JP7308885B2 - 音響操作を用いるマイクロ流体デバイスおよびシステム - Google Patents

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関連出願への相互参照
この出願は、２０１５年６月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／１８４，５２６号への優先権及び利益を請求し、その開示はその全体において参照によって本明細書に組み込まれる。

一般的に、この開示は、マイクロ流体デバイスにおける粒子、液滴及び／又は流体の音響操作に関する。より具体的には、この開示は、表面音響波を用いたマイクロ流体デバイスにおける粒子、液滴及び／又は流体の音響操作に関する。

粒子分離は、多くの生物学的及び生物医学的用途にとって大きな関心ごとである。流体力学及びバルク音響に基づいた技術は、シース流体内でサンプルコア流れを集束するために用いられてきた。流体力学的集束に関して、シース流れを実装するために採用されてきた従来の装置は、比較的複雑なデザインを有し、製造するのが比較的困難である。サイズ及びマイクロ流体チップにおける密度に基づいた粒子の集束を提供し得るバルク音響波（ＢＡＷ）技術は典型的には、マイクロ流体チャネルが、（ケイ素及びガラス等の）優れた音響反射特性を有する材料で形成されることを要求する。運の悪いことに、いくつかのより安価で、より一般的に使用される、ポリマー材料は、一般的にこのような優れた音響反射特性を有さない。さらに、ＢＡＷ変換器は、かさばることがある。

より最近では、表面音響波（ＳＡＷ）技術は、マイクロ流体チャネル内を流れる粒子を集束する、操作する及び／又は分離するために発展してきた。ＳＡＷは優先的に、材料のバルクを通るよりも材料の表面に沿って伝わる（一般的に、音響波の振幅は、材料の表面に対して横方向に指数関数的に減衰する）。マイクロ流体チャネル内で流体内へのＳＡＷｓの「漏れ」は、流体における圧力勾配及び／又は流体の流動をもたらす。音響粒子操作は、それが粒子の電荷、極性又はラベリングに依存しないので、事実上任意のタイプの粒子に適用され得る。

一般的に、表面音響波は、弾性固体基板の、応力の無い平面に沿って伝搬する。表面音響波は、基板内への本質的に指数関数的な振幅の減衰を有するので、基板の変位の大部分は、表面の約１つの波長内で生じる。

表面音響波は、圧電基板によって支えられる嵌合変換器（ＩＤＴ）を用いて生成され得る。変換器は、インターロッキング歯又は指を有する２つのくし形の電極で形成され得る。ＩＤＴは、周期的に変化する電気信号を機械的振動又は材料の表面に沿って伝わることが可能な音響波に変換する。ＩＤＴによって生成されるＳＡＷの周波数は、ＩＤＴの歯又は指の周期的な間隔を制御することによって制御され得る。非限定的な例として、圧電基板は、ニオブ酸リチウム等の強誘電材料で形成され得る。

ＳＡＷ技術は、定在表面音響波（ＳＳＡＷ）、又は、進行若しくは流動表面音響波（ＴＳＡＷ）を含み得る。例えば、ＳＳＡＷは、マイクロ流体チャネルの反対側上の基板の上に配され得るＩＤＴｓのペアを用いて生成され得て、粒子集束領域がＳＳＡＷ発生器の間に画定される。ＳＳＡＷは、粒子集束領域における流体内で、定在圧力波、つまり、ノード又はアンチノードと関連する圧力の力又は勾配、を誘起して、これらの勾配は、浮遊粒子を操作するために用いられ得る。

Ｈｕａｎｇ等への米国特許第８，５７３，０６０は、チャネル内で流れるサンプルと関連する粒子がＳＳＡＷの効果によってチャネルの粒子集束領域内で濃縮されるマイクロ流体デバイスを開示する。（ＵＳ８，５７３，０６０からとられる）従来技術の図１を参照すると、定在表面音響波集束装置は、２つのＩＤＴｓの間に位置付けられ且つ基板へ結合された層において形成されるマイクロ流体チャネル、及び、圧電基板の上に配されるＩＤＴｓのペアとして概略的に示される。ＩＤＴｓ１８、２０のペアは、干渉表面音響波を生成し、それによってチャネル１０内で圧力ノード（又はアンチノード）を備える定在表面音響波を生成する。チャネル１０内で流れる流体媒体１３内で浮遊した粒子１２は、それらが粒子集束領域を通って流れるとき、チャネルの中心に位置する圧力ノードで狭い粒子流１４へ集束される。図１の下部は、マイクロ流体チャネルの拡大断面を概略的に示して、どのようにチャネル内部の定在表面音響波圧力場が圧力ノードで粒子を収集することを誘起するかを示す。２０１３年１１月５日に発行された、米国特許第８，５７３，０６０（米国シリアル第１２／６３１，０５９）は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

Ｗｅｉｔ等への米国特許公報第２０１３／０２１３４８８は、ＴＳＡＷを用いて液滴又は粒子をソートするためのマイクロ流体デバイスを開示する。米国８，５７３，０６０のように、米国２０１３／０２１３４８８が、表面音響波は、圧電基板等の材料へ結合されたＩＤＴ等の表面音響波発生器を用いて生成され得ることを開示する。しかしながら、米国８，５７３，０６０とは対称的に、ＵＳ２０１３／０２１３４８８は、干渉表面音響波及び付随する定在表面音響波（ＳＳＡＷ）を生成するためにＩＤＴを用いず、むしろ進行表面音響波（ＴＳＡＷ）を生成する。（米国２０１３／０２１３４８８からとられる）従来技術の図２を参照すると、ＴＳＡＷは、圧電基板（１）の表面の上を伝播し、縦波としてマイクロ流体チャネル（４）内で流体内へ漏れる。この漏れた縦波は、バルク流体の圧縮率の結果として音響流動を引き起こす。音響的に流動したバルク流体の液滴又はプラグ内に位置する粒子は、液滴によって除去され得る。ＩＤＴへの適用電圧を制御することによってマイクロ流体チャネル内の流体の流動が生成され得、特定のチャネル又は領域へマイクロ流体チャネル内の選択された液滴を個別に向ける又はソートするために用いられ得る。このようにして、進行表面音響波は、粒子ごとの基準上で粒子スイッチとしての役割を果たし得る。図２では、ＳＡＷは、水／ガラス結合領域を介してマイクロ流体チャネル（４）へ追加的に結合されて示される。圧電基板（１）に沿って進行するＳＡＷは、水の層（２）内へ縦波としてとして屈折され、その後、ガラスの層（３）内へ横波として屈折される。ガラス層（３）の上部で、波は、再び屈折され、水が満たされたチャネル（４）に入り、示されるように音響流動を引き起こす。米国特許公報第２０１３／０２１３４８８（２０１１年８月２３日に発行された、米国シリアル第１３／８１８，１４６）は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

Ｇｕｌｄｉｋｅｎ等への米国特許公報第２０１４／０００８３０７は、定在表面音響波を用いてチャネル内に流れる粒子を集束し且つ分離するための２段階マイクロ流体デバイスを開示する。２段階マイクロ流体デバイスは、粒子集束段階、及び、粒子集束段階の下流に位置する粒子分離段階を両方有する。米国８，５７３，０６０のＳＳＡＷと同様に、粒子集束段階は、チャネルの中央において単一の圧力ノード（又はアンチノード）へ粒子を集束するための定在表面音響波を生成するＩＤＴｓのペアを含む。粒子分離段階は、定在表面音響波を生成もするＩＤＴｓの第２のペアを含む。しかしながら、この粒子分離段階では、ＳＳＡＷは、チャネル内で複数の圧力ノード及びアンチノードの周期的分布を形成し、それによって、複数のノード又はアンチノードに位置合わせされた複数の粒子流内へチャネルの長さに沿って粒子が流れるときに粒子を分ける。粒子は、それらの体積、密度、圧縮率又は他の音響コントラスト因子に基づいて分離され得る。粒子分離段階の下流では、粒子の様々な分離された流れが、流れに位置合わせされた複数の収集出口内へ流れ得る。Ｇｕｌｄｉｋｅｎはまた、定在表面音響波を生成するためにＩＤＴｓを用いてチャネル内に流れる粒子を集束し且つ分離するための２段階マイクロ流体デバイスを製造し且つ統合するための方法を記載する。米国特許公報第２０１４／０００８３０７（２０１２年３月３０日に発行された、米国シリアル第１４／００７，４８３）は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

調整可能であるＩＤＴｓもまた発展されてきた。Ｄｉｎｇ等への米国特許公報第２０１３／０１９２９５８は、可変周波数、又は、それらの指周期において勾配を有する”チャープ”ＩＤＴｓを開示し、入力周波数が変えられるときに周波数の範囲にわたってそれらが共鳴することを可能にする。単一ペアのチャープＩＤＴｓの入力周波数を変えることによって、圧力ノードは、マイクロ流体チャネルにわたって異なる場所で生成され得て、選択された入力周波数に応じて、チャネル内で流れる粒子が特定の収集チャネルへ向かうようにされ得る。他の一つの実施形態では、チャープＩＤＴｓの直交配置されたペアは、圧力ノード（又はアンチノード）を有するＳＳＡＷｓを生成し得、その位置は、ＩＤＴｓへの入力周波数を変えることによって正確に調整され得る。米国特許公報第２０１３／０１９２９５８（２０１３年１月３１日に出願された、米国シリアル第１３／７５５，８６５）は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

Ｄｉｎｇ等への米国特許公報第２０１４／００３３８０８は、流路の縦軸に斜めに位置合わせされた圧力ノード（又はアンチノード）を有するＳＳＡＷを生成するためのＩＤＴｓのペアを開示する。そのため、チャネルを下って進行する特定の粒子は、斜めに位置合わせされた圧力ノード（又はアンチノード）によって生成される音響放射力に起因してチャネル内で再配置されるであろう。米国特許公報第２０１４／００３３８０８（２０１３年７月３１日に出願された、米国シリアル第１３／９９５，７０９）は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

Ｗｅｉｔｚ等へのＰＣＴ公開ＷＯ２０１４／００４６３０は、「進行」又は「シフト」定在表面音響波（ＴＳＳＡＷ）を生成するためにＩＤＴｓのペアを用いることを開示する。上記で議論された米国８，５７３，０６０は、他と同じ周波数を有する表面音響波を各々生成するＩＤＴｓのペアを採用して、これらの表面音響波の干渉が定常圧力ノード又はアンチノードを生成するようになる。ＷＯ２０１４／００４６３０は他からわずかに異なる周波数を有する表面音響波を各々が生成するＩＤＴｓのペアを採用することを開示する。周波数におけるこのわずかなミスマッチは、ＩＤＴｓのペアの内の一つへ向かってゆっくりシフトする又は移動する圧力ノードを有する定在波を生成する。ＰＣＴ公報ＷＯ２０１４／００４６３０（２０１３年６月２６日に出願された、出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０４７８２９）は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

上記で引用した文献のいずれも、単一チップ上に設けられた複数のチャネルに関するＳＡＷ技術の使用を開示していない。

本開示の態様によると、マイクロ流体粒子処理チップアセンブリは、基板、基板において形成された複数の流路、及び、基板の上に形成された複数のスイッチング表面音響波発生器を含み得る。各流路は、流路内で粒子の流れを集束するための集束領域、集束領域の少なくとも部分的に下流の取り調べ領域、及び、取り調べ領域の少なくとも部分的に下流のスイッチング領域を含み得る。各スイッチング表面音響波発生器は、複数の流路の内の少なくとも一つと関連し得、且つ、基板における表面音響波及び流路のスイッチング領域における流れにおいて圧力パルスを生成するように構成され得る。マイクロ流体チップアセンブリは、基板の上に形成された複数の減衰素子をさらに含み得、各減衰素子は、複数のスイッチング表面音響波発生器の内の１つと関連し得、且つ、基板を通る表面音響波の伝送を減衰するように構成され得る。

他の態様によると、マイクロ流体粒子処理チップアセンブリは、基板に形成される流路を有する基板、及び、基板の上に形成される少なくとも一つのスイッチング表面音響波発生器を含み得る。流路は、スイッチング領域を有し得、基板の上に形成された少なくとも一つのスイッチング表面音響波発生器は、流路のスイッチング領域と関連し得る。少なくとも一つのスイッチング表面音響波発生器は、基板における複数の表面音響波及び流路のスイッチング領域における流れにおいて複数の圧力パルスを生成するように構成され得る。複数の表面音響波が連続して生成され得、複数の圧力パルスが、流路に沿って長手方向に間隔が置かれ得る。さらに、少なくとも一つのスイッチング表面音響波発生器は、異なる周波数を有する複数の表面音響波を生成するように構成され得る。

いくつかの態様によると、マイクロ流体粒子処理チップアセンブリは、基板、基板に形成される少なくとも一つの流路、及び、基板の上に形成されるスイッチング表面音響波発生器を含み得る。流路は、取り調べ領域、スイッチング領域及び分岐チャネルを有し得る。取り調べ領域内の流れは、第１の流れ方向を有し得、第１の分岐チャネル内の流れは、分岐流れ方向を有し得る。スイッチング表面音響波発生器は、流路のスイッチング領域と関連し得、且つ、基板における表面音響波及び流路のスイッチング領域における流れにおいて圧力パルスを選択的に生成するように構成され得る。生成された表面音響波は、分岐チャネルの分岐流れ方向に実質的に位置合わせされ得る。代わりに及び／又は追加的に、表面音響波は、取り調べ領域内で第１の流れ方向に実質的に位置合わせされ得る。さらに、基板は、複数の実質的に同一の流路を含み得、スイッチング表面音響波発生器は、複数の流路の各々に関して基板において表面音響波を選択的に生成するように構成され得る。

特定の態様によると、マイクロ流体粒子処理チップアセンブリは、基板に形成される流路を有する基板、及び、基板の上に形成されるスイッチング表面音響波発生器を含み得る。流路は、流路内で粒子の流れを集束するための集束領域、集束領域の少なくとも部分的に下流の取り調べ領域、及び、取り調べ領域の少なくとも部分的に下流のスイッチング領域を含み得る。スイッチング表面音響波発生器は、流路と関連し得、且つ、基板における表面音響波及び流路のスイッチング領域における流れにおいて圧力勾配を生成するように構成され得る。例えば、スイッチング表面音響波発生器は、定在表面音響波（ＳＳＡＷ）に及び／又は進行定在表面音響波（ＴＳＳＡＷ）と関連して流路において圧力勾配を生成し得る。圧力勾配に起因してマイクロ流体チャネル内で粒子の上で発せられた音響放射力は、より高い圧力からより低い圧力の領域（定在表面音響波のノード及びアンチノード）へ粒子を動かし得る。さらに、基板は、複数の実質的に同一の流路を含み得、一以上のスイッチング表面音響波発生器は、複数の流路の各々に関して基板において表面音響波を生成するように構成され得る。

さらに他の態様によると、マイクロ流体粒子処理システムは、マイクロ流体チップアセンブリ及び粒子処理機器を含み得る。マイクロ流体チップアセンブリは、基板において形成された複数の流路が設けられたチップ基板を含み得る。各流路は、流路内で粒子の流れを集束するための集束領域、集束領域の少なくとも部分的に下流の検査領域、及び、検査領域の少なくとも部分的に下流のスイッチング領域を有し得る。粒子処理機器は、スイッチング基板において少なくとも一つの表面音響波を生成するように構成され且つ機器と関連したスイッチング基板の上で形成されたスイッチング表面音響波発生器アセンブリを含み得る。マイクロ流体チップアセンブリは、粒子処理機器を備える少なくとも一つのスイッチング結合素子を介して作動係合のために構成され得て、作動係合は、少なくとも一つの流路の少なくとも一つのスイッチング領域へスイッチング表面音響波発生器アセンブリから音響エネルギーの伝送を提供し得る。伝送された音響エネルギーは、流路のスイッチング領域における流れにおいて圧力パルス又は圧力勾配を生成し得る。マイクロ流体チップアセンブリはさらに、粒子処理機器からの離脱のために構成され得る。追加的に、スイッチング表面音響波発生器アセンブリは、複数のスイッチング表面音響波アクチュエータを含み得る。

スイッチング結合素子は、スイッチング表面音響波発生器アセンブリからマイクロ流体チップアセンブリへ音響エネルギーを伝送するように提供され得る。スイッチング結合素子は、コンフォーマブルであり得、且つ、流体又はゲルを含み得る。代わりに、スイッチング結合素子は、可逆的に凝固及び液化するエポキシを含み得る。さらに、スイッチング透過素子、例えばマイクロ流体チップアセンブリのスーパーストレート層が一体的に設けられた突出要素は、少なくとも一つの流路の少なくとも一つのスイッチング領域へスイッチング表面音響波発生器アセンブリから音響エネルギーを向かわせるように提供され得る。

それに沿って表面音響波が進行するスイッチング基板の表面は、平坦又は非平坦、例えば湾曲した若しくはねじれていることがある。

粒子処理機器は、流路の集束領域における流れにおいて定在圧力波及び集束基板において表面音響波を生成するように構成され且つ粒子処理機器と関連した集束基板の上に形成された集束表面音響波発生器アセンブリをさらに含み得る。

マイクロ流体チップは、チップ基板の上に形成された複数の減衰素子をさらに含み得る。各減衰素子は、複数の流路の内の一つと関連し得、且つ、チップ基板を通るスイッチング表面音響波の伝送を減衰するように構成され得る。

マイクロ流体チップアセンブリは、流体的に密封されたカートリッジの部品として提供され得る。

特定の態様によると、粒子処理システムは、粒子の流れを受け取るように構成された分岐流路と、分岐流路の第１の出力分岐チャネルと第２の出力分岐チャネルとの間で粒子を選択的にソートするように構成された粒子ソーターとを有するマイクロ流体ソートモジュールと；ソートされたサンプルの統計ベースの特性を決定することによってソート操作の性能をモニタリングするように構成されたソートモニタリングシステム、を含み得、ソートモニタリングシステムは、ソートされたサンプルの統計ベースの特性をリアルタイム評価するように構成され、ソーティングモニタリングシステムは、スイッチング最適化アルゴリズムを含む。粒子処理システムは、ソートモニタリングシステムの出力に応答するプログラム可能コントローラを含み得る。プログラム可能コントローラは、ソートされたサンプルの統計ベースの特性に基づいて粒子処理システムの一以上の操作を制御するように構成され得る。例えば、プログラム可能コントローラは、所望のソート性能に実際のソート性能を位置合わせするために、スイッチング機構に適用される一以上の入力駆動信号を調節するように構成され得る。

開示される装置及び方法の特定の実施形態は、以下にまとめられる。これらの実施形態は、本開示の範疇を限定する意図はなく、むしろ例示的実施形態の説明としての役割を果たす。特許請求の範囲は、これらのまとめとは異なる様々な形及び実施形態を包含し得る。

本開示の例示的実施形態は、添付の図面を参照してさらに説明される。

上面図及び拡大された側面図の両方と共に、従来技術の定在表面音響波集束装置を概略的に示す。 従来技術の進行表面音響波集束装置を概略的に示す。 本開示の態様による例示的な粒子処理システムを概略的に示す。 本開示の態様による例示的な粒子取り調べシステムを概略的に示す。 本開示の態様による例示的なマイクロ流体チップを、少なくとも部分的に概略的に、示す。 本開示の態様によるカートリッジに操作的に関与され且つ粒子処理機器に操作的に関与されたマイクロ流体チップを含む例示的な流体システムを概略的に示す。 本開示の他の態様によるカートリッジに操作的に関与され且つ粒子処理機器に操作的に関与されたマイクロ流体チップを含む例示的な流体システムを概略的に示す。 本開示の態様による、スイッチング領域の拡大図を備えた、マイクロ流体チップの一部の斜視図を概略的に示す。 一態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の付近のマイクロ流体チップの断面を概略的に示す。 他の一つの態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の付近のマイクロ流体チップの断面を概略的に示す。 さらに他の一つの態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の付近のマイクロ流体チップの断面を概略的に示す。 本開示の態様による、スイッチング領域の拡大図を備えた、マイクロ流体チップの一部の斜視図を概略的に示す。 一態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の付近のマイクロ流体チップの断面を概略的に示す。 他の一つの態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の付近のマイクロ流体チップの断面を概略的に示す。 さらに他の一つの態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の付近のマイクロ流体チップの断面を概略的に示す。 本開示の態様によるマイクロ流体チップの一部の上面図を概略的に示す。 図９Ａの実施形態の変形によるマイクロ流体チップの一部の斜視図を概略的に示す。 本開示の態様によるマイクロ流体チップの一部の斜視図を概略的に示す。 本開示の態様によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の上面図を概略的に示す。 図１１Ａの実施形態の変形によるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の上面図を概略的に示す。 本開示の他の態様によるマイクロ流体チャネルのペアと関連するスイッチング領域の上面図を概略的に示す（下のマイクロ流体チャネルは上のマイクロ流体チャネルの変形を示す）。 本開示のさらなる態様による、スイッチング領域の拡大図を備えた、マイクロ流体チップの一部の斜視図を概略的に示す。 図１３Ａの実施形態の変形によるマイクロ流体チップの一部の上面図を概略的に示す。 本開示の態様によるマイクロ流体チップの一部の上面図を概略的に示す。 図１４Ａの実施形態の変形によるマイクロ流体チップの一部の上面図を概略的に示す。 本開示の特定の態様によるマイクロ流体チップの一部の上面斜視図を概略的に示す。 本開示の態様によるマイクロ流体チップの一部におけるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の上面図を概略的に示す。 本開示の他の態様によるマイクロ流体チップの一部におけるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の上面図を概略的に示す。 本開示の他の態様によるマイクロ流体チップの一部におけるマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の上面図を概略的に示す。 本開示の他の態様によるマイクロ流体チャネルの集束領域の上面図を概略的に示す。 図１７Ａの実施形態の変形によるマイクロ流体チャネルの集束領域の上面図を概略的に示す。 本開示の態様による複数のＳＡＷ生成装置へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 図１８Ａの実施形態の変形による複数のＳＡＷ生成へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様による複数のＳＡＷ生成装置へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 図１９Ａの実施形態の変形による複数のＳＡＷ生成装置へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様による複数のＳＡＷ生成装置へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様による複数のＳＡＷ生成装置へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様による複数のＳＡＷ生成装置へスイッチング領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様によるＳＡＷ生成装置へスイッチング領域及び集束領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様によるＳＡＷ生成装置へスイッチング領域及び集束領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様によるＳＡＷ生成装置へスイッチング領域及び集束領域において動作可能に関与されたマイクロ流体チップの一部の上面図（ａ）及び側面図（ａ）を概略的に示す。 本開示の態様によるスイッチング最適化アルゴリズムを備えるソートモニタリングアルゴリズムの実施形態を示すフローチャートである。

以下で説明され図面において示される様々な特徴及び特徴の組み合わせは異なって配され及び／又は組織化され得て、いまだに本開示の精神及び範疇内である実施形態をもたらすことが留意されるべきである。さらに、図面における構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、必ずしも比例して表されるのではなく、関連する原則を明確に示すときことに代わりに重点が置かれる。よりさらに、様々な特徴は、説明を簡単にするために特定の図面において示されないことがある。追加的に、層間若しくは他の構成要素の後ろのアイテムを説明する若しくは示す目的のために、又は、特定のこれらの図面における視点を一般的に簡単にするために、様々な構成要素又は要素は、透明及び／又はクロスハッチングとして示されることがある、又は、他の標準的な図面技術が存在しないことがある。開示されるシステム、アセンブリ及び方法を作製する及び使用することにおいて当業者を支援するために、添付の図面への参照が為される。

本開示は、様々な修正及び代替形態によって具体化され得る一方で、特定の実施形態が、図面において示され、例示的な実施例によって本明細書で説明される。図面及び詳細な説明は、開示される特定の形態へ特許請求の範囲の範疇を限定することが意図されておらず、特許請求の範囲の精神及び範疇内に入るすべての修正、代替及び等価物は覆われるように意図されることが理解されるべきである。

マイクロ流体チップ又は他のフローセルを組み込むマイクロ流体粒子分析及び／又はソーティングシステムは、いくつかの実施形態に従って、輸血、骨髄移植及び／又は結集される末梢血インプラント等の、セルベースの治療を可能にする治療用医療機器としての多種多様な用途を有し得る。マイクロ流体システムの実施形態は、例えば、プロトコル及び必要な試薬と無関係なセルによる電磁放射又は光の相互作用（例えば、散乱、反射、及び／又は自家蛍光）によって決定されるような固有の特性に基づいて粒子を分析、処理及び／又は選択することが可能であり得る。いくつかの好ましい実施形態によると、マイクロ流体システムは、マイクロ流体チップ又は他のフローセルを含む閉じられた、殺菌された、使い捨てのカートリッジを採用し得て、サンプル流体と接触するすべての表面が、ユーザーから及び／又は非使い捨て機器から隔離されるようになる。理想的には、マイクロ流体システムは、高速で粒子を分析及び／又は処理する。理想的には、マイクロ流体ソーティングシステムはまた、高収率、高純度及び高効率で、ソートされた粒子を送達する。

本明細書で説明される特定の実施形態は、流路において、特に、マイクロ流体デバイスにおけるマイクロチャネルにおいて粒子を操作するためのシステム及び方法に関する。

本明細書で用いられるように、「粒子」との用語は、細胞（例えば、血小板、白血球、腫瘍細胞、胚細胞、精子等）、細胞小器官並びに多細胞生物を含むが、それらに限定されるものではない。粒子は、リポソーム、プロテオリポソーム、酵母、バクテリア、ウイルス、花粉、藻類又は同様のものを含み得る。追加的に、粒子は、遺伝物質、ＲＮＡ、ＤＮＡ、フラグメント、たんぱく質等を含み得る。粒子はまた、非生物学的粒子を指し得る。例えば、粒子は、金属、鉱物、高分子物質、ガラス、セラミック、複合材料又は同様のものを含み得る。粒子はまた、合成ビーズ（例えば、ポリスチレン）、例えば、蛍光色素結合抗体が設けられたビーズを指し得る。

本明細書で用いられるように、「マイクロ流体システム」との用語は、マイクロスケールの寸法を有する少なくとも一つの流体チャネルを含むシステム又は装置を指す。マイクロ流体システムは、流体サンプル及び／又は流体サンプル内の粒子を、取り扱う、処理する、検出する、分析する、噴出する及び／又はソートするように構成され得る。本明細書で用いられるような「チャネル」との用語は、液体及び気体等の流体の移動を可能にする媒体又は基板を通って又はそれらにおいて形成される経路を指す。「マイクロチャネル」との用語は、約１．０μｍと約２０００μｍとの間、好ましくは約２５μｍと約５００μｍとの間、最も好ましくは約５０μｍと約３００μｍとの間の範囲における断面寸法を有する、好ましくはマイクロ流体システム又は装置において形成される、チャネルを指す。当業者は、所望の用途に関してマイクロチャネルの適切な容積及び長さを決定することができるであろう。上記範囲は、上限又は下限として上記引用された値を含むことが意図される。一般的に、マイクロチャネルは、任意の選択された断面形状、例えば、Ｕ型、Ｄ型、長方形、三角形、楕円形／卵形、円形、正方形、台形等の断面形状を有し得る。形状は、マイクロチャネルの長さに沿って一定であり得る、又は変化し得る。さらに、マイクロチャネルは、線形の、非線形の、合流する、分岐する、ループする、ねじれる、段差等の構成を含む、任意の選択された配置又は構成を有し得る。マイクロ流体システム又は装置、例えば、マイクロ流体チップは、輸送流体に関する任意の適切な数のマイクロチャネルを含み得る。マイクロ流体チップは、マイクロ流体機器を備える取り外し可能な係合のための使い捨てカートリッジの一部として提供され得る。さらに、マイクロ流体チップは、使い捨てカートリッジの一部として提供され得、使い捨てカートリッジは、完全に囲まれた且つ密封された又は密封可能な流体チャネルシステムである。

本明細書で用いられるように、「縦の」、「横の」、「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「アップ」、「ダウン」との語句、及び他の同様の用語は、任意の配向において操作され得る、本明細書に記載される流路及びマイクロ流体チップに特に関する、図面における描かれた特徴間の一般的な関係性を提供し、特許請求の範囲を限定しない説明的な用語として理解されるべきである。

図３の概略をここで参照すると、本開示の例示的実施形態を実装するのに適した粒子処理システム１００が、概略的に示される。粒子処理システム１００は、粒子（例えば、細胞、微細粒子等）を分析する、ソートする及び／又は処理する（例えば、浄化する、測定する、隔離する、検出する、モニタリングする及び／又は濃縮する）ために構成され得る、寸法決められ得る、又は適合され得る。例えば、システム１００は、サイトメーター及び／又は細胞浄化システム又は同様のものであり得るが、本開示はそれらに限定されるものではない。むしろ、システム１００は、様々な形態をとり得、記載されるシステム及び方法は他の処理システムへ適用され得ることが留意されるべきである。システム１００によって提供される処理要素又は構成要素は、輸送チャネル、ポンプ、バルブ、混合素子、温度制御素子、圧力制御素子、液滴発生器、培養素子、ウェル、試薬被覆された表面又は試薬貯蔵素子、幾何学的物理構造（ポスト、ガイド等）等を含み得る。これらの要素又は構成要素は、マイクロ流体チップ、カートリッジ及び／又は機器の上に存在し得る。

例示的実施形態では、粒子処理システム１００は、マイクロ流体フローソーター粒子処理システム（例えば、マイクロ流体チップに基づいたシステム）又は同様のものであり得る。例示的なマイクロ流体フローソーター粒子処理システム及び構成要素又は同様のものが、例えば、米国特許第８，５２９，１６１，“Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｓｈｅａｔｈ Ｆｌｏｗ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”（シリアル第１３／１７９，０８４）；８，２７７，７６４， “Ｕｎｉｔａｒｙ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”（シリアル第１１／２９５，１８３）；８，１２３，０４４， “Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ａｒｒａｙｓ”（シリアル第１１／８００，４６９）；７，５６９，７８８， “Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”（シリアル第１１／１０１，０３８）；７，４９２，５２２， “Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ａ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ” （シリアル第１１／９０６，６２１）；６，８０８，０７５， “Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”（シリアル第１０／１７９，４８８）；８，７３１，８６０， “Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ／Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｍｅ”（シリアル第１３／０２２，５２５）；Ｓｈｉｎｏｄａへの８，７０５，０３１， “Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ”（シリアル第１３／３６３，１１２）及び８，５５３，２２９， “Ｆｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌｓ”（シリアル第１２／２５９，２３５）；並びに、米国特許公報第２０１２／０２７７９０２，“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ”（２０１２年１月３日に出願されたシリアル第１３／３４２，７５６）；２０１２／０３０７２４４， “Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ”（２０１２年８月３日に出願されたシリアル第１３／５７７，２１６）；２０１３／０３３４４０７， “Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ， Ｌｏｗ Ｆ－Ｎｕｍｂｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ” （２０１３年５月１６日に出願されたシリアル第１３／８９６，２１３）；２０１４／００８５８９８， “Ｆｏｃａｌ Ｐｌａｎｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ”（２０１３年９月１７日に出願されたシリアル第１４／０２９，４８５）；２０１４／０３１８６４５， “Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ”（２０１４年３月１４日に出願されたシリアル第１４／２１３，８００）；２０１４／０３７０５３６， “Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｉｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ”（２１０４年３月１３日に出願されたシリアル第１４／２１０，３６６）；並びに、２０１４／０３０９７８２， “Ｏｐｅｒａｔｏｒｌｅｓｓ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ”（２１０４年３月１３日に出願されたシリアル第１４／２１０，３８１）において開示され、それらのすべてが、それらの全体において参照によって本明細書に組み込まれる。

図３をさらに参照すると、例示的実施形態では、粒子処理システム１００は、粒子取り調べシステム１１０、流体システム１２０及び粒子操作システム１３０を含み得る。システム１００は、制御システム１５０も含み得る。

粒子取り調べシステム１１０は、照明システム１１２及び検出器システム１１６を含み得る。取り調べシステム１１０の照明システム１１２は、取り調べ領域１１４を通り抜ける粒子を取り調べるための一以上の信号１１３を提供し得る。システム１１０の検出システム１１６は、取り調べ領域１１４から出てくる一以上の信号１１５を受け取り得る。

流体システム１２０は、粒子源供給１２２から一以上の入力流体連絡素子１２３を介して粒子を受け取り、且つ、一以上の出力流体連絡素子１２５を介して収集システム１２６へ粒子を送るように構成されたマイクロ流体チャネルアセンブリ１２４を含み得る。粒子源供給１２２及び／又は収集システム１２６は、（図３に示されるように）流体システム１２０の一部として提供され得る、又は、流体システム１２０から切り離して供給され得且つ流体システム１２０へその後関与され得る。粒子取り調べ領域１１４は、マイクロ流体チャネルアセンブリ１２４内に含まれ得る。特定の態様によると、マイクロ流体チャネルアセンブリ１２４は、マイクロ流体チップとして提供され得、流体システム１２０の残りへ取り外し可能に且つ流体的に関与され得る。特定の態様によると、マイクロ流体チップは、使い捨てであり得る。

図６Ａを参照すると、他の態様によると、流体システム１２０は、粒子処理において用いられる流体接触表面のすべてを囲むカートリッジ２２０として提供され得る。粒子処理操作の間、カートリッジ２２０は、カートリッジ２２０の及び流体接触表面の囲まれた及び／又は流体的に密封された性質を破ることなく粒子処理システム１００の残りへ操作的に関与され得る。さらにカートリッジ２２０は、粒子処理システム１００の残りから取り外し可能であり得、且つ使い捨てであり得る。

図３に戻って参照すると、粒子操作システム１３０は、粒子集束システム１３２を含み得る。粒子集束システム１３２は、粒子取り調べプロセスを最適化又は強化するために、取り調べ領域１１４の上流で粒子を取り込み得る（例えば、集束する、整列する、分離する、安定化する、方向づける等）。粒子操作システム１３０はまた、粒子スイッチングシステム１３４を含み得る。粒子スイッチングシステム１３４は、取り調べ領域１１４の下流で動作し得て、特定の特徴を有する粒子は、選択された流路へ向けられる、偏向される、切り替えられる等し得る。特定の実施形態では、粒子は、粒子ごとの基準上の選択された流路へ向けられ得る。

粒子集束システム１３２及び／又は粒子スイッチングシステム１３４の要素又は構成要素は、マイクロ流体チャネルアセンブリ１２４内に含まれ得る。例えば、粒子集束システム１３２は、マイクロ流体チップの上のマイクロ流体流路によって一体的に形成される流体力学的集束領域を含み得る。随意に、粒子集束システム１３２は、マイクロ流体チップの上のマイクロ流体流路によって一体的に形成される慣性集束領域を含み得る。他の一つの例として、粒子集束システム１３２は、マイクロ流体チップの上のマイクロ流体流路内でＳＡＷｓを生成するための一以上ＩＤＴｓ又は他のＳＡＷ生成装置を含み得る。ＩＤＴドライバ又はＳＡＷドライバは、チップ外に位置し得る。同様に、粒子スイッチングシステム１３４は、マイクロ流体チップの上のマイクロ流体流路内にＳＡＷｓを生成するための一以上のＩＤＴｓを含み得、ＩＤＴドライバは、チップ外に位置し得る。

制御システム１５０は、粒子取り調べシステム１１０から、流体システム１２０から、粒子操作システム１３０から、及び／又は外部ソースから信号を受け取り得る。制御システム１５０は、粒子取り調べシステム１１０へ、流体システム１２０へ、粒子操作システム１３０へ、及び／又は外部ソースへ信号を送り得る又は伝送し得る。制御システム１５０は、粒子取り調べシステム１１０、流体システム１２０、粒子操作システム１３０、全体の粒子処理操作等を制御するための個別の又は分散した制御サブシステムを含み得る。これらの個別の制御サブシステムの各々は、任意の他の制御サブシステムと相互作用し得る（つまり、信号を受け取る及び／又は送る）。

図４に概略的に示される例示的実施形態では、粒子取り調べシステム１１０は、粒子処理システム１００の一部として提供され得るように、マルチチャネルフローソーター粒子処理システムとして示される。例示的なマルチチャネルフローソーター粒子処理システム及び構成要素又は同様のものは、例えば、米国特許公報第２０１２／０３０７２４４（シリアル第１３／５７７，２１６；２０１２年８月３に出願された）、“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ，”において開示され、その内容は、その全体において参照によって本明細書に組み込まれる。そのため、特定の態様によると、マイクロ流体チャネルアセンブリ１２４は、マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００として提供され得、粒子取り調べシステム１１０は、マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００内に形成された複数のマイクロ流体流路を通って同時に（又はほぼ同時に）流れる複数の粒子を取り調べるように構成され得る。一例として、粒子取り調べシステム１１０は、一以上の放射源及び一以上の検出器を用いる段階的な取り調べによって（ほぼ同時のやり方で）連続してマイクロ流体チャネルの取り調べ領域において粒子を取り調べ得る。

レセプタクル又はホルダ（図示されない）が、マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００を取り外し可能に受け取るために提供され得る。さらに、粒子処理システム１００は、粒子取り調べシステム１１０の様々な構成要素に対してマイクロ流体チャネルアセンブリ１２４、マイクロ流体アセンブリ３００及び／又はカートリッジ２２０を位置付ける及び／又は整列するために一以上の段階を含み得る。段階は、照明システム１１２及び／又は検出システム１１６に対するマイクロ流体チャネルアセンブリ１２４マイクロ流体アセンブリ３００及び／又はカートリッジ２２０の移動（並進及び／又は回転）を可能にし得る。追加的に、一以上の段階は、粒子操作システム１３０に対してマイクロ流体アセンブリ１２４、３００、２２０を並べるために提供され得、粒子操作システム１３０は、マイクロ流体機器の上に個別に提供されるべきである。

この特定の実施形態では、照明システム１１２は、取り調べ領域１１４の少なくとも一部を照らすための少なくとも一つの電磁放射又は光源２２１（例えば、レーザー源又は同様のもの）を含み得る。電磁放射源２２１は、電磁放射（例えば、光）２２７の一以上のビームを製造する及び形成するためにビーム整形光学系２２５（例えば、レンズ、鏡、フィルタ、又は同様のもの）に結合され得る及び／又は通信し得る。結合素子は、光ファイバ、導波路等を含み得る。さらに、一以上のビーム２２７は、複数のマイクロ流体流路を同時に取り調べるために用いられ得る。光源２２１は、一以上の単色光源及び／又は一以上の多色光源として提供され得る。一般的に、電磁放射源２２１は、特定の用途に関して適切な任意の適切な波長を有し得る。

検出システム１１６は、取り調べ領域１１４内を通って流れる又は位置するサンプルと関連する信号を補足するために構成された複数の検出器システム２２６を含み得る。さらに、検出器システム２２６は、複数のマイクロ流体流路を通る流れを同時にモニタリングし得る。例示的実施形態では、検出器システム２２６は、サイズ、形、蛍光、光学散乱、同様に他の特性等の一以上の特定の特性に関して個別の粒子を検査するための光学検出器システムであり得る。

いくつかの実施形態では、一以上の放射ビーム２２７は、マイクロ流体アセンブリ３００において複数の粒子搬送マイクロチャネルに位置合わせされた空間フィルタ、例えば光学マスク（図示されない）を通り抜け得る。光学マスクは、複数のマイクロチャネルの取り調べ領域と関連した（例えば光学的に不透明な層において提供される）ピンホール又はスリットのアレイの形をとり得る。他の空間及び／又はスペクトルフィルタアレイは、粒子取り調べシステム１１０の照射及び／又は検出経路において提供され得る。例えば、（不透明領域及び／又は特定の光学帯域幅フィルタ領域を用いる）マスキングシステムは、放射及び／又は検出経路において多重化又は変調システムを実装するために提供され得る。追加的に、マスキング又は他の識別素子（例えば、バーコード）は、特定のチャネル、チップ、カートリッジ又は他の特徴を識別するために用いられ得る。

ビーム２２７が粒子と交わるときに光学粒子分析、血球計算及び／又はソーティングにおいて生成され得る光学信号の例は、限定するものではないが、光学減衰、角度依存光学散乱（前方及び／又は側方散乱）及び蛍光を含む。光学減衰は、粒子が消す、吸収する又はブロックする電磁放射又は光の量を指す。角度依存光学散乱は、入射電磁照射ビームから離れる又はそれに向かう各角度で散乱される又は曲げられる電磁放射の割合を指す。蛍光電磁放射は、粒子又はセルと関連する分子によって吸収される及び／又は散乱され、異なる波長で再放射される電磁放射であり得る。いくつかの例では、蛍光検出は、本質的に蛍光性の分子を用いて実施され得る。

例示的実施形態では、検出器システム２２６は、マイクロ流体流路における粒子による電磁照射ビーム２２７の交わりによって生成される信号を補足して観測するために一以上の検出器アセンブリを含み得る。非限定的例によって、検出器システム２２６は、減衰信号を補足するための一以上の減衰検出器アセンブリ２３１、散乱信号を補足するための一以上の散乱検出器アセンブリ２３３、及び、蛍光信号を補足するための一以上の蛍光検出器アセンブリ２３５を含み得る。好ましい実施形態では、検出器システム２２６は、少なくとも一つの減衰検出器アセンブリ２３１、少なくとも一つの散乱検出器アセンブリ２３３、及び、少なくとも一つの蛍光検出器アセンブリ２３５を含み得る。検出器アセンブリ２３１、２３３、２３５は、一以上の光電子倍増管、フォトダイオード、カメラ又は他の適切な装置を含み得る。

特定の態様によると、取り調べシステム１１０は、粒子の取り調べと関連する信号を収集する、向かわせる、伝送する、成形する、集束する、フィルタリングする等のための一以上の光学系２５０を含み得る。光学系２５０は、取り調べ領域１１４を出る及び検出器アセンブリ２３１、２３３、２３５によって受け取られている信号を、収集する、成形する、集束する、伝送する等のための一以上のレンズ、フィルタ、鏡及び／又は他の光学素子を含み得る。非限定的例として、複数の光学系２５０は、マイクロレンズアレイ２６０として提供され得る。随意に、光ファイバ又は他の導波路型光学伝達素子２３２、２３４、２３６は、検出器アセンブリへ信号を向かわせるために提供され得る。

特定の実施形態によると、単一の検出器又は検出器アセンブリは、複数の取り調べサイト（例えば、各マイクロ流体流路内の特定領域及び／又は複数のマイクロ流体流路を横切る取り調べ領域）と関連し得るので、複数の取り調べサイトの各々から（同時に、連続して、重複して、重複しないで等）信号を受け取り得る。検出器アセンブリは、検出器アセンブリから受け取られる信号を分析するために、及び／又は、粒子処理システム１００の一以上の態様を制御するために、制御電子機器（図示されない）へ接続され得る。追加的に、マイクロ流体流路の取り調べサイト間の、検出器アセンブリ間の、励起システム間の、及び／又は、組み合わされた光学及び電子システムとの間のクロストークを最小化するために設計された信号処理システムが、提供され得る。このようなシステムの例は、ＵＳ２０１４／０３７０５３６、“Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｉｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ”（２１０４年３月１３日に出願された、シリアル第１４／２１０，３６６）において見出され得る。

前述のように、粒子処理システム１００は、マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００を含み得る。図５に示される実施形態では、マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００は、それを通して例えば粒子又はセルを含む流体サンプルを運ぶための複数のマイクロ流体流路３３０を含み得る。マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００は、複数の粒子取り調べサイト３１４を包含する粒子取り調べ領域１１４を含み、各粒子取り調べサイト３１４はマイクロ流体流路３３０の内の一つと関連する。この特定の実施形態では、マイクロ流体アセンブル３００は、平行に配されたマイクロ流体流路３３０を含む２４。

一般的に、アセンブリ３００は、アセンブリ３００を通るサンプル流体及び粒子を輸送するために任意の適切な数のマイクロ流体流路３３０を含み得る。さらに、マイクロ流体流路３３０の平行配置以外の配置が提供され得る。特定の実施形態では、及び当業者によって理解され得るように、マルチチャネルマイクロ流体アセンブリ３００は、マイクロ流体チップ、マイクロチャネル、キュベット、キャピラリー等の組み合わせとして提供され得る。

特定の実施形態によると、及び図５をさらに参照すると、マイクロ流体アセンブリ３００は、マイクロ流体チップ３２０として構成され得、且つ、その中に配された又は形成された複数のチャネル３３０（例えば、マイクロチャネル）を有する基板３２１を含み得る。マイクロ流体チャネル３３０は、液体サンプルの上で任意の適切な操作を処理する、取り扱う、及び／又は実施するためにマイクロ流体チップ３２０を通して流体及び／又は粒子を輸送するように構成され得る。例えば、各マイクロチャネル３３０は、フローサイトメーターと関連し得る。随意に、各マイクロチャネル３３０は、マイクロソーターであり得る。

チャネル３３０における粒子は、取り調べ領域１１４を通って流れつつ検出され得る。取り調べ領域１１４内で、個別の粒子は、サイズ、形、配向、蛍光、強度等の特定の特性に関して検査され得る又は測定され得る。取り調べ領域１１４は、マイクロ流体チップ３２０を形成する基板３２１の上面３２１ａ及び／又は下面３２１ｂを通して照らされ得る。

複数のチャネル３３０は、マイクロ流体チップ３２０の幅Ｗにわたって均等に分布し得る（つまり、均等に間隔が置かれる）。特定の実施形態によると、チャネル３３０間の中心線－中心線間隔は、０．２ｍｍから５．０ｍｍまでの範囲であり得る。マイクロチャネル３３０間の中心線－中心線間隔は、４．０ｍｍ未満、３．０ｍｍ未満、又はさらに１．０ｍｍ未満であり得る。特定の実施形態によると、マイクロチャネル３３０間の中心線－中心線間隔は、２．５ｍｍから３．０ｍｍまでの範囲であり得る。有利には、マイクロ流体チップ３２０の設置面積を最小化するために、マイクロチャネル３３０間の中心線－中心線間隔は、２．０ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、又はさらに１．０ｍｍ未満であり得る。特定の実施形態によると、マイクロチャネル３３０間の中心線－中心線間隔は、０．７ｍｍから１．２ｍｍまでの範囲であり得る。

図５に示される実施形態では、マイクロ流体チップ３２０は、２４個のマイクロ流体流路３３０を含むが、一般的には、任意の数の流路３３０が提供され得る（例えば、非限定的な例として、２、４、８、２４、３６、７２、１４４又は２８８個のチャネル）。いくつかの実施形態によると、マイクロ流体チップ３２０が２４個のマイクロ流体流路３３０を有するとき、マイクロ流体チップ３２０は、７０ｍｍから８０ｍｍまでの範囲をとる全体幅Ｗを有し得る。

基板３２１は、実質的に平坦な基板として提供され得る。つまり、その他の２つの寸法（例えば、長さＬ及び幅Ｗ）よりもかなり小さい第１の寸法（例えば、厚さｔ）を有する。さらに、マイクロ流体チップ３２０の基板３２１は、第１及び第２の主要な平坦な表面：上面３２１ａ及び下面３２１ｂ、を含み得る。マイクロ流体チップ３２０の基板３２１は、一以上の基板層３６０によって形成され得る。図５に示されるように、基板３２１は、下部基板層３６４へ上部基板層３６２を接合する又はそうでなければ取り付けることによって形成され得る。一般的には、任意の数の層が、全体において又は一部においてこれらの層を形成する任意の数の材料によってマイクロ流体チップ３２０を形成するために用いられ得る。材料は、それらの音響、光学及び電気伝送特性に関して、それらの機械的特性に関して、並びにそれらの製造及び成形性特性に関しても、選択され得る。

マイクロ流体チップ３２０の基板層３６０（層３６２、３６３、３６４、３６６を含む）は、ガラス（例えば、ＵＶ溶融シリカ、石英、ボロフロート等）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ＰＭＭＡ、ＣＯＣ、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）（スチレンＴＰＥを含む）、又は任意の他の適切な材料であり得る。いくつかの態様によると、基板層の少なくとも一部は、音響的に透過、つまり、音響的に非損失であり得る。優れた音響伝送特性を有する材料は、非限定的例によって、シリコン、ガラス、圧電基板等（比較的高い弾性率を有する材料）を含む。低い弾性率を備える材料は、一般的に、音響減衰特性を有する。音響信号の伝送を弱める又は減衰するための材料（つまり、音響的に損失の多い材料）は、空気、ゴム（天然及び合成）、並びに他のエラストマー材料、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ＰＤＭＳ等を含み得る。追加的に、特定の材料は、音響反射板、例えば、ダイヤモンド層、タングステン層、又は、シリコン若しくはガラスパターニングとして効率的に機能を果たし得る。他の態様によると、１つの材料層から他へ音響エネルギーを伝送する隣接する材料の音響インピーダンスを一致させることが望ましいことがある。このインピーダンス一致は、音響伝送損失を最小化するよりも重要であり得る。そのため、一般的には、任意の材料が、様々な基板層、スーパーストレート層、及び、音響エネルギーを伝送すること又は妨げることと関連する他の要素に関して用いられ得る。

第１の基板層３６２の厚さは、およそ１００μｍからおよそ１０００μｍまでの範囲であり得る。特定の好ましい実施形態では、基板層３６２の厚さは、およそ２００μｍからおよそ６００μｍまでの範囲であり得る。例えば、基板層３６２の厚さは、およそ４００μｍであり得る。他の好ましい実施形態では、基板層３６２の厚さは、およそ５００μｍからおよそ９００μｍまでの範囲であり得る。非限定的な例として、基板層３６２の厚さは、およそ７００μｍ又はおよそ７５０μｍであり得る。特定の実施形態では、マイクロ流体チップ３２０は、２つの基板層３６２、３６４のみで形成され得る。いくつかの実施形態によると、基板層の少なくとも一部は、マイクロ流体チャネル３３０の粒子取り調べ領域３１４において特に、光学的に透過であり得る。一例として、一以上のマイクロレンズ又は他のオンチップ光学系は、マイクロ流体チップの基板の上に提供され得る。

以下でより詳細に説明されるように、基板層３６０の内の一以上（又は基板層の一部）は、圧電材料（例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）若しくは他のフルオロポリマー等のポリマー、石英、又は他の材料）であり得る。

さらに図５を参照すると、マイクロ流体チップ３２０は、サンプル流体を受け取り且つ処理するように構成され得る。そのため、マイクロ流体チップ３２０は、その中でサンプル含有粒子（例えば、セル等）が処理のためにマイクロ流体チップ３２０内に入力される入力領域３２４を含み得る。サンプル流体は、マイクロ流体チップ３２０の上面３２１ａを通って複数のサンプル入口ポート３１０を介して入力され得る。各マイクロ流体流路３３０は、サンプル流体を受け取るように構成された一以上のサンプル入口ポート３１０と流体連通していることがある。サンプル入口ポート３１０は、サンプル容器、マニホールド、チャネル、ウェル、試験管等（図示されない）と流体連通していることがある。

マイクロ流体チップ３２０はまた、マイクロ流体チップ３２０から、処理されたサンプルを除去するための出力領域３２６を含み得る。出力領域３２６は、一以上のチャネル部分又は収集領域３３２、３３４から、処理されたサンプルを受け取るためのマイクロ流体流路の各々と関連する一以上のポートを含み得る。これらの領域３３２、３３４は、保持及び／又は廃棄容器、チャンバー、マニホールド、ウェル等（図示されない）と流体連通していることがある、又は、それらを含み得る。

マイクロ流体流路３３０は、サンプル流体を流体力学的に集束するように、且つ、集束流体（例えば、シース流体）及びコアストリーム形成形状を用いることによってサンプル流体内で粒子を整列させるように構成され得る。コアストリーム形成形状は、層流を維持するために、及び、マイクロ流体チャネル内の集束流体の周囲のシースによってサンプル流体のコアストリームの流れを集束する、流線形にする、減速する及び／又は加速するために用いられ得る。そのため、特定の態様によると、粒子集束システム１３２（図３を参照）は、流路３３０の一部として提供される流体力学的流れの特徴３５５及び集束流体（例えば、シース流体）の使用を含み得る。非限定的例として、いくつかの例示的流体力学的集束構成及び特徴は、例えば、米国特許公報第２０１４／０３１８６４５、“Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ”（２０１４年３月１４日に出願されたシリアル第１４／２１３，８００）において開示され、その内容はその全体において参照によって本明細書に組み込まれる。そのため、随意に、及び図５に示されるように、各マイクロ流体流路３３０は、集束流体を受け取るように構成された一以上の集束流体入口ポート３５０ａ、３５０ｂと流体連通していることがある。集束流体入口ポート３５０ａ、３５０ｂは、シース流体容器、チャンバー、マニホールド、チャネル、バッグ、ボトル、コンテナ等（図示されない）と流体連通していることがある。当業者に知られるように、慣性の集束等の他の集束法が、流体力学的集束技術に加えて、又はその代わりに用いられ得る。よりさらに、当業者に知られるように、サンプル流体は、任意のシース又は緩衝流体無しで供給され得、ソート操作はシースレスで実行され得る。

上述の集束技術に加えて又は代わりに、特定の実施形態によると、複数のマイクロ流体流路３３０の各々は、チャネル３３０内で流れる粒子を取り込むための集束機構４００を含み得る。集束機構４００は、粒子集束システム１３２の一部として提供され得る（図３を参照）。特定の態様によると、集束機構４００は、表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ又は生成装置を含み得る。好ましい実施形態では、ＳＡＷ集束アクチュエータは、嵌合変換器（ＩＤＴ）を含み得る。他のＳＡＷ生成アクチュエータが用いられ得る。集束機構４００を介する集束は、シース流体がない場合又は存在する場合に生じ得る。

特定の態様によるとは、複数のマイクロ流体流路３３０の各々は、様々な選択されたチャネル部又は収集素子３３２、３３４内にチャネル３３０内を流れる粒子をソートする、偏向する、迂回させる及び／又は向けるためのスイッチ機構５００を含み得る。スイッチ機構５００は、粒子スイッチングシステム１３４の一部として提供され得る（図３を参照）。特定の好ましい実施形態では、スイッチ機構５００は、個別の、粒子ごとの基準の上で粒子をソートし得る。特定の態様によると、スイッチ機構５００は、表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ又は生成装置を含み得る。好ましい実施形態では、ＳＡＷスイッチングアクチュエータは、嵌合変換器（ＩＤＴ）を含み得る。他のＳＡＷ生成アクチュエータが用いられ得る。

図６Ａをここで参照すると、カートリッジ２２０が粒子処理プロセスのために用いられる流体接触表面を含む例示的な流体システム１２０が概略的に示される（二重線）。特定の実施形態によると、カートリッジ２２０に含まれる流体接触表面は、囲まれ、且つ外部環境から密封された（又は密封可能）であり得る。特定の実施形態によると、カートリッジ２２０は、粒子処理操作のために必要とされる流体接触表面のすべてを囲み得て、粒子処理操作の間に流体接触表面のすべてが外部環境から及び粒子処理システム１００の残りから隔離され且つ流体的に密封されるようにする。好ましい実施形態では、完全に囲まれ、密封されたカートリッジ２２０は、粒子処理システム１００の残りへ（図６Ａにおいて矢印によって示される）取り外し可能な係合に関して構成され得る。

そのため、特定の実施形態によると、カートリッジ２２０は、一以上のサンプル流体チャンバー１２２及び一以上のシース流体チャンバー１２１を含み得る。これらのチャンバー１２１、１２２は、外部ポート１２１ａ、１２２ａそれぞれを介してサンプル流体及びシース流体によって充填され得る。カートリッジ２２０はまた、一以上の粒子収集又は保持チャンバー１２６及び一以上の廃棄流体チャンバー１２７を含み得る。これらのチャンバー１２６、１２７からの流体は、外部ポート１２６ａ、１２７ａそれぞれを介して抽出され得る。ポート１２１ａ、１２２ａ、１２６ａ、１２７ａの内のいくつか又はすべては、粒子処理操作の間に密封され得る。特定の実施形態によると、カートリッジ２２０は、シース流体チャンバー１２４を含まないことがある。よりさらには、特定の実施形態によると、カートリッジ２２０は、前処理及び／又は後処理要素、構成要素、チャンバー及び／又はチャネルを含み得る。これらの前処理及び／又は後処理要素は、バルク選択構成要素（ビーズ前処理）、検定チャンバー、混合素子、試薬、溶解溶液及び／又は洗浄溶液貯蔵チャンバー、混合チャンバー、フィルター、温度制御素子、圧力制御素子、培養チャンバー、遺伝物質処理構成要素等を含み得る。

カートリッジ２２０は、本開示の態様によると、カートリッジ２２０の流体チャンバーへ操作的に関与され且つ流体連通しているマイクロ流体チャネルアセンブリ１２４（例えば、マイクロ流体チップ）をさらに含み得る。前述のように、マイクロ流体チャネルアセンブリ１２４は、マイクロ流体チップ３２０として提供され得、一以上のマイクロ流体チャネル３３０を含み得る。（理解を容易にするために、図６Ａは、単一のマイクロ流体チャネル３３０のみを示す。）各マイクロ流体チャネル３３０は、粒子集束領域又はサイト３３１、粒子取り調べ領域又はサイト３１４、及び粒子スイッチング領域又はサイト３３３を含み得る。

カートリッジ２２０は、粒子処理システム１００の残りへ動作可能に関与され得る。例えば、一以上のマイクロ流体チャネル３３０の各粒子集束サイト３３１は、粒子処理システム１００（つまり、機器）の残りの上に提供される集束機構ドライバ４３１によって動作可能に関与され得る粒子集束機構４００を含み得る。一以上のマイクロ流体チャネル３３０の各粒子取り調べサイト３１４は、機器の上に提供される粒子取り調べシステム１１０によって動作可能に関与され得る。一以上のマイクロ流体チャネル３３０の各粒子スイッチングサイト３３３は、機器の上に提供されるスイッチング機構ドライバ５３３によって動作可能に関与され得るスイッチ機構５００を含み得る。

図６Ａに示されるように、粒子集束サイト３３１は、粒子スイッチングサイト３３３の少なくとも部分的に上流である粒子取り調べサイト３１４の少なくとも部分的に上流である。任意の実施形態では、一以上の粒子取り調べサイト３１４ａは、粒子スイッチングサイト３３３の下流で提供され得る。粒子取り調べサイト３１４ａは、チャネル３３２（例えば、廃棄チャネル）、チャネル３３４（例えば、保持チャネル）のいずれか又は両方と関連し得る。これらの任意の取り調べサイト３１４ａは、ソート性能をモニタリングするために、集束、検出及び／又はスイッチング最適化アルゴリズムの妥当性を確認するために、及び／又はソートアルゴリズムへフィードバックを提供するために用いられ得る。図６Ａでは、任意の取り調べサイト３１４ａ（破線）は、チャネル３３４と関連して示される。図を混雑させないために示されないが、粒子取り調べサイト３１４ａは、粒子取り調べシステム１１０と（又は二次粒子取り調べシステムと）動作可能に関与され得、さらに、制御システム１５０と動作可能に関与され得る（図３を参照）。

特定の好ましい態様によると、集束機構４００は、表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ４１０又は生成装置を含み得る。表面音響波発生器４１０は、一以上のＩＤＴｓ４１２を含み得る。いくつかの実施形態によると、単一のＩＤＴ４１２が提供され得、集束サイト３３１でのマイクロ流体チャネル３３０の形状及び／又は表面は、定在干渉パターン又は定在表面音響波（ＳＳＡＷ）を生成するためにチャネル３３０において音響波を反射するように構成され得る。代わりに、ＩＤＴｓ４１２ａ、４１２ｂのペアは、集束サイト３３１でマイクロ流体チャネル３３０のいずれかの側面の上に１つ、提供され得る。ＩＤＴｓ４１２ａ、４１２ｂの各々は、マイクロ流体チャネル３３０の流体内で定在干渉パターンを生成するためにマージする対向表面音響波を生成し得る。例えば、ＩＤＴｓ４１２ａ、４１２ｂの各々は、等しく且つ反対の表面音響波を生成し得る。集束は、マイクロ流体チャネル３３０内の粒子の上で発せられる音響放射力を頼りにし得て、より高い圧力の領域からより低い圧力へ粒子を移動させる。

特定の好ましい態様によると、スイッチ機構５００は、表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ５１０又は生成装置を含み得る。表面音響波発生器５１０は、一以上のＩＤＴｓ５１２を含み得る。いくつかの実施形態によると、単一のＩＤＴ５１２は、スイッチングサイト３３３でマイクロ流体チャネル３３０に隣接して、提供され得る。ＩＤＴ５１２は、マイクロ流体チャネル３３０の流体において進行若しくは流動表面音響波（ＴＳＡＷ）又は圧力パルスを生成するように構成され得る。この圧力パルスは、マイクロ流体チャネル３３０の、選択された領域内に流体のスラグを送るために用いられ得る。代わりに、ＩＤＴｓ５１２ａ、５１２ｂのペアは、スイッチングサイト３３３でマイクロ流体チャネル３３０のいずれかの側面の上に１つ、提供され得る。ＩＤＴｓ５１２ａ、５１２ｂの各々は、流体において進行表面音響波又は圧力パルスを独立して生成するように構成され得る。そのため、ＩＤＴ５１２ａは、マイクロ流体チャネル３３０の第１の選択された領域内に流体の液滴又はスラグを送り得、ＩＤＴ５１２ｂは、マイクロ流体チャネル３３０の第２の選択された領域内へ流体の液滴を送り得る。スイッチングは、その中で粒子が埋め込まれるバルク流体を作動させる又は移動されるためにＳＡＷ励起に関して用いられる高い周波数（～１４０ＭＨｚ）でのバルク流体の圧縮率を頼りにし得る。

図６Ｂは、粒子処理システムを概略的に示し、（表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ４１０又は生成装置及び一以上のＩＤＴｓ４１２を含む）集束機構４００及び／又は（表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ５１０又は生成装置及び一以上のＩＤＴｓ５１２を含む）スイッチング機構５００は、（マイクロ流体チップ３２０の上に又はカートリッジ２２０の上に提供されているのとは対照的に）粒子処理機器１００の上に提供される。マイクロ流体チップ３２０（及びまたカートリッジ２２０）は、粒子処理操作の間に粒子処理機器１００へ並びに集束機構４００及び／又はスイッチング機構５００へ動作可能に関与され得、その後、粒子処理機器１００から並びに集束機構４００及び／又はスイッチング機構５００から解放され取り除かれ得る。

図７Ａは、粒子スイッチングサイト３３３の付近のマイクロ流体流路３３０の一部の拡大された詳細と共に例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。マイクロ流体チップ３２０は、マイクロ流体チャネル３３０の各々と関連するスイッチ機構５００と互いに平行に配された複数のマイクロ流体チャネル３３０と共に示される。マイクロ流体チャネル３３０及びスイッチ機構５００の平行アレイは、例えば、一以上の基板層の上の一連の隣接するチャネル及び表面音響波アクチュエータ又は発生器５１０（例えば、ＩＤＴｓ５１２）をパターニングすることによって形成され得る。一般的に、任意の数のマイクロ流体チャネル３３０が提供され得、それらは平行に配される必要がない。さらに、図７Ａでは（及び続く他の図面では）、マイクロ流体チャネル３３０の入口ポート及び出口ポートは、これらの単純化された図面に描かれない。当業者は、入口及び出口ポートが、マイクロ流体チャネル３３０を通って流れることを可能にするために、マイクロ流体チップ３２０の任意の表面（上、底、端、側面）上で形成され得ることを認識するであろう。

スイッチ機構５００は、基板層３６０の内の一つの上に形成され、スイッチングサイト３３３に隣接して位置する。この特定の実施形態では、スイッチ機構はＩＤＴ５１２を含む。ＩＤＴ５１２は、先細のＩＤＴとして示され、しかしより一般的には、ＩＤＴ５１２は、任意の適切な構成を取り得る（例えば、非先細の、集束した、チャープする、一方向の、双方向の等を含む）。ＩＤＴ５１２は、基板層３６０の内の一つにおいて表面音響波を生成するように構成され、今度は、流路３３０のスイッチング領域３３３における流れにおいて圧力パルスを生成する。表面音響波は、ＩＤＴの嵌合指に対して横の方向において進行するので、この特定の実施形態では、表面音響波は、マイクロ流体チャネル３３０の流れ方向に対して一般的に横方向において進行する。スイッチング領域３３３において生成される圧力パルスはまた、マイクロ流体チャネル３３０の流れ方向に対して一般的に横方向において進行する。

操作中、粒子は、矢印Ａの方向においてマイクロ流体チャネル３３０を通って流れる。スイッチングイベントがない場合には、粒子はチャネル３３２内に流れる。スイッチングイベントの間に、ＩＤＴ５１２は、基板層の内の一つにおいて表面音響波を生成する、周期的に変化する電気信号を受け取る。表面音響波がマイクロ流体チャネル３３０に達するとき、それは、チャネル３３０内で流体における実質的に横方向の圧力パルスを生成して、その圧力パルスによって作用される粒子を流れに対して横に且つ最終的にはチャネル３３４内に移動させる。

圧力パルス減衰素子３３６は、基板層３６０の内の一つの上で形成され得、ＩＤＴ５１２の反対のマイクロ流体流路３３０の側面の上でスイッチングサイト３３３に隣接して位置し得る。例示的なパルス減衰器は、例えば、２００５年４月１２日に発行された米国特許第６，８７７，５２８、及び２００４年１０月２６日に発行された米国特許第６，８０８，０７５において開示され、その全体の内容がそれらの全体における参照によって本明細書に組み込まれる。圧力パルス減衰素子３３６は、圧力パルスに起因したマイクロ流体チャネル３３０内で流れる流体によって経験される摂動を最小化し得る。

マイクロ流体チップ３２０は、複数の基板層３６０で形成され得る。図７Ａは、上部（又は第１の）基板層３６２及び下部（又は第２の）基板層３６４を示す。基板層３６２、３６４は、互いに結合され得、互いの上に堆積され得、互いにコモールドされ得、互いにオーバーモールドされ得る等である。基板層３６０の内の少なくともいくつかは、その中にマイクロ流体チャネルを形成するために任意の適切な材料で形成され得る。例えば、基板層３６２は、ガラス、金属、ポリマー等で形成され得、マイクロ流体チャネル３３０はその中でパターニングされ得る。追加的に、任意の基板層は、一以上のサブ層（図示されない）で形成され得る。基板層３６４は、基板層３６２内で形成されるチャネルの上に広がる実質的に平坦な層として形成され得、それによって、チャネル３３０の「蓋（ｌｉｄ）」又は壁を形成する（断面図７Ｂを参照）。基板層３６４は、圧電材料で形成され得る。特定の実施形態によると、ＩＤＴ５１２は、基板層３６４の上で形成され得る。ＩＤＴ５１２が励起される又は作動されるとき、マイクロ流体チャネル３３０に向かって進行する表面波が生成され得る。表面音響波のエネルギーの一部は、チャネル３３０内で流体内に輸送される。随意に、ＩＤＴ５１２は、少なくとも部分的にその中で形成されるマイクロ流体チャネル３３０を有する基板層３６４上で形成され得る（断面図７Ｃを参照）。この実施形態は、マイクロ流体チャネル３３０における流れ内に形成された圧力パルス内に表面音響波のエネルギーを輸送するための効率的な機構を提供し得る。

特定の実施形態によると、ＩＤＴ５１２は、例えば、基板層３６２に面する圧電基板３６４の表面の上で、図７Ｂ及び７Ｃに示されるように、圧電基板３６４の上に形成され得る又はパターニングされ得る。示されるように、ＩＤＴ５１２は、マイクロ流体チャネル３３０内で流体と直接接触する圧電基板３６４の表面の上で形成され得る又はパターニングされ得る。基板層３６２の反対面は、ＩＤＴ５１２に接触しないように且つ表面音響波の形成を妨げないように、ＩＤＴ５１２の付近で切り取られ得る。さらに、いくつかの実施形態によると、チャネル３３０内の流体とＩＤＴとの間のマイクロ流体チャネル３３０の図７Ｂに示されるような壁厚（ｔ_ｗ）は、表面音響波がこの厚さを横切って進行するときに音響エネルギー損失の量を低下するために最小化され得る。

他の実施形態によると且つ図７Ｄの断面をここで参照すると、ＩＤＴ５１２は、基板３６４、例えばシリコン基板の上に堆積された圧電薄膜３６５の上に形成され得る又はパターニングされ得る。例えば、５μｍ未満の厚さを有する酸化亜鉛、窒化アルミニウム等の圧電薄膜３６５は、より厚い従来の基板３６４の上に形成され得る。ＩＤＴ５１２は、薄膜３６５の上に形成され得、ＩＤＴ５１２の作動時に、薄膜３６５に沿って進行する表面音響波が生成され得る。２μｍ未満の厚さを有する薄膜が望ましいことがある。一例として、音響波長とおよそ等しい厚さを有する薄膜が、望ましいことがある。薄膜３６５が形成され得、表面音響波を関連するマイクロ流体チャネル３３０へ伝送するが、任意の他のチャネルには伝送しないことがある。そのため、図７Ｄに示されるように、薄膜３６５は、マイクロ流体チャネル３３０の幅で実質的に止まりそこを超えて伸びないことがある。

図７Ａ～７Ｄにおいて開示される実施形態の各々において、その上でＩＤＴ５１２が形成される圧電材料は、マイクロ流体チャネル３３０内で流体と直接接触し得る。

図８Ａは、スイッチ機構５００の付近のマイクロ流体流路３３０の一部の拡大された詳細と共に例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。囲まれたチャネル３３０は、２つの基板層３６２、３６３内で形成される。図８Ｂの断面において示されるように、チャネル３３０は、単一の基板層３６２内に形成され得、第２の薄い基板層３６３は、囲まれたチャネル３３０を形成するためにカバー層として用いられ得る。代わりに、図８Ｃの断面に示されるように、チャネルの特徴は、基板層３６２、３６３の両方内にパターニングされ得、その後位置合わせされ結合されて、囲まれたチャネル３３０を形成する。図８Ｂ及び８Ｃの両方に示されるように、ＩＤＴ５１２は、別個の圧電基板３６４上にパターニングされ得る又は形成され得、囲まれたチャネル３３０のカバー層３６３へ一次的に又は恒久的に結合され得る。図８Ｂでは、ＩＤＴ５１２の付近で、基板層３６３の反対面は、ＩＤＴ５１２に接触しないように且つ表面音響波の形成を妨げないように、切り取られ得る。代わりに、図８Ｃに示されるように、ＩＤＴ５１２は、基板３６３内に表面音響波を伝送するために、基板層３６３の反対面と直接接触し得る。この実施形態では、基板３６３は、シリコンガラス等の音響的に透過性の材料であり得る。２μｍ未満又はさらに１μｍ未満の厚さを有する基板３６３が望ましいことがある。一例として、音響波長とおよそ等しい厚さを有する基板３６３が、望ましいことがある。さらに、ＩＤＴ５１２は、基板３６３の表面に対してプレスされ得る又は予め組み込まれていることがある。

代わりに、図８Ｄに示されるように、ＩＤＴ５１２は、カップリング剤３６７を通してチャネル３３０のカバー基板３６３と間接的に接触し得る圧電基板３６４の上にパターニングされ得る。カップリング剤３６７は、基板３６２、３６４の対向表面間の共通領域全体の上に、又は、基板３６２、３６４の対向表面の限定された領域の上にのみ、伸び得る（図８Ｄに示されるように）。カップリング剤３６７は、中間液体、ゲル、固体ポリマー、エポキシ又は他の音響的に透過性の層として形成され得る。

図８Ａ～８Ｄにおいて開示される実施形態の各々において、その上でＩＤＴ５１２が形成される圧電材料３６４は、マイクロ流体チャネル３３０内で流体と間接接触する。比較的薄い基板層３６３又はカップリング剤３６７のいずれかは、その上にＩＤＴ５１２が形成される圧電材料３６４とチャネル３３０内の流体との間に介在する。

単一のマイクロ流体チップ３２０が複数のマイクロ流体チャネル３３０を含むとき、各チャネル３００はスイッチング機構５００と関連し、隣接チャネル間のクロストークが問題になることがある。特定の実施形態によると、チャネル３３０間の表面音響波のクロストークを避けるために、チャネルは、隣接するチャネルに影響を与える又は到達する前に任意の音響波が消散するように、十分に離れて間隔が置かれ得る。

他の実施形態によると、特定の減衰素子５３０は、チャネル３３０間のクロストークを緩和する又は要素とするために用いられ得る。例えば、図９Ａは、スイッチ機構５００の付近の３つのマイクロ流体流路３３０を備える例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。図９Ａは、チャネル３３０間のクロストークを減少させつつ、マイクロ流体チャネル３３０のさらにしっかりパックされたアレイを達成するように構成された音響減衰素子５３０ａ又は音響アイソレーターの第１の実施形態をさらに示す。具体的には、空気ギャップ又はホール５３０ａは、（パウダーブラスト、エッチング、ドリル加工、レーザーパターニング、スタンピング、成形等によって）基板３６０のすべての層を通って形成され得る。

図９Ｂは、音響アイソレーター５３０ｂの第２の実施形態によるスイッチ機構５００の付近の３つのマイクロ流体流路３３０を備える他の一つの例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。具体的には、ポケット又は空洞５３０ｂは、隣接するチャネルからの振動の伝送を減少する又は除外するために一以上のチャネル含有基板層３６２、３６４又はカバー層において形成され得る。ポケット５３０ｂはまた、同じ目的のために圧電基板において形成され得る。ポケット５３０ｂは、空気又は音響的に損失の多い材料を含み得る。流体圧力は、それが（大気より上の）高圧で又は（大気より下の、例えば、ほぼ真空）低圧で注入されるように、修正され得る。特定の実施形態はまた、ポケット５３０ｂ内に流体を注入するための二次チャネルを含み得る。

図１０は、スイッチ機構５００の付近の３つの部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示し、チャネル３３０間のクロストークを最小化する又は除外するための第３の実施形態を示す。アクチュエータブロック３７０は、各々が単一のＩＤＴ５１２をその上に形成している空間的に分離された基板３７２のアレイから成って組み立てられ得る。空間的に分離された基板は、圧電材料であり得る。アクチュエータブロックアセンブリ３７０は、マイクロ流体チップ３２０へのＩＤＴ及び／又は圧電基板３７２の直接接触を通して、又は、ＰＤＭＳ若しくはオイル層等の中間カップリング材料を通して、密封されたマイクロ流体チップ３２０へ表面音響波を伝送し得る。アクチュエータブロックアセンブリ３７０は、マイクロ流体チップ３２０へ取り外し可能に動作可能に関与され得る、又はそれに結合され得る。マイクロ流体チップ３２０は、使い捨てであり得る。そのため、特定の実施形態によると、単一の再利用可能なアクチュエータブロックアセンブリ３７０は、複数の使い捨てチップ３２０へ動作可能に関与され得、その後そこから解放され得る。例えば、単一のアクチュエータブロックアセンブリ３７０は、複数の使い捨てチップ３２０において粒子を連続して偏向するために用いられ得る。

図１１Ａは、スイッチ機構５００の付近の部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示し、スイッチ機構５００の他の一つの態様を示す。圧電基板の上に堆積されるＩＤＴによって生成される表面音響波の周波数は、（音の速度／（２＊ＩＤＴ指間隔））に比例する。この理由のため、ＩＤＴｓは、表面音響波が生成される狭い位置又は開口部を生成するために先細にされ得る（ＩＤＴ間隔を有する位置が駆動信号周波数に対応する）。そのため、ＩＤＴが第１の周期的に変化する周波数、ｆ_１で駆動されるならば、ＩＤＴの第１の部分のみが表面音響波Ｓ_１を生成する。ＩＤＴが第２の周期的に変化する周波数、ｆ_２で駆動されるとき、ＩＤＴの第２の部分のみが表面音響波Ｓ_２を生成する。ＩＤＴが第３の周期的に変化する周波数、ｆ_３で駆動されるとき、ＩＤＴの第３の部分のみが表面音響波Ｓ_３を生成する。

粒子がＩＤＴの長さを横切って進行するとき、駆動周波数は、粒子と共に「進行する」長手方向の位置又はステーションで表面音響波が連続して生成されるように、調整され得る。図１１Ａに示されるように、粒子が時間ｔ_１でチャネル３３０を下って進行するとき、粒子は、表面音響波Ｓ_１によって作用され、偏向される又はＩＤＴ５１２から離れて押し出される。粒子がチャネル３３０を下って進行し続けるとき、時間ｔ_２で、粒子は、表面音響波Ｓ_２によって作用され、再び偏向される又はＩＤＴ５１２から離れて押し出される。粒子がチャネル３３０をよりさらに下って進行するとき、時間ｔ_３で、粒子は、表面音響波Ｓ_３によって作用され、偏向される又はＩＤＴ５１２からよりさらに離れて押し出される。この方法では、粒子は、チャネル３３４内へ段階又はステップにおいて偏向され得る。駆動周波数は、予想される平均速度に基づいて所定の形状又は特徴を有し得る、又は、それは、測定された粒子速度に基づいて粒子ごとの基準の上で合わせられ得る又は調整され得る。

随意に、図１１Ａに示されるように単一の先細のＩＤＴ５１２を用いるよりも、図１１Ｂに示されるように一連の個別のＩＤＴｓ５１２’、５１２”、５１２’”が、チャネル３３０の長さに沿って配され得て、一連の比較的少量において単一の粒子への目標とされる偏向を提供する。これらの個別のＩＤＴｓは、先細にされる又は非先細にされる、集束される、チャープされる、調節可能である等であり得、且つ、同一の表面音響波又は、代わりに、異なる音響波長を有する波を生成するように構成され得る。ＩＤＴｓ５１２’、５１２”、５１２’”の各々は、同じ又は異なる音響開口部幅、つまり、生成される表面音響波の幅、を有する表面音響波を生成し得る。さらに、一連のＩＤＴｓは、平行経路において進行する表面音響波を生成する必要がない。例えば、ＩＤＴ５１２’は、傾けられることがあり、その生成された表面音響波Ｓ_１は、チャネル３３０のスイッチング領域においてＩＤＴ５１２”の生成された表面音響波Ｓ_２と交わるようになる。任意の数のＩＤＴｓは、直列に提供され得る。一連のＩＤＴｓ５１２’、５１２”、５１２’”は、直列に若しくは並列に電気的につながれ得る、又は、駆動信号によって独立して供給され得る。

図１１Ａは、音響アイソレーター５３０ｃの他の一つの実施形態をさらに示す。この実施形態では、圧力パルス減衰器３３６は、音響アイソレーター５３０ｃとしての役割も果たし得る。さらに、一以上の圧力パルス減衰器３３６又は音響アイソレーター５３０ｃが提供され得る。図１１Ｂは、特定の実施形態によると、圧力パルス減衰器が除外され得ることを示す。

図１２は、スイッチとして機能するそれらのＩＤＴｓ５１２の付近の２つの部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。図１２は、隣接するチャネル３３０間のクロストークを緩和するための他の一つの構成を示す。具体的には、ＩＤＴｓ５１２は、マイクロ流体チャネル３３０の縦軸に対して角度をつけられ得る、又は回転され得る。これらの角度をつけられたＩＤＴｓによって生成される表面音響波は、隣接するチャネルに対して垂直に突き出ない。よりさらに、この特定の構成において示されるように、ＩＤＴｓは、位置合わせされた表面音響波を生成し得、且つ、切り替えられる粒子を受け取るチャネル３３４へ下って進行し得る。ＩＤＴ励起周波数プロファイルはまた、表面音響波が粒子と共に進行する位置で生成され得るように、調整され得る。圧力パルス減衰器３３６は、上部チャネル３３０によって示されるように各スイッチ機構が提供され得る。代わりに、表面音響波によって生成される圧力パルスがチャネル３３４の長さを下るように向けられ得ると仮定すると、圧力パルス減衰器は、下部チャネル３３０によって示されるように供給されないことがある。

図１３Ａは、スイッチ機構５００の付近の３つの部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示し、スイッチ機構５００の付近のマイクロ流体流路３３０の一部の拡大された詳細もまた示される。この実施形態では、マイクロ流体チャネル３３０はいまだに互いに平行に配列されるが、個別のチャネル３３０の構成又はレイアウトは、図７ＡのＩＤＴ方向に対して実質的に垂直なＩＤＴ配向を収容するように修正され得る。図１３Ａに示されるように、各チャネル３３０は、スイッチング領域においてチャネル３３０内の流体が（隣接するチャネルに対して平行に流れるのと対照的に）隣接するチャネル３３０へ向かって（又はそこから離れて）一般的に流れるように、屈曲部３３７が提供され得る。これは、ＩＤＴｓ５１２が、屈曲部３３７に並行して且つ平行に位置すること、及び、ある方向におけるそれらの生成された表面音響波（Ｓ）を隣接するチャネル３３０に対して一般的に平行に向けることを可能にする。言い換えると、マイクロ流体チャネル３３０の一以上の部分の流れ方向、特にスイッチング領域における流れ方向は、ＩＤＴｓ５１２によって生成されるＳＡＷｓ（Ｓ）が、隣接するチャネル３３０に向かって向けられないように、配向され得る。図１３Ａでは、圧力パルス減衰要素３３６は、ＩＤＴ５１２の反対側に位置する。図１３Ｂでは、選択された切り替えられた粒子を受け取るためのチャネル３３４は、ＩＤＴ５１２の反対側に位置する。

図１４Ａは、スイッチ機構５００の付近の３つの部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。この実施形態は、単一のＩＤＴ５１２がいくつかのチャネル３３０にわたって広がり且つ同時に及び／又は連続して表面音響波Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を生成してチャネル３３０内を流れる粒子を偏向するように構成され得ることを除いて、図１３Ａのものと同様である。図１１の実施形態と同様に、圧電基板の上に堆積されるＩＤＴ５１２によって生成される表面音響波Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３等の周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３等は（音の速度／（２＊ＩＤＴ間隔））に比例する。この理由のため、ＩＤＴｓは、表面音響波が生成される比較的狭い位置（又は生成窓）を生成するために先細にされ得る。そのため、単一の先細のＩＤＴ５１２は、スイッチングのために選択される特定のチャネル３３０の付近のＩＤＴ５１２の指間隔と関連する周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３等で駆動され得る。チャネル３３０は、各チャネル３３０が、固有のＩＤＴ間隔に対応する固有の周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３等によって作動されるように、ＩＤＴ５１２に対して構成され得る。したがって、各スイッチはその固有の駆動周波数によって個別にアドレス可能である。同時作動が、複数のチャネルにわたって必要とされる場合、駆動信号は、それに関して作動が必要とされる各チャネルに対応する周波数によって正弦波を合計することによって生成される波であり得る。連続作動は、経時的に駆動信号周波数を変えることによって達成され得る。

図１４Ａにおけるように、図１４Ｂは、特定のチャネル３３０と関連するＩＤＴ５１２の指間隔に対応する周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３等で各々が駆動される複数の表面音響波Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を生成するための単一のＩＤＴ５１２の使用を示す。図１４Ａでは、圧力パルス減衰要素３３６は、ＩＤＴ５１２の反対側に配される。図１４Ｂでは、選択された切り替えられた粒子を受け取るためのチャネル３３４は、ＩＤＴ５１２の反対側に位置する。

図１５は、スイッチ機構５００の付近の３つの部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。この実施形態では、分離素子５３０が、一つのチャネルのＩＤＴ５１２と、隣接するチャネル３３０と、の間に分散素子５３２を配することによって提供される。分散素子５３２は、分散材料を含み得、且つ、個別のＩＤＴ５１２によって生成する任意の表面音響波によって影響される領域を制限するためにマイクロ流体チップ３２０の表面へ恒久的に又は一次的に結合され得る。このような分散素子５３２は、単一のソートジャンクションへ、同様に、平行なソーターのアレイへ適用され得る。

図１６Ａは、スイッチ機構５００の付近の部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。二次能動素子、例えば圧電アクチュエータ又は他の一つのＩＤＴ５１６は、作動ＩＤＴ５１２からチャネルを横切って位置付けられ得る。二次能動素子５１６は、作動ＩＤＴ５１２によって生成される任意の表面音響波によって影響される領域を制限する「ノイズキャンセリング」振動（又は摂動緩和圧力波）を生成するために用いられ得る。

一実施形態によると、二次能動素子５１６は、マイクロ流体流路３３０内で層流を維持する（若しくは乱流を減少する）、又は、マイクロ流体流路３３０の長さに沿って進行する圧力波を緩和するために用いられ得る。随意に、二次能動素子５１６は、作動ＩＤＴ５１２が粒子の集束された流れから粒子をシフトした後の時間でチャネル３３０に到達するノイズキャンセリング又は摂動緩和圧力波を生成するように制御され得る。ＩＤＴ５１６によって生成される表面音響波の周波数及び／又は振幅は、ＩＤＴ５１２によって生成される表面音響波の周波数及び／又は振幅と同じである必要はない。さらに、表面音響波の幅（つまり、音響開口部幅）及び／又はＩＤＴ５１６のマイクロ流体流路３３０内の流れによる表面音響波の交わりの領域は、ＩＤＴ５１２によって生成される表面音響波と同じ幅／領域で一致する必要はない。例えば、ＩＤＴ５１６の表面音響波の開口部幅は、ＩＤＴ５１２のそれよりも狭い又は広くてよい。他の一つの非限定的な例として、ＩＤＴ５１６の表面音響波は、そこにＩＤＴ５１２の表面音響波が向けられるマイクロ流体流路３３０の一部の少なくとも部分的に上部であるマイクロ流体流路３３０の一部に向けられ得る。ノイズキャンセリング素子ペアは、単一のソートジャンクションへ、同様に、平行なソーターのアレイへ適用され得る。ＩＤＴ５１６は、先細の、非先細の、集束された、チャープされた、調節可能等であり得る。

図１６Ｂは、スイッチ機構５００の付近の部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。二次能動素子、例えばＩＤＴ５１２ｂは、作動ＩＤＴ５１２ａからチャネルを横切って位置付けられ得る。ＩＤＴ５１２ｂは、ノイズキャンセリング素子として、摂動緩和素子として、及び／又は作動素子として機能し得る。そのため、スイッチングイベントがない場合には、粒子はチャネル３３２内に流れる。第１のスイッチングイベントの間、ＩＤＴ５１２ａは、チャネル３３０内で流体における圧力パルスを生成し得て、その圧力パルスによって作用される粒子を流れに対して横に且つ最終的にはチャネル３３４ａ内に移動させる。第２のスイッチングイベントの間、ＩＤＴ５１２ｂは、チャネル３３０内で流体における圧力パルスを生成し得て、その圧力パルスによって作用される粒子を流れに対して横に且つ最終的にはチャネル３３４ｂ内に移動させる。随意に、ＩＤＴ５１２ａが作動素子として機能しているとき、ＩＤＴ５１２ｂは、図１６Ａに関して上記で開示されるように「ノイズキャンセリング」振動（又は摂動緩和圧力波）を生成するために用いられ得る（逆の場合も同じ）。

図１６Ｃは、スイッチ機構５００の付近の部分的なマイクロ流体流路３３０を示す例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂのペアは、流路３３０のいずれかの側面の上に位置付けられ得る。この実施形態は、スイッチング領域の下流のチャネル内に粒子の分離された流れを向けるために定在表面音響波（ＳＳＡＷ）又は進行定在表面音響波（ＴＳＳＡＷ）を用いる。ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂの各々は、マイクロ流体チャネル３３０の流体内で定在干渉パターンを生成するためにマージする対向表面音響波を生成し得る。例えば、ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂの各々は、等しく且つ反対の表面音響波を生成し得る。スイッチングは、マイクロ流体チャネル３３０内の粒子の上で発せられる音響放射力を頼りにし得て、より高い圧力の領域からより低い圧力へ粒子を移動させる。具体的には、ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂのペアは、チャネル内で複数の圧力ノード及びアンチノードを形成するＳＳＡＷを生成し得、それによって、複数のノード又はアンチノードに位置合わせされた複数の粒子流内へチャネルの長さに沿って粒子が流れるときに粒子を分ける。粒子は、それらの体積、密度、圧縮率又は他の音響コントラスト因子に基づいて分離され得る。粒子分離段階の下流では、粒子の様々な分離された流れが、流れに位置合わせされた複数の収集出口３３２、３３４ａ、３３４ｂ内へ流れ得る。いくつかの代替実施形態によると、単一のＩＤＴ５６２が各マイクロ流体チャネル３３０に関して提供され得、スイッチング領域におけるマイクロ流体チャネル３３０の形状及び／又は表面は、定在干渉パターン（随意に、進行定在表面音響波（ＴＳＳＡＷ）を含む）を生成するためにチャネル３３０において音響波を反射するように構成され得る。

図１７Ａは、音響アイソレーター５３０の実施形態を示す、マイクロ流体流路３３０を備える例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。図１７Ｂは、音響アイソレーター５３０の他の一つの実施形態を示す、マイクロ流体流路３３０を備える例示的なマイクロ流体チップ３２０の一部を概略的に示す。図１７Ａ及び１７Ｂの両方において、音響アイソレーター５３０は、反射素子又は音響反射板５３４としての役割を果たし得る。表面音響波はまた、スイッチング領域５００の上流に一般的に位置する集束領域４００でチャネル３３０の中心線に沿って粒子を集束するために用いられ得る。ＩＤＴ５１２は、チャネル３３０の一側面上に表面音響波を生成するために用いられ得る一方で、チャネル３３０の他の側面上の反射素子５３４ａ位置は、反対方向にこの波を向けるために用いられ得る。図１７Ｂでは、代替構成において、反対の反射素子５３４ｂが、チャネル３３０の壁内に直接組み込まれ得る。いくつかの実施形態によると、生成されたＳＡＷ及び反射されたＳＡＷは、マイクロ流体チャネル３３０内で互いに干渉し得、定在圧力ノード（又はアンチノード）が流体において形成されるようになる。粒子は、これらのノードに沿って集合し得る（つまり、集束され得る）。集束された粒子流は、チャネル３３０中心線に沿って平衡位置で維持され得る。対向するＩＤＴｓ５１２及び反射素子５３４の同様の構成は、粒子の３次元集束を生成するために複数の軸に沿って利用され得る。図１７Ａ及び１７Ｂは先細のＩＤＴ５１２を示すが、他の適切なＩＤＴ構成、例えば、非先細の、集束された、チャープされた、一方向の、階段状の、チェーンの等が用いられ得る。

特定の態様によると、図１８Ａから２４を一般的に参照すると、スイッチ機構５００及びスイッチ機構５００へ動作可能に関与され得る個別に形成されたマイクロ流体チップ３２０を提供することが望ましいことがある。スイッチ機構５００は、（これらの図面において概略的に示される）粒子処理機器６２０の一部として提供され得る。１つのオプションとして、マイクロ流体チップ３２０は、機器６２０の上に提供されたスイッチ機構５００によって取り外し可能に動作可能に関与され得る。マイクロ流体チップ３２０は、機器６２０内に挿入され得る、又はそうでなければスイッチ機構５００へ動作可能に関与され得、粒子処理操作が実施され得、その後、マイクロ流体チップ３２０は、機器６２０から除去され得る。用いられたマイクロ流体チップ３２０が処分され得、新しいマイクロ流体チップ３２０が、機器６２０内に挿入され得る、又はそうでなければ後続の粒子処理操作のためにスイッチ機構５００へ動作可能に関与され得る。これらの図面では、上面図（ａ）は、チャネル３３０内に不透明な流体を備え、且つ、透明なマイクロ流体チップ３２０を通して見える表面音響波発生器アセンブリ５０５の特定の特徴を備える透明な要素としてマイクロ流体チップ３２０を示す。これらの図面において提供される側面図（ｂ）は一般的に、上面図（ａ）のセクションＢ－Ｂを通ってとられる。

特定の実施形態によると、粒子処理システムは、表面音響波を受け取るように且つ表面音響波によって生成された圧力パルスを用いて、選択された分岐チャネル内へと選択された粒子を向ける又は偏向するように構成された一以上のチャネル３３０を有するマイクロ流体チップ３２０を含み得る一方で、表面波発生器アセンブリ５０５をチップ外に提供する。言い換えると、スイッチ機構５００は、マイクロ流体チップ３２０から別々に形成され得る且つ機器６２０と関連し得且つ機器６２０の一部として提供され得る表面音響波発生器アセンブリ５０５を含み得る。１つのオプションとして、マイクロ流体チップ３２０は、機器６２０の上の表面音響波発生器アセンブリ５０５によって取り外し可能に動作可能に関与され得る。マイクロ流体チップ３２０は、粒子処理操作の後で除去され且つ処分され得、他の一つのマイクロ流体チップ３２０は、機器６２０内に挿入され得る、又はそうでなければ後続の粒子処理操作のために表面音響波発生器アセンブリ５０５へ動作可能に関与され得る。粒子処理操作の間、マイクロ流体チップ３２０は、音響エネルギーの伝送を促進するために音響波発生器アセンブリ５０５に対してクランプされ得る又は弾性的に予め組み込まれ得る。

図１８Ａは、機器６２０の上の表面音響波発生器アセンブリ５０５によって取り外し可能に動作可能に関与され得るマイクロ流体チップ３２０の実施形態を概略的に示す。表面音響波発生器アセンブリ５０５は、一以上の表面音響波発生器５１０を含む。この特定の実施形態では、表面音響波発生器アセンブリ５０５は、複数の周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、ｆ_４等で表面音響波を生成するための単一の先細のＩＤＴ５１２を含み、所定の周波数は所定のマイクロ流体チャネル３３０と関連する。ＩＤＴ５１２は、機器６２０の表面音響波発生器アセンブリ５０５の一部として含まれる圧電材料層６１０の表面（Ａ）の上に形成される。この特定の実施形態では、ＩＤＴ５１２は、その各々が、関連したマイクロ流体チャネル３３０に向かって第１の音響的に透過な（つまり、音響的に損失の低い）材料バンド６１２に沿って進行する複数の表面音響波（Ｓ）を選択的に生成し得る。そのため、ＩＤＴ５１２は、第１の周波数ｆ_１で第１の表面音響波（Ｓ）を選択的に生成するために活性化され得、この波は第１のバンド６１２と位置合わせされ且つ第１のバンド６１２に沿って進行して最終的に第１のマイクロ流体チャネルのスイッチング領域の近くに到達する。同様に、ＩＤＴ５１２は、マイクロ流体チャネルの各々のスイッチング領域と関連するバンド６１２に沿って進行する選択周波数ｆで任意の数の表面音響波（Ｓ）を選択的に生成するために活性化され得る。製造を簡素化するために、同じ製造ステップの間に同じ材料から圧電材料層６１０及び音響的に透過な材料バンド６１２を形成することが望ましいことがある。

マイクロ流体粒子ソーターに関するマルチチャネル構成では、他の表面音響波発生器５１０とは独立して表面音響波アクチュエータ又は発生器５１０の各々を動作することが可能であることが望ましいことがある。これは、表面音響波発生器５１０を互いに音響的に分離することによって行われ得る。例えば、各音響的に透過な材料バンド６１２は、他の音響的に透過な材料バンド６１２から（空気ギャップ又は音響的に損失の多い材料によって満たされるギャップを介して）その長さの少なくとも一部に沿って隔離され得る。例えば、空間又はギャップ６１５は、隣接するペアの間に且つバンド６１２の隣接するペアに対して平行に提供され得る。ギャップ６１５は、およそ圧電材料層の厚さの深さを有し得て、バンド６１２の間に圧電材料が存在しないようにする。特定の実施形態では、ギャップ６１５は、およそ１つの（１）音響波長の深さであり得る。複数の音響的に透過な経路又はバンド６１２の互いのこの音響的な分離は、表面音響波間の及びチャネル３３０間のクロストークを減少又は除外し得る。随意に、非干渉周波数で表面音響波発生器５１０を操作することによって表面音響波間の及びチャネル３３０間のクロストークを減少又は除外することが望ましいことがある。そのため、信号制御及び／又は処理アルゴリズムは、クロストークを減少又は除外するために用いられ得る。Ｓｈａｒｐｅへの米国特許公報第２０１４／０３７０５３６（２０１４年３月１３日に出願されたＵＳシリアル第１４／２１０，３６６）は、その全体において参照によって本明細書に組み込まれ、複数のマイクロ流体チャネルから光学的クロストークを制御する及び／又は減少するための複数の方法を開示し、その教示は、複数のマイクロ流体チャネルからの音響的なクロストークを制御する及び／又は減少することへ適用され得る。

図１８Ａに示されるように、個別のマイクロ流体チャネル３３０のスイッチング領域の付近において、各音響的に透過な材料バンド６１２は、マイクロ流体チップ３２０の上に提供されるスーパーストレート３６６内へ表面音響波（Ｓ）の音響エネルギーを向けるために音響エネルギー結合素子３６７に接触し得る。図１８Ａ、上面図（ａ）、に最も良く示されるように、マイクロ流体チャネル３３０のスイッチング領域の各々は、各々のチャネル３３０のスイッチング領域が音響的に透過な材料バンド６１２及び結合素子３６７に位置合わせされるように、縦方向にオフセットされ得る又はずらして配置され得る。

様々な結合素子３６７及び材料は、表面音響波発生器アセンブリ５０５をマイクロ流体チップ３２０へ結合するために、及び音響エネルギーを効率的に伝送するために用いられ得る。例えば、エポキシによって提供され得るような薄く硬い結合線は、効率的に且つ多くの場合において、互いの層を恒久的に結合し得る。しかしながら、表面音響波発生器アセンブリ５０５をマイクロ流体チップ３２０へ取り外し可能に結合するために、非恒久的な結合が用いられなくてはならない。特定の実施形態によると、取り外し可能な結合は、高い適合性を提供する流体型の結合素子を含み得る。そのため、結合素子３６７、又は、結合素子の一部は、ＩＤＴ／圧電材料間（つまり、表面音響波生成アセンブリ５０５）とマイクロ流体チップ３２０との間の小さなズレを考慮するために変形可能（弾性、準弾性、粘弾性等）であり得る。変形可能な結合素子３６７は、水、水系ゲル、グリセロール、油等を含み得る。非圧縮性流体が用いられ得る。流体型の結合を保持するために、ブリスター型パッケージング（例えば、セロハン等の比較的硬くて非常に薄い膜の材料を用いる）、高度にコンフォーマブルであり、エラストマー型の薄い膜の膜バルーン／バブル型パッケージング、及びそれらの組み合わせが採用され得る。非限定的な例として、ブリスターパックは、ウレタン系等の音響的に透過な膜を含み得、フレキシブルで薄い（つまり、数ミル（ｍｉｌｓ）以下の厚さ）、ポリマー材料が、音響的に透過な流体媒体（つまり、水、水系ゲル等）を囲み得る。（例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれるＳｌｉｗａへの米国特許第８，１０２，７３４を参照。）他の一つの非限定的例として、ＰＤＭＳは、結合条件及び／又は結合された材料の表面処理に応じて、一時的な又は恒久的な結合素子としてのいずれかの役割を果たし得る。

他の一つの実施形態によると、圧縮又は摩擦結合は、優れた表面－表面結合が達成され得るように合わせ面が十分に相補的である場合に可能であり得る。非常に滑らかな表面が提供され得る、及び／又は、高圧縮結合荷重が適用され得る。表面音響波発生器アセンブリ５０５によるマイクロ流体チップ３２０の係合の間の圧縮性又はクランピング荷重の適用に起因して、他の表面に対する１つの（比較的柔らかい）表面のスメアリングは、比較的柔らかい表面を他に対して適合するために、それによって、表面－表面結合及び音響透過率を増加させるために用いられ得る。

特定の実施形態によると、結合素子３６７は、取り外し可能な又は可逆性のエポキシ結合線として提供され得る。例えば、比較的低温（つまり、およそ２００ °Ｃ未満）で融解する又は軟化するエポキシ接着剤は、マイクロ流体チップ３２０を表面音響波発生器アセンブリ５０５へ一次的に結合するために用いられ得る。１つのこのような既知の「可逆性の」エポキシは、Ａｕｂｅｒｔへの米国特許第６，８２５，３１５において開示され、その内容は参照によって本明細書に完全に組み込まれる。この取り外し可能なエポキシは、比較的低い高められた温度（厳密な処方に応じておよそ９０ °Ｃから１３０ °Ｃ）で液化（つまり、融解）し、その結合能力を失い、その後、温度が低下したとき（およそ２０～２５ °Ｃから６０ °Ｃ）に再結合する。マイクロ流体チップ３２０と表面音響波発生器アセンブリ５０５との間の一時的な固化した又は硬質ポリマー界面を提供するための他の一つの可逆性のポリマー材料は、Ｍａｙｏへの米国特許第８，９５２，０９４において開示され、その内容は参照によって本明細書に完全に組み込まれる。この固体／液体可逆性のポリマー材料は、約１０秒未満の時間期間内で可逆性の付加環化反応によって液体状態から固体状態へ遷移する。そのため、一時的なエポキシ結合線又は一次的な硬質ポリマー界面を提供することは、温度変化の事項になる。特定の実施形態によると、表面音響波の波長のオーダー上である（又はさらに小さい）厚さを有する結合線又は他の界面を提供することが望ましいことがある。随意に、２．０μｍ未満、１．５μｍ未満、１．０μｍ未満、又はさらに０．５０μｍ未満の結合線厚さを有することが有利であり得る。局所的加熱素子（図示されない）は、表面音響波発生器アセンブリ５０５が又はそうでなければ機器６２０上に提供され得、このような局所的加熱素子は、表面音響波発生器アセンブリ５０５へのマイクロ流体チップ３２０の作動係合を促進するために用いられ得る。

結合素子３６７は、表面音響波発生器アセンブリ５０５によって供給され得る及び／又はそれに恒久的に結合され得る（例えば、音響的に透過な材料バンド６１２）、マイクロ流体チップ３２０（例えば、スーパーストレート３６６）によって供給され得る及び／又はそれに恒久的に結合され得る、又は、スタンドアロン素子として若しくは素子のスタンドアロンアセンブリとして供給され得る。マイクロ流体チップ３２０によって供給される結合素子３６７を有することが好ましいことがある。

スーパーストレート３６６は、マイクロ流体チャネル３３０内で流体内へ音響エネルギーを向けるための比較的高度な音響的に透過な材料（つまり、音響的に損失の少ない材料（圧電物質、シリコン、ガラス等））の層として提供され得る。図１８Ａの側面図（ｂ）において最もよく示されるように、この音響伝送層３６６は、マイクロ流体チャネル３３０の少なくとも一つの側面を形成し得る（つまり、スーパーストレート３６６は、チャネル内の流体と直接接触していることがある）。スーパーストレート３６６は、（再び、音響損失を最小にするために）比較的薄くてよい。特に、スーパーストレート３６６は、各チャネル３３０のスイッチング領域の局所的な近傍において比較的薄いことがある。例えば、図１８Ａ、側面図（ｂ）、に示されるように、スーパーストレート３６６は、結合素子３６７ａの付近において局所的に薄くされる。２μｍ未満又はさらに１μｍ未満の厚さを有するスーパーストレート３６６が望ましいことがある。一例として、音響波長とおよそ等しい厚さを有するスーパーストレート３６６が、望ましいことがある。特定の用途に関して、音響波長のおよそ半分のスーパーストレート厚さを有することは、少なくとも局所的に、有利であり得る。これは、音響エネルギー損失を減少させ得る、スーパーストレートにおける不要な音響波モードの形成を防止し得る、及び／又は、スイッチング操作の効率性を増加させ得る。

図１３Ａ、１３Ｂ及び図１４Ａ、１４Ｂの文脈において上記で議論したように、単一のＩＤＴは、複数のＩＤＴｓによって置換され得る－各チャネルに関して１つ、複数のチャネルに関して１つ、チャネルあたりに１つより多く等。ＩＤＴｓは、先細の、先細にされない、集束される、一方向の、チャープ等であり得る。さらに、複数のＩＤＴｓが提供される場合、ＩＤＴｓは、単一の行において配され得る、又は、互いにずらして配置され若しくはオフセットされ得て、チャネルの長手方向のずらしの量を減少させる、又は、同じ領域上で十分に大きいＩＤＴｓを提供する。各関連したマイクロ流体チャネルからの各々の複数のＩＤＴｓの距離は、一定である必要はない。

図１８Ｂは、図１８Ａと同様の実施形態を概略的に示すが、複数のＩＤＴｓ５１２が表面音響波を提供している。ＩＤＴｓ５１２の各々は、同じであり得、且つ、同じ表面音響波を提供し得る。随意に、この特定の実施形態に示されるように、ＩＤＴｓは、異なる周波数で表面音響波を生成し得る。例えば、周波数ｆ_１及びｆ_２で表面音響波を生成するＩＤＴｓのペアが提供され得る。ＩＤＴｓは、ずらして配置されることがあり、コンパクトさを可能にする。図１８Ｂはまた、図１８Ａにおいて示される複数の個別の結合素子３６７ではなく、複数のマイクロ流体チャネル３３０を横切って伸びる単一の結合素子３６７ｂを示す。一以上のチャネル３３０に関する単一の結合素子３６７ｂの使用は、製造の容易さを、マイクロ流体チップ３２０を表面音響波発生器アセンブリ５０５へ動作可能に係合することの簡潔さを、及び／又は、結合素子それ自身の丈夫さを可能にし得る。

図１９Ａは、一以上の周波数で表面音響波を生成することが可能な複数の「積層され且つ傾けられた」ＩＤＴｓを有する表面音響波発生器アセンブリ５０５を概略的に示す。各ＩＤＴ５１２は、機器取付素子６２０ａ、音響的に透過な材料層又はバンド６１２、結合素子３６７及びマイクロ流体チャネル３３０と関連する。図面において概略的に示される機器取付素子６２０ａは、機器機器６２０の一部として提供されるであろう。

ＩＤＴｓ５１２の内の一つへの駆動周波数の提供は、結合素子３６７内へ、スーパーストレート３６６内へ、及びその後マイクロ流体チャネル３３０内へ、音響的に透過な材料バンド６１２の長さに沿って進行する表面音響波をＩＤＴ５１２に生成させる。図１９Ａの側面図（ｂ）を参照すると、ＩＤＴｓは、個別のチャネル３３０のスイッチング領域が横方向に整列しているように、互いに上に「積層されて」示される。この配置は、マイクロ流体チャネル３３０の及びマイクロ流体チップ３２０のアーキテクチャを簡素化し得る。図１９Ａの側面図（ｂ）をさらに参照すると、ＩＤＴｓ５１２及び音響的に透過な材料バンド６１２は、マイクロ流体チップ３２０の主平面に対してある角度で配向される機器取付素子６２０ａにおいて、上に提供される。この角度をつけられた又は「傾けられた」配向は、複数のＩＤＴｓ及び音響的に透過な材料バンド６１２が、「積層された」配置において同じように構成されることを可能にする。

図１８Ａ及び１８Ｂに示される実施形態のように、図１９Ａに示される、表面音響波発生器アセンブリ５０５、例えば、ＩＤＴｓ５１２及びそれらの関連する音響的に透過な材料バンド６１２は、マイクロ流体チップ３２０から分離して形成され得る、且つ、機器６２０と関連し得且つ機器６２０の一部として提供され得る。再び、マイクロ流体チップ３２０は、機器６２０によって提供される表面音響波発生器アセンブリ５０５へ動作可能に係合可能であり得、且つ、機器６２０から取り外し可能であり得る。矢印は、チップ３２０が機器６２０に係合している及び／又はそれから解放されるときに、機器６２０に対するマイクロ流体チップ３２０の可能な相対運動を示す。回転運動はまた、チップ３２０を係合する及び／又は機器６２０からチップ３２０を解放するために用いられ得る。さらに、傾けられた取付素子６２０ａは、係合公差を提供するために、及び／又は、表面音響波発生器アセンブリ５０５へ及び／又はマイクロ流体チップ３２０へ結合素子３６７の予め組み込まれた係合を設置するために、ヒンジ付きの及び／又は柔軟な指様素子として提供され得る。

図１９Ａに示される結合素子３６７は、チップ３２０のスーパーストレート３６６によって表面音響波発生器アセンブリの伝送表面の伝送表面（Ａ）の非平行の又は角度がつけられた整列を収容するように構成され得る。そのため、例えば、結合素子３６７ｃは、伝送表面（Ａ）及びスーパーストレート３６６の下面を相補的に係合するように構成され得る。図１９Ａの側面図（ｂ）に示されるように、結合素子３６７ｃは、実質的にくさび形であり得る。上記で開示されたように、結合素子３６７は、変形可能であり得る（弾性、準弾性、弾性等）、及び／又は、水、ゲル、水系ゲル、薄膜、流体で満たされたブリスターパック（硬い膜を備える又は非常に弾性膜を備える）を含み得る。また上記で開示されたように、結合素子３６７は、変形可能である必要がなく、マイクロ流体チップ３２０と表面音響波発生器アセンブリ５０５との間で音響結合を一次的に提供する可逆性の固体／液体ポリマー、エポキシ等として提供され得る。

図１９Ａの実施形態と同様に、図１９Ｂに概略的に示される実施形態は、マイクロ流体チップ３２０から別々に形成され且つ機器６２０の一部として提供される表面音響波発生器アセンブリ５０５を含む。マイクロ流体チップ３２０は、表面音響波発生器アセンブリ５０５へ取り外し可能に且つ動作可能に係合可能であり得る。表面音響波発生器アセンブリ５０５は、一以上の周波数で表面音響波を生成することが可能な複数の「積層され且つ傾けられた」ＩＤＴｓを含む。各ＩＤＴ５１２は、機器６２０の一部として提供される機器取付素子６２０ａ、音響的に透過な材料層６１２、及びマイクロ流体チャネル３３０と関連する。図１９Ｂの側面図（ｂ）を参照すると、ＩＤＴｓは、（図１９Ｂの上面図（ａ）に示されるように）個別のチャネル３３０のスイッチング領域が横方向に整列され得るように、互いに上に「積層されて」示される。

マイクロ流体チップ３２０は、基板３６２及びスーパーストレート３６６を含み得る。一般的に、マイクロ流体チップ３２０は、任意の数の基板層で形成され得る。表面音響波発生器アセンブリ５０５からマイクロ流体チャネル３３０への音響エネルギーの伝送を支援するために、透過素子３６８が、マイクロ流体チップ３２０によって提供され得る。マイクロ流体チャネル３３０のスイッチング領域の付近に提供される透過素子３６８は、スーパーストレート３６６によって一体的に形成され得る。周囲の材料における音響損失を最小化するために、透過素子３６８は、スタンドオフ又は他の突出要素として、及び、比較的高度に音響的に透過な材料で形成され得る。透過素子３６８に関して、基板３６６を形成するために用いられ得る任意の材料で形成されることが望ましいことがある。随意に、透過素子３６８は、スーパーストレート３６６とは異なる材料で形成され得、例えばマイクロ流体チップ３２０に圧入され得る。

各ＩＤＴ５１２へ駆動周波数を提供することは、透過素子３６８内へ、及びその後マイクロ流体チャネル３３０内へ、音響的に透過な材料バンド６１２の長さに沿って進行する表面音響波をＩＤＴ５１２に生成させる。表面音響波が進行するバンド６１２の表面（Ａ）は、透過素子３６８に接触し、表面音響波からの音響エネルギーは、チャネル３３０内の流体へ運ばれる。いくつかの実施形態によると、透過素子３６８は、スイッチング領域に向かって進行するラム波が最も効率的に向けられ得るように、レイリー角での回折を介した音響波の伝播を考慮して、ある角度で提供され得る。

（図１９Ｂに示されるように）随意に、結合素子３６７ｄは、表面音響波発生器アセンブリ５０５の各バンド６１２と、関連する透過素子３６８との間に提供され得る。一つの好ましい実施形態では、結合素子３６７ｄは、解放可能なエポキシ（又は他の結合素子）として提供され得る。当業者にとって明らかなように、この開示の利益を考えると、本明細書で記載されるような他の結合素子３６７が提供され得る。代わりに及び／又は追加的に、マイクロ流体チップ３２０への表面音響波発生器アセンブリ５０５の音響結合は、係合表面領域に圧縮荷重をかけることによって促進され得る。例えば、傾けられた取付素子６２０ａは、係合公差を管理するために、及び／又は、マイクロ流体チップ３２０への層６１２の予め組み込まれた係合を設置するために、ばね仕掛け素子として提供され得る。

図２０は、複数のマイクロ流体チャネル３３０へ表面音響波を供給することが可能な「曲げられた」又は湾曲した機器取付素子６２０ｂの上に提供される複数の音響波発生器を有する表面音響波発生器アセンブリ５０５を概略的に示す。各表面音響波発生器は、ＩＤＴ５１２及びその関連する音響的に透過な材料バンド６１２を含む。追加的に、結合素子３６７及びマイクロ流体チャネル３３０は、各表面音響波発生器と関連する。ＩＤＴ５１２へ駆動周波数を提供することは、結合素子３６７内へ、スーパーストレート３６６内へ、及びマイクロ流体チャネル３３０内へ、音響的に透過な材料バンド６１２の長さに沿って進行する表面音響波をＩＤＴ５１２に生成させる。

図２０（ａ）を参照すると、ＩＤＴｓ５１２は、個別のチャネル３３０のスイッチング領域が一直線であるように配される。この配置は、マイクロ流体チャネル３３０及びマイクロ流体チップ３２０アーキテクチャを簡素化し得る。各ＩＤＴ５１２は、マイクロ流体チップ３２０の平面に対してある角度で配向される機器取付素子６２０ｂの平面において提供され得る。図２０（ｂ）を参照すると、この角度は、実質的に９０度であり得る。ＩＤＴによって生成される表面音響波は、音響エネルギーがその後結合素子３６７内へ伝送される屈曲の周りの透過材料バンド６１２の表面の上を進行する。マイクロ流体チャネル３３０の付近において、透過材料バンド６１２の表面は、マイクロ流体チャネル３３０の付近のマイクロ流体チップ３２０の主平面に対して平行であり得る。屈曲は、９０度より大きい又は９０度未満であり得る。９０度未満の屈曲は、表面音響波が屈曲の周りを進行するときに表面音響波エネルギー損失を最小化するために望ましいことがある。

図１８及び１９に示される実施形態のように、図２０に示されるＩＤＴｓ５１２及びそれらの関連する圧電材料バンド６１２は、マイクロ流体チップ３２０から別々に形成され得る、且つ、機器６２０と関連し得且つ機器６２０の一部として提供され得る。再び、マイクロ流体チップ３２０は、機器によって提供されたＩＤＴｓによって取り外し可能に且つ動作可能に関与され得る。図２０の実施形態では、マイクロ流体チップ３２０は、２つの基板層３６２、３６３及びスーパーストレート層３６６と共に示される。さらに、チャネル３３０は、スーパーストレート層３６６内で部分的に又は完全に形成され得る。

図２１は、マイクロ流体チップ３２０の主平面に対して実質的に垂直に伸び且つ複数のマイクロ流体チャネル３３０へ表面音響波を供給することが可能である機器取付素子６２０ｃの上に提供される複数の表面音響波発生器５１０を有する表面音響波発生器アセンブリ５０５の実施形態を概略的に示す。説明目的のために、４番目の表面音響波発生器及び関連する機器取付素子６２０ｃは示されない。一般的に、表面音響波発生器アセンブリ５０５は、一以上のマイクロ流体チャネルの内の任意の数と関連する一以上の表面音響波アクチュエータ又は発生器の内の任意の数を含み得る。

図２１を参照すると、表面音響波発生器アセンブリ５０５は、個別のチャネル３３０のスイッチング領域が一直線であるように構成される。各表面音響波発生器は、ＩＤＴ５１２及びその関連する音響的に透過な材料バンド６１２を含む。追加的に、透過素子３６８ａ及びマイクロ流体チャネル３３０は、各表面音響波発生器と関連する。ＩＤＴ５１２へ駆動周波数を供給することは、透過素子３６８ａ内へ、及びマイクロ流体チャネル３３０内へ、音響的に透過な材料バンド６１２の長さに沿って進行する表面音響波をＩＤＴ５１２に生成させる。

透過素子３６８ａは、スイッチング領域の少なくとも付近で、マイクロ流体チャネル３３０の側壁を形成し得、マイクロ流体チャネル３３０内の流体と直接接触していることがある。透過素子３６８ａは、任意の比較的高度に音響的に透過な材料で形成され得る。一つの非限定的な例として、透過素子３６８ａは、基板３６６を形成するために用いられ得る任意の材料で形成され得る。

各機器取付素子６２０ｃ及びその関連する音響的に透過な材料バンド６１２の遠位端は、マイクロ流体チップ３２０のポケット又は他の凹部領域３４０内に伸びる。表面音響波が進行するバンド６１２の表面（Ａ）は、透過素子３６８ａに接触し、表面音響波からの音響エネルギーは、チャネル３３０内の流体へ運ばれる。随意に（図２１に示されないが、以前に説明された実施形態と同様の）、流体で満たされたブリスターパック等の結合素子は、マイクロ流体チップ３２０への表面音響波発生器アセンブリ５０５の作動係合を促進するために用いられ得る。

カム運動又は予荷重素子３６９は、機器取付素子６２０ｃとチップ３２０との間に提供され得て、表面音響波発生器の遠位端がマイクロ流体チップ３２０へ十分に動作可能に関与されることを確実にする。カム運動又は予荷重素子３６９は、斜面、トグル、ばね、エラストマーパッド等を含み得る。図２１に示されるように、予荷重素子３６９は、チップ３２０によって提供され得、表面音響波発生器の遠位端を収容する凹部領域３４０内に位置し得る。随意に（図示されない）、予荷重素子３６９は、表面音響波発生器アセンブリ５０５の一部として含まれ得るので、機器６２０によって提供され得る。

マイクロ流体チップ３２０の基本的な基板アセンブリは、結合された又はそうでなければ一緒に統合された複数の層から形成され得る、又は随意に、チップ３２０の基本的な基板は、３Ｄ又は他の追加の製造プロセスから形成され得る。

図２２は、マイクロ流体チップ３２０の主平面に対して実質的に垂直に伸び且つ複数のマイクロ流体チャネル３３０へ表面音響波を供給することが可能である機器取付素子６２０ｄの上に提供される複数の表面音響波発生器を有する表面音響波発生器アセンブリ５０５の実施形態を概略的に示す。図２１と同様に、表面音響波発生器アセンブリ５０５は、個別のチャネル３３０のスイッチング領域が一直線であるように構成される。各表面音響波発生器は、ＩＤＴ５１２及びその関連する音響的に透過な材料バンド６１２ｄを含む。追加的に、透過素子３６８ａは、各表面音響波発生器と関連し得る。ＩＤＴ５１２へ駆動周波数を提供することは、透過素子３６８ａ内へ、及びその後マイクロ流体チャネル３３０内へ、音響的に透過な材料バンド６１２ｄの長さに沿って進行する表面音響波（Ｓ）をＩＤＴ５１２に生成させる。

しかしながら、図２１の機器取付素子６２０ｃとは違って、図２２の機器取付素子６２０ｄは、長手方向のねじれが提供される。この特定の実施形態では、長手方向のねじれの量は９０度である。一般的に、ねじれの量は、９０度に限定されず、９０度より大きい又は９０度未満であり得る。各々の機器取付素子６２０ｄの遠位端で、音響的に透過な材料６１２ｄの層の表面（Ａ）は、関連する流路３３０の縦軸と平行に配される。各々の機器取付素子６２０ｄの近位端で、音響的に透過な材料６１２ｄの層の表面（Ａ）は、関連する流路３３０の縦軸に対して垂直に配される。機器取付素子６２０ｄの遠位端と近位端との間で、音響的に透過な材料６１２ｄの層の表面（Ａ）は、滑らかな半分ねじれが提供される。機器取付素子６２０ｄの近位端で、音響的に透過な材料６１２ｄは、その上でＩＤＴｓ５１２が提供される音響的に透過な材料６１２を備える連続層を形成する。そのため、複数のＩＤＴｓ５１２は、同じ平面において形成され得、関連する複数の表面音響波（Ｓ）は、その中に複数のＩＤＴｓ５１２が存在する平面とは異なる一以上の平面へ送達され得る。

図２２に示されるように、その上にＩＤＴｓ５１２が提供される音響的に透過な材料６１２は、別個のパッドとして形成され得（つまり、アイテム６１２（×４））、ＩＤＴｓ５１２と、関連する機器取付素子６２０ｄと、マイクロ流体チャネル３３０との間で１対１対応が存在し得る。随意に（図示されない）、その上でＩＤＴｓ５１２が提供される音響的に透過な材料６１２は、複数のＩＤＴｓ５１２の下に伸びる単一のパッドとして形成され得る。これは、単一のＩＤＴ５１２、例えば先細のＩＤＴが、（図１８Ａに示されるＩＤＴと同様に）複数のチャネル３３０へ表面音響波（Ｓ）を提供することを可能にし得る。

図１８、１９及び２０に示される実施形態のように、図２１及び２２に示される、表面音響波発生器アセンブリ５０５（例えば、ＩＤＴｓ５１２及びそれらの関連する圧電性の又は音響的に透過な材料バンド６１２）は、マイクロ流体チップ３２０から分離して形成され得る、且つ、機器６２０と関連し得且つ機器６２０の一部として提供され得る。マイクロ流体チップ３２０は、機器６２０によって提供される表面音響波発生器アセンブリ５０５によって取り外し可能に且つ動作可能に関与され得る。

さらに、図１８、１９及び２０に関して説明されたような結合素子３６７（図２１及び２２に示されない）はまた、表面音響波発生器アセンブリ５０５からマイクロ流体チップ３２０へ表面音響波エネルギーの伝送を促進するために提供され得る。上記で開示されたように、このような結合素子３６７は、変形可能であり得る（弾性、準弾性、弾性等）、及び／又は、水、ゲル、水系ゲル、薄膜、流体で満たされたブリスターパック（硬い膜を備える又は非常に弾性の膜を備える）を含み得る。また上記で開示されたように、結合素子３６７は、変形可能である必要がなく、マイクロ流体チップ３２０と表面音響波発生器アセンブリ５０５との間で音響結合を一次的に提供する可逆性の固体／液体ポリマー、エポキシ等として提供され得る。

ここで図２３、２４及び２５を参照すると、特定の実施形態によると、マイクロ流体チップ３２０の複数のマイクロ流体流路３３０の各々は、チャネル３３０内を流れる粒子を取り込むための集束機構４００と、様々な選択されたチャネル部又は収集素子３３２、３３４内にチャネル３３０内を流れる粒子をソートする、偏向する、迂回させる及び／又は向けるためのスイッチ機構５００と、の両方を含み得る。集束機構４００及びスイッチ機構５００の両方は、機器によって提供され得、マイクロ流体チップ３２０は、これらの機構へ取り外し可能に動作可能に関与され得る。図７から２２を参照すると、スイッチ機構５００は、上述の任意の態様及び実施形態に従って提供され得る。

特定の態様によると、集束機構４００は、表面音響波（ＳＡＷ）生成装置を含み得る。このように、スイッチ機構５００に関する表面音響波発生器アセンブリ５０５についての上記で示された開示は、集束機構４００に関する表面音響波発生器アセンブリ４０５へ同様に適用され得る。

特定の好ましい態様によると、集束機構４００は、表面音響波（ＳＡＷ）アクチュエータ４１０又は生成装置を含み得る。表面音響波発生器４１０は、一以上のＩＤＴｓ４１２を含み得る。いくつかの実施形態によると、及び図２３に示されるように、単一のＩＤＴ４１２が提供され得、集束サイト３３１でのマイクロ流体チャネル３３０の形状及び／又は表面は、定在干渉パターン又は定在表面音響波（ＳＳＡＷ）を生成するためにチャネル３３０において音響波を反射するように構成され得る。代わりに、図２４に示されるように、ＩＤＴｓ４１２ａ、４１２ｂのペアは、マイクロ流体チャネル３３０のいずれかの側面の上に１つで且つ集束サイト３３１に位置合わせされて、提供され得る。ＩＤＴｓ４１２ａ、４１２ｂの各々は、マイクロ流体チャネル３３０の流体内で定在干渉パターンを生成するためにマージする対向（例えば、等しく且つ反対の）表面音響波を生成し得る。

図２３は、機器６２０の上の表面音響波発生器アセンブリ４０５及び表面音響波発生器アセンブリ５０５の両方によって動作可能に関与され得、その後それらから解放され得るマイクロ流体チップ３２０の実施形態を概略的に示す。この特定の実施形態では、表面音響波発生器アセンブリ４０５は、複数のマイクロ流体チャネル３３０を通って流れる粒子流を集束するための単一の周波数で表面音響波を生成するために単一のＩＤＴ４１２を含む。ＩＤＴ４１２は、機器６２０／６２２の表面音響波発生器アセンブリ４０５の一部として含まれる圧電材料層６１６の表面（Ｂ）の上に形成される。ＩＤＴ５１２は、複数の音響的に透過な（つまり、音響的に損失の少ない）材料バンド６１６に沿って進行する複数の表面音響波を、各マイクロ流体チャネル３３０に関して１つ、生成し得る。各バンド６１６は、マイクロ流体チャネル３３０の集束領域３３１と関連する。そのため、ＩＤＴ４１２は、周波数ｆ_１で複数の表面音響波（Ｓ）を生成するように活性化され得て、波の各々は、複数のバンド６１６の内の１つに位置合わせされた且つそれに沿って進行して、最終的にマイクロ流体チャネル３３０の各々の集束領域３３１に到達する。各音響的に透過な材料バンド６１６は、他の音響的に透過な材料バンド６１６から（空気ギャップ又は音響的に損失の多い材料によって満たされるギャップを介して）その長さの少なくとも一部に沿って隔離され得る。

図２３に示されるように、個別のマイクロ流体チャネル３３０の集束領域３３１の付近において、各音響的に透過な材料バンド６１６は、マイクロ流体チップ３２０のスーパーストレート３６６内へ表面音響波Ｓからの音響エネルギーを向けるために（上述したような）音響エネルギー結合素子３６７に接触し得る。図２３、上面図（ａ）、に最も良く示されるように、マイクロ流体チャネル３３０の集束領域３３１の各々は、各々のチャネル３３０の集束領域が音響的に透過な材料バンド６１６及び結合素子３６７に位置合わせされるように、縦方向にオフセットされ得る又はずらして配置され得る。

図１７Ａ及び１７Ｂに関して議論されたように、図２３のマイクロ流体チャネル３３０は、ＩＤＴ４１２と反対のチャネルの側面の上に音響波反射素子（５３４ａ、５３４ｂ、図視されない）によって提供され得て、定在干渉パターン又は定在表面音響波（ＳＳＡＷ）は、マイクロ流体チャネル内で形成され得るようになる。さらに、マイクロ流体チャネル３３０は、波長の整数倍で間隔が置かれ得る。特定の実施形態によると、定在表面音響波の低圧ノードは、マイクロ流体チャネル内で中心であり得る。

代わりに、図２４に示されるように、第１及び第２ＩＤＴｓ４１２ａ、４１２ｂは、マイクロ流体チャネル３３０の反対側の上に提供され得る。定在干渉パターン又は定在表面音響波（ＳＳＡＷ）は、ＩＤＴｓ４１２、４２１ｂが等しく且つ反対の表面音響波を生成するときにマイクロ流体チャネル内で形成され得る。マイクロ流体チャネル３３０は、波長の整数倍で間隔が置かれ得る。特定の実施形態によると、定在表面音響波の低圧ノードは、マイクロ流体チャネル内で中心であり得る。

図２５に示されるように特定の態様によると、集束機構４００は、（例えば、図２４に開示されるように）一以上のＩＤＴｓ４１２によって提供される定在表面音響波発生器（ＳＳＡＷ）４０５を含み得、スイッチ機構５００はまた、定在表面音響波（ＳＳＡＷ）アクチュエータ５６０又は生成装置を含み得る。表面音響波発生器５６０は、一以上のＩＤＴｓ５６２を含み得る。いくつかの実施形態によると、単一のＩＤＴ５６２が各マイクロ流体チャネル３３０に関して提供され得、スイッチング領域におけるマイクロ流体チャネル３３０の形状及び／又は表面は、定在干渉パターン（随意に、進行定在表面音響波（ＴＳＳＡＷ）を含む）を生成するためにチャネル３３０において音響波を反射するように構成され得る。

代わりに図２５に示されるように、ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂのペアは、スイッチング領域においてマイクロ流体チャネル３３０の何れかの側面上に１つ、提供され得る。ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂの各々は、マイクロ流体チャネル３３０の流体内で定在干渉パターンを生成するためにマージする対向表面音響波を生成し得る。例えば、ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂの各々は、等しく且つ反対の表面音響波を生成し得る。スイッチングは、マイクロ流体チャネル３３０内の粒子の上で発せられる圧力勾配又は音響放射力を頼りにし得て、より高い圧力の領域からより低い圧力へ粒子を移動させる。具体的には、ＩＤＴｓ５６２ａ、５６２ｂのペアは、チャネル内で一以上の圧力ノード及びアンチノードを形成するＳＳＡＷを生成し得、それによって、ノード又はアンチノードに位置合わせされた複数の粒子流内へチャネルの長さに沿って粒子が流れるときに粒子を分ける。粒子は、それらの体積、密度、圧縮率又は他の音響コントラスト因子に基づいて分離され得る。粒子分離段階の下流では、粒子の様々な分離された流れが、流れに位置合わせされた複数の収集出口内へ流れ得る。

図２３、２４及び２５は、マイクロ流体チップ３２０の複数のマイクロ流体流路３３０の各々が、チャネル３３０内を流れる粒子を取り込むための集束機構４００と、チャネル３３０内を流れる粒子をソートする、偏向する、迂回させる及び／又は向けるためのスイッチ機構５００と、の両方を含み得ることを示す。図２３、２４及び２５は、集束機構４００及びスイッチ機構５００の内の１つ又は両方が、機器によって提供され得、マイクロ流体チップ３２０が、これらの機構へ取り外し可能に動作可能に関与され得ることをさらに示す。図１８Ａ、１８Ｂ、１９から２２を参照すると、任意の様々な実施形態のスイッチ機構５００は、上述の任意の態様及び実施形態に従って提供され得る。さらに、任意の様々な実施形態の集束機構４００は、当業者が、この開示の利益を考えて、これらの態様が集束機構４００へ適用可能であることを理解することになるので、スイッチ機構５００に関して上記で説明された任意の態様及び実施形態に従って提供され得る。

任意の様々な製造技術は、マイクロ流体チップを形成するために用いられ得、成形、接着、マイクロ加工、リソグラフィ、又は他のパターニング技術、エッチング、放電加工、堆積、３Ｄ印刷、表面処理等を含む。いくつかの態様によると、マイクロ流体チップ（又はそれらの一部）は、微小電気機械（ＭＥＭＳ）技術を用いて形成され得る。そのため、例えば、半導体デバイス製造技術は、集束機構４００、スイッチ機構５００及び／又はそれらの一部を形成するために用いられ得る。

特定の他の態様によると、ソートアルゴリズムは、上記で開示された粒子処理システム実施形態を用いて、実装され得る及び／又は最適化され得る。粒子処理システムの性能をモニタリングするための例示的なソートモニタリングシステムは、米国特許公報第２０１２／０２７７９０２（シリアル第１３／３４２，７５６；２０１２年１月３に出願された）、”Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ”において開示され、その内容はその全体において参照によって本明細書に組み込まれる。

例えば、図６Ａ及び６Ｂを参照すると、ソーティング機構５００は、マイクロ流体流路３３０と関連し、且つ一次粒子取り調べサイト３１４の下流に位置する。粒子取り調べサイト３１４は、粒子取り調べシステム１１０と動作可能に関与され得、さらに、特定の粒子特性を検出し且つそれらの粒子特性に基づいてソーティングの決定を為すために、制御システム１５０と動作可能に関与され得る（図３を参照）。スイッチング機構５００はまた、制御システム１５０と動作可能に関与されて、ソーティングの決定と一致した指示を受け取る。ソートモニタリングシステムの一部として、一以上の二次粒子取り調べサイト３１４ａは、下流チャネル３３２、３３４の内の一以上におけるスイッチング機構５００の下流に提供され得る。

図６Ａでは、二次粒子取り調べサイト３１４ａ（破線）は、キープチャネル３３４と関連して示される。粒子取り調べサイト３１４ａは、二次粒子取り調べシステムに動作可能に関連し得、さらに、制御システム１５０に動作可能に関連し得てソートモニタリングシステムを形成する。二次粒子取り調べシステムは、一次粒子取り調べシステム１１０の一部として又はスタンドアロン粒子取り調べシステムとして提供され得、光学センサーと、マイクロチップの上に製造される若しくは興味のあるチャネルの近くのオフチップに位置するデバイスを通したコンダクタンス、キャパシタンス、ＲＦ場モニタリングを含むがそれらに限定されない受動的又は能動的電気的検出と、例えばホール効果デバイス又は流路の付近に位置する他のフィールドプローブを用いる磁気検出と、オンボード若しくはリモートデバイスを用いる超音波吸収、反射、散乱若しくは同様のもの等の音響検出とを用い得る。他の光機械又は電磁気検知システムもまた採用され得る。

ソートモニタリングシステム（例えば、少なくとも部分的に、粒子取り調べシステム、制御システム及び関連するソートモニタリングアルゴリズム）は、ソート性能をモニタリングするために、集束、検出及び／又はスイッチング最適化アルゴリズムの妥当性を確認するために、ソートアルゴリズムへフィードバックを提供するために、及び／又は、粒子処理システムの一以上の操作パラメータ（流速、圧力、粒子処理量、取り調べビーム強度、ソート遅延、スイッチングパラメータ等）を制御若しくは修正するために、用いられ得る。非限定的な例として、最適なソート性能は、ソートされたサンプルの純度、ソートされたサンプルにおける所定の粒子型の保持、ソートされたサンプルにおける所定の粒子型の排除、ソートされたサンプルの予想されるソート粒子数、ソートされたサンプルのソート割合、ソートされたサンプルのソート精度、処理速度、サンプルの生存、及び／又は上記の組み合わせの上で決定され得る又はそれらに基づき得る。そのため、最適なソート性能を決定及び／又は維持するためのソートモニタリングは、ソートされたサンプルの統計ベースの特性を評価することに基づき得る。ソートされたサンプルの統計ベースの特性は、粒子ソーターの内の１つの個別の性能に、又は、複数の粒子ソーターの収集性能に関連し得る。ソートモニタリング法は、ソート決定及び／又はスイッチ機構作動の統計ベースの特性に対して、ソートされたサンプルの統計ベースの特性を評価することを含み得る。ソートモニタリングシステムは、その予想される特性及び／又は所望の特性に対して、ソートされたサンプルの特性を評価し得、それに基づいた行動をとり得る。

様々な実施形態によると、ソートモニタリングシステムは、スイッチング機構の一以上の操作パラメータを制御又は修正してそれによってスイッチング機構の性能の最適化をするために用いられ得るスイッチング最適化アルゴリズムを含み得る。例えば、ソートモニタリングシステムは、最適なソート遅延（つまり、粒子の上流検出と下流スイッチング機構の作動との間の時間）を決定する及び／又は維持するために用いられ得る。ソート遅延は、スイッチング最適化アルゴリズム、及び、上記で開示されたスイッチング機構の実施形態を用いて調整され得る。他の一つの例として、ソートモニタリングシステムは、最適なスイッチング領域の場所を決定する及び／又は維持するために用いられ得る。スイッチング領域の場所は、スイッチング最適化アルゴリズム、及び、上記で開示されたスイッチング機構の実施形態を用いて調整され得る。

図２６を参照すると、ソートモニタリングシステムは、ソートモニタリングアルゴリズム７００を含む。第１のステップ７０１では、データは、一次粒子取り調べシステム１１０ａから収集される。このデータは、検出された粒子の数の上の情報；例えば、一以上の光学的サイン、速度等を含む検出された粒子の特定の特性；粒子検出の時間；粒子と関連するソートの決定；例えばスイッチング機構の一以上の動作パラメータを含む粒子処理システムの一以上の動作パラメータ；等を含み得る。第２のステップ７０２では、データは、二次粒子取り調べシステム１１０ｂから収集される。このデータは、検出された粒子の数の上の情報；例えば、一以上の光学的サイン、速度等を含む検出された粒子の特定の特性；粒子検出の時間；粒子と関連するソートの決定；例えばスイッチング機構の一以上の動作パラメータを含む粒子処理システムの一以上の動作パラメータ；等を含み得る。第３のステップ７０３では、ステップ１から及びステップ２から収集されたデータは、所望のソート性能が満たされているかどうかを決定するために評価され得る。第３のステップは、ステップ１において収集されるデータの統計的評価、ステップ２において収集されるデータの統計的評価、及び、一次粒子取り調べシステム１１０ａからのデータに対する二次粒子取り調べシステム１１０ｂからのデータの比較又は関係を含み得る。ステップが「第１の」、「第２の」、「第３の」等とラベル付けされるにも関わらず、任意のステップは、任意の順番で行われ得、連続して、同時に、部分的に同時に等で実行され得る。さらに、ソートモニタリングアルゴリズムは、リアルタイムで、つまり、ソート操作の間に、実装され得る。随意に、ソートモニタリングアルゴリズム、特に第３のステップ７０３は、ソートされたサンプル、機器のソート性能、及び／又は、機器の動作特性を評価する目的のために、ソート操作の後でオフラインにて実施され得る。

よりさらに、機器の及び／又はスイッチ機構の動作特性は、ソートモニタリングアルゴリズム７００のリアルタイム実装に基づいたソート操作の間に評価され得る及び／又は修正され得る。そのため、さらに図２６を参照すると、スイッチング最適化アルゴリズム７１０は、ソートモニタリングアルゴリズムを用いてスイッチ動作パラメータをリアルタイム修正し且つソート性能をリアルタイム評価するために提供され得る。例えば、一実施形態によると、第１のステップ７１１では、スイッチング最適化アルゴリズム７１０は、スイッチングパラメータを初期値へ設定し得る。第２のステップ７１２では、スイッチング最適化アルゴリズム７１０は、スイッチング機構パラメータを更新された値へ設定し得る。スイッチング機構パラメータが更新された後で、データは、一次及び二次粒子取り調べシステム１１０ａ、１１０ｂから収集され得、且つ、所望のソート性能が満たされているかどうかを決定するために評価され得る。この第２のステップ７１２は、（ソートモニタリングアルゴリズムによって決定されるような）所望のソート性能が満たされていない場合に実装されるのみであり得る。さらに、第２のステップ７１２は、（別個の個別の最適化アルゴリズムを実装することとは対照的に）スイッチング最適化アルゴリズム７１０を実装するための決定が為された場合に実装されるのみであり得る。

ソートモニタリングの実装の一部として設定され且つ修正され又は更新され得るスイッチング機構パラメータは、例えば、先細のＩＤＴへ適用されるような、駆動信号周波数を含み得る。先細のＩＤＴへ適用される駆動信号周波数を変更することは、先細のＩＤＴの長さに沿って、生成された表面音響波の開口部の場所を変更することに相当する（例えば、図１１Ａを参照）。そのため、設定されたソート遅延値を考慮すると、第１駆動信号周波数では、ＩＤＴは、マイクロ流体チャネルの領域上で動作する表面音響波を、粒子が一時取り調べサイトからその領域へ到達するときに厳密に、生成し得る。しかしながら、第１駆動信号周波数では、ＩＤＴは、マイクロ流体チャネルの領域上で動作する表面音響波を、粒子が一時取り調べサイトからその領域へ到達する前又は後に、生成し得ることもある。このような場合では、ソート性能を最適化するために、駆動信号周波数は、ＩＤＴが、第１周波数領域のわずかに上流又はわずかに下流のマイクロ流体チャネルの領域上で動作する表面音響波を生成するように、増加され得る又は減少され得る。言い換えると、最適化された駆動信号周波数は、表面音響波及び粒子が同時に同じ領域を占有するように、表面音響波が生成されることをソート遅延値が引き起こすように、決定され得る。同様に、スイッチング機構が一連のＩＤＴｓとして提供される場合（例えば、図１１Ｂを参照）、そのときソート性能を最適化することは、駆動信号が直列に第１、第２、第３等ＩＤＴへ供給されるべきかどうかを決定することを含み得る。

随意に、ソートモニタリング手順の間に設定され且つ修正され又は更新され得るスイッチング機構パラメータは、一以上の駆動信号周波数が先細のＩＤＴへ適用されるかどうかを含み得る。ソート性能は、複数の駆動信号周波数を連続して又は同時に適用することによって最適化され得る。一連のＩＤＴｓが供給される場合、そのとき、ソート性能は、直列でいくつかのＩＤＴｓへ複数の駆動信号を連続して又は同時に適用することによって最適化され得る。

さらに、ソートモニタリング手順の間に設定され且つ修正され又は更新され得るスイッチング機構パラメータは、駆動信号の形状を含み得る。例えば、ソート性能は、強度において徐々に増加する（又は減少する又は両方）、経時的に周波数を変更する、個別の粒子がスイッチング領域を通り抜けるときに複数回パルス化される等の駆動信号を適用することによって最適化され得る。

スイッチング最適化アルゴリズムと共にソートモニタリングアルゴリズムを実装することによって、理想的な入力駆動信号特性（例えば、周波数、波形等）、音響波開口部領域等が、決定され得る。スイッチング最適化アルゴリズムは、ＴＳＡＷスイッチング機構及びＳＳＡＷ（又はＴＳＳＡＷ）スイッチング機構の両方を含む、任意の上述したスイッチング機構によって実装され得る。有利には、単一のハードウェア構成（例えば、先細のＩＤＴｓ、一連のＩＤＴｓ、集束されたＩＤＴｓ、調節可能なＩＤＴｓ、及び／又はそれらの組み合わせ等）によって、複数のスイッチングアルゴリズムが実装され得る。所与の所望のソート性能に関して、スイッチング最適化アルゴリズムは、どの特定のスイッチングアルゴリズムが最もよいかを決定し得る。ソート操作の間に動作条件がシフトする場合、ソートモニタリングシステムは、そのスイッチング最適化アルゴリズムをリアルタイムで活性化し得、特定のスイッチングアルゴリズムが更新され得る。

そのため、特定の態様によると、粒子処理システムは、粒子の流れを受け取るように構成された分岐流路と、分岐流路の第１の出力分岐チャネルと第２の出力分岐チャネルとの間で粒子を選択的にソートするように構成された粒子ソーターとを有するマイクロ流体ソートモジュールと；ソートされたサンプルの統計ベースの特性を決定することによってソート操作の性能をモニタリングするように構成されたソートモニタリングシステムと、を含み得、ソートモニタリングシステムは、ソートされたサンプルの統計ベースの特性をリアルタイム評価するように構成され、ソーティングモニタリングシステムは、スイッチング最適化アルゴリズムを含む。粒子処理システムは、ソートモニタリングシステムの出力に応答するプログラム可能コントローラを含み得る。プログラム可能コントローラは、ソートされたサンプルの統計ベースの特性に基づいて粒子処理システムの一以上の操作を制御するように構成され得る。例えば、プログラム可能コントローラは、所望のソート性能に実際のソート性能を位置合わせするために、スイッチング機構に適用される一以上の入力駆動信号を調節するように構成され得る。

一般的に、ソートモニタリングシステムは、粒子処理システムにおいて異なる場所で粒子を追跡するように構成され得る。ソートモニタリングシステムは、一以上のソートパラメータに基づいて粒子ソーター性能をリアルタイム評価するように構成され得る。一以上のソートパラメータは、出力分岐チャネルの内の一つに関するエラーのベースライン事象率又はベースラインマージンを含み得る。粒子処理システムのマイクロ流体ソートモジュールは、複数の分岐チャネル、及び、分岐チャネル内で粒子をソートするための複数の粒子ソーターを含み得、ソートモニタリングシステムは、ソートされたサンプルの統計ベースの特性をモニタリングするように構成されたモニターセンサーを含み、ソートモニタリングシステムは、複数の粒子ソーターの収集性能をリアルタイム評価するように構成される。

粒子ソーティングシステムを通って流れる粒子を処理するための方法は、粒子ソーティングシステムの分岐流路において粒子の流れを受け取ることと；分岐流路の第１出力分岐チャネルと第２出力分岐チャネルとの間の浮遊粒子の流れにおいて粒子を選択的にソートするために粒子ソーターを用いることと；ソートされたサンプルの統計ベースの特性を決定するためにソート操作をモニタリングすることと；所定のソート性能基準に対してリアルタイムで、ソートされたサンプルの統計ベースの特性を評価することと；ソート性能を最適化するためにスイッチング最適化アルゴリズムを実装することと、を含み得る。特性は、ソーターの内の１つの個別の性能に、及び／又は、複数のソーターの収集性能に関連し得る。ソートされたサンプルの統計ベースの特性は、ソートされたサンプルの純度、ソートされたサンプルにおける所定の粒子型の保持、ソートされたサンプルにおける所定の粒子型の排除、ソートされたサンプルの予想されるソート粒子数、ソートされたサンプルのソート割合、又は、ソートされたサンプルのソート精度の内の少なくとも一つであり得る。プログラム可能なマイクロプロセッサは、特性を評価すること及びそれに基づいて行動を起こすことのために用いられ得る。本方法は、ソートモニタリングシステムの出力に基づいてスイッチング機構の動作を制御することを含み得る。例えば、本方法は、ソートされたサンプルの、評価された統計ベースの特性に基づいてスイッチング機構の動作を制御することを含み得る。本方法は、粒子の流れが、ソートされたサンプルの統計ベースの特性の評価に基づいて粒子処理システムを通って流れ続けるとき、スイッチング機構へ適用される入力駆動信号を調節することを含み得る。

所定のソート性能基準は、出力分岐チャネルの内の一つに関するエラーのベースライン事象率又はベースラインマージンを含み得る。本方法は、粒子ソーターの内の１つの個別の出力をモニタリングすること、例えば、第１の粒子ソーターの下流のモニター領域で粒子の存在又は非存在を検出することを含み得る。本方法は、複数のモニター領域で粒子の存在又は非存在を検出することを含み得る。本方法は、複数の粒子ソーターで粒子の存在又は非存在を検出することを含み得る。さらに、本方法は、複数の粒子ソーターの収集性能をリアルタイムで評価することを含み得る。

いくつかの実施形態によると、校正サンプル又は実際のサンプルの小さな部分は、粒子処理システム１００を通って実行され得る。マイクロ流体流路３３０を通って流れるサンプルにおける粒子は、一次粒子取り調べサイト３１４で取り調べられ得、ソーティングの決定は、ソートアルゴリズムに基づいて為され得る。ソートされたサンプル（保持及び／又は廃棄流れのいずれか）は、二次粒子取り調べサイト３１４ａでスイッチング機構５００の下流で取り調べられ得る又はモニタリングされ得る。スイッチング最適化アルゴリズムに基づいた指示は、ソーティングの決定を実装するためにスイッチング機構５００へ提供され得る。スイッチング最適化アルゴリズムは、例えば、スイッチング機構動作パラメータを更新するステップを含み得る。最適なソート性能を維持するために、スイッチング機構の一以上の動作パラメータ、例えば、スイッチタイミング、駆動信号及び／又は表面音響波周波数表面音響波場所、駆動信号波形、圧力パルス力又は加速、パルス幅、パルス持続時間等、は調整され得る。

上記から容易に理解できるように、本開示の基本的な概念は、様々な方法で具現化され得る。このように、説明によって開示される又はこの出願に付随する図面において示される特定の実施形態又は構成要素は、限定ではなく、むしろ本開示によって一般的に包含される多数且つ様々な実施形態、又はその任意の特定の構成要素によって包含される等価物の例示を意図する。加えて、単一の実施形態又は構成要素の特定の説明は、可能なすべての実施形態又は構成要素を明示的に記載するものではなく；多くの代替案が、説明及び図面によって暗黙的に開示される。例えば、上記で開示された任意のＩＤＴｓは、先細の、非先細の、集束された、一方向の、チャープされた、調節可能な等として提供され得る。よりさらに、上記で開示された任意のＩＤＴｓは、一連のＩＤＴｓ（信号発生器へ電気的に接続される又は独立して配線されるかのいずれか）として提供され得る。

そうでないと定義されない限り、本明細書で用いられるすべての技術的及び科学的用語は、この開示が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態のみを説明するための目的に関してであり、本開示の範疇が添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることになるので、限定することを意図するものではないことも理解される。本明細書に記載されたものと同様の又は同等の任意の方法及び材料も、本開示の実施または試験において用いられ得るが、好ましい方法及び材料がここで説明される。

本開示を読むと当業者には明らかになるように、本明細書に記載され示された個別の実施形態の各々は、本開示の範疇又は精神から逸脱することなく、任意の他のいくつかの実施形態の特徴から容易に分離され得る又は組み合わされ得る個別の要素及び特徴を有する。任意の特定された方法は、特定された事象の順序で、又は、論理的に可能な任意の他の順序で実行され得る。

さらに、本開示の目的のために、「ａ」又は「ａｎ」との用語の実体は、その実体の一以上を指す。このように、「ａ」又は「ａｎ」、「一以上の」、及び「少なくとも一つの」との用語は、本明細書では交換可能に用いられ得る。

本明細書で全ての数値は、明示的に示されているかどうかにかかわらず、「約」という用語によって修正されるものと想定される。本明細書に記載されるように、範囲は、「約」一つの特定の値から「約」他の一つの特定の値までとして表され得る。各々の範囲の終点は、他方の終点に関して両方重要であり、且つ他方の終点とは無関係であることが理解されるであろう。値が、先行する「約」の使用によって近似値として表されるとき、特定の値が他の一つの実施形態を形成することが理解されるであろう。

Claims (7)

1. マイクロ流体粒子処理チップアセンブリであって、
   基板と；
   前記基板において形成された流路であって、前記流路が、
   前記流路内で粒子の流れを集束するための集束領域；
   前記集束領域の少なくとも部分的に下流の検査領域；及び、
   前記検査領域の少なくとも部分的に下流のスイッチング領域；
   を有する、流路と；
   前記集束領域における前記流路において表面音響波を生成するように前記流路の第１の側面に隣接した集束表面音響波発生器と；
   前記集束表面音響波発生器の反対側の前記流路の第２の側面に隣接した前記集束領域に位置する音響波反射素子と；
   前記基板の上に形成された減衰素子であって、前記減衰素子が、前記集束表面音響波発生器と関連し、且つ、前記減衰素子が、前記基板を通る前記表面音響波の伝送を減衰するように構成されている、減衰素子と；
   を備えることを特徴とするマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。
2. 前記音響波反射素子は、前記流路の壁内に直接組み込まれることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。
3. 前記集束表面音響波発生器は、嵌合変換器（ＩＤＴ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。
4. 前記ＩＤＴは、先細ＩＤＴであることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。
5. 前記スイッチング領域と関連し、前記基板において表面音響波と、前記流路の前記スイッチング領域の流れにおいて圧力パルスと、を生成するスイッチング表面音響波発生器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。
6. 前記基板は、圧電材料層をさらに備え、前記集束表面音響波発生器が前記圧電材料層の上にあることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。
7. 前記流路は、前記基板において形成された複数の流路の１つであり、前記複数の流路それぞれは、
   前記流路内で粒子の流れを集束するための集束領域；
   前記集束領域の少なくとも部分的に下流の検査領域；及び、
   前記検査領域の少なくとも部分的に下流のスイッチング領域；
   を有し、
   前記集束表面音響波発生器は、複数の集束表面音響波発生器の１つであり、各集束表面音響波発生器は、前記集束領域におけるそれぞれの流路において表面音響波を生成するように前記複数の流路のそれぞれの第１の側面に隣接しており、
   前記音響波反射素子は、前記集束表面音響波発生器それぞれの反対側の前記複数の流路における各流路の第２の側面に隣接して位置することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体粒子処理チップアセンブリ。

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