JP2001516048A - 毛細管バルブ、コネクタ及びルータ - Google Patents

毛細管バルブ、コネクタ及びルータ

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JP2001516048A
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capillary
ferrule
capillaries
fibers
connector
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ステバン・ビー・ジョバノビッチ
グレゴリー・ジェイ・ロナン
デイビッド・ジェイ・ローチ
リチャード・エフ・ジョンストン
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モレキュラー・ダイナミックス・インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つが毛細管（１２ａ）であり、毛細管、栓をされた毛細管、光学ファイバ等である、１つ又はそれ以上の円柱状ファイバが、第１の面（１８ａ）にて終端となる第１のファイバの円柱束に含まれている、毛細管バルブ、コネクタ及びルータである。少なくとも１つが毛細管（１２ｂ）である１つ又はそれ以上のファイバをやはり含む第２のファイバの円柱束は、第１の面に隣接する第２の面（１８ｂ）内で終端となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の技術分野） 本発明は、毛細管を、夫々の他の毛細管、マイクロ加工された装置、及びマク
ロスケール装置と、相互接続するための毛細管バルブと装置に、概略、関する。
【０００２】 毛細管は、微小流体適用例の広い範囲で、特にマイクロリッタのオーダ又はよ
り小さい量が処理される場合に、有益である。毛細管は、ガラス、金属、シリカ
又はポリマから、形成される。毛細管の外径は、１００μｍ以下から７５０μｍ
以上までの範囲の値となる。その内側孔の径は、２μｍから５００μｍ以上まで
の範囲の値となる。必要な最小限量の薬品のみ用いるので、毛細管を利用するシ
ステムは、最小限のスペースと素材を利用して高度なサンプル処理量を生成する
のに、よく適合するものである。電気泳動の適用例では、毛細管は体積に対して
高い表面積割合を備えるため、低ジュール熱でも高電圧を利用することができる
。高ボルトを利用すると、伝統的な平板による電気泳動分離で得られる分離速度
や分解量の数倍の速度と量にて、毛細管で電気泳動により化合物を分離させるこ
とができる。
【０００３】 毛細管がもたらす利点を利用するための、数多くの適用例が開発されている。
例えば、毛細管の１つの利用例は、毛細管が少量の流体を１つの位置から別の位
置へ移動するのに用いられる微小流体装置の中である。毛細管を利用する別の利
用例では、ナノスケールの反応容器を形成するために毛細管の両端部を一時的に
シーリングすることを伴う。更に、クロマトグラフィ装置は、物質の分離カラム
を提供するために毛細管を利用する。従って、物質は、質量、大きさ及び形状の
ような、それらの物理特性に基づいて分離可能になる。この利用例には、気体ク
ロマトグラフィと液体微小孔クロマトグラフィが、含まれる。
【０００４】 これらの適用例の全ては、毛細管の区画が相互に接続されることを要求する。
例えば、気体クロマトグラフィは、サンプルをフローストリームの中に先導する
インジェクションポートを必要とする。毛細管を様々に利用するならば、融通が
利き弾力のある毛細管コネクタが必要である。これらの毛細管コネクタに係る力
学的ストレスは、最も厳しい条件である。有機溶媒を含む、毛細管を通過して流
れる反応物質に対し、コネクタは不活性でなければならない。０から１００００
ＰＳＩの範囲の圧力の、液体、気体又は流体分離基質を含んで利用する場合は、
コネクタは、漏れの障害が無い状態でなければならない。
【０００５】 高電圧利用例では、コネクタは、１００００ボルトを越え得るこれらの電圧に
て絶縁されていなければならない。コネクタは、電気泳動での利用例にて分離分
解を減損することを避けるために、毛細管カラムに対してできるだけ付加量を加
えるべきではない。しかも、コネクタは、（インジェクタ、流体貯臓器、又はサ
ンプルデポジタのような）マクロスケールの装置をミクロスケールの毛細管と接
続するインタフェースとして機能することが可能であるべきである。更に、コネ
クタの単純な操作の助力となるために、コネクタは再利用可能でしかも接続が簡
易でなければならない。
【０００６】 多数の利用例にてコネクタを様々に利用するならば、コネクタは幾つかの異な
る機能を提供することが必要である。第一に、コネクタは、漏れ障害が無い、２
つ又はそれ以上の毛細管を繋ぐ高圧コネクタとして機能し得なければならない。
コネクタは、多数の他の機能も同様に提供すべきである。毛細管の区画の端部を
閉じることができ、１つの毛細管から選択される第２の毛細管の中に流体の経路
を定めることができる、バルブとして、コネクタは機能するのが好ましい。更に
、複数の入力毛細管から単一の出力毛細管へのチャネルへのフローストリームを
組み合わせることができ、又は、単一の毛細管から多重毛細管内の多重フロース
トリームの中へフローストリームを分割するマニフォルドとして、コネクタは機
能すると便利である。コネクタは、コネクタとしてもバルブとしても、デッドス
ペースボリュームを殆ど備えないことが好ましい。更に、コネクタはマクロスケ
ール装置とミクロスケール毛細管を接続し得るべきである。
【０００７】 １つのコネクタ内でこれらの特徴を組み合わせることにより、多方面での利用
が可能になる。毛細管の区画の２つの端部にてそのような２つのコネクタを用い
ることにより、リバーシブルのシール可能なナノスケールの反応チャンバが形成
される。第１のコネクタがマニフォルドとしても機能すれば、反応内で複数の薬
品を混ぜるためにシールする前に、複数のインプットラインをこのナノスケール
反応チャンバの中に流すことが可能である。出力ラインもマニフォルドとして機
能するならば、反応が終了すると、混合物は、多重分析装置や廃棄物貯臓器への
フローストリームを送る多重ラインに分割され得る。
【０００８】 過去において、毛細管の端部を結び付けるために、幾つかのカプラが開発され
た。毛細管の端部を挿入して一体とするための縦方向の貫通孔を備えるフェルー
ルと、フェルールを機械的に加圧してコネクタをシールするために詰める詰め物
とを、利用する毛細管コネクタもある。ピー・エイチ・シルビス（Ｐ．Ｈ．Ｓｉ
ｌｖｉｓ）その他の、米国特許第５，２８８，１１３号は、クロマトグラフィに
て利用するために端部対端部の方法で２つの毛細管の端部を脱着可能なように接
合する、熱抵抗コネクタを開示する。ピカ（Ｐｉｃｈａ）の、米国特許第５，５
４０，４６４号は、毛細管の先端部が圧縮され先細り貫通孔を備える弾力部材の
中にはまり込む毛細管コネクタを記述する。分離スリーブは１対のこれら部材を
互いに対向して整列させて共に保持し、貫通孔には、２つの毛細管が流体伝達し
うる状態なるように、整列させる。クルスタノビッチ（Ｋｒｓｔａｎｏｖｉｃ）
その他の、米国特許第５，４５３，１７０号は、毛細管を精製されたワイヤ電極
に接合しイオン検出器を形成することを、開示する。
【０００９】 毛細管コネクタの中には、２つ以上の毛細管を結合する能力を示すものもある
。シルビス（Ｓｉｌｖｉｓ）その他の、米国特許第５，４８７，５６９号は、中
央部にて接続する複数のレグを備えるガラス挿入物を、開示する。各々のレグは
、毛細管の一方の端部を受ける先細り内側孔を有する。これらレグの各々には、
接続部材が環状に装備されており、該接続部材は、毛細管とレグとの間にシール
部を形成するためのシール・フェルールを含んでいる。クルスタノビッチ（Ｋｒ
ｓｔａｎｏｖｉｃ）の、米国特許第５，４９４，６４１号は、キャビティ内部の
毛細管を機械的な締め部で締めて取りつけることにより、毛細管のどんな部材も
システムの中に接続する、システムを記述している。従って、毛細管は、締め部
を受け入れるように適合された装置であるならどんなものにも、結び付き得る。
【００１０】 これらの毛細管コネクタは、毛細管の区画を連結するように機能する。他の機
能を供給し得るコネクタがあれば、有利である。
【００１１】 現在では、毛細管のバルブ又はゲートとして利用される装置がいくつか存在す
る。１つの毛細管バルブは、毛細管がシリコンウエハのような薄いウエハ内の穴
に取りつけられることを要求する。可撓性ある膜が、ウエハの反対側面上に張ら
れる。膜に圧力をかけることにより、膜はシリコンウエハ内の穴に抗して加圧さ
れバルブは閉じる。ストランク（Ｓｔｒｕｎｋ）その他の、米国特許第５，４９
２，５５５号は、２次元毛細管気体インターフェースを記述する。装置の１つの
部位は、２様式６方向毛細管バルブである。このバルブは、縦軸を備える円柱セ
クションを含み、該円柱セクションは、３つの区画の毛細管の縦軸を含む平面に
垂直である。円柱セクションを回転することによりバルブは作動する。回転する
と、円柱に接する平面内の毛細管の端部が、他の毛細管の端部と、線上に並び、
該セクションが流体伝達する状態になる。さらに回転すると、回転する円柱セク
ション内の毛細管の端部が、毛細管と伝達しない状態になり、バルブが閉じられ
る。このバルブは、数μｌのかなりのデッドボリュームを有する。
【００１２】 毛細管の内径は、相当の大きさのオーダであるか又はそれ以上の大きさの装置
と接続しなければならない。このことは、微小量流体の分野の長い間の問題であ
る。マクロスケールからミクロスケールへのインターフェースに対する試みが幾
つかなされてきた。例えば、毛細管は、加圧貯蔵器に取り付けられる。貯蔵器へ
のインレットは、ゴム隔膜によりキャップされる。注射器のようなマクロスケー
ル・インジェクタは、サンプルを貯蔵部の中に注入し、サンプルは、毛細管の中
に圧力で押しやられる。隔膜を介して繰り返し注入すると、隔膜は、圧力を張り
詰めておくことができなくなり、その交換が必要になる。
【００１３】 現在利用可能なコネクタとバルブの両方ともが、理想的というわけではない。
これらの装置のうちで、１つのコネクタ内に多数の毛細管を接続する能力を備え
るものはなく、ゼロ・デッドボリューム・バルブとして、又はマニフォルドとし
て、又は流体ルータとして機能する能力を備えるものはない。前に説明したよう
に、そのようなコネクタであれば、毛細管を利用する多くのシステムの活用を大
きく拡張するものである。さらに、現在利用可能な装置で、マクロスケールとミ
クロスケールの間の充分なインターフェースとなるものが、無い。本発明の目的
は、毛細管のための改良されたコネクタとバルブを提供することと、マクロスケ
ール装置をマクロスケール装置と接続することである。
【００１４】 （発明の概要） 複数の毛細管を接続して流体伝達できる状態にし、しかも、バルブ、流体ルー
タ、マニフォルド、反応チャンバ、及び、マクロスケールとミクロスケールのコ
ネクタとして、機能し得る、毛細管コネクタを用いることで、上記の目的は達成
し得る。各々のコネクタは設計上単純であり、即座に容易に接続・分離される。
コネクタは、毛細管コネクタ、バルブ、流体ルータ、マニフォルド、反応チャン
バ、又は、マクロスケールとミクロスケールのコネクタのいずれにおいて、機能
しても、デッドボリュームは殆ど無視し得る。
【００１５】 基本コネクタは２つの部材で構成され、各々の部材は２つの基本的部品からな
る。各々の部材は、通常毛細管である入力ファイバの束を含み、それらは部材に
入り込み、入力の束は部材に回転可能なように装着されるフェルールにて終端と
なる。入力の束は、１つ又はそれ以上の同軸の平行なパックされたシリンダ又は
ファイバのセットであり、少なくともそのうちの１つが通常は毛細管であるが、
栓のされた毛細管、電極及びファイバ光学ファイバのような非中空ファイバをも
含むことがある。ファイバはフェルールの端部にて終端となる。締め部は、これ
らの２つの部材を接続し、互いにバイアスされ同軸上に平行に整列するように、
フェルールの端部を保持する。従って、回転可能なフェルールは夫々相対的に回
転し得る。フェルール内部にパックされたファイバは、束とフェルール内部に固
定され、束とフェルールに対して相対的に回転しない。フェルールの回転により
、第１の束内の軸周囲のファイバの回転上の方向は、第２の束内の同じ軸周囲の
ファイバの方向に対しては、変更される。しかし、軸上の平行の整列は、残され
る。
【００１６】 コネクタの各々の部材は、各々のフェルールの回転上の方向を示すインディケ
ータを有する。１つの実施形態では、インディケータは、毛細管の中央位置上部
の、フェルール上のマーク又は切り欠きから構成される。２つのフェルール上の
マークが線上に並ぶと、フェルール内部の対応する毛細管が線上に並んでおり流
体伝達する状態にあることを示す。
【００１７】 この基本コネクタを用いると、幾つかの異なる機能が実現可能である。コネク
タは、２つの対応する毛細管を流体伝達する状態にするよう機能することが可能
であり、従って基本コネクタとして機能し得る。他の入手可能なコネクタとは異
なり、このコネクタは、マクロスケール装置とミクロスケール毛細管との間のコ
ネクタとしても機能し得る。１つの部材内の多数の毛細管を、等しい数の毛細管
を備えるか又は単一の毛細管のみを備える第２の部材と、接続するように、機能
することもできる。
【００１８】 更に、コネクタは、バルブとして機能し得る。両方のフェルール内の毛細管の
端部が線上に並んだときは、バルブが開けられている。第２の部材のフェルール
が第１のフェルールの向きに対して回転するならば、毛細管の端部は夫々に対し
て外されることになり、グラスファイバ、金属、プラスチック若しくは栓のされ
た毛細管である、対応関係に無い固体シリンダが、毛細管と線上に並び、毛細管
の端部はブロックされる、即ち閉じられる。これらのシリンダは、概略、非中空
ファイバ及び栓をされた毛細管と称され、これらは好適な要素であり、フェルー
ルとフェルールとのインターフェースにて対向する対応する毛細管と同じ外径で
あるかが、主として考慮される。換言すると、非中空ファイバが第１のコネクタ
部材のフェルール内部に含まれているとき、第２のコネクタ部材のフェルールの
向きを変えて、第２のコネクタ部材の毛細管の端部と第１のコネクタ部材の非中
空ファイバの端部とを線上に並ばせることにより、毛細管内部の流れはブロック
され得る。毛細管の端部が、対向する部材上の毛細管と線上に並ばないときもい
つでも、バルブは閉じられるのであり、端部が毛細管の間の面と線上に並ぶとき
もそうである。生成されたこのバルブは、本質的にデッドボリュームが無く、回
転動作により容易に操作される。フェルール上の、整列マーク、スケール若しく
は切り欠きは、バルブが開いているか閉じているかを示す。目盛りスケールがあ
るならば、毛細管の開口端部を不完全に覆うことにより、毛細管の一部ブロック
を実現できる。非中空ファイバがファイバ光学ファイバであれば、ファイバに光
を通しファイバの末端部にまで光が通るかを検出することにより、毛細管の端部
の整列を示し得る。この回転可能なバルブは、ルータとしても機能し得る。例え
ば、両方の部材のフェルール上にて線上に並ぶ毛細管が回転して、第１の部材上
の毛細管が第２の部材上の異なる毛細管と線上に並ぶならば、ルータが形成され
たことになる。同様に、応用次第では、第１の部材上の幾つかの毛細管を、第２
の部材上の毛細管に経路付けし、他の毛細管は閉じておくことができる。
【００１９】 フェルールの回転は手動操作により為されるのが、典型的である。フェルール
を機能的にモータと関連付けフェルールの自動制御回転を為すことも、可能であ
る。ユーザが所望の結果を得るようにプログラムする制御部からの命令にしたが
って、モータは動作する。特に毛細管の可変のブロック操作が実現されているな
らば、フェルールの向きは、量的正確性のために精度あるタイミングで自動制御
される。
【００２０】 基本コネクタは、互いに抗して相互にバイアスされた状態の２つのコネクタ部
材を含むのであるが、直ちにマニフォルドに変形する。フェルールの１つがパッ
クされた毛細管の束と関連し、もう１つのフェルールが１つの毛細管を含む束と
関連することが、このことに対して要求される。これら２つのフェルールの間に
は、切り抜きパターンを伴うワッシャが設置される。切り抜きパターンは、第１
のフェルール内の複数の毛細管のフローストリームを、第２のフェルール内の単
一毛細管の内孔と流体伝達する状態にする。１つのフェルール内の毛細管を僅か
に凹ませ、凹ませた毛細管の間に溝を引くことによっても、同じ結果が得られる
。このことは、第２のフェルール内の毛細管の内孔が第１の毛細管のセットと流
体伝達する状態にするものである。また一方で、１つの束とフェルール内の複数
の毛細管は、もう１つの束とフェルール内の単一の毛細管と接続し得る。但し、
単一の毛細管の内径が、他のフェルール内の１つの毛細管以上を含む程充分に大
きい場合である。
【００２１】 この基本コネクタは、多くの異なる利用法に適用可能である。コネクタ部材の
対向側面上に反対極に荷電される電極リードを配置し管に導電性媒体を詰めれば
、該媒体はコネクタ上で短絡することなく電気を通す。こうすると、これらコネ
クタにより接続される毛細管内で毛細管電気泳動反応を生じさせることができる
。
【００２２】 本発明の、２つのコネクタ部材を結合するという利用に加えて、本発明は、単
一コネクタ部材としても利用できる。その単一コネクタ部材は、そのコネクタ部
材を受けるためのポート部材を備えている他のどの装置とも、接合し得る。この
コネクタ部材は、実質的平坦面にて終端する少なくとも１つの毛細管を含む回転
可能なフェルールを、含む。マークや切り欠きのような、フェルール上の整列イ
ンディケータは、フェルール内部の毛細管の向きを示す。その部材は、環状ナッ
トのような装着装置を有し、受け取りウエルのねじ山突出部のようなめあわせマ
ウントに装着することができる。こうすると、毛細管が、様々なポート部位の何
れとも接合することが可能である。例えば、平面上にアレイ状スポットを配置す
る可動アームのポート部材への装着なども含まれる。可動アームは、異なる位置
にそのようなスポットの配置を為し得る。フェルール内部に多数の毛細管を含む
ことにより、コネクタ部材はスポット上の化合物を混ぜ得るし、混合する反応物
を配置する容器と結びつくことができる。
【００２３】 （発明を実施するための最良の形態） 図１を参照すると、コネクタが、標準的なＦＣスタイルのファイバ光学コネク
タから適用されている。該コネクタは、アダプタ３０により接合される第１のコ
ネクタ部材２８ａと第２のコネクタ部材２８ｂとを含む。第１のコネクタ部材２
８ａは、リング１４ａの中に入り回転可能なフェルール１６ａの中にまで伸びる
第１の毛細管１２ａを備える。毛細管１２ａは、回転可能なフェルール１６ａの
内部に固定して装着され回転可能なフェルール１６ａの端部１８ａにて終わる。
端部は、平坦でもよく、より典型的には、僅かな曲率を備えてもよい。
【００２４】 同様に、第２のコネクタ部材２８ｂでは、第２の毛細管１２ｂはリング１４ｂ
の中に入り回転可能なフェルール１６ｂの中にまで伸びる。毛細管１２ｂは、回
転可能なフェルール１６ｂの内部に固定して装着され回転可能なフェルール１６
ｂの端部１８ｂにて終わる。
【００２５】 ２つのコネクタ部材２８ａ、２８ｂの間に位置するアダプタ３０は２つのコネ
クタ部材を接合する。回転可能なフェルール１６ｂは、外ねじ山のある円柱状の
突出部３２ｂの中に装着されている。外ねじ山のある円柱状の突出部３２ｂと関
連する内ねじ山のあるナット２０ｂの位置付けは、毛細管１２ｂと同軸であるキ
ーリング２４ｂから伸展するキー２２ｂにより、決定される。キー２２ｂは、外
ねじ山のある円柱状の突出部３２ｂのギャップ３６ｂの中にはまり込む。ナット
２０ｂは、外ねじ山のある円柱状の突出部３２ｂの周りを回転し、コネクタ部材
２８ｂをアダプタ３０に確固として装着する。同様に、回転可能なフェルール１
６ａは、外ねじ山のある円柱状の突出部３２ａの中に装着されている。ナット２
０ａは、外ねじ山のある円柱状の突出部３２ａの周りを回転し、コネクタ部材２
８ａをアダプタ３０に確固として装着する。
【００２６】 コネクタ部材２８ａ、２８ｂが接合されると、端部１８ａと１８ｂは、アダプ
タ３０内部で押圧しあう。フェルール１６ａと１６ｂの内部で対称に添付されて
いれば、毛細管１２ａと１２ｂとは線上に並び得る。
【００２７】 フェルール１６ａは、１つ又はそれ以上のファイバのセットの終端となり得る
。この１つ又はそれ以上のファイバのセットは、１本の毛細管であり、又は少な
くとも１本が毛細管である複数のファイバである。毛細管は、ガラス、シリコン
、金属、ポリマ、又は他の素材から、形成されている。好ましい実施形態では、
中に含まれる中空でないファイバは、エポキシのような材料で栓をされたファイ
バ光学ファイバ又は毛細管である。
【００２８】 ひずみ除去ブーツ１１２ａと１１２ｂとが含まれることが好ましい。そのひず
み除去ブーツ１１２ａと１１２ｂは、円柱状スリーブ１２ａと１２ｂの内部に含
まれるファイバを力学的ストレスが曲げ又は壊すのを防ぐために、節のあるシリ
ンダ２０ａと２０ｂのファセット状ヘッド１５ａと１５ｂから伸び且つその内部
に装着される。
【００２９】 図２は組みたてられたコネクタ部材２８を示す。毛細管１２は、ひずみ除去ブ
ーツ１１２を通ってコネクタ部材２８に入り込み、コネクタ１７０を介してフェ
ルール１６の端部１８にて終端となる。ナット２０は、コネクタ１７０の周囲に
、輪を形成して配置される。
【００３０】 図３は、軸Ａに沿って、コネクタ部材２８ａ又は２８ｂのうちの１つを組み立
てるための、同軸構成要素パーツを示す。ひずみ除去ブーツ１１２は、外ねじ山
中空ボルト１２０の端部の中に挿入される。ブーツ１１２の輪状外面リップ１１
４は、ファセット状ヘッド１５の輪状内面リップ１２４に対向して固定される。
ブーツ１１２がボルト１２０の中に挿入されると、圧縮リング１３２が開口部１
２９にてボルト１２０の中に挿入されボルト１２０のヘッド端部にスライドされ
る。圧縮リング１３２は、ボルト１２０の中に隙間無くはまり込む。次に、バネ
１３４が、ボルト１２０の開口部１２９の中にスライドされコネクタ本体１７０
の肩内側に留まる。
【００３１】 毛細管１２は中空ボルト１２０のヘッド開口部１２７の中に伸び、ボルト１２
０を通過してフェルール１６の中に進む。毛細管は、フェルール１６の端面１８
にて終端となる。エポキシ１３６が、フェルール１６の端面１８の位置にて、毛
細管を支持する。
【００３２】 フェルール１６は、典型的には、毛細管やファイバが内部の適所に固定される
軸状ホールを備える金属又はセラミックの円柱状本体である。フェルールは、フ
ェルールシュテム１５０の中に、圧縮されてはめ込まれるかエポキシ樹脂接着さ
れるか、である。フェルール１６は、マイナス０、プラス１μｍの外部直径公差
を備える。ホールは、軸に対し孔が開けられており、毛細管の直径と毛細管の数
により決定される、２から１５μｍの間の軸の公差を備える。毛細管の間のスペ
ースは、エポキシで埋められている。環状フランジ１５２は、切り欠き１５４に
より切り欠きされている。４つの切り欠きが環状フランジ１５２周囲に配置され
、各々の切り欠きは等距離で隔てられている。
【００３３】 節のあるナット２０は中空ボルト１２０の組み立て部を覆ってはめ込まれる。
よって、中空シリンダ１７０はフェルール１５０を覆ってはめ込まれ節のあるナ
ット２０の内部に挿入される。中空シリンダ１７０上の環状フランジ１７２は、
節のあるナット２０の環状内部リップ１６４に対向してはまり込む。よって、中
空シリンダ１７０は、フェルール１５０を覆って伸展し、内部環状リップ１７８
を環状フランジ１５２に対向して押し当てる。シリンダ１２０は、シリンダ１７
０のねじめの合う内ねじ山１７６上へ回転する。シリンダ１７０はボルト１２０
にきっちりと締め付けられると、内部環状リップ１７８はフェルール１５０上の
環状フランジ１５２に対向して押し当てられ、該フェルール１５０はフランジ１
５２とは反対側をバネ１３４に押し当てている。ボルト１２０の開口部１２９の
縁から伸展するタブ１２８は、環状フランジ１５２の中の切り欠き１５２の中に
はまり込み、フェルール１５０が回転方向に固定するように支持する。シリンダ
１７０が充分に締められると、ばね１３４が圧縮し、環状フランジ１５２を押し
付け、ボルト１２０内部から約２０グラム重の力でフェルール１５０をバイアス
する。
【００３４】 キー２２を備えるキーリング２４が中空シリンダ１７０を覆ってはめ込まれ、
２つの歯また１８４が、環状フランジ１７２の周囲に配置される６つの切り欠き
のうち２つの中にはまり込む。
【００３５】 フェルールの向きを回転させるには、幾つかの方法がある。第１は、フェルー
ルアセンブリ１４９を４分の１だけ回転させることにより、切り欠き１５４の新
しい対が歯また１２８と線上に並ぶ。こうすることで、フェルール１５０の４つ
の異なる向きが実現される。更に、シリンダ１７０に対してキーリング２４を回
転させることにより、環状フランジ１７２上の異なる切り欠き１７４がリング歯
また１８４と線上に並ぶ。環状フランジ１７２は、その周囲に配置された６つの
切り欠き１７４を備える。こうすることで、キー２２に対するフェルール１５０
の位置に関する６つの異なる向きが実現される。
【００３６】 別の実施形態では、キーリング２４はリング歯また１８４を備えないで形成さ
れ、或いはキーリング２４が使用されない。こうすることで、アダプタ内で自由
に回転し得るシリンダが実現される。中空ボルト１２０を回すことにより、中空
ボルト１２０と中空シリンダ１７０との組み立ての内部では回転しないように支
持されているフェルールアセンブリ１４９も、回転し、フェルール１５０の中に
エポキシ樹脂接着されている回転しない端部ファイバの向きを変えることになる
。
【００３７】 図４は、アダプタ３０を組み立てる構成要素パーツを示す。背面フェースプレ
ート２６０は、円柱くぼみ２６２と環状リップ２６４を備える。背面ハブ２２０
ａの環状リップ２２８ａをリップ２６４に対向させてはめ込み、背面ハブ２２０
ａの中空シリンダ突出部２２６ａをリップ２６４を越えて背面フェースプレート
２６０の外ねじ山シリンダ突出部３２ａの中にまで伸展させて、背面ハブ２２０
ａは背面フェースプレート２６０の範囲内にはまり込む。シリンダ２４０は、ハ
ブ２２０ａとハブ２２０ｂとを同軸上に整列させる。背面ハブ２２０ａの中空シ
リンダ突出部２２６ａの中に、分離用ジルコニウムスリーブ２３０が挿入され、
スリーブをシリンダ２２６ａの端部近くまで伸展させ、リップにて止められる。
前面ハブ２２０ｂは、シリンダ２４０のもう一方の端部の中にはまり込み、スリ
ーブ２３０のもう一方の端部は、シリンダ突出部２２６ｂの中にはまり込む。前
面フェースプレート２５０は、背面フェースプレート２６０と合わさる。シリン
ダ２４０は、前面フェースプレート２５０の範囲内にはまり込み、シリンダ突出
部２２６ｂは、フェースプレート２５０を通過して外ねじ山３２ｂを備えるシリ
ンダ突出部の中にまで伸展する。ビス２１４が前面フェースプレート２５０のホ
ール２１６の中に挿入し、背面フェースプレート２６０のホール２１７の中にね
じ込んでいく。
【００３８】 図５は、組み立てられたアダプタ３０を示す。ビス２１４は前面フェースプレ
ート２５０を通過して挿入され、前面フェースプレート２５０を背面フェースプ
レート２６０に付着させている。その一方で、フェースプレート２５０と２６０
を貼り合せておくために、別の力が用いられ得る。フェースプレートは回転する
ことがありそのときは下記のモータにより回転する駆動ギヤを形成する。シリン
ダ突出部２２６ｂは、フェースプレート２５０を通過して伸展している。分離用
ジルコニウムスリーブ２３０が、突出部２２６ｂの範囲内にはめ込まれる。スリ
ーブ２３０は、ハブ２２０ａと２２０ｂとの内部に、緩やかにはめられている。
外ねじ山シリンダ突出部３２ｂは、締め部の中央から伸展している。
【００３９】 アダプタ３０がコネクタ部材２８と噛合う形態が、図６に示される。図６では
、少なくとも１つが毛細管である、ファイバーの束２１２が、コネクタに入り込
みひずみ除去ブーツ１１２を通過し中空ボルト１２の中に進んでいる。エポキシ
コーティング２１３は、僅か１から数μｍの厚みである。中空ボルト１２０の範
囲内では、ファイバの束２１２が、エポキシ２１３によりフェルール１５０の内
部に付着されている。フェルールは表面１８にて終端となる。フェルールの端部
表面は、球状形、即ち放射状であり、更に漏れ無しを保証する接合を確固たるも
のにする。典型的な曲率半径は、５−３０ｍｍである。端部表面に曲率を与える
ことにより、端部表面を研磨する必要性は、相当に減少する。毛細管を含む端部
表面１８の中央部が、端部表面の周辺部位よりも先に接触するように、端部表面
は研磨される。こうすることで、平坦な端部表面を毛細管に対し０°の垂直にま
で研磨する必要が、除かれる。非ゼロ度端部表面研磨によりエアギャップが生じ
てしまう。それは漏れを引き起こす。
【００４０】 フェルール１５０は、シリンダリップ１７８と対向して支持さればね１３４に
よりリップ１７８に抗してバイアスされる、円形環状フランジ１５２を備える。
ばねは、圧縮リング１３２によりねじ山シリンダ１２０内で支持される。圧縮リ
ング１３２は、環状ボルトヘッドリップ１２１により適所にて支持される。
【００４１】 内ねじ山シリンダ１７０は、中空ボルト１２０にねじ込みされる。シリンダ１
７０の内側には、フェルール１５０の円形フランジ１５２を支持する環状リップ
を備える。シリンダ１７０の外側では、環状円形フランジ１７２が、節のあるナ
ット２０の環状リップ１６４と隣接する。ナット２０は、背面フェースプレート
２６０の外ねじ山シリンダ突出部３２上に、ねじ込む。
【００４２】 背面フェースプレート２６０上では、シリンダ２４０が、ハブリップ２２８を
背面フェースプレートリップ２６４と隣接させて、ハブ２２０に対し環状に覆っ
て装着されている。シリンダ突出部２２６は背面フェースプレート２６０を通過
して伸展している。分離用ジルコニウムスリーブ２４０が、シリンダ突出部２２
６の内部に装着されている。ジルコニウムスリーブ２４０は、フェルール１５０
の外径を整列させるバネとして機能する。ジルコニウムスリーブ２４０の内部に
は、ファイバの束２１２を備えるフェルール１５０が摩擦を生じつつはまり込む
。ナット２０が図のように締められると、コネクタ部材と締め部は共に強固に接
着し、ばねは圧縮され、よって、端部表面を圧縮し漏れ無しを保証する接合を形
成する。完全に組み立てられると、典型的なばね力は２ポンドになる。
【００４３】 ステップモータ１７８がギヤ１７９を回転させるために利用されてもよく、メ
ッシングギヤ１７７を回して完全円形ナット１２６の外側歯を介してフェルール
１５０を回転させるか、または、ギヤ１７９により動かし得る外側ギヤ歯２６１
を備える円形アダプタ部材２６０に作用させるか、いずれでもよい。モータ１７
８は、所定の回数で所定のバルブ設定を実現するようにプログラムされている自
動制御部１８１の制御の下で動作することができる。制御部により、第２のフェ
ルールに対して第１のフェルールを選択的に整列させることができる。
【００４４】 この基本コネクタの利用により、数多くの利用方法が可能になる。上述のよう
に、ファイバの束２１２は少なくとも１つの毛細管を含む。本発明の１つの実施
形態において、コネクタの２つの隣接するフェルールの各々は、３つのファイバ
を含む。これら２つのフェルールを相互に回転させることにより、フェルール内
部のファイバは、線上に並ぶこともあるし、線上から外れもする。非中空ファイ
バは、典型的には栓をされた毛細管であるが、毛細管と線上に並び、チューブを
通過する流れを効果的にブロックする。こうすることで、コネクタをスイッチと
して機能させることが可能になる。コネクタの１つの部材に複数の毛細管を備え
るファイバの束を含ませ、更に、別の部材に１つの毛細管を備えるファイバの束
を含ませることにより、３対１の流体ルータが形成される。複数の毛細管を含む
フェルールと単一毛細管を含むフェルールとの間にチャネリング装置が配置され
れば、マニフォルドが形成される。更に、コネクタは、マクロスケール装置とミ
クロスケール毛細管との間のインタフェースとして利用し得る。
【００４５】 図７は、回転可能なフェルール１５０を示す。フェルールは、ＦＣスタイルの
ファイバ光学コネクタから改良される。フェルール１５０の先端１８では、３つ
のファイバの端部が見られる。これらファイバのうち、１つは毛細管１００であ
り２つはファイバ光学ファイバ１０１、１０２である。毛細管とファイバとは、
隙間無くパッキングされるために、同じ外径であるべきである。ＦＣスタイルか
ら本発明を改良するために、ＦＣスタイル・コネクタはフェルールを正確にドリ
ルすることで改良されており、束のファイバのサイズから数μｍの範囲内のホー
ルが形成されている。ＦＣスタイル・コネクタの内部では、毛細管の束は、単一
の毛細管、３つの毛細管、（１つの中央の毛細管と６つの放射位置にある毛細管
がつめ込まれた）７つの毛細管、（１つの毛細管とその周りの６つの毛細管とそ
の周りの１２の毛細管とがつめ込まれた）１９の毛細管、またはどんな対称形配
置の毛細管をも、含むことができる。毛細管のどれにおいても、等しい外径であ
れば、栓をされた毛細管とも、ファイバ光学ファイバとも、置換し得る。
【００４６】 ３つのファイバのＦＣスタイル・コネクタを形成するには、ＦＣスタイル・コ
ネクタのホールは、束の３つのファイバの外径と合うようにドリルされる。３つ
のファイバの束が挿入され、束が３つの毛細管を含むところで中心を据えられる
。毛細管は挿入され、毛細管の端部をフェルールの表面からはみ出させて、エポ
キシで適所に固定される。それから、毛細管の端部は研磨して削られ僅かな丸み
を備える。
【００４７】 図８は、栓をされてない１つの毛細管と栓をされた２つの毛細管とが適所に挿
入され固定された、フェルールの端部を示す。帯状のエポキシ１３６は軸に沿っ
て伸展しており、毛細管を適所に固定する。内孔１０５を備える毛細管１００と
、栓をされた２つの毛細管１０１，１０２とは、フェルール１８の端部で終端す
る。栓をされてない毛細管１００と栓をされた毛細管１０１、１０２とを含む素
材は、研磨して削られ僅かな丸みを備える。
【００４８】 本発明のこの基本的な実施形態は、即座に、デッドボリュームがゼロであるス
ライドバルブとして、利用し得る。この機能を果たすコネクタの模式図が、図９
ａと図９ｂに示されている。図９ａは閉じられているときのコネクタを表現する
。第１のフェルールの区画４５と第２のフェルールの区画５０とが示されている
。コネクタ内では、ファイバ端部、即ち毛細管は、対向して整列し、コネクタの
締め部内で相互に対向してバイアスされる。フェルール内部の両方のファイバの
セットは、中心からオフセットしており、フェルールに関する標準方向により正
確に装着される。こうすることで、フェルールの区画４５の栓をされた毛細管４
２が、フェルールの区画５０の毛細管４６と線上に並び得るという、効果がある
。同様に、フェルールの区画４５の栓をされた毛細管４３が、フェルールの区画
５０の栓をされた毛細管４８と線上に並び、フェルールの区画４５の毛細管４１
が、フェルールの区画５０の栓をされた毛細管４７と線上に並ぶ。２つの毛細管
が、非中空ファイバと線上に並んでいるので、どちらの毛細管を介しても流体は
流れ得ず、このバルブの全ての毛細管は閉じられる。
【００４９】 バルブは、フェルールの区画５０を３分の１回転すると、開けられる。これは
、図９ｂに示される向きである。ここで、フェルールの区画４５の毛細管４１が
、フェルールの区画５０の毛細管４６と線上に並ぶ。従って、流体は、１つの毛
細管からもう一つの毛細管へ通過して流れ得る。フェルールの区画４５の栓をさ
れた毛細管４２、４３は、フェルールの区画５０のファイバ４８、４７と、それ
ぞれ線上に並ぶ。
【００５０】 フェルールを回転させる方法は、上記にて説明した。フェルールが回転すると
き、スリーブ内部のファイバの配置を何らかで示す必要がある。こうすると、ユ
ーザは、バルブが開位置にあるのか閉位置にあるのか判断することができる。
【００５１】 スリーブ内部のファイバの向きに関する、第１の指標は、マーキング、即ち中
空シリンダ１２０上の切り欠きを利用することである。マーキングは、中空ボル
ト１２０の端部近くに配置すればよい。
【００５２】 コネクタの２つの部材が固定されたとき、２つの部材の２つのシリンダ上のマ
ーキングは、コネクタ内部に固定されたファイバの束の向きを示す。これは、そ
の束内部に位置するファイバの向きを示すものである。
【００５３】 整列を判断する第２の方法は、ファイバ光学ファイバの光学的属性の活用によ
るものである。コネクタの各々の側にファイバ光学ファイバを含むことにより、
ファイバ光学ファイバは、整列標識として機能し得る。束の内部では、ファイバ
光学ファイバが整列すると毛細管もまた整列するように、ファイバは配置されて
いる。１つの束内部に含まれるファイバ光学ファイバの末端部を光源に装着し、
別の束内部に含まれる第２のファイバ光学ファイバの末端部を光検出部に装着す
ることにより、ファイバ光学整列表示部が実現され得る。１つのファイバの末端
部に光が供給されもう１つのファイバの末端部にて検出されれば、これは、ファ
イバ光学ファイバが正確に整列していることを示すものである。従って、ファイ
バ光学ファイバに対して固定した位置関係にある毛細管もまた、整列している。
ファイバ光学ファイバが正確に整列している場合のみ光はファイバ光学ファイバ
を通過するのだから、この整列システムは、大変高度に正確である。
【００５４】 マニフォルドの最も単純な例は、２つの毛細管から１つの毛細管へ内容物を導
くコネクタである。このシステムの１つの実施形態が図１０に示されている。第
１のフェルール６５は、２つの毛細管５７、５８と１つの栓をされた毛細管５６
とを、含む。第２のフェルール６９は、１つの毛細管６３と２つの栓をされた毛
細管６２、６１とを、含む。ワッシャ６０が、２つのフェルールの端部６５、６
９の間に位置する。ワッシャ６０の切り抜き６７は、最も大きな孔幅を備える毛
細管の内部孔直径と、Ｖ字の脚部が同じ幅である、Ｖ形状である。
【００５５】 マニフォルドが組み立てられるとき、ワッシャ６０を２つのスリーブ端部の間
に位置させて、フェルール端部６５は、フェルール端部６９と、端部を合わせて
整列する。２つの毛細管５７、５８は、切り抜き６７のＶ字の頂部へ流体を流し
、流体はＶ字の尖点部に流れ込み、そこで単一の毛細管６３がこの流体を受ける
。このように、２つの管の流体は、１つの管の中に一つにされる。
【００５６】 ワッシャは、２つの管以上を一つにするよう、改良し得る。より多くの管から
、対向するフェルール内の単一の管又は複数の管の中に、流体を導くように、追
加のレグを付加することができる。
【００５７】 マニフォルド機能を得るための、別の手段は、１つのフェルール内の毛細管の
端をそのフェルールの端から凹ませることにより、実現され得る。流体が、毛細
管から流出し、別の毛細管の内部孔に圧力を受けて押し込まれる。
【００５８】 流体ルータとしてコネクタが機能する際の模式図が、図１１に示される。２つ
のフェルール７０、８０が示される。フェルール７０は、栓をされた毛細管７１
と、６つの放射状位置にあるファイバ７２−７７とを、含む。放射状位置にある
ファイバの１つが、毛細管７７であり、放射状位置にあるファイバの他のものは
、栓をされた毛細管７２−７６である。フェルール８０は、中央の栓をされた毛
細管８１と、６つの放射状位置にあるファイバ８２−８７とを、含む。放射状位
置にあるファイバの全てが、毛細管である。全毛細管が同じ径を備えるならば、
密着したパッキングが可能であり、然も高く推奨されるものである。このために
、栓をされた毛細管は光学ファイバであることが望ましい。即ち、サイズのすり
合わせは、開口部を備える毛細管にとっても栓をされた毛細管にとっても、容易
である。バルブの反対側のファイバの密着したパッキングは、漏れや交差汚染が
なくバルブの反対側との良好な流体伝達を実現するのであり、反対側の毛細管と
の整列の助力となる。
【００５９】 最初に示したように、フェルール７０の単一の毛細管７７は、フェルール８０
の毛細管８３と線上に並ぶ。こうすることで、２つの毛細管７７、８３の間の流
体伝達を可能にする。フェルール８０の他の毛細管８２、８４−８７の端部は、
栓をされた毛細管７２−７６によりブロックされる。ここで、フェルール８０を
時計回りに１２分の１回転する。こうすると、毛細管７７は、毛細管８３、８２
の間の位置に整列し、全位置に対して閉鎖バルブとして機能する。フェルール８
０をさらに時計回りに１２分の１回転する。こうすると、フェルール７０の毛細
管７７は、フェルール８０の毛細管８２と線上に並ぶ。ここで、毛細管７７と毛
細管８２との流体伝達が可能になる。フェルール８０の他の全ての毛細管は、フ
ェルール７０の栓をされた毛細管によりブロックされる。さらに引き続いてフェ
ルール８０を回転させると、毛細管８２−８７の各々が、フェルール７０の毛細
管７７と流体伝達し得る状態になる。
【００６０】 図１１ａを参照すると、フェルール７０は、栓をされた毛細管７１、７３、７
４、７５を含んでいる。その一方で、毛細管７２、７６、７７は各々開口してお
り、様々な試薬やサンプルを運び得る。フェルール７０は、１つの栓をされた毛
細管８１とオープンな毛細管８２、８３、８４、８５、８６、８７とを備えるフ
ェルール８０と、隣接する。フェルール７０とフェルール８０とが隣接関係状態
にされると、フェルール８０に対するフェルール７０の選択的な回転により、フ
ェルール７０の３つの毛細管７２、７６、７７は、フェルール８０の中の６つの
毛細管のいずれか３つに流体を配給し得る。
【００６１】 本発明の利用例が、以下の例により示されている。
【００６２】 実施例１：インジェクタ
【００６３】 この実施例で示されるように、上述されたコネクタは、注射器ポンプやインジ
ェクタのようなマクロスケール装置とミクロスケール毛細管との間のインタフェ
ースとして機能するように、適用し得る。図１２はインジェクタ装置を示す。こ
の図では、コネクタは、接合し合うフェルールの内部を示す締め部断面図と共に
、描かれている。フェルール表面の表示は、個々のコネクタ部材の上部に描かれ
ている。
【００６４】 この実施形態では、インジェクタは、制御部３０４に制御されるプランジャ３
０２を備える注射器３００に含まれる。注射器３００の針３０８は、コネクタ部
材３２２のフェルール３２６にて終端となる。フェルール３０６の端部の表示は
、針の端部３４７は直径１ｍｍまでのマクロスケール管であることを、示す。第
２のコネクタ部材３２４は単一のミクロスケール毛細管３２５を含む。毛細管３
２５は第２のコネクタ部材３２５から伸展し、長さのある毛細管３２５の反対側
の端部は、コネクタ部材３３２のフェルール３３１にて終端となる。フェルール
３３１は、毛細管３２５と２つの栓をされた毛細管即ちファイバ光学ファイバ３
３７、３３６とを示すアイコン３３５にて示される、三つ組のパッキングのファ
イバを含む。フェルール３３１は、コネクタ部材３３４のフェルール３３３と整
列状態になる。フェルール３３３もまた、アイコン３４５にて示される、三つ組
のパッキングのファイバを含む。３つのファイバ、つまり、毛細管３４４、毛細
管３４２及び栓をされた毛細管３４６が、フェルール３３３の表面にて終端とな
っている。毛細管３２５の孔と毛細管３４４の孔とが線上に並ぶように、フェル
ール３３３は回される。毛細管３４４は、任意のコネクタ部材３４８に装着され
るフェルール３４９にて、終端となる。この部材は、貯臓器３５０に装着されて
おり、毛細管先端は水中に入れられている。
【００６５】 制御部３０４は、プランジャ３０２を引き出すことができる。プランジャ３０
２は真空域を形成し、貯臓器３５０から毛細管３４４を介し、毛細管３２５を介
し、更に注射器のバレル３０５の中に、流体を引き入れる。
【００６６】 続いて、毛細管３４２の内部孔が毛細管３２５の内部孔と線上に並ぶように、
スリーブ３３３が回される。すると制御部３０４はプランジャ３０２を押し下げ
、流体を針３０８に通し、毛細管３２５の中にそして毛細管３４２の中に押し進
める。このシステムにより、持ち込まれるべき流体の所定量を、フローストリー
ムの中に注入することができる。
【００６７】 実施例２：流体ルータを備えるインジェクタ
【００６８】 基本インジェクタが開発されると、コネクタ部材のより数多くの拡張機能が可
能になる。図１３は、前述のインジェクタが流体ルータを含むように如何に拡張
され得るかを、示している。前述の装置と同様に、制御部３０４は注射器を操作
する。制御部は、流体を針３０４に押し込むプランジ３０２を押し下げる。針３
０８はコネクタ３７０のフェルール３６４にて終端となる。流体は、フェルール
３３６内に位置する毛細管３７２の中に転送される。
【００６９】 毛細管３７２の末端部は、フェルール３７６にて終端となる。フェルール３７
６の端部は、アイコン３９５にて記されている。毛細管３７２は、フェルール３
７６内のファイバの束の中で唯一の毛細管である。該束は７ファイバを含み、１
つのファイバが他の６つのファイバに囲まれている。毛細管３７２は、栓をされ
た毛細管３９１−３９６によりパック詰めされている。フェルール３７６は、フ
ェルール３７８と線上に並ぶ。フェルール３７８もまた、７ファイバを含み、中
央の栓をされた毛細管３９２があり、その周りは、６つの毛細管３８０、３８２
、３８４、３８６、３８８、３９０にパック詰めされている。図においては、フ
ェルール３７６の毛細管３７２は、フェルール３７８の毛細管３８４と線上に並
ぶ。フェルール３７８の他の毛細管の全部は、フェルール３７６の栓をされた毛
細管により、ブロックされている。
【００７０】 フェルール３７６を反時計回りに６分の１回転すると、毛細管３７２は、毛細
管３８６と線上に並ぶ。引き続いてフェルール３７６を６分の１づつ回転すると
、毛細管３７２は、フェルール３７８の６つの毛細管の各々と、次々に流体伝達
し得る状態になる。このように、注射器３００からの流体は、フェルール３７８
の内部に添付された６つの毛細管の何れに対しても、注がれ得る。従って、フェ
ルール３７８の内部に含まれる毛細管は、様々な分析用器具に接続され得る。１
つ又はそれ以上の毛細管は、試薬又は洗浄液の貯臓器に接続し得る。このインジ
ェクタは、これらのラインのうちの一つに装着する貯臓器から液体を引き上げ、
別の毛細管の中に流体を送ることができる。
【００７１】 実施例３：サンプル搭載降載
【００７２】 図１４を参照すると、電子回路制御部（図示せず。）により制御され、注射器
のプランジャに連結する非常に精密なねじを駆動する、マイクロステップモータ
６０３によって、第１の自動注射器ポンプ６０１が操作される。注射器はバレル
６０７を備え、その断面図はアイコン６０９により示されており、さらにアダプ
タ６１１に接続する。アダプタ６１１の反対側は、所定の量を備える第１の毛細
管ストーレッジセクション６１３に接続される。このストーレッジセクションの
利用は、任意である。ストーレッジ毛細管の断面図は、アイコン６１５により示
されている。毛細管ストーレッジセクションはアダプタ６１７に接続され、該ア
ダプタは第１の毛細管ストーレッジセクションを第２の毛細管ストーレッジセク
ション６１９に連結する。第２の毛細管ストーレッジセクション６１９の断面図
は、アイコン６２１により示されている。第２の毛細管ストーレッジセクション
は、第１のセクションと同様に、所定の貯蔵量を備える。毛細管ストーレッジセ
クションは、アイコン６２５に示されるように、栓をされた毛細管である２つの
ファイバと共に束にされる。アイコン６２５は、３つのファイバの断面図を示し
ており、そのうちの１つは栓がされておらず毛細管６１９である。３つのファイ
バは、図１を参照して精密に記される方法で、アダプタ６２３に連結され、第１
の２対１枝分かれバルブ６２３を形成する。枝分かれバルブの出力側は、２つの
栓がない毛細管と１つの栓をされた毛細管を伴うアイコン６２７で示される断面
図を有する。枝分かれの１つは、アイコン６３３で示される断面図を有する毛細
管６２９であり、流体貯臓器６３１へと続く。この貯蔵部は、第１の注射器ポン
プ６０１を利用するシステムの中に注入されるべき供給試薬を含んでいる。枝分
かれバルブ６２３の第２の出力部位は、アイコン６３７で示される断面図を有す
る毛細管ストーレッジセクション６３５であり、アダプタ６３９に接続される。
ここで再び、毛細管ストーレッジセクション６３５は、他のセクションに注ぎ込
め得る、所定量の流体を保持する。
【００７３】 アダプタ６３９は、アイコン６４３にて示される断面図を有する第４のストー
レッジ毛細管を、アイコン６４７にて示される入力セクションを有する第２の２
対１枝分かれバルブ６４５と、接合する。アイコン６４７は、１つの栓をされた
毛細管セクションと２つの栓のないセクションとを示す。栓のないセクションの
うちの１つは、ストーレッジ毛細管６４１であり、他方は、移動可能な微小滴定
量プレート６５５の複数のウエル６５３と連絡するための毛細管６５１である。
微小滴定量プレートは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動し、ウエル６５３に毛細管６５１
の先端にて流体伝達させる状態にする。枝分かれバルブ６４１の出力は、固定量
ストーレッジ毛細管６５７であり、該固定量ストーレッジ毛細管６５７は２対１
枝分かれバルブ６５９に接続する。２対１枝分かれバルブ６４５の出力は、アイ
コン６４９にて示される断面図形を有し、該断面図形は２つの栓をされた毛細管
と１つのオープンの毛細管を備える。アイコン６６１は、枝分かれバルブ６５９
の入力側に対して同じ配置を有する。一方、枝分かれバルブ６５９の出力側は、
アイコン６６３にて示されるように、２つのオープンの毛細管と１つの栓をされ
た毛細管を、備える。毛細管６６５の１つは、アダプタ６７０を経由して第２の
注射器ポンプ６７１へと続く。該アダプタ６７０は、アイコン６６７にて示され
る断面図形を有する入力側と、アイコン６６９にて示される断面図形を有する出
力毛細管とを、備える。出力は、第２の注射器６７１のバレルに装着される。バ
ルブ６５９の第２の出力は、フェルール６７７にて終端となる所定量を有する毛
細管６７３であり、そのフェルール６７７は、微小滴定量プレート６５５上に載
せられ吸い取られたサンプルを利用するメイン処理フローストリームに連結する
。
【００７４】 図１４に示されるように、サンプルは、貯臓器６３１から汲み上げられ、第１
の自動注射器ポンプにより、ストーレッジ毛細管６１３、６１９、６３５、６４
１、６５７の中に所定の容積量だけ注入されることもできる。毛細管６５７のサ
ンプルの一部を、第２のポンプ６７１を利用して、毛細管６５１の中に注入し、
微小滴定量プレート６５５に載せることもできる。
【００７５】 微小滴定量プレートからサンプルを引き上げる際には、サンプルをウエルから
ストーレッジ毛細管６５７に引き上げるために第２のポンプ６７１を使用し、サ
ンプルをストーレッジ毛細管６７３の中に押し込んでメイン処理ストリームに進
ませるために第１のポンプを使用しても、よい。このように、サンプルを微小滴
定量プレートからロードして、第１と第２のポンプの押し引き作用により引き出
すことができる。さらに、サンプルは、更なる処理や分析のために、微小滴定量
プレートの中に配置することや、ミクロアレイの表面上に配置することや、マイ
クロチップの中に配置することが、可能である。
【００７６】 別の実施形態では、６４５や６５９のような一連のバルブの対を、６５１のよ
うな一連のサンプリング毛細管と共に、利用し、さらにバルブの個々の対が固定
長の毛細管にて分割されているならば一連のサンプルを生成することができる。
この実施形態を拡張すると、第２のポンプ６７１は、図１３にて示されるように
、流体ルータを利用でき、微小滴定量プレート又は他のサンプル源から順々に又
は同時に多重サンプルを引き出すことができる。こうすることで、高処理量適用
例に対する処理量が増加する。
【００７７】 実施例４：ナノスケールポリメラーゼ連鎖反応
【００７８】 図１５にて示されるシステムは、ポリメラーゼ連鎖反応をナノスケールレベル
で実施する装置を形成するために、利用され得る。該反応は、数μｌの全体反応
量しか必要としない。この実施例は、単一ＤＮＡサンプルのためのポリメラーゼ
連鎖反応を示すのであるが、装置は、多数のサンプルを処理し得る上述の実施例
の装置と、結合し得る。この実施例はポリメラーゼ連鎖反応の実施を示すのであ
るが、１つの温度のみを利用する反応を含む、他の生化学や化学の反応に対して
は、別の実施形態が適用可能である。
【００７９】 ナノスケール反応システムの基本的な考え方は、非常に小さいスケールの生化
学や化学の反応の実行に、適用可能である。この反応を実施するため、毛細管の
丈は、熱循環ヒートポンプの範囲内に収められる。毛細管の丈の中に接続する毛
細管は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のために試薬を入力毛細管のうちの一
つの中に配布し、ＤＮＡサンプルを他の入力毛細管の中に配布する。これらは単
一の毛細管の丈の中へ混合され、該管の２つの端部は閉じられる。熱循環装置が
、反応に必要でありタイミングが計られる温度変化の複数のサイクルを経るなら
ば、ポリメラーゼ連鎖反応は発生し得る。以下の記述は、この手順を実行する装
置を定義する。
【００８０】 ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、２つの流体、ＰＣＲ反応混合物とＤＮＡ
サンプルとを、混合することが必要である。このシステムでは、ＤＮＡポリメラ
ーゼ、ヌクレオチド及び緩衝混合物を含む、ＰＣＲ反応混合物は、与圧された貯
蔵器５１０内に含まれる。アダプタ５１２は貯蔵器の側面上に締め付けられ、ア
ダプタ５１２は毛細管５１４が貯蔵器５１０の流体と連絡し得る状態にする。
【００８１】 ＤＮＡサンプルはインジェクタを介して注入される。インジェクタ注射器５１
８は、制御部に駆動されるモータ５１６により自動的に制御される。該モータ５
１６はプランジャ５１７を押し下げることによりインジェクタを動作させ、ＤＮ
Ａサンプルを反応混合物の中に注入する。アダプタ５２０は、マクロスケール注
射器５１８とマイクロスケール毛細管５２２との間のインタフェースとして機能
する。
【００８２】 毛細管５１４と毛細管５２２は、アダプタ５２６上のフェルール５２４にて終
端となる。アダプタ５２６の第２の部位はフェルール５３０を含む。フェルール
５２４の端部とフェルール５３０の端部との間にはワッシャ５２８があり、断面
のアイコンにて示されている。ワッシャ５２８は、Ｖ字形の切り抜きを備える。
毛細管５１４の内部孔と毛細管５２２の内部孔とは、Ｖ字形切り抜きの脚部と線
上に並ぶ。毛細管５３６の内部孔はその切り抜きの底部と線上に並ぶ。与圧され
た貯蔵器５１０とインジェクタ５１８からの圧力は、流体をシステムを介し毛細
管セクション５３６の中に押し進める。
【００８３】 毛細管５３６は、フェルール５４２にて終端となる末端部を備える。３つのフ
ァイバのセット、即ち、毛細管５３６と栓をされた２つの毛細管５３６、５３７
が、フェルール５４２の内部に装着されている。フェルール５４２は、フェルー
ル５４４と対向して線上に並ぶ。フェルール５４４内部には、毛細管５３８と栓
をされた毛細管５３９、５４１が装着される。適切な向きを与えられると、毛細
管５３６の端部と毛細管５３８の端部とが線上に並び、流体が毛細管５３８の中
に流れ込むことができる。毛細管５３８の反対の端部には、アダプタ５４５があ
る。毛細管５３８はフェルール５２２にて終端となる。毛細管５３８と栓をされ
た２つの毛細管５４９、５４７が、フェルール５５２の内部に装着されている。
フェルール５５４は、フェルール５５２と対向して線上に並ぶ。フェルール５５
４は、２つの毛細管５４４、５４２と栓をされた１つの毛細管５４３を含む。
【００８４】 毛細管５３８に、反応混合物とＤＮＡサンプルを詰められると、フェルール５
４２は３分の１回転し、毛細管５３６の相対的に回転しない端部を、栓をされた
毛細管５４１に整列させる。毛細管セクション５３８の第２の端部もまた、回転
するフェルール５５４によりシールされ、栓をされた毛細管５４９、５４７は毛
細管５４２、５４４をブロックし、栓をされた毛細管５４３は毛細管５３８をブ
ロックする。したがって、毛細管５３８は両方の端部にてシールされる。そのあ
と、化学反応が毛細管５３８内で実行される。
【００８５】 毛細管の区画５３８は、熱循環装置５５０の内部にて覆われる。装置５５０は
熱循環を経て、ポリメラーゼ連鎖反応を果たす。反応が終了すると、フェルール
５４２を回転させ、毛細管５３６と５３８とを再び線上に並べ得る。フェルール
５５４は、毛細管５３８が毛細管５４４と線上に並ぶように、回転し得る。反応
管の内容物は、毛細管５３８から押し出され、ＤＮＡ分析装置に繋がる毛細管５
４４の中に注入される。毛細管５３８が空になると、フェルール５５４が再び回
転され毛細管５３８と毛細管５４２とを線上に並べる。それと同時に、毛細管５
１１が、アダプタ５１１ａ、５２６及び５４０を介して、毛細管５１４、毛細管
５３６及び毛細管５３６と、線上に並ぶ。毛細管５４２は洗浄分解液貯蔵器５６
０に続いている。貯蔵器５６０に圧力を与えると、反応毛細管５３８を、更に毛
細管５３６や毛細管５１４を、洗い流し、毛細管５１１を経て排出物容器５１５
の中に到らせる。
【００８６】 実施例５：毛細管電気泳動ＤＮＡ検出
【００８７】 本発明で説明される毛細管は、核酸シーケンスのような、化学薬品と生物ポリ
マの分離と分析を行なう器具に適用可能である。図１６には、このようなシステ
ムの１つの実施形態が示されている。この実施例は単一サンプルのための毛細管
電気泳動を示すものであるが、この装置は実施例３の装置と組み合わせて複数の
サンプルを処理するようにすることができる。この実施例は毛細管電気泳動を示
すのであるが、別の実施形態では他の分離方法を含む。例えば、マイクロボア高
圧クロマトグラフィ、気体クロマトグラフィ、イオンクロマトグラフィ及び質量
クロマトグラフィなどである。
【００８８】 このプロセスでの第１のステップでは、毛細管に分離基質を詰めることが必要
である。分離基質は、アダプタ４３３により毛細管４３２に接続される加圧貯蔵
器４３０内に保持される。該毛細管４３２はアダプタ４３３上部のアイコンに示
される断面４３２ａを有する。この毛細管の端部は、毛細管４３８と流体を伝達
し得るように設定されている。それから、基質は、毛細管４３８と線上に並ぶサ
ンプルインジェクション毛細管４９０を通過して、毛細管４４４の端部と線上に
並ぶ該管の端にまで、流れる。フェルール４７５と４８５の側の断面図と共に、
フェルール４４３と４４５の側の断面図を、ここで確認する。この管の反対側の
端部４４４ｂは、毛細管４６６の端部と線上に並び、その毛細管４６６は管４６
６の排出内容物を廃棄容器４６７に導く。フェルール４５５と４５７の側の断面
図４４４ａと４６６ａを、ここで確認する。
【００８９】 毛細管４４４が分離基質で満たされると、ＤＮＡサンプル及び変性剤がサンプ
ルインジェクション毛細管４９０の中に移される。制御部４１０により制御され
る注射器４１２は、蛍光ラベルされたＤＮＡサンプルを毛細管４１４に注入する
。変性剤は毛細管４１６から注入される。断面図４１４ａと４１６ａに対応する
これら２つの管は、フェルール４１５にて終端となる。単一毛細管４２２を含む
フェルール４１７が、フェルール４１５に隣接している。フェルール４１５と４
１７との間には、Ｖ字形切り抜きを備えるワッシャ４２０がある。断面図４１４
ａと４１６ａとに対応する毛細管端部から、流体は該Ｖ字の脚部の中に流れ込み
、該Ｖ字の尖部にて混合し横断面４２２ａに対応する毛細管４２２の端部の中に
到る。前に説明したように、別の実施形態では、毛細管４１４ａと４１４ｂを凹
ませたフェルールを使用する。それから、サンプル及び変性剤は、毛細管４２２
を介して流れフェルール４４３に到る。該フェルール４４３においては、端部４
９０ａが毛細管４２２の端部４２２ｂと線上に並び、よって混合されたＤＮＡ及
び変性剤混合物がサンプルローディング毛細管４９０の中にロードされるように
、回転している。フェルール４７５は毛細管４９０の終端であり、分離毛細管４
４及び廃棄受渡毛細管４９７と接続するフェルール４８５と隣接する。サンプル
インジェクション毛細管４９０にロードされると、毛細管端部４９０ｂが毛細管
４９７ａと線上に並ぶ。過剰なサンプルが、フェルール４８５から廃棄毛細管４
９７を介して廃棄容器４９８の中へ逸らされる。圧力インジェクションが望まれ
ると、ローディング毛細管４９０の中のサンプルもまた、フェルール４５５に繋
がる分離毛細管４４４の中に圧力により進み、さらにそのフェルール４５５はフ
ェルール４５７と共に、廃棄貯蔵器４６７に伝達する毛細管４６６へ開けられて
いる。アイコン４９４と４９６とは、ローディング毛細管４９０が、廃棄容器４
９８に続く廃棄受渡毛細管４９７と反応毛細管４４４との間で、切り替えられ得
ることを示す。
【００９０】 ＤＮＡサンプル及び変性剤が毛細管４９０の中にロードされると、サンプルは
電気泳動分離される準備が整う。端部４９０ａが毛細管４４２の端部４４２ｂと
線上に並ぶように、フェルール４４３は回転される。ローディング毛細管４９０
がフェルール４７５を通過しフェルール４８５を介して分離毛細管４４４と伝達
するように、フェルール４７５は回転される。端部４４２ａは、電気ポテンシャ
ル即ち電圧を毛細管の中に与える電極４４０を、貯蔵器４９２内に含む。貯蔵器
４９２には、ＴＢＥ（トリ−ホウ酸エチレンジアミン四酢酸）のような、伝導性
緩衝剤を含む基質が満たされている。毛細管４４４の一方の端部では、端部４４
４ｂが管４６４の端部４６４ａと線上に並んでいる。この管もまた、伝導性緩衝
剤に満たされており、電極４７０にて終端となる。したがって、電流は電極４４
０から電極４７０に流れる。即ち、毛細管４４２の緩衝剤を通過し、ローディン
グ毛細管４９０内の変性ＤＮＡサンプルを通過し、毛細管４４４内の基質を通過
し、毛細管４６４内の緩衝剤を通過し、電極４７０の中に入る。ＤＮＡは分離基
質を介して移動するが、より小さいＤＮＡフラグメントはより大きいＤＮＡフラ
グメントより速く移動する。ＤＮＡフラグメントは、電圧により移動されるので
あるが、レーザ誘導蛍光発光装置４６０通過時に引っ張られる。この装置は所定
の周波数のレーザ光をＤＮＡストリームに垂直に与え、ラベルされたＤＮＡを蛍
光発光させる。蛍光発光はその後検出器で検出される。
【００９１】 分離尾及び検出が完了すると、サンプルローディング毛細管４９０は、洗浄剤
貯蔵器４３６からの流体で浄化される。その流体は、与圧下で流れ、フェルール
４３７、毛細管４３８を介し、ローディング毛細管４９０の中へ入り、廃棄受渡
毛細管４９７に到り、そして廃棄貯蔵器４９８の中に流れ込む。同様に、毛細管
４４４の残余の流体は、フェルール４５５と４５７を介し廃棄貯蔵器４６７の中
に移動し得る。
【００９２】 別のサンプルをロードするには、フェルール４４５、４４３、４１７及び４１
５を整列させサンプル毛細管４１４から流体を受けるように、ローディング毛細
管４９０を構成する。実験は、前に説明したように、進行し得る。
【００９３】 １つの実験又は一連の実験の後基質を取りかえるには、毛細管４４４の端部４
４４ｂを毛細管４６６の端部４６６ａと線上に並べるように、フェルール４５７
を回転する。毛細管４９０の端部４９０ｂが毛細管４４４の端部４４４ａと線上
に並ぶように、フェルール４７５を回転する。毛細管４９０の端部４９０ａが毛
細管４３８の端部４３８ｂと線上に並ぶように、フェルール４４３を回転する。
毛細管４３８の端部４３８ａが毛細管４３４の端部４３４ｂと線上に並ぶように
、フェルール４３７を回転する。毛細管４３４のもう一方の端部４３４ａは、加
圧洗浄剤貯蔵器４３６の洗浄分解液と流体伝達する状態にある。それから、洗浄
分解液は、毛細管４３４、毛細管４３８、毛細管４９０、毛細管４４４を介して
送られ、廃棄貯蔵器４６７の中に洗浄分解液が移転される毛細管４６６の中に送
られる。毛細管からの基質の洗浄の後、前に説明したように基質が再充填され得
る。
【００９４】 上記の記述から、本発明に係る毛細管バルブ、コネクタ及びルータは、化学反
応を実行する方法を提供することがわかる。化学反応又は測定のための反応物を
、第１のフェルール内部の密閉して空間構成されたパターンにおいて終端となる
端部を備える複数毛細管の中に、配置し得ることが、上記の実施例により示され
ている。管のオープンの端部は、同じ方向にて対向する。選択された反応物が単
一の反応毛細管の中に合流するが、その反応物は複数の毛細管の間で移動可能で
ある。複数の管の間の様々な毛細管の間で反応毛細管を動かすことにより、反応
物は一つとなり得る。また一方で、複数の毛細管と単一の管との間に配置される
ワッシャやその類似物で形成されるフローコンジットは、所望のフローチャネル
を提供し得る。複数の毛細管が第１のフェルールの中に形成され、単一の毛細管
が第１のフェルールに隣接する第２のフェルールの中に形成されていれば、一方
のフェルールに対してもう一方のフェルールを動かすことにより、単一の毛細管
が、複数毛細管の間のうち所望の毛細管と選択的に連結する、という状態になる
。
【００９５】 フェルール内部の毛細管に関する好適な実施形態が、図１７ａ−図１７ｅの例
により示されている。図１７ａは、９の毛細管からなる中間の環を取り囲む１５
の毛細管からなる外側の環を示しており、９の毛細管からなる中間の環は更に３
の毛細管からなる内側の環を取り囲む。図１７ｂは、６の毛細管からなる中間の
環を取り囲む１２の毛細管からなる外側の環を示しており、６の毛細管からなる
中間の環は更に単一の毛細管からなる内側の環を取り囲む。図１７ｃは、３の毛
細管からなる内側の環を取り囲む９の毛細管からなる外側の環を示している。図
１７ｄは、単一の毛細管からなる内側の環を取り囲む６の毛細管からなる外側の
環を示している。図１７ｅは、毛細管の矩形配列を示す。各々のケースにおいて
、毛細管は他の毛細管と接している。接することを実現するために、毛細管は同
じサイズであることが望ましく、そうすれば密着したパッキングが実現され得る
。ファイバは毛細管と相互交換可能であるが、毛細管と同じサイズの光学ファイ
バを入手するのが困難であるのなら、栓をされた毛細管を利用する。図１７ａ−
図１７ｅにて示される幾何学的配列は、密着したパッキングの図解例に過ぎない
。別の幾何学的配列は存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る２つのコネクタ部材とそれら部材の締め部の側面図
である。
【図２】 図１に示される単体のコネクタ部材の斜視図である。
【図３】 図２に示されるコネクタ部材の分解組立斜視図である。
【図４】 図１に示される締め部の分解組立斜視図である。
【図５】 図４に示される締め部の斜視図である。
【図６】 締め部に接続される単体コネクタ部材の別の実施形態の側断面図
である。
【図７】 図１に示されるタイプのコネクタ部材のためのフェルールの部分
斜視図である。
【図８】 図７に示されるフェルールの端部図である。
【図９ａ】 バルブとして機能する、図７に示されるタイプの回転可能なフ
ェルールの端部での非回転ファイバを示す、模式断面図である。
【図９ｂ】 バルブとして機能する、図７に示されるタイプの回転可能なフ
ェルールの端部での非回転ファイバを示す、模式断面図である。
【図１０】 マニフォルドとして機能するワッシャと結合する、図７に示さ
れるタイプのフェルールを示す、模式断面図である。
【図１１】 流体ルータとして機能する、図７に示されるタイプの２つの回
転可能なフェルールの模式断面図である。
【図１１ａ】 流体ルータとして機能する、図７に示されるタイプの２つの
回転可能なフェルールの模式断面図である。
【図１２】 ミクロスケール毛細管を介して流体を注入するマクロスケール
インジェクタのために用いられる、図１に示されるタイプの複数のコネクタ部材
の略図である。
【図１３】 流体ルータとして機能する、図１に示されるタイプの付加的コ
ネクタを伴う図１２のインジェクタの略図である。
【図１４】 図１に示されるタイプのコネクタを利用するサンプル搭載降載
装置を示す略図である。
【図１５】 図１に示されるタイプのコネクタを利用するナノスケールＰＣ
Ｒ装置を示す略図である。
【図１６】 図１に示されるタイプのコネクタを利用する、ＤＮＡ検出のた
めの、毛細管電気泳動とレーザ誘導蛍光発光とを伴うシステムを示す略図である
。
【図１７ａ】 隙間無くパックされ幾何学的に配置された、多数のファイバ
を伴うフェルールの、模式断面図である。
【図１７ｂ】 隙間無くパックされ幾何学的に配置された、多数のファイバ
を伴うフェルールの、模式断面図である。
【図１７ｃ】 隙間無くパックされ幾何学的に配置された、多数のファイバ
を伴うフェルールの、模式断面図である。
【図１７ｄ】 隙間無くパックされ幾何学的に配置された、多数のファイバ
を伴うフェルールの、模式断面図である。
【図１７ｅ】 隙間無くパックされ幾何学的に配置された、多数のファイバ
を伴うフェルールの、模式断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー・ジェイ・ロナン アメリカ合衆国94306カリフォルニア州パ ロ・アルト、セレザ・ドライブ765番 (72)発明者 デイビッド・ジェイ・ローチ アメリカ合衆国95032カリフォルニア州ロ ス・ガトス、チェリー・ブロッサム・レイ ン15904番 (72)発明者 リチャード・エフ・ジョンストン アメリカ合衆国95247カリフォルニア州マ ーフィーズ、マーフィーズ・キャンプ・ロ ード4551番 Ｆターム(参考） 3H017 AA11 3J106 AA05 AB04 BA01 BB01 BB03 BC10 BC11 BD03 BD06 BE29 CA19 FA04 FA15 4G057 AB21 AB34

Claims (60)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部の所定の位置に、少なくとも一つが毛細管である第１の
    本数のファイバを備える、第１の円柱形の回転可能なフェルールと、 内部の所定の位置に、少なくとも一つが毛細管である第２の本数のファイバを
    備える、第２の円柱形の回転可能なフェルールと、 第１のフェルールと第２のフェルールを隣接させ一方のフェルールがもう一方
    のフェルールに対応して回転し得るようにして、第１のフェルールと第２のフェ
    ルールを取り外し可能なように連結する、締め部と を備え、 上記締め部では、第１のフェルールの毛細管が第２のフェルールに対し選択的
    に移動し、第１のフェルールの毛細管は第２のフェルールの毛細管と流体を伝達
    する状態に置かれ得る、 毛細管スイッチ又はバルブ。
  2. 【請求項２】 上記の第１の本数が３であり、第１のフェルールの上記ファ
    イバが横断面では相互に接している、請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 上記の第２の本数が３であり、第２のフェルールの上記ファ
    イバが相互に接している、請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 第１のフェルールと第２のフェルールの各々において１つ又
    はそれ以上のファイバがファイバ光学ファイバである、請求項１の装置。
  5. 【請求項５】 光源と光検出部が、光学ファイバの少なくとも１つと接続す
    る、請求項４の装置。
  6. 【請求項６】 選択された量だけフェルールの一つを動かすために操作上で
    接続されるモータを更に含む、請求項１の装置。
  7. 【請求項７】 上記のフェルールの一つにおいて試薬貯蔵部へのフェルール
    に末端部で接続する複数の毛細管を更に含む、請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 上記のフェルールの一つにおいてサンプルへのフェルールに
    末端部で接続する複数の毛細管を更に含む、請求項１の装置。
  9. 【請求項９】 上記のフェルールの一つの毛細管が注射器へのフェルールに
    末端部で接続する、請求項１の装置。
  10. 【請求項１０】 上記注射器は電気信号による制御に反応する、請求項９の
    装置。
  11. 【請求項１１】 上記のフェルールの一つにおいて、複数の試薬受渡場所へ
    のフェルールの同一線上にある端部に、末端部で接続する複数の毛細管を更に含
    む、請求項１の装置。
  12. 【請求項１２】 第１と第２のフェルールの回転位置をさらに備え、 第１と第２のフェルールの中の毛細管が、第２のフェルールに対する第１のフ
    ェルールの回転によっては、同一線上に並ばず、よって第１と第２のフェルール
    の中の毛細管の間の流体伝達を阻止する、 請求項１の装置。
  13. 【請求項１３】 フェルールの１つが１つの毛細管を備えもう１つのフェル
    ールが複数の毛細管を備え、 もう１つのフェルールに対し１つのフェルールを回転させることで、１つのフ
    ェルールの１つの毛細管からもう１つのフェルールの別の毛細管へ流体の経路を
    定めることにより、 １つの毛細管が複数の毛細管へ流体を伝達し得る、 請求項１の装置。
  14. 【請求項１４】 第１と第２のフェルールの間に位置し流体チャネルを備え
    る薄い部材を更に含み、 その流体チャネルはマニフォルドを定義し、それにより、１つのフェルールの
    単一の毛細管からの流体がもう１つのフェルールの複数の毛細管に伝達され得る
    請求項１の装置。
  15. 【請求項１５】 第１のフェルールのファイバが第２のフェルールのファイ
    バと同じ直径である、請求項１の装置。
  16. 【請求項１６】 第１のフェルールのファイバの少なくとも１つが栓をされ
    た毛細管である、請求項１の装置。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１つが毛細管である、１つ又はそれ以上のファ
    イバの第１のセットと、 上記のファイバの第１のセットが第１の端部を介して支持され、上記のファイ
    バの第１のセットが第２の端部にて内部で固定状態で回転しないように装着され
    る、その第１の端部と第２の端部を備える、第１の回転可能なフェルールと、 少なくとも１つが毛細管である、１つ又はそれ以上のファイバの第２のセット
    と、 上記のファイバの第２のセットが第１の端部を介して支持され、上記のファイ
    バの第２のセットが第２の端部にて内部で固定状態で回転しないように装着され
    る、その第１の端部と第２の端部を備える、第２の回転可能なフェルールと、 上記第１と第２のフェルールを回転可能なように受け止め、上記第１のフェル
    ールの上記第２の端部と、上記第２のフェルールの上記第２の端部とが、相互に
    接続され同一線上に並ぶように保持されるようにする、アダプタ装置と を含む毛細管コネクタ。
  18. 【請求項１８】 上記アダプタ装置が１対の接合したスリーブを含み、１つ
    のスリーブは個々のフェルールと関連し、上記第１のフェルールの端部と上記第
    ２のフェルールの端部とは相互にバイアスされて同一線上に並ぶように隣接する
    、 請求項１７に係る毛細管コネクタ。
  19. 【請求項１９】 １つ又はそれ以上のファイバの上記第１のセットが上記第
    １のフェルールの上記第１の端部にて折れるのを防ぐ、上記第１のフェルールの
    上記第１の端部に装着される、第１の可撓性あるひずみ除去ブーツと、 １つ又はそれ以上のファイバの上記第２のセットが上記第２のフェルールの上
    記第１の端部にて折れるのを防ぐ、上記第２のフェルールの上記第１の端部に装
    着される、第２の可撓性あるひずみ除去ブーツと を更に含む、請求項１７に係る毛細管コネクタ。
  20. 【請求項２０】 １つ又はそれ以上のファイバの上記第１のセットが３つの
    ファイバを含み、少なくとも１つが毛細管で、少なくとも１つが栓をされた毛細
    管とファイバ光学ファイバのうちの１つである、 請求項１７の毛細管コネクタ。
  21. 【請求項２１】 １つ又はそれ以上のファイバの上記第２のセットが３つの
    ファイバを含み、そのうちの２つが毛細管で、１つが栓をされた毛細管である、
    請求項１７の毛細管コネクタ。
  22. 【請求項２２】 第１と第２のフェルールの間に位置するワッシャを更に含
    み、 上記ワッシャは、上記第１のフェルールに含まれる上記の１つの毛細管からの
    流体を、上記第２のフェルールに位置する上記の２つの毛細管の中に導くための
    、切り抜きパターンを備える、 請求項２１の毛細管コネクタ。
  23. 【請求項２３】 上記第２のフェルールの上記２つの毛細管が、上記第２の
    フェルールの上記第２の端部から僅かに凹んでおり、 上記第１と第２のフェルールの端部が相互にバイアスされて同一線上に並び所
    定の向きを向いている場合には、上記第２のフェルールの上記２つの毛細管は上
    記第１のフェルールに位置する上記の１つの毛細管と流体伝達しうる、 請求項２１の毛細管コネクタ。
  24. 【請求項２４】 １つ又はそれ以上のファイバの上記第１のセットが７つの
    ファイバを含み、少なくとも１つが毛細管であり、上記７つのファイバのうち６
    つが７つ目のファイバを放射状に囲むようにそれらファイバがパックされる、 請求項１７の毛細管コネクタ。
  25. 【請求項２５】 上記コネクタが整列インディケータを含み、上記第２のフ
    ァイバのセットに対応する上記第１のファイバのセットの向きを示す、 請求項１７の毛細管コネクタ。
  26. 【請求項２６】 上記第１のフェルールと操作上関連し、上記第２のフェル
    ールに対応して上記第１のフェルールを回転することができる、モータと、 上記モータを制御し、上記第２のフェルールに対応して上記第１のフェルール
    を選択的に整列させ得る、 請求項１７に係る毛細管コネクタ。
  27. 【請求項２７】 １つ又はそれ以上のファイバの第１のセットに含まれる、
    第１のファイバ光学ファイバと、 １つ又はそれ以上のファイバの第２のセットに含まれる、第２のファイバ光学
    ファイバと、 光を上記第１のファイバ光学ファイバの中に導入するための、上記第１のファ
    イバ光学ファイバの末端部の光源と、 上記第２のファイバ光学ファイバの末端部に装着される光検出部と を更に含み、 光が上記第１のファイバ光学ファイバの中に導入され上記第２のファイバ光学
    ファイバの端部で検出されたならば、第１と第２のファイバ光学ファイバは同一
    線上に並んでおり、第１と第２のファイバ光学ファイバの周囲に位置する他のフ
    ァイバも整列している、 請求項１７の装置。
  28. 【請求項２８】 上記光源が半導体装置である、請求項２７の装置。
  29. 【請求項２９】 第１の直径を備える第１の毛細管と、 第１の端部と第２の端部を備える第１の回転可能なフェルールと、 上記の第１の毛細管の第１の直径と等しい直径を備える第２の毛細管と、 第１の端部と第２の端部を備える第２の回転可能なフェルールと、 上記第１と第２のフェルールを回転可能なように受け止める装着装置と を含み、 第１のフェルールにおいて、上記毛細管が、そのフェルールの第１の端部を介
    して支持され、そこに固定状態で回転しないように装着され、 第２のフェルールにおいて、上記第２の毛細管が、そのフェルールの第１の端
    部を介して支持され、上記第２の毛細管が、上記第２のフェルール内部に固定状
    態で回転しないように装着され、上記第２の毛細管が、上記第２のフェルールの
    第２の端部と整列する端部を備え、 上記装着装置において、上記第１のフェルールの上記第２の端部と、上記第２
    のフェルールの上記第２の端部とが、相互に接続され同一線上に並ぶように保持
    されるようにする、 毛細管コネクタ。
  30. 【請求項３０】 上記第２のフェルール内部の上記第２の毛細管の方向が表
    示される、上記第２のフェルールに係る整列インディケータを、更に含む、請求
    項２９のコネクタ。
  31. 【請求項３１】 上記第１のフェルールを囲む第１のスリーブと、 上記第２のフェルールを囲む第２のスリーブと、 上記第１のスリーブに接続する第１の装着装置と上記第２のスリーブに接続す
    る第２の装着装置を有し、上記第１のフェルールの端部と上記第２のフェルール
    の端部とを相互にバイアスして線上に並ぶ状態にする、アダプタとから、 上記の装着装置が、構成される、請求項２９に係る毛細管コネクタ。
  32. 【請求項３２】 １つ又はそれ以上のファイバの上記第１のセットが上記第
    １の端部にて折れるのを防ぐ、上記第１のフェルールの上記第１の端部に装着さ
    れる第１の可撓性のあるひずみ除去ブーツと、 １つ又はそれ以上のファイバの上記第２のセットが上記第２のフェルールの上
    記第１の端部にて折れるのを防ぐ、上記第２のフェルールの上記第１の端部に装
    着される第２の可撓性のあるひずみ除去ブーツと をさらに含む、請求項２９に係る毛細管コネクタ。
  33. 【請求項３３】 少なくとも１つ又はそれ以上のファイバが毛細管である、
    １つ又はそれ以上のファイバのセットと、 第１と第２の端部を有する回転可能なフェルールと、 上記フェルールを環状に取り囲む、回転可能な装着装置と を含み、 上記の回転可能なフェルールにおいて、ファイバのセットが上記スリーブの上
    記第１の端部に入り込み上記セットが上記フェルールの内部に固定して回転せず
    に装着され、１つ又はそれ以上のファイバの上記セットが上記第１のフェルール
    の第２の端部上の平坦面にて終端する、 毛細管コネクタ。
  34. 【請求項３４】 １つ又はそれ以上のファイバの上記セットが上記第１の端
    部にて折れるのを防ぐ、上記フェルールの上記第１の端部に装着される可撓性の
    あるひずみ除去ブーツを、更に含む、請求項３３に係る毛細管コネクタ。
  35. 【請求項３５】 上記フェルール内部の１つ又はそれ以上のファイバの上記
    セットの方向が表示される、上記フェルールに係る整列インディケータを、更に
    含む、請求項３３のコネクタ。
  36. 【請求項３６】 第１の毛細管の第１の端部へアダプタにより接続される、
    マクロスケールの流体装置に装着される毛細管状部材と、 第１の毛細管の第２の端部に接続される、第１の円柱状の回転可能なフェルー
    ルと、 少なくとも１つが毛細管である第２の複数のファイバを、内部の固定位置にて
    備える第２の円柱状の回転可能なフェルールと、 各々のフェルールの毛細管が、第２のフェルールに対する第１のフェルールの
    回転により相互に同一線上に並んだり並ばなかったりするように、第１と第２の
    フェルールを隣接する状態にして、第１と第２のフェルールを接続する、締め部
    と を含む、マクロスケール流体装置を毛細管に連接する毛細管コネクタシステム。
  37. 【請求項３７】 上記マクロスケール流体装置が、注射器である、請求項３
    ６の毛細管コネクタシステム。
  38. 【請求項３８】 上記注射器が、モータにより駆動される、請求項３７の毛
    細管コネクタシステム。
  39. 【請求項３９】 上記第２の複数のファイバが、複数の毛細管を備え、 第２のフェルールに対する第１のフェルールの回転により、第１のフェルール
    内の第１の毛細管が、上記複数の毛細管の各々と選択的に流体伝達する状態にな
    るように配置される、 請求項３６の毛細管コネクタシステム。
  40. 【請求項４０】 バルブの入力と接続する第１のポンプを備え、流体貯蔵部
    と接続する第１の出力毛細管と、貯蔵毛細管へ接続する第２の出力毛細管とを、
    備える、第１の枝分かれバルブと、 第１の枝分かれバルブに対して反対方向にて、貯蔵毛細管と接続する第１の入
    力毛細管、複数ウエルと伝達する第２の入力毛細管、及び貯蔵セクションを形成
    する出力毛細管と、接続される、第２の枝分かれバルブと、 第２の枝分かれバルブの出力毛細管と接続する入力毛細管と、第２のポンプに
    接続する出力毛細管とを、備える、第３の枝分かれバルブと を含み、 流体が、ポンプの押し引き動作により、貯蔵部から貯蔵毛細管、更にはウエル
    へ、汲み出しされる、 ミクロウエルの押し引き搭載降載のための毛細管コネクタシステム。
  41. 【請求項４１】 サンプルポンプ及びサンプル入力毛細管と関連するターゲ
    ットサンプルの第１の入力と、第１の電極と関連する電気泳動溶液毛細管の第２
    の入力と、分離基質毛細管の第３の入力とを、備える、第１の枝分かれバルブと
    、 関連するターゲットサンプル検出器を有する毛細管の第２の端部を、入力とし
    て備え、更に、第２の電極と関連する電気泳動溶液毛細管を、出力として備える
    、第２の枝分かれバルブと を含み、 第１の枝分かれバルブにおいて、上記入力が、関連するターゲットサンプル検
    出器を備える毛細管の第１の端部に、選択的にバルブ切り替えされ、 第２の枝分かれバルブにおいて、第１の電極に対する電流を確立し、更に、過
    多流体のための流経路毛細管を確立しターゲットサンプルがサンプルポンプによ
    り第１と第２の電極間の電流経路内に汲み入れされる、 毛細管電気泳動により液体サンプル中のターゲット物質を検出する毛細管コネク
    タシステム。
  42. 【請求項４２】 第１の複数の毛細管を内部の固定された位置に備える、第
    １の円柱状の回転可能なフェルールと、 第２の複数の毛細管を内部の固定された位置に備える、第２の円柱状の回転可
    能なフェルールと、 互いに回転するように第１と第２のフェルールを隣接する状態にして、第１と
    第２のフェルールを脱着可能なように接続するための締め部とを 各々の枝分かれバルブが含み、 各々のフェルールの毛細管が、第２のフェルールに対する第１のフェルールの
    回転により、相互に同一線上に並んだり並ばなかったりしつつ、第１のフェルー
    ル内の毛細管が第２のフェルール内の毛細管と流体伝達する状態になりうる、 請求項４１のコネクタシステム。
  43. 【請求項４３】 サンプルポンプ及びサンプル入力毛細管と関連するサンプ
    ル材料の第１の入力と、試薬毛細管内の流体試薬溶液の第２の入力とを備え、そ
    れら入力が毛細管の第１の端部へのマニフォルド内で組み合わされる、マニフォ
    ルドバルブと、 混合流体を担持する出力毛細管を備え、毛細管の第２の端部と接続する、オン
    −オフバルブとを備える、 ２つの流体を混合する毛細管コネクタシステム。
  44. 【請求項４４】 間隔無く接触した位置にて終端となり同方向に向かう端部
    を備える、複数の毛細管内に、化学反応の試薬を供給し、 上記の間隔無く接触した位置の端部と選択的に流体伝達する開口端部を備える
    、単一の反応毛細管の中に、複数の毛細管のうち少なくともいくつかの中にある
    試薬を、合流させ、 化学反応が発生した後、反応毛細管の内容物を除去する、 化学反応を実行する方法。
  45. 【請求項４５】 単一の反応毛細管が、同方向に向かう複数の毛細管と、対
    向する、請求項４４の方法。
  46. 【請求項４６】 更に、上記複数の毛細管のうちの少なくとも１つの毛細管
    を、マクロスケール装置へ接続する、請求項４４の方法。
  47. 【請求項４７】 更に、上記複数の毛細管を、隙間無くパックされる幾何学
    的構成にて、パックする、請求項４４の方法。
  48. 【請求項４８】 更に、反応毛細管の下流に、反応毛細管の内容物を測定す
    る光学装置を備えるテスト毛細管を設ける、請求項４４の方法。
  49. 【請求項４９】 更に、反応毛細管の下流に、反応毛細管の内容物を測定す
    る電気的装置を備えるテスト毛細管を設ける、請求項４４の方法。
  50. 【請求項５０】 更に、反応毛細管の下流に、反応毛細管の内容物の温度を
    循環させる熱的装置を備える第２の反応毛細管を設ける、請求項４４の方法。
  51. 【請求項５１】 複数の毛細管が第１のフェルール内で終端になり、単一の
    反応毛細管が第１のフェルールに隣接する第２のフェルール内で終端になり、 第２のフェルールに対して第１のフェルールを動かして、反応毛細管が複数の
    毛細管のうちの選択された１つと流体伝達する状態にする、 請求項４４の方法。
  52. 【請求項５２】 同じ方向を向く開口端部と共に終端となり、幾何学的に密
    着しているパッキングパターン内に隙間無くパックされる、複数の毛細管を含む
    第１のフェルールと、 その複数の毛細管の開口端部と極めて接近して対向する、開口端部を備え、そ
    の複数の毛細管のうちの少なくとも１つと選択的に流体伝達するように開口端部
    と共に移動し得る、毛細管を有する第２のフェルールとを、 含む、 流体を少なくとも１つの所与の毛細管へ運ぶための、毛細管の配置。
  53. 【請求項５３】 上記幾何学的密着パッキングパターンが、１５の毛細管か
    らなる外側の環を含み、 その外側の環が、９つの毛細管からなる中間の環を取り囲み、 その中間の環が、３つの毛細管からなる内側の環を取り囲む、 請求項５２の配置。
  54. 【請求項５４】 上記幾何学的密着パッキングパターンが、１２の毛細管か
    らなる外側の環を含み、 その外側の環が、６つの毛細管からなる中間の環を取り囲み、 その中間の環が、内側の単一の毛細管を取り囲む、 請求項５２の配置。
  55. 【請求項５５】 上記幾何学的密着パッキングパターンが、９つの毛細管か
    らなる外側の環を含み、 その外側の環が、３つの毛細管からなる内側の環を取り囲む、 請求項５２の配置。
  56. 【請求項５６】 上記幾何学的密着パッキングパターンが、６つの毛細管か
    らなる外側の環を含み、 その外側の環が、内側の単一の毛細管を取り囲む、 請求項５２の配置。
  57. 【請求項５７】 上記幾何学的密着パッキングパターンが、毛細管の矩形状
    の配列を含む、 請求項５２の配置。
  58. 【請求項５８】 微小滴定量プレート上に配置するために、出力毛細管へ接
    続するマクロスケールポンプ内に、流体供給を提供し、 出力毛細管と微小滴定量プレートとの間に、毛細管バルブとルータとを介して
    伸展する、複数の接続された毛細管を提供する、 微小滴定量プレート上に材料を配置する方法。
  59. 【請求項５９】 接続された毛細管のうち少なくとも幾つかの中に流体を押
    し引きポンプ式により汲み入れるための、第２の出力毛細管に接続される第２の
    ポンプを更に提供する、請求項５８の方法。
  60. 【請求項６０】 更に、微小滴定量プレートを動かし、複数のウエルが上記
    の接続された毛細管と流体伝達する状態にする、請求項５８の方法。
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