JP2014503800A5 - - Google Patents

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マイクロフルイディックシステムにおいては試料調製は不変の関心事である。かかる機能性に関する一例は、オフチップ溶解プロセス後に大きい細胞成分を分子レベルターゲットから分離する機械的流体フィルタリング工程である。我々のケースにおける制約事項は、典型的には５×１２μｍのオーダーにある光学層中の液体コア導波路寸法によって設定される。３μｍよりも大きい全ての検体内容物を除去するために、杭（pillar）ベースのフィルター構造が、図５に示されるようにＰＤＭＳ２層中のインプットマニホルドに付加されることができる。数ミクロンの必要な解像度は、ＳＵ−８モールドリソグラフィを使用して容易に達成できる。
［態様１］
複数の導波路を含む光学層と、
複数の流体層とを含み、
前記複数の流体層のうち１つの流体層が前記光学層に取り付けられている、
試料を分析するためのオプトフルイディック装置。
［態様２］
さらに、前記複数の流体層のうち１つの流体層に取り付けられた１つの保護層を含む態様１記載の装置。
［態様３］
前記複数の導波路が、複数の中空コア導波路及び複数の中実コア導波路を含む態様１記載の装置。
［態様４］
前記複数の導波路が、複数の中空コア反共振反射光学導波路（ＡＲＲＯＷｓ）を含む態様１記載の装置。
［態様５］
さらに、前記複数のＡＲＲＯＷｓと交差する複数の中実コアＡＲＲＯＷｓを含む態様４記載の装置。
［態様６］
前記複数の中実コアＡＲＲＯＷｓ及び前記複数のＡＲＲＯＷｓが、垂直に交差する態様５記載の装置。
［態様７］
前記複数のＡＲＲＯＷｓ及び前記複数の中実コアＡＲＲＯＷｓが、液体及び光に対する別個のアクセスパスを提供し、かつ、ピコリットル未満の体積で光学励起領域を定義して、単一分子感受性を達成するように構成されている態様５記載の装置。
［態様８］
中空コアＡＲＲＯＷが、５×１２μｍの断面積寸法を有する実質的に長方形の中空コアを有する態様４記載の装置。
［態様９］
中空コアＡＲＲＯＷが、１のシリコン基材及び複数の誘電層を含み、中空コア形態を形成すべく構成されている態様４記載の装置。
［態様１０］
流体貯蔵所が、中空コアＡＲＲＯＷの末端に配置されている態様４記載の装置。
［態様１１］
前記光学層が、前記複数の流体層とは異なる基材材料から作成されている態様１記載の装置。
［態様１２］
前記流体層が、光学的案内のために使用される領域中で複数の導波路の幾何学に従う形態を有する空気チャネルを含む態様１記載の装置。
［態様１３］
前記流体層が、導波路と前記流体層の間に光学的案内のために使用される領域中で空気ギャップを提供すべく構成されている態様１記載の装置。
［態様１４］
前記複数の流体層が、ポリジメチルシロキサン、ポリマー又はガラス材料から作成されている態様１記載の装置。
［態様１５］
前記複数の流体層が、前記複数の導波路内及び前記複数の導波路外へ液体を導くように構成されている複数の開口部を含む態様１記載の装置。
［態様１６］
前記流体層が、光学層と保護層の間に液体のためのシールを提供するガスケットとして作用するように構成されている態様１記載の装置。
［態様１７］
前記複数の流体層のうち少なくとも１の流体層が、流体学的機能を提供すべく構成されている態様１記載の装置。
［態様１８］
前記流体学的機能が、前記複数の導波路へと試料を分配することを含む態様１７記載の装置。
［態様１９］
前記少なくとも１の流体層が、前記複数の導波路に試料を負荷するための分配点を含む態様１８記載の装置。
［態様２０］
前記流体学的機能が、試料の機械的濾過を含む態様１７記載の装置。
［態様２１］
前記少なくとも１の流体層が、試料内容物をフィルタリングするための杭ベースのフィルター構造を含む態様２０記載の装置。
［態様２２］
前記流体層及び前記光学層が、永続的に取り付けられている態様１記載の装置。
［態様２３］
前記永続的取付が、酸素プラズマ結合を含む態様２２記載の装置。
［態様２４］
前記流体層及び前記光学層が、一時的に取り付けられている態様１記載の装置。
［態様２５］
前記一時的取付が、圧力結合を含む態様２４記載の装置。
［態様２６］
別の流体層への流体層取付が、永続的又は一時的取付を含む態様１記載の装置。
［態様２７］
前記保護層が、アクリルプラスチックから作成されている態様２記載の装置。
［態様２８］
前記保護層が、液体を導入するための複数のチャネルを含む態様２記載の装置。
［態様２９］
前記チャネルが、シリンジ及びシリンジポンプを用いた使用のために構成されているルアーコネクションで終端している態様２８記載の装置。
［態様３０］
前記保護層及び前記流体層の取付が、永続的又は一時的な取付を含む態様１記載の装置。
［態様３１］
さらに、光学的粒子検出のために、コンパクトサイズの自蔵式平面状オプトフルイディックプラットフォームを提供すべく構成されている態様１記載の装置。
［態様３２］
導波路を含む１の光学層の作出、
複数の流体層の作出、
１の保護層の作出、
前記複数の流体層のうちの１の流体層への前記光学層の取付、及び
前記保護層への前記複数の流体層のうちの１の流体層の取付
を含むオプトフルイディックデバイスを製造するための方法。
［態様３３］
前記光学層の作出が、
シリコン基材上への誘電層の堆積、
導波路中空コア形態への材料のパターニング、
更なる誘電層での前記材料の被覆、及び
前記材料の除去
を含む態様３２記載の方法。
［態様３４］
前記材料の除去が、プラズマエッチングへの前記材料末端の暴露及び化学的エッチングによる前記材料の除去を含む態様３３記載の方法。
［態様３５］
複数の流体層の作出が、
一時的隔離シリンダーでの前記導波路の開口部の被覆、
ソフトリソグラフィ法を用いた材料の調製、
前記光学層上への前記調製された材料の注ぎ込み、
前記注ぎ込まれた材料の硬化、及び
前記一時的隔離シリンダーの除去
を含む態様３２記載の方法。
［態様３６］
前記材料の作出が、ポリジメチルシロキサン、ポリマー、又はガラス材料を含む態様３５記載の方法。
［態様３７］
前記複数の流体層の作出が、前記光学層に取り付けられるように構成された少なくとも１の流体層の作出を含み、前記少なくとも１の流体層が、光学的案内のために使用される領域における導波路の幾何学に従う形態を有する空気チャネルを含む態様３２記載の方法。
［態様３８］
前記複数の流体層の作出が、前記光学層に取り付けられるように構成された少なくとも１の流体層の作出を含み、前記少なくとも１の流体層が、前記導波路と前記少なくとも１の流体層との間の空気ギャップを提供するように構成されている態様３２記載の方法。
［態様３９］
前記複数の流体層の作出が、前記保護層に取り付けられるように構成された少なくとも１の流体層の作出を含み、前記少なくとも１の流体層が、前記導波路への試料の分配、前記試料内容物のフィルタリング、又はその組み合わせを含む流体学的機能を実施するように構成されている態様３２記載の方法。
［態様４０］
前記複数の流体層の作出が、前記保護層及び前記光学層の間の液体のためのシールを提供するガスケットとして作用するための少なくとも１の流体層を構成することを含む態様３２記載の方法。
［態様４１］
前記保護層の作出が、前記保護層のためのアクリルプラスチックの使用を含む態様３２記載の方法。
［態様４２］
前記保護層の作出が、前記保護層へのチャネルの孔あけ及びルアーコネクションでの前記チャネルの終端化を含み、前記チャネル及び前記ルアーコネクションが、シリンジ及びシリンジポンプを使用して前記導波路中へと液体を導入するように構成されている態様３２記載の方法。
［態様４３］
前記流体層への前記光学層の取付が、永続的又は一時的取付を含む態様３２記載の方法。
［態様４４］
前記永続的取付が、酸素プラズマ結合を含む態様４３記載の方法。
［態様４５］
前記一時的取付が、圧力結合を含む態様４３記載の方法。
［態様４６］
前記保護層への前記流体層の取付が、永続的又は一時的取付を含む態様３２記載の方法。
［態様４７］
前記複数の流体層の作出が、各流体層を別の流体層へと永続的又は一時的に取り付けることを含む態様３２記載の方法。
［態様４８］
垂直に交差するように構成されている中空コア導波路と中実コア導波路とを含む光学導波路を含む、１の光学層
流体学的機能を提供するように構成されている複数の流体層、
１の保護層、
前記流体層に前記光学層を取り付けるための手段、
前記光学導波路の光学的指数を回復するための手段、
前記保護層に前記流体層を取り付けるための手段、
前記保護層を通して前記中空コア導波路中へと試料液体を注入するための手段、
前記流体層を通して注入された試料液体へと流体学的機能を適用するための手段、
前記中実コア導波路中へと光を注入する手段
を含み、注入された光は、前記中実コア導波路内で、かつ、前記中空コア導波路中へと注入された前記試料液体を通して案内される、オプトフルイディックデバイス。
［態様４９］
前記光学導波路がＡＲＲＯＷｓを含む態様４８記載のデバイス。
［態様５０］
前記流体学的機能が、試料液体の分配及び試料液体内有物のフィルタリングを含む態様４８記載のデバイス。
［態様５１］
前記保護層が、シリンジ及びシリンジポンプを使用した液体試料の導入のための手段を含む態様４８記載のデバイス。
［態様５２］
前記流体層に前記光学層を取り付けるための前記手段が、永続的又は一時的取付手段を含む態様４８記載のデバイス。
［態様５３］
前記光学的指数を回復するための前記手段が、前記光学導波路及び前記複数の流体層のうちの１つの取付流体層の間の空気ギャップを含む態様４８記載のデバイス。
［態様５４］
前記保護層へと前記流体層を取り付けるための前記手段が、永続的又は一時的取付手段を含む態様４８記載のデバイス。

Claims (34)

  1. 複数の導波路を含む光学層と、
    複数の流体層とを含み、
    前記複数の流体層のうち第１の流体層が、前記光学層に取り付けられ、かつ、中間層として構成され、前記複数の流体層のうち第２の流体層が、前記第１の流体層に取り付けられ、かつ、機能的流体層として構成されている、
    試料を分析するためのオプトフルイディック装置。
  2. さらに、前記複数の流体層のうち１の流体層に取り付けられた１の保護層を含む請求項１記載の装置。
  3. 前記複数の導波路が、複数の中空コア導波路及び複数の中実コア導波路を含む請求項１記載の装置。
  4. 前記複数の導波路が、複数の中空コア反共振反射光学導波路（ＡＲＲＯＷｓ）を含む請求項１記載の装置。
  5. 前記複数の導波路が、前記複数の中空コアＡＲＲＯＷｓと交差する複数の中実コアＡＲＲＯＷｓをさらに含む請求項４記載の装置。
  6. 前記複数の中実コアＡＲＲＯＷｓ及び前記複数の中空コアＡＲＲＯＷｓが、垂直に交差し、又は、液体及び光に対する別個のアクセスパスを提供し、かつ、ピコリットル未満の体積で光学励起領域を定義して、単一分子感受性を達成するように構成されている請求項５記載の装置。
  7. 中空コアＡＲＲＯＷが、５×１２μｍの断面積寸法を有する実質的に長方形の中空コアを有し、又は、１のシリコン基材及び複数の誘電層を含み、中空コア形態を形成すべく構成されている請求項４記載の装置。
  8. 流体貯蔵器が、中空コアＡＲＲＯＷの末端に配置されている請求項４記載の装置。
  9. 前記光学層が、前記複数の流体層とは異なる基材材料から作製されている請求項１記載の装置。
  10. 前記流体層が、光学的案内のために使用される領域中で複数の導波路の幾何学に従う形態を有する空気チャネルを含む請求項１記載の装置。
  11. 前記第１の流体層が、少なくとも１の導波路と前記第１の流体層の間に光学的案内のために使用される領域中で空気ギャップを提供すべく構成されている請求項１記載の装置。
  12. 前記複数の流体層が、ポリジメチルシロキサン、ポリマー又はガラス材料から作製されている、及び／又は、前記複数の導波路内及び前記複数の導波路外へ液体を導くように構成されている複数の開口部を含む請求項１記載の装置。
  13. 前記複数の流体層が、光学層と保護層の間に液体のためのシールを提供するガスケットとして作用するように構成されている請求項２記載の装置。
  14. 前記第２の流体層の少なくとも１の機能が、前記複数の導波路へと試料を分配すること又は試料の機械的濾過を含む請求項１記載の装置。
  15. さらに、前記複数の導波路に試料を負荷するための分配点を含む請求項１記載の装置。
  16. 前記第２の流体層の少なくとも１の機能が試料の機械的濾過を含む場合に、前記第２の流体層が、試料内容物をフィルタリングするための杭ベースのフィルター構造を含む請求項１４記載の装置。
  17. 前記第１の流体層及び前記光学層、又は、前記第１の流体層及び前記第２の流体層が、永続的に又は一時的に取り付けられている請求項１記載の装置。
  18. 前記第１の流体層及び前記光学層が、酸素プラズマ結合によって永続的に取り付けられ、又は、圧力結合によって一時的に取り付けられている請求項１７記載の装置。
  19. 前記保護層が、アクリルプラスチックから作製され、及び／又は、液体を導入するための複数のチャネルを含み、前記チャネルが、シリンジ及びシリンジポンプを用いた使用のために構成されているルアーコネクションで終端している請求項２記載の装置。
  20. 前記複数の流体層のうちの１の流体層への前記保護層の取付が、永続的又は一時的な取付を含む請求項２記載の装置。
  21. さらに、光学的粒子検出のために、コンパクトサイズの自蔵式平面状オプトフルイディックプラットフォームを提供すべく構成されている請求項１記載の装置。
  22. 導波路を含む１の光学層の作出、
    複数の流体層の作出、
    １の保護層の作出、
    前記複数の流体層のうちの第１の流体層への前記光学層の取付、及び
    前記保護層への前記複数の流体層のうちの１の流体層の取付
    を含むオプトフルイディックデバイスを製造するための方法。
  23. 前記光学層の作出が、
    シリコン基材上への誘電層の堆積、
    導波路中空コア形態への材料のパターニング、
    更なる誘電層での前記材料の被覆、及び
    前記材料の除去
    を含み、前記材料の除去が、プラズマエッチングへの前記材料末端の暴露及び化学的エッチングによる前記材料の除去を含む請求項２２記載の方法。
  24. 複数の流体層の作出が、
    一時的隔離シリンダーでの前記導波路の開口部の被覆、
    ソフトリソグラフィ法を用いた材料の調製、
    前記光学層上への前記調製された材料の注ぎ込み、
    前記注ぎ込まれた材料の硬化、及び
    前記一時的隔離シリンダーの除去
    を含み、前記材料の作出が、ポリジメチルシロキサン、ポリマー、又はガラス材料を含む請求項２２記載の方法。
  25. 前記複数の流体層の作出が、前記光学層に取り付けられるように構成された少なくとも１の流体層の作出を含み、前記少なくとも１の流体層が、光学的案内のために使用される領域における導波路の幾何学に従う形態を有する空気チャネルを含む、又は、
    前記複数の流体層の作出が、前記光学層に取り付けられるように構成された少なくとも１の流体層の作出を含み、前記少なくとも１の流体層が、前記導波路と前記少なくとも１の流体層との間の空気ギャップを提供するように構成されている、又は
    前記複数の流体層の作出が、前記保護層に取り付けられるように構成された少なくとも１の流体層の作出を含み、前記少なくとも１の流体層が、前記導波路への試料の分配、前記試料内容物のフィルタリング、又はその組み合わせを含む流体学的機能を実施するように構成されている、又は
    前記複数の流体層の作出が、前記保護層及び前記光学層の間の液体のためのシールを提供するガスケットとして作用する少なくとも１の流体層を構成することを含む、又は
    前記複数の流体層の作出が、各流体層を別の流体層へと永続的又は一時的に取り付けることを含む
    請求項２２記載の方法。
  26. 前記保護層の作出が、前記保護層のためのアクリルプラスチックの使用を含み、及び／又は、前記保護層へのチャネルの孔あけ及びルアーコネクションでの前記チャネルの終端化を含み、前記チャネル及び前記ルアーコネクションが、シリンジ及びシリンジポンプを使用して前記導波路中へと液体を導入するように構成されている、請求項２２記載の方法。
  27. 前記流体層への前記光学層の取付又は前記保護層への前記流体層の取付が、永続的又は一時的取付を含む請求項２２記載の方法。
  28. 前記流体層への前記光学層の永続的取付が、酸素プラズマ結合を含み、又は、前記流体層への前記光学層の一時的取付が、圧力結合を含む請求項２７記載の方法。
  29. 垂直に交差するように構成されている中空コア導波路と中実コア導波路とを含む光学導波路を含む、１の光学層
    流体学的機能を提供するように構成されている複数の流体層、
    １の保護層、
    前記流体層に前記光学層を取り付けるための手段、
    前記光学導波路の光学的指数を回復するための手段、
    前記保護層に前記流体層を取り付けるための手段、
    前記保護層を通して前記中空コア導波路中へと試料液体を注入するための手段、
    前記流体層を通して注入された試料液体へと流体学的機能を適用するための手段、
    前記中実コア導波路中へと光を注入する手段
    を含み、注入された光は、前記中実コア導波路内で、かつ、前記中空コア導波路中へと注入された前記試料液体を通して案内される、オプトフルイディックデバイス。
  30. 前記光学導波路がＡＲＲＯＷｓを含む請求項２９記載のデバイス。
  31. 前記流体学的機能が、試料液体の分配及び試料液体内有物のフィルタリングを含む請求項２９記載のデバイス。
  32. 前記保護層が、シリンジ及びシリンジポンプを使用した液体試料の導入のための手段を含む請求項２９記載のデバイス。
  33. 前記流体層に前記光学層を取り付けるための前記手段又は前記保護層へと前記流体層を取り付けるための前記手段が、永続的又は一時的取付手段を含む請求項２９記載のデバイス。
  34. 前記光学的指数を回復するための前記手段が、前記光学導波路及び前記複数の流体層のうちの１つの取付流体層の間の空気ギャップを含む請求項２９記載のデバイス。
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