JP6764466B2 - 乾燥化学物質の容器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、乾燥された化学物質と流体システムを統合するための流体システムおよび方法に関する。

分子試験および免疫アッセイ自動化技法の複雑性を前提として、患者近傍試験環境において臨床的に使用可能な適正な性能を提供する、製品が欠けている。典型的分子試験は、正確な用量の試薬、サンプル導入、ＤＮＡまたはＲＮＡを抽出するための細胞の溶解、精製ステップ、および後続検出のための増幅を伴う、種々のプロセスを含む。これらのプロセスを自動化する、中央検査室ロボットプラットフォームが存在するが、短いターンアラウンドタイムを要求する多くの試験のために中央検査室は、必要とされる時間要件において結果を提供することができない。

マイクロ流体デバイスは、検査室試験の能力の多くをより小型でより安価なデバイス内に提供することができる、「ラボオンチップ」として作用することによって、将来性が期待されている。しかしながら、種々の生物学的および科学的試薬とマイクロ流体デバイスを統合することに関して多くの課題が存在する。１つの実施例は、フリーズドライ試薬（または凍結乾燥試薬）とマイクロ流体デバイスの併用に関する。フリーズドライ試薬の操作は、複雑かつ複合的である。フリーズドライ試薬は、低湿度に保たれる必要があり、これは、それらが制御された環境において取り扱われる必要があることを意味する。フリーズドライ試薬は、粉末（「ケーキ」とも称される）であって、これは、それらが、細心の注意を払って取り扱われる必要があることを意味する。過度の力をフリーズドライ試薬に印加することは、それらを破壊させ得る一方、完全性を保つことは、通常、行われるべき試験にかかわらず重要である。

乾燥化学試薬をマイクロ流体デバイスに移送するための容器の実施形態が、提示される。さらに、容器とマイクロ流体デバイスの統合は、乾燥化学試薬のためのほぼ一定制御環境を提供する。容器を使用して、容器とマイクロ流体デバイスを接続する例示的方法もまた、提示される。

ある実施形態では、マイクロ流体システムは、カートリッジと、容器とを有する。カートリッジは、１つまたはそれを上回るチャンバに結合される、複数のマイクロ流体チャネルを含む。容器は、乾燥化学物質を保持し、第１の開口部と第１の開口部より小さい第２の開口部とを伴う筐体を含むように設計される。容器は、容器が、独立して、開口部内に固着されるように、カートリッジの開口部の中に挿入されるように設計される。容器の挿入は、容器が、第２の開口部を介して、複数のマイクロ流体チャネルのうちのマイクロ流体チャネルと流体的に結合されることを可能にする。

別の実施形態では、マイクロ流体デバイスと接続されるように設計される容器は、筐体と、第１の蓋と、第２の可撤性蓋とを含む。筐体は、乾燥化学物質を保持し、第１の開口部と第１の開口部より小さい第２の開口部とを有するように設計される、チャンバを封入する。第１の蓋は、第１の開口部を被覆するように設計される一方、第２の可撤性蓋は、第２の開口部を被覆するように設計される。筐体は、容器が独立して開口部内に固着されるように、マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入されるように設計される。筐体の挿入に応じて、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルは、第２の開口部を介して、チャンバと流体的に結合される。

例示的方法が説明され、該方法は、乾燥化学物質を保持し、第１の開口部と第１の開口部より小さい第２の開口部とを有するように設計されるチャンバを封入する筐体を有する容器を提供することを含み、第１の開口部は、第１の蓋によってシールされ、第２の開口部は、第２の可撤性蓋でシールされる。本方法は、第２の可撤性蓋を第２の開口部から除去することと、容器が独立して開口部内に固着されるように、筐体をマイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入することとを含む。本方法はまた、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルを使用して、液体を第２の開口部を介してチャンバの中に流動させることを含む。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
マイクロ流体システムであって、
１つまたはそれを上回るチャンバに結合される複数のマイクロ流体チャネルを有する、カートリッジと、
乾燥化学物質を保持し、第１の開口部と上記第１の開口部より小さい第２の開口部とを伴う筐体を有するように構成される容器であって、上記容器は、上記容器が、独立して、上記カートリッジの開口部内に固着され、上記容器の第２の開口部を介して、上記複数のマイクロ流体チャネルのうちのマイクロ流体チャネルと流体的に結合されるように、上記カートリッジの開口部の中に挿入されるように構成される、容器と、
を備える、マイクロ流体システム。
（項目２）
上記筐体は、第１の円筒形部分と、上記第１の円筒形部分より小さい第２の円筒形部分とを有する、項目１に記載のマイクロ流体システム。
（項目３）
上記第１の円筒形部分の直径は、上記第１の開口部の直径と実質的に等しく、上記第２の円筒形部分の直径は、上記第２の開口部の直径と実質的に等しい、項目２に記載のマイクロ流体システム。
（項目４）
上記容器はさらに、上記第１の円筒形部分から外向きに突出し、上記容器を上記カートリッジの開口部内に保持するように構成される、１つまたはそれを上回る構造を備える、項目２に記載のマイクロ流体システム。
（項目５）
上記カートリッジは、上記１つまたはそれを上回る構造と噛合する、個別の構造またはくぼみを含む、項目４に記載のマイクロ流体システム。
（項目６）
上記乾燥化学物質は、フリーズドライ試薬を含む、項目１に記載のマイクロ流体システム。
（項目７）
マイクロ流体デバイスと接続するように構成される容器であって、
乾燥化学物質を保持するように構成され、第１の開口部と上記第１の開口部より小さい第２の開口部とを有する、チャンバを封入する、筐体と、
上記第１の開口部を被覆するように構成される第１の蓋と、
上記第２の開口部を被覆するように構成される第２の可撤性蓋と、
を備え、
上記筐体は、上記容器が独立して上記開口部内に固着されるように、かつ上記マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルが、上記第２の開口部を介して、上記チャンバと流体的に結合されるように、上記マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入されるように構成される、容器。
（項目８）
上記第１の蓋は、上記第１の開口部が上記第１の蓋によって被覆されるとき、湿気が上記チャンバの中に上記第１の開口部を通して進入することを防止する、突出構造を含む、項目７に記載の容器。
（項目９）
上記筐体は、第１の円筒形部分と、上記第１の円筒形部分より小さい第２の円筒形部分とを有する、項目７に記載の容器。
（項目１０）
上記第１の円筒形部分の直径は、上記第１の開口部の直径と実質的に等しく、上記第２の円筒形部分の直径は、上記第２の開口部の直径と実質的に等しい、項目９に記載の容器。
（項目１１）
上記第１の円筒形部分から外向きに突出した１つまたはそれを上回る構造をさらに備え、上記１つまたはそれを上回る構造は、上記筐体が上記マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入されると、上記筐体を上記マイクロ流体デバイス内に保持するように構成される、項目９に記載の容器。
（項目１２）
上記第１の蓋は、上記第１の蓋が、上記１つまたはそれを上回る突出構造上に静置することによって、上記第１の開口部をシールせずに、上記第１の開口部の上に着座することを可能にする、１つまたはそれを上回る突出構造を含む、項目７に記載の容器。
（項目１３）
上記第１の蓋は、上記第１の蓋が上記１つまたはそれを上回る突出構造上に静置しているとき、空気が上記第１の開口部を通して通過することを可能にするように構成される、１つまたはそれを上回るスロット付き開口部を含む、項目１２に記載の容器。
（項目１４）
上記筐体は、上記第１の開口部より上記第２の開口部に近接して位置する縮径領域を含み、上記縮径領域は、上記乾燥化学物質を上記縮径領域の周囲に保持するように構成される、項目７に記載の容器。
（項目１５）
上記筐体は、上記第１の開口部より上記第２の開口部に近接して位置する１つまたはそれを上回る内部構造を含み、上記１つまたはそれを上回る内部構造は、上記乾燥化学物質を上記１つまたはそれを上回る内部構造の周囲に保持するように構成される、項目７に記載の容器。
（項目１６）
方法であって、
容器を提供することであって、上記容器は、乾燥化学物質を保持するように構成され、第１の開口部と上記第１の開口部より小さい第２の開口部とを有する、チャンバを封入する、筐体を有し、上記第１の開口部は、第１の蓋によってシールされ、上記第２の開口部は、第２の可撤性蓋でシールされる、ことと、
上記第２の可撤性蓋を上記第２の開口部から除去することと、
上記容器が独立して上記開口部内に固着されるように、上記容器をマイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入することと、
上記マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルを使用して、液体を上記第２の開口部を介して上記チャンバの中に流動させることと、
を含む、方法。
（項目１７）
サンプルを上記第１の開口部を介して上記容器のチャンバの中に導入することと、
上記サンプルを上記チャンバ内でフリーズドライすることと、
上記第１の開口部を上記第１の蓋でシールすることと、
をさらに含む、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
上記液体を流動させることは、サンプルを上記チャンバ内に再懸濁させることを含む、項目１６に記載の方法。
（項目１９）
上記サンプルを伴う液体を、上記チャンバから、上記マイクロ流体チャネルを介して、上記マイクロ流体デバイスの別のチャンバに抽出することをさらに含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
上記除去することおよび挿入することは、制御された雰囲気内で行われる、項目１６に記載の方法。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する、付随の図面は、本発明の実施形態を図示し、説明とともに、さらに、本発明の原理を説明し、当業者が、本発明を成すことおよび使用することを可能にする役割を果たす。

図１Ａ−１Ｃは、ある実施形態による、マイクロ流体システムの種々の図を図示する。 図１Ａ−１Ｃは、ある実施形態による、マイクロ流体システムの種々の図を図示する。 図１Ａ−１Ｃは、ある実施形態による、マイクロ流体システムの種々の図を図示する。 図２Ａは、ある実施形態による、容器の３次元図である。 図２Ｂは、ある実施形態による、容器の別の３次元図である。 図３Ａは、ある実施形態による、容器の上蓋の３次元図である。 図３Ｂは、ある実施形態による、容器の残りを伴う、上蓋の３次元図である。 図４は、ある実施形態による、容器の底蓋の３次元図である。 図５は、ある実施形態による、容器の別の３次元図である。 図６は、ある実施形態による、複数の容器を保持するためのプレートの３次元図である。 図７Ａおよび７Ｂは、いくつかの実施形態による、容器の他の図を含む。 図７Ａおよび７Ｂは、いくつかの実施形態による、容器の他の図を含む。 図８および９は、いくつかの実施形態による、例示的方法のフローチャートである。 図８および９は、いくつかの実施形態による、例示的方法のフローチャートである。

本発明の実施形態が、付随の図面を参照して、説明される。

具体的構成および配列が論じられるが、これは、例証的目的のためだけに行なわれることを理解されたい。当業者は、他の構成および配列も、本発明の精神ならびに範囲から逸脱することなく、使用されることができることを認識するであろう。本発明はまた、種々の他の用途において採用されることができることも、当業者に明白となるであろう。

本明細書では、「一実施形態」、「ある実施形態」、「ある例示的実施形態」等の言及は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいが、全ての実施形態が必ずしも、特定の特徴、構造、または特性を含まなくてもよいことを示すことに留意されたい。また、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、実施形態に関連して説明されるが、明示的に説明されるかどうかにかかわらず、他の実施形態に関連して、そのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことは、当業者の知識の範囲内であることが提示される。

本明細書に説明される実施形態は、マイクロ流体デバイスに関する。マイクロ流体デバイスへのサンプル導入は、特に、サンプルが乾燥化学物質を含むとき、困難であり得る。乾燥化学物質の実施例として、フリーズドライ（凍結乾燥）試薬が挙げられる。フリーズドライ化学物質をその凍結乾燥点からマイクロ流体デバイスに安全かつ安定した様式で移送するために使用され得る容器の実施形態が、本明細書に説明される。容器の種々の例証が本明細書に提供されるが、そのような例証は、単に、例示的であって、種々の特徴の具体的形状および／またはサイズは全体的概念に関する限定と見なされるべきではないことを理解されたい。

図１Ａ−１Ｃは、ある実施形態による、マイクロ流体システム１００の種々の図を図示する。マイクロ流体システム１００は、概して、カートリッジ１０２等のマイクロ流体デバイスと、カートリッジ１０２と流体的にインターフェースをとることができる、容器１０４とを含んでもよい。ある実施例では、容器１０４は、カートリッジ１０２と併用されるべき乾燥化学物質を保持してもよい。乾燥化学物質は、フリーズドライ化学物質であってもよい。容器１０４は、任意のタイプのマイクロ流体デバイスとインターフェースをとってもよいが、カートリッジ１０２が、マイクロ流体デバイスの一実施例として提供されることを理解されたい。

図１Ａは、拡大図を図示し、カートリッジ１０２と接続される前の容器１０４を示す。カートリッジ１０２は、複数のマイクロ流体チャネルおよびチャンバを含んでもよい。例えば、カートリッジ１０２は、複数の反応チャンバ１０６を含んでもよく、そこで、反応が生じ、反応の結果が、光学または電気照会等のいくつかの機構を介して測定される。カートリッジ１０２はまた、カートリッジ１０２内で移動するように設計される、移送チャンバ１０８を含んでもよい。一実施例では、移送チャンバ１０８は、カートリッジ１０２内で側方に移動する。本移送チャンバは、種々の流体ポートと移送チャンバを整列させ、カートリッジ１０２の種々の流体チャネルおよびチャンバ全体を通して流体の移動を制御するために使用されてもよい。一実施形態では、カートリッジ１０２は、カートリッジ１０２の上部部分に沿ったポートを介して、容器１０４と接続するように設計される。他の実施例では、カートリッジ１０２は、カートリッジ１０２の任意の側に沿ったポートを介して、容器１０４と接続する。カートリッジ１０２と容器１０４との間の接続は、容器１０４をカートリッジ１０２の中に押圧する（例えば、容器１０４を定位置にスナップする）ことを伴ってもよい、容器１０４をカートリッジ１０２の中に螺入もしくは別様に締結することを伴ってもよい、または容器１０４とカートリッジ１０２との間の流体チャネルを接続することを伴ってもよい。

図１Ｂは、ある実施形態による、カートリッジ１０２の切り取られた部分を図示し、容器１０４が接続される方法を示す。容器１０４は、サンプル１０７を保持する、チャンバ１０５を含有する。特定の実施形態では、サンプル１０７は、カートリッジ１０２を用いて化学試験を行うために使用されるべきフリーズドライ検体である。マイクロ流体チャネル１１２は、流体をチャンバ１０５に送達し、そこから排出するために使用される。マイクロ流体チャネル１１２は、カートリッジ１０２内に存在する、複数のマイクロ流体チャネルのうちの１つのチャネルである。図１Ｂはまた、移送チャンバ１０８が側方に移動し得る、カートリッジ１０２を通した中心開口部１１０を図示する。

容器１０４をカートリッジ１０２内に設置することは、ある実施形態によると、容器１０４が、カートリッジ１０２のマイクロ流体チャネル１１２と流体的に結合されることを可能にする。カートリッジ１０２内の複数のマイクロ流体チャネルのうちの他のマイクロ流体チャネルも同様に、容器１０４と流体的に結合されてもよいことを理解されたい。流体的に結合されるとは、概して、容器１０４の内容物が結合された流体チャネルを介して流体的にアクセスされ得ることを意味する。例えば、流体は、マイクロ流体チャネル１１２を介して、チャンバ１０５に進入し、任意のフリーズドライ試薬をそこに再懸濁させてもよい。容器１０４は、図１Ｂでは、カートリッジ１０２内に完全に設置されて示されるが、これは、必須ではない。容器１０４は、カートリッジ１０２のマイクロ流体チャネルのいずれかと流体的に結合されることのみ必要である。

図１Ｂに図示されるように、カートリッジ１０２は、ある実施形態によると、容器１０４のサイズおよび形状を受容するように成形される、開口部１０３を含む。したがって、開口部１０３は、容器１０４全体を受容することが可能であり得る。例えば、カートリッジ１０２内の開口部１０３は、弱い力が容器１０４をカートリッジ１０２の開口部１０３の中に押し込むように印加されると、容器１０４が開口部１０３内にぴったりと嵌合するように定寸されてもよい。別の実施例では、容器１０４は、マイクロ流体チャネル１１２が容器１０４と流体的に結合されるように、開口部１０３の中に螺入されてもよい。容器１０４は、容器１０４が独立して開口部１０３内に固着されるように、開口部１０３の中に嵌合してもよい。例えば、ユーザまたは機械が容器１０４を開口部１０３の中に挿入した後、容器１０４は、ユーザまたは機械によるさらなる操作を必要とせずに、開口部１０３内に固着されたままである。

マイクロ流体チャネル１１２は、容器１０４がマイクロ流体チャネル１１２に流体的に結合されるまで大気に開放し得る、遠位ポート１０９を含む。別の実施形態では、遠位ポート１０９は、容器１０４が開口部１０３内に設置されるまで被覆される。例えば、遠位ポート１０９は、開口部１０３内への容器１０４の設置直前に、手動でヒトユーザまたは機械を介して除去される、可撤性プラグを含んでもよい。別の実施例では、遠位ポート１０９は、容器１０４が開口部１０３内に設置されると、遠位ポート１０９を被覆解除するように作動される、機械摺動式、ヒンジ付き、または回転可能カバーを含む。

ある実施形態では、カートリッジ１０２は、マイクロ流体チャネル１１２の遠位ポート１０９にわたって仕切を生成するように設計される、壁区画１１１を開口部１０３内に含んでもよい。本仕切は、図１Ｂに図示されるように、容器１０４の一部を受容するように定寸されてもよい。例えば、壁区画１１１によって生成される仕切は、容器１０４の残りの円筒形部分より小さい、容器１０４の円筒形部分を受容するように定寸されてもよい。容器１０４のいくつかの実施形態に関する付加的な例示的幾何学的詳細は、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４、および５を参照して本明細書に提供される。

図１Ｃは、ある実施形態による、カートリッジ１０２の側面図を図示する。本図は、カートリッジ１０２内に存在し得る、種々のマイクロ流体チャネルおよびチャンバの例示的視覚的表現を可能にする。それらのマイクロ流体チャネル１１２のうちの１つは、容器１０４と流体的に結合するために使用されてもよい。

本明細書の説明は、容器１０４の設計および機能により焦点を当てるであろう。例示的な対応するカートリッジ１０２についてのさらなる詳細は、同時係属中の米国特許出願第１３／８３６，８４５号（本開示は参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に見出され得る。当業者は、流体チャネルを有する他のマイクロ流体カートリッジが、代わりに、容器１０４と併用されてもよいことを理解されるであろう。

図２Ａおよび２Ｂは、いくつかの実施形態による、容器１０４およびその種々の部品の３次元レンダリングを図示する。容器１０４は、チャンバ１０５を容器１０４内に封入する、筐体２０２を含む。容器１０４はまた、上蓋２０８と、底蓋２１０とを含む。

筐体２０２は、第１の円筒形部分２０４と、第２の円筒形部分２０６とを含む。筐体２０２は、例えば、ポリプロピレン等のポリマー材料の射出成形を介して形成されてもよい。第１の円筒形部分２０４は、第２の円筒形部分２０６より大きい直径を有する。例えば、第１の円筒形部分２０４は、８〜１２ミリメートルの直径を有してもよい一方、第２の円筒形部分２０６は、３〜５ミリメートルの直径を有してもよい。筐体２０２の全高は、例えば、１３〜２０ミリメートルであってもよい。１つの特定の実施例では、第１の円筒形部分２０４の直径は、１０ミリメートルであって、第２の円筒形部分２０６の直径は、５ミリメートルであって、筐体２０２の高さは、１４ミリメートルである。第１の円筒形部分２０４および第２の円筒形部分２０６は、傾斜付き封入体２０５によって接続されてもよい。傾斜付き封入体２０５の角度は、変動してもよい。一実施例では、傾斜付き封入体２０５の角度は、傾斜付き封入体２０５内に保たれる試薬に接触する表面積を増加させるために十分に急峻である。加えて、図は、第２の円筒形部分２０６が第１の円筒形部分２０４と中心で整列されるように示すが、当業者は、任意の心外の整列等の他の整列が、代わりに使用されてもよいことを理解するであろう。

上蓋２０８は、筐体２０２の第１の開口部２１２をシールするために使用され得る、可撤性蓋である。底蓋２１０は、筐体２０２の第２の開口部２１４をシールするために使用され得る、可撤性蓋である。第１の開口部２１２は、第２の開口部２１４より大きい。上蓋２０８および底蓋２１０は両方とも、例えば、ポリプロピレン等のポリマーの射出成形を介して形成されてもよい。上蓋２０８および底蓋２１０は、それぞれ、蓋がその個別の開口部の中に挿入されるとき、第１の開口部２１２および第２の開口部２１４をシールするように好適に定寸されてもよい。第１の開口部２１２および第２の開口部２１４（同様に、上蓋２０８および底蓋２１０）は、円形であるように図示されるが、これは、必須ではない。開口部は、個別の開口部をシールするために好適に成形された蓋とともに、任意の形状であってもよい。

別の実施形態では、上蓋２０８は、第１の開口部２１２をシールするために使用された後、第１の開口部２１２から非可撤性であるように設計される。例えば、サンプルを容器１０４のチャンバ１０５内に設置後、上蓋２０８は、第１の開口部２１２を恒久的にシールするために使用され、その後、サンプルにアクセスするための唯一の方法は、第２の開口部２１４を介してとなる。容器１０４は、上蓋２０８が第１の開口部２１２を恒久的にシールするために使用されるとき、使い捨てであるように設計されてもよい。

図３Ａは、上蓋２０８の実施例を図示する。上蓋２０８は、上蓋２０８の周の周囲に延在する、第１の突出構造３０２と、上蓋２０８の周の周囲に延在するが、スロット付き開口部３０６が存在する、第２の突出構造３０４とを含む。第１の突出構造３０２および第２の突出構造３０４は、構造が筐体２０２の内壁に対して圧接し、開口部２１４を外側環境からシールするように、例えば、ゴム状材料または柔軟性ポリマーから作製されてもよい。

スロット付き開口部３０６は、上蓋２０８の底部部分の周囲に延在してもよい。スロット付き開口部３０６のサイズ、数、および形状は、上蓋２０８が第１の開口部２１２にわたって設置されるとき、開口部が、空気が筐体２０２の第１の開口部２１２を通して通過することを可能にするが、第１の開口部２１２をシールしない限り、重要ではない。そのような配列は、図３Ｂに図示される。ここでは、上蓋２０８は、ある実施形態によると、第２の突出構造を第１の開口部２１２の周囲の辺縁上に静置させることによって、第１の開口部２１２上に着座する。上蓋２０８を第２の突出構造上に静置させることによって、スロット付き開口部３０６は、依然として、空気が第１の開口部２１２を通して容器１０４の中に通過することを可能にする。本設定は、例えば、チャンバ１０５内に設置されるサンプルのフリーズドライ手順の際に使用され、空気が手順の際に逃散することを可能にしてもよい。フリーズドライプロセスが完了した後、上蓋２０８は、第１の突出構造３０２が第１の開口部２１２をシールし、任意のさらなる要素（例えば、空気、湿気）がチャンバ１０５に進入することを可能にしないように、チャンバ１０５に向かって下向きに押下されてもよい。

図４は、ある実施形態による、底蓋２１０を図示する。底蓋２１０は、キャップ４０２と、プラグ４０４とを含む。キャップ４０２は、ユーザまたは機械的デバイスによる底蓋２１０の第２の開口部２１４の中への挿入およびそこからの除去を促進するように定寸されてもよい一方、プラグ４０４は、底蓋２１０が第２の開口部２１４の中に挿入されるとき、第２の開口部２１４をシールするための好適な直径を有する。プラグ４０４は、第１の突出構造３０２および第２の突出構造３０４を上蓋２０８から形成するために使用されるものと類似材料から作製されてもよい。一実施例では、底蓋２１０は、容器１０４がカートリッジ１０２と接続されようとする直前まで、第２の開口部２１４をシールするために使用される。

図５は、ある実施形態による、整列構造５０２を伴う、容器１０４の別の図を提示する。整列構造５０２は、それが開口部１０３の中に挿入され、マイクロ流体チャネル１１２と流体的に結合されるとき、容器１０４を安定化させるために提供されてもよい。整列構造５０２は、容器１０４がマイクロ流体チャネル１１２と流体的に結合されるように容器１０４を開口部１０３内で整列させる、容器１０４を開口部１０３内に固着させる、または両方を行うように機能してもよい。例えば、容器１０４は、流体漏出が容器１０４とマイクロ流体チャネル１１２との間で生じないように、開口部１０３内に固着されてもよい。整列構造５０２は、それがカートリッジ１０２と接続されると、容器１０４が定位置に「スナップ」することを可能にしてもよい。したがって、開口部１０３の内壁は、整列構造５０２と噛合する、個別の構造またはくぼみを含んでもよい。容器１０４を開口部１０３内の定位置に摺動させるトラックまたはガイド等、他のタイプの整列構造も同様に、可能性として考えられる。別の実施例では、整列構造５０２は、容器１０４が開口部１０３の中に螺入されることを可能にする、ねじ山付きねじに類似する。単一整列構造５０２のみが図示されるが、複数の整列構造もまた、容器１０４の外側で使用されてもよいことを理解されたい。

図６は、プレート６０２の中に設置される、複数の容器１０４を図示する。プレート６０２は、アルミニウム等の熱伝導性材料であって、サンプル調製プロセスの間、いくつかの容器１０４を保持するために使用されてもよい。一実施例では、サンプル調製は、種々の容器１０４内に保持される試薬をフリーズドライすることを含む。プレート６０２は、凍結乾燥器または試薬をフリーズドライするために使用される任意の他の類似デバイスの中に設置され、異なる容器１０４内における複数のサンプルのフリーズドライを促進してもよい。

容器１０４内で乾燥された試薬は、移送の間、容器内から遊離し得る。これは、流体が容器の中に導入される遠位ポート１０９から離れた場所に最終的に位置する場合、試薬を懸濁させることをより困難にし得る。ある実施形態では、容器１０４の内側表面は、ザラザラまたは任意の他のタイプのテクスチャ加工表面を含む。本表面テクスチャは、容器が取り扱われている間、乾燥された試薬を定位置に固着させることに役立つ。ある他の実施形態によると、図７Ａおよび７Ｂは、乾燥された試薬を容器内の定位置に固着させることに役立つように容器１０４に成される、２つの代替を図示する。

図７Ａは、ある実施形態による、縮径領域７０２を有する、容器の断面を図示する。試薬は、縮径領域７０２の周囲の圧搾された幾何学形状が乾燥された試薬を定位置に固着させることに役立つように、縮径領域７０２の周囲で乾燥されてもよい。図７Ｂは、ある実施形態による、１つまたはそれを上回る内部構造７０４を有する、容器の別の断面を図示する。内部構造７０４は、任意の好適な形状およびサイズを有し、乾燥された試薬と容器の内部表面の接触表面積を増加させ、したがって、乾燥された試薬を内部構造７０４の周囲の定位置に固着させることに役立ち得る。縮径領域７０２および内部構造７０４の両方の組み合わせが、容器と併用され、乾燥された試薬を固着させることに役立ててもよい。

図８は、ある実施形態による、容器１０４内でサンプルを調製するための方法８００を図示する、フローチャートである。方法７００に示されるステップは、包括的ではなく、他のステップが、説明される実施形態の範囲または精神から逸脱することなく、同様に行われてもよいことを理解されたい。

方法８００は、ブロック８０２から開始し、容器が、第１の開口部と、第２の開口部とを有するように提供され、第２の開口部は、可撤性蓋でシールされる。第１の開口部は、第２の開口部より大きい。本段階では、容器は、空であって、サンプルを保持するために使用される準備ができる。

ブロック８０４では、フリーズドライされるべきサンプルが、第１の開口部を介して、容器内に設置される。サンプルは、液体または半固体形態であってもよい。固体サンプルは、いくつかの状況において使用されてもよいが、それらは、貯蔵のためにフリーズドライされる必要がある可能性が低い。サンプルは、例えば、注射器を介して、第１の開口部を通して容器の中に導入されてもよい。

ブロック８０６では、蓋が、第１の開口部をシールせずに、第１の開口部上に設置される。例えば、蓋は、図３Ｂに図示されるように、第１の開口部上に設置されてもよい。開口部をシールせずに、蓋を開口部にわたって設置することは、空気が依然として第１の開口部を通して通過することを可能にし、容器内の空気が、フリーズドライプロセスの間、通気することを可能にするであろう。

ブロック８０８では、サンプルが、容器内でフリーズドライ（すなわち、凍結乾燥）される。容器は、最初に、類似容器とともにプレート内に設置されてもよい。プレートは、次いで、凍結乾燥器内に設置され、種々の容器内のサンプルをフリーズドライさせてもよい。

ブロック８１０では、容器は、第１の開口部にわたって蓋を使用して、第１の開口部をシールすることによってシールされる。一実施例では、蓋は、その静置位置から第１の開口部にわたってしっかりと下方に圧接され、第１の開口部をシールする。凍結乾燥器は、フリーズドライプロセスが終了後、種々の容器の蓋を下方に圧接し、それらをシールするように設計されてもよい。蓋はまた、手動で押し下げられ、容器をシールしてもよい。当業者に公知の他のシール機構もまた、使用されてもよい。ある実施形態では、第１の開口部をシールするために使用される蓋は、第１の開口部をシールするために使用された後、可撤性ではない。

フリーズドライプロセス後、いったん容器がシールされると、それは周囲条件に保たれてもよい。容器は、フリーズドライプロセスを受け、容器内のサンプルを１つの場所で凍結乾燥させ、次いで、別の場所に輸送され、そこで、容器内のサンプルにアクセスするために、第２の蓋が除去されてもよい。

図９は、ある実施形態による、容器をマイクロ流体デバイスに接続するための方法９００を図示する、フローチャートである。方法９００に示されるステップは、包括的ではなく、他のステップも同様に、説明される実施形態の範囲または精神から逸脱することなく行われてもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、方法９００は、方法８００の継続である。

方法９００は、ブロック９０２から開始し、容器が、第１の蓋でシールされる第１の開口部と、第２の可撤性蓋でシールされる第２の開口部とを有するように提供される。前述のように、第１の蓋は、可撤性であってもよい、またはそうではなくてもよい。ブロック９０２において提供される容器は、サンプルを容器内にすでに含有している。一実施例では、容器内のサンプルは、乾燥化学サンプルである。乾燥化学サンプルは、フリーズドライサンプルであってもよい。

ブロック９０４では、第２の可撤性蓋が、除去される。第２の可撤性蓋は、制御された環境、例えば、温度および湿度が制御された環境内で除去されてもよい。制御された環境は、空気中に実質的に湿気がないものであり得る。第２の可撤性蓋は、容器がマイクロ流体デバイスの中に挿入される前に除去されてもよい、または挿入プロセスの一部として自動的に除去されてもよい。別の実施例では、第２の可撤性蓋は、代わりに、第２の開口部を横断して伸展するフィルムと置換される。フィルムは、容器内のサンプルにアクセスするように穿刺されてもよい。穿刺は、例えば、中空先鋭針（または類似中空先鋭構造）を介したマイクロ流体デバイスの中への容器の挿入に応じて生じてもよい。別の実施例では、フィルムは、容器がマイクロ流体デバイスの中に挿入される前に、ヒトユーザまたは機械によって穿刺されてもよい。

ブロック９０６では、容器が、マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入される。マイクロ流体デバイスの実施例は、カートリッジ１０２を含む。マイクロ流体デバイスの中への容器の挿入はまた、例えば、ブロック９０４に説明される同一の制御された環境内で行われてもよい。開口部は、容器全体を開口部内に受容可能であるように定寸されてもよい。一実施形態では、容器全体が、マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入される。別の実施形態では、開口部は、容器１０４の少なくとも底部をぴったりと受容するように定寸され、容器１０４の上部部分は、カートリッジ１０２から突出する。容器は、容器が独立して開口部内に固着されるように、マイクロ流体デバイスの開口部の中に嵌合してもよい。

容器とマイクロ流体デバイスとの間の接続は、容器とマイクロ流体デバイスを流体的に結合するように作用する。例えば、容器は、流体が、マイクロ流体チャネルを介して、容器の中に流動し、そしてそこから排出され得るように、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルと流体的に結合されてもよい。ある実施形態では、マイクロ流体チャネルは、第２の開口部を介して、容器と流体的に結合される。

ブロック９０８では、液体は、第２の開口部を介して、容器の中に流動される。液体は、フリーズドライサンプルを容器内に再懸濁させるように設計される、溶出液体であってもよい。液体は、マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルを通して流動され、容器に到達してもよい。

ブロック９１０では、容器内のサンプルは、液体中に再懸濁される。プロセスは、容器の穏かな撹拌または液体の設定回数の容器の内外への移動を伴い、液体中へのサンプルの再懸濁を促進してもよい。

ブロック９１２では、再懸濁されたサンプルを含有する液体が、第２の開口部を介して抽出される。一実施例では、液体は、マイクロ流体デバイスの別のチャンバに抽出される。液体は、例えば、マイクロ流体デバイス内で側方に移動するチャンバに抽出されてもよい。液体は、マイクロ流体デバイスの具体的反応チャンバに抽出されてもよく、そこで光学または電気センサが、使用され、種々の化学および／または生物学的反応を測定する。

具体的実施形態の先述の説明は、本発明の一般概念から逸脱することなく、必要以上の検査を伴わずに、当技術分野内の知識を適用することによって、他者がそのような具体的実施形態を容易に修正し、および／または種々の用途のために適合させることができるという、本発明の一般的性質を十分に明らかにするであろう。したがって、そのような適合および修正は、本明細書で提示される教示および指導に基づいて、開示された実施形態の同等物の意味および範囲内であることを目的としている。本明細書の用語または表現が、教示および指導を踏まえて当業者によって解釈されるものであるように、本明細書の表現または用語は、限定ではなく説明の目的のためであることを理解されたい。

本発明の実施形態は、規定された機能およびその関係の実装を図示する、機能的構築ブロックを用いて前述された。これらの機能的構築ブロックの境界は、本明細書では、説明の便宜上、任意に定義されたものである。規定された機能およびその関係が適切に行われる限り、代替境界も、定義されることができる。

概要および要約の項は、本発明者によって想定されるような本発明の例示的実施形態の全てではないが、そのうちの１つまたはそれを上回るものを記載し得、したがって、本発明および添付の請求項をいかようにも限定することを意図するものではない。

本発明の範疇および範囲は、上記の例示的実施形態のうちのいずれによっても限定されるべきではないが、以下の請求項およびそれらの同等物のみに従って定義されるべきである。

Claims (20)

1. マイクロ流体システムであって、
   １つまたは複数のチャンバに結合される複数のマイクロ流体チャネルを有するカートリッジと、
   乾燥化学物質を保持し、第１の開口部と前記第１の開口部より小さい第２の開口部とを伴う筐体を有するように構成される容器であって、前記容器は、前記容器が、独立して、前記カートリッジの開口部内に固着され、前記容器の第２の開口部を介して、前記複数のマイクロ流体チャネルのうちのマイクロ流体チャネルと流体的に結合されるように、前記カートリッジの開口部の中に挿入されるように構成される、容器と、
   前記第１の開口部を被覆するように構成された蓋であって、前記蓋は、上方部分および下方部分と、前記蓋の前記下方部分の上部部分の周の周囲に延在する第１の突出構造と、前記蓋の底部部分を通るスロット付き開口部の間で前記蓋の前記上方部分の前記底部部分の周の周囲に延在する第２の突出構造とを含み、前記スロット付き開口部は、前記底部部分の周と一致し、前記底部部分の周を横断し、前記第２の突出構造に間隙を形成する、蓋と
   を備える、マイクロ流体システム。
2. 前記筐体は、第１の円筒形部分と、前記第１の円筒形部分より小さい第２の円筒形部分とを有する、請求項１に記載のマイクロ流体システム。
3. 前記第１の円筒形部分の直径は、前記第１の開口部の直径と実質的に等しく、前記第２の円筒形部分の直径は、前記第２の開口部の直径と実質的に等しい、請求項２に記載のマイクロ流体システム。
4. 前記容器は、１つまたは複数の構造をさらに備え、前記１つまたは複数の構造は、前記第１の円筒形部分から外向きに突出し、前記容器を前記カートリッジの開口部内に保持するように構成される、請求項２に記載のマイクロ流体システム。
5. 前記カートリッジは、前記１つまたは複数の構造と噛合する個別の構造またはくぼみを含む、請求項４に記載のマイクロ流体システム。
6. 前記乾燥化学物質は、フリーズドライ試薬を含む、請求項１に記載のマイクロ流体システム。
7. マイクロ流体デバイスと接続するように構成される容器であって、
   乾燥化学物質を保持するように構成され、第１の開口部と前記第１の開口部より小さい第２の開口部とを有するチャンバを封入する筐体と、
   前記第１の開口部を被覆するように構成された第１の蓋であって、前記第１の蓋は、上方部分および下方部分と、前記第１の蓋の前記下方部分の上部部分の周の周囲に延在する第１の突出構造と、前記第１の蓋の底部部分を通るスロット付き開口部の間で前記第１の蓋の前記上方部分の前記底部部分の周の周囲に延在する第２の突出構造とを含み、前記スロット付き開口部は、前記底部部分の周と一致し、前記底部部分の周を横断し、前記第２の突出構造に間隙を形成する、第１の蓋と、
   前記第２の開口部を被覆するように構成される第２の可撤性蓋と、
   を備え、
   前記筐体は、前記容器が独立して前記開口部内に固着されるように、かつ前記マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルが、前記第２の開口部を介して、前記チャンバと流体的に結合されるように、前記マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入されるように構成される、容器。
8. 前記第１の蓋は、前記第１の開口部が前記第１の蓋によって被覆されるときに湿気が前記チャンバの中に前記第１の開口部を通して進入することを防止する突出構造を含む、請求項７に記載の容器。
9. 前記筐体は、第１の円筒形部分と、前記第１の円筒形部分より小さい第２の円筒形部分とを有する、請求項７に記載の容器。
10. 前記第１の円筒形部分の直径は、前記第１の開口部の直径と実質的に等しく、前記第２の円筒形部分の直径は、前記第２の開口部の直径と実質的に等しい、請求項９に記載の容器。
11. 前記第１の円筒形部分から外向きに突出した１つまたは複数の構造をさらに備え、前記１つまたは複数の構造は、前記筐体が前記マイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入されると、前記筐体を前記マイクロ流体デバイス内に保持するように構成される、請求項９に記載の容器。
12. 前記第１の蓋は、１つまたは複数の突出構造を備え、前記１つまたは複数の突出構造は、前記第１の蓋が、前記１つまたは複数の突出構造上に静置することによって、前記第１の開口部をシールせずに、前記第１の開口部の上に着座することを可能にする、請求項７に記載の容器。
13. 前記第１の蓋の前記スロット付き開口部は、前記第１の蓋が前記１つまたは複数の突出構造上に静置しているとき、空気が前記第１の開口部を通して通過することを可能にするように構成される、請求項１２に記載の容器。
14. 前記筐体は、前記第１の開口部より前記第２の開口部に近接して位置する縮径領域を含み、前記縮径領域は、前記乾燥化学物質を前記縮径領域の周囲に保持するように構成される、請求項７に記載の容器。
15. 前記筐体は、前記第１の開口部より前記第２の開口部に近接して位置する１つまたは複数の内部構造を含み、前記１つまたは複数の内部構造は、前記乾燥化学物質を前記１つまたは複数の内部構造の周囲に保持するように構成される、請求項７に記載の容器。
16. 方法であって、
    容器を提供することであって、前記容器は、チャンバを封入する筐体を有し、前記チャンバは、乾燥化学物質を保持するように構成され、第１の円筒形開口部と前記第１の円筒形開口部より小さい第２の開口部とを有し、前記第１の円筒形開口部は、第１の蓋を有し、前記第２の開口部は、第２の可撤性蓋を有する、ことと、
    前記第１の円筒形開口部を介して前記容器の前記チャンバの中にサンプルを導入することと、
    空気がスロット付き開口部を介して前記第１の開口部を通過するように、前記蓋の底部部分を通るスロット付き開口部の間で前記第１の蓋の底部部分の外周の周囲に延在する突出構造上で前記第１の円筒形開口部にわたる前記第１の蓋を静置させることであって、前記スロット付き開口部は、前記突出構造の上方に延在する、ことと、
    前記サンプルを前記チャンバ内でフリーズドライすることと、
    前記第１の蓋に力を印加し、前記容器の前記第１の円筒形開口部をシールすることと、
    前記第２の可撤性蓋を前記第２の開口部から除去することと、
    前記容器が独立して前記開口部内に固着されるように、前記容器をマイクロ流体デバイスの開口部の中に挿入することと
    を含む、方法。
17. 前記マイクロ流体デバイスのマイクロ流体チャネルを使用して、液体を前記第２の開口部を介して前記チャンバの中に流動させること
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記液体を流動させることは、サンプルを前記チャンバ内に再懸濁させることを含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記サンプルを伴う液体を、前記チャンバから、前記マイクロ流体チャネルを介して、前記マイクロ流体デバイスの別のチャンバに抽出することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記除去することおよび挿入することは、制御された雰囲気内で行われる、請求項１６に記載の方法。

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