JP5032493B2 - マイクロ流体システム - Google Patents

Description

本発明は、刺激要因によって活性化された時に、その体積を変化することが出来る物質から成るマイクロ流体システムに関する。より正確には、診断又は治療装置として医療分野で使用可能なシステムに関する。

マイクロ流体システムの開発は、近年ますます魅力的になり、急速に発展している。特にそれらは、ほんの小さな体積のみが必要であるから、液体試料の消費において劇的な削減をするような魅力的な特徴を提供する。これは感度及び分析の速度を増進し、携帯可能なラボ・オン・チップシステムを容易にし、薬剤送達装置用の新しい機会を開く。
このようなシステムは、単一のマイクロ流体チップ内で、ポンプ、バルブ、ミキサ、分離ユニット、反応器及び検知器のような様々な構成要素の統合が必要である。低コスト、容易な製作、容易な統合、高信頼性、及び小型の利点を備える新しい駆動原理と物質が所望され、精巧なマイクロ流体システムの開発を増進する。
これらの駆動原理の一つ、所定のキャビティを閉鎖することによって液体を押し出すことは、既に他で述べられている。それは、アプローチにおいて二つの主なタイプに分類される。

第一のアプローチは、熱空気圧物質を使用する。熱空気圧物質が加熱されると、体積が膨張しキャビティを形成する可撓性物質の運動、即ち機械的な運動を引起し、その結果キャビティを閉鎖する。熱空気圧物質が冷却されると、本来の体積に戻り、カプセルの可撓性物質は、従って本来の位置に戻る。
同様のアプローチにおいて、熱空気圧物質は、加熱された時に可塑性の可逆変化を受けるワックスによって置換される。ワックスの体積が増加することは、所定のキャビティを閉鎖することを可能にする。

これらのアプローチは、「マイクロな機械的構成要素」の特許文献１、「マイクロ流体の基板アセンブリとそれを製作する方法」の特許文献２及び「マイクロ流体の熱応答バルブ」の特許文献３に記載されている。

別のアプローチは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）マトリックスの中に分散させたエクスパンセル(Expancel)ビーズを使用する。このマトリクスを加熱すると、エクスパンセルビーズが不可逆膨張を引起し、その結果、エクスパンセル−ＰＤＭＳの混合体の不可逆膨張を引起す。結果として、液体を収納する所定のキャビティは閉鎖され、それらの内容物をマイクロ流体装置に注入する。この技術は、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３及び非特許文献４に記載されている。

国際公開第０３／０８１０５２号パンフレット 米国特許出願公開第２００２／０１７６８０４号明細書 英国特許出願公開第２４００１５８号明細書 Ｂ.サメル(B.Samel)、Ｐ.グリス(P.Griss)及びＧ.ステム(G.Stemme)著、「ＰＤＭＳマトリックス内に組み込まれる膨張可能なマイクロ球体：マイクロ流体応用で扱われる液体用の新規の熱混合物のアクチュエータ」トランスデューサ’０３、２００３年、ｐ. １５５８−１５６１ Ｂ.サメル(B.Samel)、Ｖ.ノック(V.Nock)、Ａ.ラッソン(A.Russon)、Ｐ.グリス(P.Griss)及びＧ.ステム(G.Stemme)著、「組み込まれた流体アクチュエータによって、低コストで使い捨てで扱われるナノリッター液体」アブストラクト・トランスデューサ’０５、２００５年、ＥＡ１２３３ Ｂ.サメル(B.Samel)、Ｊ.メリン(J.Melin)、Ｐ.グリス(P.Griss)及びＧ.ステム(G.Stemme)著、「熱的反応性ＰＤＭＳ混合物に基づく単一使用のマイクロ流体ポンプとバルブ」プロシーディングＭＥＭＳ２００５、２００５年 Ｎ.ロックスヘッド(N.Roxhed)、Ｂ.サメル(B.Samel)、Ｌ.ノルドキスト(L.Nordquist)、Ｐ.グリス(P.Griss)及びＧ.ステム(G.Stemme)著、「経皮的薬剤送達用のマイクロ注射針を備える、活性投薬と発動作用の小型で継ぎ目無し統合」アブストラクトＭＥＭＳ２００６、２００６年、０３４１

発明は本質的に、第一の部分と第二の部分とを包含するマイクロ流体システムに言及し、前記第一の部分は、熱又は光である刺激要因によって活性化された時にその体積を変化することが出来る物質を包含し、前記第一の部分と前記第二の部分とは、前記第一の部分が未だ前記刺激要因によって活性化されていない時に、いかなる流体経路も備えていない第一のトポグラフィ（形状部とも言う）を示し、前記刺激要因によって活性化され後に、少なくとも一つの流体経路を包含するようになっている第二のトポグラフィ（形状部とも言う）を示す領域を画定すること、及びさらに、前記マイクロ流体システムが、前記第一の部分と前記第二の部分との上方に位置付けられる密閉の覆い面を包含することを特徴とする。

現状と比較してこの技術は、マイクロチャンネル、マイクロバルブ及びマイクロキャビティの非常に柔軟性があり安価な製造を可能にする。
発明に記載のシステムは、外部の刺激の下で膨張し収縮する物質を使用することによって得られ、それによって、体積の変化がこのような物質の範囲内で得られ、それによって、チャンネルを創出又は閉鎖することができ、バルブを開放又は閉鎖することができ、及び／又は流体を汲み入れる又は汲み出すことが出来る。

物質と機能の一般的な原理
本発明の目的を達成するために使用される物質は、外部から刺戟された時に体積を変化しなければならない。一つの実施形態において、この物質は、少なくとも二つの物質の混合体である。好適な実施形態において、これらの二つの物質は、ポリマーである。好適な実施形態において、外部からの刺激は熱又は光である。以下の記述は、単純化するために、熱を外部の刺激とするポリマーから作られる実施形態に集約するが、任意の別のタイプの物質に拡張してもよいことは明白である。

熱が加えられた時に体積が変化する、市場で入手可能なポリマーの例は、エクスパンセル（登録商標）である。エクスパンセル（登録商標）ビーズは、少量の液体炭化水素を包含するポリマーシェルから作られる。加熱されるとポリマーシェルは軟化し、一方、炭化水素はガス化し、ビーズの体積の劇的な増加によってその体積を増加する。調整することが出来る温度までビーズは大きさを増加して加熱開始時の体積の60倍に達し、ビーズ直径の4倍に相当する。この過程の全ては不可逆であり、大きさの増加が加熱温度に対して非線形の場合に、複数回の異なる段階を経て達成することが出来る。勿論、同様の特性を示す別の物質を使用することによって、さらには与えられた外部からの刺激の結果として大きさが減少する別の物質を使用することによって、同様の発明を想起することも可能である。

伸縮性の有るポリマーは、その機械的な及び化学的な特性に従って選択される。それは、適合した伸縮特性と良好な化学的安定性と、ある場合においては生体適合性とを備える物質から選ばれるだろう。好適な実施形態において、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン及びシリコーンとも称する）が使用される。

ＰＤＭＳは、既に医療分野において使用されているから、特に興味深い。しかしながら、それを任意の適合する特性を備えるその他の物質と置換してもよい。

混合体は、付加的な要素を加えることによって変えることが出来る。例えば、エクスパンセルに対する活性化温度を低減するために塩を加えることが可能であり、又は熱拡散を制限するために屈折物質を加えることが可能であり、その結果、物質の膨張又は収縮を引起す刺激の空間的な拡散のより良好な制御を提供する。

一つの実施形態において、構造体が混合体を局部的に加熱することによって創出させる。好適な実施形態において、創出された構造体のトポグラフィの制御は、加熱システムのデザインによって得られる。抵抗体は、混合体に接触して直接配置される、又は基板の上に最初に配置されるだろう。計画は、その後に開口されて恐らく閉鎖されるであろう異なるキャビティ、バルブ及び／又はチャンネルを直接的に又は間接的に再現するだろう。

キャビティとチャンネルの創出
キャビティの創出は、混合体を局所的に加熱することによって成され、その結果壁を創出する。壁の高さは、加熱中に加えられた刺激によって、その結果膨張可能な物質の膨張の範囲によって画定される。同一物質又は別の物質のいずれかから作ることが出来る表面で混合体を覆うことによって、キャビティの天井を得ることが出来る。底部と天井との間の接着を避けるために、非接着層が中間に導入される。好適な実施形態において、非接着層は、金から作られる。
加熱抵抗体の形状によって、異なるタイプのキャビティを創出することが出来る。一例が図１と２に示され、そこではキャビティがチャンネルである。別の例が図４と５に示され、そこではキャビティが円形であり、ディスクになる。一種のマトリックス構造を創出して、図２０と２１に可能な実施形態として示すように抵抗体を繰り返して配置することもまた可能である。ユーザの要求によって、特注されたタイプのチャンネルとキャビティのトポグラフィを創出して、抵抗体を活性化することが出来る。
例えば、液体を汲み上げるためにキャビティの開口部を使用することが出来る。吸引力を、キャビティの開口部によって誘発される負圧によって、又は入口から液体を押し出すために使用される外部力によって、又はそれら両方の組み合わせのいずれかによって、誘発することが出来る。

キャビティとチャンネルを閉鎖すること
それから膨張がキャビティ又はチャンネルを占めるであろう物質領域の特定の刺激（加熱）によって、キャビティ、バルブ及び／又はチャンネルを閉鎖することが出来る。

この手順と開口と閉鎖とを複数回、繰り返すことが出来る。これは上述の通り、エクスパンセルビーズを単に部分的に膨張することによって成される。

本発明は、以下の図面を含む詳細な記述において、今後のより良い理解となるだろう。

多目的のポンピング容積とバルブ
第一の実施形態において、混合体の層は、基盤ウェーハ（１）と覆いウェーハ（１、２０）との間に挟まれる。非接着層（２１）は、図６Ａに示されるように上部プレートと接触して混合体の頂部に置かれる。底部プレートに配置された加熱要素（１０、１１）を使用することによって、混合体は、キャビティ（１４）（図６Ｂ）を創出するために局部的に増大する。それからこのキャビティは、キャビティの直前の混合体（図６Ｃ）を再び局部的に加熱する（２２）ことによって閉鎖される。この過程を繰り返すことによって、物質がその限界に膨張するまで、バルブを複数回（図６Ｄ）開閉することが出来る。

試料採取する及び分配するユニット
別の実施形態において、覆いウェーハ（２０）は貫通孔（２３）を穿孔され、創出されたキャビティ（１４）内に及びキャビティから液体を流すことが出来る（図７Ａ）。第一の加熱期間に、液体は差圧効果によってキャビティ内に吸引される（図７Ｂ）。それから液体は、キャビティの中央部分が膨張した時に再び排出される（図７Ｃ）。物質がその限界に膨張するまで、複数回以上この装置を使用することが出来る。

複数回の、試料採取する及び分配するユニット
別の実施形態において、複数回の試料採取する及び分配するユニットを積み重ねることが出来る。第一の段階において、下部の試料採取する及び分配するユニットが使用される。それは壁を加熱することによって開口され、それから床を加熱することによって再び閉鎖される。次の段階において、異なる試料採取する及び分配するユニットが使用され、底部から頂部に移行する。各サイクルに対して図１２で分かるとおり、液体は同一の孔を介してキャビティに流入し流出する。

横方向の、吸引する及び分配するユニット
別の実施形態において、キャビティは、入口バルブ（２４）として機能する小さな部分を除いて、壁を加熱することによって創出される。液体は、キャビティの開口部によって創出された窪みによって吸引されて、あるいは外側から（図８Ｂ）押されて入口を介してキャビティに流入する。第二の段階において（図８Ｂ）、入口は閉鎖される。第三の段階において（図８Ｃ）、出口バルブ（２５）として機能する小さな部分を除いて、壁が再び増大する。キャビティはその底部を加熱することによって、結局閉鎖され（図８Ｄ）、結果として蓄えられた液体を出口を介して排出する。

制御された吸引のユニット
別の実施形態において、液体は開口されたチャンネルの中へ前進的に吸引される。液体は初め貯蔵体の中に蓄えられる。チャンネルに沿って配置された抵抗体（１０、１１）を加熱することによって（図１６Ｃ）、チャンネル（９）が、前進的に形成される（図１６Ｂ）。その結果、貯蔵体に収納された液体は負圧によって、形成されたチャンネル内に前進的に吸引される。

花形構造に基づく診断装置
別の実施形態において（図１７Ａ）、液体は、単一のチャンネル（２６）を介して身体から吸引される。それから、液体は花形構造（３１）を介して、診断装置が配置される実行キャビティ（２７）内に分配される。キャビティ内への吸引は、システム内に窪みを創出する流路内のキャビティの後方に位置付けられる別のキャビティ（２８）の開口部によってなされる。液体用の空の診断キャビティ（２７）内への新しい経路を各回で使用して、複数回の測定を同一の装置で実施することが出来る（図１７Ｂ）。一例として、このようなシステムを所定の時間間隔でグルコースの測定のために使用することが出来、このような各々の測定は、新しいキャビティ内に位置付けられた新しいセンサによって行われる。興味深いことに、（装置に直接に又は遠隔無線装置による）患者の要求によって、又は自動的にマイクロプロセッサによって管理される所定の間隔に基づいて、各測定時間に間質液を得るために、このようなシステムを患者の皮膚上のマイクロ注射針の配列と結合することが出来る。
同様の実施形態において、吸引キャビティを診断キャビティにすることが出来る。それは、分析されるべき液体を吸い上げるために創出され、開口される。別の実施形態において、キャビティは、前進的に閉鎖されるその他のキャビティ内にあるその他の試薬を、分析されるべき液体に加えて吸い上げてもよい。

単一の貯蔵体と、複数回の吸引の及び分配するユニットとを備える注入装置
別の実施形態において（図１８Ａ）、目的の液体を収納する単一の貯蔵体（２９）が、複数の横方向の吸引及び分配キャビティ（３０）と接続し、それらは単一ラインを介して身体に接続される。第一の吸引と分配のキャビティ（図１８Ｂ）を開口することによって、制御された量の液体が、貯蔵体から回収され、このキャビティを閉鎖することによって、一定の量が身体内に排出される。これらの複数のユニットを平行に配置することによって、単一貯蔵体から複数回の制御された容積の排出を行うことが出来る（図１８ＢからＥ）。その結果、膨張可能な又は収縮可能な物質のこのような誘起される刺激を使用することによって創出されるキャビティの容積に基づいて、プログラム化可能な量の薬剤を排出することが出来る。
収縮可能な物質を使用する場合には、壁とキャビティとの間の過程を逆転することによって、先の全ての適用を作り出すことが出来る。

横方向に閉鎖するチャンネル
別の実施形態において、チャンネルが混合体の中に創出される。それらが開口した後で、液体がこのマイクロ流体の流路の中に挿入される。それから液体は、チャンネルの横方向の閉鎖によってこの流路の中に、蠕動的な又は前進的な方法で押し出さる。この横方向の閉鎖は、チャンネルの壁を加熱することによって得られる。
別の実施形態において、横方向の閉鎖の効果は、加熱した時に壁の垂直方向の膨張を防止することによって増加される。

バイモルフアクチュエータの、分配する又は吸引のユニット
別の一連の実施形態において、混合体が、バイモルフを形成するために可撓性のＰＣＢと結合される。バイモルフアクチュエータにおいて、二つの薄いパネルのセラミック要素が、可撓性の金属パネルと共に接着される。セラミック要素の一つを引き伸ばすことによって、湾曲偏向が、引き伸ばされないセラミックの側面の垂直方向に発生する。これらの実施形態において、セラミック要素の一つ、伸ばす物が、エクスパンセル−ＰＤＭＳの混合体によって置換され、一方、その他のセラミック要素と可撓性の金属パネルとは、可撓性ＰＣＢの形状で一緒に結合される。これらのものは、バイモルフの動きを備える二分子層を形成するために共に接着される。
混合体を加熱することによって、伸長がＰＣＢ−エクスパンセル−ＰＤＭＳの二分子層（３２）に垂直力を発生するだろう。変位は、可撓性のＰＣＢの側面で垂直方向に生じる。
第一の実施形態において、２分子層が、基盤ウェーハに結合され、中間に非接着領域（３３）を残す（図１３Ａ）。エクスパンセル−ＰＤＭＳ層が、外部に配置される。それから液体がこのキャビティ内に挿入され、二分子層を変形する（図１３Ｂ）。二分子層のエクスパンセル−ＰＤＭＳ層を加熱することによって、膨張が発生し、キャビティの内部に向かって（膨張しない物質の側面で垂直方向に）力を創出する。この力は、二分子層の変位とキャビティの閉鎖とを誘起する。液体は、基盤ウェーハの孔を介して排出される（図１３Ｃ）。
別の実施形態において、基盤ウェーハが、別の二分子層によって置換される。機能原理は、前実施形態と同様である。液体が、キャビティ内に挿入され、エクスパンセル−ＰＤＭＳ層の膨張後に、所定の開口部を介して排出される（図１４ＡからＣ）。しかしながらこの実施形態において、キャビティは、より多くの液体を収納出来る。実際に、液体がキャビティ内に挿入された時に、キャビティの大きさは垂直軸に沿って増加し、一方、二つの二分子層によって確定される平面内でその寸法を減少して枕形構造を形成するだろう。この外形は、硬質の基盤ウェーハによって生成する外形よりも有利である（同一の外面に対してより大きな容積を有する）。
別の実施形態において、二つの二分子層が、キャビティの内部のエクスパンセル−ＰＤＭＳの混合体と共に結合される。混合体が加熱される時に垂直方向の力が発生し、外側に向かって変位を生じる。その結果、創出されたキャビティ内に液体を吸引することが出来る（図１５ＡとＢ）。

常置加熱−使い捨て混合体
別の実施形態において、加熱システムは恒久部分として複数回の再使用ができ、一方、エクスパンセル−ＰＤＭＳの混合体は使い捨て部分として、各使用において交換する。加熱システムは、電子部品及び電気を供給するバッテリを包含することが出来る。
好適な実施形態において、このアプローチは、薬剤の送達パッチに使用される。目的の薬剤を含有する使い捨て部分が、加熱システムと電源とを収納する常置部分と結合される。定期的に、使い捨て部分は新しいものに交換される。
好適な実施形態において、使い捨て部分はシステムと結合され、皮膚の中にマイクロ−チャンネルを開口することを助ける。これらのマイクロ−チャンネルは、角質層、即ち皮膚の保護層を介して薬剤の輸送を容易にすることが知られている。
好適な実施形態において、これらのマイクロ−チャンネルは、マイクロ−注射針によって創出される。

可撓性バッテリの利用
別の実施形態において、エクスパンセル−ＰＤＭＳ混合体を可撓性バッテリの上に置くことが出来る。このバッテリは、加熱システム用の電源として機能し、最終装置の構成要素を成すだろう。

チャンネル及び／又はキャビティネットワークの創出
別の実施形態において、チャンネルとキャビティとを注文設計とすることが出来る。チャンネルとキャビティとを予め開口することができ、又は最終ユーザによって汲み出すことが出来る。
好適な実施形態において、抵抗体は図１９と２０に示されるように、繰り返して配置され、ある種のマトリックス構造を創出する。ユーザの要求によって、抵抗体を活性化することが出来き、特注タイプのチャンネルとキャビティトポグラフィを創出する。
好適な実施形態において、レーザがマトリックス内のチャンネルとキャビティを描くために使用される。表面を走査する時に、レーザはエクスパンセル−ＰＤＭＳのマトリックスを局部的に加熱してその膨張を誘発し、その結果、チャンネルとキャビティを創出する。同様の方法で、チャンネルとキャビティを閉鎖し内部の液体を押し出すためにレーザを使用することが出来る。

別の実施形態において、装置の生体適合性は、生体適合層を流路に導入することによって増大する。生体適合層は、エクスパンセル−ＰＤＭＳの混合体と目的の液体との間に配置される。その結果、目的の液体はＰＤＭＳから隔離され、不適合のリスクを低減する。この層は、非結合層として機能してもよい。

活性化前の装置を示す。この実施形態において、直線形状（１０と１１）の加熱用抵抗は、前記第一の部分（３と４）の下にある。それらは活性後にチャンネルになる領域（８）を画定する。 活性化前の装置を示す。この実施形態において、直線形状（１０と１１）の加熱用抵抗は、前記第一の部分（３と４）の下にある。それらは活性後にチャンネルになる領域（８）を画定する。 活性後の同一の装置を示す。チャンネルの形状を有する窪んだ領域（９）を画定する壁（１２と１３）が増大する。 活性後の同一の装置を示す。チャンネルの形状を有する窪んだ領域（９）を画定する壁（１２と１３）が増大する。 不活動基板（１）が付加された別の実施形態を示す。 活性化システム（１６）が、ループ形状を有する実施形態を示す。 図４と同一の活性後の実施形態を示す。 多目的バルブ用の可能な実施形態が機能すること、及び二つの表面の間に挟まれた混合体の層を示す。 多目的バルブ用の可能な実施形態が機能することを示し、前記第一の部分は活性化されてキャビティ（１４）を創出する。 多目的バルブ用の可能な実施形態が機能することを示し、キャビティはキャビティの底部を活性化することによって閉鎖される。 多目的バルブ用の可能な実施形態が機能すること、及びキャビティが図６Ｂのように同じ部分を再び活性化することによって再開放させることが出来る方法を示す。 試料採取する及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能すること、及び二つの表面の間に挟まれた混合体の層を示し、そのうちの一つが貫通孔（２３）を備える。 試料採取する及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能することを示し、キャビティ（１４）が創出され、孔を介して液体を吸引する凹地を誘発する。 試料採取する及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能することを示し、キャビティを閉鎖することによって液体がキャビティから排出される。 横方向の、吸引の及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能することを示し、キャビティは入口（２４）を創出するためのいくらかの空間を除いて、増大する壁によって創出され、液体が創出された凹地によってキャビティ（１４）内に吸引される。 横方向の、吸引の及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能することを示し、入口がそれから閉鎖さる。 横方向の、吸引の及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能することを示し、出口（２５）がキャビティを創出するために使用される過程と同様の過程によって創出される。 横方向の、吸引の及び分配するユニット用の可能な実施形態が機能することを示し、キャビティはそれから底部を活性化することによって閉鎖され、結果として液体がキャビティから排出される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、混合体が基板上に置かれ、キャビティが混合体の中に開口される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、混合体が基板上に置かれ、キャビティが混合体の中に開口される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、混合体が基板上に置かれ、キャビティが混合体の中に開口される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、基板が無くキャビティが混合体の中に生成される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、基板が無くキャビティが混合体の中に生成される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、基板が無くキャビティが混合体の中に生成される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、混合体が基板上に置かれ、キャビティが基板と混合体との間の界面に開口される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、混合体が基板上に置かれ、キャビティが基板と混合体との間の界面に開口される。 多目的バルブ用の別の実施形態を示し、混合体が基板上に置かれ、キャビティが基板と混合体との間の界面に開口される。 試料採取する及び分配するユニットのための別の実施形態、並びにそれが機能することを示す。ここで複数のユニットは、一緒に積み重ねられ、次々に活性化される。異なる作業段階が下部ユニットに対して示され、各上部ユニット対してはそれを反復することが出来る。 試料採取する及び分配するユニットのための別の実施形態、並びにそれが機能することを示す。ここで複数のユニットは、一緒に積み重ねられ、次々に活性化される。異なる作業段階が下部ユニットに対して示され、各上部ユニット対してはそれを反復することが出来る。 試料採取する及び分配するユニットのための別の実施形態、並びにそれが機能することを示す。ここで複数のユニットは、一緒に積み重ねられ、次々に活性化される。異なる作業段階が下部ユニットに対して示され、各上部ユニット対してはそれを反復することが出来る。 試料採取する及び分配するユニットのための別の実施形態、並びにそれが機能することを示す。ここで複数のユニットは、一緒に積み重ねられ、次々に活性化される。異なる作業段階が下部ユニットに対して示され、各上部ユニット対してはそれを反復することが出来る。 本発明に対する別の実施形態を示し、二分子層を形成するために、混合体が可撓性のＰＣＢ（３２）と組合される。それらは貫通孔（２３）を備える硬質の基板上に置かれ、中間部に中空の容積（３３）を成す。それは吸引バイモルフアクチュエータとして機能する。 本発明に対する別の実施形態を示し、二分子層を形成するために、混合体が可撓性のＰＣＢ（３２）と組合される。それらは貫通孔（２３）を備える硬質の基板上に置かれ、中間部に中空の容積（３３）を成す。それは吸引バイモルフアクチュエータとして機能する。 本発明に対する別の実施形態を示し、二分子層を形成するために、混合体が可撓性のＰＣＢ（３２）と組合される。それらは貫通孔（２３）を備える硬質の基板上に置かれ、中間部に中空の容積（３３）を成す。それは吸引バイモルフアクチュエータとして機能する。 二つの二分子層が共に結合される別の実施形態を示す。可撓性のＰＣＢの側面は外側にある。吸引バイモルフアクチュエータとして機能する。 二つの二分子層が共に結合される別の実施形態を示す。可撓性のＰＣＢの側面は外側にある。吸引バイモルフアクチュエータとして機能する。 二つの二分子層が共に結合される別の実施形態を示す。可撓性のＰＣＢの側面は外側にある。吸引バイモルフアクチュエータとして機能する。 二つの二分子層が共に結合される別の実施形態を示す。可撓性のＰＣＢの側面は外側にある。分配バイモルフアクチュエータとして機能する。 二つの二分子層が共に結合される別の実施形態を示す。可撓性のＰＣＢの側面は外側にある。分配バイモルフアクチュエータとして機能する。 制御された吸引装置のための別の実施形態を示す。この場合に、液体は横方向加熱システムによって開口されたチャンネル内へ前進的に駆動される。 制御された吸引装置のための別の実施形態を示す。この場合に、液体は横方向加熱システムによって開口されたチャンネル内へ前進的に駆動される。 制御された吸引装置のための別の実施形態を示す。この場合に、液体は横方向加熱システムによって開口されたチャンネル内へ前進的に駆動される。 多項目診断装置用の可能な実施形態を示す。この実施形態において、目的の液体は、別のキャビティの開口部によって創出された凹地を介して検知装置を備えるキャビティ内に吸引される。バラ形状の複数の診断キャビティの配置は、単一の吸引ラインを使用して複数回の連続する測定を可能にする。 多項目診断装置用の可能な実施形態を示す。この実施形態において、目的の液体は、別のキャビティの開口部によって創出された凹地を介して検知装置を備えるキャビティ内に吸引される。バラ形状の複数の診断キャビティの配置は、単一の吸引ラインを使用して複数回の連続する測定を可能にする。 単一貯蔵体の複数注入システム用の可能な実施形態を示す。一連の横方向の、吸引の及び分配するユニットが同一の貯蔵体に接続される。連続してそれらを使用することによって、単一の注入ラインを介して同量の液体を複数回注入することが可能になる。 単一貯蔵体の複数注入システム用の可能な実施形態を示す。一連の横方向の、吸引の及び分配するユニットが同一の貯蔵体に接続される。連続してそれらを使用することによって、単一の注入ラインを介して同量の液体を複数回注入することが可能になる。 単一貯蔵体の複数注入システム用の可能な実施形態を示す。一連の横方向の、吸引の及び分配するユニットが同一の貯蔵体に接続される。連続してそれらを使用することによって、単一の注入ラインを介して同量の液体を複数回注入することが可能になる。 単一貯蔵体の複数注入システム用の可能な実施形態を示す。一連の横方向の、吸引の及び分配するユニットが同一の貯蔵体に接続される。連続してそれらを使用することによって、単一の注入ラインを介して同量の液体を複数回注入することが可能になる。 単一貯蔵体の複数注入システム用の可能な実施形態を示す。一連の横方向の、吸引の及び分配するユニットが同一の貯蔵体に接続される。連続してそれらを使用することによって、単一の注入ラインを介して同量の液体を複数回注入することが可能になる。 注文に応じたマイクロチャンネルの可能性を提示する装置の可能な実施形態、及び加熱抵抗体の配置を示す。 注文に応じたマイクロチャンネルの可能性を提示する装置の可能な実施形態を示し、最終ユーザによって選択された一連の加熱抵抗体が活性化される。 注文に応じたマイクロチャンネルの可能性を提示する装置の可能な実施形態を示し、加熱抵抗体の活性化が混合体の膨張を誘発して流路を創出する。 図１９と同様の実施形態を示し、キャビティとチャンネルとが結合されている。 図１９と同様の実施形態を示し、キャビティとチャンネルとが結合されている。 図１９と同様の実施形態を示し、キャビティとチャンネルとが結合されている。

符号の説明

以下の符号が記述の中で使用されている。
１ 基盤ウェーハ
２ 膨張可能要素
３ 左活性部分
４ 右活性部分
５ 中間不活動部分
６ 左不活動部分
７ 右不活動部分
８ 表面
９ チャンネル
１０ 左加熱要素
１１ 右加熱要素
１２ 左フランジ
１３ 右フランジ
１４ キャビティ
１５ 環状フランジ
１６ 環状加熱要素
１７ −
１８ −
１９ −
２０ 覆いウェーハ
２１ 非接着層
２２ 中間加熱要素
２３ 中央上部通路
２４ 入口バルブ
２５ 出口バルブ
２６ 単一開放チャンネル
２７ 予備成型キャビティ
２８ 吸引キャビティ
２９ 薬剤貯蔵体
３０ 横方向の、吸引の及び分配するユニット
３１ 花形構造
３２ ＰＣＢ−エクスパンセル−ＰＤＭＳ二分子層
３３ 非結合領域

Claims (42)

1. マイクロ流体システム（１、２、１０、１１、１６）であって、
   第一の部分（３、４、２４、２５）と第二の部分（５−７）を具備し、
   前記第一の部分（３、４）が、熱又は光である刺激要因によって活性化された時に、その体積を変化させることが出来る物質から成り、
   前記第一の部分（３、４）と前記第二の部分（５−７）とは、前記第一の部分（３、４）が未だ前記刺激要因によって活性化されていない時に、いかなる流体経路も備えていない第一の形状部を示し、前記刺激要因によって活性化され後に、少なくとも一つの流体経路を包含するようになっている第二の形状部（９、１４）を示す領域（３−７）を画定すること、及びさらに、前記マイクロ流体システムが、前記第一の部分（３，４）と前記第二の部分（５−７）との上方に位置付けられる密閉の覆い面（２０）を包含することを特徴とする、マイクロ流体システム。
2. 前記第一の及び第二の部分（３−７）が基盤面（１）に配置される、請求項１に記載のマイクロ流体システム。
3. 活性化された時に、前記物質が同一の配置内に存続する、請求項１又は２に記載のマイクロ流体システム。
4. 前記第二の形状部がチャンネル（９）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
5. 前記第二の形状部がキャビティ（１４）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
6. 刺激要因によって活性化された時に、前記第二の部分（５−７）もまた、その体積を変化することが出来る物質から作られる、請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
7. 前記第一の部分（３、４、２４、２５）と第二の部分（５−７）の両方が、同一物質を包含する、請求項６に記載のマイクロ流体システム。
8. 前記物質が膨張可能である、請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
9. 前記物質が収縮可能である、請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
10. 前記第二の部分（５−７）と前記覆い面（２０）との間に位置付けられる非接着層（２１）を包含する、請求項１から９のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
11. 前記第二の部分（５−７）が活性部分となるようになっている、請求項６から１０のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
12. 前記第一の部分（３、４）と前記第二の部分（５−７）とが、複数回、二者択一的に膨張するようになっていて、それによって複数回の投与量送達装置を連続的に創出する、請求項１１に記載のマイクロ流体システム。
13. 前記覆い面（２０）が中央通路（２３）を包含する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
14. 前記物質は、入口バルブ（２４）及び／又は出口バルブ（２５）を具備する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
15. 前記第一の及び第二の部分（３−７、２４、２５）に接近して位置付けられた加熱要素（１０、１１、１６）を包含する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
16. 前記物質が膨張可能で、エクスパンセル（登録商標）から成る混合体である、請求項１から１５のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
17. 前記物質が膨張可能で、ＰＤＭＳ又は生体適合性の材料から成る混合体である、請求項１から１６のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
18. 連続面と少なくとも一つの共通通路によって接続される膨張可能な要素とから成る多層構造を形成する、請求項１から１７のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
19. 前記システムがスクリーン印刷によって形成される、請求項１から１８のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
20. 前記システムが前記物質を成形することによって形成される、請求項１から１９のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
21. 前記材料が膨張可能であり、前記第二の形状部（９、１４）内で横方向に沿って膨張するように形成される、請求項１から２０のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
22. 前記物質が、第二の形状部（９、１４）の壁に沿って前進的に膨張するようになっていて、それによって前進する流体運動を創出する、請求項２１に記載のマイクロ流体システム。
23. 前記物質が、変化する体積の領域に集中するために、熱拡散をより良く制限する目的で前記システムの特定の場所に位置付けられる熱拡散を防止する物質を包含する、請求項１から２２のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
24. 前記物質が、バイモルフ効果によって増加される形状部の変形に適合する、請求項１から２３のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
25. プログラム化可能な加熱システムと組合される、請求項１５に記載のマイクロ流体システム。
26. 一つ又は複数の外部貯蔵体と組合される、請求項１から２５のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
27. マイクロ注射針と組合される、請求項１から２６のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
28. 少なくとも一つの流体内容物の検知手段と組合される、請求項１から２７のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
29. 物質の変形及び／又は排出される体積を調整するようになっているフィードバックシステムと組合される、請求項１から２８のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
30. フィルム型バッテリを含む、請求項１から２９のいずれか一項に記載のマイクロ流体システム。
31. 体積を変化する領域の直前にキャビティを包含し、前記キャビティは前記センサによって分析されるべき流体を含有するようになっている、請求項１から３０のいずれか一項に記載のマイクロ流体システムを具備するアセンブリ。
32. 各マイクロ流体システムが、単一入口要素と各第二の形状部（９、１４）とに連通し、接続される前記入口要素がその流路にセンサを包含する、請求項１から３０のいずれか一項に記載の複数のマイクロ流体システムを包含するアセンブリ。
33. 請求項１から３０のいずれか一項に記載の複数のマイクロ流体システムを包含するアセンブリであって、各第二の形状部と連通する中央貯蔵体を包含する、アセンブリ。
34. 前記アセンブリが、その使用の少し前に設計されるようになっている、請求項１から３０のいずれか一項に記載の複数のマイクロ流体システムを包含するマトリックス型のアセンブリ。
35. 再使用可能な加熱システムを備える、請求項１から３０のいずれか一項に記載の使い捨てマイクロ流体システムの組合せ。
36. 前記活性部分の活性化を包含し、前記活性化が流体通路（９、１４）の創出に帰着する、請求項１から３０のいずれか一項に記載のマイクロ流体システムの利用法。
37. 前記物質が熱によって活性化される、請求項１から３０のいずれか一項に記載のマイクロ流体システムの利用法。
38. 熱が電気抵抗、赤外線又はレーザによって発生される、請求項３７に記載の利用法。
39. 前記マイクロ流体システム内の液体の体積又は流れが、熱量の制御によって決定される、請求項３７又は３８に記載の利用法。
40. 前記空洞部分（９、１４）の創出が、前記システム内に流体吸引を誘発する、請求項３６から３９のいずれか一項に記載の利用法。
41. 前記空洞部分（９、１４）の連続的な増加と減少を特徴とする、請求項３６から４０のいずれか一項に記載の利用法。
42. 投与量回収装置として、請求項３６から４１のいずれか一項に記載の利用法。

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