JP2022547017A - マイクロ流体デバイスをクランプするための装置および方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのマイクロ流体デバイス（１０）)をクランプするのに適した装置（１）は、流体入口（２４）を有する流体密封チャンバ（２０）であって、チャンバ（２０）内のクランプ流体の圧力の作用下でマイクロ流体デバイス（１０）の少なくとも１つの変形可能部を圧縮することによってクランプされるマイクロ流体デバイス（１０）を収容するように構成された流体密封チャンバ（２０）と、クランプ動作中にチャンバ（２０）内のクランプ流体の圧力がマイクロ流体デバイス（１０）内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、マイクロ流体デバイス（１０）内の灌流流体の圧力を調整するように構成された灌流流体管理システム（８）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置および方法に関する。

マイクロ流体力学の分野では、化学的接着またはボルト、Ｃクランプ、磁石またはシャフトならびにレバーを有する剛性プレートなどの機械システムを使用してマイクロ流体デバイスをクランプすることが知られている。化学的接着方法は、適合する材料および許容圧力範囲に関して限定的である。機械システムは、均一な締め付け圧力、ひいては均一な封止を達成するために、精密で頑丈な幾何学的形状および調整に依存する。

これらの欠点に対して、本発明は、より具体的には、装置の単純な構造を用いて、マイクロ流体デバイスの表面全体における均一なクランプ力、ひいては均一な封止を確実にすることができる、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置および方法を提案することによって改善することを意図しており、本発明の装置および方法は、例えば監視目的で、マイクロ流体デバイスへのアクセスをさらに提供し、場合によっては高密度のマイクロ流体デバイスと共に、必要に応じて複数のマイクロ流体デバイスをまとめてクランプすることを可能にする。

この目的のために、本発明の主題は、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置であって、
－流体入口を有する流体密封チャンバであって、チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下でマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの変形可能部を圧縮することによってクランプされるマイクロ流体デバイスを収容するように構成された流体密封チャンバと、
－クランプ動作中にチャンバ内のクランプ流体の圧力がマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力を調整するように構成された灌流流体管理システムと
を備える装置である。

一実施形態によれば、灌流流体管理システムは、少なくとも１つの圧力コントローラを備える。圧力制御が不十分な容積ポンプまたは他の流れ発生装置ではなく、圧力コントローラを使用することにより、確実に灌流流体の流れが安定し、クランプの鍵となる各マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力の制御が改善される。特に、電子フィードバックループで制御される圧力発生装置である電子圧力コントローラは、灌流流体の圧力のより良好な瞬時制御を可能にする。

一実施形態によれば、該装置は、チャンバ内のクランプ流体の圧力を調整するように構成されたクランプ流体管理システムと、クランプ動作中にチャンバ内のクランプ流体の圧力がマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、クランプ流体管理システムおよび灌流流体管理システムの両方を駆動するように構成された制御ユニットとを備える。制御ユニットがクランプ流体管理システムおよび灌流流体管理システムの両方を駆動するように構成されるそのような実施形態は、マイクロ流体デバイスのクランプをその灌流状態に応じて調整することを可能にし、ひいては、任意の作動状態において効率的なクランプを確実にする。制御ユニットは、協働して作動するいくつかの制御モジュールを含み得る。

したがって、本発明の特定の実施形態は、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置であって、
－流体入口を有する流体密封チャンバであって、チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下でマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの変形可能部を圧縮することによってクランプされるマイクロ流体デバイスを収容するように構成された流体密封チャンバと、
－クランプ動作中にチャンバ内のクランプ流体の圧力が前記マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力を調整するように構成された灌流流体管理システムであって、少なくとも１つの圧力コントローラを備える灌流流体管理システム（８）と、
－チャンバ内の前記クランプ流体の圧力を調整するように構成されたクランプ流体管理システムであって、ダクトを介してチャンバの流体入口に接続された圧力源を備える、クランプ流体管理システムと、
－クランプ動作中にチャンバ内のクランプ流体の圧力がマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、クランプ流体管理システムおよび灌流流体管理システムの両方を駆動するように構成された制御ユニットと
を備える装置である。

本発明の枠内において、マイクロ流体デバイスは、単一のマイクロ流体チップまたはマイクロ流体チップのスタックであり得る。マイクロ流体チップは、典型的には、０．５ｍｍ^２以下の断面積を有する内部チャネルを備える。マイクロ流体チップはモノリシックであり得、チャネルはチップを構成する材料内に形成される。変形形態として、マイクロ流体チップは、間にチャネルを画定するバックプレートおよびカバープレートを備え得る。この場合、バックプレートおよびカバープレートの各々は、剛性プレート（例えば、ガラス、またはポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）もしくは環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）などの硬質ポリマーで作製された）であり得る、またはエラストマープレート（例えば、例えばシリコーンで作製された）であり得る。マイクロ流体チップのバックプレートおよびカバープレートの両方が剛性プレートである場合、マイクロ流体チップは、バックプレートとカバープレートとの間にエラストマーシール（例えば、ポリジメチルシロキサンで作製された）を備え得る。

上記のいずれの構成においても、チャネルの内部と外部との圧力差によりマイクロ流体チップが変形する場合がある。モノリシックマイクロ流体チップの場合、チャネル内の過剰圧力は、チャネルの容積の増加およびチップを構成する材料の変形を引き起こす場合があり、材料の破裂および漏れを発生させる可能性が高い亀裂または通路の出現につながりやすい。剛性部品および／またはエラストマー部品であり得るいくつかの部品を含むマイクロ流体チップの場合、チャネル内の過剰圧力は、マイクロ流体チップの構成部品の変形およびその相対変位を引き起こす場合があり、この場合もまた、漏れを発生させる可能性が高い通路の出現につながりやすい。これらのいずれの場合においても、マイクロ流体チップは、モノリシックマイクロ流体チップの場合にチップを構成する材料である、または複数部品のチップの場合に少なくとも１つの剛性またはエラストマー構成部品である、チャネル内の過剰圧力の影響下で変形される少なくとも１つの変形可能部をチャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下で圧縮することによってクランプされ得る（すなわち、マイクロ流体チップのチャネルが閉鎖され得る）。

本発明の枠内において、チャンバ内に収容されるクランプ流体は、気体、液体、またはそれらの組み合わせであり得る。マイクロ流体デバイス内で循環される灌流流体は、気体、液体、ゲル状もしくは半ゲル状流体、またはそれらの組み合わせであり得る。灌流流体の例としては、例えば、気体混合物、水性粒子または細胞懸濁液、非水性粒子懸濁液、多相液体、水性または非水性溶液、ゲル状または半ゲル状粒子または細胞懸濁液が挙げられる。いくつかの灌流流体がマイクロ流体デバイス内で循環され得、その場合、異なる灌流流体の循環を互いに独立して取り扱うために複数の灌流ラインが有利に使用され得る。

本発明の装置は、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの変形可能部の均一かつ全方向の圧縮によって、チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下で、チャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスまたは各マイクロ流体デバイスをクランプすることを可能にし、その結果、最適なクランプ均一性を保証する。したがって、高い作動灌流圧力の場合でも、またはマイクロ流体デバイスのチャネル内に圧力差もしくは圧力勾配が存在する場合でも、マイクロ流体デバイス内の漏れまたは破損を防止することが可能である。

非常に有利には、本発明の装置はさらに、複数のマイクロ流体デバイスを１つの同じチャンバ内でまとめてクランプすることを可能にする。チャンバ内に存在する各マイクロ流体デバイスに印加される、すなわち、チャンバ内のクランプ流体の圧力とマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力との圧力差から生じる正味のクランプ力は、容易に制御され得る。エラストマーバックプレートおよび／またはエラストマーカバープレートを備えるマイクロ流体デバイスの場合、クランプ圧力はまた、使用時にマイクロ流体デバイスの内側と外側との圧力差を低減し、その結果、エラストマー材料の変形を低減し、マイクロ流体デバイスのチャネルの容積の変動を制限し得るという点で有利である。

一実施形態によれば、チャンバ内のクランプ流体の圧力とマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力との差は、０．０５バール以上、好ましくは０．１バール以上に維持される。このような最小の圧力差により、確実にマイクロ流体デバイスの変形可能部（複数可）が十分に圧縮されて、従来の作動状態でのマイクロ流体デバイスの封止が保証される。加えて、このような圧力差は、漏れが生じた場合に、確実に流れがマイクロ流体デバイスから外へ出ることができないようにし、これは、灌流流体が有害物質を含有する場合に特に有利である。

一実施形態によれば、制御ユニットは、圧力センサからチャンバ内のクランプ流体の圧力の測定値およびマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力の測定値を受信し、受信した測定値に応じてクランプ流体管理システムを駆動し、場合によっては灌流流体管理システムも駆動するように構成される。このようにして、マイクロ流体デバイスを最適に封止するために、マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力とチャンバ内のクランプ流体の圧力との相対的な調整が行われ得る。一実施形態では、チャンバ内のクランプ流体の圧力は、固定値に維持され得、マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力の連続調整は、マイクロ流体デバイスを最適に封止するために行われ得る。別の実施形態では、チャンバ内のクランプ流体の圧力の連続調整は、マイクロ流体デバイスを最適に封止するために、マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力に応じて行われ得る。

一実施形態によれば、チャンバは、チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下でまとめてクランプされる複数のマイクロ流体デバイスをチャンバの内容積内に収容するように構成される。このようにして、本発明の装置は、チャンバ内のクランプ流体の圧力がマイクロ流体デバイスの各々内の灌流流体の圧力よりも厳密に高い場合に、複数のマイクロ流体デバイスを同時にクランプすることを可能にする。

一実施形態によれば、該装置は、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの壁を通して、クランプ動作中に、チャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスの内容物を監視し、および／またはチャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスの内容物に誘導を施すように構成された少なくとも１つの能動システムを備える。

一実施形態によれば、能動システムは、撮像システム（例えば、透過光撮像システム、反射光撮像システム、位相撮像システム、蛍光撮像システムなど）、分光システム（例えば、ＦＴＩＲ、ＵＶ分光システム、可視光分光システムなど）、干渉システムのように、クランプ動作中にマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの壁を通してチャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスの内容物を監視するように構成された光学監視システムである。監視システムはさらに、温度監視システム、熱量測定システム、電磁インピーダンス測定システム、またはマイクロ流体デバイスのチャネルの近傍へのアクセスを必要とする任意の他の監視もしくは測定システムであり得る。

一実施形態によれば、能動システムは、クランプ動作中に、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの壁を通して、チャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスのチャネル内でリソグラフィを実行するように構成されたリソグラフィシステムである。リソグラフィシステムは、マイクロ流体デバイスのチャネルの近傍へのアクセスを必要とする任意のタイプのリソグラフィシステム、例えば、可視光リソグラフィシステム、ＵＶリソグラフィシステム、ＥＵＶリソグラフィシステム、Ｘ線リソグラフィシステム、電子ビームリソグラフィシステム、フェムト秒リソグラフィシステム、動的マスク（例えば、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）もしくは液晶動的マスク）リソグラフィシステム、動的光源（例えば、ＬＥＤもしくはレーザアレイ）リソグラフィシステム、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。

本発明のクランプ装置は、クランプ動作中にマイクロ流体デバイスのチャネルに近接するチャンバ内でのリソグラフィシステムの使用が可能であることで、マイクロ流体デバイス内でリソグラフィ動作を実行することを可能にする。灌流可能なマイクロ流体デバイスにおいてリソグラフィを実行することは、いくつかの利点および能力をもたらし、特に、インフロー重合またはストップフロー重合を実行して、良好に制御された特性を有する微粒子を高スループットで生成することを可能にする、あるいは、異なるプレポリマー混合物、樹脂、顕色剤、顔料、抑制剤、活性剤、または他のタイプの反応物を注入し、その結果、リソグラフィを使用して製造能力を高めることを可能にする。

他の実施形態によれば、能動システムは、例えば、例えばマイクロ流体デバイス内の細胞の電気穿孔のために使用される電場発生システム、例えばマイクロ流体デバイス内で音響泳動を実行するために使用される音場生成システム、例えばマイクロ流体デバイスに内で磁性粒子の選別を行うために使用される磁場発生システム、例えばマイクロ流体デバイス内で光化学を実行するために使用される照明システム、例えばＰＣＲなどの化学反応を実行するためにマイクロ流体デバイスの一部を局所的に加熱または冷却するために使用される温度制御システムであり得る。この場合もまた、マイクロ流体デバイスの周囲全体へのアクセスが非常に有利である。

クランプ動作中にマイクロ流体デバイスのチャネルに近接して能動システムを使用できることは、特に、マイクロ流体デバイスの周囲へのアクセスを制限するまたは妨げるボルト、Ｃクランプ、磁石またはシャフトならびにレバーを有する剛性プレートなどの先行技術の機械的クランプシステムに勝る、本発明のクランプ装置の大きな利点である。一方、本発明のクランプ装置では、マイクロ流体デバイスへのアクセスは、クランプ動作中にその周囲全体において可能であるので、監視システムまたは任意の他のタイプの能動システムであり得る能動システムを、マイクロ流体デバイスのチャネルに可能な限り近接して使用することができる。

一実施形態によれば、該装置は、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの壁を通して、チャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスの内容物を撮像するように構成された撮像システムを備える。有利には、マイクロ流体デバイスの少なくとも１つの壁は、従来のカメラまたは別の適切な光学検出器を使用してマイクロ流体デバイスの内容積を撮像することができるように、撮像システムに有用な波長範囲において光透過性である。

一実施形態によれば、該装置は、クランプ動作中にチャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスの内容物を監視するように構成された監視システムを備え、制御モジュールは、監視システムの測定値に応じて灌流流体管理システムを駆動するように構成される。このようにして、該装置は、マイクロ流体デバイス内の作動状態を監視し、それに応じてマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力を調節することを可能にする。

一実施形態によれば、該装置は、クランプ動作中にマイクロ流体デバイスのチャネルの近傍に能動システムを位置決めするために、能動システムとチャンバ内に収容されているマイクロ流体デバイスとを互いに対して変位させるための変位システムを備える。能動システムは、例えば、監視システム、リソグラフィシステム、または特定の誘導を施すための任意の他の能動システムであり得る。一実施形態によれば、変位システムは、能動システムおよびマイクロ流体デバイスを互いに対して移動させて、それらを少なくとも１つの作動構成に位置決めするように構成される。

一実施形態によれば、チャンバは、マイクロ流体デバイスをチャンバに出し入れするための装填口を備え、装填口は、クランプ動作中に流体密に閉鎖される。一実施形態では、マイクロ流体デバイスを灌流流体管理システムと接続する少なくとも１つのチューブの流体密な貫通のためのスリーブが、装填口を閉鎖するためのドアの封止面に作られた開口部内に位置決めされる。

一実施形態によれば、チャンバは、灌流流体管理システム全体をチャンバの内容積内に収容するように構成される。この場合、マイクロ流体デバイスを灌流流体管理システムと接続するチューブ（複数可）は、灌流流体管理システムとマイクロ流体デバイスとの間の流体の循環に影響を与えないように、実質的に変形せずにチャンバ内のクランプ流体の圧力に耐えるように構成される。

別の実施形態によれば、チャンバは、その内容積内に灌流流体管理システムの一部のみを収容するように構成され、該装置は、マイクロ流体デバイスを灌流流体管理システムと接続する少なくとも１つのチューブの流体密な貫通を可能にするために、クランプ動作中にチャンバの壁の開口部内に位置決めされるように構成された少なくとも１つのスリーブを備える。

一実施形態によれば、スリーブは、マイクロ流体デバイスを灌流流体管理システムと接続するチューブを受容するように構成された少なくとも１つの穴を備え、この穴は、チャンバの内容積に向けられるように意図されたスリーブの内端とチャンバの外部に向けられるように意図されたスリーブの外端との間に延在し、チューブの周りで流体密に閉鎖される。一実施形態では、スリーブはチューブ上にオーバーモールドされる。別の実施形態では、スリーブは、スリーブの開放構成において穴へアクセスできるように可逆変形によって開放可能であり、穴は、スリーブが閉鎖されてチャンバの壁の開口部内に位置決めされたときにチューブの周りで流体密に閉鎖される。

一実施形態によれば、スリーブは、特に装填口の縁部と装填口を閉鎖するためのドアとの間の接合部に配置されることによって、チャンバの装填口を流体密に封止するように構成された封止部材である。

一実施形態によれば、チャンバは、その内容積内に灌流流体管理システムの一部のみを収容するように構成され、該装置は、チャンバの壁を貫通して延在する少なくとも１つの流体通路と、チャンバの内容積に向かう側のマイクロ流体デバイスに接続されたチューブと、チャンバの外側に向かう側の灌流流体管理システムに接続されたチューブとを接続するための流体通路の両端のコネクタとを含む接続ユニットとをチャンバの壁に備える。

一実施形態によれば、該装置は、クランプされるマイクロ流体デバイスを収容するように構成されたチャンバ内に少なくとも１つの支持体を備える。一実施形態では、該装置は、複数のマイクロ流体デバイスを収容するように構成された、チャンバ内に並置および／または重ねられた複数の支持体（例えば、棚、スロット、レール、ポスト、ラック、吸着カップ、フック、ピンセット、または磁石の形態）を備える。有利な実施形態では、支持体または各支持体は、チャンバの開放可能な壁、特にチャンバの装填口を閉鎖するように構成されたドアに取り付けられる。別の有利な実施形態では、支持体または各支持体は、レール、ホイールまたは他の案内手段によってチャンバ内に装填されるように構成されたフレーム構造（自動化され得る）に取り付けられる。

本発明の別の主題は、少なくとも１つの変形可能部を備える少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプする方法であって、
－マイクロ流体デバイスが灌流流体管理システムに接続され、流体入口を有するチャンバ内に位置決めされるステップと、
－チャンバがクランプ流体に対して流体密になるように封止されるステップと、
－チャンバが流体入口を通して供給されるクランプ流体で加圧されるステップと、
－チャンバ内のクランプ流体の圧力がマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるようにクランプ流体の圧力および灌流流体の圧力を印加して、チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下でマイクロ流体デバイスの少なくとも１つの変形可能部を圧縮することによってマイクロ流体デバイスがクランプされるステップと
を含む方法である。

一実施形態によれば、マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力は、クランプ動作中にマイクロ流体デバイスの内容物を監視する監視システムから測定値を受信し、受信した測定値に応じて灌流流体管理システムを駆動するように構成された制御モジュールによって制御される。

一実施形態によれば、複数のマイクロ流体デバイスは、チャンバ内部に位置決めされ、チャンバ内のクランプ流体の圧力が各々のマイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるようにクランプ流体の圧力および灌流流体の圧力を印加することによってチャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下でまとめてクランプされる。

一実施形態によれば、マイクロ流体デバイスまたは各マイクロ流体デバイスは、該装置のチャンバ内に導入する前に、マイクロ流体デバイスの内容積が封止された状態でその構成要素が組み立てられるように「事前クランプ」され、クランプ流体によるチャンバの加圧中にクランプ流体がマイクロ流体デバイス内に浸透する（クランプに悪影響を及ぼすことになる）ことを回避する。マイクロ流体デバイスまたは各マイクロ流体デバイスのそのような「事前クランプ」は、例えば、マイクロ流体デバイスの構成要素間に挿入された接着剤によって、マイクロ流体デバイスの縁部の少なくとも一部を覆う接着テープによって、または任意の他の適切な組立方法によって実現され得る。

本発明の特徴および利点は、単なる例として添付図面を参照しながら示されている、本発明の装置および方法の実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。

流体密封チャンバの閉鎖構成における、本発明の第１の実施形態に係る少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置の概略断面図である。 流体密封チャンバの開放構成における図１と同様の図である。 剛性バックプレート、剛性カバープレート、およびバックプレートとカバープレートとの間のエラストマーシールを備え、マイクロ流体デバイスのチャネルがカバープレートのみによって画定される、図１の装置でクランプされるマイクロ流体デバイスの非限定的な例の上面図である。 マイクロ流体デバイスのチャネルが省略された、図３のマイクロ流体デバイスの斜視図である。 図４の平面Ｖに沿った断面図である。 図５の細部ＶＩの拡大図である。 マイクロ流体デバイスのエラストマーシールが流体密封チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下で弾性的に変形された状態のマイクロ流体デバイスのクランプ構成における図６ａと同様の図であり、エラストマーシールの変形が例示のために誇張された図である。 図１の装置でクランプされるマイクロ流体デバイスの第１の変形形態についての図６ａと同様の図であり、マイクロ流体デバイスのチャネルがバックプレートおよびカバープレートの両方によって画定されて、２段マイクロ流体回路を形成する図である。 エラストマーシールが流体密封チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下で弾性的に変形された状態のマイクロ流体デバイスのクランプ構成における図７ａと同様の図であり、エラストマーシールの変形が例示のために誇張された図である。 図１の装置でクランプされるマイクロ流体デバイスの第２の変形形態についての図６ａと同様の図であり、エラストマーシールがマイクロ流体デバイスのバックプレートのチャネルおよびカバープレートのチャネルと位置合わせされたパターンに従ってカットされた図である。 エラストマーシールが流体密封チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下で弾性的に変形された状態のマイクロ流体デバイスのクランプ構成における図８ａと同様の図であり、エラストマーシールの変形が例示のために誇張された図である。 マイクロ流体デバイスがモノリシックである、図１の装置でクランプされるマイクロ流体デバイスの第３の変形形態についての図６ａと同様の図であり、マイクロ流体デバイスがクランプ圧力によって相殺されないマイクロ流体デバイスのチャネル内の灌流流体の過剰圧力による変形状態で示されており、マイクロ流体デバイスを構成する材料の変形が例示のために誇張された図である。 マイクロ流体デバイスの構成材料が流体密封チャンバ内のクランプ流体の圧力の作用下で平面構成に戻った状態のマイクロ流体デバイスのクランプ構成における図９ａと同様の図である。 図１の細部Ｘの拡大図である。 図１０の線ＸＩに沿った断面図である。 図１１の線ＸＩＩに沿った断面図である。 灌流流体管理システムを装置の流体密封チャンバ内にクランプされるマイクロ流体デバイスと接続するチューブの流体密な貫通を可能にする封止部材の変形形態についての図１０と同様の図である。 図１３の線ＸＩＶに沿った断面図である。 図１４の線ＸＶに沿った断面図である。 図１の細部ＸＶＩの拡大図である。 流体密封チャンバの閉鎖構成における、本発明の第２の実施形態に係る少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置の概略断面図である。 図１７の細部ＸＶＩＩＩの拡大図である。 流体密封チャンバの閉鎖構成における、本発明の第３の実施形態に係る少なくとも１つのマイクロ流体デバイスをクランプするための装置の概略断面図である。

図１は、本発明の第１の実施形態の装置１であり、装置１のチャンバ２０内に配置されている複数のマイクロ流体デバイス１０をクランプするための装置１を示す。図示されている非限定的な例では、各マイクロ流体デバイス１０は、いずれもポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）製のバックプレート１１およびカバープレート１２と、バックプレート１１とカバープレート１２との間に挿入されたポリジメチルシロキサン製のエラストマーシール１３とを備えるマイクロ流体チップである。図３～図５に見られるように、バックプレート１１およびカバープレート１２は、チャネル１４の長い長さを維持しながらマイクロ流体デバイス１０の面積を最小にするために、蛇行形状トラックを有する複数のチャネル１４をバックプレート１１とカバープレート１２との間に画定する。各マイクロ流体デバイス１０は、蛇行形状トラックの両端に入口ポート１５および出口ポート１６を含み、これらは、チャネル１４内で灌流流体を循環させるように、一対の供給ライン８５、８５’と接続されるように構成される。

各マイクロ流体デバイス１０は、装置１のチャンバ２０内に導入する前に、有利には、マイクロ流体デバイス１０の縁部の少なくとも一部を覆う、図５に示される接着テープ１８で「事前クランプ」される。このようにして、マイクロ流体デバイス１０の構成要素は、マイクロ流体デバイス１０の内容積が封止された状態で組み立てられ、クランプ流体がチャンバ２０の加圧中にマイクロ流体デバイス１０内に浸透する（クランプに悪影響を及ぼすことになる）ことを回避する。

図６ａ、図７ａ、図８ａ、図９ａに非限定的に示されるように、マイクロ流体デバイス１０のチャネル１４は、異なる輪郭を示し得る。図６ａに示される第１の例では、マイクロ流体デバイス１０のカバープレート１２のみに空洞が設けられ、各チャネル１４がバックプレート１１を覆うエラストマーシール１３とカバープレート１２の空洞との間に形成されて、１段マイクロ流体回路が形成される。図７ａに示される第１の変形形態では、各チャネル１４は、バックプレート１１およびカバープレート１２にそれぞれ設けられた２つの相補的空洞間に形成され、エラストマーシール１３は、チャネル１４を２つの重ね合わされたコンパートメントに分割する。したがって、この第１の変形形態では、２段マイクロ流体回路が形成される。図８ａは、チャネル１４に対応するエラストマーシール１３の穿孔１３０により、マイクロ流体回路の下段と上段との間が相互連通されることを除いて、図７ａの第１の変形形態と同様のマイクロ流体デバイス１０の第２の変形形態を示す。図９ａは、マイクロ流体デバイスがモノリシックであり、チャネル１４がチップを構成する材料内に形成される、マイクロ流体デバイス１０の第３の変形形態を示す。

図１および図２に示される例において、装置１は、本体２１とカバー２２との組み合わせによって形成される容器２を備える。図１に示されている容器２の閉鎖構成では、本体２１およびカバー２２は、それらの間に、流体入口２４を有する流体密封チャンバ２０を画定する。チャンバ２０は、その内容積内に、チャンバ内に存在するクランプ流体の圧力の作用下でまとめてクランプされる複数のマイクロ流体デバイス１０を収容するように構成される。より正確には、チャンバ２０は、流体入口２４を通して供給されるクランプ流体で加圧され、チャンバ２０内に存在するマイクロ流体デバイス１０は、クランプ流体の圧力Ｐの作用下でそれらの変形可能部の圧縮によってクランプされる。図６ａ～図６ｂ、図７ａ～図７ｂ、図８ａ～図８ｂ、図９ａ～図９ｂに概略的に示されるように、変形可能部はそれぞれ、図６ａ～図６ｂ、図７ａ～図７ｂ、図８ａ～図８ｂの例のバックプレート１１とカバープレート１２との間のエラストマーシール１３、および図９ａ～図９ｂの例のモノリシックチップを構成する材料である。

装置１の一実装形態によれば、クランプ流体は、加圧空気などの気体である。装置１の別の実装形態によれば、クランプ流体は、チャンバ２０の内容積を部分的に、例えばその内容積の約８０％を充填するように容器２の本体２１内に収容された熱媒液（例えば、水または油）の組み合わせであり、チャンバ２０の内容積の残りの部分は、流体入口２４を通して供給される加圧空気で満たされる。図１および図２に示されるように、本体２１の底部には、マイクロ流体デバイス１０内で実現される動作が特定の作動温度を必要とする場合にクランプ流体の加熱および／または冷却を可能にする熱交換器２７が設けられる。

図１および図２に明確に示されるように、装置１は、容器２の本体２１およびカバー２２の両方を支持するフレーム９を備え、チャンバ２０を開放するために本体２１に対してカバー２２を変位させることができる。図１に示されるチャンバ２０の封止構成では、カバー２２は、クランプ流体に対して流体密に本体２１の開口部２５を閉鎖し、カバー２２と本体２１との間の空間は、封止部材３、２１１、２２１によって封止される。カバー２２は、封止部材３、２１１、２２１を圧縮状態に維持する締結ねじ２８によって、本体２１に対して封止構成に保持される。図２に示されるように、締結ねじ２８を取り外すと、カバー２２に接続された昇降アーム２９を上方に移動させることにより、カバー２２を本体２１から分離することができる。昇降アーム２９の移動を案内するために、フレーム９は、有利には、電動ボールねじアクチュエータと、昇降アーム２９の摺動端２９１が上下に摺動することができる案内レール９１とを備える。

容器２の本体２１およびカバー２２の構造は、ステンレス鋼などの適切な厚さの金属薄板で作製され、そのことにより、容器２は頑丈になり、クランプに必要な圧力レベルに耐えることができる。本体２１およびカバー２２のそれぞれについて、金属接片は断熱材２３で裏打ちされる。加えて、カバー２２の金属接片は、カバー２２が本体２１の開口部２５を閉鎖するときに、本体２１の内容積内に収容されるように意図されたラック構造２６を形成する。ラック構造２６は、マイクロ流体デバイス１０が配置され得る支持要素２６０を含む。ラック構造２６はさらに、チャンバ２０内に収容されているマイクロ流体デバイス１０の内容物を監視するように構成された監視システム５と、監視システム５の撮像ヘッド５１およびマイクロ流体デバイス１０をチャンバ２０内で互いに対して変位させるように構成された変位システム７とを支持する。

図示されている例では、監視システム５は、位相撮像システムと蛍光撮像システムの両方を含む撮像ヘッド５１を備える。より具体的には、図１６の拡大図に最もわかりやすく示されているように、撮像ヘッド５１はＵ字形構造を備え、Ｕ字の第１のアームは位相差光源５２を担持し、Ｕ字の第２のアームは撮像アーム５４および蛍光撮像モジュール５６を担持する。位相差光源５２は、電界発光ダイオード（ＬＥＤ）５２１と、コリメーションレンズ５２２と、光路に対して４５°に位置決めされたミラー５２３と、位相環５２４と、集光器５２５とを含む。位相差光源５２に対向する側では、撮像アーム５４は、位相撮像および蛍光顕微鏡法の両方に適した多目的対物レンズ５４１と、レンズ５４２と、光路に対して４５°に位置決めされた２つのミラー５４３、５４４と、カメラ５４５とを含む。蛍光撮像モジュール５６は、撮像アーム５４に挿入され、励起光源５６１（例えば、レーザ）と、発散レンズ５６２と、光路に対して４５°に位置決めされたダイクロイックミラー５６３とを含み、前記ダイクロイックミラー５６３は、励起光源５６１の光を反射し、他の波長を透過するように構成される。

チャンバ２０内に収容されているマイクロ流体デバイス１０の内容物の位相差画像を生成するために、マイクロ流体デバイス１０は、Ｕ字形撮像ヘッド５１の空間内で、集光器５２５から作動距離の位置に配置される。次に、位相差光源５２のＬＥＤ５２１がオンにされ、その光はレンズ５２２によってコリメートされ、ミラー５２３によって反射され、位相環５２４によって空間的にフィルタリングされ、集光器５２５によってマイクロ流体デバイス１０に向かって集光される。マイクロ流体デバイス１０およびその内容物は光を透過し、透過光の一部は、マイクロ流体デバイス１０から作動距離に位置決めされた対物レンズ５４１によって集光される。集光された光は、２つのミラー５４３、５４４上で反射し、ダイクロイックミラー５６３を通過した後に、対物レンズ５４１によってコリメートされ、レンズ５４２によって収束されて、カメラ５４５のセンサ面上に画像を形成する。

チャンバ２０内に収容されているマイクロ流体デバイス１０の内容物の蛍光画像を生成するために、蛍光光源５６１がオンにされ、そのビームが発散レンズ５６２によって拡大され、ダイクロイックミラー５６３およびミラー５４３によって方向転換され、レンズ５４２によってコリメートされた後、マイクロ流体デバイス１０内の対物レンズ５４１によって焦点面に集束される。照明領域から蛍光発光によって放出された光は、２つのミラー５４３、５４４上で反射し、ダイクロイックミラー５６３を通過した後、対物レンズ５４１によって部分的に集光され、レンズ５４２によってコリメートおよび収束されて、カメラ５４５のセンサ面上に画像を形成する。

撮像ヘッド５１とチャンバ２０内で監視されるマイクロ流体デバイス１０との相対位置を調整するために、装置１は、いくつかの電動ボールねじアクチュエータおよび関連する案内レール、すなわち、ラック構造２６上に実質的に垂直に取り付けられた第１の案内レール７１（撮像ヘッド５１が上下に摺動することができる）と、同様にラック構造２６上に実質的に垂直に取り付けられた第２の案内レール７３（スライダ７４が上下に摺動することができる）と、スライダ７４上に実質的に水平に取り付けられた第３の案内レール７５（把持ヘッド７６が横方向に摺動することができる）とを含む変位システム７を備える。当然ながら、変位システム７はさらに、特に図１、図２、図１６の平面からの移動を可能にする追加の変位手段を備える場合があり、その結果、撮像ヘッド５１は、マイクロ流体デバイス１０の表面の大部分に対向して移動され得る。明確にするために、そのような横方向変位手段は図示されていない。変形形態（図示せず）では、変位システム７はさらに、マイクロ流体デバイス１０の周囲で撮像ヘッド５１を移動させるように構成されたロボットアームであり得る。

把持ヘッド７６は、吸着カップ７８によって、ラック構造２６の支持要素２６０上に最初に位置決めされたマイクロ流体デバイス１０を把持し、案内レール７３、７５に沿って摺動することによってＵ字形撮像ヘッド５１の空間に向かってマイクロ流体デバイス１０を変位させるように構成される。加えて、撮像ヘッド５１は、案内レール７１に沿って摺動することによって、空間内に位置決めされたマイクロ流体デバイス１０に対して垂直に移動し、対物レンズ５４１の焦点面内で撮像されるように被写体を調整するように構成される。高品質位相差撮像を行うために、位相差光源５２と撮像アーム５４との間の距離は、マイクロ流体デバイス１０の厚さならびに屈折特性およびその内容物に応じて調整される。

当然のことながら、より高度な撮像デバイス（例えば、複数の励起光源、超短衝撃光源、他のタイプの波長フィルタおよび／または共焦点機能を備える）もまた、チャンバ２０内に取り付けられる監視システム５、ならびにチャンバ２０内に収容されているマイクロ流体デバイス１０の内容物に特定の誘導を施すための他のタイプの能動システムとして使用され得る。

フレーム９はさらに、クランプ流体管理システム６および灌流流体管理システム８を含む装置１の他の部分を支持する。クランプ流体管理システム６は、圧力源を用いてチャンバ２０内のクランプ流体の圧力を調整するように構成され、灌流流体管理システム８は、別の圧力源を用いてチャンバ２０内に存在する各マイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力を調整するように構成される。マイクロ流体デバイス１０をクランプするためには、チャンバ２０内のクランプ流体の圧力は、マイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力よりも厳密に高い。この動作状態は、以下で説明する制御モジュール６１、８０などのいくつかの制御モジュールを含み得る制御ユニットによって自動的に制御され得る。典型的には、チャンバ２０内のクランプ流体の圧力とマイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力との差は、０．０５バール以上、好ましくは０．１バール以上に維持される。

図示されている例では、クランプ流体管理システム６は、ダクト６４を介してチャンバ２０の流体入口２４に接続された圧力源６２（ここではポンプ）を備える。弁６３および空気取入口６６を有する圧力センサ６５はそれぞれ、圧力源６２の出力部におけるクランプ流体の流れを調節し、チャンバ２０内に供給されるクランプ流体の圧力を測定するために、ダクト６４内に配置される。制御モジュール６１は、チャンバの内容積とチャンバの外部との圧力差が少なくとも０．５バール、好ましくは少なくとも１バール、より好ましくは少なくとも３バールになるように、確実にクランプ流体の圧力がチャンバ２０の加圧を可能にするように構成される。

図示されている例では、灌流流体管理システム８は、複数の反応物タンク８１１～８１４および反応物タンクの出口にある弁８１５のアレイを備える反応物モジュール８１であって、反応物タンクの入口が弁８１９のアレイを介して２つの電子圧力コントローラ８１７、８１８に接続される、反応物モジュール８１と、それぞれが圧力センサ８３、８３’を備える２つの灌流ライン８２、８２’であって、弁８１５のアレイが１つまたは複数の反応物タンク８１１～８１４と灌流ライン８２、８２’との接続を確立するように構成される、２つの灌流ライン８２、８２’と、灌流ライン８２、８２’の少なくとも一方とチャンバ２０内に位置決めされた少なくとも１つのマイクロ流体デバイス１０との間の接続を確立するように構成された弁８４のアレイであって、灌流ライン８２、８２’それぞれをマイクロ流体デバイスの入口ポート１５および出口ポート１６に接続する一対の供給ライン８５、８５’を通して各マイクロ流体デバイス１０に供給される、弁８４のアレイと、灌流ライン８２、８２’がそれぞれの弁８６、８６’を介して接続されるパージライン８７であって、圧力センサ８８を備えるパージライン８７と、廃棄物タンク８９とを備える。灌流流体管理システム８はさらに、各マイクロ流体デバイス１０内に分配される灌流流体の圧力を調節するために、圧力コントローラ８１７、８１８および弁８１９、８１５、８４、８６、８６’を制御する制御モジュール８０を備える。

複数の反応物タンク８１１～８１４が弁アレイ８１９を介して圧力コントローラ８１７、８１８に結合されている反応物モジュール８１の構造により、圧力コントローラ８１７、８１８の数を灌流ラインの数、すなわち図示されている例では２つの灌流ライン８２、８２’に減らすことができる。２つの灌流ライン８２、８２’の存在は、一方のラインがマイクロ流体デバイス１０の投入に使用され、他方のラインがマイクロ流体デバイス１０の排出に使用され、灌流ライン８２、８２’と反応物タンク８１１～８１４との間の接続の任意の構成を可能にする弁アレイ８１５を介して反応物タンク８１１～８１４に接続されるという点で有利である。容積ポンプまたは他の流れ発生装置ではなく、各マイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力を調節するための圧力コントローラ８１７、８１８を使用することにより、確実に灌流流体の流れが安定し、クランプの鍵となる各マイクロ流体デバイス内の灌流流体の圧力の制御が改善される。特に、電子フィードバックループで制御される圧力発生装置である電子圧力コントローラは、灌流流体の圧力のより良好な瞬時制御を可能にする。

図示されている灌流流体管理システム８の実施形態は、マイクロ流体デバイスを灌流するための反応物タンクの非常に柔軟な使用を可能にし、例えば、マイクロ流体デバイスの排出物は、反応物タンクのうちの１つに収集され、後の段階で別のマイクロ流体デバイスを灌流するために使用され得る。連続する流れ間の混合および相互汚染が低減される複雑な動作が必要とされる場合に、灌流ラインの数を増やして、異なる灌流ラインにおいて異なる機能を有する投入流れおよび排出流れを物理的に分離することが可能になる。弁８４のアレイを介した灌流ライン８２、８２’への各マイクロ流体デバイス１０の個々の接続もまた、接続の任意の組み合わせを可能にし、高い操作柔軟性をもたらすという点で有利である。

好ましくは、灌流ライン８２、８２’は、一端が弁アレイ８１５を介して反応物タンク８１１～８１４に接続され、他端が電子制御弁８６、８６’を介してパージライン８７に接続され、パージライン８７は比較的大容量の廃棄物タンク８９に接続される。灌流ライン８２、８２’をパージライン８７に接続する電子制御弁８６、８６’は、逆流を回避するために一方向逆止弁を用いて二重構造にされ得る。この構成は、例えば、連続して反対の流れ方向に同じ灌流ラインで処理される溶液間の相互汚染および混合を効率的に低減するために、灌流ライン８２、８２’の完全なフラッシングを可能にする。圧力制御システムは、好ましくは、各灌流ライン８２、８２’内の圧力センサ８３、８３’と、パージライン８７内の圧力センサ８８とを備え、全ての圧力センサは、フィードバックループを有するシステム８の制御モジュール８０に接続され、フィードバックループは、灌流圧力が所定の閾値未満に維持されるように能動的に制御して、各マイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力がチャンバ２０内のクランプ流体の圧力よりも高くなって漏れを発生させるのを回避する。

この第１の実施形態では、チャンバ２０は、その内容積内に灌流流体管理システム８の一部のみを収容する。反応物モジュール８１、廃棄物タンク８９、および関連する圧力センサ８３、８３’、８８を備えた灌流ライン８２、８２’ならびにパージライン８７の一部は、チャンバ２０の外側に配置される。灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７がチャンバ２０の壁を流体密に貫通することを可能にするために、カバー２２と本体２１との間の空間を封止するための封止部材の１つである封止部材３は、灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７のチューブを受容するための３つの穴３３を備える。図１２の断面図に明確に示されているように、各穴３３は、チャンバ２０の内容積に向けられるように意図された封止部材３の内端３２と、チャンバ２０の外側に向けられるように意図された封止部材３の外端３１との間に延在する。封止部材３は、有利には、図１２に示されるように円錐台形状を有し、封止部材３の内端３２は、外端３１よりも大きい表面積を有し、そのことにより、クランプ動作中のチャンバ２０内のクランプ流体の圧力Ｐは封止部材３を外側に向かって押圧し、その結果、台形封止部材の傾斜周壁３５の位置で封止性を高める。

図１０および図１１の拡大図に示されるように、チャンバ２０の封止構成において、封止部材３は、本体２１の溝２１０内に設けられた膨張可能なＯリング２１１と、カバー２２に締結された平形ガスケット２２１との間に挿入される。非常に高い変形能を有する任意の他のシールで置換され得る膨張可能なＯリング２１１は、容器２の閉鎖構成において封止部材３の高さによって引き起こされた変形を維持するのに非常に適している。封止部材３は、有利には、灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７のチューブの周りにオーバーモールドされ、平形ガスケット２２１に締結され、その結果、カバー２２の開放構成において、マイクロ流体デバイス１０は、灌流流体管理システム８との流体接続が既に確立された状態で、ラック構造２６の支持要素２６０上に配置され得る。この構成により、無菌状態を必要とし、システム８の構成要素の断続的な分離を許容しない操作に対処することが可能になる。マイクロ流体デバイス１０およびシステム８の構成要素を分離せずに設置するために、弁８１９、８１５、８４、８６、８６’は、灌流流体の流れを遮断するように操作されるチューブを受容するように構成される。例えば、全ての弁は、ピンチ弁であり得、またはその材料が可逆的な挟持に適合しない場合、チャネルまたはチューブ内の灌流流体を局所的に凍結させることによって動作する熱動弁であり得る。

図１３～図１５に示される変形形態では、封止部材３’は、灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７のチューブの周りにオーバーモールドされるのではなく、可逆変形によって開放可能である。より正確には、封止部材３’は、スロット３４’の開放構成において穴３３’へのアクセスを可能にするために穴３３’から延在する３つのスロット３４’を備え、穴３３’は、封止部材３’がカバー２２と本体２１との間の空間における封止構成にあるとき、灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７のチューブの周りで流体密に閉鎖される。この変形形態では、封止部材３’は、カバー２２の溝２２０内に締結され、その結果、カバー２２の開放構成において、マイクロ流体デバイス１０をラック構造２６の支持要素２６０上に配置することができ、灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７のチューブをスロット３４’経由で封止部材３’の穴３３’内に挿入することができる。チャンバ２０の封止構成において、封止部材３’は、本体２１に締結された平形ガスケット２１２と協働する。

装置１を使用して複数のマイクロ流体デバイス１０をクランプするための方法は、以下に記載されるようなステップを含む。

最初に、図２に示される容器２の開放構成において、接着テープ１８を用いて「事前にクランプされた」複数のマイクロ流体デバイス１０の各々は、トラック構造２６の支持要素２６０上に位置決めされ、封止部材３、３’の穴３３、３３’を通る灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７を介して、灌流流体管理システム８に接続される。弁８１９、８１５、８４、８６、８６（特にピンチ弁または熱動弁であり得る）には、作動位置において相互接続チューブが接続される。

次いで、チャンバ２０は、カバー２２が本体２１に当たって装填口２５を封止するまでカバー２２を変位させることによって、クランプ流体に対して流体密になるように封止される。この位置で、封止部材３、２１１、２２１を加圧するために締結ねじ２８が締め付けられる。膨張可能なＯリング２１１は、この段階で加圧される。カバー２２の変位は、有利には、昇降アーム２９の摺動端２９１を案内レール９１に沿って下方に摺動させることによって自動的に得られる。

チャンバ２０が封止されると、チャンバ２０内のクランプ流体の圧力の作用下でのエラストマーシール１３の圧縮によってマイクロ流体デバイス１０をまとめてクランプするために、クランプ流体管理システム６からチャンバ２０内にクランプ流体が供給される。この目的のために、クランプ流体は、マイクロ流体デバイス１０の各々における灌流流体の圧力よりも厳密に高いクランプ流体の所望の圧力がチャンバ２０内で達成されるまで、流体入口２４を通して供給される。

一実施形態では、チャンバ２０内のクランプ流体の圧力およびマイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力は、クランプ流体管理システム６の制御モジュール６１および灌流流体管理システム８の制御モジュール８０の両方を含む制御ユニットによって制御され得る。一実施形態では、この制御ユニットは、圧力センサ６５からチャンバ２０内のクランプ流体の圧力の測定値を受信し、圧力センサ８３、８３’からマイクロ流体デバイス１０内の灌流流体の圧力の測定値を受信し、受信した圧力測定値に応じてクランプ流体管理システム６および灌流流体管理システム８の両方を駆動するように構成される。

図１７および図１８に示される第２の実施形態では、第１の実施形態の要素と同様の要素には同一の参照符号が付されている。第２の実施形態のクランプ装置１は、チャンバ２０の壁を通る灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７の流体密な貫通が、第１の実施形態のようにカバー２２と本体２１との間の空間を封止するように構成された封止部材を介して実現されるのではなく、この目的のために容器２のエンベロープに設けられた穴に対応して特別に位置決めされた接続ユニット４を介して実現されるという点で第１の実施形態と異なる。接続ユニット４は、ケーシング４１（その周囲に封止樹脂が流し込まれ得る）と、チャンバ２０の壁を貫通して延在する３つの流体通路４２とを含む。各通路４２は、その両端に、チャンバ２０の内容積に向かう側のマイクロ流体デバイス１０に接続された灌流ライン８２、８２’またはパージライン８７のチューブの接続、およびチャンバ２０の外側に向かう側の灌流流体管理システム８に接続された灌流ライン８２、８２’またはパージライン８７のチューブの接続をそれぞれ目的とするコネクタ４３、４５を備える。この実施形態では、流体通路４２の内壁は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ガラス、ステンレス鋼などの洗浄および滅菌が容易であり得る材料で作製されることが好ましい。

図１９に示される第３の実施形態において、第１の実施形態の要素と同様の要素は、同一の参照符号を有する。第３の実施形態のクランプ装置１は、灌流流体管理システム８全体（すなわち、反応物モジュール８１、廃棄物タンク８９、および関連する圧力センサ８３、８３’、８８を備えた灌流ライン８２、８２’およびパージライン８７の全てを含む）がチャンバ２０の内容積内に収容されるという点で、第１の実施形態とは異なる。この第３の実施形態では、マイクロ流体デバイス１０を灌流流体管理システム８と接続するチューブは、実質的に変形せずにチャンバ２０内のクランプ流体の圧力に耐えるように十分な剛性を有する。このようにして、灌流液管理システム８とマイクロ流体デバイス１０との間の灌流流体の循環は、クランプ動作中のクランプ流体によるチャンバ２０の加圧による影響を受けない。例として、例えば０．８ｍｍ程度の内径および２．４ｍｍ程度の外径を有する小径シリコーンチューブは、０～３バールのクランプ流体の圧力などの動作状態において過度に変形しないように十分な剛性を有する。この第３の実施形態では、廃棄物タンク８９は、圧力コントローラまたは圧力発生装置に接続され、これは、廃棄物タンク８９が、例えばフィルタを通して、単純に通気される先の実施形態とは異なる。圧力コントローラまたは圧力発生装置への接続は、廃棄物タンク８９内の灌流流体の圧力がチャンバ２０内のクランプ流体の圧力と等しくなる（パージ動作を妨げ、逆流を引き起こし得る）のを回避するために必要である。

本発明は、説明され、図示されている例に限定されない

特に、任意のタイプのマイクロ流体デバイス、特にエラストマー部品を有さないマイクロ流体デバイスが本発明の装置内でクランプされ得、各マイクロ流体デバイスは、上述の例におけるような１つのマイクロ流体チップではなく、マイクロ流体チップのスタックであり得る。

本発明の装置内でクランプされるマイクロ流体デバイスはさらに、内部弁、電極、ソノトロード、光源などの能動要素を備え得る。本発明の装置内でクランプされるマイクロ流体デバイスはまた、センサを備え得る。本発明の装置内でクランプされるマイクロ流体デバイスはさらに、内蔵電子機器を備え得る。

加えて、クランプ流体は、気体、液体、または両方の組み合わせであり得る。クランプ流体の分子組成も改変され得る。特に、クランプ流体が気体の混合物である場合、気体混合物中の各気体の割合が監視され、制御され得る。例えば、生細胞が処理される実施形態では、対流および／または拡散の気体分子交換がクランプ流体とマイクロ流体デバイスのチャネルとの間で起こる場合、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｎ_２の濃度の制御が重要であり得る。

前述したように、上述の撮像システム以外の能動システムが、マイクロ流体デバイスのクランプ動作中に加圧チャンバ内で使用され得る。特に、本発明の装置は、温度監視システム、熱量測定システム、電磁インピーダンス測定システム、またはマイクロ流体デバイスの内容物に誘導を施すように構成された任意のシステムなどの任意の他のタイプの監視システムを備え得る。

灌流流体管理システムがチャンバの外側にある場合（特に、上記で例示したもの以外）に、チューブを流体密に搬送するための任意の手段が使用される場合もある。加えて、灌流流体管理システムは、マイクロ流体デバイスまたは各マイクロ流体デバイスを灌流するためのいくつかの灌流モード間の切り替えを可能にし得る。例えば、代替的な流体回路および３つ以上のポートを備えるマイクロ流体デバイスは、選択されたポートを選択されたフローラインに接続するように構成された弁を使用して、代替的な流体回路に沿って灌流され得る。

Claims (13)

1. 少なくとも１つのマイクロ流体デバイス（１０）をクランプするための装置（１）であって、
   流体入口（２４）を有する流体密封チャンバ（２０）であって、前記チャンバ（２０）内のクランプ流体の圧力の作用下で前記マイクロ流体デバイス（１０）の少なくとも１つの変形可能部（１１、１２、１３；１７）を圧縮することによってクランプされる前記マイクロ流体デバイス（１０）を収容するように構成された流体密封チャンバ（２０）と、
   クランプ動作中に前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力が前記マイクロ流体デバイス（１０）内の灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、前記マイクロ流体デバイス（１０）内の前記灌流流体の圧力を調整するように構成された灌流流体管理システム（８）であって、少なくとも１つの圧力コントローラ（８１７、８１８）を備える灌流流体管理システム（８）と、
   前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力を調整するように構成されたクランプ流体管理システム（６）であって、ダクト（６４）を介して前記チャンバ（２０）の前記流体入口（２４）に接続された圧力源（６２）を備える、クランプ流体管理システム（６）と、
   クランプ動作中に前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力が前記マイクロ流体デバイス（１０）内の前記灌流流体の圧力よりも厳密に高くなるように、前記クランプ流体管理システム（６）および前記灌流流体管理システム（８）の両方を駆動するように構成された制御ユニット（６１、８０）と
   を備える装置（１）。
2. 前記チャンバ（２０）は、その内容積内に、前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力の作用下でまとめてクランプされる複数のマイクロ流体デバイス（１０）を収容するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記マイクロ流体デバイス（１０）の少なくとも１つの壁を通して、クランプ動作中に、前記チャンバ（２０）内に収容されている前記マイクロ流体デバイス（１０）の内容物を監視し、および／または前記チャンバ（２０）内に収容されている前記マイクロ流体デバイス（１０）の内容物に誘導を施すように構成された少なくとも１つの能動システム（５）を備える、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. クランプ動作中に前記マイクロ流体デバイス（１０）のチャネル（１４）の近傍に前記能動システム（５）を位置決めするために、前記能動システム（５）と前記チャンバ（２０）内に収容されている前記マイクロ流体デバイス（１０）とを互いに対して変位させるための変位システム（７）を備える、請求項３に記載の装置。
5. クランプ動作中に前記チャンバ（２０）内に収容されている前記マイクロ流体デバイス（１０）の内容物を監視するように構成された監視システム（５）と、前記監視システム（５）の測定値に応じて前記灌流流体管理システム（８）を駆動するように構成された制御モジュール（８０）とを備える、請求項３または請求項４に記載の装置。
6. 前記チャンバ（２０）は、前記マイクロ流体デバイス（１０）を前記チャンバ（２０）に出し入れするための装填口（２５）を備え、前記装填口（２５）は、クランプ動作中に流体密に閉鎖される、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記チャンバ（２０）は、その内容積内に前記灌流流体管理システム（８）の一部のみを収容するように構成され、前記装置（１）は、前記マイクロ流体デバイス（１０）を前記灌流流体管理システム（８）と接続する少なくとも１つのチューブ（８２、８２’、８７）の流体密な貫通を可能にするために、クランプ動作中に前記チャンバ（２０）の壁の開口部（２５）内に位置決めされるように構成された少なくとも１つのスリーブ（３、３’）を備える、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記スリーブ（３、３’）は、前記マイクロ流体デバイス（１０）を前記灌流流体管理システム（８）と接続するチューブ（８２、８２’、８７）を受容するように構成された少なくとも１つの穴（３３、３３’）を備え、前記穴（３３、３３’）は、前記チャンバ（２０）の内容積に向けられるように意図された前記スリーブの内端（３２）と前記チャンバ（２０）の外部に向けられるように意図された前記スリーブの外端（３１）との間に延在し、前記チューブ（８２、８２’、８７）の周りで流体密に閉鎖される、請求項７に記載の装置。
9. 前記チャンバ（２０）は、その内容積内に前記灌流流体管理システム（８）の一部のみを収容するように構成され、前記装置（１）は、前記チャンバ（２０）の壁を貫通して延在する少なくとも１つの流体通路（４２）と、前記チャンバ（２０）の内容積に向かう側の前記マイクロ流体デバイス（１０）に接続されたチューブ（８２、８２’、８７）と前記チャンバ（２０）の外側に向かう側の前記灌流流体管理システム（８）に接続されたチューブ（８２、８２’、８７）とを接続するための前記流体通路（４２）の両端のコネクタ（４３、４５）とを含む接続ユニット（４）を前記チャンバ（２０）の壁内に備える、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の装置。
10. クランプされるマイクロ流体デバイス（１０）を収容するように構成された前記チャンバ（２０）内に少なくとも１つの支持体（２６０）を備える、請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の装置。
11. 少なくとも1つの変形可能部（１１、１２、１３；１７）を備える少なくとも１つのマイクロ流体デバイス（１０）をクランプするための方法であって、
    前記マイクロ流体デバイス（１０）が灌流流体管理システム（８）に接続され、流体入口（２４）を有するチャンバ（２０）内に位置決めされるステップと、
    前記チャンバ（２０）がクランプ流体に対して流体密になるように封止されるステップと、
    前記チャンバ（２０）が前記流体入口（２４）を通して供給されるクランプ流体で加圧されるステップと、
    前記マイクロ流体デバイス（１０）内の灌流流体の圧力よりも厳密に高い前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力を印加して、前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力の作用下で前記マイクロ流体デバイス（１０）の前記少なくとも１つの変形可能部（１１、１２、１３；１７）を圧縮することによって前記マイクロ流体デバイス（１０）がクランプされるステップと
    を含む方法。
12. 前記マイクロ流体デバイス（１０）内の前記灌流流体の圧力は、クランプ動作中に前記マイクロ流体デバイス（１０）の内容物を監視する監視システム（５）から測定値を受信し、受信した測定値に応じて前記灌流流体管理システム（８）を駆動するように構成された制御モジュール（８０）によって制御される、請求項１１に記載の方法。
13. 複数のマイクロ流体デバイス（１０）は、前記チャンバ（２０）内に位置決めされ、各々の前記マイクロ流体デバイス（１０）内の前記灌流流体の圧力よりも厳密に高い前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力を印加することによって前記チャンバ（２０）内の前記クランプ流体の圧力の作用下でまとめてクランプされる、請求項１１または請求項１２に記載の方法。

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