom surface of the stencil 64. The support substrate layer 70 has holes 72 communicating with the adjacent stencil layer 74. The stencil layer 74 is composed of a double-sided tape which is formed by cutting and removing the filter channel 76 and the filter chamber 78. The filter chamber 78 is filled with any kind of suitable filter material, depending on the application (see examples below). The bottom substrate 80 is adhered to the stencil layer 74 with the filter components. An outlet hole 81 is formed in the bottom substrate 80. In actual use, the sample is injected into one of the inlet holes 68 and the reagent is injected into the other of the inlet holes 68. The sample and reagent mix at the confluence of the T-shaped channels and pass down to the adjacent layer. The filter material in the filter chamber 78 captures unwanted material and the purified material passes through the outlet. FIG. 4B shows the assembled device.

【0057】 異なる3−Dマイクロ流体デバイスの図を、図5に示す。この実施形態におい
て、上方の3つの層は、図4に示す上方の3つの層と同様である。しかしながら
、フィルタのためにチャネルを構成してそのチャネルを適当なフィルタ材料で満
たす代わりに、層84それ自体がフィルタ材料からなる。出口孔81を有する底
面層80は、図4と同様である。図5Bに、組み立てられたデバイスを示す。
Diagrams of different 3-D microfluidic devices are shown in FIG. In this embodiment, the upper three layers are similar to the upper three layers shown in FIG. However, instead of constructing a channel for the filter and filling the channel with a suitable filter material, layer 84 itself consists of the filter material. The bottom layer 80 having the outlet holes 81 is similar to that shown in FIG. FIG. 5B shows the assembled device.

【0058】 孔を形成する方法は、限定的でない、機械的穿孔、レーザ穿孔、化学的エッチ
ング、プラズマエッチングおよび穴開けパンチングを含む。代案として、前記デ
バイスの構成要素は、入口/出口孔が一体に形成または備わっている射出成形さ
れた部品から構成されてもよい。貫通孔を形成するための当業者に公知の他の技
術が使用されてもよい。
Methods of forming holes include, but are not limited to, mechanical drilling, laser drilling, chemical etching, plasma etching and punching punching. Alternatively, the components of the device may consist of injection molded parts with integrally formed or equipped inlet / outlet holes. Other techniques known to those skilled in the art for forming through holes may be used.

【0059】 ある実施形態において、前記シーラント被覆材料は、前記下方に位置する基板
または隣接する層と化学的に接着されてもよい。代案として、非共有結合(non-
covalent chemical interaction)が、前記基板を一体に保持するのに使用され
てもよい。前記ステンシル材料は、下方の基板の上で溶解されてもよい、または
接着剤もしくは他の手法、例えば、加熱などにより接着されてもよい。他の実施
形態において、前記ステンシルは、下方または隣接する基板に機械的に押圧され
てもよい。
In one embodiment, the sealant coating material may be chemically bonded to the underlying substrate or an adjacent layer. Alternatively, non-covalent bonds (non-
Covalent chemical interaction) may be used to hold the substrates together. The stencil material may be melted on the underlying substrate or may be adhered by an adhesive or other technique, such as heating. In other embodiments, the stencil may be mechanically pressed against a lower or adjacent substrate.

【0060】 その表面上にマイクロ構造を有する電子回路基板によりマイクロ流体デバイス
の1つまたは複数の層を構成してもよい。電子回路基板型の基板と、金属ラミネ
ートを有する他の基板とを使用してマイクロ流体デバイスを構成することは、係
属中の米国出願番号第____号(代理人事件番号第____号)の目的である
。その開示は、参照することによりここに組み入れられる。
The electronic circuit board having microstructures on its surface may constitute one or more layers of the microfluidic device. Constructing a microfluidic device using an electronic circuit board type substrate and another substrate having a metal laminate is for the purpose of pending US application number ______ (Attorney case number ______). is there. The disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0061】 好ましい実施形態において、マイクロ構造は、試薬または触媒を含む様々な種
類の充填材料で満たされることが好ましい。ある実施形態において、これらの充
填材料は、有用な化学的および/または生物学的反応を達成するのに使用される
ことが好ましい。好ましい実施形態において、前記充填材料は、材料を分離およ
び/または精製するのに有用なフィルタである。これらのフィルタは、化学的ま
たは生物学的フィルタ、あるいは寸法排除的(size-exclusion)フィルタである
ことが好ましい。これらのフィルタは、不必要な物質を捕捉し、あるいは代案と
して、所望の材料を捕捉し、後でそれを抽出するようにしてもよい。前記充填材
料は、疎水性もしくは親水性、また、帯電もしくは中性であってもよい。また、
前記充填材料は、さまざまな孔の寸法を有する多孔性であってもよい。好ましい
実施形態において、チャネルあるいはチャンバを充填するのに使用される充填材
料は、重合性を有する。その一例として、制限的でない、ポリカーボネート、ア
クリル樹脂、ポリウレタン、高密度ポリエチレン(HDPE)、超高分子量ポリ
エチレン(UHMW)、ポリプロピレン(PP)、ポリビニリデンフッ化物(P
VDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ナヒオン(naphion)、
ナイロン、ポリエーテルスルホン(PES)が挙げられる。好ましい実施形態に
おいて、前記チャネルを充填するのに使用される材料は、アガロース、アルギン
酸塩、澱粉、あるいはカラゲーニンのような炭水化物である。また、前記重合体
は、電気活性重合体であってもよい。好ましい実施形態において、前記充填材料
はシリカゲルである。他の好ましい実施形態において、前記充填材料は、セファ
デックス(登録商標)またはセファキル(登録商標)である。他の好ましい実施
形態において、前記チャネルを充填するのに使用される材料は、アクリルアミド
またはアガロースである。他の好ましい実施形態において、前記チャネルを充填
するのに使用される材料は、ハイドロキシアパタイトである。
In a preferred embodiment, the microstructures are preferably filled with various types of packing materials, including reagents or catalysts. In certain embodiments, these filler materials are preferably used to achieve useful chemical and / or biological reactions. In a preferred embodiment, the packing material is a filter useful for separating and / or purifying the material. These filters are preferably chemical or biological filters or size-exclusion filters. These filters may trap unwanted material, or, in the alternative, trap the desired material and later extract it. The filling material may be hydrophobic or hydrophilic, or charged or neutral. Also,
The filling material may be porous with various pore sizes. In a preferred embodiment, the fill material used to fill the channel or chamber is polymerizable. Non-limiting examples include polycarbonate, acrylic resin, polyurethane, high density polyethylene (HDPE), ultra high molecular weight polyethylene (UHMW), polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride (P
VDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), naphion,
Examples thereof include nylon and polyether sulfone (PES). In a preferred embodiment, the material used to fill the channel is a carbohydrate such as agarose, alginate, starch, or carrageenan. Further, the polymer may be an electroactive polymer. In a preferred embodiment, the packing material is silica gel. In another preferred embodiment, the filling material is Sephadex® or Sephakill®. In another preferred embodiment, the material used to fill the channels is acrylamide or agarose. In another preferred embodiment, the material used to fill the channels is hydroxyapatite.

【0062】 好ましい実施形態において、前記チャネルおよび/またはチャンバを充填する
のに使用される充填材料は、生物学的材料である。一例として、制限的でない、
結合蛋白質、抗体、抗原、レクチン、酵素、脂質、および流体中の1つまたは複
数の種(species)と特異的にまたは非特異的に相互作用するあらゆる分子が挙
げられる。
In a preferred embodiment, the filling material used to fill the channels and / or chambers is a biological material. As an example, without limitation,
Included are binding proteins, antibodies, antigens, lectins, enzymes, lipids, and any molecule that interacts specifically or non-specifically with one or more species in a fluid.

【0063】 好ましい実施形態において、前記充填材料は、炭または多孔性ビーズのような
パウダーから作られている。他の好ましい実施形態において、前記充填材料は、
前記デバイスを使用する間、活性化される試薬である。この2つの例は、溶性を
有する試薬または触媒である。
In a preferred embodiment, the filling material is made of powder such as charcoal or porous beads. In another preferred embodiment, the filling material is
A reagent that is activated during use of the device. Two examples of this are soluble reagents or catalysts.

【0064】 好ましい実施形態において、前記充填材料は、紙フィルタである。この紙フィ
ルタは、材料を捕捉するまたは様々な材料を濾過するような特定の作用を達成す
るために化学的に変更された商業的に入手可能な材料である。
In a preferred embodiment, the filling material is a paper filter. The paper filter is a commercially available material that has been chemically modified to achieve specific functions such as capturing material or filtering various materials.

【0065】 好ましい実施形態において、前記マイクロ構造内に配置された材料は、有用な
生物学的または化学的作用を達成する。その一例として、一旦、注入された試料
を緩衝するのに使用可能な固体の緩衝剤(buffer material)が挙げられる。他
の材料として、細胞または固体の抗体を溶解するための溶解緩衝剤が挙げられる
。また、触媒をデバイスの内部に配置してもよい。
In a preferred embodiment, the material disposed within the microstructure achieves a useful biological or chemical action. One example is a solid buffer material that can be used to buffer the injected sample once. Other materials include lysis buffers for lysing cells or solid antibodies. Also, the catalyst may be placed inside the device.

【0066】 好ましい実施形態において、前記充填材料は、マイクロ構造内部に配置される
前に既に形成された単体の構成要素からなるものである。代案として、チャネル
内に別々に配置可能なように、前記材料を複数の構成要素から形成してもよい。
この場合、一旦、チャネル内に入れられると、前記材料は、目的の充填材料を形
成するように作用する。そのような硬化作用(curing)は、様々な方法により達
成可能であり、自発的であるか、または光、熱、触媒、溶媒、乾燥などのような
他の作用によって引き起こされることが好ましい。
In a preferred embodiment, the filling material consists of a single component already formed before being placed inside the microstructure. Alternatively, the material may be formed from multiple components so that it can be placed separately in the channel.
In this case, once placed in the channel, the material acts to form the desired fill material. Such curing can be accomplished by a variety of methods and is preferably spontaneous or caused by other effects such as light, heat, catalysts, solvents, drying and the like.

【0067】 一実施形態において、前記充填材料は、製造工程の間にマイクロ構造内に配置
される。この方法において、チャネルを充填するためにハイスループット法を使
用してもよい。一実施形態において、電子工学産業において使用されているよう
な、ハイスループットのピックアンドプレイス装置が、フィルタ材料を配置する
のに使用されている。
In one embodiment, the fill material is disposed within the microstructure during the manufacturing process. In this method, high throughput methods may be used to fill the channels. In one embodiment, high throughput pick-and-place equipment, such as used in the electronics industry, is used to deposit filter material.

【0068】 一実施形態において、前記充填材料は、例えば、チャネル内に材料をシルクス
クリーンによって、またはリソグラフィーを使用することによって、または材料
を機械的に配置することによって、前記マイクロ構造内にパターン形成される。
図6Aを参照すると、2つのフィルタチャンバ91,92を有する“空の”マイ
クロ流体デバイス90が示されている。フィルタ材料を前記フィルタチャンバ9
1,92内に配置するために、2つのシルクスクリーン93,94が作られてい
る。前記スクリーンとステンシルは、スクリーニングされる(screened)前記フ
ィルタに対して融和性を有する材料を使用して形成されている。様々なスクリー
ン材料とステンシルが使用可能である。スクリーンの1つは、例えば、前記デバ
イスの上方に位置決めされて、スクリーン93を介して第1フィルタ材料95が
デバイス上にスクリーニングされる。続いて、第2フィルタ材料96が、“最終
的な”デバイス98を製造する方法と同様の方法において、スクリーン94を介
してデバイス上にスクリーニングされる。スクリーニングされた材料の粘着性お
よび厚さは、フィルタチャンバまたは他のフィルタ領域を適切に充填するように
調整されることが好ましい。付け加えると、スクリーニングされる材料の総量は
、チャンバが適切に充填するように調整されるべきである。
In one embodiment, the filling material is patterned within the microstructures, for example by silk-screening the material in channels or by using lithography or by mechanically placing the material. To be done.
Referring to FIG. 6A, an “empty” microfluidic device 90 having two filter chambers 91, 92 is shown. Filter material into the filter chamber 9
Two silk screens 93, 94 have been made for placement within 1, 92. The screen and stencil are formed using materials that are compatible with the screened filter. Various screen materials and stencils can be used. One of the screens is positioned, for example, above the device, and the first filter material 95 is screened onto the device via the screen 93. The second filter material 96 is then screened onto the device via screen 94 in a manner similar to how the "final" device 98 is manufactured. The tack and thickness of the screened material are preferably adjusted to properly fill the filter chamber or other filter area. In addition, the total amount of material screened should be adjusted to properly fill the chamber.

【0069】 好ましい実施形態において、デバイスの全パネルは、同時に被覆されることが
好ましい。図6Bを参照すると、ステンシルはパネル111上に構成されている
。好ましいパネル寸法は、約18”から24”までである。しかしながら、他の
パネル寸法が使用されてもよい。視準マーク114が、視覚的または光学的位置
決めのために前記パネル上に配置されている。ステンシル内に配置された穴は、
デバイス製造工程の間、使用されるさまざまな機械にステンシルを位置決めする
のに使用される。フィルタ材料からなるシルクスクリーン112,113は、パ
ネル111上のデバイスに位置決めされている。一回の位置決めで、全てのフィ
ルタチャンバ(パネル111における2種類のフィルタチャンバを示す符号11
5,116を参照のこと)を同時に充填可能にすることができる。最終的に、基
板および/または追加のステンシルを、マイクロ流体システムを完成するために
付け加えてもよい。
In a preferred embodiment, all panels of the device are preferably coated simultaneously. Referring to FIG. 6B, the stencil is constructed on the panel 111. The preferred panel size is about 18 "to 24". However, other panel dimensions may be used. A collimation mark 114 is placed on the panel for visual or optical positioning. The holes placed in the stencil are
Used to position stencils on various machines used during the device manufacturing process. Silk screens 112, 113 of filter material are positioned on the device on the panel 111. All the filter chambers (reference numeral 11 indicating two types of filter chambers in the panel 111 are determined by one positioning).
5, 116) can be filled simultaneously. Finally, a substrate and / or additional stencils may be added to complete the microfluidic system.

【0070】 好ましい実施形態において、本発明に係るマイクロ流体デバイスの1つまたは
複数の層が、バルブとして使用されてもよい。図7を参照すると、多層精製デバ
イスが構成されている。入口穴100と出口孔101が上面基板層102内に形
成されている。一実施形態において、前記基板層は、アクリル樹脂、ガラスまた
はポリカーボネートの薄片である。ステンシルが、下方の隣接する層を形成する
。このステンシル内に、フィルタチャンバ104が構成され、例えばシルクスク
リーンによって適切なフィルタ材料(不図示)で充填されている。再び図7を参
照すると、T字形状が形成されており、T字形状の1つのアーム部はチャンバ1
05であり、他方のアーム部はチャネル103である。穴106が、前記チャン
バ105の末端に位置決めされている。チャネル103は、上面基板層102内
の出口孔101と連通している。スタック(stack)の底面基板層110は、気
体は流すが、液体が接触すると閉塞するフィルタ材料からなる。そのようなフィ
ルタ材料の一例として、X−7744、Porex Technologies
(Fairburn,GA)から市販されている7μmの孔寸法のT3シートお
よびゴアテックス(Goretex)(登録商標)タイプの材料が挙げられる。
実際の使用時には、試料が入口孔100内に注入される。その試料は、チャンバ
104内のフィルタ材料を通過して、“幅広の”チャンバ105と“大きい”穴
106内部に流入し、チャンバと穴を充填するために十分な容積の試料が注入さ
れている。そして、前記液体は、“狭い”チャネル103内部を流れて出口孔1
01から外側へ流出する。前記液体がまず最初に大きい方のチャンバ105内部
を優先的に流れるようにするために、多数の機構が使用されてもよい。毛細管力
が、有益である。代案として、前記チャネルを優先的な流れを導くような材料で
被覆してもよい。
In a preferred embodiment, one or more layers of the microfluidic device according to the invention may be used as a valve. Referring to FIG. 7, a multi-layer purification device is constructed. Inlet holes 100 and outlet holes 101 are formed in the top substrate layer 102. In one embodiment, the substrate layer is a flake of acrylic resin, glass or polycarbonate. The stencil forms the lower adjacent layer. Within this stencil, a filter chamber 104 is constructed and filled with a suitable filter material (not shown), for example by silk screen. Referring again to FIG. 7, a T-shape is formed, and one arm of the T-shape is formed in the chamber 1.
05, and the other arm is the channel 103. A hole 106 is located at the end of the chamber 105. The channel 103 communicates with the exit hole 101 in the top substrate layer 102. The bottom substrate layer 110 of the stack is made of a filter material that allows gas to flow but that closes when in contact with liquid. An example of such a filter material is X-7744, Porex Technologies.
7 μm pore size T3 sheets and Goretex® type materials commercially available from (Fairburn, GA).
In actual use, the sample is injected into the inlet hole 100. The sample passes through the filter material in the chamber 104 and into the “wide” chamber 105 and the “large” hole 106, injecting a sufficient volume of sample to fill the chamber and holes. . The liquid then flows inside the “narrow” channel 103 and exits the exit hole 1
It flows from 01 to the outside. A number of mechanisms may be used to initially preferentially flow the liquid inside the larger chamber 105. Capillary force is beneficial. Alternatively, the channels may be coated with a material that directs preferential flow.

【0071】 外部の出力源から圧力および/または真空が入口および出口孔に付与された場
合、他のバルブ機構を使用してもよい。流体の流量率を、外部圧力または入力機
構の流量を変化させることにより制御してもよい。その一例として、シリンジま
たは蠕動ポンプを使用することが挙げられる。代案として、流量率を制限するた
めにチャネル内で側方向の微小なくびれが形成されてもよい。代案として、チャ
ネル内側に垂直方向のくびれが加えられてもよい。また、これらのくびれが混合
を容易にするのに使用されてもよい。代案として、チャネルのネットワークにお
ける流量率を、前記ネットワークの残りの部分と比べて疎水性を有する化合物で
被覆されたチャネルまたはその一部に液体を通過させることによって制限または
制御してもよい。
Other valve mechanisms may be used when pressure and / or vacuum is applied to the inlet and outlet holes from an external power source. The flow rate of the fluid may be controlled by changing the external pressure or the flow rate of the input mechanism. One example is the use of syringes or peristaltic pumps. Alternatively, lateral micro-necking may be formed in the channel to limit the flow rate. Alternatively, a vertical waist may be added inside the channel. Also, these constrictions may be used to facilitate mixing. Alternatively, the flow rate in the network of channels may be limited or controlled by passing the liquid through a channel or part thereof coated with a compound that has a hydrophobic character compared to the rest of the network.

【0072】 好ましい実施形態において、マイクロ流体デバイスは試料を濃縮するのに使用
されている。前記デバイスは、幅広のチャネル/チャンバおよび大きい穴の容積
が、残りのフィルタチャンバとチャネル容積に比べて約2−100,000倍大
きいものであるように構成されている。大きい試料を何度も注入または流す(wa
sh)ことが可能である。そして、非常に小さい容積の溶離剤を、フィルタチャン
バ104内のフィルタ材料に付着した試料を除去するために加えてもよい。
In a preferred embodiment, the microfluidic device is used to concentrate a sample. The device is configured such that the volume of the wide channels / chambers and large holes is approximately 2-100,000 times larger than the remaining filter chamber and channel volumes. Inject or flush large samples multiple times (wa
sh) is possible. Then, a very small volume of eluent may be added to remove sample adhering to the filter material in the filter chamber 104.

【0073】 他の好ましい実施形態において、バルブは、チャネルそれ自体の形状を変更す
ることによって構成されている。図8Bを参照すると、デバイスは、複数のチャ
ネル分割部または分岐部120を有する。各分割部の下流側は、その領域におい
て局所的な毛細管力が増大するように、チャネルがくびれている(図8Bの符号
122を参照のこと)。そのくびれ領域の下流側にさらに分割部を構成してもよ
い。図8Bを参照すると、試料が分割部または分基部に侵入するように、流体は
、一般的に前記分割部の2つのチャネルの一方を優先的に下流側に通過する。し
かしながら、前記流体が、一旦、くびれ領域に達すると、前記2つのチャネルの
他方は、この領域の毛細管力が前記くびれた部分における毛細管力と比べて小さ
いので充填される。両方のチャネルが充填されると、前記流体は、前記くびれ領
域を通過して次のチャネルに流入する。この手法を用いると、試料は、ほぼ等し
い部分に正確に分配することができる。この設計を利用する3次元デバイスは、
試料を多くの仕切り部に分割することを可能にする。
In another preferred embodiment, the valve is constructed by changing the shape of the channel itself. Referring to FIG. 8B, the device has a plurality of channel dividers or branches 120. Downstream of each split, the channel is constricted so that local capillary forces increase in that region (see 122 in Figure 8B). You may further comprise a division part on the downstream side of the constricted region. Referring to FIG. 8B, the fluid generally passes preferentially downstream of one of the two channels of the split so that the sample enters the split or base. However, once the fluid reaches the constricted region, the other of the two channels is filled because the capillary force in this region is small compared to the capillary force in the constricted portion. When both channels are filled, the fluid will pass through the constriction region and into the next channel. Using this approach, the sample can be accurately distributed in approximately equal parts. A 3D device utilizing this design is
Allows the sample to be divided into many compartments.

【0074】 他の好ましい実施形態において、バルブは、各チャネルに対する出口孔を変更
することによって構成されている。図9Cを参照すると、マイクロ流体デバイス
は、小さい分岐チャネル126を備えた大きい主チャネル125を有するように
構成されている。前記主チャネル125は、チャネル125,126に比べて狭
いチャネル127内で終了している。前述した各チャネルの一端に位置決めされ
た入口および出口孔を備えたカバープレート基板128は、上面基板層を形成し
ている。流体が主入口穴129に侵入すると、流体は、まず最初に主チャネル1
25を下流側に向かって流れる。その流体がチャネル127の合流点に達すると
、毛細管力により前記流体がチャネル126を下流側に向かって確実に流される
In another preferred embodiment, the valve is constructed by modifying the outlet holes for each channel. Referring to FIG. 9C, the microfluidic device is configured to have a large main channel 125 with a small branch channel 126. The main channel 125 ends in a channel 127 that is narrower than the channels 125 and 126. A cover plate substrate 128 with inlet and outlet holes positioned at one end of each of the channels described above forms the top substrate layer. When the fluid enters the main inlet hole 129, it first flows into the main channel 1
25 toward the downstream side. When the fluid reaches the confluence of the channels 127, the capillary force ensures that the fluid flows through the channels 126 downstream.

【0075】 同様の目的を達成するために様々なチャネルの表面の化学的性質を変更しても
よい。一実施形態において、大きいチャネルの一端を疎水性材料で被覆し、チャ
ネルの残りの部分は親水性である。水が前記大きいチャネルに侵入した場合、水
は、まず最初に前記大きいチャネルを下流側に流れる。水が疎水性末端基(term
inal group)または被覆剤により誘導された(derivatized)チャネルの領域に
達すると、表面張力は、残りの水を小さく、親水性を有するチャネルを下流側に
流す。同様の技術が有機溶媒に対して用いられてもよい。
The surface chemistries of the various channels may be modified to achieve similar goals. In one embodiment, one end of the large channel is coated with a hydrophobic material and the rest of the channel is hydrophilic. When water enters the large channel, it first flows downstream through the large channel. Water is a hydrophobic end group (term
Upon reaching the region of the channels derivatized by the inal group or coating, the surface tension causes the remaining water to be small and the hydrophilic channels to flow downstream. Similar techniques may be used for organic solvents.

【0076】 多層マイクロ流体デバイスにおいて、考慮すべきことは前記層の位置決めであ
る。従って、この位置決めに対して自動化された技術が使用されることが好まし
い。付け加えると、これらのデバイスは、平行に構成され、1回の位置決めによ
り多数のデバイスの構成を達成できることが好ましい。好ましい実施形態におい
て、ペグ−穴(peg-and-hole)法が前記層を位置決めするのに使用されてもよい
。図10を参照すると、マニホルド130が特定の直径を有するドエル132を
備えるように構成されている。ステンシルのパネル134が前記マニホルド13
0上に配置されている。ここで、穴135をドエル132に位置決めすることに
よって前記位置決めが達成されている。隣接した層136がパネル134の上に
位置決めされている。同様に、穴137をドエル132に位置決めすることによ
って前記位置決めが達成されている。また、そのようなマニホルドは、シルクス
クリーンに役立つように使用されてもよい。
In multi-layer microfluidic devices, a consideration is the positioning of the layers. Therefore, it is preferable to use an automated technique for this positioning. In addition, these devices are preferably configured in parallel so that a single positioning can achieve the configuration of multiple devices. In a preferred embodiment, a peg-and-hole method may be used to position the layers. Referring to FIG. 10, the manifold 130 is configured with a dwell 132 having a particular diameter. The stencil panel 134 allows the manifold 13 to
It is located on 0. Here, the positioning is achieved by positioning the hole 135 in the dwell 132. Adjacent layer 136 is positioned over panel 134. Similarly, the positioning is accomplished by positioning the hole 137 in the dwell 132. Also, such a manifold may be used to aid in silkscreening.

【0077】 他の好ましい実施形態において、エッジアライメントが用いられている。デバ
イスのエッジが位置決めされると、自動的にチャネルおよびチャンバを位置決め
し、デバイスを所定の寸法に切断することができる。位置決めは、機械的に、光
学的に、磁気的に、あるいはその他の方法で達成される。
In another preferred embodiment, edge alignment is used. Once the edges of the device are positioned, the channels and chambers can be automatically positioned and the device can be cut to size. Positioning may be accomplished mechanically, optically, magnetically, or otherwise.

【0078】 好ましい実施形態において、デバイスのパネルは、同時に位置決めされて処理
される。次に、完了したパネル構造は、個々のデバイスに切断または区分される
。好ましい実施形態において、構成要素の層は、組み立てられる前にデバイス部
分に切目線が入れられる。
In a preferred embodiment, the panels of the device are simultaneously positioned and processed. The completed panel structure is then cut or sectioned into individual devices. In a preferred embodiment, the layers of components are scored in the device portion prior to assembly.

【0079】 他の好ましい実施形態において、前記デバイスの層は、極めて接近して搬送さ
れ、再編成され、そして互いにプレスされる。前記および他の実施形態において
、前記層の周囲の環境の湿度と温度を制御することが重要である。しばしば、被
覆材料または接着剤が、層間に局所的な静的相互作用(static interaction)を
引き起こし、位置決めを困難にする。付加的な実施形態において、前記静力を最
小化するために、前記層を水の中で位置決めしてもよい。他の実施形態において
、水に少量の石鹸を加えて、僅かな取り付け不良が生じた場合に即時に接着され
ないようにしてもよい。他の実施形態において、前記層の周囲の局所的環境の温
度を、位置決めのために制御してもよい。
In another preferred embodiment, the layers of the device are transported in close proximity, reorganized and pressed together. In these and other embodiments, it is important to control the humidity and temperature of the environment surrounding the layer. Often, the coating material or adhesive causes local static interactions between the layers, making positioning difficult. In an additional embodiment, the layer may be positioned in water to minimize the static forces. In other embodiments, a small amount of soap may be added to the water to prevent immediate adhesion if slight misfits occur. In other embodiments, the temperature of the local environment around the layer may be controlled for positioning.

【0080】 他の実施形態において、上面プレートおよび底面プレートの両方の上にアライ
メントブロックを有するプレス部(press)が構成されている。デバイスの層が
底面アライメントジグ内に位置決めされており、次層が上面アライメントジグ内
に位置決めされている。次に、自動化されたプレスによりデバイスを一体にして
接着する。プレス部が拡張されると、2つの層が底面ブロックに接着されたまま
維持される。隣接する層を、同様の方法により付け加えてもよい。
In another embodiment, a press with alignment blocks is configured on both the top plate and the bottom plate. The layers of the device are positioned in the bottom alignment jig and the next layer is positioned in the top alignment jig. The device is then bonded together with an automated press. When the press section is expanded, the two layers remain attached to the bottom block. Adjacent layers may be added in a similar manner.

【0081】 コンバータまたはダイカット印刷機をステンシルを構成するまたは積層するた
めに使用してもよい。例えば、各ステンシル層を形成する材料を、機械にロール
形状で装填してもよい。機械的ダイパンチが、各層に形成されている。材料は自
動化された方法により、送り出され(rolled out)、パンチングされ、そして互
いに薄片に形成される。Acutek(LosAngels,CA)のような企
業が、コンバータを使用するサービスを提供する。同様の方法において、チャネ
ルおよびチャンバを充填するのにローリングシステム(rolling system)を用い
ることが可能である。デバイスのロールを、前述したようにアライメントブロッ
クを横切って引き出し、充填材料を加えることが好ましい。再び、ペグ−穴アラ
イメントブロックを用いることにより位置決めが達成されることが好ましい。し
かしながら、光学位置決めまたは高精度の配置を含む、他の位置決め法を使用し
てもよい。
A converter or die cut press may be used to construct or stack the stencil. For example, the material forming each stencil layer may be loaded into the machine in roll form. A mechanical die punch is formed in each layer. The material is rolled out, punched and formed into flakes from each other by an automated method. Companies such as Acutek (Los Angels, CA) provide services that use converters. In a similar way, it is possible to use a rolling system to fill the channels and chambers. The roll of device is preferably pulled across the alignment block and the fill material is added as described above. Again, positioning is preferably accomplished by using a peg-hole alignment block. However, other positioning methods may be used, including optical positioning or precision positioning.

【0082】 本発明の好ましい実施形態において、例えば、検出および/または活性作用を
達成するためにチャネルまたはチャンバ内に電極を配置してもよい。その一例と
して、電気泳動、動電学的流れ、電気化学的検出、インピーダンス検出、容量検
出、加熱、および電流または電圧の測定が挙げられる。他の実施形態において、
他の現象を導くために興味深い構造が作られている。例えば、マイクロ構造内側
の加熱を導くために、マイクロ構造内に配置された金属線に電流を通電させても
よい。熱電対が、前記金属線を使用して前記マイクロ構造内側に構成され、温度
変化を検出するようにしてもよい。この方法により熱量測定が達成されてもよい
。付け加えると、同様の方法により磁場を誘導することが可能である。この磁場
は、磁気粒子を使用して所定の現象または誘導流れ(induce flow)を検出する
のに使用できる。
In a preferred embodiment of the invention, electrodes may be placed in the channels or chambers, for example to achieve detection and / or activation effects. Examples include electrophoresis, electrokinetic flow, electrochemical detection, impedance detection, capacitive detection, heating, and measurement of current or voltage. In other embodiments,
Interesting structures have been created to guide other phenomena. For example, a metal wire located within the microstructure may be energized to conduct heating inside the microstructure. A thermocouple may be constructed inside the microstructure using the metal wire to detect temperature changes. Calorimetry may be achieved by this method. In addition, it is possible to induce a magnetic field in a similar way. This magnetic field can be used to detect certain phenomena or induced flows using magnetic particles.

【0083】 他の好ましい実施形態において、ステンシルは、流体デバイスそれ自体として
使用されず、それら(もしくはそれらの一部)は、凸または凹の金型を形成する
ための形状として使用される。成形可能なポリカーボネートまたは様々なシリコ
ン(例えば、Duffy等を参照のこと)などの様々な金型材料が使用可能であ
る。マイクロ流体デバイスをそのような金型を使用して形成されたマイクロ構造
を備えるようにしてもよい。
In another preferred embodiment, stencils are not used as the fluidic device itself, but they (or part of them) are used as shapes to form convex or concave molds. Various mold materials such as moldable polycarbonate or various silicones (see, eg, Duffy et al.) Can be used. Microfluidic devices may include microstructures formed using such molds.

【0084】 以下の実施例は、本発明に係るさまざまな好ましい実施形態の所定の特徴を記
載したものであり、あらゆる意味で限定的なものではない。むしろ、本発明の範
囲は、前記請求項によって規定されるものである。ここにおいて特に開示されて
いないその他の材料および構成も、考えられる。そのような他の実施形態は、本
発明の開示によって当業者には明らかである。
The following examples describe certain features of various preferred embodiments of the present invention, and are not limiting in any sense. Rather, the scope of the invention is defined by the appended claims. Other materials and configurations not specifically disclosed herein are also contemplated. Such other embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art in view of the present disclosure.

【0085】 (実施例1) 3次元マイクロ流体デバイスが、ステンシルである両面接着テープを用いて構
成された。特に、ステンシルが、#444の透明なポリエステルフィルム両面テ
ープ(3M,StPaul,MN)からチャネルを切除することにより準備され
た。このテープからなるステンシルが、前記ステンシルのチャネルの一端と位置
決めされた直径0.04”の入口孔を有する厚み1/16”のアクリル樹脂シー
ト上にマウントされた。次に、厚さ2ミルのマイラー(登録商標)シートが、前
記テープのステンシルの上に積層された。マイラー(登録商標)基板は、前記ス
テンシルチャネルの他端と位置決めされた直径0.04”の孔を有する。そして
、チャネルを構成する他のテープステンシルが、マイラー(登録商標)基板上に
位置決めされた。最後に、アクリル樹脂カバー基板が、前記テープの上に配置さ
れた。このアクリル樹脂基板は、マイラー(登録商標)穴から反対側の前記ステ
ンシルチャネルの一端に前記直径0.04”の出口孔を有する。図11に、水を
通過させたマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真を示す。図11Aまたは11Bは
、それぞれ第1層または上方チャネル層上の水を示す。
Example 1 A three-dimensional microfluidic device was constructed using a stencil double-sided adhesive tape. In particular, a stencil was prepared by cutting channels from # 444 clear polyester film double sided tape (3M, StPaul, MN). A stencil of this tape was mounted on a 1/16 "thick acrylic sheet having a 0.04" diameter inlet hole positioned at one end of the stencil channel. A 2 mil thick Mylar® sheet was then laminated onto the stencil of the tape. The Mylar® substrate has a 0.04 ″ diameter hole positioned with the other end of the stencil channel. Other tape stencils that make up the channel are positioned on the Mylar® substrate. Finally, an acrylic cover substrate was placed on top of the tape, the acrylic resin substrate at the 0.04 "diameter outlet at one end of the stencil channel opposite the Mylar® hole. Has holes. FIG. 11 shows a micrograph of the microfluidic device in which water was passed. 11A or 11B show water on the first layer or the upper channel layer, respectively.

【0086】 (実施例2) 3次元マイクロ流体デバイスは、以下のようにして構成された。モジュラー構
成要素は、切除用ブレードを有するように変更したコンピュータ制御のプロッタ
を使用して、接着剤を有するラミネートシートテープ(Avery Denni
son,LS10P,73603)を切除してチャネルを構成し、ステンシルを
準備することによって構成された。7種類のこれらのモジュールは、(単に向き
を変えて使用することにより)変更してさまざまなマイクロ流体デバイスを構成
可能なように設計されている。この実施例として、2つの異なるマイクロ流体デ
バイスがこれらのモジュールを使用して構成された。両方の場合において、第1
ステンシルが、入口孔として穿孔された33ミルの穴を有する厚さ1/16”の
ポリカーボネートシート基板上に配置された。1デバイスにおいて、残りのステ
ンシルは、図12Aにおいて順番に示すように(例えば、1,2,3,4,4,
4,5,3,6,7,5,4,3,6,3,5,7,1)、積層され、これによ
り流体が1層から回転形状に設計された所定の場所にある隣接する層まで通過し
た。最終端の基板は、出口孔を有するAvery Dennison LS10
P テープであった。この17層のマイクロ流体デバイスにおいて、流体は、同
じ方向から侵入して流出する。図12Bおよび12Cは、着色したアセトニトリ
ルを通過させた操作の2つの段階におけるデバイスの顕微鏡写真である。図13
Aに示すように、5つの同様のモジュールを使用するが、それらの積層する順番
および向きを(1,2,3,4,4,4,4,7,1)であるように変更するこ
とによって、他のデバイスが構成された。図13Bおよび13Cは、着色した水
を通過させた操作の2つの段階におけるデバイスの顕微鏡写真である。
Example 2 A three-dimensional microfluidic device was constructed as follows. Modular components are laminated sheet tape (Avery Denni) with adhesive using a computer controlled plotter modified to have a cutting blade.
Son, LS10P, 73603) was excised to construct a channel and prepare a stencil. The seven types of these modules are designed to be modified (by simply reorienting them) to form a variety of microfluidic devices. As an example of this, two different microfluidic devices were constructed using these modules. In both cases, the first
The stencil was placed on a 1/16 "thick polycarbonate sheet substrate with 33 mil holes drilled as inlet holes. In one device, the remaining stencil was shown in sequence in Figure 12A (eg, , 1, 2, 3, 4, 4,
4,5,3,6,7,5,4,3,6,3,5,7,1), stacked so that the fluid is contiguous from one layer in place designed in a rotational shape I passed through the layers. The final substrate is an Avery Dennison LS10 with exit holes.
It was P tape. In this 17-layer microfluidic device, fluids enter and exit from the same direction. 12B and 12C are photomicrographs of the device at two stages of operation in which colored acetonitrile was passed through. FIG.
Using five similar modules, as shown in A, but changing their stacking order and orientation to be (1,2,3,4,4,4,4,7,1) Other devices were configured by. 13B and 13C are photomicrographs of the device at two stages of operation with colored water passed through.

【0087】 (実施例3) フィルタチャンバからなるマイクロ流体デバイスが構成された。ステンシルが
、一方の面に接着剤を有する厚さ1ミルのビニルシートからチャネルを切除する
ことにより準備された。このステンシルは、前記フィルタのどちらかの一端と位
置決めされた入口孔を有する1/16”のアクリル樹脂シート上に配置された。
シリカゲルスラリーが、50mMのNacl(aq)が10で40μmの平均粒
子直径を有するシリカゲル(JT Baker Chemical Co.,P
hillipsburg NJ)が1の割合で混合されることにより作られた。
前記フィルタチャンバは、これを適切な場所でスクリーニングすることによって
スラリーが充填された。同様にして形成されたステンシルが、#444両面テー
プ(3M)を切除することによって準備された。前記テープステンシルは、一般
的にビニルステンシルに位置決めされ、その上に配置され、そして、アクリル樹
脂カバー基板が前記テープステンシル上に配置された。着色した流体がデバイス
(またはフィルタチャンバ)を通過したが、漏れは観察されなかった。
Example 3 A microfluidic device consisting of a filter chamber was constructed. A stencil was prepared by cutting channels from a 1 mil thick vinyl sheet with adhesive on one side. The stencil was placed on a 1/16 "acrylic resin sheet with inlet holes positioned at either end of the filter.
The silica gel slurry was silica gel (JT Baker Chemical Co., P.) having an average particle diameter of 10 and 50 mM Nacl (aq) of 40 μm.
made by mixing hillsburg NJ) in the ratio of 1.
The filter chamber was filled with slurry by screening it in place. A similarly formed stencil was prepared by cutting a # 444 double-sided tape (3M). The tape stencil was typically positioned on and placed on a vinyl stencil, and an acrylic cover substrate was placed on the tape stencil. The colored fluid passed through the device (or filter chamber) but no leakage was observed.

【0088】 (実施例4) フィルタチャンバからなるマイクロ流体デバイスが構成された。ステンシルが
、一方の面に接着剤を有する厚さ1ミルのビニルシートからチャネルを切除する
ことにより準備された。このステンシルは、前記フィルタチャンバのどちらかの
一端に位置決めされた入口孔および出口孔を有する1/16”のアクリル樹脂シ
ート上に配置された。フィルタ紙(Whatman Product #107
0)(Whatman Limited,England)のシートが、切除さ
れてステンシル上のフィルタチャンバ領域内に配置された。前述したようなビル
トインバルブ機構が備えられた2つの出口孔が、前記フィルタの反対側の面に配
置された。孔寸法25μmのPorexフィルタが、バルブ機構として使用され
た。試料が前記フィルタを通過した。残りの試料または多数の洗浄サイクル(wa
sh cycle)が、フィルタを通過させられ、次に前記フィルタチャンバ下方に位置
する前チャンバ内部を通過した。十分に洗浄サイクルが適用されると、溶離緩衝
剤のプラグがフィルタを通過させられる。次に、バルブユニットが作動され、溶
離プラグが、分析または更なる操作のために前チャンバ内部を通過する。このデ
バイスは、特にフィルタ材料がハイドロキシアパタイトである場合に、核酸を精
製または濃縮するのに有用である。図14は、操作のさまざまな段階におけるデ
バイスの3つの顕微鏡写真(A−C)を提供する。
Example 4 A microfluidic device consisting of a filter chamber was constructed. A stencil was prepared by cutting channels from a 1 mil thick vinyl sheet with adhesive on one side. The stencil was placed on a 1/16 "acrylic resin sheet with inlet and outlet holes located at either end of the filter chamber. Filter paper (Whatman Product # 107).
0) (Whatman Limited, England) sheet was cut and placed in the filter chamber area on the stencil. Two outlet holes provided with a built-in valve mechanism as described above were located on the opposite side of the filter. A Porex filter with a pore size of 25 μm was used as the valve mechanism. The sample passed through the filter. Remaining sample or multiple wash cycles (wa
sh cycle) was passed through the filter and then through the interior of the front chamber located below the filter chamber. When sufficient wash cycles have been applied, a plug of elution buffer is passed through the filter. The valve unit is then activated and the elution plug is passed inside the prechamber for analysis or further manipulation. This device is useful for purifying or concentrating nucleic acids, especially when the filter material is hydroxyapatite. FIG. 14 provides three photomicrographs (AC) of the device at various stages of operation.

【0089】 (実施例5) マイクロ流体デバイスは以下のようにして構成された。ステンシルが、厚さ3
ミルを有し、108℃でアニール化する、加熱シール可能な(heat-sealable)
ナイロンテープ(製品番号#4220;Bemis Associates,I
nc.,Shirley,MA)からチャネルを切除することにより準備された
。このステンシルは、厚さ2ミルのマイラー(登録商標)基板と2つの入口孔を
有する厚さ1/16”のポリカーボネート基板との間に挟まれた。アーバープレ
スにより加熱されたアルミニウムプレートが取り付けられる。前記プレートは、
あらかじめ108℃まで加熱された。前記デバイスは、デバイスをシールするた
めに所定温度で、2−3秒間の間、プレスまたは加圧されて位置決めされた。図
15は、流体が通過した状態の組み立てられたデバイスの顕微鏡写真である。
Example 5 A microfluidic device was constructed as follows. Stencil has a thickness of 3
Heat-sealable with mill and annealed at 108 ° C
Nylon Tape (Product Number # 4220; Bemis Associates, I
nc. , Shirley, MA). The stencil was sandwiched between a 2 mil thick Mylar® substrate and a 1/16 ″ thick polycarbonate substrate with two inlet holes. An arbor press heated aluminum plate was attached. . The plate is
It was previously heated to 108 ° C. The device was positioned by pressing or pressing at a predetermined temperature for 2-3 seconds to seal the device. FIG. 15 is a photomicrograph of the assembled device with the fluid passing through.

【0090】 (実施例6) 図7を参照すると、生物化学的(例えば、蛋白質)精製の適用例に対して設計
されたものが示されている。入口または出口孔である、(それぞれ直径40ミル
)2つの孔100と101が、厚さ1/8”のポリカーボネート基板102内に
それぞれ穿孔されている。ステンシルは、切除用ブレードを有するように変更し
たコンピュータ制御のプロッタを使用して、接着剤を有するラミネートシートテ
ープ(Avery Dennison,LS10P,73603)からチャネル
を切除して構成されている(図12または図13を参照のこと)。次に、フィル
タチャンバ104が、Bio−Gel(登録商標) HTPハイドロキシアパタ
イト(Biorad,Hercules,CA)で充填される。直径80ミルの
穴106が厚さ1/8”のポリカーボネート基板108内に穿孔され、そして、
Porex Technologies(Fairburn,GA)から市販さ
れているPTFE(25ミクロンの孔寸法)のシートが、底面基板110として
使用される。
Example 6 Referring to FIG. 7, shown is one designed for a biochemical (eg, protein) purification application. Two holes 100 and 101 (40 mil diameter each), either inlet or outlet holes, are drilled into a 1/8 "thick polycarbonate substrate 102. The stencil is modified to have a cutting blade. A computer-controlled plotter was used to excise the channels from a laminated sheet tape with adhesive (Avery Dennison, LS10P, 73603) (see FIG. 12 or FIG. 13). Filter chamber 104 is filled with Bio-Gel (R) HTP hydroxyapatite (Biorad, Hercules, CA). 80 mil diameter holes 106 are drilled into 1/8 "thick polycarbonate substrate 108, and ,
A sheet of PTFE (25 micron pore size) commercially available from Porex Technologies (Fairburn, GA) is used as the bottom substrate 110.

【0091】 10mMの燐酸緩衝剤内の容積100nlの蛋白質溶液が、入口孔100に加
えられる。前記蛋白質は、前記ハイドロキシアパタイトフィルタ104に結合し
、一方、他のバイオマスは結合しない。チャンバ105と80ミルの穴106の
容積は、緩衝剤を含む4倍の洗浄剤(400nl)が加えられた試料容積(10
0nl)を収容するように調整されている。この総量の流体がフィルタ104を
洗浄する(wash)と、次に100nlの高濃度の塩緩衝剤が注入される。溶離緩
衝剤内の塩のモル濃度は、異なる種類の蛋白質に対して異なり、特に、400m
Mの燐酸緩衝剤が十分である。この溶液は、フィルタ104から蛋白質を溶離す
る。そして、溶離剤は、出口孔101で集められる。前記底面基板110は、毛
細管力によって前記溶離剤を出口孔101を介して供給する(pump)ことによっ
て受動毛細管バルブとして作用する。
A 100 nl volume of protein solution in 10 mM phosphate buffer is added to the inlet hole 100. The protein binds to the hydroxyapatite filter 104, while other biomass does not. The volumes of chamber 105 and 80 mil hole 106 were sample volumes (10 nl) with 4x detergent (400 nl) containing buffer.
0nl). When this total volume of fluid hashes the filter 104, then 100 nl of concentrated salt buffer is injected. The molarity of salt in the elution buffer is different for different types of proteins, especially 400m
M phosphate buffer is sufficient. This solution elutes proteins from the filter 104. Then, the eluent is collected at the outlet hole 101. The bottom substrate 110 acts as a passive capillary valve by pumping the eluent through the outlet holes 101 by a capillary force.

【0092】 (実施例7) 3次元マイクロ流体デバイスが、電気回路基板と接着性を有するテープステン
シルの両方を用いて形成されたチャネルからなるように構成された。図16Aを
参照すると、左方にデバイスの各構成要素の分解斜視図が示されており、チャネ
ル150と151が電子回路基板160上に形成され、シリコンシーラント被覆
で被覆された。入口孔200と出口孔201が、電子回路基板内のチャネル15
0と151の内側にそれぞれ形成された。2つの孔204と205を備えたアク
リル樹脂カバープレート基板202が、被覆された電子回路基板チャネル150
と151の上に取り付けられた。略蹄鉄形状チャネル206が、#444両面テ
ープ(3M)から切除されたステンシル208内に構成され、このステンシルは
、前記アクリル樹脂基板202に対して位置決めされて接着された。最後に、ア
クリル樹脂基板210が、テープステンシル208と反対側の面上に配置された
。図16Aの右方に、この組み立てられたマイクロ流体デバイスを示す。
Example 7 A three-dimensional microfluidic device was constructed that consisted of channels formed using both an electrical circuit board and an adhesive tape stencil. Referring to FIG. 16A, on the left is an exploded perspective view of each component of the device with channels 150 and 151 formed on an electronic circuit board 160 and covered with a silicone sealant coating. The inlet hole 200 and the outlet hole 201 form the channel 15 in the electronic circuit board.
It was formed inside 0 and 151, respectively. Acrylic cover plate substrate 202 with two holes 204 and 205 is covered with an electronic circuit board channel 150.
And mounted on 151. A generally horseshoe shaped channel 206 was constructed in a stencil 208 cut from a # 444 double sided tape (3M), which was positioned and adhered to the acrylic resin substrate 202. Finally, the acrylic resin substrate 210 was placed on the surface opposite the tape stencil 208. The assembled microfluidic device is shown to the right of FIG. 16A.

【0093】 流体は入口孔200に注入され、第1電子回路基板チャネル150を下流側に
移動する。流体は孔204を通過して移動し、テープステンシルチャネル206
を通過する。最終的に、流体は、孔205を介して第2電子回路基板チャネル1
51内部に流入し、出口孔201から流出する。図16Bは、流体が通過した状
態の図16Aに係るデバイスの顕微鏡写真である。
Fluid is injected into the inlet hole 200 and moves down the first electronic circuit board channel 150. Fluid travels through holes 204 and tape stencil channel 206
Pass through. Finally, the fluid flows through the holes 205 to the second electronic circuit board channel 1
It flows into the inside of 51 and flows out from the outlet hole 201. FIG. 16B is a micrograph of the device according to FIG. 16A with the fluid passing through.

【0094】 このようなデバイスは、電気泳動または動電学的分離を達成するのに使用でき
る。例えば、電極を、適当な電圧を加えるために入口または出口孔に設けてもよ
い。光学的に透過性を有するテープステンシル層208が、光学的に非透過性を
有する電子回路基板を越えて延びているので、ステンシルチャネル206内に含
まれる流体の分析がさまざまな光学的方法を使用することにより可能となる。
Such devices can be used to achieve electrophoretic or electrokinetic separations. For example, electrodes may be provided at the inlet or outlet holes to apply the appropriate voltage. Because the optically transparent tape stencil layer 208 extends beyond the optically non-transmissive electronic circuit board, analysis of the fluid contained within the stencil channel 206 uses a variety of optical methods. It becomes possible by doing.

【0095】 (実施例8) フォーク形状のチャネルからなる試料分割(sample-splitting)マイクロ流体
デバイスが構成された。図8Bに示すようなステンシルが、切除用ブレードを有
するように変更したコンピュータ制御のプロッタを使用して、接着剤を有するラ
ミネートシートテープ(Avery Dennison,LS10P,7360
3)から外周領域を切除して構成された。デバイスのチャネルは、25ミルの幅
を有する。ステンシルは、接着面を下方に向けて、分割デバイスの入口孔(図8
の上方を参照のこと)に位置決めされた33ミルの孔を有する、厚さ1/16”
のアクリル樹脂基板上に配置された。4つの55ミルの出口孔が、同じ機械を用
いて接着性を有するラミネートテープの第2片内において切除され、そのテープ
は、出口孔をフォーク形状のチャネルの一端とほぼ位置決めさせた状態で前記分
割デバイス上に配置された。デバイス内部に注入された流体試料は、ほぼ等しい
4つの部分に分割された。図17Aと17Bは、操作の2つの段階における、水
が前述したような分割デバイスを通過して流れている状態を示した顕微鏡写真で
ある。
Example 8 A sample-splitting microfluidic device consisting of fork-shaped channels was constructed. A stencil as shown in FIG. 8B has a laminated sheet tape (Avery Dennison, LS10P, 7360) with adhesive using a computer controlled plotter modified to have a cutting blade.
It was constructed by cutting the outer peripheral region from 3). The device channels have a width of 25 mils. The stencil has the adhesive surface facing downwards and the inlet hole of the splitting device (Fig. 8).
1/16 "thick, with 33 mil holes positioned at
Of the acrylic resin substrate. Four 55 mil exit holes were cut using the same machine in a second piece of adhesive laminating tape, said tape with the exit holes approximately positioned at one end of the fork shaped channel. Placed on a split device. The fluid sample injected inside the device was divided into four approximately equal parts. 17A and 17B are photomicrographs showing water flowing through a splitting device as described above at two stages of operation.

【0096】 (実施例9) ビルトインバルブで試料を濾過することが可能なマイクロ流体デバイスが構成
された。ステンシルが、切除用ブレードを有するように変更したコンピュータ制
御のプロッタを使用して、接着剤を有するラミネートシートテープ(Avery
Dennison,LS10P,73603)からチャネルを切除して構成さ
れた。フィルタチャンバ104が、入力チャネル103および出力チャネル10
7(図7を参照のこと)に沿って、ステンシル内に形成された。フィルタチャン
バ104を過ぎた場所で、出力チャネル107はチャンバ105とチャネル10
9に分岐された。ステンシルは、接着面を下方に向けて、チャネル103と10
9の一端(図7に示す各孔100または101)と位置決めされた直径33ミル
の孔を有する、厚さ1/16”のアクリル樹脂基板上に配置された。フィルタチ
ャンバ104は、前記実施例6と同様に充填された。一旦、乾燥し、フィルタチ
ャンバ104を覆うのにLS10Pの固体片が使用された。着色された水がデバ
イス内部に注入された。流体が、前記フィルタチャンバ104(図18Aおよび
18Bを参照のこと)を通過してチャンバ105内に流入し、選択的にチャンバ
105(図18Cを参照のこと)を充填する。最終的に、チャンバ105が充填
されると、流体はチャネル109(図18Dを参照のこと)内側を通過した。ア
クリル樹脂基板102内の孔100および101は、テープステンシルの上に配
置されているので、孔/テープ中間面(aperture/tape interface)の場所での
毛細管力は、チャネル109内の力に比べて明らかに強かった。この点でデバイ
スは、試料を精製または濃縮するのに有用である。
Example 9 A microfluidic device capable of filtering a sample with a built-in valve was constructed. Laminated sheet tape with adhesive (Avery) using a computer controlled plotter where the stencil was modified to have a cutting blade.
Dennison, LS10P, 73603). Filter chamber 104 includes input channel 103 and output channel 10.
7 (see FIG. 7) in the stencil. Beyond the filter chamber 104, the output channel 107 is the chamber 105 and the channel 10.
Branched to 9. The stencil has channels 103 and 10 with the adhesive side facing down.
9 was placed on a 1/16 ″ thick acrylic substrate with 33 mil diameter holes positioned with one end (each hole 100 or 101 shown in FIG. 7). Filter chamber 104 was used in the previous embodiment. Filled as in 6. Once dried, a solid piece of LS10P was used to cover the filter chamber 104. Colored water was injected inside the device and the fluid flowed through the filter chamber 104 (Fig. 18A and 18B) and into chamber 105, selectively filling chamber 105 (see FIG. 18C). Passed inside channel 109 (see Figure 18D), because holes 100 and 101 in acrylic substrate 102 are located above the tape stencil, / Tape intermediate plane (aperture / tape interface) capillary force at the location were obviously stronger than the force in the channel 109. Devices in this regard are useful for purification or concentration of the sample.

【0097】 (実施例10) マイクロ流体デバイスは、テープステンシルを、デバイスの一部としておよび
シリコン複製のための金型として使用して構成された。図19Aを参照すると、
シリコン主金型が、厚さ2ミルのビニルシートからチャネル250と孔251を
有するダンベル形状部分を切除することによってステンシルを作るために、ビニ
ルサインカッター(vinyl sign cutter)を使用して構成された。前記ステンシ
ルは、アクリル樹脂基板の上に配置された。小さいアクリル樹脂製箱が、シリコ
ンが表面から流れないようにステンシルの周囲に構成された。RTV615Aシ
リコンゴム(90%)が、RTV615B硬化剤(10%)(General
Electric Comp.,Waterford,NY)と混合された。シ
リコンは、ガス抜きされ、箱内部に注入され、一晩かけて硬化された。図19B
に示したステンシル252は、実施例7において記載したものと同様の技術を使
用して構成された。最終的なデバイスは、シリコンウェル(well)の位置に穿孔
された孔を有する厚み1/16”のアクリル樹脂基板上に、シリコン複製(repl
icate)を配置することによって構成された。テープステンシル252が、接着
面を下に向けてアクリル樹脂基板の反対側の面にマウントされた。入口および出
口孔が、別のアクリル樹脂ブロックおよび両面テープ片に穿孔されて、それらが
前記テープステンシルの反対側の一端にマウントされた。流体がデバイスを介し
て注入されたが、漏れは観察されなかった。図19Cは、シリコン複製を通過す
る流体を示した顕微鏡写真である。この金型製造方法は、数分以内に1枚のビニ
ルシート上に何百もの金型を形成することが可能なので、非常に有益である。
Example 10 A microfluidic device was constructed using a tape stencil as part of the device and as a mold for silicon replication. Referring to FIG. 19A,
A silicon main mold was constructed using a vinyl sign cutter to make a stencil by cutting a dumbbell shaped portion having channels 250 and holes 251 from a 2 mil thick vinyl sheet. . The stencil was placed on an acrylic resin substrate. A small acrylic box was constructed around the stencil to keep the silicon from flowing from the surface. RTV615A silicone rubber (90%), RTV615B curing agent (10%) (General
Electric Comp. , Waterford, NY). The silicon was degassed, poured inside the box and allowed to cure overnight. FIG. 19B
The stencil 252 shown in Figure 6 was constructed using a technique similar to that described in Example 7. The final device is a silicon replica (repl) on a 1/16 "thick acrylic substrate with holes drilled in the silicon wells.
icate) was placed. A tape stencil 252 was mounted on the opposite side of the acrylic resin substrate with the adhesive side facing down. Inlet and outlet holes were punched in separate acrylic resin blocks and double-sided tape strips, which were mounted at opposite ends of the tape stencil. Fluid was injected through the device, but no leak was observed. FIG. 19C is a photomicrograph showing the fluid passing through the silicon replica. This mold manufacturing method is very useful because it is possible to form hundreds of molds on one vinyl sheet within a few minutes.

【0098】 ここに記載され主張された本発明は、ここに開示された特定の実施形態により
範囲が制限されないものである。というのは、これらの実施形態は、単に本発明
のいくつかの特徴を例示したに過ぎないためである。全ての均等な実施形態が、
本発明の範囲内に含まれる。実際に、前述した記載により、ここに示した、およ
び記載したものに加えて本発明のさまざまな変形例が当業者に可能であろう。ま
た、そのような変形例は、前記請求項の範囲内に含まれるものである。
The invention described and claimed herein is not to be limited in scope by the particular embodiments disclosed herein. These embodiments are merely illustrative of some of the features of the present invention. All equivalent embodiments
Included within the scope of the invention. Indeed, the foregoing description will enable those skilled in the art to make various modifications of the invention in addition to those shown and described herein. Also, such modifications are included within the scope of the claims.

【0099】 ここに引用された全ての参照例の開示は、完全に参照することにより組み入れ
られる。
The disclosures of all referenced examples cited herein are incorporated by reference in their entirety.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1A】 図1は、2つの基板の間に挟まれたステンシルからなるマイク
ロ流体デバイスの構成を示す。図1Aは、前記デバイスのそれぞれの構成要素を
示した斜視図である。
FIG. 1A shows the configuration of a microfluidic device consisting of a stencil sandwiched between two substrates. FIG. 1A is a perspective view showing the respective components of the device.

【図1B】 図1は、2つの基板の間に挟まれたステンシルからなるマイク
ロ流体デバイスの構成を示す。図1Bは、図1Aのデバイスを組み立てた状態を
示した3次元的斜視図である。
FIG. 1B shows a microfluidic device configuration consisting of a stencil sandwiched between two substrates. FIG. 1B is a three-dimensional perspective view showing the assembled state of the device of FIG. 1A.

【図2A】 図2は、シーラント被覆で被覆されたステンシルを示した断面
図(A−D)を提供する。また、隣接する基板(カバープレート)は、図2Dに
示すように、選択的に被覆されてもよい。
FIG. 2 provides cross-sectional views (AD) showing a stencil coated with a sealant coating. In addition, adjacent substrates (cover plates) may be selectively covered as shown in FIG. 2D.

【図2B】 図2は、シーラント被覆で被覆されたステンシルを示した断面
図(A−D)を提供する。また、隣接する基板(カバープレート)は、図2Dに
示すように、選択的に被覆されてもよい。
FIG. 2B provides cross-sectional views (AD) showing a stencil coated with a sealant coating. In addition, adjacent substrates (cover plates) may be selectively covered as shown in FIG. 2D.

【図2C】 図2は、シーラント被覆で被覆されたステンシルを示した断面
図(A−D)を提供する。また、隣接する基板(カバープレート)は、図2Dに
示すように、選択的に被覆されてもよい。
FIG. 2C provides cross-sectional views (AD) showing a stencil coated with a sealant coating. In addition, adjacent substrates (cover plates) may be selectively covered as shown in FIG. 2D.

【図2D】 図2は、シーラント被覆で被覆されたステンシルを示した断面
図(A−D)を提供する。また、隣接する基板(カバープレート)は、図2Dに
示すように、選択的に被覆されてもよい。
FIG. 2D provides cross-sectional views (AD) showing a stencil coated with a sealant coating. In addition, adjacent substrates (cover plates) may be selectively covered as shown in FIG. 2D.

【図3】 図3は、第1シーラント被覆材料がステンシルまたは下方の基板
を被覆するのに使用され、第2シーラント被覆材料が基板を互いにシールするの
を補助するのに使用されているマイクロ流体デバイスを示した断面図である。
FIG. 3 is a microfluidic where a first sealant coating material is used to coat the stencil or underlying substrate and a second sealant coating material is used to help seal the substrates together. It is sectional drawing which showed the device.

【図4A】 ステンシルからなる3次元マイクロ流体デバイスの構成を示す
。図4Aは、各構成要素を示す分解斜視図である。
FIG. 4A shows a configuration of a three-dimensional microfluidic device including a stencil. FIG. 4A is an exploded perspective view showing each component.

【図4B】 ステンシルからなる3次元マイクロ流体デバイスの構成を示す
。図4Bは、図4Aのデバイスを組み立てた状態を示した3次元的斜視図である
FIG. 4B shows a configuration of a three-dimensional microfluidic device including a stencil. FIG. 4B is a three-dimensional perspective view showing the assembled state of the device of FIG. 4A.

【図5A】 図5は、ステンシルからなる他の3次元マイクロ流体デバイス
の構成を示す。図5Aは、各構成要素を示す分解斜視図である。
FIG. 5A shows the construction of another three-dimensional microfluidic device consisting of a stencil. FIG. 5A is an exploded perspective view showing each component.

【図5B】 図5は、ステンシルからなる他の3次元マイクロ流体デバイス
の構成を示す。図5Bは、図5Aのデバイスを組み立てた状態を示した3次元的
斜視図である。
FIG. 5B shows the configuration of another three-dimensional microfluidic device consisting of a stencil. FIG. 5B is a three-dimensional perspective view showing the assembled state of the device of FIG. 5A.

【図6A】 図6は、マイクロ流体デバイスの所定領域(例えば、フィルタ
チャンバ)を充填または被覆するためのシルクスクリーン法の使用方法を示す。
図6Aは、各構成要素を示す。
FIG. 6A illustrates the use of a silk screen method to fill or coat an area (eg, filter chamber) of a microfluidic device.
FIG. 6A shows each component.

【図6B】 図6は、マイクロ流体デバイスの所定領域(例えば、フィルタ
チャンバ)を充填または被覆するためのシルクスクリーン法の使用方法を示す。
図6Bは、デバイスのパネルをシルクスクリーンするための位置決め工程を示す
FIG. 6B illustrates the use of the silk screen method to fill or coat a predetermined area (eg, filter chamber) of a microfluidic device.
FIG. 6B shows a positioning process for silkscreening a panel of devices.

【図7】 図7は、一体である(すなわち、“ビルトイン”)バルブ機構を
有するマイクロ流体デバイスの分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of a microfluidic device having an integral (ie, “built-in”) valve mechanism.

【図8】 図8は、試料を4つの略均等な部分に分割可能なフォーク形状の
チャネルを含むマイクロ流体デバイスの上面図である。
FIG. 8 is a top view of a microfluidic device that includes a fork-shaped channel that can divide a sample into four approximately equal portions.

【図9】 図9は、一体である(すなわち、“ビルトイン”)バルブ機構を
有するマイクロ流体デバイスの構成要素を示す。
FIG. 9 illustrates components of a microfluidic device having an integral (ie, “built-in”) valve mechanism.

【図10】 図10は、さまざまな層とマイクロ流体デバイスの構成要素の
適切な配列を保証するためのペグ−穴アライメント法を使用するアライメント法
を示す分解図である。
FIG. 10 is an exploded view showing an alignment method using a peg-hole alignment method to ensure proper alignment of various layers and components of a microfluidic device.

【図11A】 図11Aは、流体を通過させた操作のある段階における、挟
まれたステンシルを含むマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 11A is a micrograph of a microfluidic device including a sandwiched stencil at some stage of fluid passing manipulation.

【図11B】 図11Bは、流体を通過させた操作のある段階における、挟
まれたステンシルを含むマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 11B is a photomicrograph of a microfluidic device containing a sandwiched stencil at some stage of fluid passing manipulation.

【図12A】 図12Aは、18枚のステンシルを使用して構成されたマイ
クロ流体デバイスの構成を示す。
FIG. 12A shows the construction of a microfluidic device constructed using 18 sheets of stencil.

【図12B】 図12Bは、図12Aのデバイスにアセトニトリルを通過さ
せた操作のある段階におけるデバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 12B is a photomicrograph of the device of FIG. 12A at a stage in the operation of passing acetonitrile through the device.

【図12C】 図12Cは、図12Aのデバイスにアセトニトリルを通過さ
せた操作のある段階におけるデバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 12C is a photomicrograph of the device of FIG. 12A at a stage in the process of passing acetonitrile through the device.

【図13A】 図13Aは、9枚のステンシルを使用して構成されたマイク
ロ流体デバイスの構成を示す。
FIG. 13A shows a configuration of a microfluidic device constructed using 9 stencils.

【図13B】 図13Bは、図13Aのデバイスに水を通過させた操作のあ
る段階におけるデバイスの顕微鏡写真である。
13B is a photomicrograph of the device of FIG. 13A at some stage of operation with water passing through.

【図13C】 図13Cは、図13Aのデバイスに水を通過させた操作のあ
る段階におけるデバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 13C is a photomicrograph of the device of FIG. 13A at some stage of operation with water passing through.

【図14】 図14A−Cは、シリカゲルで充填されたチャンバを含むマイ
クロ流体デバイスを通過する水を示した顕微鏡写真である。
14A-C are photomicrographs showing water passing through a microfluidic device containing a chamber filled with silica gel.

【図15】 図15は、サーマル(例えば、熱活性)テープを含むステンシ
ルを使用して構成されたマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 15 is a photomicrograph of a microfluidic device constructed using a stencil containing a thermal (eg, heat activated) tape.

【図16A】 図16は、電子回路基板およびステンシルの両方からなるマ
イクロ流体デバイスの構成を示す。図16Aは、左方に分解斜視図を示し、右方
に組み立てられた状態の斜視図を示す。
FIG. 16A shows a microfluidic device configuration consisting of both an electronic circuit board and a stencil. FIG. 16A shows an exploded perspective view on the left side and an assembled perspective view on the right side.

【図16B】 図16は、電子回路基板およびステンシルの両方からなるマ
イクロ流体デバイスの構成を示す。図16Bは、内部を流体が通過している図1
6Aに示すデバイスの顕微鏡写真である。
FIG. 16B shows a microfluidic device configuration consisting of both an electronic circuit board and a stencil. FIG. 16B shows a state in which the fluid is passing through the inside of FIG.
6A is a micrograph of the device shown in FIG. 6A.

【図17A】 図17Aは、操作のある段階における、流体試料を分裂また
は分割可能なフォーク形状のチャネルを含むマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真
である。
FIG. 17A is a micrograph of a microfluidic device containing fork-shaped channels capable of disrupting or splitting a fluid sample at one stage of operation.

【図17B】 図17Bは、操作のある段階における、流体試料を分裂また
は分割可能なフォーク形状のチャネルを含むマイクロ流体デバイスの顕微鏡写真
である。
FIG. 17B is a micrograph of a microfluidic device containing fork-shaped channels capable of disrupting or splitting a fluid sample at one stage of operation.

【図18A】 図18Aは、操作のある段階における、流体が通過した状態
のビルトインフィルタまたはビルトインバルブを有するマイクロ流体デバイスの
顕微鏡写真である。
FIG. 18A is a micrograph of a microfluidic device having a built-in filter or valve with fluid passing through at some stage of operation.

【図18B】 図18Bは、操作のある段階における、流体が通過した状態
のビルトインフィルタまたはビルトインバルブを有するマイクロ流体デバイスの
顕微鏡写真である。
FIG. 18B is a micrograph of a microfluidic device having a built-in filter or valve with fluid passing through at some stage of operation.

【図18C】 図18Cは、操作のある段階における、流体が通過した状態
のビルトインフィルタまたはビルトインバルブを有するマイクロ流体デバイスの
顕微鏡写真である。
FIG. 18C is a micrograph of a microfluidic device having a built-in filter or valve with fluid passing through at some stage of operation.

【図18D】 図18Dは、操作のある段階における、流体が通過した状態
のビルトインフィルタまたはビルトインバルブを有するマイクロ流体デバイスの
顕微鏡写真である。
FIG. 18D is a micrograph of a microfluidic device having a built-in filter or valve with fluid passing through at some stage of operation.

【図19A】 図19Aは、マイクロ流体複製を生成するための金型として
のステンシルの使用を示す。
FIG. 19A shows the use of a stencil as a mold to create a microfluidic replica.

【図19B】 図19Bは、マイクロ流体複製を生成するための金型として
のステンシルの使用を示す。
FIG. 19B shows the use of a stencil as a mold to create a microfluidic replica.

【図19C】 図19Cは、流体が通過した状態の前記金型を使用して製造
されたシリコンマイクロ流体複製の顕微鏡写真である。
FIG. 19C is a micrograph of a silicon microfluidic replica made using the mold with fluid passing through.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN,YU, ZA,ZW (72)発明者 マーシー・ペッツート アメリカ合衆国91106カリフォルニア州パ サディナ、ナンバー103、サウス・カタリ ナ442番 Fターム(参考) 2G058 DA07 DA09 GA12 2G060 AA05 AC10 AE40 AF06 AF10 FA01 KA05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Mercy Petzut             United States 91106 Pa, California             Sadina, number 103, South Katari             Na 442 F-term (reference) 2G058 DA07 DA09 GA12                 2G060 AA05 AC10 AE40 AF06 AF10                       FA01 KA05

Claims (56)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1および第2基板と、 前記第1および第2基板の間に配置され、1つまたは複数のシールされたマイ
クロ構造を形成する少なくとも1つのステンシルとを備え、前記ステンシルは、
接着剤により前記第1および第2基板の少なくともいずれか一方に接着されてい
るマイクロ流体デバイス。
1. A stencil comprising: first and second substrates; and at least one stencil disposed between the first and second substrates to form one or more sealed microstructures. ,
A microfluidic device adhered to at least one of the first and second substrates with an adhesive.
【請求項2】 複数のステンシルを備えることを特徴とする請求項1に記載
のマイクロ流体デバイス。
2. The microfluidic device of claim 1, comprising a plurality of stencils.
【請求項3】 前記第1および第2基板は、略平坦であることを特徴とする
請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
3. The microfluidic device according to claim 1, wherein the first and second substrates are substantially flat.
【請求項4】 前記接着剤は、ゴムベースの接着剤、アクリル樹脂ベースの
接着剤、および樹脂ベースの接着剤からなる群から選択された接着剤からなるこ
とを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
4. The adhesive according to claim 1, wherein the adhesive is an adhesive selected from the group consisting of a rubber-based adhesive, an acrylic resin-based adhesive, and a resin-based adhesive. Microfluidic device.
【請求項5】 前記ステンシルは、自己接着性を有することを特徴とする請
求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
5. The microfluidic device according to claim 1, wherein the stencil has a self-adhesive property.
【請求項6】 前記ステンシルは、接着テープからなることを特徴とする請
求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
6. The microfluidic device according to claim 1, wherein the stencil comprises an adhesive tape.
【請求項7】 前記接着テープは、片方の面に接着剤を有することを特徴と
する請求項6に記載のマイクロ流体デバイス。
7. The microfluidic device according to claim 6, wherein the adhesive tape has an adhesive on one surface.
【請求項8】 前記接着テープは、両方の面に接着剤を有することを特徴と
する請求項6に記載のマイクロ流体デバイス。
8. The microfluidic device according to claim 6, wherein the adhesive tape has an adhesive on both surfaces.
【請求項9】 前記接着テープは、感圧テープ、熱活性テープ、化学活性テ
ープおよび光活性テープからなる群から選択されたものであることを特徴とする
請求項6に記載のマイクロ流体デバイス。
9. The microfluidic device of claim 6, wherein the adhesive tape is selected from the group consisting of a pressure sensitive tape, a heat activated tape, a chemically activated tape and a photo activated tape.
【請求項10】 前記接着テープは、マイラー、ナイロンおよびポリエステ
ルからなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項6に記載のマ
イクロ流体デバイス。
10. The microfluidic device according to claim 6, wherein the adhesive tape is made of a material selected from the group consisting of Mylar, nylon, and polyester.
【請求項11】 前記ステンシルと前記第1および第2基板の少なくともい
ずれか一方とは、互いに超音波溶着されていることを特徴とする請求項1に記載
のマイクロ流体デバイス。
11. The microfluidic device according to claim 1, wherein the stencil and at least one of the first and second substrates are ultrasonically welded to each other.
【請求項12】 前記ステンシルは、重合体、紙、織物およびホイル箔箔か
らなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項1に記載のマイク
ロ流体デバイス。
12. The microfluidic device of claim 1, wherein the stencil is made of a material selected from the group consisting of polymer, paper, fabric and foil foil.
【請求項13】 前記ステンシルは、マイラー、ポリエステル、ポリイミド
、ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート、テフロン、カプトン、ポリウレタ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリデンフッ化物、ポリテトラフル
オロエチレン、ナイロン、ポリエーテルスルホン、アセタール共重合体ポリエス
テルイミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ABS、ポリビニリデンフ
ッ化物、ポリフェニレンオキシド、およびそれらの誘導物からなる群から選択さ
れた重合体からなることを特徴とする請求項12に記載のマイクロ流体デバイス
13. The stencil includes mylar, polyester, polyimide, vinyl, acrylic resin, polycarbonate, Teflon, Kapton, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, nylon, polyether sulfone, and acetal. Microfluidic according to claim 12, characterized in that it consists of a polymer selected from the group consisting of polymeric polyesterimides, polysulfones, polyphenylsulfones, ABS, polyvinylidene fluorides, polyphenylene oxides and derivatives thereof. device.
【請求項14】 前記ステンシルは、フッ素化された重合体からなることを
特徴とする請求項12に記載のマイクロ流体デバイス。
14. The microfluidic device of claim 12, wherein the stencil comprises a fluorinated polymer.
【請求項15】 前記ステンシルは、エラストマー性を有することを特徴と
する請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
15. The microfluidic device according to claim 1, wherein the stencil has an elastomeric property.
【請求項16】 前記ステンシルは、ゴム、ヴァイトンおよびシリコンから
なる群から選択されたエラストマー材料からなることを特徴とする請求項15に
記載のマイクロ流体デバイス。
16. The microfluidic device of claim 15, wherein the stencil comprises an elastomeric material selected from the group consisting of rubber, viton, and silicone.
【請求項17】 前記ステンシルは、ダイカットされることを特徴とする請
求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
17. The microfluidic device of claim 1, wherein the stencil is die cut.
【請求項18】 前記前記第1および第2基板の少なくともいずれか一方は
、マイラー、FR−4、ポリエステル、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネー
トおよび繊維ガラスからなる群から選択された材料からなることを特徴とする請
求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
18. At least one of the first and second substrates is made of a material selected from the group consisting of Mylar, FR-4, polyester, glass, acrylic resin, polycarbonate, and fiber glass. The microfluidic device according to claim 1.
【請求項19】 前記ステンシル、前記第1基板および第2基板の1つまた
は複数の少なくとも一部分の上にシーラント被覆をさらに設けたことを特徴とす
る請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
19. The microfluidic device of claim 1, further comprising a sealant coating on at least a portion of one or more of the stencil, the first substrate and the second substrate.
【請求項20】 前記シーラント被覆は、シリコン材料からなることを特徴
とする請求項19に記載のマイクロ流体デバイス。
20. The microfluidic device of claim 19, wherein the sealant coating comprises a silicone material.
【請求項21】 前記シーラント被覆は、テフロン、アバトレル、リクイン
、過フッ化炭化水素、フッ化熱可塑性物質、ポリフッ化ビニリデン、アクリル樹
脂、ワックス、エポキシ樹脂、ハンダ、重合体、塗料、油、ニスからなる群から
選択された1つまたは複数の材料からなることを特徴とする請求項19に記載の
マイクロ流体デバイス。
21. The sealant coating is Teflon, abatrel, liquin, fluorocarbon, fluorothermoplastic, polyvinylidene fluoride, acrylic resin, wax, epoxy resin, solder, polymer, paint, oil, varnish. 20. The microfluidic device of claim 19, comprising one or more materials selected from the group consisting of:
【請求項22】 前記シーラント被覆は、回転成膜することによって形成さ
れることを特徴とする請求項19に記載のマイクロ流体デバイス。
22. The microfluidic device of claim 19, wherein the sealant coating is formed by spin film deposition.
【請求項23】 前記シーラント被覆は、噴霧することによって形成される
ことを特徴とする請求項19に記載のマイクロ流体デバイス。
23. The microfluidic device of claim 19, wherein the sealant coating is formed by spraying.
【請求項24】 前記シーラント被覆は、浸漬することによって形成される
ことを特徴とする請求項19に記載のマイクロ流体デバイス。
24. The microfluidic device of claim 19, wherein the sealant coating is formed by dipping.
【請求項25】 前記マイクロ構造は、チャネルまたはチャンバからなるこ
とを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
25. The microfluidic device of claim 1, wherein the microstructure comprises channels or chambers.
【請求項26】 前記マイクロ構造は、少なくとも部分的に充填材料で充填
されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
26. The microfluidic device of claim 1, wherein the microstructure is at least partially filled with a filling material.
【請求項27】 前記充填材料は、フィルタ材料であることを特徴とする請
求項26に記載のマイクロ流体デバイス。
27. The microfluidic device of claim 26, wherein the filling material is a filter material.
【請求項28】 前記フィルタ材料は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、
アクリルアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリデ
ンフッ化物、ポリテトラフルオロエチレン、ナヒオン、ナイロン、ポリエーテル
スルホンからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項27に記
載のマイクロ流体デバイス。
28. The filter material is polycarbonate, acrylic resin,
The microfluidic device according to claim 27, wherein the microfluidic device is selected from the group consisting of acrylamide, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, Nahion, nylon, and polyethersulfone.
【請求項29】 前記フィルタ材料は、アガロース、アルギン酸塩、澱粉お
よびカラゲーニンからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項
27に記載のマイクロ流体デバイス。
29. The microfluidic device of claim 27, wherein the filter material is selected from the group consisting of agarose, alginate, starch and carrageenan.
【請求項30】 前記フィルタ材料は、シリカゲルであることを特徴とする
請求項27に記載のマイクロ流体デバイス。
30. The microfluidic device of claim 27, wherein the filter material is silica gel.
【請求項31】 前記フィルタ材料は、セファデックスまたはセファキルか
らなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項27に記載のマイク
ロ流体デバイス。
31. The microfluidic device of claim 27, wherein the filter material is selected from the group consisting of Sephadex or Sephakill.
【請求項32】 前記フィルタ材料は、ハイドロキシアパタイトであること
を特徴とする請求項27に記載のマイクロ流体デバイス。
32. The microfluidic device of claim 27, wherein the filter material is hydroxyapatite.
【請求項33】 前記充填材料は、シルクスクリーンによって形成されるこ
とを特徴とする請求項26に記載のマイクロ流体デバイス。
33. The microfluidic device according to claim 26, wherein the filling material is formed by a silk screen.
【請求項34】 前記充填材料は、リソグラフィーによって形成されること
を特徴とする請求項26に記載のマイクロ流体デバイス。
34. The microfluidic device of claim 26, wherein the fill material is formed by lithography.
【請求項35】 前記充填材料は、ピックアンドプレイス法によって形成さ
れることを特徴とする請求項26に記載のマイクロ流体デバイス。
35. The microfluidic device according to claim 26, wherein the filling material is formed by a pick and place method.
【請求項36】 前記少なくとも1つの基板は、1つまたは複数の孔を有す
ることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
36. The microfluidic device of claim 1, wherein the at least one substrate has one or more holes.
【請求項37】 1つまたは複数のバルブをさらに備えることを特徴とする
請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
37. The microfluidic device of claim 1, further comprising one or more valves.
【請求項38】 前記マイクロ構造は、フォーク形状チャネルからなること
を特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
38. The microfluidic device of claim 1, wherein the microstructure comprises fork-shaped channels.
【請求項39】 少なくとも1つの電極をさらに設けたことを特徴とする請
求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
39. The microfluidic device of claim 1, further comprising at least one electrode.
【請求項40】 前記電極は、流体の電気的特性を検出または測定するため
のものであることを特徴とする請求項39に記載のマイクロ流体デバイス。
40. The microfluidic device according to claim 39, wherein the electrode is for detecting or measuring an electrical property of a fluid.
【請求項41】 前記電極は、流体の電気泳動または動電学的流れを促進す
るためのものであることを特徴とする請求項39に記載のマイクロ流体デバイス
41. The microfluidic device of claim 39, wherein the electrodes are for promoting electrophoretic or electrokinetic flow of fluid.
【請求項42】 前記第1基板および第2基板の少なくともいずれか1つの
一部分は、光学的信号の通過を可能にするものであることを特徴とする請求項1
に記載のマイクロ流体デバイス。
42. The portion of at least one of the first substrate and the second substrate allows passage of an optical signal.
The microfluidic device according to.
【請求項43】 シール状態で係合した1つまたは複数の付加的基板をさら
に設けたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。
43. The microfluidic device of claim 1, further comprising one or more additional substrates sealingly engaged.
【請求項44】 基板は、マイクロ構造をその表面上に有する電子回路基板
からなることを特徴とする請求項43に記載のマイクロ流体デバイス。
44. The microfluidic device of claim 43, wherein the substrate comprises an electronic circuit board having microstructures on its surface.
【請求項45】 別のマイクロ流体デバイスに接続可能な請求項1に記載の
モジュラー型マイクロ流体デバイス。
45. The modular microfluidic device of claim 1, connectable to another microfluidic device.
【請求項46】 請求項1に記載の複数のマイクロ流体デバイスを備え、前
記マイクロ流体デバイスの少なくとも2つのマイクロ流体デバイスが、互いの間
を流体が移動可能なように形成されていることを特徴とするマイクロ流体システ
ム。
46. A plurality of microfluidic devices according to claim 1, wherein at least two microfluidic devices of the microfluidic devices are formed such that fluid can move between them. And a microfluidic system.
【請求項47】 2つまたは複数のマイクロ流体デバイスは、積層されて3
次元マイクロ流体システムを形成することを特徴とする請求項46に記載のマイ
クロ流体システム。
47. Two or more microfluidic devices are stacked 3
47. The microfluidic system of claim 46, forming a dimensional microfluidic system.
【請求項48】 複数のマイクロ流体デバイスを同時に製造する製造方法に
おいて、 第1基板を提供し、 前記第1基板上に、ステンシルアレイからなる1つまたは複数のパネルを積層
し、 前記1つまたは複数のパネル上に、その間に複数のマイクロ構造を形成するた
めに第2基板を積層する、ステップからなることを特徴とする製造方法。
48. A manufacturing method for simultaneously manufacturing a plurality of microfluidic devices, wherein a first substrate is provided, and one or more panels made of a stencil array are laminated on the first substrate, A method of manufacturing, comprising laminating a second substrate on a plurality of panels to form a plurality of microstructures therebetween.
【請求項49】 前記第1および第2基板の少なくともいずれか一方は、1
つまたは複数の孔を有することを特徴とする請求項48に記載の製造方法。
49. At least one of the first and second substrates is 1
49. The manufacturing method according to claim 48, which has one or a plurality of holes.
【請求項50】 少なくとも1つの前記パネルは、前記孔とマイクロ構造の
間で流体が移動可能なように、前記第1および第2基板の少なくともいずれか一
方に位置決めされることを特徴とする請求項49に記載の製造方法。
50. At least one of the panels is positioned on at least one of the first and second substrates to allow fluid movement between the holes and the microstructures. Item 49. The manufacturing method according to Item 49.
【請求項51】 位置決めは、ペグ−穴アライメントによって提供されるこ
とを特徴とする請求項50に記載の製造方法。
51. The manufacturing method of claim 50, wherein the positioning is provided by peg-hole alignment.
【請求項52】 前記積層は、コンバータによってなされることを特徴とす
る請求項48に記載の製造方法。
52. The manufacturing method according to claim 48, wherein the stacking is performed by a converter.
【請求項53】 請求項48に記載の製造方法によって準備されたことを特
徴とするマイクロ流体デバイス。
53. A microfluidic device prepared by the manufacturing method according to claim 48.
【請求項54】 請求項1に記載の前記ステンシルの少なくとも一部を、金
型を形成するための型として使用することにより設けられたことを特徴とする金
型。
54. A mold provided by using at least a part of the stencil according to claim 1 as a mold for forming a mold.
【請求項55】 シリコン材料からなることを特徴とする請求項54に記載
の金型。
55. The mold according to claim 54, which is made of a silicon material.
【請求項56】 請求項54に記載の金型を使用して設けられたマイクロ構
造を含むことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
56. A microfluidic device comprising a microstructure provided using the mold of claim 54.
JP2001528097A 1999-10-04 2000-10-04 Modular microfluidic device containing sandwiched stencils Pending JP2003527972A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15756599P 1999-10-04 1999-10-04
US60/157,565 1999-10-04
US45302999A 1999-12-02 1999-12-02
US09/453,029 1999-12-02
PCT/US2000/027366 WO2001025138A1 (en) 1999-10-04 2000-10-04 Modular microfluidic devices comprising sandwiched stencils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003527972A true JP2003527972A (en) 2003-09-24

Family

ID=26854252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001528097A Pending JP2003527972A (en) 1999-10-04 2000-10-04 Modular microfluidic device containing sandwiched stencils

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1222141A1 (en)
JP (1) JP2003527972A (en)
AU (1) AU7854700A (en)
WO (1) WO2001025138A1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005106448A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-10 Arkray, Inc. Electrophoretic chip and electrophoretic device having the same
JP2007040963A (en) * 2005-06-27 2007-02-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Biosensor
WO2007049332A1 (en) * 2005-10-25 2007-05-03 Shimadzu Corporation Flow cell and process for producing the same
JP2009082834A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujifilm Corp Microchemical device
JP2009128247A (en) * 2007-11-26 2009-06-11 Hitachi High-Technologies Corp Device for sample pre-treatment, reaction tub sheet, and sample analyzing method
JP2011004661A (en) * 2009-06-25 2011-01-13 Dainippon Printing Co Ltd Sample stand kit for cell observation, sample stand for cell observation, and method for producing the sample stand for cell observation
JP2013188677A (en) * 2012-03-13 2013-09-26 Asahi Fr R&D Co Ltd Microchemical chip
JP2017217617A (en) * 2016-06-08 2017-12-14 住友ベークライト株式会社 Channel device
JP2017537797A (en) * 2014-09-26 2017-12-21 コーニング インコーポレイテッド Method and apparatus for taped interlayer flow cell with masking and conductive traces
CN108872110A (en) * 2018-07-04 2018-11-23 暨南大学 A kind of high refractive index sensitivity optical fiber microfluidic sensor and preparation method thereof
JP7458098B2 (en) 2020-03-17 2024-03-29 ナノエンテク インク Chip for fluid analysis

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7264617B2 (en) * 2000-02-29 2007-09-04 Alex Freeman Integrally manufactured micro-electrofluidic cables
US6431212B1 (en) * 2000-05-24 2002-08-13 Jon W. Hayenga Valve for use in microfluidic structures
US6890093B2 (en) 2000-08-07 2005-05-10 Nanostream, Inc. Multi-stream microfludic mixers
US6418968B1 (en) * 2001-04-20 2002-07-16 Nanostream, Inc. Porous microfluidic valves
US6843262B2 (en) 2001-04-25 2005-01-18 President And Fellows Of Harvard College Fluidic switches and methods for controlling flow in fluidic systems
US6814938B2 (en) * 2001-05-23 2004-11-09 Nanostream, Inc. Non-planar microfluidic devices and methods for their manufacture
US6981522B2 (en) * 2001-06-07 2006-01-03 Nanostream, Inc. Microfluidic devices with distributing inputs
DE10135569B4 (en) * 2001-07-20 2007-10-25 Bartels Mikrotechnik Gmbh Micromechanical component
EP1296133A1 (en) * 2001-09-21 2003-03-26 Jean Brunner Miniature device for transport and analysis of a liquid sample and fabrication method therefor
DE10149684B4 (en) * 2001-10-09 2005-02-17 Clondiag Chip Technologies Gmbh Device for holding a substance library carrier
US7069952B1 (en) 2001-11-14 2006-07-04 Caliper Life Sciences, Inc. Microfluidic devices and methods of their manufacture
US6532997B1 (en) 2001-12-28 2003-03-18 3M Innovative Properties Company Sample processing device with integral electrophoresis channels
US6877892B2 (en) * 2002-01-11 2005-04-12 Nanostream, Inc. Multi-stream microfluidic aperture mixers
US7169251B2 (en) * 2002-05-13 2007-01-30 The Regents Of The University Of Michigan Method of forming nanofluidic channels
US7235164B2 (en) 2002-10-18 2007-06-26 Eksigent Technologies, Llc Electrokinetic pump having capacitive electrodes
US7364647B2 (en) 2002-07-17 2008-04-29 Eksigent Technologies Llc Laminated flow device
US7214348B2 (en) 2002-07-26 2007-05-08 Applera Corporation Microfluidic size-exclusion devices, systems, and methods
AU2003265289A1 (en) * 2002-07-26 2004-02-16 Applera Corporation Microfluidic size-exclusion devices, systems, and methods
EP1398049A1 (en) * 2002-09-09 2004-03-17 Novo Nordisk A/S Flow restrictor
AU2003258489A1 (en) * 2002-09-09 2004-03-29 Novo Nordisk A/S Flow restrictor
EP1398048A1 (en) * 2002-09-09 2004-03-17 Novo Nordisk A/S Flow restrictor with safety feature
US6939450B2 (en) 2002-10-08 2005-09-06 Abbott Laboratories Device having a flow channel
AU2003900796A0 (en) * 2003-02-24 2003-03-13 Microtechnology Centre Management Limited Microfluidic filter
US7238269B2 (en) 2003-07-01 2007-07-03 3M Innovative Properties Company Sample processing device with unvented channel
DE10353938A1 (en) * 2003-11-18 2005-06-23 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Sensor card for the determination of analytes in liquid or gas samples and method for producing such a sensor card
DE102004009012A1 (en) 2004-02-25 2005-09-15 Roche Diagnostics Gmbh Test element with a capillary for transporting a liquid sample
US20090155877A1 (en) * 2004-07-06 2009-06-18 Agency For Science Technology And Research Biochip for sorting and lysing biological samples
GB2438768A (en) * 2005-02-15 2007-12-05 Univ Singapore Microfluidics package and method of fabricating the same
DE102005012415B4 (en) * 2005-03-17 2006-12-28 Syntics Gmbh Process engineering functional element from a film stack
US8152477B2 (en) 2005-11-23 2012-04-10 Eksigent Technologies, Llc Electrokinetic pump designs and drug delivery systems
CN101578520B (en) 2006-10-18 2015-09-16 哈佛学院院长等 Based on formed pattern porous medium cross flow and through biometric apparatus, and preparation method thereof and using method
US7867592B2 (en) 2007-01-30 2011-01-11 Eksigent Technologies, Inc. Methods, compositions and devices, including electroosmotic pumps, comprising coated porous surfaces
US8251672B2 (en) 2007-12-11 2012-08-28 Eksigent Technologies, Llc Electrokinetic pump with fixed stroke volume
KR101510785B1 (en) 2008-03-27 2015-04-10 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 Cotton thread as a low-cost multi-assay diagnostic platform
AU2009228091B2 (en) 2008-03-27 2015-05-21 President And Fellows Of Harvard College Three-dimensional microfluidic devices
CA2719800A1 (en) 2008-03-27 2009-10-01 President And Fellows Of Harvard College Paper-based microfluidic systems
GB0818609D0 (en) 2008-10-10 2008-11-19 Univ Hull apparatus and method
ES2612507T3 (en) 2009-03-06 2017-05-17 President And Fellows Of Harvard College Microfluidic and electrochemical devices
US8821810B2 (en) 2010-02-03 2014-09-02 President And Fellows Of Harvard College Devices and methods for multiplexed assays
US20130065042A1 (en) 2011-03-11 2013-03-14 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Micro-Vascular Materials And Composites For Forming The Materials
WO2012151586A1 (en) 2011-05-05 2012-11-08 Eksigent Technologies, Llc Gel coupling for electrokinetic delivery systems
ITTO20110940A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-20 Carlo Ciaiolo MASK WITH A HYDROPHILIC FACE AND A HYDROPHOBA FACE TO EXPECT A SAMPLE OR REAGENT FOR IMMUNOLOGICAL TECHNIQUES IN POSITION DELIMITED BY THE MASK.
FR2997026A1 (en) * 2012-10-23 2014-04-25 Commissariat Energie Atomique Three-dimensional microfluidic system, has layers comprising portion that is non-wettable by solution of interest, and channel for transfer of solution of interest by capillary action, where system is arranged with specific thickness
EP2790834A1 (en) * 2011-12-15 2014-10-22 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives 3d microfluidic system having nested areas and a built-in reservoir, method for the preparing same, and uses thereof
FR2984183B1 (en) * 2011-12-15 2016-07-01 Commissariat Energie Atomique 3D EMBOITE EMBEDDED MICROFLUIDIC SYSTEM, PROCESS FOR PREPARING THE SAME AND USES THEREOF
EP2626133A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-14 Chemtrix B.V. Micro-fluidic system
JP5872403B2 (en) * 2012-07-20 2016-03-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ Jig for use in manufacturing method of flow cell for biological material analysis
CN103394384B (en) * 2013-08-12 2015-07-22 广东顺德西安交通大学研究院 Paper-based microfluidic chip and preparation method thereof
CN104777274B (en) * 2015-04-20 2017-04-19 浙江大学 Fixing hold-down device for PDMS micro flow cell
CN107159329A (en) * 2017-05-22 2017-09-15 天津微纳芯科技有限公司 A kind of chip and its method for packing for sample detection
US20220212186A1 (en) * 2019-06-28 2022-07-07 3M Innovative Properties Company Articles Having Conformal Layers and Methods of Making Same
US11813608B2 (en) 2020-09-22 2023-11-14 Oregon State University Fiber substrate-based fluidic analytical devices and methods of making and using the same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1391874A (en) * 1964-01-27 1965-03-12 Continental Elektro Ind Ag Base plate for pneumatic or other measuring, regulating or control devices controlled by a pressurized medium
FR1456513A (en) * 1965-06-11 1966-10-28 Cie Parisienne Outil Air Compr Further training in fluid dispensers
CH596453A5 (en) * 1975-07-18 1978-03-15 Tschudin & Heid Ag Pneumatic control logic element
DE3518329A1 (en) * 1985-05-22 1986-11-27 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co KG, 7000 Stuttgart Distributor for vacuum lines for controlling auxiliary units of additional motor-vehicle equipment
US5858194A (en) * 1996-07-18 1999-01-12 Beckman Instruments, Inc. Capillary, interface and holder
US6123316A (en) * 1996-11-27 2000-09-26 Xerox Corporation Conduit system for a valve array
US6156273A (en) * 1997-05-27 2000-12-05 Purdue Research Corporation Separation columns and methods for manufacturing the improved separation columns
DE19739722A1 (en) * 1997-09-10 1999-04-01 Lienhard Prof Dr Pagel Rich fluid microengineered system
CA2301592A1 (en) * 1997-09-19 1999-04-01 David S. Soane Capillary electroflow apparatus and method
US6074725A (en) * 1997-12-10 2000-06-13 Caliper Technologies Corp. Fabrication of microfluidic circuits by printing techniques
GB9800220D0 (en) * 1998-01-06 1998-03-04 Central Research Lab Ltd Method of forming interconnections between channels and chambers

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4724656B2 (en) * 2004-04-28 2011-07-13 アークレイ株式会社 Electrophoresis chip and electrophoresis apparatus provided with the same
JPWO2005106448A1 (en) * 2004-04-28 2008-03-21 アークレイ株式会社 Electrophoresis chip and electrophoresis apparatus provided with the same
WO2005106448A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-10 Arkray, Inc. Electrophoretic chip and electrophoretic device having the same
US8257570B2 (en) 2004-04-28 2012-09-04 Arkray, Inc. Electrophoresis chip and electrophoresis unit having the same
US7790008B2 (en) 2004-04-28 2010-09-07 Arkray, Inc. Electrophoresis chip and electrophoresis unit having the same
US8221606B2 (en) 2004-04-28 2012-07-17 Arkray, Inc. Electrophoresis chip and electrophoresis unit having the same
JP2007040963A (en) * 2005-06-27 2007-02-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Biosensor
WO2007049332A1 (en) * 2005-10-25 2007-05-03 Shimadzu Corporation Flow cell and process for producing the same
JP2009082834A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujifilm Corp Microchemical device
JP2009128247A (en) * 2007-11-26 2009-06-11 Hitachi High-Technologies Corp Device for sample pre-treatment, reaction tub sheet, and sample analyzing method
JP2011004661A (en) * 2009-06-25 2011-01-13 Dainippon Printing Co Ltd Sample stand kit for cell observation, sample stand for cell observation, and method for producing the sample stand for cell observation
JP2013188677A (en) * 2012-03-13 2013-09-26 Asahi Fr R&D Co Ltd Microchemical chip
JP2017537797A (en) * 2014-09-26 2017-12-21 コーニング インコーポレイテッド Method and apparatus for taped interlayer flow cell with masking and conductive traces
JP2017217617A (en) * 2016-06-08 2017-12-14 住友ベークライト株式会社 Channel device
CN108872110A (en) * 2018-07-04 2018-11-23 暨南大学 A kind of high refractive index sensitivity optical fiber microfluidic sensor and preparation method thereof
JP7458098B2 (en) 2020-03-17 2024-03-29 ナノエンテク インク Chip for fluid analysis

Also Published As

Publication number Publication date
EP1222141A1 (en) 2002-07-17
WO2001025138A1 (en) 2001-04-12
AU7854700A (en) 2001-05-10
WO2001025138A9 (en) 2003-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003527972A (en) Modular microfluidic device containing sandwiched stencils
WO2001025137A1 (en) Modular microfluidic devices comprising layered circuit board-type substrates
US6729352B2 (en) Microfluidic synthesis devices and methods
US6919046B2 (en) Microfluidic analytical devices and methods
US6755211B1 (en) Microfluidic systems with inter-channel impedances
US6536477B1 (en) Fluidic couplers and modular microfluidic systems
US20020124896A1 (en) Modular microfluidic systems
US6880576B2 (en) Microfluidic devices for methods development
JP5897780B2 (en) Apparatus and method for operating droplets on a printed circuit board
Ng et al. Components for integrated poly (dimethylsiloxane) microfluidic systems
EP1453606B1 (en) Microfluidic devices with distributing inputs
US6848462B2 (en) Adhesiveless microfluidic device fabrication
US20020112961A1 (en) Multi-layer microfluidic device fabrication
AU776266B2 (en) Method for fabricating micro-structures with various surface properties in multilayer body by plasma etching
US20120184046A1 (en) Selective bond reduction in microfluidic devices
US20060185981A1 (en) Three dimensional microfluidic device having porous membrane
WO2004074169A1 (en) Microfluidic filter
Han et al. An approach to multilayer microfluidic systems with integrated electrical, optical, and mechanical functionality
Damodara et al. Guided reading questions
Matson et al. Fabrication processes for polymer-based microfluidic analytical devices
Wong Microfluidic device, and related methods
Jain A Bioparticle Separation Technique Through Microchannels Using Sequential Pressure Pulses