JP6712998B2 - 装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ流体チャンネルを備えるチャンネル組立体に関し、またこのような組立体の製造方法に関し、またこのようなチャンネル組立体を有する検出器及び検出器コンポーネントに関する。

物質を検出及び／又は同定する検出器及び分析装置のような検出デバイス、並びに幾つかの医療デバイスは、流体を移動させる流路を備えることができる。これら流路を包囲して、流路を汚染から防護する必要性がある。流体流用のチャンネルは、ガスケット、応力、Ｏリング、ホース配管、及びクランプを用い、コンポーネントを互いに接続することによって形成することができる。このようなガスケット及びＯリングに使用される弾性コンポーネントは、疲労及び／又は検出器を汚染又は混乱させる物質を放出する「ガス抜け（outgassing）」を受けやすい。さらに、このようなコンポーネント、及び／又は流体流を搬送するチャンネルの壁における突起又は窪みのような単なる不規則性は、流体の滞留を保持させることになる。このようにして保持される物質は、汚染及び／又はガス抜けの源にもなり得る。

検出デバイスは、有害な又は非合法な物質の存在を検出するために使用することができ、また幾つかのケースにおいて、作業員が現場で容易に展開できるよう携帯デバイスにすることが望ましい場合がある。イオン移動度分析装置（ion mobility spectrometers）及び質量分析装置（mass spectrometers）のような検出デバイスは、複雑な電子機器を備え、また高い電圧及び強力な磁場を採用する場合がある。これらのことは、極めて多量の電力需要をもたらし、また短いバッテリ寿命がこのようなデバイスの有用性を低下させることがあり得る。

環境問題、及び費用制約条件も、このようなデバイスを維持及び修理できるようになるのが望ましいことを意味する。しかし、修理の行為は汚染を誘発するという問題がある。デバイスを製造業者に戻すことなく、ガスケット、Ｏリング、クランプ又は他のコンポーネントを、デバイスからの漏れを十分防ぐように、又はデバイスを汚染から防護するように、またデバイスの信頼性を保つように交換するのは不可能である。

本発明の態様及び実施例は特許請求の範囲の請求項で明示する。特許請求の範囲における請求項の要旨は上述の技術的問題の少なくとも一部に対処することを意図する。

本発明の実施形態を、以下に単に例として添付図面につき説明する。

チャンネル組立体の断面図を示す。 図１Ａで示したチャンネル組立体の平面図を示す。 チャンネルの１つのあり得る構成を示す。 検出装置の概略図を示す。 図２Ａに示した検出装置に使用するのに好適なコンポーネントの平面図を示す。 図２Ａに示した検出装置に使用するのに好適な他のコンポーネントの平面図を示す。 図２Ｃに示したコンポーネントの概略的断面図を示す。

図面において、同類の参照符号は同類の素子を示すのに使用する。

図１は検出デバイス及び医療装置におけるコンポーネントの製造に適したマイクロ流体チャンネル組立体１を示す。

図１に示した組立体は、ポリマー製のフィルム（以下、ときに「ポリマーフィルム」と称する）１２及びポリマー製の本体（以下、ときに「ポリマー本体」と称する）１０を備える。細長の溝１６をポリマー本体の表面に設け、ポリマーフィルム１２は表面の少なくとも一部をカバーするよう配置し、これによりフィルム１２が溝１６をカバーしてチャンネルを作出する。チャンネルの断面及び長さは、チャンネル内の流体が、例えば、チャンネルに沿って緩慢にゆっくりと拡散するというマイクロ流体特性を示すようなサイズとすることができる。例えば、チャンネルは、流体が圧力差によってチャンネルに沿ってポンプ送りされない限り、チャンネルに沿う流体の動きがない（無視し得る又はゼロの拡散を含む）よう構成することができる。

フィルム１２は、５００μｍ未満、例えば２５０μｍ未満の厚さとすることができる。本体１０は少なくとも２ｍｍの厚さ、例えば少なくとも５ｍｍの厚さとすることができる。

フィルム１２は、フィルム１２及び本体１０を細長のトラックに沿って少なくとも部分的に融着することによって、ポリマー本体１０に固定することができる。溝１６は両側をこのようなトラックによって区切ることができる。溝１６は５００μｍ未満の幅とし、また５００μｍ未満の深さとすることができる。溝１６は断面が方形（図１に示すように）であるが、当然のことながら、他の形状の断面、例えば長方形断面とすることもできる。どのようにしてチャンネルを作出するかに基づいて、断面形状（方形又は他の形状）は幾分不規則になることがあり、例えば、コーナーは、製造プロセス又は他の制約に起因して完全に先鋭でないことがあり得る。

フィルム１２及び本体１０は、同一材料を有するものとすることができ、例えば、ほぼ同一材料からなるものとすることができ、またＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はナイロンから成るものとすることができる。ポリマーフィルム１２は、例えばその厚さゆえに光透過性を示すものとする、及び／又は光透過性を有する材料とすることができる。例えば、光透過性材料を含むものとすることができ、例えば、１８００ｎｍ未満の波長を有する光を透過するものとする。ポリマー本体１０は、吸光性材料を含むことができ、例えば、フィルム１２が光を透過する波長帯域の光を吸収する材料とすることができる。例えば、ポリマー本体１０は、１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍの光に曝されるとき発熱し得る材料を含むことができる。例えば、ポリマー本体１０はカーボンブラックを含むことができる。実施形態において、トラックは、例えば透過性レーザー溶着によって形成された接合部を有する。

図１に示すように、細長のトラックは、表面に沿って細長の溝１６に追随することができる。上述したように、溝１６は両側を細長のトラックによって区切られる。これらトラックはそれぞれガス密封止を形成するよう構成した溶接部を有し、例えば、ガス密封止は、チャンネルの内側とチャンネルの外側との間における差圧が少なくとも３００hPa（３００mBar）、例えば少なくとも５００hPa（５００mBar）、例えば少なくとも７００hPa（７００mBar）に達するようになるときでもガス密を維持するよう構成することができる。トラックは、概して溝１６の端縁から離間させ、これにより未融着フィルムの領域が（融着済み）トラックを溝１６の端縁から離れる。各細長のトラックと溝１６の最も近接する端縁との間における間隔は５０μｍよりも大きく、例えば７５μｍよりも大きく、例えば５００μｍよりも小さく、例えば３００μｍよりも小さいものとすることができる。本発明のこのような実施形態は、マイクロ流体チャンネルに汚染物が蓄積するのを減少又は回避し得るものであり、例えば、溝の断面は、トラックに沿う溶接処理によって損なわれない。当然のことながら、トラックと溝との間における未融着フィルムの領域において、フィルムは本体と衝合して、その領域内に蒸気が蓄積するのを排除することができる。したがって、トラックと溝との間の距離は、ポリマーフィルムの厚さ及び／又は細長トラックの幅に基づいて選択することができる。

図１Ｂに示す溝１６及びトラックは真直ぐな経路に追従するように示されているが、当然のことながら、ポリマー本体１０の表面にわたって曲がりくねった又は蛇行した経路に追従するものとすることができる。さらに、ポリマー本体１０は、１つより多い表面上に溝を有することができ、また１つ以上の孔（例えば、トンネル）を本体１０の体積部に設け、本体１０の一表面におけるチャンネルを他の表面におけるチャンネルに接合し、これにより複雑な３Ｄチャンネル構造にすることができる。

細長トラックは、０.１ｍｍ〜１.２ｍｍの間における幅とすることができ、例えば０.２ｍｍより幅広、例えば０.３ｍｍより幅広、例えば０.４ｍｍより幅広のものとすることができる。概して、トラックは１.１ｍｍより幅狭、例えば１ｍｍより幅狭、例えば０.９ｍｍより幅狭のものとすることができる。

図１Ｃに示すように、チャンネルは蛇行した又は折れ曲がった経路を画定することができ、例えば、チャンネルは、チャンネルの方向を逆転させるよう構成したコーナーのような屈曲部を有することができる。図１Ｃに示すように、このようなコーナーの存在は、少なくとも２つの両側サイドをチャンネルによって区切られる本体１０の領域を形成することができる。溶接ランド部はこの領域２０に位置し、また２ｍｍ未満の幅とすることができる。例えば、２つの平行なチャンネルは互いに離間し、またそれらチャンネルの共通境界の少なくとも一部に沿って単一溶接部によって封止することができる。単数又は複数トラックとチャンネルとの間の間隔は、チャンネルの真直ぐな区域よりもチャンネルのこのような屈曲部に近接する方がより大きくなり得る。

このような組立体は、マイクロ流体特性を有するチャンネルを提供することができ、また流体流システム及び空気圧システム及びイオン移動度分析装置のような検出器のためのインタフェースに使用することができる。

本発明のチャンネル組立体を製造するため、プロセスは、溝１６を、又は複数個の溝を単一ポリマーブロックの表面に切削することによって開始することができる。この切削は、予めプログラムすることができるレーザー、又はＣＮＣマシンを用いて行うことができる。レーザーの例としては、切除レーザーのような微細加工レーザー、例えば、二酸化炭素レーザー、銅蒸気レーザー及びエキシマー・レーザーがある。ＣＮＣマシンの例としては、HAAS VS3-SSYTのような５軸フライスマシンがある。このようなＣＮＣマシンは、約３００μｍ以上の幅を有する溝を切削することができ、幾つかのＣＮＣマシンはより狭いチャンネルを切削することができる。適当なＣＮＣマシンは、ベルギー国のB-1930ザベンテム、メルキュリウス通りにあるハース・ヨーロッパ（Haas Europe）社から入手することができる。

レーザーは、数１０ミクロン、例えば５０μｍの、例えば１００μｍ未満の幅を有するよう本体１０に溝を切削する構成にすることができる。次に、本体１０と同一ポリマーから成るフィルム１２を表面上（例えば、溝の頂面上）に載置することができる。次にレーザービームを制御して溝に隣接するトラックに追従させる。例えば、トラックは、図１Ｃにつき上述したように、チャンネルの少なくとも一方の側で境界付けするよう構成することができる。フィルム１２は、例えば、クランプ又は他のやり方で所定位置に保持することによって本体１０に押し付けることができる。

この後、レーザーを制御して、トラックの少なくとも一部に沿う予加熱パス移動を行い、この間にコンポーネントを加熱することができる。次にレーザーを制御して、トラックに沿う溶接パス移動を行い、これによりフィルム１２の材料を少なくとも部分的に、トラックに沿うブロックの材料に対して融着させることができる。こうしたフィルム１２の本体１０に対する融着は、フィルム１２と本体１０との間にガス密封止を形成するよう構成されたマイクロ溶接部のような溶接部を形成することができる。レーザービームは、０.４ｍｍ〜０.８ｍｍの代表的合焦スポットサイズを有することができる。フィルム１２を本体１０に融着するこのプロセスは透過性レーザー溶接によって実施することができ、例えば、本体１０及びフィルム１２は、異なる光透過特性を有することがあり、例えば、それらはレーザー光によって加熱され得る吸光性物質を異なる濃度で有することができ、例えば、それらはカーボンブラックを異なる濃度で有することができる。幾つかの実施形態において、フィルム１２及び本体１０の双方は透明とすることができる。これら実施形態において、本体１０及びフィルム１２は、より長い波長を用いて、また本体１０とフィルム１２との間における界面と同一深さにビームウエストを合焦して加熱することができる。このことにより、フィルム１２及び本体１０の双方を互いに、吸光性添加物を必要とすることなく、加熱することができる。

フィルム１２を本体１０に融着するプロセス中に窒素又は他のパージガスのようなガスで溝１６をフラッシュ清掃することは有用であり得る。例えば、方法は、トラックを溶接する間に、フィルム１２の下側の溝１６にこのようなガスのフローを通過させるステップを有することができる。チャンネルを切削し、またフィルム１２を本体１０に融着させるプロセスは、汚染及び塵埃のない包囲チャンバ内で行うことができる。例えば、溝１６を切削した後、本体１０は、フィルム１２を本体１０に融着してチャンネルを作成し終わるまで包囲チャンバ内に留めることができる。

本発明の実施形態は、痕跡検出機器用のガス送給システムを提供する。当然のことながら、本発明の背景において、上述のプロセスは、従来技術の構造で望ましいとされてきた高温での洗浄又は焼き付けの必要なしに、チャンネルを極めて清浄な状態に維持することができる。当然のことながら、このような構造は、エラストマー製のシール又はガスケットを採用する必要なしに、複雑な３Ｄ空気圧経路を設けることができ、これにより、検出器の性能を損なう蒸気の「ガス抜け」及び／又は望ましくない「吸収」の発生を減少することができる。

本体１０は、ブラック450G PEEK903から成るものとすることができ、またフィルム１２は、無添加のAPTIV PEEKフィルムから成るものとすることができる。フィルムを本体に溶接するのに使用されるレーザーは、マーキングレーザー、例えば１０００ワット未満のパワーを有するレーザー、例えば５０ワット未満のパワーを有するレーザー、例えば約３０ワットのパワーを有するレーザーを有することができる。このようなレーザーの例はファイバレーザーを含む。幾つかの実施形態において、３０ワットのファイバレーザーを用いて、フィルムを本体に溶接する。このような１つのレーザーは、データロジック社（Via Candini, 2, 40012 Lippo di Calderara di Reno, Bologna - Italy）から入手できるようなAREXレーザーを有する。レーザービームは、焦点をぼかしたスポットを含むことができ、例えば、ビームウエスト（又はレーザーの焦点）がビームの長さに沿ってフィルム１２から離れるよう調整することができる。

図２Ａは、上述のチャンネル組立体を使用できる検出装置１００を示す。図２Ａに示す検出装置１００は、対象物質を検出するための検出器１０８と、１種類以上の流体を検出器１０８内に供給し得る空気圧システム１３２と、検出器１０８を制御するための制御機器１１０を担持するプリント回路板ＰＣＢ１０６とを備える。ＰＣＢ１０６は、さらに、機械的な複数個のポンプ１１２を担持し、例えばこれらポンプは圧電ポンプを有することができる。

図２Ａに示す実施例において、検出装置１００は、さらに、ＰＣＢ１０６に着座するよう構成した空気圧インタフェース１０４を有する。この空気圧インタフェース１０４は、複数個の空気圧チャンネル116-1、116-２、116-3を有する本体１０′を備える。これらチャンネルは、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃにつき上述したようなチャンネルから構成することができる。本体１０′は、さらに、本体１０′の表面に配列したポンプ接続部126-1、126-2、126-3を備えることができ、これにより、インタフェース１０４をＰＣＢ上に着座させるとき、複数個のポンプ接続部126-1、126-2、126-3それぞれが、インタフェース１０４におけるチャンネル116-1、116-2、116-3を各個に、対応する複数個のポンプ112-1、112-2、112-3に接続するよう配列する。

図２Ａに示す実施例において、検出装置１００は、一方では検出器１０８と、他方では空気圧インタフェース１０４及びＰＣＢ１０６との間に介在させた導電性シールド１０２を備える。この導電性シールド１０２は、アルミニウムプレートを有することができ、また制御電子機器１１０と検出器１０８との間における電磁的干渉を防止するよう構成することができる。

空気圧インタフェース１０４は少なくとも１個の出力ノズル１２２（例えば、各ポンプにつき１個の出力ノズル１２２）を備え、これらノズル１２２は、空気圧インタフェース１０４のチャンネルを検出器の空気圧システム１３２に接続するよう導電性シールド１０２の近傍に達し得る。

図２Ｂに示すように、空気圧インタフェース１０４は、流体を検出器から複数個の圧電ポンプに流し戻すことができるよう構成した帰還チャンネル１２４を備える。帰還チャンネル１２４は、対応する複数個のプレナム120-1、120-2、120-3によって個別にポンプ接続部126-1、126-2、126-3それぞれに接続することができる。各プレナムは、インタフェース１０４の本体における包囲された（例えば、ポリマーフィルムによって）キャビティを有することができる。このようなキャビティは、対応するポンプの単独サイクルで吐出される流体の量に基づいて選択した内部容積を有することができ、例えば、プレナムは、対応のポンプの単独サイクル流量より少なくとも１０倍、例えば、その流量の少なくとも１００倍となるよう選択した容積を有することができる。

図２Ｂに示すように、帰還チャンネル１２４は、第１チャンネル部分130-1によって第１プレナム120-1に接続することができ、またこの第１プレナム120-1は、第２チャンネル部分130-2によって第１ポンプ接続部126-1に接続することができ、この第１ポンプ接続部126-1は、出力チャンネルである第３チャンネル部分116-1によって対応の出力ノズル１２２（図２Ａに示す出力ノズル１２２）に接続することができる。第１チャンネル部分130-1、プレナム120-1、第２チャンネル部分130-2、ポンプ接続部126-1、第３チャンネル部分（出力チャンネル）116-1、及び出力ノズル１２２より成るこのチャンネル構成は、空気圧インタフェース１０４にわたって繰り返し設けられる。例えば、図２Ｂに示すインタフェース１０４は、３個のこのようなチャンネル構成を有することができ、各チャンネル構成は、上述したように、帰還チャンネル１２４から流体を受け取るよう接続される。これらチャンネル構成のうち少なくとも１つは、ポンプ接続部126-3とその出力チャンネル116-3との間を接続する他のプレナム120-3’を有することができる。以下に説明するように、このような他のプレナム120-3’に出入りするチャンネル部分は、減衰を改善するよう整列させず、例えば、互いに直交させることができる。

帰還チャンネル１２４の断面は、少なくとも複数このポンプを検出器の空気圧システム１３２に接合する出力チャンネルにおける断面積の総和のとなるよう選択することができる。

これらチャンネル構成において、第２チャンネル部分130-2は、第１チャンネル部分130-1と第２チャンネル部分130-2との間における空気圧減衰特性を向上するよう、第１チャンネル部分130-1に対して向き決めし、例えば、第１チャンネル部分は第２チャンネル部分に対して整列させないようにすることができる。例えば、第１チャンネル部分130-1及び第２チャンネル部分130-2は互いに直交させることができる。

検出器の空気圧システム１３２は蒸気ディスペンサ（注出器）を有することができ、このような蒸気ディスペンサは本願人による同時特許出願である国際公開第２０１４／０４５０６７号に記載されており、また特許請求されているものがある。

図２Ｃは、蒸気を検出器に注出し得る蒸気ディスペンサを有する１つのこのような空気圧システム１３２を示す。

図２Ｃに示す蒸気ディスペンサは、少なくとも１個の蒸気リザーバを入力チャンネル60-4に接続して圧力をリザーバに供給するためのリザーバ接続部７０を有し、例えば、リザーバは、図２Ａ及び図２Ｂにつき上述したインタフェース１０４のような空気圧インタフェースにリザーバを接続する。このリザーバ接続部７は、さらに、リザーバ接続部７０に接続したリザーバから蒸気を検出器１０８に注出するための注出チャンネル60-1に接続して蒸気源をなすことができる。この注出チャンネル60-1は、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃにつき上述したようなチャンネル組立体１によって設けることができる。しかし、図２Ｃ及び図２Ｄの実施形態において、このチャンネルを形成するのに使用されるフィルムは、少なくとも部分的に蒸気浸透性を有するものとすることができ、例えば、シリコーン薄膜から構成することができる。この薄膜は、蒸気が浸透できるよう構成したチャンネルの壁を提供することができる。注出チャンネル60-1は、複数個の行き止まりチャンネル部分を有することができる。図２Ｃ及び２Ｄに示す他のチャンネル60-2、60-3、60-4も同様にすることができる。

図２Ｄに示すように、吸収媒体のカートリッジ６２、６２′を注出チャンネル60-1及び／又は入力チャンネル60-3に対して配列することができる。このカートリッジ６２、６２′は、フィルム１２′（の浸透性領域）に当接し得る開口を有し、吸収媒体がフィルム１２から拡散する蒸気を吸収できるようにする。図２Ｃで分かるように、空気圧システム１３２は、吸着剤材料のこのカートリッジ６２を保持し得る着座窪み６４を有する。この着座窪み６４は、カートリッジを着座部から開放し、またカートリッジを着座部に固定するよう可逆的に作用し得る着脱部材６６、例えばクリップ又はねじのような着脱可能な固定具を有することができる。このことにより、装置を分解する又は空気圧システム１３２を開放する必要なしに吸収媒体カートリッジを交換することができ、これによりメンテナンス中に汚染することから防護することができる。

図２Ｄで分かるように、空気圧システム１３２は、さらに、やはり交換可能な蒸気貯蔵カートリッジ６６も設けることができる。これら蒸気貯蔵カートリッジ６６は、ドーパントリザーバを有することができる。幾つかの実施形態において、カートリッジは、ヒータ、例えば、カートリッジ内に保持した流体の温度を上昇させるよう動作可能であるテープヒータのような抵抗加熱器を有することができる。図２Ｃに示すリザーバ接続部７０は、このようなヒータに給電するよう構成した電源接続部を有することができ、この電源接続部は、蒸気をリザーバ接続部７０に供給するようカートリッジを構成することが、電気的システム１３２から（例えば、電気的システム１３２に接続したバッテリ経由で）の電源を得るようカートリッジに担持したヒータを構成することにもなるように、構成することができる。

ドーパントは、塩化メチレン、o-ジクロロベンゼン、四塩化炭素、ヘキサクロロエタン、塩化メチル、トリクロロメタン、クロロベンゼン、臭化メチレン、臭化メチル、ヨウ化メチル、及び二酸化窒素のような揮発性物質を有するものとすることができる。幾つかの実施形態において、蒸気貯蔵カートリッジは、さらに、検量体（calibrant）用の第２リザーバも有することができる。検量体の例としては、アセトン及びイソフルランがある。

実施形態において、ＰＣＢの第１ポンプは、空気圧インタフェース１０４によって圧力を供給するため、図２Ｃに示す空気圧システム１３２のチャンネルに接続することができ、これによりチャンネルに接続されるドーパント又は検量体用のリザーバを加圧し、また蒸気を注出チャンネル経由で検出装置１００内に流入させることができる。したがって、ＰＣＢに担持した制御電子機器は、検出器の空気圧システム１３２内に検量体及び／又はドーパントを投入するようポンプを動作させる構成にすることができる。したがって、ＰＣＢに担持した制御電子機器は、検出システムの動作に基づいてポンプの動作を制御するよう構成することができる。

図面全般につき、当然のことながら、概略的機能ブロック図を用いて本明細書に記載のシステム及び装置の機能性を示す。しかし、当然のことながら、その機能性はこのように分割する必要はなく、また以下に説明する及び特許請求する以外の任意の特定な構造のハードウェアを含意するものと解釈すべきではない。図面に示す１つ以上の素子の機能は、さらに細分化することができる及び／又は本発明の装置全体にわたり分布させることができる。幾つかの実施形態において、図面に示す１つ以上の素子の機能は、単一の機能的ユニット内に統合することができる。イオン移動度分析装置は、本明細書記載の装置用の検出器を提供する１つの方法として説明したが、当然のことながら、他の検出装置１００、例えば質量分析装置用の検出器も本発明による装置の使用法とすることができ、また任意な種類のイオン移動度ベースの検出器、例えば、進行波ＩＭＳ又は微分イオン移動度分析装置のような他のイオン移動度ベースの検出器を使用することができる。他の実施例及び変更例は、本発明分野の当業者には明らかであろう。

チャンネル組立体を設ける１つの特別な方法について記載してきたが、当然のことながら、図２の図面につき説明したシステムのモジュール性はそれ自体有利であり、また他の種類のチャンネルで使用することができる。例えば、適当なチャンネルは、高速プロトタイピングシステムによって、又は任意な他の製造方法によって設けることができる。本発明の実施形態は、空気圧インタフェース、及び蒸気ディスペンサ１３２に使用される空気圧システム、及び３Ｄプリント装置がこのようなコンポーネントを製造するのを可能にするよう構成されるデータファイルに関連する。

本発明の分野では当然のように、マイクロ流体システムは、１ミリメートル未満の少なくとも一次元寸法（幅、深さ、長さ）を有する空間内で流体が幾何学的に拘束され得るチャンネルのような系を有することができる。したがって、概して「マイクロ流体」チャネルと命名される本発明のチャンネルは、チャンネルの幅及び／又は深さ（例えば、チャンネル直径）が２、３百ナノメートル〜数百マイクロメートルのオーダーである系を有することができる。

幾つかの実施形態において、本明細書記載のポンプは、機械的又は非機械的であり得るマイクロポンプから成るものとすることができる。例えば、機械的マイクロポンプは、アクチュエータ、及びバルブ薄膜又はフラップを有することができる。このようなポンプの駆動力は、圧電効果、静電効果、熱・空気圧効果、空気圧効果又は磁気効果によって得ることができる。電気・流体力学的、電気浸透圧的、電気化学的、又は超音波的なフロー生成を採用する非機械的ポンプを設けることができる。別タイプのポンプを使用することもできる。

先に、空気圧インタフェース１０２を検出器１０８の空気圧システム１３２に接続するノズルについて言及したが、当然のことながら、任意の適当な流体接続部を使用することができ、例えば、ノズルを受け入れ得る窪みを使用することができ、又は関連のコンポーネントは、封止接着剤又はガスケット及びクランプを使用して互いに封止することができる。

本明細書に記載の検出器装置を制御する電子的コンポーネントは、ユーザー・インタフェース・コンポーネント、例えば、人間入力デバイス及びディスプレイのようなフィードバック・デバイスを有することができる。さらに、電子的コンポーネントは、制御電圧及び電流を検出装置１００に供給する制御回路を有することができる。本発明の実施例は、この目的のため電圧供給器を有することができる。このような電圧供給器は１つ又はそれ以上の昇圧器又は降圧器を有し得るＡＣ電源を有することができ、また電圧供給器はバッテリ又は容量性電力貯蔵設備のようなＤＣ電源を有することもできる。ＡＣ電源及びＤＣ電源の組合せを使用することができ、また電圧供給器はＤＣ電源に基づいてＡＣ電圧を供給するインバータを有することができる。幾つかの実施形態において、電圧供給器はＡＣ電源に基づいてＤＣ電圧を供給する整流器を有することができる。ＡＣ電源及びＤＣ電源並びに電圧供給コンポーネントの任意な組合せを使用することができる。幾つかの実施形態において、電圧供給器は電流源としても動作することができる。幾つかの実施形態において、電子的コンポーネントは、増幅器、例えば計装用増幅器のような信号処理回路を有することができる。

本明細書に記載するように、本発明の態様はマイクロ流体チャンネル組立体を提供し、このマイクロ流体チャンネル組立体は、１ｍｍ未満の厚さを有するポリマーフィルムであって、また少なくとも２ｍｍの厚さを有するポリマー本体の表面に取り付けられる、該ポリマーフィルムを備え、前記ポリマーフィルムの下側で前記ポリマー本体の表面には細長溝が配置され、前記ポリマーフィルム及び前記ポリマー本体は同一ポリマーから成るものであり、また前記ポリマーフィルム及び前記ポリマー本体は、前記表面に沿い前記細長溝に追従する細長トラックに沿って少なくとも部分的に互いに融着されて、これにより前記フィルム及び前記細長トラックがともに溝を包囲してマイクロ流体チャンネルを形成するものである。

一実施形態において、前記細長トラックは、前記細長溝の長さに沿って選択された距離より短い距離だけ前記細長溝から離れ、前記距離は、前記ポリマーフィルムの厚さ及び前記細長トラックの幅のうち少なくとも一方によって決定されるものである。

一実施形態において、前記ポリマーフィルムの未融着領域は、前記細長トラックを細長溝から離間させる。

一実施形態において、前記細長トラックは前記細長溝に平行に延びている。

一実施形態において、前記細長トラックは、前記細長溝の両脇における互いに対向する大きな側面上に配列される少なくとも２つの細長トラックを有する。

一実施形態において、前記ポリマーフィルムの材料における少なくとも１種類の光透過特性は、前記ポリマー本体の材料における同一種類の光透過特性とは異なるものである。一実施形態において、前記光透過特性は、屈折率、及び５００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長帯域における光エネルギーの熱吸収度のうち少なくとも一方を含むものである。

一実施形態において、前記ポリマー本体は添加物を含み、前記添加物は、光エネルギーを吸収して熱エネルギーを発生させる材料を含むものとする。

一実施形態において、前記トラックに沿って前記フィルムの材料は、前記本体の材料内に少なくとも部分的に拡散する。

一実施形態において、前記ポリマーはＰＥＥＫを含む。

本明細書に記載のように、本発明の態様は検出装置を提供し、この検出装置は、対象物質を検出するため空気圧システムを有する検出器と、前記検出器及び複数個の圧電ポンプを制御する制御電子機器を担持するプリント回路板ＰＣＢと、前記ＰＣＢに着座するよう配置される空気圧インタフェースであって、前記空気システムに接続する複数個の空気圧チャンネルを設けた本体を有する、該空気圧インタフェースと、前記本体の表面に配置される複数個のポンプ接続部であって、前記インタフェースを前記ＰＣＢに着座させるとき、前記複数個のポンプ接続部は、各個に前記複数個の圧電ポンプのうち対応する圧電ポンプに整列して、各ポンプを複数個の空気圧チャンネルのうち対応するチャンネルに接続する、該複数個のポンプ接続部と、を備える。

一実施形態において、前記空気圧インタフェースは、流体を前記検出器から前記複数個の圧電ポンプに流し戻すことができるよう配置された帰還チャンネルを有する。

一実施形態において、前記チャンネルのうち少なくとも１つは、プレナムによって対応する１つのポンプに接続される。

一実施形態において、第１チャンネル部分は前記ポンプ接続部を前記プレナムに接続し、また第２チャンネル部分は前記プレナムを前記空気圧インタフェースに接続し、この場合、前記第１チャンネル部分及び前記第２チャンネル部分は互いに直交する。

一実施形態において、前記空気圧インタフェース及び前記ＰＣＢは、導電性シールドによって前記検出器から機械的に分離される。

一実施形態において、前記空気圧インタフェースは前記ＰＣＢと前記導電性シールドとの間に配置される。

一実施形態において、前記検出器の前記空気圧システムは蒸気ディスペンサを有する。

本明細書に記載のように、本発明は検出装置を提供し、この検出装置は、対象物質を検出するための検出器と、蒸気を前記検出器に注出し得る蒸気ディスペンサを有する空気圧システムと、を備え、前記蒸気ディスペンサは、蒸気を前記検出器に注出する第１チャンネルを有し、前記チャンネルは、ポリマー本体の表面における溝を有し、また前記第１チャンネルの壁は、前記溝上で前記本体の前記表面に接合されるフィルムによって生じ、前記フィルムは蒸気を前記壁から拡散できるよう構成されているものである。

一実施形態において、前記フィルムは、シリコーン薄膜及び１５０ミクロン未満の厚さを有するポリマーフィルムのうち一方から成るものである。

一実施形態において、前記装置は、さらに、吸収媒体の第１カートリッジを備え、前記第１カートリッジは、前記フィルムに着座し得る開口を有し、前記吸収媒体が前記フィルムから拡散する蒸気を吸収できるようにする。

一実施形態において、第１着座部が前記第１カートリッジを前記フィルムに保持し得るものである。一実施形態において、前記装置は、カートリッジを前記第１着座部から開放し、また前記カートリッジを前記着座部に固定するよう可逆的に作用可能である第１着脱部材を有する。

一実施形態において、前記装置は蒸気貯蔵部を備える。一実施形態において、前記装置は、前記蒸気貯蔵部をポンプに接続する第２チャンネルを備える。

一実施形態において、前記装置は前記蒸気貯蔵部を接続するための着座部であって、前記第２チャンネルから流体圧力を受け入れ、また蒸気を前記第１チャンネルに供給する、該着座部を備える。

一実施形態において、少なくとも１つの前記チャネルは、本明細書に記載された又は特許請求されるもののうちいずれか１つによるチャンネル組立体によって設けられる。

本明細書に記載のように、本発明の態様はマイクロ流体チャンネルを形成する方法を提供し、この方法は、少なくとも２ｍｍの厚さを有するポリマー本体の表面に配置される細長溝を有する該ポリマー本体を準備するステップと、１ｍｍ未満の厚さを有するポリマーフィルムを前記表面に組み付けるステップと、前記ポリマーフィルムを、前記表面に沿い前記細長溝に追従する細長トラックに沿って前記ポリマー本体に融着し、これにより前記フィルム及び前記細長トラックがともに前記細長溝を包囲してマイクロ流体チャンネルを形成するようにするステップと、を備えるものである。

一実施形態において、前記ポリマーフィルムを前記ポリマー本体に融着するステップは、前記細長溝の長さに沿い前記細長溝に追従する溶接トラックに沿ってレーザーを印加するステップを含む。一実施形態において、前記トラックは、選択された距離より短い距離だけ前記細長溝から離れ、前記距離は、前記ポリマーフィルムの厚さ及びレーザーパワーのうち少なくとも一方に基づいて選択されるものである。一実施形態において、前記距離は、前記ポリマーフィルムの未融着領域が前記細長トラックを前記細長溝から引き離すのを確実にするよう選択されるものである。一実施形態において、前記レーザーパワーは、５０ワット未満、例えば１０〜５０ワットの間におけるワット数、例えば約３０ワットであるものとする。一実施形態において、前記レーザーはファイバレーザーとする。一実施形態において、前記ポリマー本体は、１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍの波長帯域における光に曝されるとき発熱し得る材料を含むことができる。

幾つかの実施例において、１つ以上のメモリ素子は本明細書に記載の動作を実現するのに使用されるデータ及び／又はプログラム命令を記憶することができる。本発明の実施形態は、本明細書に記載の及び／若しくは特許請求の範囲で請求した方法のうち任意な１つ又はそれ以上を実施するプロセッサをプログラムするよう、並びに／又は本明細書に記載の及び／若しくは特許請求の範囲で請求した処理装置にデータを供給するよう動作可能なプログラム命令を有する、有形の持続性記憶媒体を提供する。

本明細書に記載の装置の使用及び動作は本発明方法であることも意図し、また装置の特別な構体には関連せず、したがって、装置実施形態の特徴は、本明細書に記載した及び特許請求の範囲で請求した方法実施形態と組み合わせることができる。同様に、本明細書に記載した方法は、本明細書に記載した装置の適当な形態によって実現することができる。適切であれば、本明細書で概説した行為及び装置は、論理ゲートのアセンブリのような固定論理、又はソフトウェア及び／若しくはプロセッサが実行するコンピュータプログラム命令のようなプログラム可能論理によって設けることができるコントローラ及び／又はプロセッサを用いて実現することができる。他のプログラム可能論理としては、プログラム可能プロセッサ、プログラム可能デジタル論理（例えば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(EEPROM)、特定用途向け集積回路(ASIC)、又は任意な他の種類のデジタル論理、ソフトウェア、コード、電子命令、フラッシュメモリ、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ ＲＯＭ、磁気的若しくは光学的カード、電子命令を記憶するのに適した別タイプのマシン読取り可能媒体、又はこれらのうち任意の適当な組合せがある。

電極につき説明する場合、当然のことながら、導体の任意な構成を使用することができ、例えば、電極は金属又は他の導体を有することができ、また少なくとも部分的に露出する及び／又は部分的に絶縁することができる。

Claims (27)

1. 検出装置において、
   対象物質を検出するための検出器と、
   蒸気を前記検出器に注出し得る第１マイクロ流体チャンネルを含むマイクロ流体チャンネル組立体を有する空気圧システムであって、前記第１マイクロ流体チャンネルは、ポリマー本体の表面における細長の溝を有し、また前記第１マイクロ流体チャンネルの壁は、前記溝上で前記本体の前記表面に接合されるポリマーフィルムによって形成されるものである、該空気圧システムと、
   を備え、
   前記ポリマーフィルム及びポリマー本体は、細長のトラックに沿って少なくとも部分的に融着され、
   前記細長の溝は両側を前記細長のトラックによって区切られる、検出装置。
2. 請求項１記載の検出装置において、前記検出装置は、イオン移動度分析装置を構成する、検出装置。
3. 請求項１又は２記載の検出装置において、前記ポリマーフィルムは１ｍｍ未満の厚さを有するポリマーフィルムから成り、また前記本体は少なくとも２ｍｍの厚さを有するポリマー本体から成り、前記ポリマーフィルム及び前記ポリマー本体は同一ポリマーから成るものである、検出装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の検出装置において、前記マイクロ流体チャンネル組立体は、蒸気を前記検出器に注出し得る蒸気ディスペンサであり、また前記ポリマーフィルムは、前記蒸気が前記壁から拡散するのを可能にするよう構成されている、検出装置。
5. 請求項１記載の検出装置において、前記細長トラックは、前記細長溝の長さに沿って選択された距離より短い距離だけ前記細長溝から離れ、前記距離は、前記ポリマーフィルムの厚さ及び前記細長トラックの幅のうち少なくとも一方によって決定される、検出装置。
6. 請求項１、３又は５記載の検出装置において、前記ポリマーフィルムの未融着領域は、前記細長トラックを細長溝から離間させる、検出装置。
7. 請求項１、３、５又は６記載の検出装置において、前記細長トラックは前記細長溝に平行に延びている、検出装置。
8. 請求項１、３又は５〜７のうちいずれか一項記載の検出装置において、前記細長トラックは、前記細長溝の両脇における互いに対向する大きな側面上に配列される少なくとも２つの細長トラックを有する、検出装置。
9. 請求項１、３又は５〜８のうちいずれか一項記載の検出装置において、前記ポリマーフィルムの材料における少なくとも１種類の光透過特性は、前記ポリマー本体の材料における同一種類の光透過特性とは異なるものである、検出装置。
10. 請求項９記載の検出装置において、前記光透過特性は、屈折率、及び５００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長帯域における光エネルギーの熱吸収度のうち少なくとも一方を含む、検出装置。
11. 請求項１、３又は５〜１０のうちいずれか一項記載の検出装置において、前記ポリマー本体は添加物を含み、前記添加物は、光エネルギーを吸収して熱エネルギーを発生させる材料を含む、検出装置。
12. 請求項３又は５〜１１のうちいずれか一項記載の検出装置において、前記トラックに沿って前記ポリマーフィルムの材料は、前記本体の材料内に少なくとも部分的に拡散する、検出装置。
13. 請求項３記載の検出装置において、前記ポリマーはＰＥＥＫを含む、検出装置。
14. 請求項１又は３記載の検出装置において、前記ポリマーフィルムは、シリコーン薄膜及び１５０ミクロン未満の厚さを有するポリマーフィルムのうち一方から成る、検出装置。
15. 請求項１４記載の検出装置において、さらに、吸収媒体の第１カートリッジを備え、前記第１カートリッジは、前記ポリマーフィルムに着座し得る開口を有し、前記吸収媒体が前記ポリマーフィルムから拡散する蒸気を吸収できるようにする、検出装置。
16. 請求項１５記載の検出装置において、前記第１カートリッジを前記ポリマーフィルムに保持し得る第１着座部を備える、検出装置。
17. 請求項１６記載の検出装置において、カートリッジを前記第１着座部から開放し、また前記カートリッジを前記着座部に固定するよう可逆的に作用可能である第１着脱部材を備える、検出装置。
18. 請求項１４〜１７のうちいずれか一項記載の検出装置において、さらに、蒸気貯蔵部を備える、検出装置。
19. 請求項１８記載の検出装置において、前記蒸気貯蔵部をポンプに接続する第２マイクロ流体チャンネルを備える、検出装置。
20. 請求項１９記載の検出装置において、前記蒸気貯蔵部を接続するための着座部であって、前記第２チャンネルから流体圧力を受け入れ、また蒸気を前記第１マイクロ流体チャンネルに供給する、該着座部を備える、検出装置。
21. 請求項１記載の検出装置のマイクロ流体チャンネルを形成する方法であって、
    少なくとも２ｍｍの厚さを有するポリマー本体の表面に配置される細長溝を有する該ポリマー本体を準備するステップと、
    １ｍｍ未満の厚さを有するポリマーフィルムを前記表面に組み付けるステップと、
    前記ポリマーフィルムを、前記表面に沿い前記細長溝に追従する細長トラックに沿って前記ポリマー本体に融着し、これにより前記ポリマーフィルム及び前記細長トラックがともに前記細長溝を包囲してマイクロ流体チャンネルを形成するようにするステップと、
    を備える、方法。
22. 請求項２１記載の方法において、前記ポリマーフィルムを前記ポリマー本体に融着するステップは、前記細長溝の長さに沿い前記細長溝に追従する溶接トラックに沿ってレーザーを印加するステップを含む、方法。
23. 請求項２２記載の方法において、前記トラックは、選択された距離より短い距離だけ前記細長溝から離れ、前記距離は、前記ポリマーフィルムの厚さ及びレーザーパワーのうち少なくとも一方に基づいて選択されるものである、方法。
24. 請求項２３記載の方法において、前記距離は、前記ポリマーフィルムの未融着領域が前記細長トラックを前記細長溝から引き離すのを確実にするよう選択されるものである、方法。
25. 請求項２１〜２４のうちいずれか一項記載の方法において、前記レーザーパワーは、５０ワット未満、例えば１０〜５０ワットの間におけるワット数、例えば約３０ワットである、方法。
26. 請求項２１〜２５のうちいずれか一項記載の方法において、前記レーザーはファイバレーザーである、方法。
27. 請求項２１〜２５のうちいずれか一項記載の方法において、前記ポリマー本体は、１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍの波長帯域における光に曝されるとき発熱し得る材料を含む、方法。

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