JP4248238B2 - マイクロ流体システム用の弁およびポンプならびにマイクロ流体システムを作製するための方法 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は、可撓性マイクロ流体システムならびにマイクロ流体システム用のバルブおよびポンプを含む、マイクロ流体システムに関する。本発明はまた、重合体材料と共に使用するのに適するマイクロ流体システムを作製する方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
マイクロ流体システムは、2〜3マイクロメートル(μm)ほど小さい寸法まで縮小化された流体システムである。このようなシステムは、これらの設計および製造の両方に課題がある。例えば、典型的なマイクロ流体システムの最小化のレベルにおいて、正常な流体流れの原理は、表面張力ほど顕著ではないかもしれない。
【0003】
マイクロ流体システムにおける最近の開発は、ゲノム分析、ゲノム診断およびゲノム検出のような分析機能のための、コンパクトな一体型デバイスを製造する可能性によってその大部分が動機付けられる。
【0004】
(発明の概要)
本発明の1つの実施形態に従って、流体通路、流体通路への入口および出口、ならびに入口と出口との間の流体通路に沿って配置される第1閉鎖部材を備えるマイクロ流体システムが、提供される。本発明のこの実施形態において、この流体通路は、約500μm未満の断面寸法を有する。
【0005】
本発明の別の実施形態に従って、開口位置および閉鎖位置を有するバルブが提供される。このバルブは、流体通路ならびに流体通路への入口および出口を備える。開口部を有する可撓性隔壁は、流体通路への入口と出口との間の流体通路に沿って配置される。本発明のこの実施形態において、シートは、バルブが閉鎖位置にある場合、そのシートが開口部を塞ぎ、少なくとも開口部の周辺あたりの可撓性隔壁を支持するように構成および、配置される。
【0006】
本発明の別の実施形態に従って、流体通路、流体通路への入口および流体通路への出口を備えるマイクロ流体ポンプが、提供される。第1閉鎖部材および第2閉鎖部材は、それぞれ入口と出口との間の流体通路に沿って配置され、そして可変体積を有するレザバは、第1閉鎖部材と第2閉鎖部材との間の流体通路に沿って配置される。本発明のこの実施形態において、この流体通路は、約500μm未満の断面寸法を有する。
【0007】
本発明の別の実施形態に従って、可撓性支持体、この可撓性支持体に接続される可撓性材料、および約500μm未満の断面寸法を有する、可撓性材料内の流体通路を備えるマイクロ流体システムが、提供される。
【0008】
本発明のさらなる実施形態に従って、マイクロ流体システムを作製するための方法が、提供される。その方法は、マイクロ流体システムに対応するマスターを提供する工程、そのマスター上にマイクロ流体システムを形成する工程、マイクロ流体システムに支持体を接続する工程およびマスターからマイクロ流体システムを取り外す工程を包含する。
【0009】
本発明の別の実施形態に従って、マイクロ流体バルブを開くための方法が、提供される。その方法は、マイクロ流体バルブおよび流体通路を通る流体の流れを提供する工程を包含する。そのマイクロ流体バルブは、流体通路、流体通路への入口および出口、ならびに入口と出口との間の流体通路に沿って配置される第1閉鎖部材を備える。この方法は、マイクロ流体バルブの任意の部分に対して、閉鎖部材をスライドさせることなく、閉鎖位置から開口位置までの流れによってこの閉鎖部材を反らせる工程をさらに包含する。本発明のこの実施形態において、この流体通路は、約500μm未満の断面寸法を有する。
【0010】
本発明の別の実施形態に従って、マイクロ流体システム中の流体の流れを操作するための方法が、提供される。この方法は、約500μm未満の断面寸法を有する流体通路を提供する工程、流体通路を通して、第1方向への流体の流れを起こす工程、および流体通路を通して、第2方向への流体の流れを阻止する工程を包含する。
【0011】
本発明の別の実施形態に従って、マイクロ流体システムは、第1流体通路、第2流体通路、および電圧分解性(voltage degradable)材料から構成されて第1流体通路と第2流体通路との間に配置される第1閉鎖部材を備える。この実施形態において、第1流体通路および第2流体通路のうちの1つは、約500μm未満の断面寸法を有する。
【0012】
本発明の別の実施形態に従って、マイクロ流体システムは、第1流体通路、第2流体通路、および電圧分解性材料から構成されて第1流体通路と第2流体通路との間に配置される第1閉鎖部材を備える。この実施形態において、第1閉鎖部材の厚さは、約50μm未満である。
【0013】
本発明の別の実施形態に従って、マイクロ流体デバイスは、実質的に封鎖された流体レザバ、この流体レザバ内に配置された流体、閉鎖部材によってこの流体レザバから分けられた流体通路、この流体レザバに接続された第1電極、および流体通路に接続された第2電極を備える。
【0014】
本発明の別の実施形態に従って、流体システム中の流体流れを操作する方法は、閉鎖部材によって分けられた第1流体通路と第2流体通路との間に、電圧差を発生させる工程(この電圧は、閉鎖部材中に開口部を形成するのに十分である)工程を包含する。この方法は、流体を第1流体通路と第2流体通路との間に流す工程をさらに包含する。
【0015】
本発明の別の実施形態に従って、試験方法は、試験レザバに試験流体を導入する工程を包含する。この方法はまた、試験レザバと、試薬を含み、閉鎖部材によって試験レザバから分離される試薬レザバとの間に電圧差を生じさせる工程、その電圧差は、閉鎖部材中で開口部を作製するのに十分である工程を包含する。この方法は、試験流体と試薬のうちの少なくとも1つをその試験レザバとその試薬レザバとの間に流す工程をさらに包含する。
【0016】
本発明の別の実施形態に従って、流体システム中に開口部を作製する方法は、第1流体通路と、閉鎖部材によって第1流体通路から分離される第2流体通路との間に、閉鎖部材中に開口部を作製するのに十分な電圧差を生じさせる工程を包含する。
【0017】
本発明の他の利点、新規の特徴、および目的は、添付の図面とともに考慮する際に本発明の以下の詳細な説明から明らかとなるが、これらのいくつかは、略図であり、一定の比例に拡大して描かれることは意図されない。この図において、種々の図に図示されるそれぞれの同一の部品または同一に近い部品が、単一の数字によって示される。明確にするために、あらゆる部品があらゆる図において分類されず、示される本発明の各実施形態のあらゆる部品が示されるわけではなく、ここで図示は、当業者に本発明を理解させるのに必要ではない。
【0018】
(詳細な説明)
本発明は、マイクロ流体システムに関する。本明細書中で使用される場合、「マイクロ流体システム」とは、1ミリメーター(mm)未満の断面寸法を有する少なくとも1つの流体通路を備える、デバイス、装置または系をいう。本明細書中で使用される場合、「流体通路」とは、流体(例えば、液体または気体)が通過し得る、任意のチャネル、管、パイプまたは経路をいう。本明細書中で使用される場合、「断面寸法」とは、流体通路の任意の2つの向かい合う側の間で測定され得る、最も短い距離をいう。しかし、特定の好ましい実施形態において、流体通路の任意の2つの向かい合う側の間で測定され得る、最も長い距離もまた、その実施形態についての最大断面未満である。
【0019】
1つの実施形態において、マイクロ流体システムは、流体通路、この流体通路に対する入口、この流体通路に対する出口、およびこの入口と出口との間でこの流体通路に沿って配置された第1の閉鎖部材を備える。本明細書中で使用される場合、「閉鎖部材」とは、流体通路を通るかまたは流体通路、レザバなどの間の流体の流れを選択的に阻止または防止するように特異的に適合された、任意の構造をいう。このような閉鎖部材は、開いた位置および閉じた位置を有し、そしてこれらの位置の間で(開いた位置から閉じた位置へ、または閉じた位置から開いた位置へ、のいずれか)少なくとも1回移動し得る。この定義は、厳密には、開いた位置と閉じた位置を有することが意図されずに、いくつかの状況(例えば、比較的高い圧力の付与)下で開かれ得るかまたは閉じられ得る構造(例えば、流体通路間の比較的薄い壁)を排除する。この実施形態に従うマイクロ流体システムは、弁として機能するように構築され得る。
【0020】
ここで図面(そして、詳細には、図1〜3)を参照すると、弁12としての使用に適切であるように構築され得る、マイクロ流体システムの実施形態が記載される。このマイクロ流体システム10の実施形態は、流体通路20、流体通路20に対する入口22、流体通路20に対する出口24、および入口22と出口24との間で流体通路20に沿って配置された閉鎖部材30を備え得る。代表的には、弁12の操作において、流体は、例えば、ポンピングによって、入口22を介して流体通路20へ導入される。導入後、流体は、出口24へ向かう第1の方向で流体通路20を通って流れ、閉鎖部材30を通過する。しかし、流体の流れが、例えば、ポンピングの停止に起因して、方向を変化する場合、流体は、その通路を少なくとも部分的にブロックする閉鎖部材30の作用に起因して、出口24から入口22へ流体通路20を通って流れるのを阻止される。この閉鎖部材30の作用は、弁12の構成を参照して、より良好に理解され得る。
【0021】
流体通路20は、流体に不利に影響することも、流体によって不利に影響されることもなく、流体が流体通路20を通って流れるのを可能にする、任意の様式かつ任意の材料で構築され得る。例えば、流体通路20は、流体(単数または複数)の通過が、受容可能な圧力低下でマイクロ流体システム10と共に使用されるのを可能にする、任意の配置または断面寸法を有し得る。好ましくは、この断面寸法は、流体(単数または複数)の流れを阻害することなく、マイクロ流体システム10と共に使用される、可能な限り小さい寸法である。例えば、流体通路20は、1mm未満、好ましくは500μm未満、より好ましくは300μm未満、なおより好ましくは100μm未満、そして最も好ましくは50μm未満の断面寸法を有し得る。しかし、流体通路20の好ましい断面寸法は、流体(単数または複数)に伴って変化することが認識されるべきである。例えば、その中に細胞を含む流体(例えば、血液)は、断面寸法が小さすぎる場合、細胞に対する損傷を受け得る。さらなる例として、比較的高い粘性を有する流体は、断面寸法が小さい場合、過剰なポンプ圧を必要とし得る。
【0022】
流体通路20の好ましい構成は、マイクロ流体システム10およびその中で使用される流体(単数または複数)に伴って変化する。一般に、流体通路20は、圧力低下を最小化し、そして時間感受性またはずり感受性の液体に対する損傷を減少するために、可能な限り直線的かつ一方向性であることが好ましい。しかし、いくつかの例において、流体通路20は、必要以上に、より長いかまたはより回旋状であることが好ましくあり得る(例えば、流体通路20が、リアクタまたはミキサとして作用し、その中で、滞留時間が、所望される場合)。流体通路20は、所望の流体(単数または複数)との使用に適切な任意の断面を有し得る。例えば、流体通路10の断面は、多角形、卵形であり得るか、あるいは変わった形状または変則的な形状の断面であり得る。
【0023】
流体通路20は、入口22および出口24を備える。入口22は、流体が流体通路20へ導入されるのを可能にする、任意の様式で構築され得る。例えば、入口22は、ポート、スリット、漏斗または他の開口部であり得る。入口22は、さらなる流体通路20、ポンプまたは他のデバイスと嵌め合うように適合され、流体通路20への流体の導入を容易にし得る。同様に、出口24は、流体が流体通路20から出るのを可能にする、任意の様式で構築され得る。例えば、出口24は、ポート、スリットまたは他の開口部であり得る。出口24もまた、さらなる流体通路20、ポンプまたは他のデバイスと嵌め合うように適合され、マイクロ流体システム10から、そのさらなる流体通路20、ポンプまたは他のデバイスへの流体の通過を容易にし得る。
【0024】
流体通路20は、流体通路20を通って流れる流体に不利に影響することも、その流体によって不利に影響されることもない、任意の材料(単数または複数)によって構築され得る。例えば、流体通路20は、流体通路20内で使用される流体の存在下で化学的に不活性である材料から構築され得る。好ましくは、流体通路20は、安価で、耐久性で、かつ取り扱いが容易であり、現場の使用および費用効果的な廃棄性を促進させる、単一の材料から構築される。例えば、流体通路20は、ポリマー材料から構築され得る。流体通路20が、ポリマーから構築される場合、ポリマーは、例えば、使用される流体との適合性、その耐久性および保管期間、その使用コストおよび使用容易性に基づいて、選択され得る。好ましくは、流体通路20は、ポリ(ジメチルシロキサン)(「PDMS」)から構築される。PDMSは、比較的安価であり、耐久性のエラストマーポリマーである。PDMSは、安定であるので、PDMSから構築される流体通路20およびマイクロ流体システムの他の部分は、6ヶ月以上の保管期間を有し得る。PDMSはまた、取り扱いが比較的容易である。ポリマー材料(そして、特に、PDMS)が、流体通路20の構築に好ましいが、他の材料(従来のシリコンチップ材料を含む)が、流体通路20のいくつかまたは全ての部分を構築するように使用され得ることが、理解されるべきである。他の適切な材料としては、米国特許第5,512,131号(本明細書中でその全体が参考として本明細書によって援用される)においてスタンプの製造における使用に適切であると記載されているポリマーが挙げられる。
【0025】
閉鎖部材30は、それが、流体の流れを選択的に許容または阻止するのを可能にする、任意の様式かつ任意の材料(単数または複数)で構築され得る。流体の流れを許容または阻止すべきかを選択する1つの代表的な基準は、流体の流れの方向である。例えば、閉鎖部材30は、先に記載したように、第1の方向の流体の流れを許容し得、そして第2の方向の流体の流れを阻止し得る。この型の閉鎖部材30は、チェック弁と呼ばれる。閉鎖部材30は、チェック弁として機能する場合、閉鎖部材30は、それが、第1の方向の流体の流れによって開かれ、そして/または、第2の方向の流体の流れによって閉じられるような、任意の様式で構築され得る。例えば、閉鎖部材30は、それが、第1の方向の流体の流れによって押し開かれるか、または第2の方向の流体の流れによって押し閉じられるように、構築され得る。
【0026】
好ましくは、閉鎖部材30は、マイクロ流体システムの任意の部分に対してスライドしないように開閉する。なぜなら、これは、機械的損傷に起因して閉鎖部材30の欠陥を生じ得るか、または開いた位置または閉じた位置で捕捉され得るからである。閉鎖部材30は、それがマイクロ流体システムの任意の部分に対してスライドするように構築される場合、閉鎖部材30とマイクロ流体システムのその部分との間の摩擦を減少するいくつかの様式が、使用され得る。例えば、図16、17および19に例示されるように、互いに接触する表面は、非固着性の表面であり得るか、または適切な潤滑剤(例えば、石油ゼリー)で処理され得る(閉鎖部材30の影付き領域によって例示される)。
【0027】
いくつかの実施形態(例えば、図1〜9に例示されるような実施形態)において、閉鎖部材30は、可撓性部材である。閉鎖部材30が、可撓性部材である場合、閉鎖部材30は、閉鎖部材30が所望のように開閉されるのを可能にする、任意の様式で構築され得る。
【0028】
図1〜3に例示されるように、いくつかの実施形態において、閉鎖部材30は、フラップであり得る。フラップとは、基材に取り付けられたほぼ平面の構造であって、その構造が、基材に対して移動し得るような、構造を意味する。閉鎖部材30がフラップである場合、流体が第1の方向で閉鎖部材30を通って流れるのを許容することを、その閉鎖部材に可能にさせるが、第2の方向の流体の流れを阻止する、任意の様式で構築され得る。例えば、閉鎖部材30は、それが閉じた場合に流体通路20をカバーするように構築され得る。閉鎖部材30が流体通路20をカバーする場合、流体通路20は、閉鎖部材30が、流体通路20をカバーしないように、第1の方向に移動するのを可能にされ、そしてその流体通路20の形状によって、第2の方向に移動するのを阻止されるように、構築され得る。例えば、図1〜3に例示されるように、閉鎖部材30は、流体通路20の相対的に狭い部分(例えば、弁シート32)をカバーし得、そして流体通路20の相対的に大きい部分に存在する。従って、図2の下部において流れの表示50によって例示されるように、第1の方向で流体通路20を通って移動する流体は、その相対的に大きい部分へ、そして開いた位置へと、閉鎖部材30を押し得る。逆に、図2の上部において流れの表示50によって例示されるように、第2の方向で流体通路20を通って移動する流体は、閉鎖部材30を、弁シート32を越えて押し込まなくてよく、従って、閉鎖部材30を開き得ず、むしろ、第2の方向の流体圧が、閉鎖部材30を閉じた位置にシールするように作用し、漏れの可能性を減少する。
【0029】
単一のフラップであることに代えて、閉鎖部材30は、2以上のフラップからなり得る。いくつかの実施形態において、このようなフラップは、流体通路20の弁シート32に対して接するよりむしろ、互いに接し得る。このような閉鎖部材30を、図8、9、19および20に例示する。図20において、流体通路20および弁12は、例示目的のために、その上側が開かれている。図8、9、19および20の実施形態において、弁12は、リンパ管弁(図7に例示されるような)に従ってモデル化されている。図8の流れの表示50によって例示されるように、流体が、第1の方向に流れる場合、閉鎖部材30のフラップは、押し離され、閉鎖部材30を開く。逆に、図9の流れの表示50によって例示されるように、流体が、第2の方向に流れる場合、閉鎖部材30のフラップは、互いに対して押され、閉鎖部材30を閉鎖およびシールする。
【0030】
図8、9、19および20に例示されるような、互いに接する2つの閉鎖部材30を有する弁において、閉鎖部材30は、それが、第1の方向の流体の流れを許容し、そして第2の方向の流体の流れを阻止するのを可能にする任意の様式で、流体通路20に取り付けられ得る。例えば、閉鎖部材30は、流体通路20の側面、上部および/または底部に連結され得る。好ましくは、閉鎖部材30は、効果的に一緒になって流体の戻りを阻止するのに十分な運動の自由度を有するが、それらが、流体の流れによって容易に曲げられ、ねじられ、または脇に押されるほどの自由度は有さない。1つの実施形態において、閉鎖部材30は、流体通路20の側面のみで、流体通路20に連結される。この実施形態の特定のバージョンが、流体による、閉鎖部材30のねじれまたは曲がりを生じる場合、別の連結点(例えば、流体通路20の上部または底部)が、使用され得る。
【0031】
閉鎖部材30がフラップである場合、これは、種々の形状で構築され得る。例えば、閉鎖部材30は、図1〜3に例示されるように、矩形であり得るか、あるいは別の多角形(例えば、六角形)、円または円の部分(例えば、半円)として構築され得るか、または変わった形状もしくは変則的な形状を有するものとして構築され得る。好ましくは、閉鎖部材30は、ほぼ半円である。
【0032】
閉塞部材30の構築の様式および材料は、それが開かれる場合の容易性に合わせるように使用され得る。例えば、より剛性の閉鎖部材30(例えば、より厚い閉塞部材またはより剛性の材料から構築された閉鎖部材)は、開くためにより高い流体圧を必要とし、閉じた場合により良好なシールを提供し得、一方、より可撓性の閉鎖部材(より薄い閉塞部材またはより可撓性の材料から構築された閉鎖部材)は、開くためにそれほど高い流体圧を必要としなくてよい。シールの程度はまた、閉じた位置にある場合に流体通路20に適合する、閉鎖部材30の能力に依存し得、従って、閉鎖部材30が、硬すぎて流体通路20と適合しない場合、閉鎖部材30、シールを改善せずに、シールを阻害し得ることもまた理解されるべきである。
【0033】
図4〜6において例示されるように、いくつかの実施形態において、閉鎖部材30は、隔壁であり得る。隔壁とは、その縁が基材に取り付けられ、そしてその中に開口部を有する、ほぼ平面の構造を意味する。閉鎖部材30が隔壁である場合、閉鎖部材30は、流体が、第1の方向で閉鎖部材30を通って流れるが、第2の方向で閉鎖部材30を通って流れないことを可能にする、任意の様式で構築され得る。例えば、閉鎖部材30は、それが、流体通路20をカバーするが、第1の方向に移動するのを可能にされるように構築され得、この移動が、閉鎖部材30中の開口部34を曝し、それを通って、流体が、流れ得る。この実施形態において、閉鎖部材30は、流体通路20の形状によって、開口部34を曝すために、第2の方向に移動するのを阻止される。例えば、図4〜6に例示されるように、閉鎖部材30は、流体通路20をカバーし得、そして開口部34をカバーする弁シート32によって支持される。従って、図5の下部において流れの表示50によって例示されるように、第1の方向で流体通路20を通って移動する流体は、閉鎖部材30を弁シート32から開いた位置へと押し離す。逆に、図5の上部において流れの表示50によって例示されるように、第2の方向で流体通路20を通って移動する流体は、閉鎖部材30を、弁シート32を越えて押し込み得ず、従って、閉鎖部材30を開き得ない。実際、第2の方向の流体圧は、閉鎖部材30を閉じた位置にシールするように作用し、閉鎖部材30を弁シート32に対して押し、そして漏れの可能性を減少する。
【0034】
閉鎖部材30が、開口部34を備える隔壁である場合、開口部34は、開口部34を通る流体の通過を可能にする、任意の様式で構築され得る。例えば、開口部34は、種々の形状で構築され得る。例えば、開口部34は、図4〜6に例示されるように、正方形または矩形であり得るか、あるいは別の多角形(例えば、六角形)、円または円の部分(例えば、半円)として構築され得るか、または変わった形状もしくは変則的な形状を有するものとして構築され得る。弁シート32は、開口部34の少なくとも周辺で閉鎖部材30を支持する、任意の様式で構築され得る。例えば、弁シート32もまた、種々の形状で構築され得る。好ましくは、弁シート32の形状は、開口部34の形状に対応し、閉鎖部材30の十分な支持を保証する。閉鎖部材30がフラップである場合と同様に、閉鎖部材30が隔壁である閉鎖部材30の構築の様式および材料は、閉鎖部材30が開かれる場合の容易性に合わせるように使用され得る。
【0035】
閉鎖部材30はまた、自由フロート部材であり得る。閉鎖部材30が自由フロート部材である場合、これは、閉鎖部材30が、閉鎖部材30を通る流体の流れを選択的に許容または阻止するのを可能にする、任意の様式かつ任意の材料で構築され得る。例えば、図10および11に例示されるように、閉鎖部材30は、それが、第1の方向の流体の流れを許容し、そして第2の方向の流体の流れを阻止するように構築される。図10および11に例示される実施形態において、閉鎖部材30は、流体通路20の狭い部部分(例えば、弁シート32)へと運ばれ、そしてその部分から運ばれる。流体が、第1の方向で流れている場合、図10の流れの表示50によって例示されるように、閉鎖部材30は、開口領域へ運ばれ、その結果、流体は、閉鎖部材30を通過し得る。図11の流れの表示50によって例示されるように、流体が、第2の方向で流れる場合、閉鎖部材30は、流体通路20の弁シート32へ、流体によって運ばれ、流体の流れを塞ぐ。
【0036】
閉鎖部材30が、自由フロート部材である場合、この閉鎖部材30は、流体通路20のシート32内にぴったりと嵌るように構成され、流体通路が第2の方向にある場合に、漏出を防止する。好ましくは、閉鎖部材30は、球体であり、そして流体通路20のシート32の断面は、円形である;他の形状および配置が可能であるが、この配置は、閉鎖部材30の方向に関係なく、閉鎖部材30と流体通路20との間のぴったりと嵌ることを保証する。
【0037】
閉鎖部材30は、流体流を選択的に防ぐかまたは妨害し得る任意の材料から構成され得る。閉鎖部材30はまた、マイクロ流体システム10中の流体に悪影響を与えないかまたはこの流体により悪影響を受けない材料(例えば、マイクロ流体システム10において使用するための流体に対して不活性な材料)から作製され得る。閉鎖部材30に好ましい材料は、閉鎖部材30の性質に従って変わる。例えば、閉鎖部材30が、可撓性部材(例えば、フラップまたは隔壁)である場合、この閉鎖部材30は、流体通路20に関して前に記載されるようなポリマー材料(例えば、PDMS)から構成されることが好ましい。閉鎖部材20が、自由フロート部材である場合、閉鎖部材30は、好ましくは、流体流により容易に動かされ、そして流体通路20の材料と良好な密閉を形成し得る材料から構成される。例えば、閉鎖部材30は、ガラスもしくは他のケイ素ベースの材料、ポリマー材料(例えば、PDMS)、または別の比較的耐久性のある軽量の材料から構成され得る。
【0038】
本発明の別の実施形態において、バルブ12は、単回使用バルブとして構成され得る。「単回使用バルブ」とは、一旦開けられると、その開けられた様式では閉じることが出来ないバルブを意味する。例えば、本発明の一実施形態において、バルブ12は、閉鎖部材30の損傷(例えば、閉鎖部材30を横切る電圧差)(これは閉鎖部材30における崩壊、その結果として開口部の形成を生じる)により開かれる単回使用バルブであり得る。他の実施形態において、閉鎖部材30またはその一部の温度の変更は、単回使用バルブを開くために使用され得る。図19を参照すると、単回使用バルブとして構成されたバルブ12の一実施形態が例示される。この例示される実施形態において、マイクロ流体システムは、第1の流体通路20、第2の流体通路220、およびこの第1の流体通路20と第2の流体通路220との間に配置される第1の閉鎖部材30を備える。
【0039】
第1の流体通路20および第2の流体通路220は、閉鎖部材30がその間に形成され得る任意の様式で配置され得る。例えば、第1の流体通路20および第2の流体通路220は、図19に例示されるように、「T字」型に配置され得る。代替の例として、流体通路20、220は、端と端を接して配置されて、閉鎖部材30により中断される単一の流体通路を効率的に形成し得る。いくつかの実施形態において、図22に例示されるように、複数の流体通路は、複数の閉鎖部材30によって互いに分離され得る。図22の特定の実施形態において、10個の流体通路20は、10個の閉鎖部材30によって、単一の中心流体通路220から分離される。図19に例示される実施形態は、図22の領域225のようなより大きなマイクロ流体システムの一部であり得る。図22で例示されるような配置は、いくつかの分析技術において必要とされるように、特定の順序で物質を添加するために有用であり得る。
【0040】
バルブ12が、単回使用バルブとして構成される場合、閉鎖部材30は、閉鎖位置にあるように構成され、その結果、閉鎖部材30を通過するか閉鎖部材30を通って流れる流体が、妨害または排除される。例えば、閉鎖部材30は、実質的に密閉されたバリアを含み得る。閉鎖部材30が流体流を妨害または排除するように構成される場合、閉鎖部材の寸法は、用途および閉鎖部材が構成される材料と共に変化し得る。例えば、閉鎖部材30が、開くことが望まれるまで、閉じたままであるのに十分厚くあり得るが、これは簡単には開かれ得ないほど、例えば、この閉塞部材を開くために過剰な圧力が必要であるほど厚くない。例えば、いくつかの材料について、約1μmと約100μmとの間の厚さの閉鎖部材30が、適切であり得る、他の材料について、約5μmと約50μmとの間の厚さの閉鎖部材30が適切であり得、他の材料について、約15μmと約40μmとの間の厚さの閉鎖部材30が適切であり得、そしてさらに他の材料について、約20μmの厚さの閉鎖部材30が所望され得る。
【0041】
単回使用バルブと共に使用するための閉鎖部材30の実施形態は、ほぼ平面であり、かつ均一な厚みを有するとして本明細書中で例示されるが、閉鎖部材30が例えば、許容可能な圧力を使用して、簡便な様式で、必要に応じて開けられ得る限り、この性質は必要ではない。例えば、閉鎖部材30は、半球形、他の規則的な形状、または変形したかもしくは不規則な形状であり得る。いくつかの実施形態において、閉鎖部材30は、所望の様式で開き、所望の形状を有する開口部を生成するような形状であり得る。例えば、閉鎖部材30のいくつかの部分は、閉鎖部材30の他の部分よりも厚く、このことにより、開口部の形成はこれらの部分においてより起こりやすくなり得る。
【0042】
閉鎖部材30が流体流を妨害または排除するように構成される場合、この閉鎖部材30は、閉鎖部材の形成について上で記載された任意の材料、ならびに使用される流体と適合性であり、実質的に流体密であり、かつ許容可能な電圧により開かれ得る任意の他の材料から構成され得る。例えば、閉鎖部材30は、約250ボルト/μm未満の破壊電圧、約150ボルト/μm未満の破壊電圧、約75ボルト/μm未満の破壊電圧、または約25ボルト/μm未満の破壊電圧を有する材料から構成され得る。これらの特性を有する材料は、当業者により容易に選択され得る。例えば、このマイクロ流体システムにおいて使用される液体に可溶性ではない任意のポリマーは、特定の実施形態における有用性を見出し得る。好ましい実施形態において、閉鎖部材30は、流体通路20、220の形成における使用について上で開示された材料から構成される。別の好ましい実施形態において、閉鎖部材30および流体通路20、220は、PDMS(PDMSは、20ボルト/μmの破壊電圧を有する)のような材料から単一部品で形成される。許容可能な電圧の付与により破壊され得る材料は、本明細書中で、「電圧分解性材料」と呼ばれる。本明細書中で記載される場合、許容可能な電圧は、使用される流体および特定のマイクロ流体システムの他のパラメーターと共に変化し得る。例えば、気泡形成が望まれ得ない場合、許容可能な電圧は、気泡形成を防止する。
【0043】
図20〜21を参照すると、一方向バルブは、閉鎖部材30に電圧を与えることによって開かれ得、その結果、開口部230がその中に形成される。例えば、閉鎖部材30の破壊電圧より大きな電圧は、開口部230が閉鎖部材30中に形成されるように、与えられ得る。閉鎖部材30に付与される電圧は、負または正のいずれかの極性であり得る。電圧が閉鎖部材30に方向付けられる限り、この電圧は任意の様式で付与され得る。例えば、電源が、所望の電圧を提供するために使用され得る。この電源は、所望の電圧を生成し得る任意の電気の供給源であり得る。例えば、この電源は、圧電源、バッテリー、または家庭用電流により電力を供給されるデバイスであり得る。一実施形態において、気体点火器からの圧電放電が、所望の電圧を生成するのに十分であることが見出された。
【0044】
電圧は、電極200の使用によって、閉鎖部材30に供給され得る。例えば、電極200は、電源および/または接地210に、閉鎖部材30を直接的または間接的に接続するために使用され得る。一実施形態において、電極200は、閉鎖部材30と直接接触して配置され得る。別の実施形態において、流体が閉鎖部材30に電圧を提供するのに十分に導電性である限り、電極200は、流体通路20、220中の流体と接触して配置され得る。閉鎖部材30に電圧を間接供給することが望まれる場合、導電性であるのに十分なイオン強度を有する液状の流体の使用が、非常に好ましいが、任意の導電性流体が使用され得る。10mM(ミリモル濃度)および166mMのイオン強度を有する流体は、電圧を伝達するために適切であることが見出され、流体のイオン強度が高くなるにつれて、より大きな開口部が生成する。
【0045】
電極200は、電気が閉鎖部材30に直接的または間接的に伝達され得る任意の様式で、構成され得る。例えば、電極200は、マイクロ流体システムにおいて使用される流体および材料と適合性の任意の導電性材料を含み得る。電圧を閉鎖部材30に迅速に伝達するより高い導電性の材料は、以下に記載されるように、より短い電圧ランプ時間、およびより大きい開口部を生じ、これは一般に好ましい。適切な電極200を形成し得る材料の例としては、鋼、白金、銀、金および銅、ならびに他の導電性材料(例えば、導電性ポリマー材料)が挙げられる。
【0046】
開かれ得る1つより多い閉鎖部材を有するマイクロ流体システムにおいて、開かれる閉鎖部材(これに電圧が印加される)の反対側にある流体通路は、接地され得る。例えば、図26に示されるような、単一の流体通路220に接続された複数の閉鎖部材を備えるマイクロ流体システムにおいて、電圧が第1の流体通路20に印加される場合、第2の流体通路220は、接地されて、1つより多き閉鎖部材30が開くのを防止し、ここでは1つより多い閉鎖部材が開くことは望まれない。電圧が第1の流体通路20ではなく第2の流体通路220に印加される同様に構成された実施形態において、第1の流体通路20は、接地されて、第1の流体通路20が開くのを促進し得、そして他の流体通路は、閉鎖部材によって第2の流体通路220に接続される。
【0047】
特定の閉鎖部材を開くための電圧は、閉鎖部材およびその周囲の構成に依存して、変化し得る。例えば、閉鎖部材の厚みおよびその破壊電圧は、開口電圧に影響し得る。流体通路20、220中の流体のイオン強度もまた、開口電圧に影響し得る。閉鎖部材に直接送達される場合に必要な理論的最小開口電圧は、閉鎖部材を形成する材料の破壊電圧と閉鎖部材の厚みとの積である。例えば、20μmの厚みおよび21ボルト/μmの破壊電圧を有するPDMS閉鎖部材について、電圧の理論的最小パルスは、20μm×21ボルト/μm、すなわち420Vである。
【0048】
理論的最小開口電圧より大きい実際の電圧が、閉鎖部材30に付与され得る。理論的最小値よりも大きい電圧を印加することによって、開口部230を生成するために必要な電圧パルスの長さが減少し得る。例えば、20μm厚のPDMS閉鎖部材について、開口部230は、薬1kVより上の電圧について1秒未満で完了され、一方、2kVの電圧は、50マイクロ秒で開口部230を生成し、そして5kVの電圧は、20ミリ秒で開口部230を生成した。閉鎖部材30の破壊時の実際の電圧は、付与された電圧より小さくてもよい。なぜなら、開口部230の破壊および生成は、ランピング期間の間に生じ得るからである。例えば、上記の2kVパルスおよび5kVパルスは、それぞれ、1.8kVおよび3.4kVにおいて実際に破壊を生じた。なぜなら、この破壊は、ランピング期間の間に生じたからである。
【0049】
電圧パルスの長さは、閉鎖部材30において所望の開口部230を生成する任意の時間量であり得る。いくつかの材料および状態について、開口部230のサイズは、最小パルス長が使用される限り、電圧パルスの長さに依存し得る。例えば、PDMS閉鎖部材を横切る2kVの、50ミリ秒、60ミリ秒および1秒のパルスは、図27〜29に例示されるように、ほぼ同じサイズの開口部230を生成することが見出された。
【0050】
開口部230は、所望の量の流体が流体通路20と220との間を通過し得る任意の形態をとり得る。例えば、開口部230は、所望の量の流体が流体通路20と220との間を通過し得るサイズであり得る。例えば、小さい流速が好ましい場合、開口部230は、比較的小さくあり得、一方、より大きい流速が好ましい場合、開口部230はより大きくあり得る。実施形態に依存して、平均直径が約2μm〜約50μmの穴が有用であり得るが、さらに小さいかまたは大きい開口部230が、特定の実施形態において所望され得る。開口部230のサイズは、閉鎖部材30のサイズによってのみ制限され得、そしていくつかの実施形態において、閉鎖部材30のサイズを越えさえし得る。
【0051】
電圧、電圧ランプ速度および流体通路20、220中の流体のイオン強度は、開口部230のサイズに影響し得る。特に、より高い電圧、より速ランプ速度およびより大きいイオン強度の流体は、代表的に、より大きい開口部を生成する。例えば、一定の電圧ランプ速度(例えば、500V/50ms)は、ランプ速度が時間と共に指数関数的に増加する場合の開口部より小さい開口部を生じた。電圧が時間と共に指数関数的に増加する1つの特定の実施形態において、時間の関数としての電圧は、概算で以下であった:
V(t)=5000*(1−exp(−t/τ)
ここで、tは時間であり、Vは電圧であり、そしてτは抵抗−キャパシタンス(resistance times capacitance)(RC)であり、これは16msであった。同様に、電極から閉鎖部材への電荷の分布速度は、その間の任意の流体の抵抗率に依存する;従って、流体のイオン強度が増大(流体の抵抗率の減少)は、電源のランプ速度を効果的に短縮し、より大きい開口部を生成する。従って、所望のサイズの開口部230は、これらの値の調節によって、提供され得る。
【0052】
開口部230は、所望の量の流体が流体通路20と220との間を通過し得、かつ単一の穴が必要ではない任意の形状であり得る。例えば、開口部230は、変形したかもしくは不規則な形状であり得るか、または閉鎖部材30の形状に影響される特定の形状であり得る。別の例として、開口部230は、閉鎖部材30中の複数のより小さい穴からなり得る。特定の条件および材料(例えば、PDMS)を用いて、開口部230は、一般に、一連の亀裂または穴として形成され得る。いずれの特定の理論にも制限されることを望まないが、これらの亀裂は、破壊の間に生じる応力(例えば、気体の発生および膨張、熱的応力および化学結合の破壊)により生じると考えられる。所望のサイズ/形状の開口部を達成するための電圧と電圧パルスの長さの適切な組み合わせは、慣用的な実験を使用して、特定の配置について決定され得る。
【0053】
電圧パルスが閉鎖部材に印加されてそれを開ける場合、結合が開いた後に、ガスのバブルが、閉鎖部材に隣接する液体含有流体通路に形成され得る。電圧パルスの大きさおよび長さは、これらのバブルのサイズに影響し得る。より小さい大きさのより短い電圧パルスが、バブル形成を減少し得、一方、より大きな大きさのより長い電圧パルスが、バブル形成を促進し得る。いずれの特定の理論にも限定されることを望まないが、閉鎖部材の電気的破壊に付随する高い局所的温度がバブルを生じることが考えられる。バブルが形成される場合、このようなバブルは、消散し得る。例えば、20マイクロメートルの厚みのPDMS閉鎖部材の破壊から形成されるバブルは、約30秒後に消散し得る。バブルはまた、例えば、適用される圧力によってポンピングされることによって、流体通路から移動し得る。このようなポンピングは、マイクロ流体システムが可撓性流体通路を含む場合、手動で実行され得る。
【0054】
単回使用弁を組み込むマイクロ流体システムは、特定の時間まで、流体通路が分離されたままであることが望ましい、任意の適用で使用され得る。例えば、流体(例えば、試薬、分析物、および緩衝液)は、流体通路内に保存され得る。単回使用弁によって分離される複数のチャネルを有するマイクロ流体システムにおいて、所定の順序で弁を開くことによって、複雑な分析および化学反応が実行され得る。例えば、ELISA(酵素結合イムノソルベント検定法)実験における使用のためのマイクロ流体デバイス(これは、いくつかの溶液が別々に、特定の順序で添加されることを必要とする)は、本発明の単回使用弁を使用して作製され得る;これらの溶液は、捕捉抗体、遮断剤、サンプル、抗体−酵素結合体、および酵素基質を含み得る。マイクロ流体流体通路は、ELISAに特に適する。なぜなら、容積に対する表面積の比較的高い比は、質量輸送限界の効果を減少するからである。さらに、PDMSが使用されてマイクロ流体システムのいくつかまたは全てを作製する場合、ELISAとともに使用するためのいくつかの共通の捕捉抗体が、酸化されたPDMS上に容易に吸着される。単回使用弁を組み込むマイクロ流体システムのための他の潜在的な使用としては、化学分析、薬物送達、および化学合成が挙げられる。
【0055】
これまでに記載しているように、マイクロ流体システム10は、弁としとの使用に適する。図12〜15を参照して、マイクロ流体システム10は、ポンプとしての使用に拡張され得る。ポンプとしての使用のためのマイクロ流体システム10の1つの実施形態において、マイクロ流体システム10は、入口22と出口24との間に流体通路20に沿って配置された第2閉鎖部材31および第1閉鎖部材30と第2閉鎖部材31との間に流体通路20に沿って配置されたレザバ40をさらに備える。本明細書中で使用される場合、「レザバ」とは、ある容積の流体を保持することが一般的に意図される任意の構造をいう。レザバはまた、時々、流体がそのレザバを通過し得る点で流体通路として機能し得、そして流体通路は、時々、流体を保持するために使用され得る点で、レザバとして時々機能し得る。第2の閉鎖部材31は、閉鎖部材30について以前に記載された任意の様式および任意の材料から構築され得る。図12〜15に記載の本発明の実施形態に従って、閉鎖部材30、31は、チェック弁12として作動する。この実施形態において、チェック弁12によって、流体が、入口22から出口24へ、第1方向のみで、流体通路20を通って流れ得る。
【0056】
レザバ40は、レザバ40内の流体に不利に影響せず、そしてレザバ40内の流体によって不利に影響されない任意の方法および任意の材料で構築され得、そしてレザバ40内の圧力を種々に変化させ得る。流体通路20内の圧力を超えたレザバ40内の圧力の増加は、レザバ40内の流体をレザバ40の外に押しやり得る。しかし、チェック弁12によって、流体は、第1方向(図12において流れ指示50によって示される)にのみ流れ得る。従って、流体は、出口24に向かって流れるが、入口22に向かって流れ得ない。逆に、流体通路20内の圧力未満にレザバ40内の圧力が減少することは、流体をレザバ40内へ引き込み得る。また、チェック弁12よって、流体は、第1方向にのみ流れ得る。従って、流体は、入口22からレザバ40への方向で引き込まれるが、出口24からレザバ40への第2方向には流れ得ない。レザバ40内の圧力を交互に増加および減少することによって、入口22から出口24への流体通路20を通して流体をポンプ送りすることが可能であることが明らかである。圧力変化の速度およびレザバ40の容積は、流体がポンプ送りされる速度にほぼ正比例する。
【0057】
好ましい実施形態において、レザバ40は、レザバ40の容積が可変であり、これによって、レザバ40内の圧力が、レザバ40の容積を変化させることによって変化し得るように、構築される。レザバ40の容積が可変である場合、レザバ40の可撓性に起因して可変であり得る。従って、レザバ40に外部から適用される圧力は、レザバ40を反らせ得、その容積を減少させ、対応してそのレザバ内の圧力を増加し、そして出口24に向かって流体をポンプ送りする。レザバ40がエラストマーである場合、外部圧力がレザバ40から除去されるとき、レザバ40は、その元の形状に戻り、その容積を増加し、その中の圧力を減少し、そして入口22から流体を引き込む。従って、レザバ40は、好ましくは、エラストマー材料(例えば、以前に記載されたポリマー)から構築される。レザバ40は、本明細書中において後に記載される迅速原型技術に従って構築され得る。所望の場合、このプロセスは、レザバ40の容積を増加するように改変され得る。例えば、レザバに対応するマスターの部分は、マスターの残りよりも厚く構築され得、より大きなレザバ40になる。1つの実施形態において、レザバに対応するマスターの部分は、それに添加されるさらなる材料(例えば、エポキシ)を有し得、その厚みを、従ってレザバ40の容積を増加する。このような配置によってまた、レザバ40の上壁が、より薄くされ得、その容積がより容易に調節され得る。
【0058】
図12および15に示されるように、ポンプとしての使用のためのマイクロ流体システム10は、レザバ40の前および後に、流体通路20に沿って1つより多くのチェック弁12を備え得る。例えば、2つ、3つまたはそれより多くのチェック弁12は、ポンプの作動の間、逆流を阻止するためにレザバ40のいずれかの側に備えられ得る。1つの実施形態において、図15に示される実施形態と同様に、レザバ40の圧縮により、隣接する流体通路において、1ストローク当たり約0.66μlの流速で、約150pa(パスカル)の圧力が生成された。
【0059】
ポンプとしての使用のためのマイクロ流体システム10が可変容積を有するレザバ40を備える場合、この容積は、所望のポンピング機能を生じる任意の様式で変化させられ得る。例えば、レザバ40がエラストマー材料から構築される場合、レザバ40の容積は、手動で変化させられ得る。このようなレザバは、親指または指を補うような大きさおよび形状であり得る;例えば、レザバは、ほぼ卵型で、そして約2cm2であり得る。別の実施例において、マイクロ流体システム10は、レザバ40に隣接した第2レザバを用いて構築され得、そして流体(例えば、空気)は、第2レザバ内にそして第2レザバからポンプ送りされ得、その結果、それは、第2レザバを圧縮または拡張し、対応して、エラストマー材料におけるその近接に起因して、レザバ40を拡張または圧縮する。
【0060】
本発明に従うマイクロ流体システム10は、可撓性であり得る。例えば、マイクロ流体システム10の構成要素が、可撓性材料から構築される場合、マイクロ流体システム10のいくらかまたはすべてが可撓性であり得る。本発明のマイクロ流体システム10のいくつかの実施形態は、全体的に、エラストマーポリマー(例えば、PDMS)から構築され得る。本発明に従う可撓性マイクロ流体システムは、耐破壊性であり、曲げられ得またはねじられ得る。例えば、マイクロ流体システム10は、オンサイト(one−site)環境試験のようなフィールドワークまたは医療診断のためのアッセイデバイスとしての使用のために構築され得る。このようなデバイスにおいて、長い流体通路20は、反応または分離を促進するために所望され得るが、携帯性を妨害し得る。本発明に従って、マイクロ流体システム10は、コイル状にされ得、長い流体通路20が比較的小さい空間内に含まれ得る。
【0061】
マイクロ流体システム10が可撓性であるいくつかの例において、その構造的安定性および損傷または変形に耐える能力を増加することが望ましくあり得る。この場合、マイクロ流体システム10に支持を提供することが好ましい。好ましくは、支持は、マイクロ流体システム10の可撓性を危うくすることなしに提供される。例えば、マイクロ流体システム10は、支持体110で支持され得る(図18を参照のこと)。支持体110は、可撓性であり得、そしてマイクロ流体システム10に所望の程度の支持、安定性および可撓性を与える任意の様式および任意の材料で構築され得る。例えば、支持体110は、ポリマーから構築され得る。
【0062】
支持体110は、任意の様式で所望の接続を提供する任意の材料を使用して、マイクロ流体システム10に接続され得る。例えば、いくつかの実施形態において、マイクロ流体システム10に可逆的な接続を形成し、他の実施形態において、不可逆な接続を形成することが所望され得る。支持体110は、従来の感圧性接着剤のような接着剤を使用して、マイクロ流体システム10に接続され得る。いくつかの例において、従来の接着テープが適切な支持体として機能し得る。例えば、ポリエステルの裏打ち上にシリコーン接着剤を有する接着テープが、いくつかの適用についての適切な支持体110である。
【0063】
本発明に従うマイクロ流体システム10は、所望の構造および機能を有するマイクロ流体システム10を繰り返し作製する任意の方法を使用して構築され得る。例えば、マイクロ流体システム10またはマイクロ流体システム10の部分は、当該分野で公知の従来のエッチング技術によって構築され得る。好ましくは、マイクロ流体システム10は、本明細書中に開示されるように、本発明の方法に従って構築される。
【0064】
ここで、図18を参照して、1つの実施形態において、マイクロ流体システムを作製するための方法は、マイクロ流体システム10に対応するマスター100を提供する工程、マスター100上にマイクロ流体システム10を形成する工程、支持体110をマイクロ流体システム10に接続する工程、およびマスター100からマイクロ流体システム10を除去する工程を包含する。
【0065】
マイクロ流体システム10に対応するマスター100を提供する操作は、マイクロ流体システム10に対応するマスター100を作製する任意の様式で実行され得る。例えば、マスター100は、従来のエッチング技術によって作製され得る。より詳細には、1つの実施形態において、マイクロ流体システム10に対応するマスター100は、マイクロ流体システム10の設計に対応して、コンピューター設計(例えば、CAD製図)に従って高い解像度の透明画を作製することによって構築され得る。次いで、これらの透明画は、従来のフォトリソグラフィーによりパターンをネガティブフォトレジストに移す場合にマスクとして使用され得、流体通路20およびマイクロ流体システム10の他の特徴のポジティブレリーフを有するマスターを与え得る。この方法は、「Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane).」Anal.Chem.1988,70,4974−4984(これは、本明細書によってその全体が参考として援用される)にさらに詳細に記載される。図18において、2つのマスター100が図示され、一方は、隔壁閉鎖部材30を用いる使用のための流体通路20に対応し、そして他方は、隔壁閉鎖部材30に対応する。
【0066】
マスター100上にマイクロ流体システム10を形成する操作は、所望の流体流れ特性を提供し得るマイクロ流体システム10を作製する任意の様式で実行され得る。例えば、マイクロ流体システム10は、マスター100上に鋳造または成型され得る。1つの実施形態において、成型可能ポリマーまたはプレポリマーが、マスター100と接触して配置され得、そしてマイクロ流体システム10において所望の流体流れ特性を提供するのに十分な剛性を有するように重合または硬化され得る。所望の剛性は、マイクロ流体システム10についての意図される適用とともに変化し得る。例えば、マイクロ流体システム10が可撓性であることが望ましい場合、可撓性ポリマーを使用することが好ましい。好ましい実施形態において、マスター100上にマイクロ流体システム10を形成することは、マスターに対するレプリカ成型によって実行され、そして好ましい材料は、PDMSである。
【0067】
図18に示されるように、いくつかの実施形態において、第2マスター120が使用され得る。例えば、マイクロ流体システム10が、マイクロ流体システム10の両側上の特徴(例えば、マイクロ流体システム10を通過する流体通路20または開口部34)を有する流体通路20を含む場合、第2マスター120が使用され得る。従って、第2マスター120は、マスター100から離れるように面するマイクロ流体システム10の側面に対応し得る。いくつかの実施形態(例えば、図18に示される)において、第2マスター120は、マスター100から過剰な材料を搾り出し、そしてマイクロ流体システム10を通過する流体通路20が、このような材料によって妨害されないことを確実にする、平坦なシートを備え得る。圧力は、第2マスター120に及ぼされ得て、所望の量の材料がマスター100から押出されることを確実にする。及ぼされる圧力は、例えば、マイクロ流体システム10を形成するために使用される材料の型、およびマスター100から押出されなければならない材料の量に依存し得る。いくつかの例において、約1ポンド/平方インチ(psi)の圧力が、第2マスター120に適用され得る。好ましくは、第2マスター120は、マイクロ流体システム10から容易に取り除かれる材料(例えば、DuPont Corporation of Delawareから入手可能なTeflon(登録商標)ポリテトラフルオロエチレン(「PTFE」)から形成される。第2のマスター120は、滑らかであることを確実にするために処理され得る。
【0068】
支持体110をマイクロ流体システム10に接続する操作は、所望の程度の接続を提供する任意の様式で実行され得る。例えば、いくつかの実施形態において、マスター100からマイクロ流体システム10を引き出すのに十分な強度のみで一時的接続を形成することが望ましくあり得るが、一方、他の実施形態において、以前に考察されたように、不可逆的な接続を形成するために望ましくあり得る。
【0069】
マスター100からマイクロ流体システム10を除去する操作は、マイクロ流体システム10を損傷しない任意の様式で実行され得る。例えば、支持体110は、マスター100から持ち挙げられ、それを用いてマイクロ流体システム10を引き得る。マイクロ流体システム10がマスター100から除去された後、支持体110は、マイクロ流体システム10を取り付けられたままであり得、基材として作用し得るか、または支持体110は、以下に考察されるように、別の基材またはマイクロ流体システムへの移動を容易にするように使用され得る。支持体110が、図18の閉鎖部材30に示されるように、マイクロ流体システム10の移動を容易にするために使用される場合、支持体110は、移動が達成されたときに、マイクロ流体システム10から除去され得る。マイクロ流体システム10から支持体110を除去する操作は、マイクロ流体システム10を損なわない任意の様式で実行され得る。例えば、接着剤が支持体110をマイクロ流体システム10に接続するために使用された場合、マイクロ流体システム10を溶解または損傷しないで、接着剤を溶解するための物質が使用され得る。例えば、適切な溶媒が使用され得る。
【0070】
本発明の方法によって形成されるマイクロ流体システム10は、他のマイクロ流体システム10と組み合わせられて、より大きなマイクロ流体システム10を形成し得る。例えば、より複雑なマイクロ流体システム10(例えば、弁またはポンプとしての使用のために意図されるマイクロ流体システム)は、本発明の方法に従って層として形成され得、そして接続され得る。大部分の実施形態において、マイクロ流体システム10の層間のこのような接続が実質的に不可逆であることが好ましい。例えば、図18は、2つのマイクロ流体システム10(一方は、流体通路20を備え、そして他方は、閉鎖部材30として構成される)から、図4〜6に示されるような隔壁弁として構成されるマイクロ流体システム10の一部を作製することを示す。
【0071】
(実施例)
(実施例1)
迅速原型方法は、マイクロ流体弁およびポンプの設計の設計および作製のために使用された。最初に、高解像度透明画は、流体通路を含むCADファイルから作製された。これらの透明画は、従来のフォトリソグラフィーによってネガティブフォトレジストにこの設計を移す際にマスクとして使用され、流体通路のポジティブレリーフを有するマスターを与えた。
【0072】
弁は、2つの成型PDMS浅浮き彫プレートおよび膜から作製された。図18に示されるように、部品は別々に作製され、そして後に、弁を完成するように組み立てられた。最初に、1つのPDMS浅浮き彫プレートは、(a)当該分野で公知の手順を使用して、マスターに対してレプリカ成型によって構築された。
【0073】
PDMS膜は、(b)マスターと第2マスターとの間のPDMSプレポリマーを、Teflon(登録商標)PTFEシート(1mm厚みTeflon(登録商標)FEP、DuPont、DE)の形態で鋳造および硬化することによって構築された。過剰なPDMSプレポリマーを押出すように硬化しながら、中程度の圧力(1psi)が、第2マスター/PDMS/マスターサンドウィッチに適用された。PDMS膜は、マスターを作製する際に使用されるネガティブレジスト(SU−8、MicroChem、MA)と同じ厚みの25〜100μmの厚みであった。図18に示されるように、フォトレジストポストを有するマスターは、スルーホールを備えるPDMS膜を得るために使用された。第2マスターとして使用する前に、Teflon(登録商標)PTFEシートは、滑らかな表面を得るために、300℃(Tg=270℃)で平坦なSiウェハ表面に対して成型された。
【0074】
硬化の後に、第2マスターは、マスターに取り付けられたPDMS膜を残すように除かれた。感圧性接着剤(PSA、ポリエステル背部上にシリコーン接着剤を有するFuron M803接着テープ、Furon、CT)を、支持体として、PDMS膜上に適用した。PDMSとマスターとの間の接着と比較して、支持体とPDMSの間でのより強力な接着に起因して、支持体をマスターから剥離させることによって、膜を、マスターから支持体に移すことが可能であった。膜は、一旦、支持体上に移動すると、ひずみなく操作され得た。支持体は、操作の後に、適切な溶媒(アセトンまたはエタノール)を適用することによって除去された。
【0075】
支持体/PDMS膜を、整列機に入れ、そしてPDMSの浅浮き彫板に結合させて(c)、弁の下部を形成した。この整列機を、並進ポストに取り付けられた一揃いのx−y−zマイクロメーターステージから構成した。パターン付けされたPDMS膜(支持体またはマスター上に支持されている)および浅浮き彫板を、マイクロメーターステージの頂部および底部に配置し、そして立体顕微鏡を使用して整列させた。PDMS片の不可逆的結合を、酸素プラズマ処理による表面改変によって、達成した。整列後、整列機およびPDMS片を含むアセンブリを、酸素プラズマ(Harrick,PA)内に30秒間(60W、200mTorr)入れた。PDMS片を、プラズマ発生器から取り出した直後に接触させた。完成した機能弁を、頂部流体通路を形成する別の浅浮き彫板を用いて(c)を繰り返すことによって、製造した。
【0076】
(実施例2)
単回使用弁を組み込むマイクロ流体システムは、2つの層から構成され、1つの層は、埋め込まれた流体通路を備え、そして1つは平坦な層である。流体通路を備える層を製造するために、PDMSを、フォトリソグラフィーマスター(これは、迅速原型作製により作製され、そしてシリコンウエハ上にフォトレジストの陽刻を備える)に対して成形した(「Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane)」Anal.Chem.1988,70,4974−4984を参照のこと)。円形パンチを使用して、PDMSに穴を切り込み、流体レザバを形成した。流体通路を備える層を、PDMSまたはスライドガラスの平坦な片に、両方の層を空気プラズマで酸化し、次いでこれらを等角に(conformal)接触させることによって、シールした。シーリングプロセスにおいて使用されるプラズマ酸化は、チャネルを親水性にし、そしてこれらのチャネルは、水性緩衝液で容易に充填された。デッドエンドチャネルを、毛管現象によって、5分未満で充填した。マイクロ流体システムは、例えば、図24〜25に示されるように、20μmの閉鎖部材によって分離された、少なくとも2つの不連続なチャネルを備えた。この分離は、迅速原型作製の第一工程において使用された印刷の分解能によって、制限された。高分解能プリンターは、より薄い分離および作動のためのより低い電圧を可能にする。チャネルは、50μmまたは100μmの幅および60μmの高さであった。
【0077】
(実施例3)
実施例1において構築した弁を、圧縮空気源に接続した外部三方向電気機械弁(Lee Valve,Westbrook,CT)を使用して、長期間の作動について試験した(弁の機能を、圧縮空気での長期の試験の前後に、液体を用いて試験した)。弁の入口を、電気機械弁に接続し、この弁は、約10Hzでこの弁を加圧および換気した。この弁の出口を水浴に浸漬させ、そして各開閉に伴う気泡の発生をモニタリングした。PDMS隔壁弁を、105回の開閉について連続的に試験した。この弁は、いかなる顕著な劣化をも示さず、そして流体(水)を用いて試験した場合に、完全に機能的であった。
【0078】
隔壁弁とフラップ弁との両方は、オープンラボラトリーにおいて6ヶ月間貯蔵した後に試験した場合に、なおも十分に機能的であった。膜の周囲に除去され得ない乾燥固体を有する弁のみが、機能的ではなかった。粒子/沈着物が洗浄および清浄された弁は、いかなる問題もなく機能した。
【0079】
(実施例4)
本発明による弁の1つの実施形態の、逆流を減少させる際の効果を実証するために、流れ試験を、図8、9、19および20に示されるように弁に対して実施した。閉鎖部材30を、矩形の流体通路(90マイクロメートルの高さおよび150マイクロメートルの幅)の4つの壁のうちの3つ(2つの側面および底面)に接続した。閉鎖部材30の領域における流体通路の幅は、この流体通路における他の箇所の幅より広かった。閉鎖部材30を、休止中(流体の流れがない)には接触しないように設計し、そして20マイクロメートル分離した。閉鎖部材30は、流体通路20と同じ高さ(90マイクロメートル)であり、そして流体通路20の壁からその端部の幅(約20マイクロメートル)へとテーパ状であった。図8〜9に示される弁の寸法は、この実施例において使用した弁より約40%大きい。各閉鎖部材30の頂部(ここで、流体通路20の頂部に当接する)を、図19に影を付けて示されるように、潤滑のために、石油ゼリーでコーティングした。
【0080】
この実施形態の特定の寸法について、閉鎖部材30を一緒にするために、約1.7kPa(キロパスカル)の背圧を必要とした。1秒間あたり0マイクロリットルと1秒間あたり0.3マイクロリットルとの間の逆流速度(1秒間あたり0.3マイクロリットルは、1.7kPaに対応した)により、閉鎖部材30がわずかに開き、その結果、圧力低下が減少した。しかし、1秒間あたり0.3マイクロリットルの逆流に達するとすぐに、閉鎖部材はその圧力によって一緒に押された。
【0081】
図21および22は、それぞれ、弁の抵抗対弁を通る流速のグラフ、および弁を隔てた圧力低下対弁を通る流速のグラフである。図22は、閉鎖部材30の部分的な閉鎖が、これらの開口より急激であることを示す。圧力低下対流速の傾斜に基づいて、弁の3つの状態が規定され得る:大きな負の(逆流の)流速における「閉」、低い流速における「中間」、および比較的大きな正の流速における「完全に開」。圧力低下対流速の曲線の線形回帰は、これらの領域の各々にわたる流体抵抗の代替の測定値である。弁の抵抗は、閉位置、中間位置、および開位置において、それぞれ20×106μL−1、4.4×106μL−1、および2.4×106μL−1であった。従って、この実施形態の弁を通る流れに対する抵抗は、順方向流れより、逆流において約8倍大きかった。このことは、本発明の弁のこの実施形態が、チェック弁として効果的であることを実証する。いかなる特定の理論にも限定されることを望まないが、流れのほぼ完全な停止とは対照的に、流れの抑止は、閉鎖部材が一緒に自由に動かない場合の流体通路の底部における空隙;および閉鎖部材が接続されていない場合の流体通路の頂部の空隙に起因したと考えられる。
【0082】
(実施例5)
実施例4に記載したマイクロ流体システムの実施形態の構成要素間の封鎖の効果を実証するために、マイクロ流体システムを、次第に増加する流体圧力に曝露した。マイクロ流体システムは、300〜500kPaの流体圧力に耐え、効果的な封鎖が構成要素間に形成されたことを示した。
【0083】
(実施例6)
実施例4に記載されたマイクロ流体システムの耐久性を実証するために、マイクロ流体システムを、11時間にわたって40,000サイクル開閉させた。その結果、マイクロ流体システムは、明らかな疲労も性能の低下も受けず、マイクロ流体システムの耐久性を実証した。
【0084】
実施低4に記載されたマイクロ流体システムの耐久性を実証するためにまた、マイクロ流体システムに塩化ナトリウム溶液を満たし、そして液体を蒸発させて、流体通路および閉鎖部材に固まった塩を残した。再水和の際に機能が回復し、ここでもマイクロ流体システムの耐久性を実証した。
【0085】
(実施例7)
単回使用弁についての開口サイズに対する印加電圧および最小パルス長の効果を実証するために、いくつかの電圧で実験を実施した。PDMS閉鎖部材(20マイクロメートル厚)を、この実験において使用した。開口が形成された後に、フルオレセインをこの開口を通してポンピングした。これらの実験のうちのいくつかの結果を、図30〜33に示す。これらは、それぞれ1kV、2kV、5kVおよび10kVの電圧によって形成された開口の、蛍光電子顕微鏡写真の写真である。1kV〜5kVの電圧を、アナログ出力基板(PCI−MIO−16XE−50、National Instruments,Austin,Texas)およびLabVIEW(登録商標)ソフトウェア(National Instruments)によって制御される市販の電源(CZE1000R、Spellman High Voltage,Hauppauge,New York)によって印加し、一方で約10kVの電圧を、ガス点火器(Waber−Stephen Products,Burlington,Canada)によって印加した。
【0086】
開口は、1kVについては1秒で、2kVについては50ミリ秒で、5kVについては20ミリ秒で、そして10kVについては20マイクロ秒で、形成された。2kVより高い電圧は、再現可能な開口を達成したが、この開口の大きさおよび形状は可変ではなかった。開口が見出された位置で、開口のおよその平均直径は、1kVについては5マイクロメートル、2kVについては20マイクロメートル、5kVについては50マイクロメートル、および10kV(ガス点火器によって供給された)については5マイクロメートルであった。特定の理論に限定されることを望まないが、10kVにおけるより小さな穴は、添加器によって発生するパルスの非常に短い持続時間、または点火器によって発生した電力が市販の電源によって発生する電力より低いという事実に起因すると考えられる。フルオレセインを開口を通してポンピングするために必要とされる圧力は、1kVによって形成された開口について最も大きく、そして5kVによって形成された開口について最も小さかった。これらの実験の結果は、より高い電圧が、一般により大きな穴を作製し、そして開口を形成するために必要とされるパルスがより短いことを実証する。
【0087】
(実施例8)
流体通路20、220内に配置された流体のイオン強度の、単回使用弁の開口に対する効果を実証するために、実験を実施した。イオン性流体として、PBS(10mM(ミリモル濃度))リン酸、138mM NaCl、2.7mM KCl(pH7.4、I(イオン強度)約166mM)、およびTris−Gly(25mM Tris−192mM Gly、I約10mM)(0.1マイクロモル濃度のフルオレセインを含む)を使用した。これらの実験を、図23に示されるように、流体システムにおいて実施し、ここで、2つの流体通路20、200は、PDMS閉鎖部材30によって、厚さ約20マイクロメートルで分離される。流体通路220を接地して、−5kVの電圧を流体通路20に印加した。
【0088】
これらの実験の結果を、図34〜37に示す。ここで、白色の領域は、フルオレセイン(すなわち、流体)の存在を表す。図34および36は、2.6マイクロメートルの厚さの閉鎖部材の水平断面を示す(図23を参照のこと)。図34は、PBS緩衝液を用いて形成された開口を示す。この開口は、PDMSとガラスとの継目(流体通路の頂部)と、流体通路の底部との間の半分である。図36は、Tris−Gly緩衝液を用いて形成された開口の中央を示す(チャネルのPDMS底部から約5マイクロメートル)。図35および37は、流体通路20、220間の半分(いずれかのチャネルから10マイクロメートル)の接続の、垂直断面(2マイクロメートルの厚さ)を示す。閉鎖部材30は、ガラス支持体500とPDMS基部501との間に位置する。図35は、PBSを用いて形成された開口を示す。この開口は、流体通路の頂部から底部へと延び、そして主として2つの亀裂(それぞれ平均直径約10マイクロメートル)からなる。図37は、Tris−Gly緩衝液を用いて形成された、平均直径約10マイクロメートルの開口(約30マイクロメートルの高さ)を示す。これらの実験は、より高いイオン強度を有する緩衝液が、より低いイオン強度を有する緩衝液より大きな穴を形成することを実証する。
【0089】
(実施例9)
開口を形成するために必要とされる最低電圧を決定するために、20マイクロメートル厚のPDMS閉鎖部材を使用して、Tris−Gly緩衝液とPBS緩衝液との両方(実施例8において使用されたような)を用いて実験を実施した。このような閉鎖部材を開口させるための理論電圧は、420Vである。電流を、500Vにおいて観察したが、開口の形成は、この電圧において再現性がなかった。開口は、600V、750V、および1kVに電圧を上昇させた場合に、より頻繁に形成されたが、ここでもまた、これらの結果は再現性がなかった。いくつかの場合において、より小さな開口にわたって所定の電圧を繰り返し印加すること、またはより高い電圧を印加することによって、接続部を開口させることが可能であった。いかなる特定の理論にも制限されることを望まないが、これらのバリエーションは、PDMSにおける異質性に起因すると考えられる。これらの実験は、いくつかの例において、開口を作製するために、理論的な最小より高い電圧が必要とされ得ること、およびより高い電圧が、開口をより形成しやすいことを実証する。
【0090】
(実施例10)
本発明の単回使用弁が、比較的複雑なマイクロ流体システムを製造するために使用され得ることを実証するために、ELISAデバイスを開発した。このデバイスは図38に示され、そして5つのレザバ401〜405を備えた。「T」字型流体通路20は、レザバ403〜405を接続した;これらのレザバの各々は、4mmの平均直径を有した。レザバ405は、廃棄物のためのレザバとして働き、そして試薬、サンプルおよびリンス溶液を、レザバ403および404に添加した。レザバ401および402(これらは、平均直径約1mmであった)は、流体通路20と接続しておらず、流体通路220によって、試薬を含む注射器および閉鎖部材30に接続した。流体通路20における検出チャンバ406を使用して、観察のためのより大きな表面積(600×600マイクロメートル)を提供した。注射器(1mL、Henke−Sass,Wolf,Tuttlingen,Germany)からデバイスへの接続を、レザバ401、402に圧力によって嵌合させたポリエチレンチューブ(外径1.09mm、内径0.38mm、Becton Dickinson,Franklin Lakes、New Jersey)を使用することによって、達成した。コーティング抗体、リンス溶液、およびサンプルは、流体力学上の圧力によって、レザバ403および404中の50マイクロリットルの流体からレザバ405へと流れた。
【0091】
ELISAのための抗体および緩衝液を、Bethyl Laboratories(Montgomery,Texas)から入手した。ヒトヘモグロビン(Hb)を、分析物として使用した。Hb特異的捕捉抗体(ヒツジ抗ヒトHb、50mM Na2CO3(pH9.6)中1ミリリットルあたり10マイクログラム)を、レザバ403および404を通して、コーティング流体通路20へと添加した。ウシ血清アルブミン(BSA、50mM Tris、150mM NaCl(pH8)中1%)の溶液を流体通路20に1時間流して、表面をブロックし、そして引き続く工程におけるタンパク質の非特異的吸着を防止した。サンプルを流体通路20を通して導入した後に、1kVの1秒間のパルスを使用して、レザバ401に接続された流体通路220と流体通路20との間で、閉鎖部材30に開口を作製した。アルカリホスファターゼに結合体化した抗Hb抗体(ヒツジ抗ヒトHb、1% BSA、50mM Tris、150mM NaCl(pH8)中1ミリリットルあたり10マイクログラム)を、シリンジポンプを使用して1時間、流体通路20にポンピングした。流体を、1時間あたり50マイクロリットルの一定速度でポンピングした。最後に、レザバ402に接続する流体通路20と流体通路220との間で、1kVの1秒間のパルスを用いて、閉鎖部材30に開口を形成した。基質ELF−97(1% BSA、50mM Tris、150mM NaCl(pH8)中0.5mM、Molecular Probes,Eugene,Oregon)を、デバイスに10分間ポンピングした。ELF−97は可溶性であり、そしてリン酸化される場合に非蛍光性であった。各工程の間に、流体通路20を、2アリコートの50マイクロリットルの50mM Tris、100mM NaCl、0.05% Tween(登録商標)20(ICI America,North Little Rock,Arkansas)(pH8)でリンスした。しかし、アルカリホスファターゼでのリン酸基の加水分解の際に、この種は沈澱し、そしてUV光に曝露すると緑色に蛍光した。図39に示すように、Hbがサンプル中に存在しない場合、この基質は反応せず、そして蛍光が観察されなかった。図40に示すように、Hbが存在する場合、この基質は反応し、そして約5分後に、デバイスにおいて蛍光が観察された。蛍光顕微鏡を使用してこれらの結果を示したが、これらの結果は、UVランプを用いて肉眼によって見られた。この実験は、比較的複雑なアッセイデバイスが、本発明の一方向弁を使用して作製され得ることを実証する。
【0092】
本明細書中に記載された要素の各々、または一緒になった2つ以上が、改変され得るか、または上記のものとは異なる適用において用途を見出し得ることが、理解される。本発明の特定の実施形態が、図示および説明されたが、本発明は、示された詳細に限定されることが意図されない。なぜなら、種々の改変および置換が、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の精神から逸脱することなくなされ得るからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、バルブとして構成される、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の分解斜視図である。
【図2】 図2は、流量計を備える、図1のマイクロ流体システムのライン2−2の切断面の断面図である。
【図3】 図3は、図1のマイクロ流体システムの透視平面図である。
【図4】 図4は、バルブとして構成される、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の分解斜視図である。
【図5】 図5は、流量計を備える、図4のマイクロ流体システムのライン5−5の切断面の断面図である。
【図6】 図6は、図4のマイクロ流体システムの透視平面図である。
【図7】 図7は、リンパバルブの顕微鏡写真の写真複写である。
【図8】 図8は、バルブとして構成され、流量計を備える、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図9】 図9は、流量計を備える、図8のマイクロ流体システムの顕微鏡写真の写真複写である。
【図10】 図10は、バルブとして構成され、流量計を備える、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図11】 図11は、流量計を備える、図10のマイクロ流体システムの顕微鏡写真の写真複写である。
【図12】 図12は、ポンプとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の透視平面図である。
【図13】 図13は、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の透視平面図であり、このシステムは流量計を備え、そしてこのマイクロ流体システム内の流体の存在を斜線で示す。
【図14】 図14は、図13に図示されるマイクロ流体システムの透視平面図であり、このシステムはまた、流量計を有し、そして斜線によって流体の存在を印す。
【図15】 図15は、ポンプとして構成される、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の平面図であり、マイクロ流体システムの1部分の拡大図を含む。
【図16】 図16は、流量計を備える、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の斜視平面図である。
【図17】 図17は、流量計を備える、図16に図示されるマイクロ流体システムの斜視平面図である。
【図18】 図18は、本発明のマイクロ流体システムを作製する方法の1つの実施形態の概略図である。
【図19】 図19は、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の斜視図である。
【図20】 図20は、本発明に従うマイクロ流体システムの顕微鏡写真の写真複写である。
【図21】 図21は、流速に対する流体抵抗のグラフである。
【図22】 図22は、流速に対する圧力低下のグラフである。
【図23】 図23は、1用途のバルブとして構成される、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の平面図である。
【図24】 図24は、1用途のバルブとして構成される、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図25】 図25は、開口位置における図24のマイクロ流体システムの顕微鏡写真の写真複写である。
【図26】 図26は、複数の1用途のバルブを組み込む、本発明のマイクロ流体システムの実施形態の平面図である。
【図27】 図27は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図28】 図28は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図29】 図29は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図30】 図30は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図31】 図31は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図32】 図32は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図33】 図33は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図34】 図34は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図35】 図35は、図34のマイクロ流体システムの別の局面の顕微鏡写真の写真複写である。
【図36】 図36は、開口位置において1用途のバルブとして構成される、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図37】 図37は、図36のマイクロ流体システムの別の局面の顕微鏡写真の写真複写である。
【図38】 図38は、本発明に従うマイクロ流体システムの1つの実施形態の表面の平面図である。
【図39】 図39は、本発明のマイクロ流体システムの1つの実施形態の顕微鏡写真の写真複写である。
【図40】 図40は、図39のマイクロ流体システムの、別の局面の顕微鏡写真の写真複写である。
Claims (16)
- マイクロ流体システムであって、以下:
流体通路;
該流体通路への入口;
該流体通路からの出口;
該流体通路に沿って、該入口と該出口との間に配置された、実質的に封鎖された障壁を備える第1の閉鎖部材;および、
該流体通路の該入口および該流体通路の該出口のうちの少なくとも1つに電気的に接続された電極であって、該電極は、該閉鎖部材の破壊電圧よりも高い電圧を提供し、その結果、該閉鎖部材に開口部が形成される、電極;
を備え、ここで該第1の閉鎖部材は、一旦開けられると、その開けられた様式では閉じることが出来ない、マイクロ流体システム。 - 前記第1の閉鎖部材が第1の可撓性部材を含む、請求項1に記載のマイクロ流体システム。
- 前記第1の閉鎖部材が、開口位置および閉鎖位置を有し、そして前記マイクロ流体システムのいずれの位置に対してもスライドすることなく、該閉鎖位置から該開口位置へと移動するように構築および配置されている、請求項2に記載のマイクロ流体システム。
- 前記第1の可撓性部材がフラップを備える、請求項2に記載のマイクロ流体システム。
- 前記第1の可撓性部材が隔壁を備える、請求項2に記載のマイクロ流体システム。
- 前記隔壁が開口部を備える、請求項5に記載のマイクロ流体システム。
- 前記開口部の少なくとも周辺で前記隔壁を支持するよう構築および配置されたシートをさらに備える、請求項6に記載のマイクロ流体システム。
- 前記第1の可撓性部材がエラストマーを含む、請求項2に記載のマイクロ流体システム。
- 前記第1の閉鎖部材が第1の自由フロート部材を備える、請求項1に記載のマイクロ流体システム。
- 前記流体通路が可撓性部材で構築されている、請求項1に記載のマイクロ流体システム。
- 前記流体通路がエラストマーで構築されている、請求項10に記載のマイクロ流体システム。
- 前記可撓性部材に接続された可撓性支持体をさらに備える、請求項10に記載のマイクロ流体システム。
- 請求項1に記載のマイクロ流体システムであって:
前記流体通路に沿って、前記入口と前記出口との間に配置された第2の閉鎖部材;および
該流体通路に沿って、前記第1の閉鎖部材と該第2の閉鎖部材との間に配置されたレザバ、
をさらに備える、マイクロ流体システム。 - 前記レザバの容量が変更可能である、請求項13に記載のマイクロ流体システム。
- 前記流体通路が、約100μm未満の断面寸法を有する、請求項1に記載のマイクロ流体システム。
- 前記閉鎖部材が実質的に封鎖された障壁を備え、かつ前記流体通路の前記入口および該流体通路の前記出口のうちの少なくとも1つに電気的に接続された電極をさらに備える、請求項1に記載のマイクロ流体システム。
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US7201881B2 (en) * | 2002-07-26 | 2007-04-10 | Applera Corporation | Actuator for deformable valves in a microfluidic device, and method |
US7452509B2 (en) * | 2002-07-26 | 2008-11-18 | Applied Biosystems Inc. | Microfluidic device including displaceable material trap, and system |
US7135147B2 (en) * | 2002-07-26 | 2006-11-14 | Applera Corporation | Closing blade for deformable valve in a microfluidic device and method |
US7198759B2 (en) * | 2002-07-26 | 2007-04-03 | Applera Corporation | Microfluidic devices, methods, and systems |
US7455770B2 (en) * | 2002-09-09 | 2008-11-25 | Cytonome, Inc. | Implementation of microfluidic components in a microfluidic system |
US20050136483A1 (en) * | 2003-09-03 | 2005-06-23 | Receptors Llc | Nanodevices employing combinatorial artificial receptors |
US20060057625A1 (en) * | 2002-09-16 | 2006-03-16 | Carlson Robert E | Scaffold-based artificial receptors and methods |
US20040137481A1 (en) * | 2002-09-16 | 2004-07-15 | Receptors Llc | Artificial receptor building blocks, components, and kits |
WO2005003326A2 (en) | 2003-03-28 | 2005-01-13 | Receptors Llc. | Artificial receptors including reversibly immobilized building blocks and methods |
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US7186383B2 (en) * | 2002-09-27 | 2007-03-06 | Ast Management Inc. | Miniaturized fluid delivery and analysis system |
TW590982B (en) * | 2002-09-27 | 2004-06-11 | Agnitio Science & Technology I | Micro-fluid driving device |
US20100022414A1 (en) | 2008-07-18 | 2010-01-28 | Raindance Technologies, Inc. | Droplet Libraries |
US20060078893A1 (en) | 2004-10-12 | 2006-04-13 | Medical Research Council | Compartmentalised combinatorial chemistry by microfluidic control |
GB0307403D0 (en) | 2003-03-31 | 2003-05-07 | Medical Res Council | Selection by compartmentalised screening |
GB0307428D0 (en) | 2003-03-31 | 2003-05-07 | Medical Res Council | Compartmentalised combinatorial chemistry |
US8309039B2 (en) * | 2003-05-14 | 2012-11-13 | James Russell Webster | Valve structure for consistent valve operation of a miniaturized fluid delivery and analysis system |
GB2404718B (en) * | 2003-08-05 | 2006-11-29 | E2V Tech Uk Ltd | Microfluidic components |
WO2005031163A1 (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-07 | Cytonome, Inc. | Implementation of microfluidic components in a microfluidic system |
DE10360709A1 (de) * | 2003-12-19 | 2005-10-06 | Bartels Mikrotechnik Gmbh | Mikropumpe und klebstoffreies Verfahren zur Verbindung zweier Substrate |
US8313308B2 (en) * | 2004-03-26 | 2012-11-20 | Hospira, Inc. | Medical infusion pump with closed loop stroke feedback system and method |
US20050221339A1 (en) | 2004-03-31 | 2005-10-06 | Medical Research Council Harvard University | Compartmentalised screening by microfluidic control |
JP3952036B2 (ja) | 2004-05-13 | 2007-08-01 | コニカミノルタセンシング株式会社 | マイクロ流体デバイス並びに試液の試験方法および試験システム |
WO2006028930A2 (en) | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Receptors Llc | Combinatorial artificial receptors including tether building blocks on scaffolds |
EP1789792A2 (en) * | 2004-09-11 | 2007-05-30 | Receptors LLC | Combinatorial artificial receptors including peptide building blocks |
KR101214780B1 (ko) | 2004-09-15 | 2012-12-21 | 인터젠엑스 인크. | 미세유동 장치 |
US7745207B2 (en) * | 2006-02-03 | 2010-06-29 | IntegenX, Inc. | Microfluidic devices |
US7968287B2 (en) | 2004-10-08 | 2011-06-28 | Medical Research Council Harvard University | In vitro evolution in microfluidic systems |
US8985547B2 (en) * | 2005-01-31 | 2015-03-24 | President And Fellows Of Harvard College | Valves and reservoirs for microfluidic systems |
JP4638249B2 (ja) * | 2005-02-02 | 2011-02-23 | 積水化学工業株式会社 | マイクロバルブの流量調節方法 |
US7727363B2 (en) * | 2005-02-02 | 2010-06-01 | Ut-Battelle, Llc | Microfluidic device and methods for focusing fluid streams using electroosmotically induced pressures |
JP4668635B2 (ja) * | 2005-02-02 | 2011-04-13 | 積水化学工業株式会社 | マイクロバルブの流量調節方法 |
WO2006132666A1 (en) | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Decision Biomarkers, Inc. | Assays based on liquid flow over arrays |
US20060280029A1 (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-14 | President And Fellows Of Harvard College | Microfluidic mixer |
EP2537657A3 (en) | 2005-08-09 | 2016-05-04 | The University of North Carolina At Chapel Hill | Methods and materials for fabricating microfluidic devices |
JP2007170469A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Kawamura Inst Of Chem Res | 温度応答性バルブおよびその製造方法 |
EP3913375A1 (en) | 2006-01-11 | 2021-11-24 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Microfluidic devices and methods of use in the formation and control of nanoreactors |
EP1998829B1 (en) | 2006-03-14 | 2011-02-09 | University Of Southern California | Mems device for delivery of therapeutic agents |
WO2007106579A2 (en) | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Micronics, Inc. | Integrated nucleic acid assays |
JP2009530601A (ja) * | 2006-03-15 | 2009-08-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 参照物質の放出の制御が可能なマイクロエレクトロニクス素子 |
EP3335782B1 (en) | 2006-05-11 | 2020-09-09 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Microfluidic devices |
US9562837B2 (en) | 2006-05-11 | 2017-02-07 | Raindance Technologies, Inc. | Systems for handling microfludic droplets |
US7959876B2 (en) * | 2006-07-17 | 2011-06-14 | Industrial Technology Research Institute | Fluidic device |
EP3536396B1 (en) | 2006-08-07 | 2022-03-30 | The President and Fellows of Harvard College | Fluorocarbon emulsion stabilizing surfactants |
WO2008147382A1 (en) * | 2006-09-27 | 2008-12-04 | Micronics, Inc. | Integrated microfluidic assay devices and methods |
EP2074341A4 (en) * | 2006-10-04 | 2013-04-10 | Fluidigm Corp | MICROFLUIDIC NO-RETURN VALVES |
DE602006009405D1 (de) * | 2006-10-28 | 2009-11-05 | Sensirion Holding Ag | Mehrzellenpumpe |
EP1918586B1 (en) * | 2006-10-28 | 2010-12-01 | Sensirion Holding AG | Multicellular pump and fluid delivery device |
WO2008089493A2 (en) | 2007-01-19 | 2008-07-24 | Fluidigm Corporation | High precision microfluidic devices and methods |
US20110039303A1 (en) | 2007-02-05 | 2011-02-17 | Stevan Bogdan Jovanovich | Microfluidic and nanofluidic devices, systems, and applications |
US8772046B2 (en) | 2007-02-06 | 2014-07-08 | Brandeis University | Manipulation of fluids and reactions in microfluidic systems |
ES2687270T3 (es) | 2007-04-12 | 2018-10-24 | The Brigham And Women's Hospital, Inc. | Fijación como objetivo de ABCB5 para la terapia del cáncer |
US8592221B2 (en) | 2007-04-19 | 2013-11-26 | Brandeis University | Manipulation of fluids, fluid components and reactions in microfluidic systems |
AU2008248261A1 (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | The Brigham And Women's Hospital, Inc. | Wound healing device |
US8206025B2 (en) * | 2007-08-07 | 2012-06-26 | International Business Machines Corporation | Microfluid mixer, methods of use and methods of manufacture thereof |
CN101842160B (zh) * | 2007-09-10 | 2014-04-30 | 奥索临床诊断有限公司 | 小体积液体的抽吸与分配 |
US9026370B2 (en) | 2007-12-18 | 2015-05-05 | Hospira, Inc. | User interface improvements for medical devices |
JP5542691B2 (ja) | 2007-12-20 | 2014-07-09 | ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア | 治療薬を送達するための装置および方法 |
WO2009092106A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | The Regents Of The University Of California | Accurate and rapid micromixer for integrated microfluidic devices |
CN101990516B (zh) | 2008-01-22 | 2015-09-09 | 英特基因有限公司 | 多用试样准备系统及其在集成分析系统中的使用 |
US8096786B2 (en) * | 2008-02-27 | 2012-01-17 | University Of Massachusetts | Three dimensional micro-fluidic pumps and valves |
MX2010012213A (es) | 2008-05-08 | 2011-05-03 | Minipumps Llc | Bombas implantables y cánulas para las mismas. |
US9333297B2 (en) | 2008-05-08 | 2016-05-10 | Minipumps, Llc | Drug-delivery pump with intelligent control |
US8231608B2 (en) | 2008-05-08 | 2012-07-31 | Minipumps, Llc | Drug-delivery pumps and methods of manufacture |
EP3002489B1 (en) * | 2008-05-16 | 2017-09-20 | President and Fellows of Harvard College | Valves and other flow control in fluidic systems including microfluidic systems |
DK2138233T3 (da) * | 2008-06-02 | 2011-01-31 | Boehringer Ingelheim Micropart | Mikrofluid foliestruktur til dosering af væsker |
CN101477304B (zh) * | 2008-11-04 | 2011-08-17 | 南京大学 | 在复杂形状表面复制高分辨率纳米结构的压印方法 |
DK2376226T3 (en) | 2008-12-18 | 2018-10-15 | Opko Diagnostics Llc | IMPROVED REAGENT STORAGE IN MICROFLUIDIC SYSTEMS AND RELATED ARTICLES AND PROCEDURES |
WO2010077322A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | Microchip Biotechnologies, Inc. | Instrument with microfluidic chip |
US8528589B2 (en) | 2009-03-23 | 2013-09-10 | Raindance Technologies, Inc. | Manipulation of microfluidic droplets |
US8573259B2 (en) * | 2009-03-25 | 2013-11-05 | The Regents Of The University Of Michigan | Modular microfluidic assembly block and system including the same |
CN102459565A (zh) * | 2009-06-02 | 2012-05-16 | 尹特根埃克斯有限公司 | 具有隔膜阀的流控设备 |
SG176669A1 (en) * | 2009-06-05 | 2012-01-30 | Integenx Inc | Universal sample preparation system and use in an integrated analysis system |
AU2010284216B2 (en) | 2009-08-18 | 2015-10-15 | Minipumps, Llc | Electrolytic drug-delivery pump with adaptive control |
EP2486409A1 (en) | 2009-10-09 | 2012-08-15 | Universite De Strasbourg | Labelled silica-based nanomaterial with enhanced properties and uses thereof |
US20110143378A1 (en) * | 2009-11-12 | 2011-06-16 | CyVek LLC. | Microfluidic method and apparatus for high performance biological assays |
US9651568B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-05-16 | Cyvek, Inc. | Methods and systems for epi-fluorescent monitoring and scanning for microfluidic assays |
US9855735B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-01-02 | Cyvek, Inc. | Portable microfluidic assay devices and methods of manufacture and use |
US9700889B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-07-11 | Cyvek, Inc. | Methods and systems for manufacture of microarray assay systems, conducting microfluidic assays, and monitoring and scanning to obtain microfluidic assay results |
US9500645B2 (en) | 2009-11-23 | 2016-11-22 | Cyvek, Inc. | Micro-tube particles for microfluidic assays and methods of manufacture |
EP2504701B1 (en) | 2009-11-23 | 2017-09-13 | Cyvek, Inc. | Method and apparatus for performing assays |
US10065403B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-09-04 | Cyvek, Inc. | Microfluidic assay assemblies and methods of manufacture |
US9759718B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-09-12 | Cyvek, Inc. | PDMS membrane-confined nucleic acid and antibody/antigen-functionalized microlength tube capture elements, and systems employing them, and methods of their use |
US8584703B2 (en) | 2009-12-01 | 2013-11-19 | Integenx Inc. | Device with diaphragm valve |
WO2011079176A2 (en) | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Raindance Technologies, Inc. | Microfluidic systems and methods for reducing the exchange of molecules between droplets |
US20110165037A1 (en) * | 2010-01-07 | 2011-07-07 | Ismagilov Rustem F | Interfaces that eliminate non-specific adsorption, and introduce specific interactions |
WO2011094577A2 (en) | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Micronics, Inc. | Sample-to-answer microfluidic cartridge |
US10351905B2 (en) | 2010-02-12 | 2019-07-16 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Digital analyte analysis |
CA2789425C (en) | 2010-02-12 | 2020-04-28 | Raindance Technologies, Inc. | Digital analyte analysis with polymerase error correction |
US9399797B2 (en) | 2010-02-12 | 2016-07-26 | Raindance Technologies, Inc. | Digital analyte analysis |
US9366632B2 (en) | 2010-02-12 | 2016-06-14 | Raindance Technologies, Inc. | Digital analyte analysis |
ITTO20100068U1 (it) * | 2010-04-20 | 2011-10-21 | Eltek Spa | Dispositivi microfluidici e/o attrezzature per dispositivi microfluidici |
WO2011134038A1 (en) | 2010-04-26 | 2011-11-03 | National Research Council Of Canada | Semipermanently closed microfluidic valve |
US8512538B2 (en) | 2010-05-28 | 2013-08-20 | Integenx Inc. | Capillary electrophoresis device |
KR20120015593A (ko) | 2010-08-12 | 2012-02-22 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 밸브를 갖는 미세 유체 소자 |
EP2606154B1 (en) | 2010-08-20 | 2019-09-25 | Integenx Inc. | Integrated analysis system |
EP2606242A4 (en) | 2010-08-20 | 2016-07-20 | Integenx Inc | MICROFLUIDIC DEVICES HAVING MECHANICALLY SEALED DIAPHRAGM VALVES |
US9562897B2 (en) | 2010-09-30 | 2017-02-07 | Raindance Technologies, Inc. | Sandwich assays in droplets |
KR101219443B1 (ko) | 2010-12-02 | 2013-01-11 | 광주과학기술원 | 마이크로 체크 밸브 및 그 제조방법 |
WO2012109600A2 (en) | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Raindance Technologies, Inc. | Methods for forming mixed droplets |
DE112011106142B3 (de) * | 2011-02-15 | 2020-12-17 | National Research Council Of Canada | Durchbrochene thermoplastische Elastomer-Membran, ihre Verwendung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE112011104891B4 (de) | 2011-02-15 | 2018-01-25 | National Research Council Of Canada | 3D-Mikrofluid-Vorrichtungen auf der Grundlage von durchbrochenen thermoplastischen Elastomer-Membranen |
EP2675819B1 (en) | 2011-02-18 | 2020-04-08 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Compositions and methods for molecular labeling |
CN103649759B (zh) | 2011-03-22 | 2016-08-31 | 西维克公司 | 微流体装置以及制造方法和用途 |
BRPI1101993A2 (pt) * | 2011-04-28 | 2014-02-11 | Whirlpool Sa | Arranjo de válvula para compressores herméticos |
EP3216872B1 (en) | 2011-06-02 | 2020-04-01 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Enzyme quantification |
US8841071B2 (en) | 2011-06-02 | 2014-09-23 | Raindance Technologies, Inc. | Sample multiplexing |
US8658430B2 (en) | 2011-07-20 | 2014-02-25 | Raindance Technologies, Inc. | Manipulating droplet size |
US20140110086A1 (en) * | 2011-07-21 | 2014-04-24 | Panasonic Corporation | Cooling apparatus, electronic apparatus provided with same, and electric vehicle |
US8975193B2 (en) | 2011-08-02 | 2015-03-10 | Teledyne Dalsa Semiconductor, Inc. | Method of making a microfluidic device |
CA2844807C (en) | 2011-08-19 | 2022-07-26 | Hospira, Inc. | Systems and methods for a graphical interface including a graphical representation of medical data |
US10865440B2 (en) | 2011-10-21 | 2020-12-15 | IntegenX, Inc. | Sample preparation, processing and analysis systems |
US20150136604A1 (en) | 2011-10-21 | 2015-05-21 | Integenx Inc. | Sample preparation, processing and analysis systems |
WO2013090709A1 (en) | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Hospira, Inc. | System for monitoring and delivering medication to a patient and method of using the same to minimize the risks associated with automated therapy |
WO2013112755A1 (en) | 2012-01-24 | 2013-08-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Field optimized assay devices, methods, and systems |
EP2822689B1 (en) | 2012-03-08 | 2023-07-26 | Cyvek, Inc. | Micro-tube particles for microfluidic assays and methods of manufacture |
WO2013148798A1 (en) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | Hospira, Inc. | Air detection system and method for detecting air in a pump of an infusion system |
US9334858B2 (en) * | 2012-04-19 | 2016-05-10 | Kci Licensing, Inc. | Disc pump with perimeter valve configuration |
CA3089257C (en) | 2012-07-31 | 2023-07-25 | Icu Medical, Inc. | Patient care system for critical medications |
US9295389B2 (en) | 2012-12-17 | 2016-03-29 | Novartis Ag | Systems and methods for priming an intraocular pressure sensor in an intraocular implant |
US9572712B2 (en) | 2012-12-17 | 2017-02-21 | Novartis Ag | Osmotically actuated fluidic valve |
US9528633B2 (en) | 2012-12-17 | 2016-12-27 | Novartis Ag | MEMS check valve |
KR102102123B1 (ko) | 2012-12-21 | 2020-04-20 | 퍼킨엘머 헬스 사이언시즈, 아이엔씨. | 유체 공학 회로 및 관련 제조 방법 |
EP2935559B1 (en) | 2012-12-21 | 2020-09-16 | PerkinElmer Health Sciences, Inc. | Fluorescence detection system |
KR20150096788A (ko) | 2012-12-21 | 2015-08-25 | 마이크로닉스 인코포레이티드. | 마이크로 유체공학 용도를 위한 저탄성 막 |
WO2014138203A2 (en) | 2013-03-05 | 2014-09-12 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Microfluidic devices for the rapid and automated processing of sample populations |
AU2014262726B2 (en) | 2013-05-07 | 2019-09-19 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Device for preparation and analysis of nucleic acids |
US10386377B2 (en) | 2013-05-07 | 2019-08-20 | Micronics, Inc. | Microfluidic devices and methods for performing serum separation and blood cross-matching |
WO2014182831A1 (en) | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Micronics, Inc. | Methods for preparation of nucleic acid-containing samples using clay minerals and alkaline solutions |
AU2014268355B2 (en) | 2013-05-24 | 2018-06-14 | Icu Medical, Inc. | Multi-sensor infusion system for detecting air or an occlusion in the infusion system |
EP3003442B1 (en) | 2013-05-29 | 2020-12-30 | ICU Medical, Inc. | Infusion system and method of use which prevents over-saturation of an analog-to-digital converter |
EP3003441B1 (en) | 2013-05-29 | 2020-12-02 | ICU Medical, Inc. | Infusion system which utilizes one or more sensors and additional information to make an air determination regarding the infusion system |
US10393101B2 (en) | 2013-08-12 | 2019-08-27 | Koninklijke Philips N.V. | Microfluidic device with valve |
US9283114B2 (en) | 2013-08-24 | 2016-03-15 | Novartis Ag | Systems and methods for priming a microfluidic chamber |
US20150057594A1 (en) | 2013-08-24 | 2015-02-26 | Alcon Research, Ltd. | Bubble-free microfluidic valve systems and methods |
US11901041B2 (en) | 2013-10-04 | 2024-02-13 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Digital analysis of nucleic acid modification |
JP2015096285A (ja) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 積水化学工業株式会社 | マイクロバルブ、液体秤取デバイス、並びに、マイクロデバイス |
CN110560187B (zh) | 2013-11-18 | 2022-01-11 | 尹特根埃克斯有限公司 | 用于样本分析的卡盒和仪器 |
US9944977B2 (en) | 2013-12-12 | 2018-04-17 | Raindance Technologies, Inc. | Distinguishing rare variations in a nucleic acid sequence from a sample |
WO2015090908A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Ge Healthcare Bio-Sciences Ab | Laminated microfluidic device with membrane valves |
US11193176B2 (en) | 2013-12-31 | 2021-12-07 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Method for detecting and quantifying latent retroviral RNA species |
US10342917B2 (en) | 2014-02-28 | 2019-07-09 | Icu Medical, Inc. | Infusion system and method which utilizes dual wavelength optical air-in-line detection |
GB2544198B (en) | 2014-05-21 | 2021-01-13 | Integenx Inc | Fluidic cartridge with valve mechanism |
WO2015184366A1 (en) | 2014-05-29 | 2015-12-03 | Hospira, Inc. | Infusion system and pump with configurable closed loop delivery rate catch-up |
JP2017520239A (ja) | 2014-06-11 | 2017-07-27 | マイクロニクス, インコーポレイテッド | 核酸の分析のための統合されたアッセイ対照を備えたマイクロ流体カートリッジおよび装置 |
WO2016025698A1 (en) | 2014-08-13 | 2016-02-18 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Diagnostic devices, systems, and methods |
WO2016033455A1 (en) | 2014-08-29 | 2016-03-03 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Methods, devices, and systems for microfluidic stress emulation |
CN113092563B (zh) | 2014-10-22 | 2024-06-07 | 尹特根埃克斯有限公司 | 用于样品制备、处理和分析的系统和方法 |
US11344668B2 (en) | 2014-12-19 | 2022-05-31 | Icu Medical, Inc. | Infusion system with concurrent TPN/insulin infusion |
US10850024B2 (en) | 2015-03-02 | 2020-12-01 | Icu Medical, Inc. | Infusion system, device, and method having advanced infusion features |
US10352314B2 (en) * | 2015-04-20 | 2019-07-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Pump having freely movable member |
CN107771102B (zh) * | 2015-06-19 | 2021-12-10 | Imec 非营利协会 | 用于表面功能化和检测的设备 |
US10647981B1 (en) | 2015-09-08 | 2020-05-12 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Nucleic acid library generation methods and compositions |
US10228367B2 (en) | 2015-12-01 | 2019-03-12 | ProteinSimple | Segmented multi-use automated assay cartridge |
EP3454922B1 (en) | 2016-05-13 | 2022-04-06 | ICU Medical, Inc. | Infusion pump system with common line auto flush |
WO2017214441A1 (en) | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Icu Medical, Inc. | Acoustic flow sensor for continuous medication flow measurements and feedback control of infusion |
GB201615452D0 (en) * | 2016-09-12 | 2016-10-26 | Fluidic Analytics Ltd | Improvements in or relating to valves for microfluidics devices |
US10514111B2 (en) * | 2017-01-23 | 2019-12-24 | Facebook Technologies, Llc | Fluidic switching devices |
EP3351839A3 (en) * | 2017-01-23 | 2018-12-26 | Facebook Technologies, LLC | Fluidic switching devices |
WO2018186881A1 (en) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Inertial pumps |
CN107606252B (zh) * | 2017-08-02 | 2024-04-30 | 南京岚煜生物科技有限公司 | 用于微流控芯片的无源单向阀 |
US11383236B2 (en) * | 2017-11-10 | 2022-07-12 | Christopher Walker | Polymerase chain reaction using a microfluidic chip fabricated with printed circuit board techniques |
US10089055B1 (en) | 2017-12-27 | 2018-10-02 | Icu Medical, Inc. | Synchronized display of screen content on networked devices |
SG11202012644TA (en) * | 2018-11-16 | 2021-01-28 | Illumina Inc | Laminate fluidic circuit for a fluid cartridge |
US11278671B2 (en) | 2019-12-04 | 2022-03-22 | Icu Medical, Inc. | Infusion pump with safety sequence keypad |
CN111288222A (zh) * | 2020-02-05 | 2020-06-16 | 鲁东大学 | 一种纳米尺度的单向阀结构及其功能的模拟验证方法 |
JP2021165558A (ja) * | 2020-04-06 | 2021-10-14 | 株式会社ミクニ | リードバルブ |
WO2022020184A1 (en) | 2020-07-21 | 2022-01-27 | Icu Medical, Inc. | Fluid transfer devices and methods of use |
US20230330669A1 (en) | 2020-09-17 | 2023-10-19 | Katholieke Universiteit Leuven | Activation and pressure balancing mechanism |
US11135360B1 (en) | 2020-12-07 | 2021-10-05 | Icu Medical, Inc. | Concurrent infusion with common line auto flush |
CN115264134B (zh) * | 2022-09-29 | 2023-04-07 | 常州先趋医疗科技有限公司 | 一种单向止回阀结构及其制作工艺 |
Family Cites Families (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3556138A (en) * | 1968-07-30 | 1971-01-19 | Amis | Nonreturn valves |
NL8100783A (nl) * | 1981-02-18 | 1982-09-16 | Hans Edzo De Wiljes | Inrichting voor het meten van het getransporteerde vermogen in een vloeistofcirculatiesysteem. |
US4823990A (en) * | 1987-12-18 | 1989-04-25 | Essex Chemical Corporation | Dispensing device |
KR910012538A (ko) * | 1989-12-27 | 1991-08-08 | 야마무라 가쯔미 | 마이크로 펌프 및 그 제조 방법 |
JPH03225085A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Seiko Epson Corp | マイクロポンプにおける検出装置 |
WO1992001160A1 (en) * | 1990-07-10 | 1992-01-23 | Westonbridge International Limited | Valve and micropump incorporating said valve |
DE4135655A1 (de) * | 1991-09-11 | 1993-03-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Mikrominiaturisierte, elektrostatisch betriebene membranpumpe |
JP3145745B2 (ja) * | 1991-09-30 | 2001-03-12 | 日本電産株式会社 | マイクロポンプ |
US5288214A (en) * | 1991-09-30 | 1994-02-22 | Toshio Fukuda | Micropump |
US5512131A (en) | 1993-10-04 | 1996-04-30 | President And Fellows Of Harvard College | Formation of microstamped patterns on surfaces and derivative articles |
EP0733169B1 (en) * | 1993-10-04 | 2003-01-08 | Research International, Inc. | Micromachined fluid handling apparatus comprising a filter and a flow regulator |
DE69531430T2 (de) * | 1994-10-07 | 2004-07-01 | Bayer Corp. | Entlastungsventil |
SE9502258D0 (sv) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | Pharmacia Biotech Ab | Method for the manufacture of a membrane-containing microstructure |
EP0826109B1 (de) * | 1995-09-15 | 1998-12-09 | Hahn-Schickard-Gesellschaft Für Angewandte Forschung E.V. | Rückschlagventillose fluidpumpe |
US5863801A (en) * | 1996-06-14 | 1999-01-26 | Sarnoff Corporation | Automated nucleic acid isolation |
US5800690A (en) | 1996-07-03 | 1998-09-01 | Caliper Technologies Corporation | Variable control of electroosmotic and/or electrophoretic forces within a fluid-containing structure via electrical forces |
US6136212A (en) * | 1996-08-12 | 2000-10-24 | The Regents Of The University Of Michigan | Polymer-based micromachining for microfluidic devices |
US5976336A (en) | 1997-04-25 | 1999-11-02 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices incorporating improved channel geometries |
DE19719862A1 (de) * | 1997-05-12 | 1998-11-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Mikromembranpumpe |
US6318970B1 (en) * | 1998-03-12 | 2001-11-20 | Micralyne Inc. | Fluidic devices |
US6306273B1 (en) | 1999-04-13 | 2001-10-23 | Aclara Biosciences, Inc. | Methods and compositions for conducting processes in microfluidic devices |
US6942771B1 (en) * | 1999-04-21 | 2005-09-13 | Clinical Micro Sensors, Inc. | Microfluidic systems in the electrochemical detection of target analytes |
US6406605B1 (en) * | 1999-06-01 | 2002-06-18 | Ysi Incorporated | Electroosmotic flow controlled microfluidic devices |
CA2721172C (en) * | 1999-06-28 | 2012-04-10 | California Institute Of Technology | Microfabricated elastomeric valve and pump systems |
US6210986B1 (en) * | 1999-09-23 | 2001-04-03 | Sandia Corporation | Microfluidic channel fabrication method |
US6431212B1 (en) * | 2000-05-24 | 2002-08-13 | Jon W. Hayenga | Valve for use in microfluidic structures |
US6644944B2 (en) * | 2000-11-06 | 2003-11-11 | Nanostream, Inc. | Uni-directional flow microfluidic components |
US6527003B1 (en) * | 2000-11-22 | 2003-03-04 | Industrial Technology Research | Micro valve actuator |
CA2431237A1 (en) * | 2001-01-08 | 2002-07-11 | President And Fellows Of Harvard College | Valves and pumps for microfluidic systems and method for making microfluidic systems |
US6802342B2 (en) * | 2001-04-06 | 2004-10-12 | Fluidigm Corporation | Microfabricated fluidic circuit elements and applications |
WO2002086333A1 (en) * | 2001-04-25 | 2002-10-31 | President And Fellows Of Harvard College | Fluidic switches and method for controlling flow in fluidic systems |
US7318912B2 (en) | 2001-06-07 | 2008-01-15 | Nanostream, Inc. | Microfluidic systems and methods for combining discrete fluid volumes |
US6890409B2 (en) * | 2001-08-24 | 2005-05-10 | Applera Corporation | Bubble-free and pressure-generating electrodes for electrophoretic and electroosmotic devices |
US7111635B2 (en) * | 2001-10-11 | 2006-09-26 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method of fabricating a flow constriction within a channel of a microfluidic device |
US6554591B1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-04-29 | Motorola, Inc. | Micropump including ball check valve utilizing ceramic technology and method of fabrication |
US6739576B2 (en) * | 2001-12-20 | 2004-05-25 | Nanostream, Inc. | Microfluidic flow control device with floating element |
US6921253B2 (en) * | 2001-12-21 | 2005-07-26 | Cornell Research Foundation, Inc. | Dual chamber micropump having checkvalves |
US6749407B2 (en) * | 2002-08-22 | 2004-06-15 | Motorola, Inc. | Method of installing valves in a micro-pump |
US7090471B2 (en) * | 2003-01-15 | 2006-08-15 | California Institute Of Technology | Integrated electrostatic peristaltic pump method and apparatus |
-
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