JP2014510878A5 - - Google Patents

Description

一実施例では、本バルブは、キャビティ、チャネル、本体部分、シールリングなどのシール部材、接着剤、流量絞りなどの流量調整器、コントローラ、およびフレームの１つ以上を有する。機能性に鑑みて、本バルブには流体を貯蔵するまたは流体を通過させるキャビティまたは容器などが設けられる。１つ以上のキャビティが存在してもよい。またキャビティを反応室および／または検出室として使用することもできる。通常、本デバイスの様々な部分、例えば、キャビティ、バルブ、調整器などは１つ以上のチャネルで接続され、流体の通過が可能になっている。通常、チャネルはマイクロチャネルである、即ち、直径が１〜１００μｍである。バルブは、通常、例えば、中実体の本体部分を有し、これは通常、プラスチックなどから形成されるが、これらに限定されるものではない。様々な機能を果たすためにおよび／または流体の貯蔵のために、バルブの一部は１つ以上の封止部材を有する。通常、様々な層は、接着剤、例えば、両面接着剤で接合される、または層は本質的におよび／または接着剤を添加することにより接着することができる。流量のために、流量絞りなどの流量調整器を１つ以上設けることができる。また必要とする様々な機能を果たすためのコントローラが存在してもよい。コントローラは、搭載マイクロコントローラであってもよい。マイクロコントローラは、電池などの搭載動力源で動力供給されてもよく、または光電池もしくは太陽電池もしくは他の任意の環境発電デバイスを備えてもよい。

本発明の一実施例によれば、空気圧機器の並列空気圧インターフェース・プレート上に配置されるマイクロ流体カートリッジが提供される。カートリッジは、空気圧機器の空気圧圧送により流体が輸送される三次元流体チャネルを備える。さらに、マイクロ流体カートリッジは、可撓性のセパレータ、例えば、膜またはダイアフラムを備え、可撓性のセパレータは平面に広がり、可撓性のセパレータはカートリッジの外面を形成する。さらに、三次元流体チャネルは、カートリッジの内壁と可撓性のセパレータ、例えば、膜またはダイアフラムにより三次元で空間的に画定され、可撓性のセパレータ、例えば、膜またはダイアフラムに圧力または真空が印加されていないとき、可撓性のセパレータ、例えば、膜またはダイアフラムは基底状態または休止状態にある。カートリッジが並列空気圧インタ
ーフェース・プレート上に配置されるとき、可撓性のセパレータ、例えば、膜またはダイアフラムは、空気圧により、基底状態から可撓性のセパレータ、例えば、膜またはダイアフラムの面に垂直に二方向に変形可能である。

図６は、本発明の実施形態によるバルブの非限定的概略図を示す。これらの実施例の本質は、弁座と、例えば、試薬室をチャネルから封止するために弁座の周囲で予備伸張される可撓性膜とを含むバルブである。これを達成するために、膜は有孔または多孔質ではない、即ち、それはセパレータとして機能する。主な特徴は、バルブが弁座と可撓性膜で構成されることであり、このバルブはノーマルクローズ型であり、従って試薬の貯蔵に好適である。バルブを開弁するために、交流真空（ａｃ ｖａｃｕｕｍ）などの機械的力を膜(例えば、空気圧作動)の外面(即ち、流体チャネルの反対側)に印加することができる。この構成を任意選択により閉弁状態での可撓性膜への圧力の印加と組み合わせて、約０．５〜２ｂａｒの圧力を使用して漏れを示さない非常に信頼性の高いバルブを製造することができる。実験(＞１００個のカートリッジを試験した)は、バルブの漏れによる不良がなかった。

図６ｉ〜図６ｌ(上左〜下右)に、他の２つのバルブの実施形態を示す。左側（図６ｉ、図６ｋ）には、閉弁状態（上）と開弁状態（下）の弁座に入口チャネル／出口チャネルの１つが配置されているバルブの断面図を示す。右側（図６ｊ、図６ｌ）には、上記と類似する弁座に入口チャネルと出口チャネルの両方が配置されている。膜の面に平行に延びるそれらのチャネルは、バルブ本体(６５０)の上層と被覆層(６１０)との間に形成される。これらの実施例では、バルブは、予備伸張された膜(６４０)、チャネルと弁座とを有する流体部品(６５０)、膜と上層(６１０)とを結合しチャネルを封止する接着剤で構成される。

Claims (16)

1. マイクロ流体デバイスに使用されるノーマルクローズ型マイクロバルブであって、
   弁座、出口開口部、入口、および予備圧縮または予備伸張された１つ以上の可撓性のセパレータ、好ましくは膜を備えるノーマルクローズ型マイクロバルブであり、
   前記予備圧縮または予備伸張された１つ以上の可撓性のセパレータは、前記予備圧縮または予備伸張により１つ以上のセパレータがノーマルクローズ状態で弁座に当接するように配置されている、
   ノーマルクローズ型マイクロバルブ。
2. 前記セパレータが膜であり、前記膜が無孔膜である、
   請求項１に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
3. キャビティ、チャネル、本体部分、シールリングなどのシール部材、接着剤、流量絞りなどの流量調整器、コントローラ、およびフレームの１つ以上を有する、
   請求項１または２に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
4. 本体部分をさらに備え、
   前記弁座の幅が予備圧縮または予備伸張された１つ以上の可撓性セパレータの幅より小さく、
   前記セパレータのそれぞれが前記弁座より大きい部位を有する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
5. 前記マイクロバルブが、前記予備圧縮または予備伸張された１つ以上の可撓性セパレータのそれぞれの部位に前記本体部分を流体密に固定する手段をさらに備え、
   前記部位は前記弁座より大きく、好ましくは前記流体密に固定する手段が両面接着テープである、
   請求項４に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
6. 前記本体部分が入口チャネルと出口チャネルとを有し、
   前記入口チャネルと出口チャネルが前記弁座の周囲で前記膜の面に対して４５〜１３５°、好ましくは７５〜１０５°、より好ましくは８０〜１００°、例えば９０°、即ち、実質的に垂直の角度で弁室に入る、
   請求項４または５に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
7. 少なくとも前記マイクロバルブの開弁を補助する外力の印加を可能にするように構成された開口部を有する、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
8. 前記開口部が、前記弁座と接触する側から遠隔している、前記予備圧縮または予備伸張された１つ以上の可撓性セパレータの側に流体圧を印加できるように構成されており、
   好ましくは前記流体圧が真空である、
   請求項７に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
9. 前記弁座の高さが、前記出口開口部の第１の高さの１．１〜５倍、好ましくは１．２〜２．５倍、例えば１．５〜２倍である、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
10. 前記セパレータが、エラストマー、例えば、ＰＤＭＳ、天然および合成ゴム、飽和および不飽和ゴム、および熱可塑性樹脂を含む群から選択される材料を含む、
    または前記セパレータが初期サイズの１倍超〜１０倍以下の、好ましくは１．０５〜７倍、より好ましくは１．１〜５倍、例えば１．２５〜２倍の伸度まで予備伸張される、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のノーマルクローズ型マイクロバルブ。
11. 好ましくは高温で使用するためにおよび／または漏れを低減するために請求項１〜９のいずれか一項に記載のバルブを備える、
    マイクロ流体ポンプなどのマイクロ流体素子。
12. 被覆層、前記被覆層の下の第１のパターン層、前記第１のパターン層の下の中間層、および前記中間層の下の第２のパターン層を含む４層以下の層と、
    １つ以上のバルブ、好ましくは請求項１〜１０のいずれか一項に記載の１つ以上のバル
    ブとを備える
    マイクロ流体デバイス。
13. 試料投入部、および／または１つ以上の処理部、または、試薬容器などの１つ以上の容器、またはフィルタ、ポンプなどのマイクロアクチュエータ、シール、エントランス、出口、入口、および付勢手段の１つ以上を備える、
    請求項１２に記載のマイクロ流体デバイス。
14. 前記デバイスが、バイオセンサ、任意選択により使い捨てカートリッジの形態の、任意選択により真空または圧力下に置かれ得るパッケージに入った、および／または任意選択により圧力を維持するための追加のシールを備える、診断用カートリッジなどのカートリッジの１つ以上である、
    請求項１２または１３に記載のマイクロ流体デバイス。
15. 前記デバイスが、検出器を前記マイクロ流体デバイスに隣接して配置し、
    細胞培養のため、１種以上の分子および／またはイオン、例えば、タンパク質、薬物、ＤＮＡ、ＲＮＡ、核酸、核酸配列、細胞膜または細胞膜断片、細胞小器官、抗体、ホルモン、グルコース、インスリン、酵素、真菌、細菌、例えば、病原性細菌、ウイルス、および磁性粒子の有無および／または量の検出を行うことを可能にする検出ウィンドウを有する、
    請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
16. 細胞培養のため、アレイ内で、アッセイ中に、１種以上の分子および／またはイオン、例えば、タンパク質、薬物、ＤＮＡ、ＲＮＡ、核酸、核酸配列、ホルモン、グルコース、インスリン、酵素、真菌、細菌、例えば、病原性細菌、ウイルスの有無および量を検出する、および／またはそれらを単離する、および／または精製するための、
    請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイスの使用。