JP5675604B2 - マイクロ流体流れ制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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- マイクロ流体チップを用い核酸の増幅を行うためのマイクロ流体回路内の流体流れを制御する方法であって、マイクロ流体チップが回路内に導入される入口ポートと、前記入口ポートと流体連通する少なくとも1つの流体流れ用マイクロチャネルと、前記マイクロチャネルと流体連通し、前記マイクロチャネルからの流体が回収される出口ポートとを含み、入口ポートと出口ポートのそれぞれに第1の圧力と第2の圧力を選択的に与えるために、入口ポートと出口ポートはいずれも第1及び第2の圧力源に接続し、
a.次の(1)(2)により前記出口ポートと前記入口ポートの間に負圧の差を生成することによって、前記入口ポートから前記マイクロチャネルへの流体流れを発生させるステップと、
(1)第1の圧力を前記出口ポートに加える、ただし、第1の圧力は、第2の圧力源と前記出口ポートの間のバルブは閉じる一方で、第1の圧力源と前記出口ポートの間のバルブを開くことによって得られ、(2)第2の圧力を前記入口ポートに適用し、第2の圧力を与える、ただし、前記第2の圧力は第2の圧力源より供給され、前記第1の圧力より高く、第2の圧力は前記入口ポートと前記第1の圧力源の間のバルブを閉じる一方で、前記入口ポートと前記第2の圧力源の間のバルブを開くことで得られる、
b.次いで、前記入口ポートに接続するバルブを前記第2の圧力源に対して閉じ、前記入口ポートを前記第1の圧力源に接続するバルブを開き、前記第1の圧力を前記入口ポートに加えることによって、入口ポートと出口ポートの圧力を等しくすることによって、前記入口ポートからの前記流体流れを実質的に停止するステップとを備える方法
ただし前記のバルブはいずれもコントローラーにより起動され、コントローラーは全てのバルブとコントロールラインを介して接続しており、
a.とb.の工程は、試験試薬を含む流体および非反応の流体をマイクロチャネルに導入するために繰り返される。 - 前記第1の圧力が大気圧より低い圧力であり、前記第2の圧力が大気圧である、請求項1に記載の方法。
- 停止する前記ステップが、所定の時間の間、前記第1の圧力を前記入口ポートに加えるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 停止する前記ステップが、前記入口ポートと前記出口ポートの間の前記圧力差が実質的にゼロになるまで前記第1の圧力を前記入口ポートに加えるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記所定の時間の後で、前記第1の圧力を前記入口ポートから除去し、前記入口ポートを前記第2の圧力に対して閉じ続けて前記入口ポートからの流体流れを防ぐことをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 前記第1の圧力を前記入口ポートから除去した後で、前記入口ポートを前記第2の圧力に再開放することによって、前記入口ポートから前記マイクロチャネルへの流体流れを再発生させることをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記マイクロ流体回路が、前記入口ポートに加えて、他の1以上の入口ポートを備え、前記少なくとも1つのマイクロチャネルが前記入口ポートと、前記他の入口ポートのそれぞれと流体連通し、さらにステップa中に、前記他のポートのそれぞれを前記第2の圧力に対して閉じることによって他のすべての入口ポートからの流体流れを実質的に防ぐステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- c.ステップbの後で、前記他の入口ポートを前記第2の圧力に開放することによって前記他の入口ポートから前記マイクロチャネルへの流体流れを発生させるステップと、
d.次いで、前記他の入口ポートを前記第2の圧力に対して閉じ、所定の時間の間、前記他の入口ポートを前記第1の圧力に開放することによって、および前記弁を前記入口ポートに対して閉鎖して前記確立された圧力を維持することによって、前記他の入口ポートからの前記流体流れを実質的に停止するステップとをさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記入口ポートのそれぞれに対してステップa〜bを繰り返すステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記試験試薬を含む流体が生物学的試料物質または試薬を、前記非反応の流体が緩衝液またはマーカー材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入口ポートから前記マイクロチャネルへの所定量の流体の前記流れに対応するステップaの所定の所要時間の後でステップbを開始することによって、前記入口ポートから前記マイクロチャネルに流れ込む流体の量を制御するためにステップaの所要時間を制御するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 所定量の流体流れに対応するステップaの所定の所要時間を指定するステップと、
前記ステップaの前記所定の所要時間中に(1)前記入口ポートを前記第2の圧力に開放すること、および(2)前記入口ポートを前記第2の圧力に対して閉じることを交互に実施することによって、前記所定量より少ない、前記入口ポートから前記マイクロチャネルへの流体流れの量を調整するステップとをさらに含む、請求項11に記載の方法。 - マイクロ流体チップを用い核酸の増幅を行うためにマイクロ流体回路に所定量の異なる反応流体を順次導入する方法であって、マイクロ流体チップが、マイクロチャネルと、前記マイクロチャネルと流体連通し、異なる反応流体が前記マイクロチャネルに導入される複数の入口ポートと、前記マイクロチャネルと流体連通し、前記マイクロチャネルからの流体が回収される出口ポートとを含み、入口ポートと出口ポートのそれぞれに第1の圧力と第2の圧力を選択的に与えるために、入口ポートと出口ポートはいずれも第1及び第2の圧力源に接続し、
前記入口ポートと出口ポートはいずれも第1及び第2の圧力源に接続し、以下の1)2)を含む方法:
1)第1の圧力を前記出口ポートに加えることと、ただし、第1の圧力は第1の圧力源と前記出口ポートの間のバルブを開くことによって得られ、一方第2の圧力源と前記出口ポートの間のバルブは閉じている;
2)以下のa)b)を順次行うことによって所定量の反応流体を前記入口ポートのそれぞれから前記マイクロチャネルに順次導入する
a)すべての入口ポートに、順に、第二の圧力を適用する、ただし、第二の圧力は、第二の圧力源によって得られ、第一の圧力より高く、さらに、第二の圧力は、入口ポートと第一の圧力源の間のバルブを閉じ、一方入口ポートと第二の圧力弁の間のバルブは、一定の時間開かれ、それ以外の入口ポートは第二の圧力源に対して閉じ、それによって、出口ポートと入口ポートの間に負の圧力差を生じさせ、所定の量の流体を入口ポートからマイクロチャネルに流れこませる;
b)前記所定の時間の後で、その入口ポートを前記第2の圧力に対して閉じ、前記第1の圧力をその入口ポートに加えることにより、入口ポートと出口ポートの圧力を等しくすることによって、その入口ポートからの流体流れを実質的に停止する、
ただし前記のバルブはいずれもコントローラーにより起動され、コントローラーは全てのバルブとコントロールラインを介して接続しており、
以上の工程は、試験試薬を含む流体および非反応の流体をマイクロチャネルに導入するために繰り返される。 - 流体流れを停止することが、所定の時間の間、前記第1の圧力を前記入口ポートに加えることを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の圧力が大気圧より低い圧力であり、前記第2の圧力が大気圧である、請求項13に記載の方法。
- 停止する前記ステップが、前記入口ポートと前記出口ポートの間の前記圧力差が実質的にゼロになるまで前記第1の圧力を前記入口ポートに加えるステップを含む、請求項13に記載の方法。
- 試験試薬を含む流体が、生物学的試料物質、試薬を、非反応の流体が緩衝液、またはマーカー材料を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記所定時間中に(1)前記入口ポートを前記第2の圧力に開放すること、および(2)前記入口ポートを前記第2の圧力に対して閉じることを交互に実施することによって、前記所定流体量より少ない、前記入口ポートから前記マイクロチャネルへの流体流れの量を調整することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
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