JP6805392B2 - マイクロ流体装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によってその開示内容が本明細書に組み込まれている、２０１７年８月１５日に出願された、係属中の米国特許出願第１５／６７７，４５９号の優先権を主張するものであり、且つ同出願の継続出願である。

本発明は、全般的には、試料に対して化学的、生化学的、且つ／又は生物学的アッセイを実施するシステム及び方法に関し、より具体的には、マイクロ流体チャンバ内の試料に対して実施される多重化光学分光法に関する。

マイクロ流体デバイス、及びそのようなデバイスを利用するシステムは、固体基板に関連付けられた、更には固体基板と一体化された小形毛細管及び／又はマイクロチャネル及び／又はキュベットを使用して、分析化学及び生化学の応用分野における様々な操作を非常に小さい規模で実施する。これらのシステムの寸法が小さいと、使用する試薬が少量になり、検査室や工場における占有空間が格段に小さくなる為、試料処理（例えば、試料の搬送、検体の濃縮、反応速度等）が容易になる。従って、マイクロ流体システムは、操作効率の好ましい向上、そしてその結果としての実質的な経済的利点の可能性を提供する。

マイクロ流体デバイスと併せて様々な分光技術が用いられてよく、例えば、赤外（ＩＲ）放射線、可視光、及び／又は紫外（ＵＶ）放射線を利用する分光技術、例えば、光散乱分光法等が用いられてよい。研究又は産業の場では、マイクロ流体デバイスは、典型的には、生化学アッセイ又は細胞ベースアッセイで使用され、そこでは、分光検出システムを使用して関心対象の標識分子又は非標識分子の定量化が行われる。マイクロ流体デバイスは、一般に、一体化されたマイクロスケールのチャネル及びリザーバのネットワーク（これを使用して、流体試料物質が搬送、混合、分離、及び検出される）と、流体試料の光学認識、検出、定量化、並びに他のマニピュレーションの為に埋め込まれているか、そのようなネットワークに対して外部に配置されて連係する様々な光学系と、を使用する。

マイクロ流体測光システムにおいて、（測光に必要な）液体試料の量が低減され、測光自体の正確さ及び精度が向上するように、アッセイメニューのキャパシティを拡張することが引き続き必要とされている。ポイントオブケア統合血液分析機器及び環境モニタリング機器は、そのような拡張によって有利になるデバイスの２つの例に過ぎない。

更に、ポイントオブケアにおいて１つの試料から様々な生化学アッセイ（多重化）を実施することが可能な、検査当たりのコストが低い（再利用可能な、小規模の）測光システムが引き続き必要とされている。そのようなシステムと他の相補的な分析システム（例えば、フローサイトメトリシステム）との動作可能な統合によって、更に、（例えば、計器／試料が複数であることを解消して）検査を簡略化すること、規模及び範囲を節約すること（それによって全体コストを低減すること）、並びに（例えば、１つの試料から包括的な検査データを取得する為の）意思決定を可能にすることが必要であることについては、対応されないままである。

本発明は、上記従来の技術における課題を解決するためになされたものである。

本発明の実施形態は、測光を実施する方法を提供する。本方法は、（ｉ）第１の光源からの光を、対応する第１の入口から第１のキュベットに送達された第１の流体試料を収容している対応する第１のキュベットに通して、第１の光検出器まで伝送するステップと、（ｉｉ）第２の光源からの光を、対応する第２の入口から第２のキュベットに送達された第２の流体試料を収容している対応する第２のキュベットに通して、第２の光検出器まで伝送するステップと、を含む。本方法は更に、（ａ）それぞれの対応するキュベットの第１の側において、第１及び第２の流体試料の少なくとも一方と流体接触している、それぞれの対応する弁を閉じること、並びに（ｂ）それぞれの対応するキュベットの第２の側において第１及び第２の流体試料の少なくとも一方を圧力下におくことによって（そのような圧力は、第１及び第２の試料の少なくとも一方と接触している第２の流体によって形成される）、第１及び第２の流体試料の少なくとも一方が、それぞれの対応するキュベットに対して変位することを阻止されている間に、第１及び第２の流体試料を表すデータを取得するステップを含む。弁を閉じることは、対応する流体試料が上述の圧力下にある間に実施可能である。本方法は更に、第１及び第２の流体試料を、第１及び第２のキュベットから、それぞれ対応する第１及び第２の出口から除去することを、第１及び第２の出口においてそれぞれ対応する弁を、圧力を維持しながら開くことによって行うステップを含む。第１及び第２のキュベットは、第１及び第２の流体試料がキュベットを通って流れる間にキュベット内に空気ポケットがほとんど形成されないように寸法が決められている。代替又は追加として、第１及び第２のキュベットは、第１及び第２のキュベットのいずれかの流体試料の前記除去及びその後の充填のプロセスに起因する流体試料から流体試料へのキャリオーバを最小化して、その後の、同じキュベットで測定された別の試料を表すデータを取得するステップの結果に物質的に影響を及ぼさないように寸法が決められている。

本発明の実施形態は更に、測光を実施する、関連の方法を提供する。本方法は、マイクロ流体チップの第１のマイクロ流体チャネルの第１のキュベットを通る第１の流体試料の流れを、第１の流体試料の中の検体の第１の測光を実施するのに十分な第１の継続時間にわたって、一時的に止めることによって、第１の流体試料を不動化し、且つ、第１のキュベットに対する第１の試料の第１の変位が起こるのを防ぐステップを含む。なお、マイクロ流体チップは、複数の基板がそれぞれの対応する表面に沿って互いに統合されて境界面を形成する構造になっている。本方法は更に、（ｉ）第１の光源からの光を、境界面を貫通して延びる第１の入口チャネルを通って第１の入口から第１のキュベットに送達された前記第１の流体試料を収容している第１のキュベットに通して、第１の光検出器まで伝送することと、（ｉｉ）第１の変位が起こるのを防いでいる間に、第１の光検出器から、前記第１の流体試料を表す第１のデータを取得することと、によって測光を実施することを含む。更に、本方法は、第１の出口チャネルと、第１の出口チャネルと作用的に協働する第１の流体弁と、を通して、第１のキュベットから第１の流体試料を完全に除去するステップを含む。

本発明の実施形態は更に、マイクロ流体装置を提供し、これは、第１及び第２の基板であって、それらの表面に沿って互いに統合されて基板のスタックを形成する第１及び第２の基板と、第１の入口部分、第１のキュベット部分、及び第１の出口部分を含む第１のマイクロ流体チャネル（なお、前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方が第１及び第２の基板の両方を横切っている）と、出口部分に流体接続されて流体連通している第１の流体弁と、第１のキュベット部分の上流に配置されて、第１の入口部分と流体連通している流体ウェルと、を含む。なお、ウェルは、内部空間と、内部空間を、ウェルを取り巻く周囲媒体につなぐアパーチャ又はオリフィスと、を有する。ウェルはフラップエレメントを備え、フラップエレメントは、レスト位置にあるときはウェルの内側からアパーチャを可逆的に閉じ、周囲媒体から内部空間に向かって内向きに、フラップエレメントに力が印加されると前記アパーチャを可逆的に開くように寸法が決められている。

本発明は、後述の「発明を実施するための形態」を以下の図面と併せて参照することにより、より完全に理解されるであろう。

図面における各要素のサイズ及び相対的なスケールは、実際のサイズ及びスケールと異なるように設定されている場合があり、これは、図面の簡潔さ、明確さ、及び理解を適切に促進する為である。同じ理由で、１つの図面に存在する全ての要素が、別の図面でも図示及び／又はラベル付けされているわけでは必ずしもない。

乃至 単一キュベットを使用する測光マイクロ流体システムを簡略化して示した斜視図及び平面図である。 本発明の統合測光モジュールの一実施形態の分解斜視図である。 乃至 マイクロ流体キュベット内で気泡を形成しやすい構成の一実施形態を示す図である。 乃至 マイクロ流体キュベット内で気泡の形成を最小限に抑えるか、且つ／又は無くすように構成された一実施形態を示す図である。 複数のキュベット（各キュベットは対応する入口、高抵抗の出口を有する）及び低抵抗のメイン出口チャネルを含む多重化流体ネットワークの一実施形態を概略的に示す図である。 乃至 図５のマイクロ流体ネットワークの実施形態を表す流体モデルを示す図である。 統合測光モジュール（ＩＰＭ）の容量、並びに未希釈試料の必要量Ｖ_Ｓがキュベットの厚さにどのように依存するかを、希釈比Ｄの幾つかの値について示したプロットである。 流体試料を収容するハウジング空間に対して流体試料が空間的にロック及び不動化されていないマイクロ流体測光システムで実施される測定を伴う、持続する信号ドリフトを実証する、実験で得られたデータと、これに関連付けられる、取得されたデータの不確実性を示すとともに、測定中に流体試料が動く可能性を無くすように構成されたマイクロ流体測光システムの一実施形態を使用して同様に取得されたデータとの比較を示す図である。 本発明の一実施形態の流体回路が構成される際に従う概念を概略的に示す図である。 乃至 本発明のアイデアによる、流体試料を測光の為に準備するステップを示す概略図である。 本発明の方法の一実施形態を示すフローチャートである。 外部弁を使用する多重化測光システムの一実施形態の概略図である。 乃至 システムの流体マニホールド部分に出口が１つだけある、内部弁を有する多重化測光システムの一実施形態を概略的に示す図である。図１３Ａはシステムの断面図であり、図１３Ｂは、システムの流体マニホールド部分の上面図である。 乃至 測光部に出口が１つだけある、内部弁を有する多重化測光システムの一実施形態を概略的に示す図である。図１４Ａはシステムの断面図であり、図１４Ｂは、システムの多重化測光モジュールの上面図であり、図１４Ｃは、システムの流体マニホールド部分の上面図である。 乃至 本発明の一実施形態の構造及び動作原理を図解した追加図である。 乃至 本発明の一実施形態のシステムの動作の実験的検証の結果を表し、本発明の実施形態で取得された測定結果と、従来使用の診断機器で与えられた測定結果との比較を示すプロットを含む図である。

本発明の一アイデアによれば、本発明の測光モジュールにおいて使用されるマイクロ流体チャネルのネットワークのマイクロ流体キュベットコンポーネントが、例えば、運用時には、ほぼ完全に充填され、ほぼ完全にフラッシュされて、その後に同じ流体ネットワークにおいて実施される測定に実質的な影響を及ぼすような量の流体が残らない構造になっている。そのようなキュベットの実施態様は多数あり、これには、例えば、試料の測光及び／又は調整が含まれる。この場合、キュベット（区別なくチャンバとも呼ばれる）は、再現性のある明確に規定された量の試料を、更なる下流処理の為に隔離する為に使用され、これは、例えば、チャンバの上流及び下流に流体弁を適切に組み込んで、試料を処理前に隔離することによって行われる。本明細書で「ボリュームセンシング」と呼んでいる別の応用では、単一のキュベット又はチャンバ（これはほぼ完全に充填され、ほぼ完全に空になるように適合されている）を使用して、特定量の流体がシステムに導入された時点を特定する。そのようなボリュームセンサは、キュベット又はチャンバの出口に配置されてよく、それによって、チャンバが充填された時点で、目標量に達したことを示すインジケータを生成するようにセンサがトリガされる。本発明の一実施形態は、そのような応用のいずれにおいても使用されて、例えば、キュベット容量の流体試料が、測光の間、対応するチャネル／キュベットに対して空間的に静止し、固定され、不動化されるように構成される。このソリューションは、部分的には、キュベットの一方の側の流体弁を適切に操作して、試料を、キュベットの下流の流体圧力から隔離することによって実現される。或いは、このソリューションは、キュベットの一方の側の流体弁を適切に操作し、同時に、流体試料の前端及び／又は後端に（別の流体を使用して）印加された圧力を使用して関心対象の流体試料を定位置にロックすることによって実現される。

提案されるキュベットエレメントは単独で動作可能且つ使用可能であるが、そのような、完全に充填され、完全に空になるキュベットを収容するチャネルの流体ネットワークも実施される。このネットワークは、ネットワークの別々のブランチに収容された個々のキュベットを動作可能に隔離するように適合され、又、様々な応用に使用されるように実施され、そのような応用として、例えば、薬剤スクリーニング、多試薬化学反応の促進、測光等がある。例えば、薬剤スクリーニングの場合には、提案される流体ネットワークは、多重化細胞培養試料中の個々の細胞培養を区別するように適合される。流体ネットワークの一例では、細胞培養チャンバのアレイを使用して、各チャンバを別々の化学物質で個別に刺激しつつ、出口を共用させることが可能である。そのように設計されたネットワークは、チャンバ間のクロストークを防いで、各チャンバの隔離を維持するように構成される。別の実施態様では、提案される流体ネットワークは、化学反応の異なる成分同士を互いに隔離することによって、多試薬化学反応過程を促進する。流体ネットワークの異なる複数のブランチがフラッシュされると、反応は、共通廃棄ストリームにおいてのみ引き起こされる。このように、反応溶液に試薬が添加される順序を制御することにより、反応生成物に対する制御が促進される。

関連する実施形態では、本発明のアイデアに従って、個々のキュベット及び／又は提案される流体ネットワークを運用時に利用するように構成されたマイクロ流体測光装置の例が開示されている。測光装置の一実施態様が多重化キュベットユニットを有し、これは、再現性があってボリュメトリックに均一で、キュベット内に気泡をほとんど形成しない「充填する−空間に固定する−測定する−フラッシュする−再使用する」動作の為に構造化され、同時に、試料アリコートに対して、測光装置に設置されたキュベットを横切る光路長がほぼ一定となるように定義された幾何制約を与える。

本明細書を通しての「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一関連実施形態（ａ ｒｅｌａｔｅｄ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、又は同様の文言への参照は、その「実施形態（ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への参照に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通しての「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句、及び同様の文言の出現は、全てが同じ実施形態を参照している可能性があるが、必ずしもそうであるとは限らない。当然のことながら、単独で、且つ／又は図面を参照して取り上げられた、開示のどの部分も、本発明の全ての特徴の完全な説明を与えるものではない。

更に、以下の開示が本発明の特徴を説明する際に参照する場合がある図面では、類似の参照符号は、可能な限り、同一又は同様の要素を表す。それらの図面では、描かれた構造要素は一般に縮尺が正確ではなく、強調と分かりやすさを目的として特定の構成要素が他の構成要素に比べて大きく描かれている。当然のことながら、どの単一図面も、本発明の全ての特徴の完全な説明をサポートするものではない。言い換えると、所与の図面は一般に、本発明の全てではない一部の特徴だけを説明する。所与の図面、及び本開示のうちの、そのような図面を参照する説明を含む関連部分は、一般に、特定の図の全ての要素、又はこの図で示されることが可能な全ての特徴を含むとは限らず、これは、その所与の図面と説明を簡略化する為であり、且つ、この図面で主に取り上げられている特定要素に議論を向ける為である。

当業者であれば理解されるように、本発明は、場合によっては、それらの特定の特徴、要素、構成要素、構造、細部、又は特性のうちの１つ以上がなくても実施可能であり、或いは、他の方法、構成要素、材料等を使用して実施可能である。従って、本発明の一実施形態の特定の細部がそのような実施形態を描写している全ての図面に必ずしも示されていない場合があるが、この細部が図面内に存在することは、その説明において別段に記述されない限りは、暗示されてよい。又、場合によっては、よく知られている構造、細部、材料、又は動作は、所与の図面において示されなくてもよく、或いは詳細に説明されなくてもよく、これは、本発明の実施形態の、議論されている態様が不明瞭にならないようにする為である。更に、説明される、本発明の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされてよい。

更に、概略フローチャート図が含まれる場合、これは論理フローチャート図として概略的に説明される。従って、論理フローの、描かれた順序及びラベル付けされたステップは、提示された方法の一実施形態を示すものである。図示された方法の１つ以上のステップ、又はそれらの一部と、機能、論理、又は効果において等価である他のステップ及び／又は方法が考えられる場合がある。更に、使用されるフォーマット及びシンボルは、方法の論理ステップを説明する為に与えられるものであり、方法の範囲を限定しないものと理解されたい。フローチャート図において様々な種類の矢印や線が使用される場合があるが、それらは、対応する方法の範囲を限定しないものと理解されたい。実際、矢印又は他の接続記号によっては、方法の論理フローのみを示す為に使用される場合がある。例えば、矢印が、描かれた方法の列挙されたステップの間の未指定継続時間のうちの待機時間又はモニタリング時間を示す場合がある。一般性を失うことなく、処理ステップ又は特定の方法が実施される順序は、図示された対応するステップの順序に厳密に準拠してもしなくてもよい。

添付の特許請求項に記載の本発明は、全体として本開示に照らして評価されるものとする。

測光及び放射測定の方法論（これは、本開示の目的上、集合的に「測光（ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ）」及び「測光の（ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ）」等の用語で参照しているが、マイクロ粒子を抗体と検体の結合剤として使用するイムノアッセイ（化学ルミネセンスマイクロ粒子イムノアッセイ（Ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ、ＣＭＩＡ））を実施するなどの蛍光測定を含む）は、ヒト及び動物の両方の生物学的試料（例えば、ほんの幾つかを挙げると、血液、尿、唾液等）における検体の濃度を測定するツールとして広く採用されている。
（測光法は環境検査にも使用可能である。例えば、様々な化学種による地下水の汚染の検査が可能である。）多種多様な臨床バイオマーカに対して、測光検出技術を使用するインビトロ診断装置が開発されている。一般に、測光法を用いて評価される臨床アッセイの反応スキームには３つのクラスがある。

化学的エンドポイント反応は、合成化学物質による検体の完全な変換を必要とする。この変換の結果として試料の吸光度が変化し、この変化が反応の完了後に測定される。試料の最終的な吸光度は、検体の濃度に比例する。幾つかの検体は、その濃度が化学的エンドポイントアッセイで測定されるが、そのような検体として、ヘモグロビン、カルシウム、及び総タンパクがある。

酵素エンドポイント反応も、検体（例えば、グルコース等）の完全な変換を必要とする。しかしながら、この場合、変換は酵素の存在によって触媒される。試料の吸光度は、この場合も反応の完了後に測定され、検体の濃度に比例する。濃度が酵素エンドポイント反応で測定される検体として、クレアチニン、グルコース、及びビリルビンがある。

酵素速度反応は、酵素によって触媒される、検体の連続的な変換を必要とする。この場合の試料の吸光度が経時モニタリングされ、吸光度の変化速度は、検体の濃度に比例する。酵素速度反応は、通常、測定の間の反応速度が一定であるように、厳重な温度制御を必要とする。濃度が酵素速度反応で測定される検体として、アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）、アラニン・アミノトランスフェラーゼ（ＡＬＴ）、及び塩化物がある。

ベールの法則によれば、試料における光の吸収量は検体の濃度に比例するが、そのベールの法則に基づくと、試料を通り抜ける経路Ｌに沿って、濃度［Ｘ］の種Ｘの存在によって引き起こされる、波長λにおける吸光度Ａ^λ _ｘは次式で表される。

但し、ε^λ _ｘは、指定された波長における種Ｘのミリモル吸光率である。従って、求められる種の濃度は次式で表される。

試料を透過する輻射力は、試料が透過させる光度を関心対象の波長範囲にわたって積分し、これにそれらの波長における検出器の感度を乗ずることによって算出される。これは様々な方法で達成可能である。広帯域の光源を、検出器としての分光光度計とともに使用してよく、分光光度計は、伝達された光を成分波長に分割し、それらを個別に検出して、関心対象の波長において読み取ることが可能である。或いは、狭帯域波長の光源を単一点検出器とともに使用して、伝達された光を全て吸収してよい。

本発明で使用する「試料」、「生物学的試料」、「化学的試料」等の用語は、全般的には、関心対象の検体を含有していると考えられる液体物質の試料を意味する。例えば、試料としては様々な流体があり、例えば、様々な溶液、体液（例えば、全血、血清、血漿、脳脊髄液、尿、リンパ液）、及び他の流体（例えば、細胞培養懸濁液、細胞抽出物、細胞培養上澄み液等）がある。試料は、例えば、緩衝液、抽出剤、溶剤等に懸濁又は溶解されてよい。試料の別の例として、生物学的過程の調査や薬剤候補の発見又は選別の為に意図的に生成された流体によって与えられるものがある。後者としては、バクテリア、ウィルス、ＤＮＡ、ポリペプチド、天然タンパク質又は組み換えタンパク質、金属イオン、又は薬剤候補とその混合物でドープされた水性試料があり、これに限定されない。

従来、光学分光分析及び／又は測光分析を実施する場合は、試料をキュベット内に配置して、そのキュベットを使用し、測定が完了したらキュベットを交換しなければならない。現在使用されているマイクロ粒子キュベットには弱点があり、それは、用途が多重化測光システムにほぼ限られていることである。

実際、従来の大規模システムでは「開放」キュベットを使用しており、その場合、溶液はピペットで直接キュベットに加えられる（永続的に接続されたチャネルから流入しない）。これらのキュベットは、使用ごとにロボット式ピペットからのクリーニング液で完全にクリーニングされてから再使用される。或いは、従来のポイントオブケアシステムではキュベットが使い捨ての消耗品として収容されており、使用ごとに廃棄される。以下で説明される本発明の実施形態は、再利用可能な「流入式」キュベットを使用するソリューションを提供しており、これは、従来のＰＯＣＴ測光システムに比べて消耗品のコストが低くなる利点につながる。より大規模な従来型システムの開放キュベット式に比べて、以下で提案される「流入式」システムでは、試料をロボットでキュベットまで運ぶことが不要になり、必要とされるフットプリントが格段に小さくなる。

更に、複数の概して異なる検体に対する測光を並行して実施するように適合された多重化マイクロ流体測光システムにおいては、キュベット容量が重要な性能指数である。キュベットの容量が小さいほど、装置の所与の「フットプリント」に対して可能なシステム及び測定の多重化の度合いが高くなり、必要な試料量が少なくなる。本開示において使用されるフットプリントという用語は、別段の明示的定義がない限り、システムの所与の構成要素又は要素の、選択された平面への垂直投影の面積として容易に理解されるであろう。試料の測定結果を再現可能なものにする為には、キュベットの厚さ又は長さを非常に明確に規定しなければならない（即ち、キュベットを通り抜ける試料経路長を明確に規定しなければならない）。キュベットの経路長によって、その計器で測定可能な検体の濃度が決まる。従って、対応する試料経路長が関心対象の濃度範囲全体に適合することを保証するように構成されたキュベットが必要とされている。

更に、マイクロ流体キュベットは、運用時には、測光に使用される光の光路を不明瞭にする気泡を発生させずに手元の試料で完全に充填されるように構成されなければならない。光路内に空気があると光の回折が引き起こされ、それによって、吸光度の測定において誤差が発生する。

更に、キュベットは、（関連技術の装置の交換可能キュベットとは異なり）再利用されること、従って、「フラッシュされる」ことで、使用又は測定されたばかりの流体試料が十分に除去されて、１つの測定から次の測定に持ち越される試料が実質的に存在しないようにすることに適していることが望ましい。後者の要件は、１つの測定から次の測定にかけて試料の持ち越しによる汚染が発生しないことを保証する必要があることに起因するものである。

本発明は、上述の産業上の必要性が、多種多様な一方向性流束キュベットを含むように構成されたマイクロ流体装置によって対処されるという認識に由来しており、それらのキュベットは、共通の流体出口を共用し、弁がなく、各キュベットを通り抜ける流体に流れにおいて気泡がほとんど形成されないような寸法になっており、正圧をかけられて、試料の残留物がほぼ完全に除去されること、従って、同じマイクロ流体チップを使用及び再利用することを促進する。

図１Ａ及び１Ｂは、単一キュベット１１０を使用する測光マイクロ流体システム１００を簡略化した斜視図及び平面図を示しており、キュベット１１０は、光源１２０から発せられた光で取り調べられる流体試料（図示せず）の為のコンベヤ又は容器となる。光源１２０からの光は、アパーチャ１３０Ａを有する空間マスク１３０を通り抜ける。図１Ａを参照すると、経路１に沿って光源１２０とキュベット１１０との間を伝搬する光は、途中でアパーチャ１３０Ａを通り抜けて検出器１４０に直接伝達され、経路２をたどる光は、キュベット１１０の側面と相互に作用する（側面に反射する）ように示されている。一実施態様では、光源１２０は５ｍｍ径のＬＥＤを含み、厚さが約０．３ｍｍのマスク１３０の開口部１３０Ａの径が約１．５ｍｍであり、キュベット１１０のチャンバは径が約２ｍｍ、厚さが約１ｍｍであり、検出器１４０の面積は約１ｍｍ^２である。

別の事前準備として、図２は、多種多様な、個別にアドレス可能なキュベット２１０を使用する、本発明の一実施形態２００による測光モジュール（ＩＰＭ）の簡略化された実施形態の分解斜視図を示す（キュベット２１０の少なくとも幾つかは、図１Ａ、１Ｂのキュベット１１０と同様であってよい）。キュベット２１０は、多重化測光用として構成されており、ポリマーチップ２１２と関連して配置されており、共通廃棄出口を共用しており、一方、個々のキュベット２１０のそれぞれは環状チャンバを含んでおり、これについては後で詳述する。ＩＰＭキュベットチップ２１２は、アルミニウムハウジング２２０Ａ、２２０Ｂと関連して収容されており、アルミニウムハウジング２２０Ａ、２２０Ｂは、システムの温度を一定に保つ為のヒートシンクとして使用される。システム２２２（チップ２１２及びシンクエレメント２２０Ａ、２２０Ｂを含む）は、図示されるように、アルミニウムヒートシンクハウジング２２０Ａ、２２０Ｂの外側周辺に配置されたペルチェヒータ２２４で加熱される。システムの温度は、ヒートシンク２２０Ａ、２２０Ｂの範囲内に配置されてポリマーチップ２１２に接触している抵抗温度検出器２２６（ＲＴＤ）で監視される。システムの温度を一定に保つ為に、フィードバック制御ループ（図示せず）が使用される。

ヒートシンク２２０Ａ、２２０Ｂ（及びそれらのエンクロージャ全体）が、システムを環境から絶縁するように構成されたプラスチックハウジング２３０Ａ、２３０Ｂの内部に配置される。フォトダイオード２４４のアレイ（例えば、Ｔ−１ ３／４パッケージ入りの個別一点フォトダイオードのアレイ等）を含む回路基板２４０が、プラスチックハウジングの一方の側にマウントされる。一実施態様では、フォトダイオードの個数Ｎは、キュベット２１０の個数と等しい。フォトダイオードは、例えば、作用面積が約１ｍｍ×１ｍｍの方形検出器を有してよく、フラットな光学窓で保護されてよい。同じ個数Ｎの、上部がレンズ化されたＴ １−３／４パッケージ入りの狭帯域（又は実質的に単波長の）ＬＥＤ２５４を含む相補的な回路基板２５０が、プラスチックハウジング２３０Ａの他方の側にマウントされる。

任意選択で、光源２５４からキュベット２１０を通って検出器２４４に入射する光の範囲を制限する為に、空間マスク（例えば、図１Ａ、１Ｂのマスク１３０等）が使用されてよい。一実施形態では、関心対象の波長においてほぼ不透明なマスク層が、キュベットチップ１１２とアルミニウムヒートシンク部分２２０Ａとの間に挟まれてよく、これは、例えば、各アパーチャを個々のキュベット２１０と空間的に位置合わせする為に行われる。
単一のキュベット及びチャネルのジオメトリの最適化

当然のことながら、マイクロ流体システムの動作の最適化は、少なくとも部分的には、ユーザが限られた量の試料を利用できるかどうかに依存する。そのような最適化された動作を達成する為には、キュベットの容量は、試料の物質で充填されるものの測光に関与しない「デッドスペース」を含んではならない。必要とされる、キュベットの動作可能なフットプリントは、そのような「デッドスペース」の解消を促進するものであり、測光に使用される光検出器の面積に関係する。言い換えると、キュベットの寸法は、光検出器で集められた光のあらゆる部分がキュベットを通り抜けるように、且つ、キュベットを通り抜けるそのような光の経路長が、集められた光のどの部分でもほぼ同じであるように決定しなければならない。この条件が守られないと、測定に関連するバックグラウンドノイズが増え、試料濃度範囲の下端において測定システムの感度が低下する。

測光システムの構成を制限する別の要因として、光が光源から測定対象試料を通り抜けて検出器まで伝搬する際の経路長がある。典型的なマイクロ流体測光システムは、そのような経路長が１ｃｍのオーダーであるように構築される。しかしながら、ポイントオブケア血液分析装置に関しては、数百ミクロンほどの短い経路長を利用するように構成される場合がある。

図２を更に参照すると、多重化測光システムの全体動作容量Ｖ_ＳＹＳが次式のように計算される。
Ｖ_ＳＹＳ＝ＮＡＬ＋Ｖ_Ｃ 式（３）
但し、Ｎは、キュベット２１０の個数であり、Ａは、１つのキュベットの必要な面積（フットプリント）であり、Ｌは、１つのキュベットの厚さであり、Ｖ_Ｃは、試料をキュベット２１０にフィードし、キュベットから廃棄物を除去するように適合されたチャネルのネットワーク（簡潔さの為にフィーダ−廃棄チャネルネットワークと呼ばれる）の容量である。希釈試料の濃度は次式で与えられる。
［Ｘ］＝［Ｘ］_Ｓ（１＋Ｄ） 式（４）
但し、未希釈試料の濃度は［Ｘ］_Ｓであり、試料アッセイの希釈比は、Ｄとして定義される。式（１）及び（４）に基づいて、次式が成り立つ。

そして、キュベットの厚さが変化しても試料の吸光度の値が一定のままであることを維持する為には、キュベットの厚さに応じて、希釈比Ｄも次式のように変化しなければならない。
Ｄ_２＝（Ｌ_２／Ｌ_１）（１＋Ｄ_１）−１ 式（６）

システムの全体動作容量が希釈試料の量と等しければ、全体動作容量Ｖ_ＳＹＳに対応する未希釈試料の量Ｖ_Ｓは次式で決定される。
Ｖ_ＳＹＳ＝Ｖ_Ｓ（１＋Ｄ） 式（７）
選択された基準測定方法に対応する光路長及び試料希釈比をそれぞれＬ_Ｒ及びＤ_Ｒとすると、必要とされる未希釈試料の量Ｖ_Ｓは、式（３）、（５Ａ、５Ｂ）、（６）、及び（７）から、次式のように、キュベットの厚さＬの逆数として決定される。
Ｖ_Ｓ＝Ｌ_Ｒ（ＮＡＬ＋Ｖ_Ｃ）／（Ｌ＋ＬＤ_Ｒ） 式（８）

概して、キュベットの厚さの動作可能な最小値を決定するものは、最低濃度の検体を（アッセイの希釈比で）測定する必要性と、測定対象試料の可用性との両方である。キュベットの厚さが薄くなるにつれて、アッセイに必要な試料希釈比は小さくなる。試料の希釈比が小さすぎると、試料の量が、多重化キュベットシステムを充填するのに十分でなくなる可能性がある。

マイクロ流体システムの動作効率を決定する更なる要因として、マイクロ流体ネットワークの入口部分（例えば、キュベットにつながるフィーダチャネル）のジオメトリ、並びにネットワークの出口部分（キュベットの後の廃棄チャネル）のジオメトリがある。

図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、及び４Ｂを参照すると、試料の物質で充填されたキュベット内に気泡がトラップされたり、且つ／又は存在したりしないように、且つ、キュベットを通って流れる流体が壁に沿って連続的な流線形を維持するように、キュベットの壁を画定する面が十分滑らかでなければならず、その面によって画定される接線が連続関数で表されなければならない。一特定実施形態では、キュベットの壁が、壁に沿うどの点においても微分可能な（即ち、導関数を有する）面によって画定される。

図３Ａ及び３Ｂは、マイクロ流体ネットワーク部の一実施形態３００の上面図及び側面図をそれぞれ示しており（縮尺は正確ではない）、マイクロ流体ネットワーク部３００は、フィーダチャネル３０２と、壁３０６を有するキュベット３０４と、廃棄チャネル３０８とを含む。「デッド」容量を小さくする為に、キュベットにフィードし、キュベットを空にする流体チャネルは、可能な限り小さくしなければならない。キュベット３０４は、流体試料の流れの主方向３１０、及び（図３Ｂの軸ｚで示された）光の伝搬方向の両方に平行な断面において、キュベット３０４のチャンバとフィーダチャネル３０２及び廃棄チャネル３０８との間のほぼ階段状の移行部分によって画定される輪郭がほぼ矩形である。具体的には、キュベット３０２の壁３０６と底面３１２との間の移行角Ａ_Ｔが約９０°である。図３Ａ、３Ｂの実施形態と比較対照して、図４Ａ及び４Ｂは実施形態４００を示しており、その対応する移行角Ａ_Ｔは、フィーダチャネル３０２とキュベットの底面３１２との間の非ゼロ長Ｔ_１の移行部によって画定され、底面３１２に対して傾斜した、ランプ面又は壁４１６を画定する鈍角である。従って、フィーダチャネル又は入口チャネル３０２とキュベット４０４との間の移行は、入口ランプ領域４０６Ａを含む。一実施態様では、移行領域の壁とキュベットの底面との間の最小移行角Ａ_Ｔが約１４４°であれば、キュベット４０４のコーナー及び／又はエッジに気泡も滞留流体もトラップされることがない（この移行角の上限は、当然のことながら、１８０度である）。同様に、実施形態４００は、任意選択の出口ランプ領域４０６Ｂを含むように適合されてよく、その移行部の長さはＴ２で示されており、これに対応する移行角を有する（図４Ｂには示していない）。

当然のことながら、装置のマイクロ流体チャネルは、小さいほど、測定対象試料の物質による目詰まりが発生しやすくなる。更にこれも当然のことながら、最適なチャネルサイズ及び／又は寸法が選択されれば、そのようなサイズ／寸法によって、システムの総容量がほぼ最小化される。

図３Ａ及び４Ａのいずれにおいても、円形の破線３５０は、それぞれの図のキュベット３０４及び４０４のフットプリントの範囲を示しており、このフットプリントは、光源から出て検出器に到達する全ての光がキュベット（従って試料）を確実に通り抜けるようにする為に必要である。破線３５２は、流体キュベットの壁の接線に対応する平行四辺形を示す。

本発明の一実施形態によれば、キュベットの入口でのマイクロ流体ネットワークが入口部分とキュベットとの間の移行領域で空間的に広がっていく割合は十分に低い為、キュベットの壁に最も近い流体試料が壁から分離してキュベットのエッジ近くに気泡を形成することがない。例えば、流体試料は、境界層又は表面張力の効果により制御可能である。この、移行部が空間的に広がっていく割合は、例えば、入口部分及び出口部分の少なくとも一方の軸に対して移行部の壁がなす広がり角度Ａ_Ｗによって画定され、Ａ_Ｗの値は閾値角度値Θより小さい。図３Ａに示されるように、壁３０６と流れ方向３１０との間のそのようなＡ_Ｗが、動作可能に対応する閾値Θを超える場合は、分離ゾーン３１６内の流体ストリームと壁３０６との間の相互作用の性質により、キュベット３０４Ｂ内で気泡３２０（図３Ａの領域Ｂ）の形成が促進されやすい。図３Ａ及び３Ｂの実施形態と比較対照して、図４Ａ及び４Ｂの実施形態は、キュベット４０４がＡ_Ｗ＜Θで特徴付けられていて、気泡の形成を促進しない。一実施形態では、閾値角度Θの値が約３６度であり、従って、０＜Ａ_Ｗ＜３６°である。別の実施形態では、閾値角度の値は約３０度であり、０＜Ａ_Ｗ＜３０°であり、別の実施形態では、閾値角度の値は約２５度であり、０＜Ａ_Ｗ＜２５°である。Ａ_Ｗがほぼ０°であって、フィーダチャネル３０２の深さがキュベット３０４、４０４の深さ（図示せず）とほぼ等しい特殊な場合には、気泡がトラップされたり、滞留流体がキュベットの底に残ったりする可能性はほぼない。

更に、本発明のＩＰＭの一実施形態（例えば、図２のＩＰＭ２００等）に、任意選択で、キュベット２１０を含むマイクロ流体ネットワークを通る正の空気流を与えるユニットが備えられ、各キュベット２１０は、キュベットが空気でフラッシュされた後に流体試料の残留物が残る「滞留」領域がキュベット内に存在しないように適合される。従って、図４Ａ、４Ｂを更に参照すると、流体流の軸３１０を含み、（局所的にｚ軸として定義されている）光軸にほぼ垂直な断面においてキュベット壁４１０によって画定される曲率半径４０８を最大化しなければならない。一例では、（破線の円３５０で示される）キュベットのフットプリントが約２ｍｍであれば、キュベット領域の中央での（キュベットの入口３０２と出口３０８との間のほぼ中点での）チャネル壁の最大曲率半径が約１ｍｍということになる。
複数のキュベット及びチャネルの多重化ジオメトリの最適化

本発明の実施形態は、再利用可能なマイクロ流体チップ又はエレメントを使用し、これは複数の個別キュベットを、空間的に多重化するように結合しており、各キュベットは、指定された固有のタイプの測定に適合されている。例えば、同じチップ上の複数の個別キュベットが、キュベットごとに濃度が異なる、同じタイプの試料の同時測定に使用されてよい。関連する一例では、同じチップ上の複数の個別キュベットが、タイプ又は性質が異なる試料（例えば、異なる検体を含む試料）の同時測定に使用されてよい。いずれの場合も、個別キュベット内の試料の使用量を最小限にする為に、上述のように、そのようなキュベットの「デッド」容量が最小化される。当業者であれば理解されるように、個別でありながら構造的には多重化されているキュベットの動作がキュベット間で互いに独立していることが必要とされており、その為には、いかにして、異なる個別キュベットの異なる試料アリコートが互いに混合されないようにして、そのような混合の為に測定に誤差が発生することを防ぐかという問題が出てくる。１つの流体が別の流体と混合することに加えて、更に、アッセイごとの時間制約（反応時間／インキュベーション時間）が様々である為に個々のキュベットの充填及びクリーニングを個別に行う困難さを克服する必要があることを、多重化システムの試料処理ロジスティックスの観点から認識しなければならない。

この要件は、測定が間を開けずに連続する場合には測定と測定の間に測光装置から再利用可能マイクロ流体チップを除去しないという別の要件が課せられた場合には更に厳しいものになる。

言い換えると、これらの問題の複雑さは、同じ（任意選択で測光装置から取り外すことができない）チップ上でクリーニング可能なキュベットの多重化を機能させ、同時に、（ｉ）必要な、チップ上の流体接続の数を最小化して、チップの全体フットプリント及びキュベットの「デッド」容量を減らし、（ｉｉ）個別キュベット内の試料が互いに対してほぼ隔離されるようにすることにあると言うことができる。本発明の一実施形態によれば、この複雑な問題の一ソリューションは、個別キュベットの個々の出口チャネルを、多重化システムのキュベット全体の為の共通出口にマージすることによって実現される。この後の説明は図５を参照して行う。図５は、本発明の測光装置の一実施形態とともに使用される多重化マイクロ流体チップの一実施形態５００の図を示す。

試料の隔離 実施形態５００は、個別マイクロ流体エレメントの多重化の一例を示しており、各エレメントは、対応する入力チャネル又は入口５０２（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ）、キュベット５０４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ）、及び対応する個々の出力又は出口５０８（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ）を含む。図５では、図を簡潔にする為に、上述のエレメントのうちの幾つかにのみラベルを付けている。個々の入口５０２ａ〜５０２ｊは、個別キュベット５０４ａ〜５０４ｊを動作可能に隔離する役割を担っており、これによって、これらのキュベットに入った異なる試料同士が汚染し合うことがない。試料の分配及び回収を行う流体マニホールドを簡略にする為に、個別出口５０８ａ〜５０８ｊは共通チップ出口５１６にマージされ、これを共用する。試料をキュベット５０４ａ〜５０４ｊに動作可能に隔離する為には、個別キュベット出口５０８ａ〜５０８ｊの流体抵抗が、メイン出口チャネル５１６内で加圧された流体が、上流に逆流して別のキュベットに入っていくのではなく（例えば、出口５０８ａを通ってキュベット５０４ａに向かうのではなく）、共通出口を通って装置から（矢印５１８の方向に）流れ出るようにするのに十分でなければならない。個別出口チャネル５０８ａ〜５０８ｊに対応する流体経路長は、個別キュベット５０４ａ〜５０４ｊ内の試料が拡散して混ざり合うのを防ぐだけの十分な長さでなければならない。

図６Ａ及び６Ｂを参照すると、これは、図５の実施形態５００の流体モデルを示す２つのスキームの例を示しており、個別出口５０８ａ〜５０８ｊの流体抵抗Ｒ１は、一実施態様では、キュベットペア（５０４ａ、５０４ｂ）、（５０４ｃ、５０４ｄ）、（５０４ｅ、５０４ｆ）、（５０４ｇ、５０４ｈ）、及び（５０４ｉ、５０４ｊ）の間にそれぞれ位置する、メイン出口チャネル５１６の各セグメント５２４ａｂ、５２４ｃｄ、５２４ｅｆ、５２４ｇｈ、及び５２４ｉｊの抵抗値Ｒ２よりほぼ２〜３桁大きい。一実施態様では、抵抗値の比Ｒ１／Ｒ２は、実施形態における個別キュベットの数と同じくらいか、それより大きい。別の実施態様では、抵抗値Ｒ１及びＲ２の比は、約２００から約１０，０００までの範囲でありうる。更に、実施形態５００を含む測定システム全体は、残留物が流れるのを防ぐ為に、どの管路にも空気が入らないクローズドシステムであることが好ましい。システム内に空気が少しでもあると、その空気はシステムの加圧中に圧縮され、その後、システムが減圧されたときに、その空気は膨張して残留物の流れを引き起こし、これが試料の汚染につながる可能性がある。図６Ｂのシステム内のノードＮは、流体圧力がほぼ同じである場所を表している。
実施例

一実施態様では、図２、４Ａ、４Ｂ、及び５を更に参照すると、ＩＰＭ２００で使用される多重化チップ２１２、５００の個別キュベットのフットプリントが約２ｍｍ径の円で示されている。図７は、式（８）に従って、必要とされる未希釈試料の量を、キュベット厚さ及び基準希釈比の関数としてプロットしたものである。図７によれば、キュベットの厚さが約１ｍｍであれば、マイクロ流体コンポーネントシステム全体の「デッド」容量の低減が最適化され、同時に、未希釈試料の量が約０．０２ｍＬ未満に保たれる。従って、図７は、キュベットの厚さが約１ｍｍの場合に多重化マイクロ流体チップ２１２、５００の動作が最適化される実施形態を示している。図７の例では、キュベット（４０４、５０４ａ〜５０４ｊ）の入口チャネル（３０２、５０２ａ〜５０２ｊ）は、それぞれ、深さが約１ｍｍ、幅が約０．５ｍｍである。個別入口移行領域４０６Ａに対応する移行角Ａ_Ｔは、図４Ｂを参照して説明されたように、約１８０°に選択されている。個別入口（３０２、５０２ａ〜５０２ｊ）のそれぞれは、図４Ａを参照して説明されたように、対応するキュベット（４０４、５０４ａ〜５０４ｊ）の中に約３２°の角度Ａ_Ｗで広がっている。個別キュベットの壁は、曲率半径４０８が約１ｍｍである。個別出口チャネル（３０８、５０８ａ〜５０８ｊ）は、幅が約０．２５ｍｍ、深さが約０．０５ｍｍ、長さが約２６ｍｍである。個別キュベット領域から、対応する出口チャネル（３０８、５０８ａ〜５０８ｊ）にかけての移行領域４０６Ｂは、長さＴ_２が約１．９ｍｍである。出口移行領域４０６Ｂに対応する移行角Ａ_Ｔは、約１５３°に選択されている。メイン出口チャネル５１６は、深さが約０．２５ｍｍ、幅が約０．５ｍｍである。個別出口チャネルのペアの間の、メイン出口チャネルの長さ方向の距離は、約５．４ｍｍである。

一実施態様では、図２を再度参照すると、ＩＰＭ２００は以下のように動作する。システム全体は、安定状態に達するまで（例えば、約５分間）約３７℃に加熱される。システムの温度が安定したら、各検出器２４４の暗基準電圧が測定される。これは、各検出器に対応する電圧を、それぞれに対応するＬＥＤ２５４がオフのときに測定することによって行われる。ＩＰＭ２００は、いかなる測定でも初期状態では空である（空気を含む）。試料マニホールドにはブランク溶液があらかじめ入っている（図２には示していない）。マニホールドはプラスチックキュベットに、長さ３〜６インチの剛体配管（例えば、１／３２インチ外径、０．０１５インチ内径のＰＥＥＫによる配管等）、その後に長さ３〜６インチの可撓配管（例えば、０．０６インチ外径、０．０２インチ内径のタイゴンの配管等）で接続される。マニホールドは約１ｂａｒに加圧され、そのそれぞれのキュベットにブランク溶液が流し込まれる。この流れは、液体が出口管から流出し始めた時点で（一例では約５〜１５秒以内に）マニホールドを大気圧にベントすることによって止められる。その後、可撓配管をクランプして、システム内（例えば、マニホールド内の頭隙）に空気ポケットが存在しないようにすることによって、システムが閉じられる。

単一キュベット内のブランク溶液を通り抜ける光の透過度の測定は、そのキュベットに対応するＬＥＤ２５４をオンにし、短時間の間（例えば、５ミリ秒等）待機し、光検出器２４４の電圧を記録し、ＬＥＤ２５４をオフにし、更にしばらく（例えば、２００ミリ秒）待機することによって行われる。このプロセスが３回繰り返されて、そのキュベットの場合の平均検出器電圧が算出される。この平均電圧から、その検出器の暗基準電圧が差し引かれ、その結果が記録される。このプロセスは、１０個のキュベットのそれぞれについて順番に繰り返される。

ブランク溶液の測定が行われた後、マニホールドから試料の小瓶が取り外され、配管の湿気が除去される。マニホールドは再度１ｂａｒに加圧され、システムは、液体が完全に除去されるまで（約５〜１５秒にわたって）空気でフラッシュされる。その後、試料は、ブランク溶液と同様にマニホールドに入れられる。

試料を通り抜ける光の透過度の測定は、ブランク溶液の場合と同様に行われる。試料の吸光度は、試料の透過率値（を既述のように暗基準値で補正したもの）に対する、ブランク溶液に対応する透過率値の比の対数を計算することによって特定される。

エンドポイント反応に関しては、各試料について３つの測定値が取得され、吸光度の平均値を使用して試料濃度が計算される。速度反応に関しては、試料の吸光度が（全てのキュベットにわたるシステムサイクルが止まるまで）連続的に監視され、吸光度の変化の速度を使用して試料濃度が特定される。

図２のＩＰＭ実施形態２００は、図７に関して上述されたように構造化されていれば、動作する為には少なくとも０．０２ｍＬの流体試料（例えば、試薬及び／又は緩衝液で希釈された血液、血清、唾液）を必要とする。試料の吸光度の測定を正確に行う為には、どのキュベットに入っている液体試料も、他の試料によって汚染されてはならない。即ち、システム内に残留物の流れがあってはならない。前のセクションで説明された管のクランプは、この要件に対処するものである。

酵素速度反応に関しては、試料と試薬がシステムの外で、選択された、安定状態の動作温度（提示された例では約３７℃）より著しく低い温度で混合される。これは、酵素速度反応を抑える為である。
試料は、キュベットに流入すると、可能な限り迅速に３７℃に温められる。これは、正確な一定速度測定を行う為である。このシステムにおけるアッセイの化学的性質は、好ましくは、そのプロセスワークフローに対応するように適合されなければならない。

試料の測定を正確に行う為に、ＬＥＤ２５４及び対応する電子回路は、出力ＬＥＤの光度が時間とともにドリフトすることがないように構成されている。具体的には、ＬＥＤ２５４の動作のデューティサイクル（オン時間／サイクル時間）は、ＬＥＤの光度がドリフトしないよう十分低く選択されている。一例では、報告されている「５ミリ秒オン／２００ミリ秒オフ」の動作は、ＩＰＭシステム２００で現在使用されている全てのＬＥＤに対して、この要件を満たす。

既に言及されたように、マイクロ流体測光モジュールの測定中の動作に常に伴う問題の１つが、測定に使用される光が光源と光検出器との間を通る際に通り抜ける空間（例えば、マイクロ流体チャネルのキュベット部分）に収容された流体試料のドリフト（又は空間的シフト、又は位置変更）である。ある状況下では（並びにアッセイの化学的性質に応じて）その量の流体試料を定位置に固定することに毛細管力が役立つことが予想されるが、チャネル内の流体試料の前端及び後端又は境界面の少なくともいずれかが通常はその自然な状態（又は自由な状態、又は放置された状態）のままであるという事実の為、測定中に試料を取り囲む周囲媒体に発生する何らかの外乱によって試料がわずかに動く可能性がある。代替又は追加として、キュベットに充填された試料が、試料の両側（キュベットの上流及び下流）の圧力のレベル差によってもわずかに動く可能性がある。そのような動き又はドリフトが発生する大きさは、測定を混乱させて、測定の正確さ及び／又は再現性がしばしば疑われるような不確かな結果を引き起こすのに実質的に十分である。

この後の開示から理解されるように、本発明の実施形態を実施することにより、検体の濃度を特定する場合（非限定的な例では、血液試料中の特定の検体の濃度を特定するインビトロ診断の場合）の試料の測光分析、蛍光測定分析（例えば、化学ルミネセンス分析）、及び比濁分析の品質及び信頼性が向上する。具体的には、本発明の実施形態は、有利なことに、チャネルネットワークの選択された同じチャネルの同じキュベットにおいて実施されなければならない、複数の測光及び／又は比濁測定及び／又は蛍光測定（例えば、化学ルミネセンス測定）の品質を向上させ、その為には、システムは、複数の試料がそこを通って流れることを可能にできる、チャネルの入口部分及び出口部分を両方有することが必要である。そのような要件の２つの例として、１）複数の試料の検査にキュベットが再利用されること、並びに、２）関心対象試料の測定の前に同じキュベットで較正物質が測定されること、がある。実際には、キュベットを通る流れが、キュベットの上流及び／又は下流の圧力差、及び／又は毛細管力によって引き起こされる残留物の流れの影響を受けやすいこと、並びにこの残留物の流れが試料の分析に悪影響を及ぼすことが観察されている。この観測された結果は、キュベット内で特定の温度（及び／又は特定の温度範囲）で維持されなければならないアッセイの場合（例えば、酵素触媒反応の場合等）に特に重要である。更に、下流の共通廃棄物収集リザーバ（貯蔵ボリューム）に接続される、マイクロ流体チャネルの多重化構成が用いられる場合には、システム全体のうちのある部分を別の部分から一時的に隔離することが必要になる場合があり、これは、１つのチャネルの流体圧力が他のチャネルの流体流に影響を及ぼさないようにする為である。特に、場合によっては、同じネットワークのチャネルにおいて、任意の組み合わせの分析（測光、比濁、化学ルミネセンス）が同時に実施されることが可能であるようにすることが重要な場合がある。

そのような一見すると重要でなさそうな問題の経験的に得られた証拠を、図８に示す。この図では、試料の吸光度（「吸光度単位」）を表す、測光で取得された光学データを、時間に対してプロットしている。この図に示されているプロットは２つの状況を表している。１つは、従来の構成の測光（即ち、試料を定位置に「ロックする」予防措置をとらない測光）の間によく発生する状況であり、もう１つは、本発明のアイデアに従って実施される実施態様に対応する状況（即ち、流体試料が、外乱及び／又は環境変化によって引き起こされるドリフトを避ける為にその定位置に「ロックされている」状況（これについては後で詳述））である。第１の状況は、グループ８１０の実験曲線で表されており、その各曲線は、曲線８２０の移行部８２０Ａのような鋭い移行を示しており、その移行の間に、測定対象の流体試料はわずかな空間ドリフトに遭遇し、これによって、光検出器の読みが乱れたり、変化したりする。第２の状況は、グループ８３０の曲線で表されており、その各曲線は、明らかに単調な、区別可能な挙動を示している。当業者であれば以下の説明から容易に理解されるように、測定の信頼性の大幅な変化は、本発明のアイデアの実施によって引き起こされる。

本発明の上述の実施形態が流体試料の極めて微小な量／体積を測定できることを考えると、そのようなドリフト又はシフト（曲線８２０の移行部８２０Ａを参照）は、信頼できるソリューションを阻害する問題を提起する。本発明のアイデアによれば、流体試料は、測光に適切な様式でキュベット内に配置された後、その位置で、その前又は後ろの境界面が動かないようにされることによって空間的にロック又は固定又は不動化される。これは、試料の一方の側の識別された場所で流体弁を使用して、試料がそのような識別された場所を通り過ぎないようにして、下流の圧縮性の流体（ガス、液体）を測定中は試料から隔離することによって達成される。関連する一実施形態では、これは、試料の一方の側の識別された場所で流体弁を使用して、試料がそのような識別された場所を通り過ぎないようにし、同時に、試料の他方の側の残っている端部／境界面に流体圧力を印加することによって達成される。後者は、例えば、ガスの流れがマイクロ流体チャネルのネットワークの所与のチャネルを、測定対象の流体試料がシステム内を伝搬する方向に通り抜けることによって実施されることが可能である。しかしながら、関連する一実施形態では、システムは、液体の流れを使用するように適切に構成されてよい。

当業者であれば容易に理解されるように、システムのコンポーネント及び／又はエレメント、並びにシステム全体自体が、概して、必ずしも、システムの全てのコンポーネント／エレメントの構造層に対して単一、共通であるように実施されなくてよく、そのように意図される。
一例では、ネットワーク全体のチャネルのうちの複数のマイクロ流体チャネルが１つの基板に配置されてよく（更にはそのような基板の１つの面に配置されてよく）、これは、例えば、図５を参照して既に説明されたような場合である。しかしながら、関連する一事例では、後述のように、システム全体の運用性及び効率（並びにコスト）は、目的を持って、意図的に、システムの様々なエレメント（例えば、マイクロ流体ネットワークの様々な部分）を、所与のマイクロ流体チップのフットプリントの実質的最小化を可能にする様式で、（しばしば互いに交差しており、概して様々な材料で作られている）複数の基板及び／又は面の中へ、且つ／又はそれらを通り抜けて延ばすことにより、高くなる。

システムのマイクロ流体チャネルのネットワークの個々の構成要素チャネルの出口（例えば、既に測定された流体試料がキュベットから伝搬して通り抜ける、チャネルの出口部分）が、（図５、６Ａに示された構造から類推される、チャネルのネットワークを保持する同じチップに含まれ、複数の個々の構成要素チャネルによって共用される）メイン出口チャネルにつながる構造であってよい。システムは更に、例えば、メイン出口チャネルを、使用済み／測定済み流体試料を収集する貯蔵ボリュームに向けるように構成されてよい。代替又は追加として、そのような貯蔵ボリュームは、チャネルのネットワークを収容するチップに直接接触するように（永続的に統合されるように）形成されてよい（例えば、チャネルのネットワークの少なくとも一部分を既に保持している基板に形成されてよい）。しかしながら、関連する一実施形態では、貯蔵ボリュームは（存在する場合には）、マイクロ流体ネットワークの一部分に不可分に統合されているのではない材料の独立片に形成されるが、逆に、（例えば、廃棄される為に）システムから自然に除去されることが可能なハードウェアコンポーネントに配置されてよい。

マイクロ流体チャネルのネットワークの各コンポーネントを互いに対してどのように方向付けるかについての具体的な説明をしばし棚上げすると、測定中の試料のドリフトを防ぐ為に流体試料を定位置にロックする概念は、図９の概略図で示される。ここでは、複数の構成要素チャネル９１０、９２０、９３０が示されており、それぞれに、対応する入口部分９１０Ａ、９２０Ａ、９３０Ａと対応する出口部分９１０Ｂ、９２０Ｂ、９３０Ｂとがあり、それらの間に、対応するキュベット部分９１０Ｃ、９２０Ｃ、９３０Ｃがある。この例では、キュベット部分９１０Ｃ、９２０Ｃ、９３０Ｃは、専用基板９４０上に形成されるように示されている（基板９４０は、入口部分及び出口部分の少なくとも一方も保持する基板と同じ基板であってもなくてもよい）。出口部分９１０Ｂ、９２０Ｂ、９３０Ｂは、領域９５０につながるように示されている（領域９５０は、具体的な実施態様に応じて、貯蔵ボリュームにつながるメイン出口チャネル、又は貯蔵ボリューム自体であってよい）。図９の矢印は、本発明の測光システムの動作中に対応するチャネルを通る流体試料の流れの方向を示す。概略的に図示されるように、流体弁９６０、９７０、９８０は、チャネルの一方の側（図８に示された、キュベット９１０Ｃ、９２０Ｃ、９３０Ｃの下流）で使用されて、試料がチャネルに沿って動く経路を可逆的にブロックする。所与の流体試料の、所与のチャネルに沿う動きが、対応する弁を閉じることによって止められると、対応するキュベットの他方の側のチャネルを加圧することによって、試料を定位置にロックすることが更に実現される。

本発明の一実施形態に従って構成された、所与のマイクロ流体チャネルを、そこに収容される流体試料の測光の為に準備することの原理を、図１０Ａ及び１０Ｂを参照して更に説明する。ここでは、図を簡略化する為に、図９のチャネルのうちの１つだけについて考え、これを側面図で示す。下流弁９６０が開いていると、入口９１０Ａ内の流体試料１０２０の後尾の境界面に流体（例えば、ガス）の圧力１０１０が印加され、試料１０２０が押されてキュベット９１０Ｃ及び弁９６０を通り抜ける。この流体圧力は、例えば、キュベット９１０Ｃの上流の入口９１０Ａに適切に接続されたポンプを使用して形成されてよい。分析的測定を行う前に、測光システム（その主要コンポーネントの幾つかは、ここでは、光源１０３０、光学的アパーチャ１０４０、及び光検出器１０５０として図示されている）を使用して、流体試料１０２０の前部境界面が弁９６０に向かってどれだけ進んだかが検出される。次に図１０Ｂを参照すると、流体試料１０２０の前端１０２０Ａが、圧力前面１０１０によって後ろから押されて、弁９６０を通り抜けると、弁が閉じて、試料１０２０のそれ以上の前方ドリフト／位置変更が阻止され、同時に、サンプル時間において、試料１０２０の後端１０２０Ｂに印加された流体圧力１０１０が維持されて、キュベット９１０Ｃの他方の側の、試料１０２０の端部／後尾境界面の位置変更が阻止される。そのような状況下で境界面１０２０Ａ、１０２０Ｂの間に含まれる試料の量によって、測光に使用される試料の量が確定されるが、この量が最小限になるように、チャネル及び／又は弁の寸法、及び／又は試料の後尾境界面に印加される圧力の大きさを決めることが好ましい。試料の量を最小限にすることの１つの指針として、チャネルの弁とキュベット部分との間の距離を最小化することが考えられる。

図１０Ｂを再度参照すると、本発明の一実施形態によれば、弁９６０の下流において試料１０２０の流体前部境界面１０２０Ａの位置をリアルタイムで特定する為に、幾つかのモダリティが使用されてよい。例えば、前部１０２０Ａの位置特定は、光検出によって可能である（この光検出は、弁の下流のある点に向けられた光の吸収、屈折、又は散乱と、外部光検出器の使用に基づく）。代替又は追加として、弁９６０を通り抜けた前部１０２０Ａの伝搬及び／又は位置は、例えば、インピーダンス値の測定による電気的検出によって特定されてよい。代替又は追加として、機械式の方法も用いられてよく、例えば、当該技術分野においてよく知られているように、マイクロ流体チャネルの一部分と動作連通しているトランスデューサ内蔵モジュールによる圧力の測定、及び／又はリミットスイッチの採用が行われてよい。所定のプロセス変数パラメータ（例えば、流体圧力１０１０及び時間）は更に、測光システムの適切なサブシステムによってフィードバック信号が検出された後に、弁の先で試料１０２０を駆動する為に使用される。

図１１は、本発明の一方法の幾つかのステップを表す概略チャートを示す。当業者であれば理解されるように、本方法の一実施形態は、以下の処理エレメントのうちの少なくとも幾つかを含む。ステップ１１１０で、チャネル内の流体試料の後尾端に流体圧力が印加されて、試料がキュベットのほうに動かされる。１１２０で（そして図１０Ａを更に参照すると）、測光モジュールの光学系を使用して、キュベットへの流体試料の充填が観察され、且つ／又は、キュベット内に気泡を形成することなくキュベットに流体試料が充填されたことが確認される。その後、試料の後尾境界面に圧力が連続的に印加されて、空間的に連続する試料の一部分がキュベットを通って下流弁内へと動かされる（１１３０）。試料の前部境界面が弁を通過したことが観察されると、１１４０で弁が閉じられて、試料がそれ以上前方に動かないようにされ、同時に、下流に向かう流体圧力下で試料の後尾境界面が保持されて、試料が後方に動かないようにされ、且つ、周囲条件の変化による試料の空間的ドリフト又は位置変更が起こらないようにされる。（しかしながら、関連する一実施態様では、下流弁が閉じられてからシステムの上流圧力を除去し、同時に流体の逆流を防ぐことが可能な場合がある。システム全体の動作効率の為には、上流圧力の貯蔵されたエネルギを保持することが好ましいと考えられる）。

その後、１１５０で、そのように定位置に固定された流体試料に対して測光が行われて、必要とされるパラメータが上述のように特定される。分析的測定が終了したら、１１６０で弁が開かれて、試料の後尾端に印加された流体圧力の下で試料がキュベットから前方に動いて弁を通ることが可能にされる。チャネルの一部分（例えば、キュベット）から流体試料を除去するステップ１１７０において、そのようなチャネル部分が完全に空にされるように、試料の後尾端に印加される流体圧力のパラメータが慎重に修正されてよい。

流体試料がマイクロ流体チャネルのネットワークを通って伝搬し、試料に含まれた検体の測光が行われてからの、流体試料を取り扱うプロセスは、そのようなネットワークを保持するマイクロ流体チップの幾つかの実施形態を使用して実現されてよい。それらの実施形態の弁は、一般に外部弁として配置されてよい（即ち、チャネルのネットワーク全体の外側に配置されてよく、これは、例えば、ネットワークの構成要素チャネルの個々の出口部分に対して共通の、又はそれらの出口部分によって共用されているメイン出口チャネルに流体流を通すように制御する為である）。或いは、弁は、内部弁（即ち、ネットワークの個々の構成要素チャネルの出口部分を通る流体流を制御する弁）として配置されてよい。以下では更に、そのように構成された実施形態の、関連する３つの非限定的な例を、図１２、図１３Ａ及び１３Ｂ、並びに図１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを参照して説明する。そこで示される各実施態様では、ネットワークのチャネルが、複数の構造レベルを貫通するように構成され、必ずしも１つの保持レベル又は保持基板に属さない。

図１２は、マイクロ流体チップの一実施形態１２００を側面切り欠き図で概略的に示しており、ここでは、個々のチャネル１２１０（入口部分１２１０Ａ、キュベット部分１２１０Ｂ、及び出口部分１２１０Ｃを含む）が、適切な測光の為に、互いに重ねられて作用的に統合された少なくとも３つの構造層１２２０、１２３０、及び１２４０を貫通する構造になっている（実施形態１２００の側面図には２つのチャネルが示されており、それらは、図示されているようにチップの右側に構成されている１２１０と、チャネル１２１０に対してほぼ対称に配置された反対側のチャネルである）。具体的には、キュベット部分１２１０Ｂは（図示されたように）上部層１２２０に形成され、それによって、測光時に光が透過する流体測光モジュールが画定され、これは基板１２３０のマウント面に保持される。一方、キュベット１２１０Ｂにつながる入口部分１２１０Ａは、流体マニホールド層１２４０を（層１２４０のマウント面に平行な方向、及び／又はマウント面を横切る方向に）貫通し、層１２２０、１２３０のマウント面につながっている基板１２３０を貫通し、且つ、キュベット１２１０Ｂとマージされている層１２２０の少なくとも一部を通り抜けるように、方向付けられている。同様に、チャネル１２１０の出口部分１２１０Ｃは、キュベット１２１０Ｂから出て、途中で測光モジュール層１２２０、マウント基板１２３０、及び流体マニホールド層１２４０を貫通して、メイン出口チャネル（メイン出口）１２５０に達し、メイン出口１２５０は、この実施形態では、複数の構成要素流体チャネルに共通であり、これらのチャネルによって共用される。出口部分１２１０Ｃは、メイン出口１２５０にマージされる前に、外部弁１２６０に流体的に係合され、外部弁１２６０は、上述のように、閉じられたときに、出口部分１２１０Ｃを通る流体流をブロックするように構成されている（図示されているように、一例では、この目的の為にＣｌｉｐｐａｒｄ弁が使用されてよい）。層１２２０、１２３０、１２４０が作用的に統合されている間、適切な流体封止を実現する為に、これらの層の互いに向かい合う面同士の間に、ガスケット及び／又はＯリング等の表面封止層が設置されてよい。

図１３Ａ及び１３Ｂは、関連する一実施形態１３００の概略を示す。図示されるように、構成要素チャネル１３１０が入口部分１３１０Ａ、キュベット部分１３１０Ｂ、及び出口部分１３１０Ｃを含み、チャネル１３１０のこれらの部分のそれぞれは、構造層１３２０、１３３０、及び１３４０のうちの少なくとも１つに形成され、これらの構造層は（任意選択で、可逆的に）封止層１３４４Ａ、１３４４Ｂ（例えば、ガスケット等）を介して互いに統合される。ここでは、各構成要素チャネルは、流体測光モジュール又は層１３２０内に構成されている、それぞれに対応する弁と相補的になっている（図示されるように、チャネル１３１０は弁１３６０と協働する）。図１３Ｂは、チップ１３００の流体マニホールド構造層１３４０の上面図を概略的に示しており、これは、各構成要素チャネルによって共用されるメイン出口１３５０を有する（任意選択で、メイン出口１３５０は、流体貯蔵ボリューム（図示せず）につながる）。

図１４Ａ、１４Ｂ、及び１４Ｃは、図１２、１３Ａの実施形態と類似の構造を有する一実施形態１４００を示しており、異なるのは、単一のメイン出口（出口ポート）１４５０が各構成要素チャネルの個々の出口部分によって共用される点であり、メイン出口１４５０は、少なくとも一部分が測光モジュール層１４２０内にある。ここでは、個々のチャネル１４１０が、前と同様に、構造層１４２０、１４３０（これらはマウント基板である）、及び１４４０（これは流体マニホールドである）にまたがって配置された入口部分１４１０Ａを含む。実施形態１２００、１３００の構造層と同様に、構造層１４２０及び１４４０は、基板１４３０にマウントされているように示されており、それらの間に表面封止層１４４４Ａ、１４４４Ｂが配置されることが好ましく、これは、チップ１４００のネットワークの構成要素チャネルを通って流れる流体試料が漏れないようにする為である。個々のチャネル１４１０は更に、（測光モジュール層１４２０に保持される）キュベット１４１０Ｂと、少なくとも層１４２０内を通る出口部分１４１０Ｃとを含む。チャネルのネットワークの個々のチャネルのそれぞれの出口部分は、それぞれに対応する弁（１つが１４６０として示されている）と作用的に協働し、この弁は、層１４２０内に構成された、慎重に寸法決定された弁ポート（１４６０として示されている）にぴったり嵌め込まれる。
図１４Ａは、実施形態１４００の構造層１４２０の上面図を概略的に示しており、図１４Ｃは、流体マニホールド層１４４０の上面図を輪郭で示している。

実施形態１２００、１３００、及び１４００のそれぞれは、（任意選択で、使い捨ての外部貯蔵ボリューム（図示せず）に流体接続される）メイン出口を共用する複数の個別チャネルを含むように図示されているしかしながら、当然のこととして、関連する一実施態様（図示せず）の構造が、マイクロ流体ネットワークチップの構成要素チャネルのうちの少なくとも幾つかの構成要素チャネルの個々の出口部分が、対応する流体試料の流れを、外部貯蔵ボリュームに直接向けていて、共用メイン出口チャネル部分に向けないようになっていてよい。

図１１に関して概説された一般原理に従う、図１２、１３Ａ、１４Ａの実施形態のいずれの動作も、既に図８において概括された実験結果を示した。図８に示されたデータは、流体チャネル内の試料が、それぞれに対応する流体弁及び補助流体（ガス等）によって、そのような試料の両端部に同時に印加された圧力と相互作用するようにした結果として、測光の継続時間にわたって、試料の境界の内側に空気を存在させずに、流体試料を一時的且つ可逆的に静止状態にすること（即ち、試料を停止させること、及び／又は拘束すること、及び／又は空間的に安定させること）により、流体試料の空間的ドリフトが低減及び／又は解消されることの証拠になっている。実施されたソリューションの結果として、関連技術の実施形態における測光に対して生ずる持続的な問題、即ち、測定のフロアの下及び／又は上に強度測定値の大きな変調が存在し、これが、物理的に正しい結果を得る為に、取得されたデータの平均をどこでどのようにとるべきかについての不確実性につながるという問題が解決された。図８によって実証されているように、本発明の実施形態の実施の結果として、流体試料の急なドリフト（曲線部分８２０Ａを参照）だけでなく、時間的に連続するドリフト（曲線部分８４０を参照）もほぼ解消され、これが、現時点で信頼できる分析的測定の正確さ及び精度を高めることにつながる。当業者であれば容易に理解されるように、本発明の特定の実施形態において各チャネルの出力部分に専用弁が組み込まれた場合、そのような組み込みによって、更に、チャネルのネットワークの第１及び第２の構成要素チャネルの内容物の間の相互汚染の問題が解決され、これは、そのようなチャネルのそれぞれが他のチャネルと比べてどれだけのレベルの流体抵抗を有するかにかかわらない。

図１２、１３Ａ、１４Ａの実施形態（又は関連する実施形態）はいずれも、関心対象の流体試料が（例えば、チップ１２００、１３００、１４００等の）マイクロ流体チップに入れられる／送達される際に従う原理を考慮することによって、よりよく理解されるであろう。その為には、図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、及び１５Ｄを参照し、更に図９、１０Ａ、１０Ｂを参照して行われる以下の説明が、本発明のシステムとその動作原理についての更に深い理解をもたらす。図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、及び１５Ｄは、マイクロ流体チップの個々の構成要素チャネルのキュベット（例えば、キュベット９１０Ｃ等）の上流に位置するシステムの一実施形態の一部分を示しており、且つ、この部分の動作を時間を追って示しており、これが、個々のキュベットに関心対象の流体試料を充填し、そのような試料を定位置にロックして、測光中の試料の空間的ドリフトをなくすことにつながる。

具体的には、図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、及び１５Ｄは、「貯蔵及び前送り」用のウェル又は個別ボリューム１５１０を概略的に示しており、これは、マイクロ流体チップの個々のチャネルの入口部分９１０Ａの上流に位置しており、入口部分９１０Ａに流体接続されている。更に、ウェル１５１０の直前にある多方向流体弁１５２０が示されており、これを通って、ポンプ（これは、矢印で示されるように、例えば、空気圧ポンプ又は貯蔵加圧ガスシリンダであって、システムの動作中に、補助流体をウェル１５１０に、そしてキュベット９１０Ｃに送達して圧力前部１０１０を形成するように構成されている）からウェル１５１０にかけて、更には個別チャネルを通って弁９６０まで、流体接続が作用的に確立される。ウェル１５１０は、本発明の一実施形態の適正動作に必要な（図１０Ｂに示されたような）量の試料をその中に保持／包囲する寸法になっており、その入口又はアパーチャ１５１０Ａはフラップ部分１５１０Ｂで覆われている。

一実施態様では、フラップ部分は、例えば、フラップ１５１０Ｂがレスト位置にあるときにウェル１５１０のアパーチャを、ほぼ貫通できないようにウェルの内側から封止する（図１５Ａを参照）ように構成されている。言い換えると、フラップ１５１０Ｂは、ウェル１５１０の空間と周囲媒体とをつないでいるアパーチャ１５１０Ａを通って、流体がこの空間に出入りすることをほぼ阻止するように構成されている(この後の説明から理解されるように、ウェルのこの実施形態は、弁１５２０を二方向弁にしたものとともに使用されることが好ましく、これについては後述する)。関連する一実施形態では、フラップ１５１０Ｂは、例えば、残留流体のしみ出し又は漏れが、フラップとアパーチャ１５１０Ａのリムとの間で、ウェル１５１０の外側からウェル１５１０の内側への方向に起こるように構成されている（この実施形態は、弁１５２０が、以下で示されるように三方向弁として構成されている場合に使用されることが好ましい）。しかしながら、いずれの場合も、フラップ１５１０Ｂとアパーチャ１５１０Ａとの間の協働は、ウェル１５１０からの流体流を十分に制限し、ウェルの内側で圧力が増大する機械的構造になっている。フラップ１５１０Ｂ及びアパーチャ１５１０Ａは、（フラップがレスト位置にあるときにはアパーチャの開口部を覆ってアパーチャを閉じて）アパーチャを通ってウェルに入る流体の残留流量が、アパーチャを通ってウェルから出る流体の残留流量より大きくなるように機械的に協働する。一般に、フラップ１５１０Ｂは、エラストマエレメント（フラップの材料が弾性変形する範囲内で変形可能であり、例えば、シリコーンゴムであってよい）、又は剛体材料ベースのばね荷重フラップ（任意選択で、フラップとウェル１５１０Ａとの間の封止を強化する為に剛体フラップとアパーチャのリムとの間に配置されたＯリングガスケットと相補的である）（図示せず）の構造であってよい。後者の場合、フラップに荷重をかけるばねは、その弾性変形の範囲内で動作するように構成されている。

動作時には、関心対象試料１０２０が（ロボット式ピペットシステム（図示せず）の）ピペット１５２４を使用してアパーチャ１５１０Ａからウェル１５１０に送達され、ピペット１５２４は、アパーチャからウェル１５１０に慎重に挿入され、これは、図１５Ｂに示されるように、ピペット１５２４の先端をフラップ１５２０Ｂと接触させてフラップ１５２０Ｂに圧力を印加して、フラップ１５２０Ｂを適切にそらすことによって行われる。この挿入の前には、多方向弁１５２０は、ポンプからウェル１５１０の内部空間に流体圧力が送達されないように、閉じたままにされている。ピペット１５２４の先端がウェル１５１０の内部空間に入ったら、規定量の試料１０２０がウェル１５１０に加えられ、同時に、多方向弁１５２０が閉じたままにされて、補助流体１５２８が弁１５２０を通ってウェル１５１０の空間に向かう伝搬をブロックする。試料１０２０がウェル１５１０に入れられた後、ピペット１５２４がウェル１５１０から除去されて、フラップ１５１０Ｂがそのレスト位置に戻ってアパーチャ１５１０Ａをほぼ封止することが可能になる。

次に図１５Ｃを参照すると、多方向弁１５２０が開かれて、加圧された補助流体１５２８（例えば、ガス等）が弁１５２４を通り、ウェル１５１０に充填され、同時に試料１０２０を個別マイクロ流体チャネルの入口部分９１０Ａに向かって押し、更に試料１０２０をキュベット９１０Ｃに入れることが可能になる。参照符号１５３０は、キュベット９１０Ｃにつながるチャネルの中間部分に形成された、流体１５２８と試料１０２０との間の境界面を示す。流体１０２０、１５２８の、下流への（即ち、ウェル１５１０からキュベット９１０Ｃに向かう方向の）伝搬が、キュベットの下流のシステムに存在する別の流体１５３４が、開いた弁９６０を通り抜けることと同時に起こり、これと釣り合う。

図１５Ｄを参照すると、試料１０２０がキュベット９１０Ｃに充填されて、弁９６０を通過して送達され、同時に（既に図１０Ｂを参照して説明されたように）下流の流体１５３４を押すと、下流弁９６０が閉じられて、試料１０２０がシステム内に隔離される。流体経路が弁９６０によって「締め付け」られることにより、試料１０２０はキュベット９１０Ｃに対して動けなくなる。同時に、図１５Ｄに示されるように、上流の多方向弁１５２０が部分的に閉じられ／部分的に開き、又、流体１５２８がシステムに連続的に入ることがない為、試料の上流の圧力がほぼ大気圧のレベルまで低下する。或いは、上述のように、多方向弁は、試料１０２０に圧力１０１０を連続的に印加するように動作し続けることによって、試料がキュベットに対して動かないようにし、且つ、測定の完了時に試料がキュベットから除去される為に必要な圧力レベルが保存／維持されるようにすることが可能である。この状況では、測光後にキュベット９１０Ｃの試料を除去するステップは、流体１５２８の量を減らすことを必要とする。更に別の関連実施形態では、フラップ１５１０Ｂは、アパーチャ１５１０Ａを完全には封止しないで、弁９６０が閉じられた後にフラップから微量がしみ出たり、にじみ出たりするように構成されてよく、それによって、キュベットの上流から試料１０２０に印加される流体圧力がほぼ大気圧レベルになることが可能になる。一般に、且つ、本発明のアイデアによれば、ａ）「キュベット内の流体試料をロックする」のに大気圧で十分である状況では、キュベット内の流体を動かす為に上流で生成された圧力が解放されてよく、b)「キュベット内の流体試料をロックする」のに大気圧では不十分である可能性がある場合、又は、キュベットから流体試料を除去する為に貯蔵ガスの圧力を使用しなければならない場合には、キュベットの上流で生成された圧力が保持される。

本発明の概念の実施態様について、図１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、及び１５Ｈの概略図を参照して更に説明する。これらの図では、個別マイクロ流体チャネルの入口部分／出口部分（例えば、１５６０、１５６４として示されている部分）が実線で示されており、キュベット部分（例えば、１５６８）が円で示されており、弁（例えば、１５７２）が「ボウタイ」印で示されており、メイン出口チャネル部分（もしあれば。例えば、１５７６。測定済み流体試料を個別キュベットから共通廃棄物貯蔵部に送達する）が幅広のストライプ状矩形で示されている。１つのチャネルのｉ番目の部分の流体抵抗がＲｉで示されている。図１５Ｅ及び１５Ｆの概略図では、Ｒ_１で特徴付けられたチャネル部分は、キュベットに対する毛細管弁として動作するように設計されており、Ｒ_２とＲ_３の値の差は、実際には、Ｒ_１のどのチャネル部分へも逆流が起こらないようにするのにほぼ十分であるものとし、そのように選択される（最小抵抗経路）。図１５Ｇ、１５Ｈの概略図に示された構造の実施形態では、測定に使用される試料の量を最小限に抑えることに加えて、Ｒ_１のチャネル部分が、任意の入力圧力で（例えば、チャネルの径及び長さの関数である圧力低下が大きくなることにより）流量を低減する。これにより、流体試料の使用量を最小限に抑える為に弁を閉じる動作を利用することに関して、弁を通る流体を制御する、システムの能力が向上する。

本発明の実施形態の動作の妥当性の検証は、チャネルの識別されたキュベット部分に収容されて、システムの他の部分から流体的に隔離された流体（血液）試料の測光を行って、時間変化するプロセス（アッセイの化学的性質）を同時に、且つキュベットごとに個別に制御して、ヘモグロビン、グルコース、及びアルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）の濃度を測定することにより行われてきた。（特に、マイクロ流体チップの１つのチャネル又はそのチャネルの一部分を通る流体の移送を、別のチャネルを通る移送のプロセスとは別個に制御及び管理及び実現することが可能であることにより、本発明の実施形態のユーザは、別々のキュベットで別々の測定を、測定の性質に関係なく、同時に（又は時間的に重なり合うスケジュールで）実施することが可能になる。化学反応のタイプが異なれば、所要時間も異なる可能性があり、必要とされる開始条件及び／又は処理条件（例えば、温度等）も異なる可能性がある。そのような反応の非限定的な例として、速度反応及び酵素反応がある。本発明の一実施形態が、個別チャネルを通る試料の送達／保持／フラッシュのタイミングを個別制御できない場合には、これら２つのタイプの測定の一方が、他方の測定が既にその終了点に達している時間までには完了しない。）

これまでは、複数の同じ試料の測定が、従来式の臨床検査診断機器（具体的には、アボットアーキテクト（Ａｂｂｏｔｔ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔ）ｃ４０００）を使用して行われてきた。これら２つの測定の比較結果を、図１６Ａ、１６Ｂ、及び１６Ｃに示す。ここでは、従来機器で実施された測定の結果はプロットのｘ軸を指し、本発明の一実施形態による測定の結果はプロットのｙ軸を指している。本発明のシステムの並外れた性能は、濃度（ｍｇ／ｄＬ）の値によらず比較結果がほぼ直線的であることだけでなく、そのような直線的な依存関係が（ｘ軸又はｙ軸に対して）約４５度の傾きの直線で表される事実でも実証されている。当業者であればただちに理解されるように、２つの計器（又は、２つの方法体系を用いて実施された測定の結果）の間の変動係数はほぼ等価であり、実験誤差の値の範囲に十分収まる。本発明の方法を用いて達成された結果は、従来の機器で得られた結果と統計的に等価であり、これは第三者によって実証される。

上述のＩＰＭシステム（上述の方法体系による多重化マイクロ流体チップの設計を含む）の一実施形態の動作、並びにＩＰＭシステムの個々のキュベットを通る流体試料の測定の結果を表す測光データの取得及び処理に必要なステップの実施を達成する為には、有形メモリ素子に記憶された特定用途向け命令によって制御されるプロセッサの動作が必要とされる場合がある。当業者であれば容易に理解されるように、必要とされるアルゴリズム的な機能、操作、及び判断は、コンピュータプログラム命令、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせとして実施されてよい。当業者であればこれも容易に理解されるように、本発明の機能及び要素を定義する命令又はプログラムは、様々な形式でプロセッサに送達されてよく、そのような形式として、書き込み不可の記憶媒体（例えば、コンピュータ内蔵の読み出し専用メモリデバイス（例えば、ＲＯＭ）、又はコンピュータＩ／Ｏアタッチメントにより読み出し可能なデバイス（例えば、ＣＤ−ＲＯＭディスク又はＤＶＤディスク））に永続的に記憶された情報、書き込み可能な記憶媒体（例えば、フロッピーディスク、リムーバブルフラッシュメモリ、及びハードドライブ）に変更可能に記憶された情報、或いは、有線又は無線のコンピュータネットワークを含む通信媒体を通してコンピュータに運ばれる情報があり、これらに限定されない。更に、本発明はソフトウェアの形で実施されてよいが、本発明の実施に必要な機能は、任意選択で、又は代替として、一部又は全体がファームウェア及び／又はハードウェアのコンポーネントを使用して実施されてよく、例えば、組み合わせ論理、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のハードドライブ、更にはハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアのコンポーネントの何らかの組み合わせを使用して実施されてよい。

本明細書では、明確且つ簡潔な明細書が書かれることが可能であるように実施形態を記載してきたが、本発明の範囲から逸脱しない限り、実施形態を様々に組み合わせたり、分割したりしてよいものとし、これを理解されたい。特に、当然のことながら、本明細書に記載の特徴のそれぞれは、本発明の、全てでなくともほとんどの態様に適用可能である。

本開示に添付された特許請求項に記載の発明は、参照された先行技術において開示されている特徴を含めて、本開示全体に照らして評価されるべきものとする。

当然のことながら、本発明の実施形態は、測光を実施する方法を提供する。そのような方法は、（ｉ）第１の光源からの光を、対応する第１の入口から第１のキュベットに送達された第１の流体試料を収容している、対応する第１のキュベットに通して、第１の光検出器まで伝送するステップと、（ｉｉ）第２の光源からの光を、対応する第２の入口から第２のキュベットに送達された第２の流体試料を収容している、対応する第２のキュベットに通して、第２の光検出器まで伝送するステップと、（ｉｉｉ）それぞれの対応するキュベットの第１の側において、第１及び第２の流体試料の前記少なくとも一方と流体接触している、それぞれの対応する弁を閉じること、並びに、それぞれの対応するキュベットの第２の側において第１及び第２の流体試料の前記少なくとも一方を圧力下におくことによって、第１及び第２の流体試料の少なくとも一方が、それぞれの対応するキュベットに対して変位することを阻止されている間に、前記第１及び第２の流体試料を表すデータを取得するステップと、（ｉｖ）第１及び第２の出口において、圧力を維持しながら、それぞれの対応する弁を開くことによって、第１及び第２のキュベットから、それぞれの対応する第１及び第２の出口を通して、第１及び第２の流体試料を除去するステップと、を含む。なお、第１及び第２のキュベットは、第１及び第２の流体試料がキュベットを通って流れる間にキュベット内に空気ポケットがほとんど形成されないように寸法が決められている。一実施態様では、第１及び第２のキュベットは、第１及び第２のキュベットのいずれかの流体試料の除去及びその後の充填のプロセスに起因する流体試料から流体試料へのキャリオーバを最小化して、その後のデータ取得ステップの結果に物質的に影響を及ぼさないように寸法が決められている。除去するステップは、第１及び第２のキュベットの少なくとも一方から、それぞれの対応する第１及び第２の出口を通って流体試料を除去することを含み、第１及び第２のキュベットの少なくとも一方は、（ｉ）貯蔵ボリュームにつながるメイン出口チャネル、及び（ｉｉ）貯蔵ボリュームの少なくとも一方に直接、流体接続される。代替又は追加として、（ｉ）第１の光源からの光を第１のキュベットに透過させるステップ、及び（ｉｉ）第２の光源からの光を第２のキュベットに透過させるステップの少なくとも一方は、キュベットの構造が光の障害になることを最小化するジオメトリを有するキュベットに光を透過させることを含む。本方法は更に、第１及び第２の流体試料の少なくとも一方を、第１及び第２の出口のうちのそれぞれの対応する側からメイン出口チャネルに通し、同時に、メイン出口チャネルから第１及び第２の入口のうちのそれぞれの対応する側に流体が流れるのを防ぐステップを含む。一実施形態では、除去するステップは、第１及び第２の基板で形成された境界面を横切る出口チャネルに沿って第１及び第２の流体試料の少なくとも一方を流すことを含み、第１及び第２の基板は、それぞれの表面に沿って互いに統合されている。（この場合、チャネルに流すプロセスは、対応するキュベットを通る前記第１及び第２の流体試料の少なくとも一方の流れの方向を横切る方向に実施される。）関連する一実施形態では、本方法は更に、第１及び第２の流体試料の少なくとも一方を、第１及び第２のキュベットから、第１及び第２の基板で形成された境界面を横切る入口チャネルに通して、それぞれの対応するキュベットまで送達するステップを含み、第１及び第２の基板は、それぞれの表面に沿って互いに統合されている。（この場合、チャネルに流すステップは、対応するキュベットを通る前記第１及び第２の流体試料の少なくとも一方の流れの方向を横切る方向に実施される。）更に、第１及び第２の流体試料を除去するステップは、第１及び第２の流体試料を、それぞれの対応する第１及び第２の出口チャネルに通してメイン出口チャネル内に送達するプロセスを含んでよい（ここで、メイン出口チャネルは、第１及び第２の基板がそれぞれの表面に沿って互いに統合されたことによって形成された境界面を横切り、送達するステップは、対応するキュベットを通る前記第１及び第２の流体試料のいずれかの流れの方向を横切る方向に実施される）。追加又は代替として、本方法は、第１の流体試料を第１のキュベットに送達するステップを含んでよく、このステップは、そのような第１の流体試料をウェルに充填することを、ウェル内でフラップがそらされてから行うことによって行われる。（なお、ウェルは、第１のキュベットの上流に位置して、第１のキュベットに流体接続されており、フラップは、レスト位置にあるときはウェルのアパーチャをほぼ覆うこと、並びにフラップをそらしている力が除去されたらレスト位置に戻ることを行うように構成されている。）この具体例では、そらすプロセスは、フラップにピペットを押し当てて、フラップをウェルの空間内へそらすことを含んでよく、第２の側において第１及び第２の流体試料の少なくとも一方を圧力下で有するプロセスは、（ｉ）第１及び第２の入口の少なくとも一方を通して、それぞれ、第１及び第２のキュベットの少なくとも一方に作用的に接続された流体ポンプを使用して圧力を印加すること、又は（ｉｉ） 第１及び第２のキュベット並びに第１及び第２の入口を含むマイクロ流体ユニットを取り巻く大気と、それぞれの対応するキュベットの第２の側における第１及び第２の流体試料の少なくとも一方との間に流体接触を確立して、第１及び第２の流体試料の少なくとも一方に大気圧を印加することを含んでよい。本方法は更に、第１及び第２の流体試料の一方が、第１及び第２のキュベットの一方に対して変位することを防ぐステップを含んでよく、このステップに対しては、第１及び第２の流体試料の他方が、第１及び第２のキュベットの他方に対して変位することが防がれているかどうかは無関係である。

本発明の実施形態は更に、測光を実施する方法を提供する。本方法は、（ｉ）マイクロ流体チップの第１のマイクロ流体チャネルの第１のキュベットを通る第１の流体試料の流れを、第１の流体試料の中の検体の第１の測光を実施するのに十分な第１の継続時間にわたって、一時的に止めることによって、第１の流体試料を不動化し、且つ、第１のキュベットに対する第１の試料の第１の変位が起こるのを防ぐステップ（なお、前記マイクロ流体チップでは、複数の基板がそれぞれの対応する表面に沿って互いに統合されて境界面を形成している）と、（ｉｉ）ａ）第１の光源からの光を、前記境界面を貫通して延びる第１の入口チャネルを通って第１の入口から第１のキュベットに送達された第１の流体試料を収容している第１のキュベットに通して、第１の光検出器まで伝送することと、ｂ）前記第１の変位が起こるのを防いでいる間に、第１の光検出器から、前記第１の流体試料を表す第１のデータを取得することと、によって第１の測光を実施するステップと、（ｉｉｉ）第１の出口チャネルと、第１の出口チャネルと作用的に協働する第１の流体弁と、を通して、第１のキュベットから第１の流体試料を完全に除去するステップと、を含む。第１のキュベットは、第１の流体試料がキュベットを通って流れる間にキュベット内に空気ポケットがほとんど形成されないように寸法が決められてよい。一時的に止めるステップは、第１のキュベットの一方の側で第１の流体試料と流体接触している第１の流体弁を閉じることを含んでよく、一方（任意選択で）、完全に除去するステップは、第１の流体弁の上流に位置する、第１の流体試料の境界面に補助流体を接触させることによってその境界面に流体圧力を印加しながら、第１の流体弁を開くことを含む。或いは、一時的に止めるステップは、第１の流体弁の上流に位置する、第１の流体試料の境界面に補助流体を接触させている結果として、その境界面に圧力を存在させながら、同時に、第１のキュベットの下流に位置する第１の流体弁を閉じることを含んでよい。（なお、この圧力は、第１のキュベットを通る第１の流体試料の流れのベクトルの方向を向いている。）この後者の場合、第１の流体弁の上流に位置する、第１の流体試料の境界面に圧力を存在させる動作は、ｉ）境界面に作用的に接続された第２の流体ポンプを使用して圧力を印加すること、及び／又は、ｉｉ）マイクロ流体チップを取り巻く大気と、第１の入口チャネルを通る境界面との間に流体接触を確立して、境界面に大気圧を存在させることを含んでよい。なお、完全に除去するプロセスは、境界面に圧力を存在させることを続けながら第１の流体弁を開くことを含んでよい。関連する一実施形態では、本方法は、ａ）マイクロ流体チップの第２のマイクロ流体チャネルの第２のキュベットを通る第２の流体試料の流れを、第２の流体試料の中の検体の第２の測光を実施するのに十分な第２の継続時間にわたって、一時的に止めることによって、第２の流体試料を不動化し、且つ、第２のキュベットに対する第２の試料の第２の変位が起こるのを防ぐステップと、ｂ）前記第２の測光を、ｂ１）第２の光源からの光を、前記境界面を貫通して延びる第２の入口チャネルを通って第２の入口から第２のキュベットに送達された第２の流体試料を収容している第２のキュベットに通して、第２の光検出器まで伝送することと、ｂ２）第２の変位が起こるのを防いでいる間に、第２の光検出器から、前記第２の流体試料を表す第２のデータを取得することと、によって実施するステップと、を含んでよい。なお、第１及び第２の継続時間はほぼ等しく、第１の測光及び第２の測光は同時に実施される。そのような関連する実施形態では、第１の流体試料の流れを一時的に止めるプロセスと、第２の流体試料の流れを一時的に止めるプロセスは、時間的に互いに独立であり、且つ／又は、第１の流体試料の流れを一時的に止めるプロセスと、第２の流体試料の流れを一時的に止めるプロセスは同期されている。

そのような関連する実施形態では、本方法は更に、第２の出口チャネルと、第２の出口チャネルと作用的に協働する第２の流体弁と、を通して、第２のキュベットから第２の流体試料を完全に除去するステップを含んでよい。（なお、第２の流体試料の流れを一時的に止めるプロセスは、第２のキュベットの一方の側で第２の流体試料と流体接触している第２の流体弁を閉じることと、第２のキュベットの他方の側で第２の流体試料に補助流体を接触させることによって、第２のキュベットを通る第２の流体試料の流れのベクトルの方向に向けて圧力を印加することと、を含む。そのような関連する実施形態では、本方法は更に、マイクロ流体チップを通る第１の流体試料の移送と、マイクロ流体チップを通る第２の流体試料の移送とを、互いに独立に行うステップを含んでよい。特に、第１の流体試料を完全に除去するプロセスは、第１の流体試料を、第１のキュベットに流体接続された、それぞれ対応する第１のチャネルに通して、メイン出口チャネル内に送達することを含んでよく（そのようなメイン出口チャネルは境界面を横切る）、そのように送達するプロセスは、第１のキュベットを通る前記第１の流体試料の流れの方向を横切る方向に実施される。更に別の実施形態では、本方法は更に、ウェル内でフラップを空間的にそらした結果としてウェルに第１の試料を充填することによって、第１の流体試料を第１のキュベットに送達するステップを含んでよい（なお、ウェルは、第１のキュベットの上流に位置して、第１のキュベットに流体接続されており、フラップは、レスト位置にあるときはウェルのアパーチャをほぼ覆うこと、並びにフラップを空間的にそらす機能を引き起こしている力が除去されたらレスト位置に戻ることを行うように構成されている）。代替又は追加として、そらすことは、前記フラップにピペットを押し当てて、フラップをウェルの空間内へそらすことを含む。代替又は追加として、送達するステップは、ウェルの上流に配置された多方向流体弁を通してウェルに送達された第１の試料に流体圧力を印加することを含む。

本開示及び添付の特許請求項の目的の為に、提示された値、要素、特性、又は特徴の記述子を参照する際に「ほぼ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」という語句、及び同様の語句を使用することは、参照される値、要素、属性、又は特性が、必ずしも厳密に言葉どおりというわけではないものの、実際上はやはり、当業者が述べるとおりであると考えられたい、ということを強調することを意図されたものである。これらの語句は、特定の特性又は品質の記述子に適用される場合には「ほとんど（ｍｏｓｔｌｙ）」、「主に（ｍａｉｎｌｙ）」、「かなり（ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ）」、「全般的に（ｂｙ ａｎｄ ｌａｒｇｅ）」、「本質的に（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）」、「大部分又はかなりの程度まで（ｔｏ ｇｒｅａｔ ｏｒ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｘｔｅｎｔ）」、「概ね同じだが、必ずしも完全に同じではない（ｌａｒｇｅｌｙ ｂｕｔ ｎｏｔ ｎｅｃｅｓｓａｒｉｌｙ ｗｈｏｌｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅ）」という意味になり、これは、例えば、近似の言い回しを妥当に示し、特定の特性又は記述子を、その範囲が当業者によって理解されるように説明する為である。一具体例では「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「ほぼ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、及び「約（ａｂｏｕｔ）」という語句は、数値を参照して使用される場合には、特定の値に対して±２０％の範囲を表し、より好ましくは特定の値に対して±１０％、更に好ましくは±５％、最も好ましくは±２％の範囲を表す。非限定的な例として、２つの値が互いに「ほぼ等しい（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｑｕａｌ）」ということは、２つの値の差が、値自体の±２０％の範囲内であってよく、好ましくは値自体の±１０％の範囲内であってよく、より好ましくは値自体の±５％の範囲内であってよく、更に好ましくは値自体の±２％以下の範囲内であってよいことを意味する。実質的に同義の語句も同様に使用される。

これらの語句を、選択された特性又は概念の説明に使用することは、不明確であること、並びに特定の特性又は記述子に数的限定を加えることについて何らかの根拠を意味したり提供したりするものではない。当業者であれば理解されるように、そのような値、要素、又は属性の厳密な値又は特性の、そのように述べられたものからの実際の逸脱は、そのような目的の為に当該技術分野において受け入れられている測定方法を使用する場合に典型的な実験的測定誤差によって定義される数値範囲に収まるものであり、その範囲内で変動しうる。

本発明の開示された実施形態では、１つの接続された流体ネットワークの中での異なる複数の試料の化学的性質の隔離、測定キュベット及び流体ネットワークの物理特性を最低限する為の設計ルール、流体ネットワークでキュベットを繰り返し使用する為の設計ルール（気泡を発生させずに試料を充填すること、汚染をキャリオーバさせずに試料をフラッシュすることを含む）、並びに統合されたパッケージの中で（任意選択で複数の）試料を（任意選択で複数の）波長で同時に測光することについての具体的な例を説明した。例示された実施形態に対しては、本明細書に開示の発明概念から逸脱しない限り、修正や変更が行われてよい。更に、開示された態様、又はそれらの態様の各部分は、上記で挙げられていない様式で組み合わされてよい。従って、本発明は、開示された実施形態に限定されるととらえるべきではない。更に、本明細書で使用される術語は、特定の実施形態を説明することだけを目的としており、本発明の範囲を限定するものではない。
〔付記１〕
第１及び第２の基板であって、前記第１及び第２の基板の表面に沿って互いに統合されて基板のスタックを形成する前記第１及び第２の基板と、
第１の入口部分、第１のキュベット部分、及び第１の出口部分を含む第１のマイクロ流体チャネルであって、
前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方が、前記第１及び第２の基板の両方を横切る、
前記第１のマイクロ流体チャネルと、
前記出口部分に流体接続されて流体連通している第１の流体弁と、
前記第１のキュベット部分の上流に配置されて、前記第１の入口部分と流体連通している流体ウェルであって、
前記ウェルは、内部空間と、前記内部空間を、前記ウェルを取り巻く周囲媒体につなぐアパーチャと、を有し、
前記ウェルはフラップエレメントを備え、前記フラップエレメントは、レスト位置にあるときは前記ウェルの内側から前記アパーチャを可逆的に閉じ、前記周囲媒体から前記内部空間に向かって内向きに、前記フラップエレメントに力が印加されると前記アパーチャを可逆的に開くように寸法が決められている、
前記流体ウェルと、
を含む、マイクロ流体装置。
〔付記２〕
前記ウェルの上流に配置された第２の流体弁であって、前記第２の流体弁と前記ウェルとをつなぐチャネルに沿って前記ウェル内に補助流体を送達するように構成された前記第２の流体弁を更に含む、付記１に記載のマイクロ流体装置。
〔付記３〕
前記第１のキュベット部分は、前記第１の流体試料が前記第１の入口部分から前記第１のキュベット部分へ送達されたときに前記第１のキュベット部分内で気泡が形成されないように寸法が決められている、付記１に記載のマイクロ流体装置。
〔付記４〕
第２の入口部分、第２のキュベット部分、及び第２の出口部分を含む第２のマイクロ流体チャネルであって、前記第２の入口部分及び前記第２の出口部分の少なくとも一方が前記第１及び第２の基板の両方にまたがって延びる、前記第２のマイクロ流体チャネルと、
前記第１及び第２の入口部分の両方に流体接続されて、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料を受け取るメイン出口チャネルと、
を更に含む、付記１に記載のマイクロ流体装置。
〔付記５〕
前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、付記４に記載のマイクロ流体装置。
〔付記６〕
前記メイン出口部分と流体連通していて、前記メイン出口チャネルを通して前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから前記流体試料を受け取る貯蔵ボリュームを更に含む、付記４に記載のマイクロ流体装置。
〔付記７〕
前記メイン出口チャネルは前記第１及び第２の基板の両方を貫通する、付記４に記載のマイクロ流体装置。
〔付記８〕
第２の入口部分、第２のキュベット部分、及び第２の出口部分を含む第２のマイクロ流体チャネルであって、前記第２の入口部分及び前記第２の出口部分の少なくとも一方が前記第１及び第２の基板の両方にまたがって延びる、前記第２のマイクロ流体チャネルと、
前記第１及び第２の出口部分と流体連通していて、前記第１及び第２の出口部分を通して、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料をそれぞれ受け取る貯蔵ボリュームと、
を更に含む、付記１に記載のマイクロ流体装置。
〔付記９〕
前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、付記８に記載のマイクロ流体装置。
〔付記１０〕
前記スタック中の第３の基板であって、前記第１、第２、及び第３の基板のうちの少なくとも２つが、表面封止層を介して互いに統合され、前記表示封止層は接合部を流体封止するように構成されている、前記第３の基板を更に含み、
前記接合部は、前記少なくとも２つの基板を横切る、前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方によって形成される、
付記１に記載のマイクロ流体装置。
〔付記１１〕
前記第１のキュベットに光ビームを送達するように構成された光源と、
前記第１のキュベットと光連通するように配置された光検出器であって、例えば、少なくとも、前記ビームのうちの前記第１のキュベットを横切った部分を受け取る前記光検出器と、
を更に含む、付記１に記載のマイクロ流体装置。
〔付記１２〕
測光を実施する方法であって、
マイクロ流体チップの第１のマイクロ流体チャネルの第１のキュベットを通る第１の流体試料の流れを、前記第１の流体試料の中の検体の第１の測光を実施するのに十分な第１の継続時間にわたって、一時的に止めることによって、前記第１の流体試料を不動化し、且つ、前記第１のキュベットに対する前記第１の試料の第１の変位が起こるのを防ぐステップであって、
前記マイクロ流体チップでは、複数の基板がそれぞれの対応する表面に沿って互いに統合されて境界面を形成している、
前記一時的に止めるステップと、
前記第１の測光を、
第１の光源からの光を、前記境界面を貫通して延びる第１の入口チャネルを通って第１の入口から前記第１のキュベットに送達された前記第１の流体試料を収容している前記第１のキュベットに通して、第１の光検出器まで伝送することと、
前記第１の変位が起こるのを防いでいる間に、前記第１の光検出器から、前記第１の流体試料を表す第１のデータを取得することと、
によって実施するステップと、
第１の出口チャネルと、前記第１の出口チャネルと作用的に協働する第１の流体弁と、を通して、前記第１のキュベットから前記第１の流体試料を完全に除去するステップと、
を含む方法。
〔付記１３〕
前記一時的に止めるステップは、前記第１のキュベットの一方の側で前記第１の流体試料と流体接触している前記第１の流体弁を閉じることを含む、付記１２に記載の方法。
〔付記１４〕
前記完全に除去するステップは、前記第１の流体弁の上流に位置する、前記第１の流体試料の境界面に補助流体を接触させることによって前記境界面に流体圧力を印加しながら、前記第１の流体弁を開くことを含む、付記１３に記載の方法。
〔付記１５〕
前記一時的に止めるステップは、
前記第１の流体弁の上流に位置する、前記第１の流体試料の境界面に補助流体を接触させている結果として、前記境界面に圧力を存在させながら、同時に、前記第１のキュベットの下流に位置する前記第１の流体弁を閉じること
を含み、
前記圧力は、前記第１のキュベットを通る前記第１の流体試料の流れのベクトルの方向を向いている、
付記１２に記載の方法。
〔付記１６〕
前記圧力を存在させる前記ステップは、前記境界面に作用的に接続された第２の流体ポンプを使用して前記圧力を印加することを含む、
付記１５に記載の方法。
〔付記１７〕
前記圧力を存在させる前記ステップは、前記マイクロ流体チップを取り巻く大気と、前記第１の入口チャネルを通る前記境界面との間に流体接触を確立して、前記境界面に大気圧を存在させることを含む、
付記１５に記載の方法。
〔付記１８〕
前記完全に除去するステップは、前記境界面に前記圧力を存在させることを続けながら前記第１の流体弁を開くことを含む、付記１５に記載の方法。
〔付記１９〕
前記第１のキュベットは、前記第１の流体試料が前記第１のキュベットを通って流れる間、前記第１のキュベット内に空気ポケットがほぼ形成されないように寸法が決められている、付記１２に記載の方法。
〔付記２０〕
前記マイクロ流体チップの第２のマイクロ流体チャネルの第２のキュベットを通る第２の流体試料の流れを、前記第２の流体試料の中の検体の第２の測光を実施するのに十分な第２の継続時間にわたって、一時的に止めることによって、前記第２の流体試料を不動化し、且つ、前記第２のキュベットに対する前記第２の試料の第２の変位が起こるのを防ぐステップと、
前記第２の測光を、
第２の光源からの光を、前記境界面を貫通して延びる第２の入口チャネルを通って第２の入口から前記第２のキュベットに送達された前記第２の流体試料を収容している前記第２のキュベットに通して、第２の光検出器まで伝送することと、
前記第２の変位が起こるのを防いでいる間に、前記第２の光検出器から、前記第２の流体試料を表す第２のデータを取得することと、
によって実施するステップと、
を更に含み、
前記第１及び第２の継続時間はほぼ等しく、前記第１の測光及び前記第２の測光は同時に実施される、
付記１２に記載の方法。
〔付記２１〕
前記第１の流体試料の流れを一時的に止める前記ステップと、前記第２の流体試料の流れを一時的に止める前記ステップは、時間的に互いに独立である、
付記２０に記載の方法。
〔付記２２〕
前記第１の流体試料の流れを一時的に止める前記ステップと、前記第２の流体試料の流れを一時的に止める前記ステップは同期されている、
付記２０に記載の方法。
〔付記２３〕
第２の出口チャネルと、前記第２の出口チャネルと作用的に協働する第２の流体弁と、を通して、前記第２のキュベットから前記第２の流体試料を完全に除去するステップ
を更に含み、
前記第２の流体試料の流れを一時的に止める前記ステップは、
前記第２のキュベットの一方の側で前記第２の流体試料と流体接触している前記第２の流体弁を閉じることと、
前記第２のキュベットの他方の側で前記第２の流体試料に補助流体を接触させることによって、前記第２のキュベットを通る前記第２の流体試料の流れのベクトルの方向に向けて圧力を印加することと、
を含む、
付記２０に記載の方法。
〔付記２４〕
前記マイクロ流体チップを通る前記第１の流体試料の移送と、前記マイクロ流体チップを通る前記第２の流体試料の移送とを、互いに独立に行うことを更に含む、
付記２３に記載の方法。
〔付記２５〕
前記第１の流体試料を完全に除去する前記ステップは、前記第１の流体試料を、前記第１のキュベットに流体接続された、それぞれ対応する第１のチャネルに通して、メイン出口チャネル内に送達することを含み、
前記メイン出口チャネルは前記境界面を横切り、
前記送達するステップは、前記第１のキュベットを通る前記第１の流体試料の流れの方向を横切る方向に実施される、
付記１２に記載の方法。
〔付記２６〕
ウェル内でフラップを空間的にそらした結果として前記ウェルに前記第１の試料を充填することによって、前記第１の流体試料を前記第１のキュベットに送達するステップ
を更に含み、
前記ウェルは、前記第１のキュベットの上流に位置し、前記第１のキュベットに流体接続されており、
前記フラップは、レスト位置においては前記ウェルのアパーチャをほぼ覆い、且つ、前記空間的にそらすことを引き起こしている力が除去されたら前記レスト位置に戻るように構成されている、
付記１２に記載の方法。
〔付記２７〕
前記そらすことは、前記フラップにピペットを押し当てて、前記フラップを前記ウェルの空間内へそらすことを含む、付記２６に記載の方法。
〔付記２８〕
前記送達するステップは、前記ウェルの上流に配置された多方向流体弁を通して前記ウェルに送達された前記第１の試料に流体圧力を印加することを含む、付記２６に記載の方法。

Claims (27)

1. 第１及び第２の基板であって、前記第１及び第２の基板の表面に沿って互いに統合されて基板のスタックを形成する前記第１及び第２の基板と、
   第１の入口部分、第１のキュベット部分、及び第１の出口部分を含む第１のマイクロ流体チャネルであって、
   前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方が、前記第１及び第２の基板の両方を横切る、
   前記第１のマイクロ流体チャネルと、
   前記出口部分に流体接続されて流体連通している第１の流体弁と、
   前記第１のキュベット部分の上流に配置されて、前記第１の入口部分と流体連通している流体ウェルであって、
   前記ウェルは、内部空間と、前記内部空間を、前記ウェルを取り巻く周囲媒体につなぐアパーチャと、を有し、
   前記ウェルはフラップエレメントを備え、前記フラップエレメントは、レスト位置にあるときは、前記ウェルの内側から前記アパーチャを可逆的に閉じるように、かつ、前記周囲媒体から前記内部空間に向かって内向きに前記フラップエレメントに力が印加されると、前記アパーチャを可逆的に開くように、寸法が決められている、
   前記流体ウェルと、
   前記ウェルの上流に配置された第２の流体弁であって、前記第２の流体弁と前記ウェルとをつなぐチャネルに沿って前記ウェル内に補助流体を送達するように構成された前記第２の流体弁と、
   を含む、マイクロ流体装置。
2. 前記第１のキュベット部分は、流体試料が前記第１の入口部分から前記第１のキュベット部分へ送達されたときに、前記第１のキュベット部分内で気泡が形成されないように、寸法が決められている、請求項１に記載のマイクロ流体装置。
3. 第２の入口部分、第２のキュベット部分、及び第２の出口部分を含む第２のマイクロ流体チャネルであって、前記第２の入口部分及び前記第２の出口部分の少なくとも一方が前記第１及び第２の基板の両方にまたがって延びる、前記第２のマイクロ流体チャネルと、
   前記第１及び第２の入口部分の両方に流体接続されて、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料を受け取るメイン出口チャネルと、
   を更に含む、請求項１に記載のマイクロ流体装置。
4. 前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、請求項３に記載のマイクロ流体装置。
5. 前記メイン出口チャネルと流体連通していて、前記メイン出口チャネルを通して前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから前記流体試料を受け取る貯蔵ボリュームを更に含む、請求項３に記載のマイクロ流体装置。
6. 前記メイン出口チャネルは前記第１及び第２の基板の両方を貫通する、請求項３に記載のマイクロ流体装置。
7. 第２の入口部分、第２のキュベット部分、及び第２の出口部分を含む第２のマイクロ流体チャネルであって、前記第２の入口部分及び前記第２の出口部分の少なくとも一方が前記第１及び第２の基板の両方にまたがって延びる、前記第２のマイクロ流体チャネルと、
   前記第１及び第２の出口部分と流体連通していて、前記第１及び第２の出口部分を通して、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料をそれぞれ受け取る貯蔵ボリュームと、
   を更に含む、請求項１に記載のマイクロ流体装置。
8. 前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、請求項７に記載のマイクロ流体装置。
9. 前記スタック中の第３の基板であって、前記第１、第２、及び第３の基板のうちの少なくとも２つが、表面封止層を介して互いに統合され、前記表面封止層は接合部を流体封止するように構成されている、前記第３の基板を更に含み、
   前記接合部は、前記少なくとも２つの基板を横切る、前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方によって形成される、
   請求項１に記載のマイクロ流体装置。
10. 前記第１のキュベットに光ビームを送達するように構成された光源と、
    前記第１のキュベットと光連通するように配置された光検出器であって、少なくとも前記ビームのうちの前記第１のキュベットを横切った部分を受け取る前記光検出器と、
    を更に含む、請求項１に記載のマイクロ流体装置。
11. 第１及び第２の基板であって、前記第１及び第２の基板の表面に沿って互いに統合されて基板のスタックを形成する前記第１及び第２の基板と、
    第１の入口部分、第１のキュベット部分、及び第１の出口部分を含む第１のマイクロ流体チャネルであって、
    前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方が、前記第１及び第２の基板の両方を横切る、
    前記第１のマイクロ流体チャネルと、
    前記出口部分に流体接続されて流体連通している第１の流体弁と、
    前記第１のキュベット部分の上流に配置されて、前記第１の入口部分と流体連通している流体ウェルであって、
    前記ウェルは、内部空間と、前記内部空間を、前記ウェルを取り巻く周囲媒体につなぐアパーチャと、を有し、
    前記ウェルはフラップエレメントを備え、前記フラップエレメントは、レスト位置にあるときは、前記ウェルの内側から前記アパーチャを可逆的に閉じるように、かつ、前記周囲媒体から前記内部空間に向かって内向きに前記フラップエレメントに力が印加されると、前記アパーチャを可逆的に開くように、寸法が決められている、
    前記流体ウェルと、
    第２の入口部分、第２のキュベット部分、及び第２の出口部分を含む第２のマイクロ流体チャネルであって、前記第２の入口部分及び前記第２の出口部分の少なくとも一方が、前記第１の基板及び前記第２の基板の両方を横切って延びている、前記第２のマイクロ流体チャネルと、
    前記第１及び第２の入口部分の両方に流体接続され、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料を受け取るメイン出口チャネルと
    を含む、マイクロ流体装置。
12. 前記ウェルの上流に配置された第２の流体弁であって、前記第２の流体弁と前記ウェルとをつなぐチャネルに沿って前記ウェル内に補助流体を送達するように構成された前記第２の流体弁、
    を更に含む、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
13. 前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
14. 前記メイン出口チャネルと流体連通していて、前記メイン出口チャネルを通して前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから前記流体試料を受け取る貯蔵ボリュームを更に含む、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
15. 前記メイン出口チャネルは前記第１及び第２の基板の両方を貫通する、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
16. 前記スタック中の第３の基板であって、前記第１、第２、及び第３の基板のうちの少なくとも２つが、表面封止層を介して互いに統合され、前記表面封止層は接合部を流体封止するように構成されている、前記第３の基板を更に含み、
    前記接合部は、前記少なくとも２つの基板を横切る、前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方によって形成される、
    請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
17. 前記第１のキュベットに光ビームを送達するように構成された光源と、
    前記第１のキュベットと光連通するように配置された光検出器であって、少なくとも前記ビームのうちの前記第１のキュベットを横切った部分を受け取る前記光検出器と、
    を更に含む、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
18. 第１及び第２の基板であって、前記第１及び第２の基板の表面に沿って互いに統合されて基板のスタックを形成する前記第１及び第２の基板と、
    第１の入口部分、第１のキュベット部分、及び第１の出口部分を含む第１のマイクロ流体チャネルであって、
    前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方が、前記第１及び第２の基板の両方を横切る、
    前記第１のマイクロ流体チャネルと、
    前記出口部分に流体接続されて流体連通している第１の流体弁と、
    前記第１のキュベット部分の上流に配置されて、前記第１の入口部分と流体連通している流体ウェルであって、
    前記ウェルは、内部空間と、前記内部空間を、前記ウェルを取り巻く周囲媒体につなぐアパーチャと、を有し、
    前記ウェルはフラップエレメントを備え、前記フラップエレメントは、レスト位置にあるときは、前記ウェルの内側から前記アパーチャを可逆的に閉じるように、かつ、前記周囲媒体から前記内部空間に向かって内向きに前記フラップエレメントに力が印加されると、前記アパーチャを可逆的に開くように、寸法が決められている、
    前記流体ウェルと、
    第２の入口部分、第２のキュベット部分、及び第２の出口部分を含む第２のマイクロ流体チャネルであって、前記第２の入口部分及び前記第２の出口部分の少なくとも一方が、前記第１の基板及び前記第２の基板の両方を横切って延びている、前記第２のマイクロ流体チャネルと、
    前記第１及び第２の出口部分と流体連通していて、前記第１及び第２の出口部分を通して、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料をそれぞれ受け取る貯蔵ボリュームと、
    を含む、マイクロ流体装置。
19. 前記ウェルの上流に配置された第２の流体弁であって、前記第２の流体弁と前記ウェルとをつなぐチャネルに沿って前記ウェル内に補助流体を送達するように構成された前記第２の流体弁、
    を更に含む、請求項１８に記載のマイクロ流体装置。
20. 前記第１のキュベット部分は、流体試料が前記第１の入口部分から前記第１のキュベット部分へ送達されたときに、前記第１のキュベット部分内で気泡が形成されないように、寸法が決められている、請求項１８に記載のマイクロ流体装置。
21. 前記第１及び第２の入口部分の両方に流体接続されて、前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから流体試料を受け取るメイン出口チャネル、
    を更に含む、請求項１８に記載のマイクロ流体装置。
22. 前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、請求項２１に記載のマイクロ流体装置。
23. 前記メイン出口チャネルと流体連通していて、前記メイン出口チャネルを通して前記第１及び第２のキュベット部分のいずれかから前記流体試料を受け取る貯蔵ボリュームを更に含む、請求項２１に記載のマイクロ流体装置。
24. 前記メイン出口チャネルは前記第１及び第２の基板の両方を貫通する、請求項２１に記載のマイクロ流体装置。
25. 前記第１のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送と、前記第２のマイクロ流体チャネルを通る流体の移送とが互いに独立に行われるように構成されている、請求項１８に記載のマイクロ流体装置。
26. 前記スタック中の第３の基板であって、前記第１、第２、及び第３の基板のうちの少なくとも２つが、表面封止層を介して互いに統合され、前記表面封止層は接合部を流体封止するように構成されている、前記第３の基板を更に含み、
    前記接合部は、前記少なくとも２つの基板を横切る、前記第１の入口部分及び前記第１の出口部分の少なくとも一方によって形成される、
    請求項１８に記載のマイクロ流体装置。
27. 前記第１のキュベットに光ビームを送達するように構成された光源と、
    前記第１のキュベットと光連通するように配置された光検出器であって、少なくとも前記ビームのうちの前記第１のキュベットを横切った部分を受け取る前記光検出器と、
    を更に含む、請求項１８に記載のマイクロ流体装置。

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