JP2015163395A5

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Publication number: JP2015163395A5
Application number: JP2015015629A
Authority: JP
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2035-01-29

Description

図３ｂおよび４ｂに包括的に示されているように、可動部材１１０の作動は力発生装置４００からの力によって生じうる。いくつかの実施形態では、力発生装置４００は、磁石または電磁石であってよいが、力発生装置４００は、可動部材１１０に力を加え、第１位置（図３ａ）から第２位置（図３ｂ）に動かす、静電的、圧電的または他の手段であってもよい。磁力が用いられる場合、可動部材中に内包された（inlaid）内包ＮｉＦｅパーマロイの領域などの透磁性機構（feature）の使用によって作用を強めることができる。この内包機構は、可動部材１１０中に埋め込まれていてもよく、参照番号１１０は可動部材とこれに内包された透磁性材料とを指す。内包された材料の境界は、可動部材１１０の境界のちょうど内側にある。このような内包された機構の設計および加工に関する詳細は、含まれている‘０９５出願に見ることができる。この透磁性機構と力発生装置４００（ここでは外部磁石）との間に生じる磁力は、第１位置（図３ａ）から第２位置（図３ｂ）への動きを生じうる。

力発生装置４００は、可動構造１１０自体に力を発生させる装置であり、可動構造の動きを生じさせる。この力発生装置４００は、図６に破線で示されるように、ＭＥＭＳ粒子操作装置１０に直接機械的に結合されていなくともよい。たとえば、力発生装置４００は、ＭＥＭＳ粒子操作装置１０に内包された透磁性材料に静磁力を生じさせる磁束源であってよい。したがって、束発生装置４００は、磁心と巻線を備えた電磁石であってよい。図３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに示されるように、この力は、可動バルブ１１０を力発生装置４００に引きつけ、分離チャネル１２２を開放し、廃棄チャネル１４０を閉鎖する。重要なことに、力発生装置４００は、ＭＥＭＳ粒子操作装置１０内ではなく、粒子分離システム１０００に設けられてよい。上述のように、これは、ＭＥＭＳ粒子操作装置１０のコストおよび複雑性を低下させる。別のオプションのレーザ１４１０が第２の光学チャネルを提供するために含まれてもよい。

検出領域２０１を通過する際、標的粒子が検査領域２０１に存在していることを示す信号が検出器１３００によって生成される。既知の遅延の後、検出された標的粒子を流体の流れ内の他の成分から分離するため、分離ゲート、すなわち、可動バルブ１１０が開放されるべきことを示す信号がコントローラ１９００によって生成される。可動ＭＥＭＳバルブ１１０は、透磁性材料を含み、磁力が磁界の存在下で生じうる。信号がコントローラ１９００によって生成されると、力発生装置４００に向かって可動バルブを引きつける力が、埋め込まれた透磁性材料内に生じる。この動きは廃棄チャネル１４０を閉鎖し、分離チャネル１２２へと標的粒子を向かわせる。分離されたサンプルは、その後、分離チャネル１２２の端にある、分離されたサンプルを保持する分離レザバから収集される。

Claims

粒子操作システムであって、
粒子操作装置と、
サンプル流体が流れる、前記粒子操作装置の上流の１つ以上の微細加工入力チャネル、および、サンプル流体が流れる、前記粒子操作装置の下流の１つ以上の微細加工出力チャネルと、
１つ以上の前記微細加工チャネルの乾燥状態または間近の乾燥状態を検出し、当該状態を検出したときに信号を発するセンサと、
前記１つ以上の微細加工入力チャネルと前記１つ以上の微細加工出力チャネルとの間の制御された順方向の流れを確立し、次いで、前記センサから前記信号を受信したとき、前記１つ以上の微細加工出力チャネルと前記１つ以上の微細加工入力チャネルとの間の流れを逆転させる、流体制御手段と、
を備えており、
前記粒子操作装置は、基板表面上に形成された微細加工粒子分離機構部を備えており、前記サンプル流体は、標的粒子および非標的物質を含んでいる、
ことを特徴とする粒子操作システム。
前記微細加工粒子分離機構部は、力に応じて、標的粒子を、前記微細加工入力チャネルから１つの微細加工分離出力チャネルに向かわせるように動き、
前記粒子分離機構部の前記標的粒子の向きを変える動きは、実質的に前記基板表面に平行な平面内である、
請求項１記載の粒子操作システム。
前記入力チャネル内の流れは、前記微細加工分離出力チャネル内の流れに実質的に逆平行であり、
前記力は磁力であり、
前記入力チャネルおよび前記分離出力チャネルに対して直交した廃棄出力チャネルが設けられており、
前記センサから前記信号が受信されたとき、前記流体制御手段によって前記廃棄チャネルおよび前記入力チャネルとの間で流れが逆転される、
請求項２記載の粒子操作システム。
前記微細加工粒子分離機構部はさらに、
前記微細加工粒子分離機構部内に内包された透磁性材料と、
前記微細加工粒子分離機構部の外部の磁束の源と、
前記微細加工粒子分離機構部が形成された基板と、
を備えており、
前記磁束は、前記微細加工粒子分離機構部を動かすよう、前記内包された透磁性材料と相互作用し、
前記微細加工粒子分離機構部は、前記磁束の源が活性化されたとき、第１位置から第２位置に動く、
請求項１記載の粒子操作システム。
前記センサは、１つ以上の前記微細加工チャネル内の、流体圧力、光学特性、粘度、キャパシタンスおよび流体抵抗の１つ以上に基づいて乾燥状態または間近の乾燥状態を検出する、請求項１記載の粒子操作システム。
前記センサは、入力レザバ、分離レザバないしは廃棄レザバの状態、または、これらのレザバと前記粒子操作装置との間のチャネルの状態、または、分離時間の持続時間、または、前記システムが記録した事象の数、の１つ以上に基づいて、前記乾燥状態または間近の乾燥状態を検出する、請求項１記載の粒子操作システム。
前記粒子分離機構部が前記第１位置にあるとき、前記微細加工入力チャネルと廃棄チャネルとの間に流路が形成され、前記粒子分離機構部が前記第２位置にあるとき、前記微細加工入力チャネルと前記微細加工分離出力チャネルとの間に流路が形成される、請求項２記載の粒子操作システム。
前記流体制御手段は、前記第１位置にある前記微細加工粒子分離機構部での流体の方向を逆転させる、請求項７記載の粒子操作システム。
前記流体制御手段は、前記第２位置にある前記微細加工粒子分離機構部での流体の方向を逆転させる、請求項７記載の粒子操作システム。
通常分離の間に順方向の流れ方向を維持するように前記流体制御手段を制御し、前記センサから前記信号を受信したとき、前記流体の方向を逆転させるコントローラをさらに備えている、請求項１記載の粒子操作システム。
前記センサから前記信号を受信したとき、前記コントローラは湿潤状態維持アルゴリズムを呼び出す、請求項１０記載の粒子操作システム。
前記湿潤状態維持アルゴリズムは、
検査レーザの出力の低下、変更または停止、
電源の出力の低下、変更または停止、
ポンプの出力の低下、停止または逆転、
音声アラームの発声、
警告メッセージの送出
の１つ以上を含む、
請求項１１記載の粒子操作システム。
粒子操作装置を用いた粒子操作方法であって、
粒子操作装置を設けるステップと、
前記粒子操作装置の上流の１つ以上の微細加工入力チャネル、および、前記粒子操作装置の下流の１つ以上の微細加工出力チャネルを設けるステップと、
通常動作の間、微細加工入力チャネルを介して、前記１つ以上の微細加工出力チャネルに流体を流すステップと、
微細加工チャネルが乾燥しているか、または、乾燥間近であるかを検知するステップと、
乾燥状態を示す信号を出力するステップと、
前記信号を受信したときに、前記１つ以上の微細加工入力チャネルと前記１つ以上の微細加工出力チャネルとの間の前記流れを逆転させるステップと、
を含み、
前記粒子操作装置は、基板表面上に形成された微細加工粒子分離機構部を備えており、
前記サンプル流体は、標的粒子および非標的物質を含んでいる、
方法。
前記微細加工粒子分離機構部は、力に応じて標的粒子を微細加工入力チャネルから微細加工分離出力チャネルへの向きを変えるよう動き、
前記標的粒子の向きを変える前記粒子分離機構部の動きは、実質的に前記基板表面に平行な面内にあり、
前記微細加工粒子分離機構部は、前記力がかかったときに、前記粒子の向きを変えるよう、第１位置から第２位置に動く、
請求項１３記載の方法。
前記入力チャネル内の流れは、前記分離出力チャネル内の流れに実質的に逆平行であり、
前記力は磁力であり、
廃棄出力チャネルは前記入力チャネルおよび前記分離出力チャネルに実質的に直交しており、
前記信号を前記センサから受信したとき、前記廃棄チャネルと前記入力チャネルとの間の流れを逆転する、
請求項１４記載の方法。
前記流れを逆転させるステップの後、検査レーザの出力の低下、変更または停止；電源の出力の低下、変更または停止；ポンプの出力の低下、停止または逆転；音声警告の発生；および警告メッセージの送出の１つ以上を行うステップをさらに含む、請求項１３記載の方法。
前記のマイクロ流体チャネルが乾燥間近であることの検知は、１つ以上の微細加工チャネル内の流体圧力、光学特性、粘度、キャパシタンス、流体抵抗の１つ以上の変化、または、前記サンプルの量がほぼ枯渇していることを検知するステップを含む、請求項１３記載の方法。
前記流体制御手段は、前記第１位置にある前記微細加工粒子分離機構部での流体の流れの方向を逆転させる、請求項１５記載の方法。