JP2001520377A - 積層状マイクロ構造式装置および積層状マイクロ構造式装置製造方法 - Google Patents

積層状マイクロ構造式装置および積層状マイクロ構造式装置製造方法

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Abstract

(57)【要約】 連続形態のマイクロ構造配列装置（２０）は、マイクロ構造配列体（２６）を含んでいて可撓性を有する細長いフィルム状積層体として構成されている。マイクロ構造配列体はこの積層体に沿って直列に配列されている。この積層体をロールから引き出して、処理解析装置を通過させて、貯蔵するために再び巻き上げまたは積み重ねることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 背景 本発明は、高スループットのサンプル分析のための方法および装置に関する。
【０００２】 化学、生物科学、生物医学および製薬業界を含む幅広い技術ベース産業におい
て、少量の見本および試薬を使って多数の化学および生物化学反応を迅速かつ信
頼性高く実行するための能力を開発することはますます望ましくなっている。例
えば、大量のスクリーニングプログラムを手動で実行することは、非常に時間が
かかることがあり、対象の重要な見本または成分が非常に少量しか入手可能でな
い場合、あるいは合成または分析の成分が非常に高価な場合は、完全に非実用的
な場合がある。
【０００３】 広範囲な分野での開発によって、スクリーニングの対象となるターゲットや成
分の数が大幅に増加している。 例えば、重要な細胞プロセスの科学的理解の急速かつ幅広い進歩によって、医
薬発見に合理的に設計されたアプローチが生じた。分子遺伝学と組換え型ＤＮＡ
技術によって多くの遺伝子を隔離することが可能になり、その一部によってコー
ド化されたたんぱく質は、新薬のターゲットとして有望である。ターゲットが特
定され、遺伝子をクローンとして発生させると、組換えたんぱく質を好適な表現
システムで生産することができる。レセプタと酵素はしばしば代替フォーム、サ
ブタイプまたはイソフォームに存在し、クローン化したターゲットを使うことで
、疾病に適したサブタイプの一次スクリーンに焦点を合わせる。作用薬または拮
抗薬を特定し、他の既知のサブタイプに対してその選択性を試験することができ
る。このようなクローン化した遺伝子と対応する表現システムを利用可能にする
には、特定的で感度が高く、非常に高いスループットの自動化が可能なスクリー
ニング方法が必要である。
【０００４】 同様に、高度平行化学合成方法の誕生によって、高スループットスクリーニン
グ（ｈｉｇｈ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ、「ＨＴＳ」）の必
要性が高まっている。従来、原型鉛化合物に似た合成物の調製が、薬発見につい
て確立された方法だった。天然の産物を通常、土壌微生物から隔離し、広範囲な
条件で培養する。製薬業界が天然産物の隔離に採用する有機物のスペクトルは現
在、放線菌や菌から植物、海洋有機物、昆虫を含むまでに拡大している。最近で
は、組み合わせライブラリを作る化学が、試験に利用できる合成化合物の数を大
きく増やしている。数千から数万または数十万の小分子を迅速かつ経済的に合成
できる。例えば、組み合わせ化学の検討については、米国特許第５２５２７４３
号等を参照する。そのため、組み合わせライブラリは、天然産物スクリーニング
を介して鉛化合物を特定することに部分的に基づく、より伝統的な薬発見プログ
ラムから利用可能な多数の合成化合物を補足する。
【０００５】 従って、高スループットの化学合成、スクリーニングおよび分析の方法開発に
相当な資源が向けられている。このような努力もあって、相当な技術が生まれて
いる。 当初は免疫学的診断用に開発された競争結合アッセイは、レセプタリガンド相
互作用を定量的に特性化するため広く採用され続けている。分光および蛍光ベー
ス生物学的分析アッセイ開発における進歩にも拘らず、製薬ＨＴＳ用途には放射
性同位元素識別されたリガンドが今も広く使われている。非同位元素マーカーは
環境的にクリーン、安全、安価で一般的に放射性化合物より使いやすいことを約
束するが、感度の限界がこれら新しい方法の普及を妨げている。競争アッセイの
もう一つの短所は、アッセイの実行に必要なステップ、特に洗浄ステップの数で
ある。
【０００６】 米国特許第４２７１１３９号および米国特許第４３８２０７４号に例が検討さ
れているシンチレーション近似アッセイが、上記不均一アッセイに必要な洗浄ス
テップを回避する手段として開発されている。フリーリガンドからバウンドの分
離を必要としない均一アッセイ技術は、ターゲットレセプタなどのアクセプタ分
子でのシンチラントビーズのコーティングに基づく。
【０００７】 放射性ラベルの使用を避けるためのもう１つのアプローチで、高スループット
アッセイに特に有益なものに、ランタニドキレートが時間分解蛍光分析に使われ
ている。米国特許第５６３７５０９号参照。 自動化された実験室ワークステーションは、製薬発見とゲノム科学の進歩に大
きく貢献している。米国特許第５１０４６２１号および米国特許第５３５６５２
５号等参照。特に、ロボット工学技術はＨＴＳ方法の実行に実用的な手段を提供
することで大きな役割を果たしている。米国特許第４９６５０４９号参照。
【０００８】 ロボット工学ベースの高スループットツールは、現在、鉛分子の治療可能性の
特定目的で、化合物ライブラリのスクリーニングに広く使われている。例えば、
広範囲な分離技術を採用するあるターゲットに結合するリガンド特性化のための
スクリーニング方法はＷＯ９７／０１７５５に、関連する方法は、米国特許第５
５８５２７７号に説明されている。
【０００９】 ＤＮＡ合成および順序付けの高度平行および自動化された方法も、ヒトゲノム
プロジェクトの成功に大きく寄与しており、競合産業が発展した。自動化された
ＤＮＡ分析および合成の例には、米国特許第５４５５００８号、米国特許第５５
８９３３０号、米国特許第５５９９６９５号、米国特許第５６３１７３４号、お
よび米国特許第５２０２２３１号が含まれる。
【００１０】 コンピュータ化された取り扱いおよび分析システムも、多数の生命科学研究開
発用の高スループット計測の商業利用の広まりと共に生まれた。生成された多数
のデータを効率的に取り扱うため、データベースやデータ管理ソフトを含む市販
ソフトがルーチンになっている。 分子および細胞生物学における上述の開発に、組み合わせ化学が進歩すること
で、スクリーニングに利用できるターゲットと化合物の数が大幅に増加している
。さらに、多くの新しい人遺伝子とその表現されたたんぱく質が、ヒトゲノムプ
ロジェクトによって特定されることで、薬発見の新しいターゲットの集まりが大
きく拡大すると思われる。より効率的な超高スループット方法の開発と製薬およ
びゲノム科学スクリーニング用の計測に対する大きなニーズが存在する。
【００１１】 マイクロエレクトロニクス業界から借用した写真平版その他ウェーハ製作技術
を含む化学分析システムの小型化、半導体処理方法の採用は注目を集めており、
急速に発展している。いわゆる「ラボ・オン・チップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈ
ｉｐ）」技術によって、マイクロフルイドベースカセット上で見本調製と分析を
可能にしている。毛管寸法の密封マイクロチャネルを相互接続したネットワーク
で流体を動かすことが、動電学的輸送方法を使って可能である。
【００１２】 分析装置に実現したマイクロフルイド技術の適用は、製薬的高スループットス
クリーニングにとって多くの魅力的な特徴を持っている。小型化の利点には、見
本と試薬両方の消費量が少なく、システムが可搬性であることに加えて、スルー
プットの大幅増加とコスト削減が含まれる。マイクロフルイドと実験室自動化に
おけるこのような開発の実施は、生命科学の研究開発の進歩に大きく貢献する見
込みが高い。
【００１３】 特に興味深いのはマイクロフルイド装置で、ここでは、少なくとも部分的には
マイクロ構造内の動電学的材料フローを誘発する電界を適用することにより、毛
管寸法のマイクロキャビティおよびマイクロチャネルを含むマイクロ構造で非常
に少量の流体を操作できる。断面寸法が約１μｍから約１ｍｍまでのマイクロチ
ャンネル内の流体媒体に接触する電極の間に電位を印加すると、電気浸透フロー
および／または電気泳動によりチャネル内の内容が移動する。電気泳動とは、流
体媒体中の充電された粒子、アグリゲート、分子またはイオンの電極に向かう、
または電極から離れる移動である。電気浸透フローは、流体媒体と、流体媒体中
の分解あるいは浮遊材料の移動を含む、バルク流体フローである。ある電界の印
加によるバルク流体フローの範囲は、様々な要因の中でも媒体の粘度とマイクロ
チャネルの壁への電荷で決まる。電気浸透フローおよび電気泳動はいずれも、マ
イクロチャネル装置内のあるポイントから別のポイントへの物質の移動に使用す
ることができる。
【００１４】 電気泳動は、核酸、たんぱく質、炭水化物の純粋な見本の分離、同定、調製、
複雑な混合物の特定のアナライトの同定など、幅広い用途に広く使われており、
バイオテクノロジーその他産業に欠かせない分析ツールとなっている。電気泳動
の様々な分野で関心を高めているのが、毛管電気泳動（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｅ
ｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、「ＣＥ」）で、ここでは、特定のエンティティ
または種が、印加された電界の影響下で毛管寸法の電気泳動室で媒体中を移動す
る。ＣＥの利点には、速いランタイム、高い分離効率、小さい見本量などがある
。ＣＥは元々、毛管で実行されていたが、マイクロチャネル電気泳動（ｍｉｃｒ
ｏｃｈａｎｎｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、「ＭＣＥ」）として知ら
れる平面基板で毛管寸法のマイクロチャネルまたはトレンチを使う慣行が関心を
高めている。ＣＥおよびＭＣＥは、分析、生物医学、製薬、環境、分子、生物学
、食品、臨床など、基本的研究や産業用工程で様々な用途に使用されるようにな
っている。
【００１５】 主に、ＭＣＥ装置のマイクロチャネルは適切な寸法のトラフまたは溝を、平面
矩形または皿形ベース基板の一表面に構成し、表面に平面カバーをかぶせてマイ
クロチャネルを密閉することで構築する。 従来は、毛管寸法のマイクロチャネルは、マイクロ加工または写真平版技術を
採用することで、シリコンまたはガラス基板で作られていた。米国特許第４９０
８１１２号、米国特許第５２５０２６３号参照。基板が石英ガラスの場合、マイ
クロチャネルはベースとカバーを陽極結合することで密閉する。例となるＭＣＥ
装置は、米国特許第５１２６０２２号、米国特許第５２９６１１４号、米国特許
５１８０４８０号、米国特許第５１３２０１２号、およびハリソン（Ｈａｒｒｉ
ｓｏｎ）他のサイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）（１９９２年）２６１：８９５、「
チップ上の小型化毛管電気泳動ベース化学分析システムのマイクロ加工（Ｍｉｃ
ｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａ Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ
Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ−Ｂａｓｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌ
ｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）」、ヤコブセン（Ｊａｃｏｂｓ
ｅｎ）他の分析化学（Ａｎａｌ． Ｃｈｅｍ．）（１９９４年）６６：２９４９
、「マイクロチップに一体化された電気泳動分析によるプレコラム反応（Ｐｒｅ
ｃｏｌｕｍｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉ
ｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｎ ａ Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ
）」、エフェンハウザー（Ｅｆｆｅｎｈａｕｓｅｒ）他の分析化学（Ａｎａｌ．
Ｃｈｅｍ．）（１９９４年）６６：２９４９、「マイクロ加工した毛管電気泳動
装置でのアンチセンスオリゴヌクオレチドの高速分離（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ
Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔｉｓｅｎｓｅ Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔ
ｉｄｅｓ ｏｎ ａ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ Ｄｅｖｉｃｅ）」、およびウーリー（Ｗｏｏｌｌ
ｅｙ）およびマシューズ（Ｍａｔｈｉｅｓ）のＰ．Ｎ．Ａ．Ｓ．ＵＳＡ（１９９
４年）９１：１１３４８、「毛管アレイ電気泳動チップを使った超高速ＤＮＡフ
ラグメント分離（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ ＤＮＡ Ｆｒａｇｍｅｎ
ｔ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ａｒｒａｙ
Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ Ｃｈｉｐｓ）」に記述されている。
【００１６】 Ｅｃｋｓｔｒｏｍ他の米国特許第５３７６２５２号は、エラストマーの間隔層
を使ったプラスチックの毛管サイズチャネルを作る工程を説明している。エーマ
ンによる国際特許出願第ＷＯ９４／２９４００号（Ｏｈｍａｎ Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｐａｔｅｎｔ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ＷＯ９４／２９４００
）は、熱可塑性材料の薄い層を結合する表面の一方または両方に適用し、表面を
結合して結合部分を加熱し、熱可塑性結合層を溶解することによりマイクロチャ
ネル構造を製造する方法を説明している。カルテェバック（Ｋａｌｔｅｎｂａｃ
ｈ）他の米国特許第５５０００７１号は、従来のシリコンマイクロ加工またはエ
ッチング技術ではなく、平面レーザーアブレーション可能ポリマーまたはセラミ
ック基板の表面にマイクロ構造をレーザーアブレーションすることで、小型化平
面マイクロコラム流体相分析装置を構築することを説明している。
【００１７】 １９９７年６月１８日出願の米国特許出願番号第０８／８７８４３７号（弁理
士記録番号Ａ−６３５１９／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−０１１）は、マイクロチ
ャネル構造を形成する平面を持つポリマーのカード形または皿形ベースプレート
と平面ポリマーカバーによるマイクロチャネル構造の製作方法を説明している。
このマイクロチャネル構造は、カバーとベースプレートの平面を結合することで
密閉する。 発明の概要 ある全般的側面では、本発明は、ラミネートに沿って縦に連続して配置した複
数のマイクロ構造またはマイクロ構造アレイを含む細長く柔軟なフィルムラミネ
ートとして構築された連続形式マイクロ構造（すなわち、マイクロキャビティお
よび／またはマイクロチャネル）アレイ装置を特徴とする。装置が一連のマイク
ロ構造を持つ場合、各構造は流体プロセスにおいて流体プロセスまたはステップ
を実行するよう構成される。装置が一連のマイクロチャネルアレイを持つ場合、
各アレイは、見本または試験試薬のアレイ上で１組のプロセスまたはステップを
実行するよう構成される。
【００１８】 マイクロ構造またはマイクロ構造のアレイがラミネートに沿って縦に連続して
配置しているため、この装置は分析装置内にこれを通って縦に送ることが可能で
、構造またはアレイは連続自動または半自動式に連続して取り扱うことができる
。 ある実施例では、ロールフィルムがカメラ内をフレーム毎に進むのと同様の方
法で、ラミネート装置が消費されるにつれ、柔軟で細長いラミネート装置は分析
装置の各種部品を介して連続した切れ目のない供給ロールから分析装置内を取り
上げロールまで進む。他の実施例では、細長いラミネート装置が、連続した未切
断のアコーデオン折りの供給スタックから分析装置を通って、ラミネート装置が
消費されるにつれ、アコーデオン折りの取り上げスタックまで、分析装置内を進
む。全ロール（または供給スタック）が消費され、取り上げロール（またはスタ
ック）まで通過すると、用途に望ましいように、消費されたロール（またはスタ
ック）を放棄するか、便利かつ効率的にアーカイブに保存することができる。
【００１９】 マイクロ構造は、第１薄層板のマイクロチャネル面での好適な寸法および構成
のチャネル、トレンチまたはキャビティを形成し、任意で、第２薄層板のカバー
面をマイクロチャネル面に並置してチャネルを密閉することでマイクロ構造を形
成し、間隔薄層板に好適な寸法および構成のスリットを形成し、第１および第２
の密閉薄層板の間に間隔薄層板を挟持して第１および第２密閉薄層板の並置面の
間にスリットを密閉しマイクロチャネルを形成するか、中にスリットを持つ間隔
薄層板と中にこのようなチャネル、トレンチまたはキャビティを持つ薄層板を組
み合わせることによって構築する。
【００２０】 電極は、薄層板の一方または両方の表面への特定の構成でワイヤまたは導電デ
カールの適用、導電インクを利用した印刷またはスタンプ、蒸気蒸着等、当業で
周知の幅広い技術のいずれかにより装置に形成することができる。本発明による
ラミネート構造は特に柔軟なプリント回路技術用に適している。技術的レビュー
については、Ｔｈ． Ｈ．スターンズ（Ｓｔｅａｒｎｓ）（１９９６年）、柔軟
なプリント回路、ＳＭＴネットブックストア（ＳＭＴｎｅｔ Ｂｏｏｋｓｔｏｒ
ｅ）参照。また、米国特許第４６２６４６２号、米国特許第４６７５７８６号、
米国特許第４７１５９２８号、米国特許第４８１２２１３号、米国特許第５２１
９６４０号、米国特許第５６１５０８８号も参照。
【００２１】 柔軟プリント回路を作るプロセスは一般によく知られている。簡単に言うと、
マイクロフルイド構造のリザーバからラミネートの入った分析装置の高電圧接点
までを接続する電極を、上述のようにベース薄層板に固定するカバー薄層板とし
て働く薄いポリマーフィルムラミネート内に形成するが、これを以下により詳細
に説明する。
【００２２】 この文脈で、「分析装置」とは、マイクロフルイドプロセスまたはプロセスス
テップの途中で生成される信号の検出または測定が可能なディテクタと、分析装
置に対してラミネートを動かし、マイクロ構造の検出領域をディテクタの界に配
置するための手段を少なくとも含む装置である。通常、分析装置は安定して据え
付けられ、ラミネートはディテクタを通過してその中を進むが、実施例によって
は、ラミネートはその場に保持され、分析装置がそれに沿って移動する。当然な
がら、このようなディテクタは何個でも採用でき、それぞれを検出領域（または
ラミネートが進行する一連の検出領域）に合わせることができる。通常、分析装
置には、マイクロ構造でエレクトロフローを生成するため利用される電気回路の
接点と位置合わせ可能な電気接点も含む。このような接点はそれぞれ電源と、マ
イクロフルイドプロセスが進むにつれ印加電界を変更するための制御手段（自動
でもよい）に電気的に接続される。分析装置はさらに、ラミネートのアクセスポ
ートからマイクロ構造に各種流体（見本、緩衝液その他溶剤、試薬等）を添加す
るための手段を含む。分析装置はさらに、温度等のラミネート部分を包囲する環
境条件を変更するための手段を含むことができる。
【００２３】 ある実施例では、装置は組み立てたラミネートとして設けられ、ここにマイク
ロチャネルが完全に密閉され、見本または試薬または試験化合物または流体媒体
を導入するためのポートまたはリザーバが設けられ、電極が電源との接続のため
リード線を備えている。試薬、見本、試験化合物および／または媒体は、アッセ
イ実施中またはその直前に適宜導入することができる。ある実施例では、組み立
てたラミネートは、適宜、マイクロチャネルまたはリザーバで「ボード上」に少
なくとも媒体または試薬の一部を備える。装置が１個以上の基板を既にボード上
の備える場合、装置はさらに、周囲条件の変動から分解性の内容物を保護するた
めの手段、特に、湿度または揮発性内容の喪失、および／または内容物に対する
露光に抵抗するリリースライナーを、ラミネートの一面または両面に備えること
ができる。
【００２４】 本発明の装置および方法は、従来のマイクロフルイド分析の使用に固有の分析
感度において全範囲の利点を持つと同時に、多数の分析を高速で自動または半自
動に連続処理する。例えば、手動かマシンかを問わず、従来のアッセイプレート
の利用に必要な操作ステップの多くをなくすことで、大量スクリーニングプログ
ラムの複雑さが大幅に減少する。そして、手動操作の必要なポイント数を減らす
ことでエラーの可能性が低下する。
【００２５】 本発明による高スループットレートで複数のマイクロフルイド操作を実行する
ための方法と装置は、試薬または見本の自動非接触払い出しに容易に適合可能で
、クロス汚染のリスクを大幅に低下させる。 さらに、本発明による連続形式アッセイアレイは、柔軟ラミネート自体が従来
アッセイカードより薄いためと、マイクロチャネル構造またはアレイを基板表面
積をより効率的に使って連続形式装置上に配置できるため、従来のアッセイカー
ド方法に比べて、大量の使い捨て材料を大幅に減らす。
【００２６】 図面は略図で縮尺通りでなく、特に一部の図についてはラミネート合成物とこ
れを構築する層の厚みはわかりやすいように誇張している。 詳細な説明 構造 全般 本書で用いる用語の「マイクロフルイド処理」とは、毛管寸法の室およびチャ
ネル内で実行される流体処理、すなわち、流体取り扱い、輸送および操作を意味
し、言及する。試薬リザーバからクロスチャネル投入ゾーンに流体を移動させる
ことでバルブレス見本投入を達成し、ここで緩衝液または試験化合物のプラグが
精密に計測され、所望のフローパスに払い出される。各種マイクロチャネルの流
体移動のタイミングと速度は、動電、磁気、空気圧および／または熱勾配駆動輸
送等によって制御できる。これら見本操作方法によって、流体プラグのプロフィ
ールおよび量を広いサイズに渡って高い再現性で制御する。さらに、マイクロフ
ルイド処理には、見本調製および隔離が含まれ、分離媒体を含む濃縮マイクロチ
ャネルがターゲット捕捉および精製のため採用される。マイクロフルイド処理に
はまた、試薬混合、反応／培養、分離および見本検出と分析が含まれる。
【００２７】 一般に、本書で使用する「マイクロ構造」という表現は、支持される材料のマ
イクロフルイド操作の実行に適した断面寸法の密閉された１つのマイクロチャネ
ルまたはマイクロチャネルの相互接続ネットワークを意味し、言及する。分析プ
ロセスの複数のステップまたは段階は、好適に構成された１つのマイクロチャネ
ル構造で実行することができる。各種複雑性の構成が、例えば、１９９７年７月
３０日出願の米国特許出願番号第０８／９０２８５５号（弁理士記録番号Ａ−６
２８５５−１／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−８‐１）および１９９７年６月１８日
出願の米国特許出願番号第０８／８７８４４７号（弁理士記録番号Ａ−６４７３
９／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−０１７）に開示されており、それぞれの全体の内
容を参照によって本書に組み込む。
【００２８】 本書で使用する用語の「マイクロ流体ネットワーク」とは、相互接続されたマ
イクロチャネルのシステム、すなわち、それを介して流体を操作および処理でき
るキャビティ構造および毛管サイズチャネルである。 マイクロ構造の文脈でのキャビティ構造とは、通常は、本発明に従って例えば
平面基板、プレートなどに形成される空間である。キャビティ構造には、培養、
分離、検出等のための壁、リザーバ、室等を含む。キャビティ構造はターミナル
の一方または両方、すなわち、チャネルの端部に存在することが可能で、通常は
リザーバを指す。このようなキャビティ構造は、例えば緩衝溶液、溶出溶剤、試
薬ゆすぎおよび洗浄溶液等をメインチャネルまたは１つ以上の相互接続された補
助チャネルに導入し、メインチャネルから廃液を受けるなどの手段等、様々な目
的に適う。ある実施例では、キャビティ構造は、チャネルに接続されておらずス
タンドアロンで、このような自立構造のキャビティを試薬導入、オンボード混合
、培養、反応、検出等に使用することができる。別の実施例では、均一アッセイ
のこれら個々のステップはキャビティ内で実行できる。
【００２９】 本発明のマイクロ構造で、「チャネル」、通常は「マイクロチャネル」は、キ
ャビティ構造等の間のコンジットまたは流通手段（通常は流体流通で、より詳し
くは液体流通）となる。チャネルには、毛管、溝、トレンチ、マイクロフリュー
ム等を含む。チャネルは、平面基板内の直線、曲線、蛇文、ラビリンスその他便
利な構成でよい。チャネルの断面形状は、それが存在する平面基板内で円形、楕
円形、台形、四角形、矩形、三角形等でよい。
【００３０】 チャネル内部は、電気浸透フローを修正、強化または減少させ、電気泳動フロ
ーを強化または減少させ、表面疎水性／親水性を修正し、一部化合物を結合させ
るためなど、マイクロ構造の強度を改善するため材料でコーティングすることが
できる。コーティングの例には、シリレーション、ポリアクリラミン（ビニール
結合）、メチルセルロース、ポリエーテル、ポリビニルピロリドンがあり、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）（デュポン）、ナ
フィオン（登録商標）（デュポン）、ポリスチレンサルフォネートなども使用す
ることができる。米国特許出願番号第０８／７１５３３８号も参照し、その関連
開示を参照によって本書に組み込む。
【００３１】 本書で使用する用語の「マイクロチャネル」は、毛管寸法、すなわち、チャネ
ルに沿って毛管フローを提供する断面寸法を持つ、少なくとも部分的に密閉され
たトレンチまたはチャネルまたはキャビティである。通常、幅、高さ、直径等の
断面寸法の少なくとも１つが少なくとも約１μｍ、通常は少なくとも１０μｍで
、通常は５００μｍ以下、望ましくは２００μｍ以下である。毛管寸法のチャネ
ルは一般に約１０から２００マイクロメートル、より一般には約２５から１００
マイクロメートルのボア内径（「ＩＤ」）である。
【００３２】 マイクロチャネルは、本発明のマイクロ構造中のキャビティ構造などの間にエ
レクトロフローを提供できる。本書で用いる「エレクトロフロー」とは、分子、
粒子、細胞、ガラス質流体などのエンティティを、電極等の利用により印加電界
の影響下で媒体中で操作し、動電フロー、電気浸透フロー、電気泳動フロー、誘
電泳動フロー等を誘発させることである。電荷があるか等のエンティティの性質
や、エレクトロフローの導かれる質内の表面化学により、エンティティは印加し
た電界の直接影響下、または電気浸透フローなど電界印加により生じた経路中の
バルク流体フローの結果、媒体中を移動することができる。これは、重力または
磁界、遠心力、熱勾配、アスピレーション、負圧、ポンピング、空気圧力等の適
用など、電界印加以外の手段で材料の移動によってエレクトロフローを実行でき
る本発明の範囲内である。
【００３３】 「エレクトロフロー媒体」とは、マイクロフルイドプロセスを実行する際、一
般に活用される導電性媒体である。選択した特定の媒体は、本発明の特定の用途
に適したものである。このような媒体には、例えば緩衝液溶液、クロスリンクお
よび非クロスリンクのポリマー溶液、有機溶剤、洗剤、界面ミセル拡散、分析的
分離技術その他マイクロフルイドプロセス等に関連して一般に用いられるタイプ
のゲルが含まれる。たとえば、クロスリンクのポリアクリルアミドゲル、セルロ
ース派生物、非クロスリンクポリアクリルアミドおよびその派生物、ポリビニル
アルコール、ポリエチレンオキサイド等を用いることができる。このような媒体
の検討については、バロン（Ｂａｒｒｏｎ）およびブランチ（Ｂｌａｎｃｈ）の
「スラブゲルおよび毛管電気泳動によるＤＮＡ分離、理論と実際（ＤＮＡ Ｓｅ
ｐａｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ Ｓｌａｂ Ｇｅｌ ａｎｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ
Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ：Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）
」、分離と精製方法（１９９５年）２４：１‐１１８等参照。
【００３４】 好適なエレクトロフロー媒体には、例えば、Ｇｏｏｄの緩衝液（ＨＥＰＥＳ、
ＭＯＰＳ、ＭＥＳ、Ｔｒｉｃｉｎｅ等）などの従来の緩衝液や、その他、標準的
無機化合物（燐酸塩、ホウ酸塩等）を含む有機緩衝液（トリス、アセテート、シ
トラート、ホルマート）が含まれる。代表的な緩衝液システムには、（ｉ）１０
０ｍＭ燐酸ナトリウム、ｐＨ７．２；（ｉｉ）８９．５ｍＭトリスベース、８９
：５ｍＭホウ酸、２ｍＭ ＥＴＤＡ、ｐＨ８．３が含まれる。緩衝液添加物には
、メタノール、金属イオン、尿素、界面活性剤、双性イオン、挿入染料その他ラ
ベル付け試薬が含まれる。核酸、たんぱく質等の分子の種を分子サイズに基づき
差分分離するためのふるい分け緩衝液を作るのに、ポリマーを添加することがで
きる。このようなポリマーの例には、ポリアクリルアミド（クロスリンクまたは
リニア）、アガロース、メチルセルロースおよび派生物、デキストラン、ポリエ
チレングリコールがある。不活性ポリマーを分離緩衝液に添加して、対流混合な
どの要因に対して分離マトリックスを安定させることができる。
【００３５】 あるいは、ミセルを含む緩衝液を使って、対象の電気的に中性または疎水性物
質を分離することができる。ミセルは、その洗剤の重要ミセル濃度を超える濃度
で適切な界面活性剤を添加することで緩衝液中に形成される。有益な界面活性剤
には、ソディウムドデシルサルフェート、ドデシルトリメチルアンモニウムブロ
マイド等を限定せずに含む。弱い電荷があるかアポ−ラーのアナライトは、疎水
性の度合いにより様々な度合いのミセルに分かれるため分離可能である。この毛
管電気泳動のサブテクニックは、ミセル動電クロマトグラフィーと呼ばれる。
【００３６】 「電気泳動」とは、エレクトロフローによる液体中の成分の分離である。電気
泳動の各種形式には、フリーゾーン電気泳動、ゲル電気泳動、イソタコフォレシ
ス、高性能ＣＥ、毛管ゾーン電気泳動等が例として限定せずに含まれる。本発明
によるマイクロ構造の文脈では、「電気泳動コラム」とは電気泳動を実行するた
めのチャネルである。
【００３７】 マイクロ構造は、薄層板の１面に所望の構成および所望の寸法で１個以上のト
レンチまたはチャネルまたはキャビティを形成してから、任意に、そのトレンチ
またはチャネルまたはキャビティの少なくとも一部を第２の薄層板で覆って１個
以上の密閉マイクロチャネルを形成することで作れる。あるいは、マイクロ構造
は、所望の厚みを持つ間隔薄層板を介して所望の構成および所望の寸法でスリッ
トを形成してから、間隔薄層板を２枚の密閉した薄層板で挟むことでこのスリッ
トの少なくとも一部を密閉し、１個以上の密閉マイクロチャネルを形成すること
で作れる。
【００３８】 上述のように、マイクロチャネル内の密閉量が「フローパス」を提供し、そこ
で分析プロセスの各種成分が移動および組み合わせおよびインタラクトあるいは
反応し、アナライトが電気泳動的に分離あるいは捕捉媒体に保持されることがで
きる。各種成分のフローパスへの供給源としては、幅広い手段のいずれでも採用
することができる。
【００３９】 マイクロチャネル内の各種成分を移動させるため、幅広い手段のいずれでも採
用することができる。通常、上述のように、マイクロチャネルのセグメントに電
界を印加し、（電気浸透フローまたは電気泳動によるか、ＥＯＦおよび電気泳動
の組み合わせにより）マイクロチャネルセグメントの内容物の動電輸送を生じさ
せる。電界は、マイクロチャネル内のマイクロチャネルセグメントの端部に電源
に接続された１組の電極を位置決めすることで印加できる。例えば、緩衝液リザ
ーバからマイクロチャネルを通って緩衝液廃液リザーバに緩衝液を移動させるの
が望ましい場合、１組の電極は、それぞれのリザーバ内で流体に接触し、電極間
の電位の印加で１つのリザーバからマイクロチャネルを通ってもう一方のリザー
バに動電フローが生じるよう位置決めすることができる。
【００４０】 さらに、上述のように、動電フロー以外の手段を使ってマイクロチャネル内で
成分を移動させること、特に開始時にマイクロチャネル構造を充填するか、例え
ば分析の初めまたは途中で見本材料または試験化合物のアリコットを導入するの
に用いることができる。 本書で用いる表現、「マイクロチャネル構造のアレイ」とは、一般的にだが必
ずしもすべてではなく同じまたは似た構成を持つマイクロ構造セットで、それぞ
れが関連する分析セットの１つを実行するよう作動するものを意味し、これに言
及するが、以下により詳しく説明する。マイクロ構造またはマイクロ構造のアレ
イは、本発明によると各種キャビティの位置が従来の見本保持または見本配送装
置の特に有益な場所に対応するようラミネート構造内に配置することができる。
そうして、たとえばキャビティの一部を間隔をあけて配置し、ウェルのアレイを
持つ標準マルチウェルプレートの寸法および構成に対応させることができる。標
準プレートは、通常はパターンであらゆる数のウェルを持つことができるが、通
常は９６個、１９２個、３８４個または１５３６個あるいはそれ以上である。こ
のようなマルチウェルプレートの例として、ウェルパターンを持つマイクロタイ
タープレートがある。ウェルはプレートを形成する基板に延びて、プレートの上
面で開き、底部で閉じている。ウェルの開口の上面から以外にウェルからの開口
、穴その他出口は存在しない。同様に、転送プレートは、アパーチャまたはノズ
ルの同様の配置を持つことができるため、本発明によるマイクロ構造またはマイ
クロ構造アレイのキャビティの少なくとも一部を、プレートからマイクロキャビ
ティネットワークに直接転送できるよう配置できる。
【００４１】 マイクロチャネル構造アレイには、様々な要因の中でも特定の払い出し要件に
従って他の配置が可能である。例えば、９６個のマイクロ構造のアレイは、９６
ウェルマイクロタイタープレートのウェルの位置に対応して１２×８の直交配置
、９６個のマイクロ構造の線形配置、その他配置にすることができる。３８４個
のマイクロ構造アレイは、３８４ウェルマイクロタイタープレートのウェルの位
置に対応して、２４×１６の直交配置、３８４マイクロ構造の線形配置、その他
配置にすることができる。
【００４２】 実行する分析の種類により、緩衝液または溶剤または電気泳動分離媒体、試薬
等を含む各種液体媒体のいずれかを分析途中で作用させることができる。 分析プロセス中の１つ以上のポイントで、１個以上のアナライトの検出および
／または測定が必要である。単一または複数のアナライトは、例えば、核酸の制
約フラグメント、リガンド結合アッセイの結合またはフリー部分、酵素反応の基
板および産物など複数の電気泳動的に分解される反応産物でよい。
【００４３】 積層物 ここで図１Ａ、図１Ｂを参照すると、組み立てられた状態（図１Ａ）と、薄片
が分離した状態で見られる分解図（図１Ｂ）とで、本発明による細長い可撓フィ
ルム積層物または微細構造素子の実施形態の一部が１０で示される。図１Ａ及び
図１Ｂでは、図２Ａ、２Ｂと同様、積層物が図面の端を越えて長手方向に延びる
ことを示す破線によって示唆されるように、積層物の全長の短い部分だけが示さ
れる。図１Ａ、図１Ｂの実施形態では、基礎薄片１２とカバー薄片１４の間には
さまれた間隔薄片１１にマイクロチャネル構造が形成される。毛管状の断面寸法
を有するスリット１６が間隔薄片１１に形成され、複合構造中で基礎薄片１２と
カバー薄片１４の並置された表面１３、１５によって密閉される。図１Ｂは、細
長い積層物の長手方向に直列に配置された多くのマイクロチャネル構造のスリッ
ト形成壁の中２つだけ１７、１９を示す。図１Ａ、図１Ｂに示される例では、各
マイクロチャネル構造は、１対の交差するスリットを密閉することによって形成
される簡単な断面形状を有する。
【００４４】 認識されるように、図１Ａ、図１Ｂに例示される構造から得られるマイクロチ
ャネルの幅は間隔薄片のスリットの幅によって確立され、マイクロチャネルの厚
さは密閉薄片１２及び１４の並置された表面１３、１５の間の距離によって確立
されるが、これは間隔層の厚さに近似する。上記で示したように、マイクロチャ
ネルは毛管状寸法であり、すなわち、マイクロチャネルの大きい方の断面寸法（
普通幅）は普通約７５０μｍ程度であり、さらに普通には約５００μｍ程度であ
り、最も普通には約１００μｍから約２５０μｍの範囲内である。また、小さい
方の断面寸法（普通深さ）はさらに幾分小さいことがある。
【００４５】 普通、一般に上記で示したように、リザーバまたはアクセスポートまたはレセ
プタクルが提供され、分析処理の様々な成分（試料、緩衝液または溶剤、試験化
合物等）をマイクロチャネル構造に導入する。これらは例えば、図１Ｂに例示さ
れるような、基礎薄片１２またはカバー薄片１４を通る穿孔９の形態である。例
えば図１Ｂに示されるように、リザーバまたはアクセスポートまたはレセプタク
ルが、チャネルが形成される薄片以外の薄片に形成される場合、それらは複合物
が組み立てられた時マイクロチャネル構造の適当な場所に適切に整合するよう配
置されなければならない。従って、図１Ｂでは、間隔薄片１１が基礎薄片１２及
びカバー薄片１４の並置された表面１３、１５の間にはさまれている時、カバー
薄片１２の穿孔９は、間隔層１１に形成されたマイクロチャネルの端部に整合す
るよう配置される。
【００４６】 予測可能で一定した微細流体運動、混合及び分離を提供するため、積層複合素
子のマイクロチャネルは十分に寸法的に安定でなければならず、密閉薄片１２、
１４の並置された表面１３、１５は少なくともスリットの端では十分に間隔薄片
１１の表面に密封され、マイクロチャネルによって形成された流れ経路内の流体
が薄片の間に逃げないようにしなければならない。こうした要求は、薄片を構成
するフィルムの材料と厚さを適当に選択することと、薄片の接触面を密封する手
段を適当に選択することによって満たされる。
【００４７】 上記で示したように、各薄片は、普通マイクロチャネルの形状と寸法を保持す
るのに十分な堅固さだが複合積層素子に望ましい柔軟性を提供するのに十分なし
なやかさの可撓フィルムである。好適なフィルムには、例えばアクリル樹脂やポ
リエチレンが含まれる。好適な密封手段は、接合される薄片のフィルム材料によ
って選択される。すなわち、例えば、その開示の全体を引用によって本明細書の
記載に援用する、１９９７年６月１８日出願のＵＳＳＮ０８／８７８，４３７（
弁理士事件整理番号Ｎｏ．Ａ−６３５１９／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−０１１）
で説明されたフィルム材料と接着剤である。
【００４８】 図１Ａ、図１Ｂの実施形態では、間隔薄片の厚さは、密封処理が密閉薄片の並
置された表面１３、１５の間の距離に対して有しうる作用（加法的または減法的
）を考慮して、望ましいマイクロチャネルの厚さを提供するよう選択される。 間隔薄片１１と密閉薄片１２、１４に加えて、積層物には剥離ライナー１６及
び／または１８が含まれることがある。剥離ライナーの使用は、分析処理の成分
の少なくとも一部（例えば溶剤または緩衝液）が使用前の装置に提供される場合
特に望ましい。この剥離ライナーは、例えば保管の際などに、装置の使用前に遭
遇しうる変化する環境条件に長くさらされている間素子の内容の劣化または損失
を緩和する。これは例えば、水分またはさらに揮発性の物質がマイクロチャネル
構造の外または中に損失または侵入することを回避するため特に重要である。ま
た、光にさらされることを回避するためにも重要である。従って、好適な剥離ラ
イナーは水分または揮発性物質の移動に対する障壁を形成し、金属化フィルムを
含む薄いポリマー・フィルムが特に好適である。
【００４９】 ここで図２Ａ、図２Ｂを参照すると、組み立てられた状態（図２Ａ）と、薄片
が分離した状態で見られる分解図（図２Ｂ）とで、本発明による細長い可撓フィ
ルム積層物または微細構造素子の代替実施形態の一部が２０で示される。この実
施形態では、マイクロチャネル構造２７、２９は、基礎薄片２２の表面２１にチ
ャネルまたはトレンチ２６を形成するステップと、マイクロチャネルを密閉する
ために、カバー薄片１４の表面１５を表面２１に並置するステップとによって構
成される。図１Ａ、図１Ｂに関連して示されたように、マイクロチャネル構造に
処理成分を導入し、かつ／またはそこから余分または廃棄物を除去するためリザ
ーバまたはアクセスポートまたはレセプタクルが提供されることがある。これら
は図２Ａでは一例として、基礎薄片２２とカバー薄片１４の表面２１、１５が並
置されている時基礎薄片２２のチャネルまたはトレンチ２６と適切に整合するよ
うに配置された、カバー薄片１４の穿孔９として例示される。
【００５０】 また、リザーバは望ましい場合、各々マイクロチャネルまたはトレンチと流通
するように配置された、基礎薄片２２の厚さを貫通するウェルまたは穴の形態で
基礎薄片２２に提供されることもある。また、再び図１Ａ、図１Ｂを参照すると
、各々スリットと流通するリザーバが間隔薄片１１に提供されることもある。基
礎薄片２２（または間隔薄片１１）が十分に厚い場合、この方法でかなり大きな
容積のリザーバを提供することができ、カバー薄片（または密閉薄片）は非常に
薄くなりうる。積層処理の過程で充填されるリザーバの場合、カバー薄片、また
は基礎薄片（または間隔薄片）の反対側の表面のアクセス開口は必要ない。しか
し、積層物が形成された後で充填されるリザーバの場合、例えばカバー薄片また
は基礎薄片（または間隔薄片）を貫通する穴の形でリザーバと整合するアクセス
開口が提供されることがある。
【００５１】 この実施形態ではマイクロチャネルの幅と深さは、基礎薄片に形成されたトレ
ンチまたはチャネルの寸法によって確立される。従って、密封処理の加法的また
は減法的作用を考慮して、トレンチまたはチャネルの形成中に寸法を正確に管理
することが再現可能なマイクロチャネルの寸法につながる。 図１Ａ、図１Ｂの実施形態と同様、図２Ａ、図２Ｂの実施形態にはさらに剥離
ライナー１６及び／または１８が含まれることがある。
【００５２】 図１Ａ、図１Ｂの実施形態と同様、図２Ａ、図２Ｂの実施形態の各薄片は可撓
フィルムである。基礎薄片２２とカバー薄片１４の好適なフィルム材料はポリマ
ー・フィルムである。また、好適な密封手段は接合されるフィルム材料によって
選択される。基礎薄片１２は好適には、トレンチまたはチャネルが形成された後
構造的完全性を維持する十分な厚さである。すなわち例えば、マイクロチャネル
構造の形状が複雑である場合や、トレンチまたはチャネルの密度が高い場合、基
礎薄片の機械的強度が損なわれることがあるので、取り扱いを容易にすると共に
組立及び使用の際マイクロチャネル構造の寸法を維持するためには、基礎薄片は
機械的完全性を維持する十分な厚さであるべきである。
【００５３】 検出は普通光学式であり、最も普通には信号はレーザ励起蛍光によって発生す
る。検出器は普通従来の共焦点光学システムである。他の検出システムも利用さ
れる。 上記で示したように、図１Ｂ、図２Ｂで示された各マイクロチャネル構造は、
２つの直線マイクロチャネルの交差によって形成される単純な注入クロスとして
構成される。例えばこの構成は、例えば１９９７年６月１８日出願の米国特許出
願第０８／８７８，４４７号（ＳＯＡＮ−０１７）で説明されているように、計
量された量の試料の定量的電気泳動分離を実行する際有益である。単純な注入ク
ロスの交差チャネルは直線である必要はなく、構成によっては、１つかそれ以上
のマイクロチャネル・アームを別の形状にすることで基板面積のより効率的な使
用が可能である。ここで例えば図３Ａ、図３Ｂを参照すると、単純な注入クロス
構成の代替実施形態が示されるが、そこでは１つの電気泳動マイクロチャネルが
比較的長くなっている。各マイクロチャネル構造の構成または微細構造３０、３
２では、短い方のマイクロチャネルと長い方のマイクロチャネルが３１で交差し
、注入クロスを形成する。試料供給リザーバ３６、試料排出リザーバ３７、溶離
緩衝リザーバ３３、及び検体廃棄物リザーバ３４がマイクロチャネルの各部分の
端部に提供される。また、電気エネルギーの供給源に接続された電極（図示せず
）が、各リザーバ内に収容された液体に接触するよう配置される。電極間の電位
差が調整されて、まず試料を試料供給リザーバ３６から交差３１を越えて試料排
出リザーバ３７の方向に動電学的に引き込み、その後計量された量の試料を交差
３１から分離チャネル３５に引き込む。試料の一部が分離チャネル３５を通じて
検体廃棄物リザーバ３４の方向に動電学的に進むにつれて、試料は電気泳動によ
って検体成分に分離されるが、これらは分離チャネル３５の下流検出領域のある
点で検出される。図面で明らかなように、電気泳動分離チャネルは、交差３１と
リザーバ３３、３６、３７の周囲に１回かそれ以上巻かれた螺旋として形成する
（図３Ａ）か、または折り畳まれた構成に形成する（図３Ｂ）ことで、比較的長
くされる。以下図４に関連してさらに完全に説明されるように、結果として得ら
れるマイクロチャネル構造が基板に占める面積は小さく、マイクロチャネル・ア
レイでは特に有益である。
【００５４】 マイクロチャネル構造は、そこで実行される分析処理によっては、さらに複雑
な構成に形成されることがある。ここで図３Ｃを参照すると、注入クロスを形成
する交差３１を有し、試料供給リザーバ３６、試料排出リザーバ３７、溶離緩衝
リザーバ３３、及び廃棄物リザーバ３４に至る延長電気泳動分離チャネル３５を
有するマイクロチャネル構造または微細構造が例として３８で示される。この実
施形態では、４つの追加供給リザーバ３９から４つの追加下流ドレイン４０に流
れる流れ経路を密閉するマイクロチャネルがさらに交差３１の下流でマイクロチ
ャネルと交差する。こうした追加流れ経路によって４つの追加分析成分（これら
は試薬、または試験混合物、または緩衝剤等である）を移動する試料の一部に順
次導入することができる。
【００５５】 マイクロチャネル・アレイの例が図４の平面図で示され、アレイ中のマイクロ
チャネル構造の配置を、例えば標準９６ウェル・プレートの幾何学的配置に一致
させる方法を例示する。この配置は、標準プレートから本発明の連続形式マイク
ロチャネル素子への試料または試験混合物の自動移送を促進し、廃棄物を減らし
相互汚染を最小にした効率的な移送を提供する。例えば、図４は、本発明による
一連のマイクロチャネル・アレイを含む細長い可撓フィルム積層物の短い部分を
示す。細長い可撓フィルム積層物４２は、短い部分の端４１から延びる破線によ
って示されるように、図面の範囲を越えて長手方向に延びる。直線４３によって
制限される、図示される短い部分には、２つの連続するマイクロチャネル・アレ
イまたは微細構造４４、４５が含まれる。各マイクロチャネル・アレイ４４、４
５は、この例では９６のマイクロチャネル構造３０を含み、それらは各々図３Ａ
で示される例のように構成され、全て従来の９６ウェル・プレートの幾何学的配
置に一致する直交１２×８格子に配置されている。
【００５６】 製造 薄片を貼り合わせて本発明による積層複合物を形成する基本的な技術と機械装
置は周知であり、さまざまな薄片を構成する材料によって、多様なフィルム積層
技術の何れかが使用される。 図５及び図６は、図１Ａ及び図２Ａの積層実施形態を構成するスキームの概略
を示す略図である。ここで図５を参照すると、それぞれ間隔薄片１１、基礎薄片
１２、及びカバー薄片１４の役目を果たすフィルム材料を保持するローラ５１、
５２及び５４が示される。間隔薄片１１がローラ５１に巻き取られる前にスリッ
ト１６が切られることがあり、この場合マイクロチャネル構造がすでに配置され
た構成の間隔薄片がローラ５１から出ることになる。また、図５に例示されるよ
うに、間隔薄片１１がローラ５１から引き出される際に切断工具５７が動作して
所定のパターンのスリットを切ることもある。同様に、基礎薄片１２または（図
５の場合のように）カバー薄片１４がローラ５４に蓄積される前にそれらに穿孔
することでアクセス開口またはリザーバ９が形成されることがあり、この場合組
立の際穿孔がすでに配置されたカバー薄片５４がローラから出ることになる。ま
た、図５に例示されるように、カバー薄片１４がローラ５４から引き出される際
に切断工具５９が動作して所定のパターンの穿孔を開けることもある。どちらの
方法でも、スリット及び穿孔を切る好適な工具には、例えばレーザ（レーザ切断
またはレーザ・アブレーション）及び打ち抜きが含まれる。
【００５７】 薄片１１、１２及び１４は、ローラ５３の間を引き抜くことで並置される。認
識されるように、組み立てられた素子の中で穿孔がマイクロチャネルと適切に整
合するように、穿孔された密閉薄片が間隔薄片と正しく整合することが極めて重
要である。長手方向の正しい整合を保証する何らかの位置合わせ技術が使用され
る。好適には、スプロケット穴が薄片の片方または両方の端に開けられ、対応す
るスプロケット穴がスプロケットと整合する。例えば、ローラ５３にスプロケッ
ト駆動装置を提供することが適切である。
【００５８】 一般に上記で示したように、素子で実行される分析処理の成分のいくつか（緩
衝剤または溶剤、分離媒体等）は使用前にマイクロチャネル構造のある部分に充
填される。すなわち、マイクロチャネルを密閉する前にいくつかの成分を充填す
ることが望ましい。これは例えば、ある種の電気泳動分離媒体がそうであるよう
に、１つかそれ以上の成分が周囲温度で高い粘度を有する場合言えることである
。従って、図５に例示されるように、基礎層１２とカバー層１４によって密閉さ
れた間隔層１１から形成される組み立てられた積層物は、従来の牽引手段によっ
て充填ワークステーション６９を通過し、そこで選択された成分がアクセス穿孔
によって適当なマイクロチャネルに注入または吸引される。
【００５９】 また、上記で示されたように、１つかそれ以上の成分が素子に提供される場合
、素子の片方または両方の表面を剥離ライナーで密封するのが望ましいことがあ
る。従って、図５に示されるように、組み立て及び充填された積層物が巻き取り
ローラ５５の方向に引っ張られる時、剥離ライナー１６及び１８をローラ６６、
６８からローラ５６の間で引っ張り、剥離ライナーを密閉薄片１２及び１４の上
に並置することが必要に応じて行われる。また、穿孔されていない密閉層が、間
隔層１１及び密閉層１２、１４の組み立て及び充填されたマイクロチャネル積層
物の内容を通さない場合、素子が使用のために蓄積される巻き取りローラ５５に
巻き取られる時に、穿孔されていない表面と穿孔された表面を接触させることで
内容の十分な保護が提供される。
【００６０】 同様に、ここで図６を参照すると、それぞれカバー薄片１４と基礎薄片２２の
役目を果たすフィルム材料を保持するローラ６４、６２が示される。基礎薄片２
２がローラ６２に巻き取られる前にその表面２１にチャネルまたはトレンチ２６
が形成されることがあるが、この場合マイクロチャネルがすでに配置された構成
の基礎薄片がローラ６２から出ることになる。また、図６に例示されるように、
基礎薄片２２がローラ６２から引き出される際に切断工具（または、以下図７か
ら図９に関連してより詳細に説明されるような他の手段）６７が動作して所定の
パターンのトレンチまたはチャネルを形成することもある。適切な切断技術は、
例えば、レーザ微細加工業で周知の設備と技術を使用する制御レーザ・アブレー
ションを利用する。これを使用するための適切なレーザ微細加工システムとプロ
トコルは、ニューハンプシャー州ナシュアのロゾネチクス（Ｒｅｓｏｎｅｔｉｃ
ｓ）から入手できる。
【００６１】 チャネル、空隙またはトレンチを形成する他の手段には、加熱エンボス加工、
高温エンボス加工、紫外線エンボス加工、液体の紫外線硬化、積層の前にフィル
ム層の表面を押し出し加工または高温打ち抜き加工する薄いフィルムのパターン
成形が含まれるが、これらに制限されるものではない。フィルム表面に微細構造
を形成する際、例えば、写真平版技術を含む周知の微細加工技術が利用されるこ
ともある。代替方法にはまた、超音波成形、圧力成形及び熱成形、真空成形、ブ
ロー成形、ストレッチ成形、インサート成形、射出成形、押出し鋳造、圧縮成形
、カプセル充填処理、熱成形及びデジタル印刷が含まれ、本発明による連続成形
処理でそれらの何れかが使用される。プラスチック微細加工技術で周知のような
何らかの適切な技術が利用される。
【００６２】 同様に、ローラ６４に蓄積する前にカバー薄片１４に穿孔することでアクセス
開口またはリザーバ９が形成されることがあるが、この場合組立中に穿孔がすで
に配置されたカバー薄片がローラ６４から出ることになる。また、図６に例示さ
れるように、カバー薄片１４がローラ６４から引き出される際に切断工具５９が
動作して所定のパターンの穿孔が開けられることもある。どちらの方法でも、カ
バー薄片に穿孔するための好適な工具には、例えば図５を参照して上記で説明さ
れた、例えばレーザ及び打ち抜きが含まれる。
【００６３】 薄片１４及び２２はローラ６３の間で引っ張ることで並置され、図５を参照し
て上記で説明されたように正しく整合される。 ここでは、図５の実施形態と同様、組み立てられた素子は１つかそれ以上の分
析成分を備えている。図５を参照して上記で説明されたように、基礎層２２とカ
バー層１４から形成される組み立てられた積層物を充填ワークステーション６９
を通じて引っ張ることで、成分が組み立てられた素子に充填される。さらに必要
に応じて、組み立て及び充填された積層物が巻き取りローラ６５の方向に引っ張
られる際、剥離ライナー１６及び１８がローラ６６、６８からローラ５６の間を
引っ張られ、剥離ライナーは保護のため積層物の表面に並置される。
【００６４】 本発明による実施形態の中には、リザーバとマイクロチャネルが基礎薄片に形
成され、可撓回路積層物がカバー薄片を覆うものがある。図７ａ及び図７ｂに例
示される１つのアプローチでは、可撓回路積層物（すなわち、カバー薄片）は２
つの層、すなわちシール層と裏面層から構成されている。この実施形態では導電
性トレースの一部がシール層の背面に形成され、一部が裏面層の前面に形成され
ている。図８ａ及び図８ｂに例示される別のアプローチでは、可撓回路層は３つ
の層、すなわち、導電性トレースを保持しないシール層と、各々導電性トレース
を保持する２つの回路層から構成されている。これらの回路層の１つは裏面層で
あり、もう１つは裏面層とシール層の間に積層されている。
【００６５】 ここで図７ａ、図７ｂを参照すると、本発明によるマイクロチャネル素子の一
部が、リザーバ及びマイクロチャネル及び関連回路を通して見る横断面図で、一
般に７０で示される。本素子は、一般に平面のプラスチック材料７４から構成さ
れた基礎薄片７２、低蛍光性ポリマー・フィルム７７から形成されたシール層７
６、及びプラスチック・フィルム７９から形成された裏面層７８からなる。ポリ
マー基礎薄片７４には、微細構造のリザーバまたはウェル７１とマイクロチャネ
ル７３が形成される。リザーバ７１と整合する開口７５がシール層フィルム７７
を通じて形成される。シール層フィルム７７の前面は接着剤８２を備えているが
、これは、図７ｂに示されるように組み立てられた時シール層と基礎層を互いに
密封する役目を果たす。シール層の背面は、回路の接点導電性トレース部分また
はトレース８３を備えている。マイクロチャネル７３の検出ゾーンに整合する検
出間隙開口８０が裏面層フィルム７９を通じて形成され、接点導電性トレース部
分８３と整合する接点開口８１が裏面層フィルム７９を通じて形成される。裏面
層フィルム７９の前面は、接点導電性トレース８３の領域と整合する１つの領域
と、リザーバ７１に整合する炭素電極または電極部分８６と接触するもう１つの
領域とを有する第２導電性トレース８５を備えている。導電性接着剤８４は、図
７ｂに示されるように組み立てられた時、導電性トレース８３、８５間の良好な
導電性接着を提供する。層７２、７６及び７８は必要に応じて、上記で論じられ
た層またはライナー１６、１８と同様に、上部及び底部剥離層（図示せず）の間
にはさまれることが認識される。上部剥離層はリザーバ７１を密封する。底部剥
離層は裏面層７８の開口８０、８１と整合する開口を備えている。ここで図７ｂ
を参照すると、分析器具の電気接点または電極プローブ８８が、裏面層の接点開
口によって回路の導電性トレース部分または接点部分と接触し、光検出器（図示
せず）が、裏面層の検出開口８０によって、シール層の低蛍光性フィルムを通じ
てマイクロチャネル中の信号を検出する。導電性トレース８３、８５と炭素電極
８６は微細構造素子７０の電気的手段に含まれる。
【００６６】 レーザ励起蛍光検出が利用される場合、好適な低蛍光性材料は、光経路内にフ
ィルムが存在することが検出を大きく低下させないように、照明及び後方散乱波
長で十分に低い蛍光を有する。この種の適切な材料の例には、衝撃改質アクリル
樹脂（例えば、ローム（Ｒｏｈｍ）フィルム９９５３０）、ポリエチレンテレフ
タラート（「ＰＥＴ」）、ポリオレフィン（例えば、ゼオネックス（Ｚｅｏｎｅ
ｘ））、及びアセテートが含まれる。接着剤は組み立てられた時マイクロチャネ
ルの１つの内面を形成し、差があるとチャネルの電気フローに有害な影響を及ぼ
すことがあるので、接着剤も好適には低蛍光特性を有し、好適にはチャネルの壁
と同様の表面特性を有する。この種の適切な接着剤には有機物ベースのアクリル
接着剤が含まれる。
【００６７】 ここで図８ａ、図８ｂを参照すると、本発明による微細構造素子の代替実施形
態の一部が、リザーバ及びマイクロチャネル及び関連回路を通して見る横断面図
で、一般に１７０で示される。本素子は、一般に平面のプラスチック材料１７４
から構成された基礎薄片１７２、低蛍光性ポリマー・フィルム１７７から形成さ
れたシール層１７６、プラスチック・フィルム１７９から形成された裏面回路層
１７８、及びポリマー・フィルム１９１から形成された中間回路層１９０からな
る。ポリマー基礎薄片１７４には微細構造のリザーバまたはウェル１７１とマイ
クロチャネル１７３が形成される。リザーバ１７１と整合する開口１７５がシー
ル層フィルム１７７を通じて形成される。シール層フィルム１７７の前面は接着
剤１８２を備えているが、これは、図８ｂに示されているように組み立てられた
時シール層と基礎層を互いに密封する役目を果たす。中間回路層フィルム１９１
の裏面は回路の接点導電性トレース部分またはトレース１８３を備えており、中
間回路層フィルム１９１の前面は接着剤１９２を備えているが、これは、図８ｂ
に示されているように組み立てられた時中間回路層フィルム１９１をシール層１
７７に密封する役目を果たす。シール層の開口１７５及びリザーバ１７１と整合
する開口１９５が中間回路層１９０を通じて形成される。マイクロチャネル１７
３の検出ゾーンと整合する中間検出空隙開口１９３が中間回路層フィルム１９１
に形成される。マイクロチャネル１７３の検出ゾーンと整合する検出空隙開口１
８０が裏面層フィルム１７９を通じて形成され、接点導電性トレース部分１８３
と整合する接点開口１８１が裏面層フィルム１７９を通じて形成される。裏面層
フィルム１７９の前面は、接点導電性トレース１８３と整合する１つの領域と、
リザーバ１７１と整合する炭素電極または電極部分１８６と接触するもう１つの
領域とを有する第２導電性トレース１８５を備えている。導電性接着剤１８９は
、図８ｂに示されるように組み立てられた時、導電性トレース１８３、１８５間
の良好な導電性接着を提供する。層１７２、１７６、１７８及び１９０は必要に
応じて、上記で論じられた層またはライナー１６、１８と同様の上部及び底部剥
離層（図示せず）の間にはさまれることが認識される。上部剥離層はリザーバ１
７１を密封する。底部剥離層は、裏面層１７８の開口１８０、１８１と整合する
開口を備えることがある。ここで図８ｂを参照すると、分析器具の電気接点また
は電極プローブ１８８が、裏面層の接点開口によって回路の接点導電性トレース
部分または接点部分と接触し、光検出器（図示せず）が、裏面層の検出開口１８
０によってシール層の低蛍光性フィルムを通じてマイクロチャネル中の信号を検
出する。導電性トレース１８３、１８５と炭素電極１８６は微細構造素子１７０
の電気的手段に含まれる。この実施形態では、シール層は回路を含まないため、
（２つの回路層から構成される）可撓回路積層物は基礎層及びシール層と別に構
成される。さらに、この実施形態では可撓回路積層物と基礎層のマイクロチャネ
ルの間の良好な密封は必要ないので、可撓回路積層物が基礎層の表面と正確に一
致する表面を有する必要はない。
【００６８】 一般に上記で説明されたように構成される可撓回路を備える、本発明による微
細構造アレイ素子の実施形態が、図１１ａ、図１１ｂ、図１１ｃに示される。こ
の例では、細長い可撓フィルム積層物は、積層物に沿って長手方向に直列に配置
された複数の微細構造アレイを含んでいる。この例示実施形態の各微細構造アレ
イには、各々分析処理を実行するよう構成された４つの微細構造が含まれる。
【００６９】 ここで図１１ａを参照すると、短い部分の端３１０、３１１から延びる破線に
よって示されるように、図面の範囲を越えて長手方向に延びる細長い可撓フィル
ム基礎薄片または微細構造素子３０２の短い部分が示される。直線３０３によっ
て制限される、図示される短い部分には、２つの連続するマイクロチャネル・ア
レイ３２０、３２１が含まれる。この例の各マイクロチャネル・アレイ３２０、
３２１は４つの微細構造を含むが、その２つが例えば３３０で示され、各々図９
を参照して以下例１で詳細に説明されるようなレセプタ結合分析を実行するよう
構成及び設計されている。ピン整合スロット３２６が端３１０の近くで各アレイ
に関連し、ピン整合穴３２７が端３１１の近くで各アレイに関連する。
【００７０】 図１１ｂは、やはり端３１２、３１３から延びる破線によって示されるように
、図面の範囲を越えて延びる対応する可撓回路積層物または微細構造素子３０４
を示す。直線３０５によって制限される、図示される短い部分には、組み立てら
れた素子で（図１１ａで示された）マイクロチャネル・アレイ３２０、３２１の
役目を果たすよう各々構成された２つの回路レイアウト３２２、３２３が含まれ
る。可撓回路積層物は、一般に例えば図８ａ、図８ｂを参照して上記で説明され
たように構成される。この回路は、各々接点端子（例えば３３３で２つが示され
る）を、アレイの４つの微細構造の１つのリザーバの位置に対応する点に各々配
置された４つの電極（例えば、３３４）に接続する導電性トレース（例えば、２
つが３３２で示される）からなる。
【００７１】 端３１２、３１３の近くでは、可撓回路積層物３０４は回路レイアウトに関連
するピン整合スロット３２８及び穴３２９を備えており、基礎薄片と可撓回路積
層物が組み立てられ対応するスロットと穴が整合する時、対応するリザーバの上
の電極の正確な重ね合わせが確保される。ここで図１１ｃを参照すると、図１１
ａの基礎薄片と図１１ｂの可撓回路積層物を積層することで製造される、本発明
の組み立てられた連続形式微細構造素子の実施形態の短い部分が一般に３０６で
示される。図１１ａ、図１１ｂの場合のように、素子は、端３１４、３１５から
延びる破線によって示されるように図面の範囲を越えて延び、直線３０７によっ
て制限される、図示される短い部分には、各々関連回路レイアウトの制御の元で
４つのレセプタ結合分析を実行できる２つの微細構造アレイ３２４、３２５が含
まれる。
【００７２】 積層物は、上記で説明されたように、接点端子がカバー・フィルムの接点穴を
通じて接触点によってアクセスできるように構成される。従って、積層物が分析
装置によって保持される場合、接触点の組合せは積層物素子の接触端子の対応す
る組合せと接触する。一方接触点は、電力供給源に接続されているが、これは、
分析の過程で微細構造で実行される一連の電気フロー操作によって決定されるパ
ターンで電極の電圧を変化させる制御装置を備えている。
【００７３】 例 例１ レセプタ結合分析 この例は、本発明による膜レセプタ拮抗的結合分析を実行する微細構造構成と
方法を例示する。 この例では、細胞膜レセプタが固相補足媒体に取り付けられ、微細流体分析に
おける蛋白質レセプタの使用を促進する。レセプタの固相取り付けは、例えば、
活性常磁性体ビードまたは他の合成粒子の使用を含むいくつかの方法の１つで達
成される。
【００７４】 この分析は、アミノ酸配列が膜と何回も交差する７つの膜透過族または同様の
蛋白質に属するレセプタに特に適している。こうした目標、例えばＧ蛋白質結合
レセプタ（すなわちＧＰＣＲ）は、生理学的に適切な相互作用のため膜脂質二重
層の物理的環境を必要とすることが他よりも多い。ドーパミン・レセプタは、さ
らに広い種類のＧＰＣＲ蛋白質の特定の例である。
【００７５】 上記に関する膜レセプタ拮抗的結合分析が提供される。この非同位体分析は２
つの結合事象を含んでいる。１次レセプタ−配位子親和性反応は一般に次のよう
に書かれる。 Ｌi ＋Ｌ・＋（Ｒ）＝（Ｒ)-Ｌ・＋（Ｒ)-Ｌi 上澄み液中で 固体捕捉相中で 「自由」 「結合」 ここでライブラリ試験化合物Ｌi と標識付き配位子Ｌ・は、固定化細胞膜蛋白質
のレセプタ結合サイト（Ｒ）について競合する。上澄み液中で「自由」である、
結合していない配位子Ｌ・が除去されると、固定化レセプタ・ビードと複合体を
形成する結合配位子が、蛍光体標識付き２次結合蛋白質を使用して検出される。
１次生物親和性反応でビオチニル化配位子が利用される場合、次の結合反応に基
づく固相蛍光検出が可能である。
【００７６】
【数１】
【００７７】 こうした分析は、一般に図９の１００で示されるような１つの実施形態で構成
された、本発明による微細流体分析素子を使用して実行される。ここで図９を参
照すると、微細構造が形成される分析積層物または微細構造素子１００が示され
る。この微細構造には、マイクロチャネルによって流通するよう接続されたチャ
ンバとリザーバが含まれる。すなわち、素子またはカード１００には、定温放置
が実行され分離と検出が実行できるゾーン１２５と、２次捕捉及び検出ゾーン１
３５と、多数の入口リザーバ、すなわち緩衝液の供給源の役目を果たすリザーバ
１０２、ライブラリ試験化合物配位子ｉの供給源の役目を果たすリザーバ１０４
、ビオチン標識付き配位子共役またはビオチン化トレーサの供給源の役目を果た
すリザーバ１０６、蛍光標識付き２次結合蛋白質または蛍光トレーサの供給源の
役目を果たすリザーバ１０８、ビード固定化膜結合レセプタの供給源の役目を果
たすリザーバ１１０、洗浄緩衝液リザーバ１１２、蛍光トレーサ共役と蛍光タグ
の結合を切る薬品の供給源の役目を果たすリザーバ１１４、及び捕捉化合物供給
源リザーバ１１６と、多数の出口リザーバ、すなわち、蛍光トレーサ共役の結合
分析から廃棄物を受け取るリザーバ１２４、廃棄捕捉化合物を受け取るリザーバ
１２６、及び結合から廃棄上澄み液を受け取るリザーバ１２８とが含まれる。
【００７８】 各リザーバは、電力供給源に接続された電極を備えており、様々な電極間の電
位差が制御及び操作されて、リザーバを出入りするマイクロチャネル及びチャン
バ内の動電学的移送を選択的に誘発する。 分析の準備で、レセプタは次のように固定化される。共有結合蛋白質に予備活
性化された磁気ラテックス・ビードが、小麦胚芽凝集素（ｗｈｅａｔ ｇｅｒｍ ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ、ＷＧＡ）のようなレクチンと結合される。このステッ
プの完了時、反応を起こしていない、または露出したビード表面は、飽和濃度の
ウシ血清アルブミンまたはゼラチンといった担体蛋白質による定温放置によって
非特異的相互作用から阻止される。次にＷＧＡ被覆ビードが、対象のレセプタを
有するコイル膜と共に定温放置される。この相互作用は、非特異的結合が起こり
うる場所を除去または不活性化する追加阻止ステップで締めくくられる。
【００７９】 再び図９を参照すると、生体分析は、微細流体素子１００で以下のように進め
られる。 １．一定の量のレセプタ結合ビードがリザーバ１１０に導入される。次に、磁
界または動電学的フローを印加することで、リザーバ及びチャンバと流通するマ
イクロチャネルを通ってビードがチャンバ１２５に移送される。この特定の分析
プロトコルでは、ビードは処理の間中チャンバ１２５に保持される。
【００８０】 ２．次に、結合能力を試験される化合物Ｌi が、動電学的手段により、流通マ
イクロチャネルを通じてリザーバ１０４からチャンバ１２５に移動する。それと
同時またはその後、既知の結合特性の標準化合物Ｌ・がリザーバ１０６からチャ
ンバ１２５に移動する。この後者の化合物Ｌ・は、例えば共有結合ビオチンのよ
うな、多数の直接または間接的に検出できる信号発生システムを含んでいる。
【００８１】 ３．リザーバ１１２から移動した洗浄緩衝液を使用する、適当な一連の動電学
による洗浄ステップの後、標準化合物Ｌ・を置換する度合いを判定することで、
結合する未知の化合物Ｌi の量が決定される。これは、２次蛍光標識付き結合蛋
白質をリザーバ１０８から反応チャンバに導入し、化合物とレセプタの錯体（Ｒ
）−Ｌ・を、高い親和性でビオチンと結合するストレプトアビジンと反応させる
ことで測定される。蛍光標識がストレプトアビジンに関連する場合、捕捉される
ストレプトアビジンの量は直接監視される。
【００８２】
【外１】
【００８３】 ５．蛍光標識付き化学種が、動電学的または流体力学強化電気分離技術によっ
てほかの反応物質と分離される。検出を容易にするために、磁界を印加すること
で、磁気ビードが毛管経路１２５に沿った場所に固定化される。蛍光標識がその
場所またはその下流の場所１３５で検出される。蛍光標識は蛍光標識付き化学種
中で検出されるか、または蛍光標識は切り離され別に検出される。
【００８４】 例２ 酵素検出 この例は、本発明による酵素分析を実行する微細構造構成と方法を例示するが
、これは高スループット薬品発見及びスクリーニング適用業務で特に有益である
。 この例では、酵素、標識付き基質、及び抑制剤が混合されて定温放置された後
、酵素反応の標識付き生成物とと標識付きの反応しない基質が電気泳動によって
分離され、各々標識の検出によって定量的に決定される。
【００８５】 この分析は、一般に図１０の２００で示されるような１つの実施形態で構成さ
れた、本発明による微細流体分析素子を使用して実行される。ここで図１０を参
照すると、微細構造が形成される分析積層物または微細構造素子２００が示され
る。この微細構造には、定温放置チャンバ２５０、注入クロス２７５、電気泳動
分離チャネル２８５、及び検出ゾーン２９５が含まれるが、これらは、入口リザ
ーバ、すなわち、普通キナーゼであり、ＡＴＰとＭｇ2+を含む酵素を供給するリ
ザーバ２０２、普通蛍光標識付きペプチドである標識付き基質Ｓ* を供給するリ
ザーバ２０４、酵素抑制剤を供給するリザーバ２０６、分析緩衝剤の供給源の役
目を果たし、生成混合物の流れを出口リザーバ２２８に動電学的に移送するため
に利用されるリザーバ２１８、流出緩衝剤の供給源の役目を果たし、計量された
量の生成混合物を分離チャネル２８５に移送するために利用されるリザーバ２３
６と、出口リザーバ２４６及び多数の出口リザーバ、すなわち、余分な酵素、基
質及び抑制剤の混合物を受け取るリザーバ２１４、生成混合物の流れを受け取る
リザーバ２２８、及び検出生成廃棄物を受け取るリザーバ２４６とを含む多数の
リザーバとマイクロチャネルによって流通接続されている。
【００８６】 各リザーバは、電力供給源に接続された電極を備えており、様々な電極間の電
位差が制御及び操作されて、リザーバを出入りするマイクロチャネル及びチャン
バ内の動電学的移送を選択的に誘発する。 個々の有益な実施形態の中には、酵素抑制剤が薬品の候補であり、その候補の
特定の酵素の抑制剤としての有効性を判定するため分析が実行されるものがある
。普通酵素は、例えばＳｒｃキナーゼのようなチロシン特異蛋白質キナーゼであ
り、普通標識付き基質は、例えばｃｄｃ−２ペプチドのような蛍光標識付きペプ
チドである。
【００８７】 酵素分析は微細流体素子２００で以下のように進められる。 １．混合。反応物は入口リザーバ２０２（酵素）、２０４（基質）、及び２０
６（抑制剤）から出口リザーバ２１４の方向に動電学的に移動する。反応物の混
合は混合クロス２２５と定温放置チャンバ２５０で行われる。 ２．定温放置。酵素、基質及び抑制剤を定温放置チャンバ２２５で定温放置す
るため、流体の流れが様々な電位の調整によって動電学的に止められる。
【００８８】 ３．注入。流体を動電学的に移送する分析緩衝剤の供給源として入口リザーバ
２１８が使用され、生成物と余分の反応物の混合物の連続的な流れが定温放置チ
ャンバ２５０から出口リザーバ２２８に移動する。 ４．分離。ある量の生成混合物が、流体を動電学的に移送する流出緩衝剤の供
給源として入口リザーバ２３６を使用して、注入クロス２７５から電気泳動分離
チャネル２８５と、次いで廃棄物出口リザーバ２４６に動電学的に注入される。
標識付き基質Ｓ* から生成物Ｐ* への変換によって発生する移動度シフトの結果
、Ｓ* とＰ* は分離チャネル２８５を動電学的に移送される際電気泳動によって
分離される。標識付き基質及び生成物のレーザ励起蛍光監視が検出ゾーン２９５
で達成される。移動度シフトは普通、Ｓ* とＰ* の間の電荷／質量比の差から生
じると予想されるので、分離を達成するためゲル基質は普通必要とされない。
【００８９】 この例が示すように、本発明は、例えば細胞生物学、分子生物学、ＨＬＡ組織
型別、及び微生物学の分野の技術とプロトコルを含む広い範囲の適用業務で有益
である。すなわち、例えば、本発明は、免疫診断、全血または他の試料からのＤ
ＮＡ精製、ｍＲＮＡ分離、固相ｃＤＮＡ合成、レセプタ結合分析、薬品のスクリ
ーニング及び発見、及び細胞分離のための技術に応用される。
【００９０】 他の実施形態は以下の請求項の範囲内である。例えば、マイクロチャネル素子
以外の分析素子が一般にここで説明されたような連続形式分析アレイ・フォーマ
ットで応用され、高スループット・システムを提供することがある。例えば、分
析で利用される流体（反応物、試料等）は細長い積層物素子中に構成されたウェ
ルで（すなわち、空隙で）混合及び測定されることがあり、必ずしも微細流体操
作によって移送されない。
【００９１】 また、微細構造または微細構造のアレイが本発明による積層物素子の１つより
多い薄片に形成され、１つの薄片の微細構造が別の薄片の微細構造に重ね合わさ
れることがある。重ね合わされた微細構造は、例えば、流体処理の異なってはい
るが関連する処理または処理ステップを実行し、薄片の間の流通を提供すること
で、流体は処理の過程で１つの微細構造から別の微細構造に移送される。これに
よって、関連処理を同様の条件の下でごく近接して実行することが可能になり、
１つの反応容器（または１つの微細構造）から別のものに生成物または副産物ま
たは中間生成物を移送する必要がない。薄片の間の流通は、例えば微細構造を分
離する層に単純に穿孔することで提供され、この穿孔を通る流れの制御は、薄片
の微細構造内の流体を移送するために利用される様々な手段の何れかによって、
好適には無弁方式でなされる。
【００９２】 認識されるように、本発明による素子は上記で連続処理形式で使用されるよう
に説明されたが、上記で説明されたように製造された細長い積層物の個々の微細
構造またはアレイが互いに分離され、各々微細構造または微細構造のアレイを含
む「カード」形式の個別素子として使用されることのある。必要に応じて、細長
い積層物は、こうした使用が検討される場合、例えば積層物に穿孔または切れ目
を入れるか、または積層物を途中で切断することで、連続する微細構造またはア
レイの間を容易に分離可能にすることができる。この方法で積層物を使用するこ
とによって、素子を製造する際の連続形式の利点は保持され、連続形式で素子を
使用する利点が個別カード形式微細流体素子を取り扱う利点に置換される。
【００９３】 穴または切り欠き以外の方法で製造中に薄片を整合するアプローチ、例えば、
光、電気及び超音波整合を利用したり、ラチェットのような他の機械的手段を利
用する技術が使用されることがある。 図５及び図６で示され上記で説明された工程によって製造されたものを含む、
上記で説明された微細構造素子はいずれも切断またはさいの目切りして、各々内
部に形成された複数の個別微細構造すなわちそのアレイを有する複数の個別カー
ド状微細構造素子に分けることができる。このカード状素子は、上記で説明され
た何れかの用途で使用することができる。このカード状素子は何らかの適切な寸
法であるが、１つの好適実施形態では、この素子はクレジットカード程度の寸法
である。
【００９４】 本発明の微細構造素子の別の実施形態が図１２及び図１３に示される。微細構
造素子４０６は、互いに接合された複数の別個の層または薄片を有する積層構造
から形成される。微細構造素子４０６は好適には個別またはカード状素子である
が、リールでの保管に適した細長い可撓素子であることもある。微細構造素子４
０６は、本体４１２が平坦な表面４１３を有する場合、図１２に示される何らか
の適切な支持構造４１２上に所定のパターンで配置された複数の接点プローブ４
１１を有する接点プローブ組立体４０９と共に使用される。細長い接点または電
極プローブ４１１は何らかの適切な導電性金属から製造されており、図１２に示
される接点プローブ組立体４０９の実施形態では、微細構造素子４０６と一致し
好適には垂直に適合して、それとの電気的結合を促進する針状である。各プロー
ブ４１１には丸い端４１１ａが形成されている。プローブ４１１は所定のパター
ンで表面４１３から垂直に延びる。プローブ４１１は操作中静止しているように
支持構造４１２に堅固に設置されているものとして示されているが、プローブは
、表面４１４に開いた複数のボアから収縮及び延長するよう支持構造４１２に設
置されることもある。別個の電気リード線（図示せず）は支持構造４１２によっ
て保持され、各接点プローブ４１１に接続される。一方このリード線は、好適に
は電圧電位の形態の適当な電気信号をプローブ４１１に提供する制御装置（図示
せず）に直列または別個に接続される。
【００９５】 微細構造素子４０６は、約１００マイクロメートルから３ミリメートルの範囲
、好適には約１５０マイクロメートルから１ミリメートルの範囲の厚さを有する
。微細構造素子４０６には、積層構造４２１の２つの外面を形成する第１及び第
２の間隔の離れた平坦な表面４２２及び４２３を有する積層構造４２１が含まれ
る（図１３参照）。第１層または薄片４２６は積層構造４２１に含まれる。第１
薄片またはカード本体４２６はプラスチックのような何らかの適切な非導電性材
料から製造され、微細構造素子４０６の個々の用途に応じて比較的剛体または可
撓性である。カード状素子４０６の１つの実施形態では、第１薄片４２６は比較
的剛体で、素子４０６に剛性を提供する。また、剛体微細構造素子４０６が望ま
しい場合、積層構造４２１の他の層が、剛体薄片４２６に加えて、またはその代
わりに比較的剛体であることがある。第１薄片４２６は、第１または上部表面４
２２の形態の第１の平坦な表面と、上部表面４２２から間隔の開いた積層構造４
２１の内部である第２の平坦な表面４２７とを有している。
【００９６】 本積層構造は、内部に形成され第１薄片４２６の平行な表面４２２及び４２７
と平行な方向に延びる、毛管寸法の少なくとも１つの微細構造４２８、好適には
複数の微細構造４２８を備えている。簡単にするために、１つの微細構造４２８
だけが図１２に示される。さらに詳しく言うと、各微細構造４２８は第１薄片４
２６に形成され、第１薄片の平坦な表面４２２、４２７の１つを通じて延びる。
図１３に示されるように、微細構造４２８は第１薄片４２６の第２すなわち低い
方の表面４２７に開いている。図１２に示されるような各微細構造４２８には好
適には、交差４３３で出会う少なくとも第１及び第２のマイクロチャネル４３１
及び４３２が含まれる。積層構造４２１は、各微細構造４２８と流通する少なく
とも１つの、図示によれば複数の穴またはウェル４３６を備えている。微細構造
素子４０６の１つの好適実施形態では、第１及び第２ウェル４３６ａ及び４３６
ｂは第１マイクロチャネル４３１の第１及び第２端部分に提供され、第３及び第
４ウェル４３６ｃ及び４３７ｄは第２マイクロチャネル４３２の第１及び第２端
に提供される。ウェル４３６は微細構造４２８内の他の位置に提供されることも
あり、本発明の範囲内であることが認識される。各ウェル４３６は、図１３の第
１ウェル４３６ａに関連して示されるように、流体を受けるよう利用され、第１
薄片４２６の表面４２２、４２７の間に延びるボアからなり、積層構造４２１の
上部表面４２２からアクセスできる。ウェル４３６はほぼ１マイクロリットルの
この種の液体を受け入れる寸法である。
【００９７】 積層構造４２１には、プラスチックのような何らかの適切な非導電性材料から
製造される第２層または薄片４４１が含まれる。第２薄片またはフィルム４４１
は、第１の平坦な表面４４２と、上部表面４２２から間隔が開きそれと平行な第
２または底部表面４２３の形態の第２の平坦な表面とを有している。第２薄片４
４１は、表面４２７と４４２の間に配置された接着層４４３のような何らかの適
切な手段によって第１薄片４２６に固定される。代替実施形態では、表面４２７
と４４２は拡散接合され、接着層４４３は除去される。
【００９８】 複数の電気的手段４４４は少なくとも部分的に第２薄片４４１によって保持さ
れる。電気的手段４４４は好適には積層構造４２１に提供されるウェル４３６と
同じ数であり、ウェル４３６は各々対応する電気的手段４４４を有する。この電
気的手段４４４には各々、ウェル４３６に提供される何らかの流体に通じる電極
部分４４４ａと、電極部分４４４ａから間隔が開き、ウェル４３６内の何らかの
流体と接触しない接点またはパッド部分４４４ｂとが含まれる。相互接続部分４
４４ｃは電極部分４４４ａを接点部分４４４ｂに接続する。図１２及び図１３に
示される微細構造素子の実施形態では、各電気的手段４４４は第２薄片４４１の
表面４４２と４２３の間のボア４４６を通じて延びるので、電気的手段は第２薄
片４４１に配置された円形プラグまたはディスクに類似している。ボア４４６は
ウェル４３６の直径より小さい直径を有し、電極部分４４４ａの材料との流体接
触は最小である。電気的手段４４４は各々、導電性炭素インクのような何らかの
適切な材料から製造される。銀、銅、金、プラチナ及びパラジウムといった導電
性金属、金属化インクのような他の導電性インク及び、導電性エポキシ及び導電
性接着剤のような導電性材料とポリマーの混合物も電気的手段４４４の適切な材
料である。電極部分４４４ａは第２薄片の第１または上部表面４４２に隣接して
配置され、相互接続部分４４４ｃはボア４４６に配置される。接点部分４４４ｂ
は第２薄片４４１の底部表面４２３に隣接して配置され、電極部分の下になる。
接点部分４４４ｂは底部表面４２３から下向きに延び、図１３に示されるように
丸い端を有することがある。接点部分４４４ｂの直径はボア４４６より大きいの
で、接点部分の一部は底部表面４２３の上に位置し、接点プローブ４１１と嵌合
した時電気的手段４４４をボア４４６の中に保持する。電極部分４４４ａと接点
部分４４４ｂは対応するウェル４３６と整合し、電極部分４４４ａはこのウェル
４３６の少なくとも一部を形成する。
【００９９】 接点部分４４４ｂは、積層構造４２１と微細構造素子４０６の外部または底部
表面４２３からアクセスでき、これらの構造４２１及び素子４０６の何れかの層
を貫通する必要はない。さらに、接点部分４４４ｂは、接点プローブ４１１の所
定のパターンに対応するパターンで底部表面４２３に配置される。すなわち、微
細構造素子４０６と支持構造４１２が互いに移動して互いに近接する位置になる
と、接点プローブ４１１は対応する接点部分４４４ｂと整合し、同時または別の
形で嵌合する。
【０１００】 微細構造素子４０６には必要に応じて、プラスチックのような何らかの適切な
材料から製造された第３層または薄片４４８が含まれる。第３薄片４４８は各ウ
ェル４３６の上に置かれ、熱接合のような何らかの適切な手段で積層構造４２１
に固定され、ウェル内に位置する流体を適切に固定する。また、カバー薄片４４
８は接着剤または何らかの他の適切な手段によって取り外しできるように、また
は一時的に固定され、カバー薄片の取外しと再取り付けを可能にすることもある
。第３薄片４４８は、微細構造素子４０６の外部表面の役目を果たす第１または
上部の平坦な表面４５１と、感圧接着剤、熱接合または何らかの他の適切な手段
によって積層構造４２１の上部表面４２２に接着される第２または下部の平坦な
表面４５２とを有している。
【０１０１】 操作及び使用の際、流体、好適には液体が各ウェル４３６に提供される。図１
３では第１ウェル４３６ａの流体４５３が示される。この流体は微細構造素子４
０６の製造中か、または素子４０６の使用直前にウェル４３６に供給され、１つ
の流体または異なった成分の複数の流体である。流体は第３またはカバー薄片４
４８によってウェル４３６の中に密封される。カバー薄片４４８のため、素子４
０６の製造中流体をウェル４３６に供給し、移送中内部に保存することができる
。使用の前に、追加流体を１つかそれ以上のウェル４３６に追加する必要がある
場合、カバー薄片４４８は穴が開けられることがあり、カバー薄片４４８が取り
外し可能な場合、追加流体を供給するために取り外し、必要に応じて後で再取り
付けすることがある。カバー層４４８は有利にもウェル４３６と微細構造４２８
に収容される流体の蒸発を阻止する。
【０１０２】 接点部分４４４ｂと接点プローブ４１１は嵌合し、それらの電気的結合を可能
にする。このため、微細構造４０６は接点プローブ４１１の上に配置されるか、
または接点プローブ４１１が微細構造４０６と接触する。どちらの場合でも、接
点プローブ４１１はそれぞれの接点部分４４４ｂと同時に嵌合する。必要に応じ
て微細構造素子４０６の上部表面に力が加えられ、接点部分４４４ｂと接点プロ
ーブ４１１の間の電気的接触を向上させる。空気またはアルゴン・ガスといった
何らかの適切な流体による従来の方法で上部表面を加圧することにより、素子４
０６の上部表面に分散した力を印加することができる。
【０１０３】 微細構造素子４０６は、上記で説明または参照された処理の何れかで使用され
る。この処理の間、ウェル４３６内に提供された流体は、適当なウェル４３６間
に提供された電圧差によって、微細構造４２８を通じて動電学的に移送される。
この電圧電位が制御装置によって供給されると、プローブ４１１は所定の電圧電
位を１つかそれ以上の電極部分４４４ａに提供する。この電圧電位の順序とタイ
ミングは、流体が微細構造４２８を通じて流れる方法を決定する。
【０１０４】 カバー薄片４４８と積層構造４２１の全てまたは一部は必要に応じて透明な材
料から製造され、微細構造４２８及び／またはウェル４３６内の流体の光学的検
出を可能にすることが認識される。また、微細構造素子４０６は、微細構造４２
８及び／またはウェル４３６内の流体の特性を判定する他の従来の検出素子と共
に使用されることもある。
【０１０５】 微細構造素子４０６は、接点プローブ４１１をウェル内の流体の中に直接挿入
する必要なしに電位を各ウェル４３６に提供することができる。その代わり、電
気プローブ４１１は各々接点部分４４４ｂと嵌合し、そこから接点プローブ４１
１の電位がウェル４３６内の流体と接触する電極部分４４４ａに伝えられる。従
って接点プローブ４１１がウェル４３６の流体で汚染されることはなく、第１微
細構造素子の流体を第２微細構造素子の流体と混合する恐れなしに第２微細構造
４０６の操作時に使用することができる。見られるように、接点プローブ４１１
は、複数の微細構造素子４０６に供給された流体の特性を順次分析及び／または
検出する処理で繰り返し使用することができる。電極部分４４４ａを接点部分４
４４ｂに近接させることで電気的手段４４４での電流の損失が阻止される。
【０１０６】 微細構造素子４０６は、他の接点プローブ組立体と共に上記で論じられた方法
で使用することができる。例えば、別の接点プローブ組立体４５６の一部が図１
３に示される。組立体４５６はプローブ組立体４０９とほぼ同様であるが、接点
プローブ４１１と異なる所定のパターンで複数のトレース・パッド４５７が本体
４１３に配置されている点が異なっている。各パッド４５７は、その１つが図１
３に示されるが、本体の表面４１４に配置された電気的トレース４５８の上に形
成される。トレース４５８は、銅、銀、プラチナ、パラジウム、導電性の炭素ま
たはプラチナを含むポリマー、金属化インクのような他の導電性インク、及び表
面４１４の上に形成された導電性エポキシ及び導電性接着剤といった導電性材料
とポリマーの混合物といった何らかの適切な材料から製造される。こうした材料
は、蒸着、スクリーン印刷または他の印刷、他の従来の可撓回路製造方法または
何らかの他の適切な手段によって表面４１４の上に配置される。トレース・パッ
ド４５７は、金及び／またはトレース４５８について上記で列挙された材料とい
った何らかの適切な材料から製造され、トレース４５８に関連して上記で論じら
れた何れかの方法によって対応するトレースの端に形成される。微細構造素子４
０６の球根状接点部分４４４ｂは底部表面４２３から垂れ下がり、接点部分４４
４ｂとパッド４５７の間の電気的接触を促進する。
【０１０７】 別の実施形態では、微細構造素子４０６とほぼ同様で接点プローブ組立体４０
９と共に使用される微細構造素子４６１が図１４に示される。微細構造素子４０
６及び４６１の同じ構成要素を説明するため、同じ参符が使用されている。積層
構造４２１とほぼ同様の積層構造物４６２が微細構造素子４６１に含まれる。第
２の層または薄片４６３が積層構造４６２に含まれ、第１または上部の平坦な表
面４６６と、積層構造４６２の底部表面４２３の形態の第２の平坦な表面とを有
する。第２薄層４６３は接着層４６７によって第１薄層４２６に固定されるもの
として示されているが、表面４２７と４６６は熱接合または何らかの他の適切な
手段で密封されることもあることが認識される。カバー薄片４４８を伴う微細構
造素子４６１が示されるが、カバー薄片４４８のない素子４６１が提供されるこ
ともあり、その場合ウェル４３６は各々微細構造素子４６１の上部表面または外
部からアクセスできる。
【０１０８】 複数の電気的手段４７１は少なくとも部分的に第２薄片４６３によって保持さ
れる。電気的手段４７１は好適には積層構造４６２に提供されるウェル４３６と
同じ数であり、ウェル４３６は各々対応する電気的手段４７１を有する。この電
気的手段４７１には各々、ウェル４３６に供給された流体に通じる電極部分４７
１ａと、電極部分４７１ａから間隔の開いた、流体と流通しない接点またはパッ
ド部分４７１ｂとが含まれる。電気的手段４７１には各々、対応する電極４７１
ａを接点部分４７１ｂに電気的に接続するトレース部分またはトレース４７１ｃ
が含まれる。図１４から見られるように、接点部分４７１は底部表面４２３に隣
接して配置されており、さらに詳しく言うと、その上に形成されている。電気的
トレース４７１ｃは、第２薄片４６３の表面４６６と４２３の間を横方向に、さ
らに詳しく言うと対角線方向に延びる通路４７２を通じて接点部分から延び、電
極部分４７１ａの下にある上部表面４６６の上に配置されたさらに別の部分を有
する。第２薄片４６３はアクリル樹脂、ポリイミドまたはＰＥＴといった何らか
の適切な可撓回路材料から製造される。接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃの
一部は、銅、銀、プラチナ、パラジウム、導電性炭素またはプラチナを含むポリ
マー及び金属化インクのような他の導電性インク、及び第２薄片４６３の上記の
表面の上に形成された導電性エポキシ及び導電性接着剤といった導電性材料とポ
リマーの混合物といった何らかの適切な材料から形成される。こうした材料は、
蒸着、スクリーン印刷または他の印刷、他の従来の可撓回路製造方法または何ら
かの他の適切な手段によって第２薄片のこの表面の上に配置される。電極部分４
７１ａは、金及び／または接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃについて上記で
列挙された材料といった何らかの適切な材料から形成され、接点部分４７１ｂと
トレース４７１ｃに関連して上記で説明されたもののような何らかの適切な手段
によってトレース４７１ｃの上に形成される。各電極部分４７１ａは対応するウ
ェル４３６の底部表面の少なくとも一部を形成するものとして示される。また、
電極部分４７１ａはウェル４３６の底部表面全体を形成することも、側壁等から
ウェルと流体接触するだけのこともある。接点部分４７１ｂは積層構造４６１と
微細構造素子４６１の外部または底部表面４２３からアクセスでき、好適には対
応するウェル４３６の中心線から間隔が開いている。接点部分４７１ｂは、支持
構造４１２上の接点プローブ４１１のパターンに対応するパターンで微細構造素
子４６１の下側に配置されている。
【０１０９】 微細構造素子４６１は、微細構造素子４０６に関連して上記で説明されたのと
ほぼ同じ方法で接点プローブ４１１と共に動作する。接点プローブ４１１の丸い
端４１１ａは接点部分４７１ｂと同時に嵌合し、望ましい電位を各ウェル４３６
内の流体に提供する。 微細構造素子４６１は、他の接点プローブ組立体と共に上記で論じられた方法
で使用されることもある。例えば、別の接点プローブ組立体４７６の一部が図１
４に示される。組立体４７６はプローブ組立体４０９とほぼ同様であるが、接点
プローブ４１１と異なる所定のパターンで複数のトレース・パッド４７７が本体
４１３に配置されている点が異なっている。各パッド４７７は、その１つが図１
４に示されるが、本体の表面４１４に配置された電気的トレース４７８の上に形
成される。トレース４７８は、接点プローブ組立体４５６のトレース４５７に関
連して上記で説明されたもののような何らかの適切な材料から製造され、トレー
ス４５７に関連して上記で論じられたような何らかの適切な方法によって表面４
１４の上に配置される。トレース・パッド４７７は、電気的手段４４４に関連し
て上記で説明されたもののような何らかの適切な材料から製造される。球根状ト
レース・パッド４７７は接点プローブ組立体４７６の表面４１４とトレース４７
８から上向きに延び、接点部分４７１ｂとトレース・パッド４７７の間の電気的
接触を促進する。
【０１１０】 本発明の微細構造素子のさらに別の実施形態が図１５及び図１６に示される。
その微細構造素子４８１は微細構造素子４０６及び４６１とほぼ同様であり、接
点プローブ組立体４０９と共に使用される。素子４０６、４６１及び４８１の同
じ構成要素を説明するため、同じ参符が使用されている。積層構造４２１とほぼ
同様の積層構造４８２が微細構造素子４８１に提供される。積層構造４８２には
、第１薄片４２６とほぼ同様であり、平行な方向に延びる第１及び第２の平坦な
表面４８６及び４８７を有する第１層または薄片４８３が含まれる。少なくとも
１つ、好適には複数の微細構造４２８が積層構造４８２に提供される。微細構造
４２８の１つが図１５に示され、その微細構造４２８の一部が図１６に示される
。微細構造４２８は、積層構造４２１内に形成されたのと同じ方法で積層構造４
８２内に形成される。すなわち、各微細構造４２８は第１薄片４８３に形成され
、層４８３の第２または下部表面４８７に開く。微細構造４２８と流通する複数
のウェル４３６が表面４８６及び４８７の間に延びており、各々積層構造４８２
の第１または上部表面４８６からアクセスできる。
【０１１１】 積層構造４８２には必要に応じて、プラスチックまたは何らかの他の適切な材
料から製造される第２の層または薄片４８８が含まれる。薄いフィルムまたは薄
片４８８は、第１または上部の平坦な表面４９１と、上部表面４９１に平行な第
２または下部の平坦な表面４９２とを有する。上部層４９１は、拡散接合または
何らかの他の適切な方法によって第１薄片の下部層４８７に固定される。第１薄
片４８３のウェルを形成するボアの直径とほぼ等しい直径を有するボア４９３が
表面４９１と４９２の間に延び、ウェル４３６ｂの一部を形成する。薄片４８３
及び４８８の組み合わされた厚さがウェル４３６の深さを決定する。第２薄片４
８８として薄い層のフィルムが使用される場合、ウェル４３６の望ましい深さを
提供するため第１薄片４８３の厚さが増大されることがある。
【０１１２】 第３層または薄片４９６が積層構造４８２に含まれる。第３薄片４９６は第２
薄片４６３とほぼ同様であり、第１または上部の平坦な表面４９７と第２または
下部の平坦な表面４９８とを有する。第３薄片４９６の上部表面４９７は、接着
層４９９または何らかの他の適切な手段によって第２薄片４８８の下部表面４９
２に固定される。第１薄片の上部表面４８６と第３薄片４９６の下部表面４９８
は積層構造４８２の上部及び底部表面を形成する。
【０１１３】 各微細構造４２８について複数の電気的手段５０１が少なくとも部分的に第３
薄片４９６によって保持され、その場合各ウェル４３６は対応する電気的手段５
０１を有する。さらに詳しく言うと、各電気的手段５０１は第３薄片４９６の上
部表面４９７の上に配置される。この電気的手段５０１は各々、電極部分５０１
ａ、パッドまたは接点部分５０１ｂ、及びトレース部分またはトレース５０１ｃ
を有する。電気的トレース５０１ｃは、接点部分４７１ｂ及びトレース４７１ｃ
に関連して上記で論じられた何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造
され、接点部分４７１ｂ及びトレース４７１ｃに関連して上記で説明された何れ
かのもののような何らかの適切な手段によって上部表面４９７の上に配置される
。トレース５０１ｃは、対応するウェル４３６の下にある第１端部分と、第１薄
片４８３の上部及び下部表面４８６及び４８７の間に延びるアクセス・ボア５０
２と、第２薄片４８８の上部及び下部表面４９１及び４９２の間に延びるアクセ
ス・ボア５０３との下にある第２の間隔の開いた端部分とを有する。電極部分５
０１ａは、ウェル４３６の下にあるトレース５０１ｃの第１端部分に配置された
材料の層からなる。電極部分５０１ａはウェル４３６の少なくとも一部を形成す
るものとして図１６に示される。接点部分５０１ｂは、トレース５０１ｃの向か
い合う第２端部分に配置された材料の層からなり、アクセス・ボア５０２及び５
０３の下部表面の役目を果たす。接着層４９９はボア４９３の基部周囲で、電極
部分５０１ａと接点部分５０１ｃの間のトレース５０１ｃの部分の上に延び、ウ
ェル４３６の底部で流体を密封する。電極部分５０１ａと接点部分５０１ｂは各
々、電極部分４７１ａに関連して上記で論じられた何れかの材料のような何らか
の適切な材料から製造され、接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃに関連して上
記で説明された何れかのもののような何らかの適切な手段によって形成される。
接点部分５０１ｂは、支持構造４１２上の接点プローブ４１１のパターンに対応
するパターンで積層構造４８２の底部表面４９８の上に配置され、その底部表面
４９８からアクセスできる。
【０１１４】 微細構造素子４８１には必要に応じて第４の層または薄片５０６が含まれるが
、これはカバー層４４８とほぼ同様であり、第１または上部表面５０７と、熱接
合または他の方法で第１薄片４８３の上部表面４８６に適切に固定された第２ま
たは下部表面５０８とを有している。カバー薄片５０６は各ウェル４３６の上に
重なり、流体４５３をウェル内に密封して固定する。アクセス・ボア５０２及び
５０３に整合する開口５０９がカバー薄片４０６に提供され、接点プローブ４１
１を接点部分５０１ｂに嵌合させる。
【０１１５】 微細構造素子４８１は上記で説明されたのとほぼ同じ方法で操作されるが、接
点プローブが素子４８１の上に配置される点が異なっている。このため、接点プ
ローブ４１１は微細構造素子４８１の上に配置され、接点プローブ４１１の丸い
端４１１ａは開口５０９と接点部分５０１ｂの方向に下を向いている。微細構造
４２８内の流体を移送することが望ましい場合、微細構造素子４８１と接点プロ
ーブ４１１は互いに移動し、丸い端４１１ａは開口５０９に入り、接点部分５０
１ｂと電気的に嵌合する。
【０１１６】 接点プローブ４１１を微細構造素子４８１の上部と嵌合させることで、光検出
及び／または温度制御を目的とする素子４８１の底部へのアクセスの曖昧さが少
なくなる。第２薄片４８８は、接着性でない第１薄片に形成された微細構造４２
８に向かい合う表面４９１を提供する。第２薄片４８８を含めることで全て同じ
材料である壁から微細構造４２８を形成することが容易になるが、これは素子４
８１のある処理で有利である。さらに、接着剤が流体と接触しないため、接着層
４９９として検討される接着剤のさらに広い選択が可能になる。
【０１１７】 別の微細構造素子の実施形態が図１７に示されるが、ここでは微細構造素子５
２１の一部が描かれる。微細構造素子５２１は微細構造素子４０６とほぼ同様で
あり、素子４０６及び５２１の同じ構成要素を説明するため同じ参符が使用され
ている。積層構造４２１とほぼ同様の積層構造５２２が提供される。内部に形成
された複数の微細構造４２８を有する第１薄片４２６が積層構造５２２に含まれ
る。簡単にするために、１つの微細構造４２８だけの一部と複数のウェル４３６
の１つ、すなわち第１ウェル４３６ａが図１７に示される。アクリル樹脂、ポリ
イミドまたはＰＥＴといった何らかの適切な可撓回路材料から製造された第２層
または薄片５２３が積層構造５２２に含まれ、第１または上部の平坦な表面５２
６と、積層構造５２２の底部表面４２３の形態の第２または下部の平坦な表面と
を有する。第２薄片５２３は接着層５２７によって第１薄片４２６に固定されて
いるものとして示されているが、表面４２７と５２８は熱接合または何らかの他
の適切な手段によって互いに密封されることが認識される。カバー薄片４４８を
伴う微細構造素子５２１が示されるが、カバー薄片のない素子５２１が提供され
ることもあり、その場合ウェル４３６は各々微細構造素子５２１の上部表面また
は外部からアクセスできることが認識される。
【０１１８】 各微細構造４２８について複数の電気的手段５３１が少なくとも部分的に第２
薄片５２３によって保持され、その場合各ウェル４３６は対応する電気的手段５
３１を有する。さらに詳しく言うと、各電気的手段５３１は第２薄片５２３の上
部表面５２６の上に配置される。この電気的手段５３１は各々、電極部分５３１
ａ、接点部分のパッド５３１ｂ、及びトレース部分またはトレース５３１ｃを有
する。トレース５３１ｃは、接点部分４７１ｂ及びトレース４７１ｃに関連して
上記で論じられた何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造され、接点
部分４７１ｂ及びトレース４７１ｃに関連して上記で説明された何れかのものの
ような何らかの適切な手段によって上部表面５２６の上に配置される。トレース
５３１ｃは、対応するウェル４３６の下にある第１端部分と、第１薄片４２６に
形成されその下部表面４２７に開いたくぼみまたは空隙５３２の下にある間隔の
開いた第２端部分とを有する。電極部分５３１ａはウェル４３６の下にあるトレ
ース５３１ｃの第１端部分の上に配置された材料の層からなり、ウェル４３６の
下部表面の少なくとも一部を形成するものとして図１７に示される。接点部分５
３１ｂはトレース５３１ｃの第２端部分の上に配置された材料の層からなり、好
適には下部表面４２７のくぼみ５３２の開口全体にわたって延びる。電極部分５
３１ａと接点部分５３１ｂは各々、電極部分４７１ａに関連して上記で論じられ
た何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造され、接点部分４７１ｂ及
びトレース４７１ｃに関連して上記で説明された何れかのもののような何らかの
適切な手段によって形成される。
【０１１９】 微細構造素子５２１は、貫通接点プローブ５３７を有し、それ以外の点では接
点プローブ組立体４０９とほぼ同様な接点プローブ組立体（図示せず）と共に使
用される。接点プローブ５３７は接点プローブ４１１とほぼ同様であるが、プロ
ーブ５３７は第２薄片５２３及び電気的手段５３１を貫通できる点が異なってい
る。貫通接点プローブ５３７は鋭利な先端５３７ａを有している。１つの接点プ
ローブ５３７の一部が図１７に破線で示される。接点プローブ４１１と同様、プ
ローブ５３７は所定のパターンで支持構造４１２に配置される。
【０１２０】 第２薄片５２３は、接点プローブ５３７の鋭利な先端５３７ａが第２薄片５２
３に貫通できるような厚さと硬度を有する。その下の接点部分５３１ｂとトレー
ス５３１ｃの一部も、鋭利な先端５３７ａの貫通を許容する厚さである。接点部
分５３１ｂは接点プローブ５３７のパターンに対応するパターンで微細構造素子
５２１の上に配置される。好適実施形態では、接点プローブ５３７の数は少なく
とも接点部分５３１ｂの数に等しい。
【０１２１】 微細構造素子５２１は上記で説明された方法で操作及び使用される。素子５２
１の微細構造４２８のウェル４３６内の流体を動電学的に移送するのが望ましい
場合、操作員は構造素子５２１と接点プローブ組立体の間の相対運動を発生し、
接点プローブ５３７の鋭利な先端５３７ａが第２薄片５２３と接点部分５３１ｂ
を貫通し、電気的手段５３１と電気的に接触するようにする。その後、望ましい
電圧電位がウェル４３６内の流体に印加される。穿刺式接点部分５３１ｂを微細
構造素子５２１の内部に配置することで、取扱いによって損傷されうる接点部分
の露出が除去される。穿刺式薄片５２３は、積層構造５２２の他の層を通り、素
子５２１の費用を追加するアクセス・ボアの必要を除去する。
【０１２２】 本発明の他の実施形態では、接点プローブ組立体４０９と共に使用される微細
構造素子５５１が図１８及び図１９に示される。微細構造及び素子５５１は好適
にはカード状素子であるが、リールでの保管に適した細長い可撓素子であること
もある。すなわち、微細構造素子５５１は微細構造素子４０６と同様の寸法と形
状を有することがある。素子５５１には、第１または上部の平坦な表面５５３と
、上部の平坦な表面５５３から間隔の開いた第２または底部の平坦な表面５５４
とを有する積層構造５５２が含まれる。表面５５３及び５５４は積層構造の外部
の一部を形成する。第１の層または薄片５５７は積層構造５５２に含まれ、プラ
スチックのような何らかの適切な非導電性材料から製造される。第１薄片５５７
は、微細構造素子５５１の個々の用途と構成に応じて比較的剛体または可撓性で
ある。また、剛体微細構造素子５５１が望ましい場合、積層構造５５２の他の層
が、剛体薄片５５７に加えて、またはその代わりに剛体であることもある。第１
薄片５５７は、第１または上部の表面５５８の形態の第１の平坦な表面と、上部
表面５５８から間隔の開いた第２の平坦な表面５５４とを有する。
【０１２３】 積層構造５５２は、内部に形成され、第１薄片５５７の平行な表面５５８及び
５５４と平行な方向に延びる少なくとも１つの微細構造４２８、好適には複数の
微細構造４２８を備えている。複数の３つの微細構造４２８、すなわち第１微細
構造４２８ａ、第２微細構造４２８ｂ及び第３微細構造４２８ｃが図１８に示さ
れる。第３微細構造４２８ｃの一部が図１９に示される。各微細構造４２８は第
１薄片５５７に形成され、第１薄片の平坦な表面５５４、５５８の１つを通じて
開いている。図示される実施形態では、微細構造４２８は第１薄片５５７の上部
表面５５８の上に開いている。積層構造５５２はウェル４３６とほぼ同様の、少
なくとも１つ、かつ図示されるところでは複数の穴またはウェル５６１を有する
。すなわち、第１及び第２ウェル５６１ａ及び５６１ｂは第１マイクロチャネル
４３１の第１及び第２端に提供され、第３及び第４ウェル５６１ｃ及び５６１ｄ
は第２マイクロチャネル４３２の第１及び第２端に提供される。ウェル５６１は
微細構造４２８内の他の位置に提供されることもあることが認識される。例えば
、第５ウェル５６１ｅは、ウェル５６１ａと５６１ｂの間の第１マイクロチャネ
ル４３１の中間部分に提供される。
【０１２４】 積層構造５５２は、第１薄片５５１の上にある、プラスチックのような何らか
の適切な非導電性材料から製造された第２の層または薄片５６６を有する。さら
に詳しく言うと、第２薄片５５６はアクリル樹脂、ポリイミドまたはＰＥＴとい
った何らかの適切な可撓回路材料から製造される。第２薄片５５６は、第１また
は上部の平坦な表面５６７と、上部表面５６７から間隔の開いた第２または下部
の平坦な表面５６８とを有する。微細構造素子５５１の一部は図１８では切断さ
れ、上部表面５６７の一部を露出している。第２薄片５６６は表面５５８及び５
６８の熱接合といった何らかの適切な手段によって第１薄片５５７に固定されて
いる。複数のボア５６９が表面５６７及び５６８を通じて延び、対応するウェル
５６１の第１または下部セグメントを形成する。
【０１２５】 上記で説明された電気的手段と同様の複数の電気的手段が少なくとも部分的に
第２薄片５６６によって保持される。さらに詳しく言うと、この電気的手段は第
２薄片５６６の上部表面５６７によって保持され、単一平面上に延びる。複数の
４つの電気的手段５７６から５７９が図１８から図１９に示される。第１電気的
手段５７６には、電極部分５７６ａ、パッドまたは接点部分５７６ｂ、及びトレ
ース部分またはトレース５７６ｃが含まれる。電気的トレース５７６ｃは、接点
部分４７１ｂ及びトレース４７１ｃに関連して上記で論じられた何れかの材料の
ような何らかの適切な材料から製造され、接点部分４７１ｂ及びトレース４７１
ｃに関連して上記で説明された何れかのもののような何らかの適切な手段によっ
て表面５６７の上に配置される。トレース５７６ｃは、第１微細構造４２８ａ、
第２微細構造４２８ｂ及び第３微細構造４２８ｃの対応する第１ウェル５６１ａ
に隣接する複数の第１端部分を有する。第３微細構造４２８ｃの第１ウェル５６
１ａに近接するトレース５７６ｃの第１端部分が図１９に断面図で示される。こ
のトレース端部分は環状の形状であるが、何らかの適切な形状が提供されうる。
何らかの適切な形状の電極部分が各トレース５７６ｃの第１端部分に配置される
。第３微細構造４２８ｃの第１ウェル５６１ａの電極部分５７６ａは環状の形状
であり、第２薄片５６６の対応するボア５６９の周囲に延びる。さらに詳しく言
うと、この環状電極部分５７６ａはウェル５６１ａの周囲に同心円状に配置され
る。各環状電極部分５７６ａの中心に開口が提供され、対応するウェル５６１ａ
の一部を形成する。接点部分５７６ｂは各トレース５７６ｃの第２端部分に配置
されている。電極部分５７６ａと接点部分５７６ｂは各々、電極部分４７１ａに
関連して上記で論じられた何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造さ
れ、接点部分４７１ｂ及びトレース４７１ｃに関連して上記で説明された何れか
のもののような何らかの適切な手段によって形成される。
【０１２６】 第２電気的手段５７７は、第１電気的手段５７６の対応する部分とほぼ同様の
構造と材料の、電極部分５７７ａ、パッドまたは接点部分５７７ｂ、及びトレー
ス部分またはトレース５７７ｃを有する。電気的トレース５７７ｃは、各第２ウ
ェル５６１ｂに隣接する複数の第１端部分と、第１電気的手段５７６の接点部分
５７６ｂに近接する第２端部分とを有する。何らかの適切な形状の電極部分５７
７ａが各トレース５７７ｃの第１端部分に配置される。図１８から見られるよう
に、第１微細構造４２８ａの電極部分５７７ａは弓形または馬蹄形である。すな
わち、電極部分５７７ａとその下のトレース５７７ｃの一部は各々、対応するウ
ェル５６１ｂの中心線に対して約９０°の角度をなしている。接点部分５７７ｂ
は接点部分５７６ｂに隣接するトレース５７７ｃの第２端部分に配置されている
。
【０１２７】 第３電気的手段５７８は、第２電気的手段５７７の対応する部分とほぼ同様の
電極部分５７８ａ、パッドまたは接点部分５７８ｂ、及びトレース部分またはト
レース５７８ｃを有する。電気的トレース５７８ｃは、各第３ウェル５６１ｃに
隣接する第１端部分と、接点部分５７６ｂ及び５７７ｃに隣接する第２端部分と
を有する。電極部分５７８ａは、対応するウェル５６１ｃに隣接する各トレース
５７８ｃの第１端に配置され、ウェル５６１ｃの一部だけに嵌合する。各電極部
分５７８ａとその下のトレース５７８ｃの一部は対応するウェル５６１ｃの中心
線に対して約３０°未満の角度をなし、ウェル内のマイクロチャネル４３２の入
り口の正反対になるようにウェル内に配置されている。接点部分５７８ｂは、接
点部分５７６ｂ及び５７７ｂに近接するトレース５７８ｃの第２端部分に置かれ
ている。第４電気的手段５７９は、各々第１電気的手段５７６の対応する部分の
材料から形成され、第１電気的手段５７６と同じ方法で上部表面５６７に置かれ
る電極部分５７９ａ、パッドまたは接点部分５７９ｂ、及びトレース部分または
トレース５７９ｃを有する。電気的トレース５７９ｃは、各第４ウェル５６１ｄ
に隣接する第１端部分と、接点部分５７６ｂ、５７７及び５７８ｂに近接する第
２端部分とを有する。電極部分５７９ａは、対応するウェル５６１ｄに隣接する
トレース５７９ｃの各第１端部分に置かれ、図１８に示されるように、電極部分
５７８ａと同様の形状を有する。
【０１２８】 第３層または薄片５８６は積層構造５５２に含まれ、第２薄片５６６の上にあ
る。第３薄片５８６は第２薄片５６６と同様の構造、寸法及び組成であり、第１
または上部の平坦な表面５８７と、上部表面５８７に平行に延びる第２または下
部の平坦な表面５８８とを有する。微細構造素子５５１の一部は図１８では切断
され、上部表面５８７の一部を露出している。第３薄片５８６の下部表面５８８
は接着層５８９によって第２薄片５６６の上部表面５６７に固定されるが、層５
６６及び５８６は熱接合のような何らかの他の適切な手段によって互いに固定さ
れることもある。複数のボア５９１が、微細構造素子５５１の各ウェル５６１の
第２または中間部分を形成する上部及び下部表面５８７及び５８８の間に延びる
。ボア５９１は各々、第２薄片５６６のボア５６９の内径より大きい内径を有し
、ウェル５６１の中間部分の直径はボア５６９が形成するウェルの下部部分より
大きい。ボア５９１の内径は十分に大きいので、第２薄片５６６上に形成される
電極部分５７６ａ、５７７ａ、５７８及び５７９ａはウェル５６１内の流体４５
３にさらされる。図１８では図示されているが識別されない開口が表面５８７及
び５８８を通じて提供され、第３薄片５８６を通じた接点部分５７６ｂ、５７７
ｂ、５７８ｂ及び５７９ｂへのアクセスを可能にする。
【０１２９】 第２薄片５６６上の電気的手段とほぼ同様の複数の電気的手段が第３薄片５８
６によって少なくとも部分的に保持される。すなわち、複数の第５電気的手段５
９６及び複数の第６電気的手段５９７が、積層構造５５２によって形成される各
微細構造４２８の上部表面５８７上に保持される。簡単にするために、第５及び
第６電気的手段５９６及び５９７は、図１８及び図１９では第２微細構造４２８
ｂ及び第３微細構造４２８ｃに関してのみ示されている。第５及び第６電気的手
段５９６及び５９７は上記で説明された電気的手段５７６から５７９とほぼ同様
の構造と材料である。第５電気的手段５９６は各々、電極部分５９６ａ、パッド
または接点部分５９６ｂ、及びトレース部分または５９６ｃを有する。各電気的
トレース５９６ｃは、対応する第１ウェル５６１ａに隣接する第１端部分と、対
応するウェル５６１ａから間隔の開いた第２端部分とを有する。各トレース５９
６ｃの第１端部分は環状の形状であるが、何らかの適切な形状が提供され、第１
ウェル５６１ａの周囲に延びる。環状の形状のものとして示される電極部分５９
６ａが各トレース５９６ｃの第１端部分の上部に置かれる。各トレース５９６ｃ
と各電極部分５９６ａの第１端部分は、対応する第１ウェル５６１ａの一部を形
成する開口をその中心に有する。接点部分５９６ｂは各トレース５９６ｃの第２
端部分の上に置かれる。第６電気的手段５９７は各々、電極部分５９７ａ、パッ
ドまたは接点部分５９７ｂ、及びトレース部分またはトレース５９７ｃを有する
。各電気的トレース５９７ｃは、対応する第５ウェル５６１ｅに隣接する第１端
部分と、ウェル５６１ｅから間隔の開いた第２端部分とを有する。電極部分５９
７ａは各トレース５９７ｃの第１端部分の上に配置され、第５ウェル５６１ｅ内
の流体に接触する。この点で、各電極部分５９７ａは上記で説明された電極部分
５７７ａ及び５７８ａとほぼ同様である。接点部分５９７ｂは各電極トレース５
９７ｃの第２端部分の上に置かれる。
【０１３０】 積層構造５５２は、第３薄片５８６の上にある、プラスチックのような何らか
の適切な材料から製造された第４層または薄片６０１を有する。剛体微細構造素
子５５１が望ましい場合、薄片６０１は比較的剛体のことがある。第４薄片６０
１は、積層構造５５２の上部表面５５３からなる第１または上部の平坦な表面と
、上部表面５５３と平行に延びる第２または下部の平坦な表面６０３とを有する
。下部層６０３は、接着層６０４または何らかの他の適切な手段によって第３薄
片５８６の上部表面５８７に接着される。複数のボア６０７は表面５５３及び６
０３の間に延び、微細構造素子５５１の各ウェル５６１の第３または上部部分を
形成する。ボア６０７は各々ボア５９１の内径より大きい内径を有し、その場合
ウェル５６１の上部部分の直径はウェルの下部及び中間部分より大きい。ボア６
０７の内径は十分に大きいので、電極部分５９６ａ及び５９７ａは露出し、ウェ
ル内の流体と接触する。図１８では図示されているが識別されない追加開口が表
面５５３及び６０３の間に提供され、第４薄片６０１を通じた接点部分５７６ｂ
、５７７ｂ、５７８ｂ及び５７９ｂへのアクセスを可能にする。さらに別の複数
のボア６０９が接点部分５９６ｂ及び５９７ｂと整合して表面５５３及び６０３
の間に延び、第５及び第６電気的手段５９６及び５９７へのアクセスを可能にす
る。
【０１３１】 薄片５６６、５８６及び６０１の合計厚さがウェル５６１の深さを決定する。
第２及び第３薄片５６６及び５８６は各々４０から２５０マイクロメートルの範
囲の厚さを有する。第４薄片６０１は２５０マイクロメートルから１ミリメート
ルの範囲の厚さを有する。見られるように、薄片５６６及び５８６は、厚い第４
薄片６０１を裏打ちするフィルムのことがある。
【０１３２】 第５層または薄片６１１は微細構造５５１に含まれカバー層の役目を果たす。
カバー薄片６１１は上記で説明されたカバー薄片４４８とほぼ同様であり、第１
または上部の平坦な表面６１２と、上部表面６１２と平行な方向に延びる第２ま
たは下部の平坦な表面６１３とを有する。下部表面６１３は、熱接合または何ら
かの他の適切な手段によって第４薄片６０１の上部表面５５３に固定される。開
口６１６は表面６１２及び６１３を通じて延び、接点部分５７６ｂ、５７７ｂ、
５７８ｂ及び５７９ｂへのアクセスを可能にする。さらに複数のボア６１７がボ
ア６０９と整合して表面６１２及び６１３の間に延び、接点部分５９６ｂ及び５
９７ｂへのアクセスを可能にする。電気的手段５７６から５７９及び５９６から
５９７及びウェル５６１の接点部分は積層構造５５２の上部表面５５３からアク
セスできる。カバー層を伴わない微細構造素子５５５１が提供されることもあり
、本発明の範囲内であることが認識される。
【０１３３】 １つかそれ以上の必要に応じて提供される検出ボア６２１は、各微細構造４２
８のカバー薄片６１１、第３及び第４薄片５８６及び６０１及び接着層５８９及
び６０４の何れかまたは全てを通じて延び、微細構造４２８内の流体の検出器（
図示せず）による光学的検出を容易にする。この種のボア６２１の１つが図１９
に破線で示される。この種のボアはこの種の層及び接着剤によって提供されうる
望ましくない蛍光を最小化する。
【０１３４】 微細構造素子５５１は第１及び第２薄片または可撓回路層５６６及び５８６を
有するものとして示され説明されたが、電気的手段５７６から５７９は、上記で
説明された何れかの方法のような何らかの適切な方法によって第１薄片５５７の
上部表面５５８の上に形成され、第２薄片５６６が除かれることがある。また、
電気的手段５７６から５７９は第３薄片４９６の下部表面５８８上に形成される
こともあり、本発明は、絶縁または非導電性層によって分離された上記で説明さ
れた種類の重なり合う電気的手段を対象とする十分に広範なものである。
【０１３５】 操作及び使用の際、微細構造素子５５１は上記で説明された何れかの処理及び
方法のため電極組立体４０９と共に使用される。このため、接点プローブ４１１
の丸い端４１１ａは積層構造の上部表面５５３を通じて延ばされ、接点部分５７
６ｂ、５７７ｂ、５７８ｂ、５７９ｂ、５９６ｂ及び５９７ｂと同時に嵌合する
。次に適当な電圧電位がウェル５６１内の流体４５３に印加され、微細構造素子
５５１に提供される複数の微細構造４２３と共に流体を動電学的に移動させる。
【０１３６】 この操作中、各トレース５７６ｃ、５７７ｃ、５７８ｃ及び５７９ｃによって
１つの接点プローブが電気的に結合された対応する複数のウェル５６１に電圧電
位を提供できるようになる。第５ウェル５６１ｅと第６電気的手段５７７が利用
され、第１マイクロチャネル４３１の第１及び第２端部分の間の微細構造５５１
内の流体の運動を支援する。対応する微細構造の開口の正反対にある電極部分５
７８ａのように、ウェルの微細構造４２８の開口からもっとも遠い位置のウェル
に電極部分を配置することは、動作している電極部分の間の関連するマイクロチ
ャネル内の流体の量を最大にするため、ウェルを出入りする流体の動電学的運動
を向上させる。電極部分５７７ａのような、弓形または馬蹄形電極部分も同様に
ウェルの微細構造開口の反対側に配置され、電位を微細構造のマイクロチャネル
の方向に集中させる。
【０１３７】 微細構造素子５５１のウェル５６１は、微細構造４２８を形成する層以外の層
に形成される。微細構造（単数または複数）４２８を形成する層に存在しない場
合、このウェル５６１は、例えば穴開け操作によって、さらに容易に製造できる
ことが発見されている。そのように形成されるウェル５６１の深さは、積層構造
５５２中のこの種の他の層の厚さと数によって決定される。
【０１３８】 第２及び第３薄片５６６及び５８６である、２つの可撓回路層を積層構造５５
２に含めることで、複雑及び／または稠密なパターンの電極及び電気的トレース
を微細構造素子５５１に提供することが可能になる。例えば、１つのこの種の可
撓回路上のトレースが他のこの種の可撓回路上のトレースの上または下に延び、
積層構造５５２の薄片の１つによってトレースが互いに電気的に絶縁されること
がある。絶縁分離層は交差するトレース間のクロストークを最小にする。電極、
電気的トレース及び接点パッドはまた、マイクロチャネルまたは微細構造４２８
の他の部分の上または下で交差することもある。こうした多層電気的パターンに
よって、さらに多くの数の微細構造４２８及び／またはさらに精巧な微細構造の
設計を、所与の表面積の微細構造素子５５１に提供できるようになる。第１及び
第２可撓回路によって、１つより多い接点プローブが電圧電位を特定のウェル５
６１または微細構造４２８の他の部分に供給することも可能になる。例えば、第
１電気的手段５７６または第５電気的手段５９６の何れかによって微細構造素子
５５１の第１ウェル５６１ａ内の流体４５３に電位が印加される。可撓回路の多
数の層はまた、図１８で接点部分５７６ｂ、５７７ｂ、５７８ｂ及び５７９ｂに
よって示されるように、素子の１つの側面に沿った接点部分の配置を容易にする
。
【０１３９】 第２及び第３薄片５６６及び５８６上の電極及び電気的トレースの例示される
構成が多数の方法で結合され、多様な微細構造素子５５１を提供することが認識
される。このため、電極部分は望ましい寸法とされ、微細構造４２８のウェルま
たは他の部分に提供される。１つかそれ以上の電圧電位が二者択一的または他の
方法でウェルに印加されるように、各ウェルに１つかそれ以上の電極部分が提供
されることがある。１つのトレースが使用され、電圧電位を１つのウェルまたは
複数のウェルに伝えることがある。本発明の微細構造素子の他の実施形態では、
２つより多い可撓回路層が提供されることもある。
【０１４０】 上記で説明された種類の電気的手段が内部に一体化されることなく、素子５５
１とほぼ同様の微細構造素子が提供されることがある。例えば、可撓回路層５６
６及び５８６が素子５５１から除去され、微細構造４２８とウェル５６１は提供
するが電気的手段５７６から５７９及び５９６から５９７は提供しないことがあ
る。
【０１４１】 本発明は、第１薄片の第１及び第２の平行な表面に平行な方向に延びる少なく
とも１つの微細構造を備える第１薄片を有する積層構造を備える微細構造素子と
して広範に特許請求される。積層構造は、少なくとも１つの微細構造と流通する
複数のウェルの少なくとも一部を形成する、第１薄片または第２薄片の複数の間
隔の開いたボアを備えている。上記で説明された種類の電気的手段が複数のウェ
ルの各々について積層構造によって保持される。必要に応じて、第１薄片は追加
微細構造を備え、積層構造はその薄片の１つに追加の複数の間隔の開いたボアを
備え、この追加微細構造と流通する追加の複数のウェルの少なくとも一部を形成
する。必要に応じて提供される追加電気的手段は追加の複数のウェルの各々につ
いて積層構造によって保持されることがあり、その場合追加電気的手段は最初に
挙げた電気的手段の上に置かれ、最初に挙げた電気的手段と電気的に絶縁される
。薄片構造の絶縁層が、必要に応じて最初に挙げた電気的手段と追加電気的手段
の間に配置される。
【０１４２】 本明細書で言及された全ての公報及び特許出願は、個々の公報または特許出願
を引用によって本明細書の記載に援用することを特に個別に示したのと同様に、
引用によって本明細書の記載に援用する。 本発明は完全に説明されたが、当業技術分野に普通に熟練した者には、多くの
変更及び修正が添付の請求項の精神と範囲から離れることなくなされることが明
らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の連続形式マイクロチャネル装置のラミネート構造の実施例の一部を示
す略図である。
【図１Ｂ】 薄層板を示す展開図での図１Ａの実施例の一部の略図である。
【図２Ａ】 本発明の連続形式マイクロチャネル装置のラミネート構造の別の実施例の一部
を示す略図である。
【図２Ｂ】 ラミネートを示す展開図での図２Ａの実施例の一部の略図である。
【図３Ａ】 標準投入クロスとして構成されたマイクロチャネル構造の２つの別の実施例の
平面図の略図で、分離チャネルが曲線（図３Ａ）または折りたたみ（図３Ｂ）に
なり、分離フローパスの長さを延ばしている。
【図３Ｂ】 標準投入クロスとして構成されたマイクロチャネル構造の２つの別の実施例の
平面図の略図で、分離チャネルが曲線（図３Ａ）または折りたたみ（図３Ｂ）に
なり、分離フローパスの長さを延ばしている。
【図３Ｃ】 折りたたまれて分離フローパス長さを延ばした分離チャネルから、４つの試薬
を見本フローパス上流に導入するマイクロチャネル構造の実施例の平面図の略図
である。
【図４】 本発明の連続形式マイクロチャネル装置の実施例の長さの一部の平面図の略図
で、一連のマイクロチャネルアレイのうち２つを示す。
【図５】 図１Ａに示す全体ラミネート構造を持つ細長い柔軟フィルムラミネートを構築
する方法を示す斜視図の略図である。
【図６】 図２Ａに示す全体ラミネート構造を持つ細長い柔軟フィルムラミネートを構築
する方法を示す側面図の略図である。
【図７ａ】 柔軟回路薄層板を使って作った本発明による装置の実施例の詳細を示す断面図
の略図である。
【図７ｂ】 柔軟回路薄層板を使って作った本発明による装置の実施例の詳細を示す断面図
の略図である。
【図８ａ】 柔軟回路薄層板を使って作った本発明による装置の別の実施例の詳細を示す図
７ａ、ｂのような略図である。
【図８ｂ】 柔軟回路薄層板を使って作った本発明による装置の別の実施例の詳細を示す図
７ａ、ｂのような略図である。
【図９】 レセプタ結合アッセイの実行に好適な本発明の連続形式ラミネート装置に構築
できるマイクロ構造構成を示す略図である。
【図１０】 酵素アッセイの実行に好適な本発明の連続形式ラミネート装置に構築できるマ
イクロ構造構成を示す略図である。
【図１１ａ】 一連のマイクロチャネルアレイのうち２つを示す、本発明の連続形式マイクロ
構造装置のベース薄層板の実施例の長さの一部の略図である。各マイクロチャネ
ルアレイには、図９を参照して説明したように、レセプタ結合アッセイを実行す
るためそれぞれ構成した４つのマイクロ構造を含む。
【図１１ｂ】 一連の電極および電気接点レイアウトのうち２つを示す柔軟回路ラミネートの
長さの一部の略図で、レイアウトはそれぞれ図１１ａに示すマイクロチャネルア
レイとして構成される。
【図１１ｃ】 図１１ｂの柔軟回路ラミネートを図１１ａのベース薄層板にラミネートするこ
とで構築する、本発明の連続形式の細長いラミネートマイクロ構造装置実施例の
長さの一部の略図である。
【図１２】 本発明のラミネートマイクロ構造装置と、それと共に使用する接触プローブア
センブリの等角図である。
【図１３】 図１２の線１３‐１３に沿って取った図１２のラミネートマイクロ構造装置と
、それと共に使用する接触プローブアセンブリの別の実施例の断面図である。
【図１４】 本発明のラミネートマイクロ構造装置の別の実施例と、それと共に使用する接
触プローブアセンブリの別の実施例の図１３に似た断面図である。
【図１５】 本発明のラミネートマイクロ構造装置のさらに別の実施例の平面図である。
【図１６】 図１５の線１６‐１６に沿って取った図１５のラミネートマイクロ構造装置の
断面図である。
【図１７】 本発明のラミネートマイクロ構造装置と、それと共に使用する接点／プローブ
のさらに別の実施例の図１３に似た断面図である。
【図１８】 本発明のラミネートマイクロ構造装置の別の実施例の一部切欠平面図である。
【図１９】 図１８の線１９‐１９に沿って取った図１８のラミネートマイクロ構造の断面
図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月５日（２０００．６．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 積層状マイクロ構造式装置および積層状マイクロ構造式装置製
造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 背景 本発明は、高スループットのサンプル分析のための方法および装置に関する。
化学、生物化学、生物医学および製薬業界を含む幅広い技術を基礎とする産業
において、少量のサンプルおよび試薬を用いて多数の化学反応および生物化学反
応を迅速かつ信頼性高く実行するための技術を開発することはますます望ましく
なっている。例えば、大量のスクリーニングプログラムを手動で実行することは
、非常に時間がかかることがあって、対象の重要なサンプルまたは成分が極めて
少量しか入手可能でない場合、あるいは合成または分析の成分が非常に高価な場
合は、完全に実用的ではない場合がある。
【０００２】 広範囲な分野での開発によって、スクリーニングの対象となるターゲットや成
分の数が大幅に増加している。 例えば、重要な細胞処理の科学的理解の急速かつ幅広い進歩によって、医薬発
見に合理的なアプローチを行うことができる。分子遺伝学と組換え型ＤＮＡ技術
によって多数の遺伝子を隔離することが可能になり、その一部によってコード化
されたたんぱく質は、新薬のターゲットとして有望である。ターゲットが特定さ
れ、遺伝子をクローンとして発生させると、組換えたんぱく質を好適な発現シス
テムで生産することができる。レセプタと酵素はしばしば代替フォーム、サブタ
イプまたはイソフォームに存在し、クローン化したターゲットを用いることで、
疾病に適したサブタイプの一次スクリーンに焦点を合わせる。作用薬または拮抗
薬を特定し、他の既知のサブタイプに対してその選択性を試験することができる
。このようなクローン化した遺伝子と対応する発現システムを利用可能にするに
は、特定的で感度が高く、非常に高いスループットを自動化することのできるス
クリーニング方法が必要である。
【０００３】 同様に、高度平行化学合成方法の誕生によって、高スループットスクリーニン
グ（ｈｉｇｈ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ、「ＨＴＳ」）の必
要性が高まっている。従来、原型鉛化合物に似た合成物の調製が、薬発見につい
て確立された方法であった。天然の産物を通常、土壌微生物から隔離し、広範囲
な条件で培養する。製薬業界が天然産物を隔離するのに採用する有機物のスペク
トルは現在、放線菌や菌から植物、海洋有機物、昆虫を含むまでに拡大している
。最近では、組み合わせライブラリを作る化学が、試験に利用できる合成化合物
の数を大幅に増やしている。数千から数万または数十万の小分子を迅速かつ経済
的に合成できる。例えば、組み合わせ化学の検討については、米国特許第５２５
２７４３号等を参照されたい。そのため、組み合わせライブラリは、天然産物ス
クリーニングを介して鉛化合物を特定することに部分的に基づく、より伝統的な
薬発見プログラムから利用可能な多数の合成化合物を補足する。
【０００４】 従って、高スループットの化学合成、スクリーニングおよび分析の方法開発に
相当な資金が供給されている。このような努力もあって、相当な技術が生まれて
いる。 当初は免疫学的診断用に開発された競争結合アッセイは、レセプタ配位子相互
作用を定量的に特性化するため広範に採用され続けている。分光および蛍光ベー
ス生物学的分析アッセイ開発における進歩にも拘らず、製薬ＨＴＳ用途には放射
性同位元素識別された配位子が現在も広範に使用されている。非同位元素マーカ
ーは環境的にクリーンで安全で安価であり一般的に放射性化合物より使いやすい
ことを確保するが、感度の限界がこれら新しい方法の普及を妨げている。競争ア
ッセイのもう一つの短所は、アッセイの実行に必要な工程、特に洗浄工程の数で
ある。
【０００５】 米国特許第４２７１１３９号および米国特許第４３８２０７４号に実施例が検
討されているシンチレーション近似アッセイが、上記不均一アッセイに必要な洗
浄工程を回避する手段として開発されている。フリー配位子から境界の分離を必
要としない均一アッセイ技術は、ターゲットレセプタなどのアクセプタ分子での
シンチラントビーズ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｎｔ ｂｅａｄｓ）のコーティングに
基づく。
【０００６】 放射性ラベルの使用を避けるためのもう一つのアプローチで、高スループット
アッセイに特に有益なものに、ランタニドキレートが時間分解蛍光分析に使われ
ている。米国特許第５６３７５０９号を参照されたい。 自動化された実験室ワークステーションは、製薬発見とゲノム科学の進歩に大
きく貢献している。米国特許第５１０４６２１号および米国特許第５３５６５２
５号等を参照されたい。特に、ロボット工学技術はＨＴＳ方法の実行に実用的な
手段を提供することで大きな役割を果たしている。米国特許第４９６５０４９号
を参照されたい。
【０００７】 ロボット工学ベースの高スループット工具は、現在、鉛分子の治療可能性の特
定目的で、化合物ライブラリのスクリーニングに広範に使用されている。例えば
、広範囲な分離技術を採用する或るターゲットに結合する配位子特性化のための
スクリーニング方法は国際公開第９７／０１７５５号に、関連する方法は、米国
特許第５５８５２７７号に開示されている。
【０００８】 ＤＮＡ合成および順序付けの高度平行および自動化された方法も、ヒトゲノム
プロジェクトの成功に大きく寄与しており、競合産業が発展した。自動化された
ＤＮＡ分析および合成の実施例には、米国特許第５４５５００８号、米国特許第
５５８９３３０号、米国特許第５５９９６９５号、米国特許第５６３１７３４号
、および米国特許第５２０２２３１号が含まれる。
【０００９】 コンピュータ化された取り扱いおよび分析システムも、多数の生命科学研究開
発用の高スループット計測の商業利用の広まりと共に生まれた。生成された多数
のデータを効率的に取り扱うため、データベースやデータ管理ソフトを含む市販
ソフトを使用するのが日常的となっている。 分子および細胞生物学における上述の開発に、組み合わせ化学が進歩すること
で、スクリーニングに利用できるターゲットと化合物の数が大幅に増加している
。さらに、多数の新しい人遺伝子とその発現されたたんぱく質が、ヒトゲノムプ
ロジェクトによって特定されることで、薬発見の新しいターゲットの集まりが大
きく拡大すると思われる。より効率的な超高スループット方法の開発と製薬およ
びゲノム科学スクリーニング用の計測に対する大きなニーズが存在する。
【００１０】 マイクロエレクトロニクス業界から借用した写真平版その他ウェーハ製作技術
を含む化学分析システムの小型化、半導体処理方法の採用は注目を集めており、
急速に発展している。いわゆる「ラボ・オン・チップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈ
ｉｐ）」技術によって、マイクロ流体ベースカセット上でサンプル調製と分析を
可能にしている。毛管寸法の密封マイクロチャネルを相互接続したネットワーク
で流体を移動させることが、動電学的輸送方法を使って可能である。
【００１１】 分析装置に実現したマイクロ流体技術の適用は、製薬的高スループットスクリ
ーニングにとって多数の魅力的な特徴を有している。小型化の利点には、サンプ
ルと試薬両方の消費量が少なく、システムが可搬性であることに加えて、スルー
プットの大幅増加とコスト削減とが含まれる。マイクロ流体と実験室自動化にお
けるこのような開発の実施は、生命科学の研究開発の進歩に大きく貢献する見込
みが高い。
【００１２】 特に興味深いのはマイクロ流体装置で、ここでは、少なくとも部分的にはマイ
クロ構造内の動電学的材料フローを誘発する電界を印加することにより、毛管寸
法のマイクロキャビティおよびマイクロチャネルを含むマイクロ構造で非常に少
量の流体を操作できる。断面寸法が約１μｍから約１ｍｍまでのマイクロチャネ
ル内の流体媒体に接触する電極の間に電位を印加すると、電気浸透フローおよび
／または電気泳動によりチャネル内の内容物が移動する。電気泳動とは、流体媒
体内の充電された粒子、アグリゲート、分子またはイオンの電極に向かう、また
は電極から離れる移動である。電気浸透フローは、流体媒体と、流体媒体内の分
解あるいは浮遊材料の移動を含む、バルク流体フローである。ある電界の印加に
よるバルク流体フローの範囲は、様々な要因の中でも媒体の粘度とマイクロチャ
ネルの壁への電荷とで定まる。電気浸透フローおよび電気泳動はいずれも、マイ
クロチャネル装置内のあるポイントから別のポイントへの物質を移動させるのに
使用することができる。
【００１３】 電気泳動は、核酸、たんぱく質、炭水化物の純粋なサンプルの分離、同定、調
製、複雑な混合物の特定の検体の同定など、幅広い用途に広範に使用されており
、バイオテクノロジーその他産業に欠かせない分析ツールとなっている。電気泳
動の様々な分野で関心を高めているのが、毛管電気泳動（ｃａｐｉｌｌａｒｙ
ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、「ＣＥ」）で、ここでは、特定の実体または
種が、印加された電界の影響下で毛管寸法の電気泳動室で媒体内を移動する。Ｃ
Ｅの利点には、速いランタイム、高い分離効率、サンプル量などがある。ＣＥは
元々、毛管で実行されていたが、マイクロチャネル電気泳動（ｍｉｃｒｏｃｈａ
ｎｎｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、「ＭＣＥ」）として知られる平面
基板で毛管寸法のマイクロチャネルまたはトレンチを用いる実施が関心を高めて
いる。ＣＥおよびＭＣＥは、分析、生物医学、製薬、環境、分子、生物学、食品
、臨床など、基本的研究や産業用工程で様々な用途に使用されるようになってい
る。
【００１４】 典型的にはＭＣＥ装置のマイクロチャネルは適切な寸法のトラフまたは溝を、
平面矩形または皿形ベース基板の一表面に構成し、表面に平面カバーをかぶせて
マイクロチャネルを密閉することで構築する。 従来は、毛管寸法のマイクロチャネルは、マイクロ加工または写真平版技術を
採用することで、シリコンまたはガラス基板に形成されていた。米国特許第４９
０８１１２号、米国特許第５２５０２６３号参照されたい。基板が石英ガラスの
場合、マイクロチャネルはベースとカバーとを陽極結合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎ
ｄｉｎｇ）することで密閉する。実施例となるＭＣＥ装置は、米国特許第５１２
６０２２号、米国特許第５２９６１１４号、米国特許５１８０４８０号、米国特
許第５１３２０１２号、およびハリソン（Ｈａｒｒｉｓｏｎ）他のサイエンス（
Ｓｃｉｅｎｃｅ）（１９９２年）２６１：８９５、「チップ上の小型化毛管電気
泳動ベース化学分析システムのマイクロ加工（Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ
ａ Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒ
ｅｓｉｓ−Ｂａｓｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ
ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）」、ヤコブセン（Ｊａｃｏｂｓｅｎ）他の分析化学（Ａｎ
ａｌ． Ｃｈｅｍ．）（１９９４年）６６：２９４９、「マイクロチップに一体
化された電気泳動分析によるプレコラム反応（Ｐｒｅｃｏｌｕｍｎ Ｒｅａｃｔ
ｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｎ ａ Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ）」、エフェンハウザー（
Ｅｆｆｅｎｈａｕｓｅｒ）他の分析化学（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．）（１９９４年
）６６：２９４９、「マイクロ加工した毛管電気泳動装置でのアンチセンスオリ
ゴヌクオレチドの高速分離（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏ
ｆ Ａｎｔｉｓｅｎｓｅ Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ ｏｎ ａ Ｍｉ
ｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉ
ｓ Ｄｅｖｉｃｅ）」、およびウーリー（Ｗｏｏｌｌｅｙ）およびマシューズ（
Ｍａｔｈｉｅｓ）のＰ．Ｎ．Ａ．Ｓ．ＵＳＡ（１９９４年）９１：１１３４８、
「毛管アレイ電気泳動チップを使った超高速ＤＮＡフラグメント分離（Ｕｌｔｒ
ａ−Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ ＤＮＡ Ｆｒａｇｍｅｎｔ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅ
ｓｉｓ Ｃｈｉｐｓ）」に記述されている。
【００１５】 エクストロム（Ｅｃｋｓｔｒｏｍ）他の米国特許第５３７６２５２号は、エラ
ストマーのスペーサ用層を使ったプラスチックの毛管サイズチャネルを形成する
工程を説明している。エーマンによる国際公報第９４／２９４００号（Ｏｈｍａ
ｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｔｅｎｔ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｗ
Ｏ９４／２９４００）は、熱可塑性材料の薄い層を結合する表面の一方または両
方に適用し、表面を結合して結合部分を加熱し、熱可塑性結合層を溶解すること
によりマイクロチャネル構造を製造する方法を説明している。カルテェバック（
Ｋａｌｔｅｎｂａｃｈ）他の米国特許第５５０００７１号は、従来のシリコンマ
イクロ加工またはエッチング技術ではなく、平面レーザーアブレーション可能ポ
リマーまたはセラミック基板の表面にマイクロ構造をレーザーアブレーションす
ることで、小型化平面マイクロコラム流体相分析装置を構築することを説明して
いる。
【００１６】 １９９７年６月１８日出願の米国特許出願番号第０８／８７８４３７号（弁理
士事件整理番号Ａ−６３５１９／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−０１１）は、マイク
ロチャネル構造を形成する平面を有するポリマーのカード形または皿形ベースプ
レートと平面ポリマー製カバーとによるマイクロチャネル構造の製作方法を説明
している。このマイクロチャネル構造は、カバーとベースプレートとの平面を結
合することで密閉される。
【００１７】 発明の概要 ある全般的側面では、本発明は、積層物に沿って長手方向に連続して配置した
複数のマイクロ構造もしくはマイクロ構造アレイまたはマイクロ構造配列を含む
細長く柔軟なフィルム積層物として構築された連続形式マイクロ構造（すなわち
、マイクロキャビティおよび／またはマイクロチャネル）アレイ装置またはマイ
クロ構造配列装置を特徴とする。装置が一連のマイクロ構造を有する場合、各マ
イクロ構造は流体処理において流体処理または工程を実行するよう構成される。
装置が一連のマイクロチャネルアレイを有する場合、各アレイは、サンプルまた
は試験試薬のアレイ上で１組の処理または工程を実行するよう構成される。
【００１８】 マイクロ構造またはマイクロ構造のアレイが積層物に沿って長手方向に連続し
て配置されているため、この装置は分析装置内にこれを通って長手方向に送るこ
とが可能で、構造またはアレイは連続自動または半自動式に連続して取り扱うこ
とができる。 ある実施例では、ロールフィルムがカメラ内をフレーム毎に進むのと同様の方
法で、積層物装置が消費されるにつれ、柔軟で細長い積層物装置は分析装置の各
種部品を介して連続した切れ目のない供給ロールから分析装置内を巻き取りロー
ルまで進む。他の実施例では、細長い積層物装置が、連続した未切断のアコーデ
オン状折り曲げ部である供給スタックから分析装置を通って、積層物装置が消費
されるにつれ、アコーデオン状折り曲げ部である巻き取りスタックまで、分析装
置内を進む。全ロール（または供給スタック）が消費され、巻き取りロール（ま
たはスタック）まで通過すると、用途に望ましいように、消費されたロール（ま
たはスタック）を放棄するか、便利かつ効率的に保管部分に保存することができ
る。
【００１９】 マイクロ構造は、第一の薄層板のマイクロチャネル面での好適な寸法および構
成のチャネル、トレンチまたはキャビティを形成し、任意で、第二の薄層板のカ
バー面をマイクロチャネル面に並置してチャネルを密閉することでマイクロ構造
を形成し、間隔薄層板に好適な寸法および構成のスリットを形成し、第一および
第二の密閉薄層板の間に間隔薄層板を挟持して第一および第二の密閉薄層板の並
置された面の間にスリットを密閉しマイクロチャネルを形成するか、内部にスリ
ットを有する間隔薄層板の内部にこのようなチャネル、トレンチまたはキャビテ
ィを有する薄層板を組み合わせることによって構築する。
【００２０】 電極は、薄層板の一方または両方の表面への特定の構成でワイヤまたは導電性
デカルコマニアの適用、導電インクを利用した印刷またはスタンプ、蒸気蒸着等
、当業者に周知の幅広い技術のいずれかにより装置に形成することができる。本
発明による積層物構造は特にフレキシブル・プリント回路技術用に適している。
技術的レビューについては、Ｔｈ． Ｈ．スターンズ（Ｓｔｅａｒｎｓ）（１９
９６年）、フレキシブル・プリント回路、ＳＭＴネットブックストア（ＳＭＴｎ
ｅｔ Ｂｏｏｋｓｔｏｒｅ）参照されたい。また、米国特許第４６２６４６２号
、米国特許第４６７５７８６号、米国特許第４７１５９２８号、米国特許第４８
１２２１３号、米国特許第５２１９６４０号、米国特許第５６１５０８８号も参
照されたい。
【００２１】 フレキシブル・プリント回路を形成する処理は一般によく知られている。簡単
に言うと、マイクロ流体構造のリザーバから積層物の入った分析装置の高電圧接
点までを接続する電極を、上述のようにベース薄層板に固定するカバー薄層板と
して働く薄いポリマー製フィルム積層物内に形成するが、このことを以下により
詳細に説明する。
【００２２】 この文脈で、「分析装置（ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ）」とは、マ
イクロ流体処理または処理工程の途中で生成される信号の検出または測定が可能
な検出器と、分析装置に対して積層物を移動させ、マイクロ構造の検出領域を検
出器の検出フィールドに配置するための手段を少なくとも含む装置である。通常
、分析装置は安定して据え付けられ、積層物は検出器を通過してその内部を進む
が、実施例によっては、積層物はその場に保持され、分析装置が積層物に沿って
移動する。当然ながら、このような検出器を何個でも採用でき、それぞれを検出
領域（または積層物が進行する一連の検出領域）に整合させることができる。通
常、分析装置には、マイクロ構造で電気的流動を生成するため利用される電気回
路の接点と位置合わせ可能な電気接点も含む。このような接点はそれぞれ電源と
、マイクロ流体処理が進むにつれ印加電界を変更するための制御手段（自動でも
よい）に電気的に接続される。分析装置はさらに、積層物のアクセスポートから
マイクロ構造に各種流体（サンプル、緩衝液その他溶剤、試薬等）を添加するた
めの手段を含む。分析装置はさらに、積層物部分を包囲する環境条件、例えば温
度を変更するための手段を含むことができる。
【００２３】 ある実施例では、装置は組み立てた積層物として設けられ、ここにマイクロチ
ャネルが完全に密閉され、サンプルまたは試薬または試験化合物または流体媒体
を導入するためのポートまたはリザーバが設けられ、電極が電源との接続のため
リード線を備えている。試薬、サンプル、試験化合物および／または媒体は、ア
ッセイ実施時またはその直前に適宜導入することができる。ある実施例では、組
み立てた積層物は、適宜、マイクロチャネルまたはリザーバで「ボード上」に少
なくとも媒体または試薬の一部を備える。装置が１個以上の基板を既にボード上
の備える場合、装置はさらに、周囲条件の変動から分解性の内容物を保護するた
めの手段、特に、湿度または揮発性内容物の喪失、および／または内容物に対す
る露光に抵抗する剥離用ライナを、積層物の一面または両面に備えることができ
る。
【００２４】 本発明の装置および方法は、従来のマイクロ流体分析の使用に固有の分析感度
において広範囲の利点を提供すると共に、多数の分析を高速で自動または半自動
に連続処理する。例えば、手動か自動かを問わず、従来のアッセイプレートの利
用に必要な多数の操作工程をなくすことで、大量スクリーニングプログラムの複
雑さを大幅に減少できる。そして、手動操作の必要なポイント数を減らすことで
エラーの可能性が低下する。
【００２５】 本発明による高スループット速度で複数のマイクロ流体操作を実行するための
方法と装置は、試薬またはサンプルの自動非接触払い出しに容易に適合可能で、
相互汚染の危険性を大幅に低下させる。 さらに、本発明による連続形式アッセイアレイは、柔軟積層物自体が従来アッ
セイカードより薄いため、およびマイクロチャネル構造またはアレイを基板表面
積をより効率的に使って連続形式装置上に配置できるため、従来のアッセイカー
ド方法に比べて、大量の使い捨て材料を大幅に減らす。
【００２６】 図面は略図で縮尺通りでなく、特に一部の図面については積層物合成物とこれ
を構築する層の厚みはわかりやすいように誇張している。
【００２７】 詳細な説明 構造 一般論 本願明細書において用いられる「マイクロ流体処理（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉ
ｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」は、毛管寸法の室またはチャネル内で行われる流
体の処理、すなわち流体取り扱い、搬送および操作を意味しかつ言及している。
試薬リザーバからチャネル交差注入ゾーン内に流体を移動することによりバルブ
無しでサンプル注入作用が行われ、この場合に緩衝液もしくは試験化合物の筒体
（ｐｌｕｇ）は正確に計量されて所望の流路へと供給される。種々のマイクロチ
ャネルにおける流体の移動の速度およびタイミングは特に、動電気式、磁力式、
空気式および／または熱勾配による駆動搬送により制御され得る。これらのサン
プル操作方法に依れば、筒体状流体の外形および体積が所定範囲の寸法に亙り高
い再現性を以て制御され得る。これに加え、マイクロ流体処理はサンプルの調製
および単離を含むこともあり、その場合にはターゲットの捕捉および精製の為に
分離媒体を含む修飾用（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）マイクロチャネルが採用される
。マイクロ流体処理はまた、試薬混合、反応／温置、分離、ならびに、サンプル
検出および分析を含み得る。
【００２８】 一般的に、本願明細書において使用される「マイクロ構造（ｍｉｃｒｏｓｔｒ
ｕｃｔｕｒｅ）」という表現は、支持される材料をマイクロ流体的に操作するの
に適した断面寸法を有する密閉された単一のマイクロチャネルまたはマイクロチ
ャネルを相互接続する相互接続ネットワークを意味しかつ言及する。分析処理の
複数の工程または段階を、好適に構成された一つのマイクロチャネル構造内で実
行することができる。各種の複合された構成が、例えば、１９９７年７月３０日
出願の米国特許出願番号第０８／９０２８５５号（弁理士事件整理番号Ａ−６２
８５５−１／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−８‐１）および１９９７年６月１８日出
願の米国特許出願番号第０８／８７８４４７号（弁理士事件整理番号Ａ−６４７
３９／ＲＦＴ／ＢＫ ＳＯＡＮ−０１７）に開示されており、これらの内容を参
照することによって本明細書の記載に代える。
【００２９】 本願明細書において用いられる「マイクロ流体ネットワーク（ｍｉｃｒｏｆｌ
ｕｉｄｉｃ ｎｅｔｗｏｒｋ）」は、マイクロチャネル、すなわちキャビティ構
造および毛管寸法のチャネルを相互接続するシステムであって、これら内部に流
体を通して操作および処理することができる。 マイクロ構造との関係においては、キャビティ構造（ｃａｖｉｔｙ ｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ）は、本発明に従い例えば平坦基板、プレートなどに形成される空間
である。キャビティ構造は、温置、分離または検出などの為の例えばウェル、リ
ザーバ、チャンバである。キャビティ構造を通常は一方または両方の終端部、す
なわちチャネルの一方または両方の端部に設けることができ、これらは通常リザ
ーバと呼ばれる。そのようなキャビティ構造は複数の目的、例えば、緩衝溶液、
溶出用溶媒、試薬リンスおよび洗浄溶液などを、主要チャネルもしくは相互接続
された一個以上の補助チャネル内に導入する導入手段、主要チャネルから廃棄流
体を受容する受容手段などの役割を果たすものである。或る実施態様においては
、キャビティ構造は、チャネルに接続されていなくて独立であり、このような自
律構造のキャビティを、試薬導入、オンボード混合、培養、反応検出などに使用
することができる。別の実施態様においては、均一なアッセイにおけるこれら個
々の工程をキャビティ内で実行することができる。
【００３０】 本発明のマイクロ構造内における「チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）」、一般には
「マイクロチャネル（ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ）」は、キャビティ構造などの
間において、（通常は流体連通であると共に更に詳細には液体連通である）連通
作用を行う管路もしくは連通手段を提供している。チャネルは、前記平坦基板内
の直線状、湾曲状、螺旋状、迷路状または他の好適な形状とされ得る。チャネル
の断面形状は、当該チャネルが存在する平坦基板内にマイクロチャネルを形成す
る如く円形、楕円形、台形、正方形、矩形および三角形などでありうる。
【００３１】 チャネルの内側は、マイクロ構造の強度を高めるために、電気浸透流の改変、
強化または減少の為、電気泳動流の強化もしくは減少の為、表面の疎水性／親水
性の改変の為、および、選択された化合物の結合の為などの材料により被覆され
得る。被覆の代表例は、シリル、（ビニル結合）ポリアクリルアミド、メチルセ
ルロース、ポリエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールなど
であるが、ポリプロピレン、テフロン（ポリテトラフルオロエチレン）（登録商
標）（デュポン社）、ナフィオン（全フッ素化イオノマー）（登録商標）（デュ
ポン社）、スルホン酸ポリスチレンなども使用され得る。また、米国特許出願第
０８／７１５３３８号も参照することで本明細書の記載に代える。
【００３２】 本願明細書において用いられる「マイクロチャネル」は、毛管寸法を有する少
なくとも部分的に密閉されたトレンチ、チャネル、またはキャビティであり、こ
れらの断面の寸法によって、チャネルに沿って毛管程度の流れを流すことができ
る。通常、例えば幅、高さ、および直径などの断面寸法の少なくともひとつは、
少なくとも１マイクロメートル、通常は少なくとも１０マイクロメートルである
と共に、通常は５００マイクロメートルよりも大きくなく、好適には２００マイ
クロメートルよりも大きくない。毛細管寸法のチャネルは典型的に、約１０乃至
２００マイクロメートル、更に典型的には約２５乃至１００マイクロメートルの
内側ボア直径（ＩＤ）を有している。
【００３３】 マイクロチャネルは本発明のマイクロ構造内において、キャビティ構造などの
間に電気的流動を形成することができる。本願明細書において用いられる「電気
的流動（ｅｌｅｃｔｒｏｆｌｏｗ）」は、動電気式流れ、電気浸透流、電気泳動
流、誘電泳動流などの移動を誘起すべく電極などにより印加された電界の影響下
における、媒体を通る分子、粒子、細胞およびガラス状流体などの対象物（ｅｎ
ｔｉｔｙ）の操作である。例えば対象物が電荷を担持するか否かなどの対象物の
性質、ならびに、電気的流動が行われるチャンバの界面化学に依存して、印加さ
れた電界の直接的影響の下で、または、電界の印加から帰着して経路を通る例え
ば電気浸透流などの大量の流体流の結果として、対象物は媒体を通り移動され得
る。電界に適用するための他の手段、例えば重力または磁場の付与、遠心力、熱
勾配、吸引、負圧、圧送、空気力などによる材料の移動と関連して電気的流動が
行われ得ることは本発明の範囲内である。
【００３４】 「電気的流動媒体（ｅｌｅｃｔｒｏｆｌｏｗ ｍｅｄｉｕｍ）」は、導電媒体
、マイクロ流体処理を実施する上で一般的に活用される媒体である。選択された
特定媒体は、本発明の特定の用途に適切なものである。斯かる媒体としては、例
えば、分析的分離技術および他のマイクロ流体処理に関して一般的に使用される
タイプの緩衝液、架橋されたまたは架橋されていないポリマ性溶液、有機溶媒、
洗浄剤、界面活性剤によるミセル分散液、ゲルが挙げられる。例えば、架橋され
たポリアクリルアミドゲル、セルロース誘導体、非架橋ポリアクリルアミドおよ
びその誘導体、ポリビニル・アルコール、ポリエチレンオキシドなどが使用され
得る。斯かる媒体の検討の為には、例えば、バロン（Ｂａｒｒｏｎ）およびブラ
ンチ（Ｂｌａｎｃｈ）による「スラブゲルおよび毛細管電気泳動によるＤＮＡ分
離：理論および実際（ＤＮＡ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｌａｐ Ｇｅｌ
ａｎｄ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ：Ｔｈｅｏｒ
ｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）」、分離および精製方法（Ｓｅｐａｒａｔｉｏ
ｎ ａｎｄ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ）（１９９５）第２４
巻、第１頁から１１８頁を参照されたい。
【００３５】 適切な電気的流動媒体は例えば、標準の無機化合物（燐酸塩、硼酸塩など）を
含む、グッド（Ｇｏｏｄ）の緩衝液（ＨＥＰＥＳ、ＭＯＰＳ、ＭＥＳ、Ｔｒｉｃ
ｉｎｅなど）および他の有機緩衝液（トリス、酢酸塩、クエン酸塩および蟻酸塩
）などの従来の緩衝液とされ得る。代表的な緩衝液系は、ｉ）ｐＨ７．２の、１
００ｍＭのリン酸ナトリウム、ｉｉ）ｐＨ８．３の、８９．５ｍＭのトリス塩基
、８９．５ｍＭの硼酸、２ｍＭのＥＤＴＡ、を含む。緩衝液の添加物としては、
メタノール、金属イオン、尿素、界面活性剤、および双生イオン、層間（ｉｎｔ
ｅｒｃａｌａｔｉｎｇ）染料および他の標識試薬が挙げられる。分子の寸法に基
づく分子性種、例えば核酸、プロテインなどの微分分離のために篩分緩衝液を生
成すべく、ポリマが付加され得る。斯かるポリマの例は、（架橋されたまたは線
形の）ポリアクリルアミド、アガロース、メチルセルロースおよびその誘導体、
デキストラン、およびポリエチレングリコールである。対流混合などの要因に対
して分離用母材（ｍａｔｒｉｘ）を安定させる為に、不活性高分子が分離用緩衝
液に付加され得る。
【００３６】 代替的に、電気的に中性でありまたは疎水性である関心物質の分離を行う為に
、ミセルを含む緩衝液が使用され得る。ミセルは、界面活性剤の臨界ミセル濃度
を越える濃度にて適切な界面活性剤を付加することで緩衝液内に形成される。限
定的なものとしてでなく、有用な界面活性剤としては、硫酸ドデシルナトリウム
、ドデシルトリメチル・アンモニウム臭化物などが挙げられる。弱く帯電したも
しくは無極の分析対象物は、それらの疎水性の度合に依存して種々の度合いでミ
セル内に分割されることから、分離され得る。毛細管電気泳動に関するこの下位
技術は、ミセル動電気式クロマトグラフィ（ｍｉｃｅｌｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｏ
ｋｉｎｅｔｉｃ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）と称される。
【００３７】 「電気泳動（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）」は、液体内での電気的流動
による成分の分離である。電気泳動の種々の形態としては、限定的なものとして
でなく、フリーゾーン電気泳動、ゲル電気泳動法、等速電気泳動、高性能ＣＥ、
毛細管区画電気泳動法などが挙げられる。本発明のマイクロ構造と関連して「電
気泳動カラム（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｃｏｌｕｍｎ）」は電気泳動
を行うチャネルである。
【００３８】 マイクロ構造は、薄片の１面に所望の構成および所望の寸法で一つ以上のトレ
ンチまたはチャネルまたはキャビティを形成し、次いで任意に、そのトレンチま
たはチャネルまたはキャビティの少なくとも一部を第二の薄片で覆って一つ以上
の密閉マイクロチャネルを形成することにより製造されうる。あるいは、マイク
ロ構造は、所望の厚みを有するスペーサ用薄片を通る所望の構成および所望の寸
法でスリットを形成し、次いで２枚の密閉した薄片の間のスペーサ用薄片を挟む
ことでこのスリットの少なくとも選択された一部を密閉し、１個以上の密閉マイ
クロチャネルを形成することにより製造することもできる。
【００３９】 上述のように、マイクロチャネル内の密閉体積が「流れ経路」を提供し、そこ
で分析処理の各種成分が移動および結合および相互作用あるいは反応し、検体が
電気泳動的に分離あるいは捕捉媒体に保持されうる。各種成分を流れ経路に供給
する供給源としては、多数の手段のいずれでも採用することができる。 マイクロチャネル内の各種成分を移動させるため、多数の手段のいずれでも採
用することができる。通常、上述のように、マイクロチャネルのセグメントに電
界を印加し、（電気浸透フローまたは電気泳動によるか、ＥＯＦおよび電気泳動
の組み合わせにより）マイクロチャネルセグメントの内容物の動電輸送作用を生
じさせる。電界は、電源に接続された一対の電極を、マイクロチャネル内にあっ
てマイクロチャネルセグメントの端部に位置決めすることで印加できる。例えば
、緩衝液を緩衝液リザーバからマイクロチャネルに沿って緩衝液廃液リザーバに
移動させるのが望ましい場合、一対の電極を、それぞれのリザーバ内で流体に接
触し、電極間における電位の印加作用が一つのリザーバからマイクロチャネルを
通って他のリザーバまでの動電フローを含むように位置決めすることができる。
【００４０】 さらに、上述のように、動電フロー以外の手段を用いてマイクロチャネル内の
成分を移動させること、特に開始時にマイクロチャネル構造を充填するか、例え
ば分析作用の初めまたは途中においてサンプル材料または試験化合物のアリコー
トを導入することができる。 本書で用いる表現、「マイクロチャネル構造のアレイ（ａｒｒａｙ ｏｆ ｍ
ｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」とは、一般的にだが必ずし
もすべてではなく同じまたは似た構成を有するマイクロ構造であって、それぞれ
が関連する一組の分析作用の一つを実行するよう作動するものを意味しかつ言及
するが、以下に詳しく説明する。本発明に基づくマイクロ構造またはマイクロ構
造のアレイを、各種キャビティの位置が従来のサンプル保持装置またはサンプル
供給装置における特に有益な場所に対応するよう積層物構造内に配置することが
できる。従って、たとえば間隔を空けてキャビティの一部を配置し、ウェルのア
レイを有する標準マルチウェルプレートの寸法および形状に対応させることがで
きる。標準プレートは、通常はパターンをなしている多数のウェルを有すること
ができ、この数は通常は９６個、１９２個、３８４個または１５３６個あるいは
それ以上である。このようなマルチウェルプレートの実施例として、ウェルパタ
ーンを有する微量定量プレートである。ウェルはプレートを形成する基板内に延
びていて、プレートの頂面で開き、底部で閉じている。ウェルの開口の上面以外
にウェルからの開口、穴その他出口は存在しない。同様に、転送プレートは、ア
パーチャまたはノズルからなる同様の配置を有することができるので、本発明に
よるマイクロ構造またはマイクロ構造アレイのキャビティの少なくとも一部を、
プレートからマイクロキャビティネットワークまで直接転送できるよう配置でき
る。
【００４１】 様々な要因の内でも特定の払い出し要件に従ってマイクロチャネル構造アレイ
からなる他の配置をとることができる。例えば、９６個のマイクロ構造のアレイ
は、９６ウェル微量定量プレートのウェルの位置に対応している１２×８の直交
配置、９６個のマイクロ構造の線形配置、その他の配置にすることができる。３
８４個のマイクロ構造アレイは、３８４ウェル微量定量プレートのウェルの位置
に対応して、２４×１６の直交配置、３８４マイクロ構造の線形配置、その他の
配置にすることができる。
【００４２】 行われるべき分析作用の形式に応じて、緩衝液または溶剤または電気泳動分離
媒体、試薬等を含む各種液体媒体のいずれかを分析途中で作用させることができ
る。 分析処理における一つ以上の場所において、１個以上の検体の検出および／ま
たは測定が必要とされる。単一または複数の検体は、例えば、核酸の制約フラグ
メント、配位子結合アッセイの結合またはフリー部分、酵素反応の基板および生
成物など複数の電気泳動的に分解される反応生成物でよい。
【００４３】 積層物 ここで図１Ａ、図１Ｂを参照すると、組み立てられた状態（図１Ａ）と、薄片
が分離した状態で見られる分解図（図１Ｂ）とで、本発明による細長い可撓フィ
ルム積層物またはマイクロ構造式装置の実施形態の一部が１０で示されている。
図１Ａおよび図１Ｂでは、図２Ａおよび図２Ｂと同様、積層物が図面の端を越え
て長手方向に延びていることを示す破線によって示唆されるように、積層物の全
長の短い部分だけが示されている。図１Ａ、図１Ｂの実施形態では、ベース用薄
片１２とカバー用薄片１４との間にはさまれたスペーサ用薄片１１内にマイクロ
チャネル構造が形成される。毛管状の断面寸法を有するスリット１６がスペーサ
用薄片１１内に形成され、複合構造内のベース用薄片１２とカバー用薄片１４と
の並置された表面１３、１５によって密閉される。図１Ｂは、細長い積層物の長
手方向に直列に配置された多数のマイクロチャネル構造のスリット形成壁のうち
の二つ１７、１９だけを示す。図１Ａ、図１Ｂに示される実施例では、各マイク
ロチャネル構造は、一対の交差するスリットを密閉することによって形成される
簡単な断面形状を有する。
【００４４】 認識されるように、図１Ａ、図１Ｂに例示される構造から得られるマイクロチ
ャネルの幅はスペーサ用薄片内のスリットの幅によって定められ、マイクロチャ
ネルの厚さは密閉用薄片１２および１４の並置された表面１３、１５の間の距離
によって定められるが、この距離はスペーサ用層の厚さに近似する。前述したよ
うに、マイクロチャネルは毛管状寸法であり、すなわち、マイクロチャネルの大
きい方の断面寸法（普通は幅）は通常約７５０μｍよりも大きくなく、さらに普
通には約５００μｍよりも大きくなく、最も普通には約１００μｍから約２５０
μｍの範囲内にある。また、小さい方の断面寸法（普通は深さ）は幾分小さいこ
とがある。
【００４５】 普通、一般に前述したように、リザーバまたはアクセスポートまたはレセプタ
クルが、分析処理の様々な成分（試料、緩衝液または溶剤、試験化合物等）をマ
イクロチャネル構造に導入するために形成される。これらは例えば、図１Ｂに例
示されるような、ベース用薄片１２またはカバー用薄片１４を通る穿孔９の形態
である。例えば図１Ｂに示されるように、リザーバまたはアクセスポートまたは
レセプタクルが、チャネルが形成されている薄片以外の薄片に形成される場合、
これらリザーバ等は複合物が組み立てられたときにマイクロチャネル構造の適当
な場所に適切に整列するよう配置される必要がある。従って、図１Ｂでは、スペ
ーサ用薄片１１がベース用薄片１２およびカバー用薄片１４の並置された表面１
３、１５の間にはさまれているときに、カバー用薄片１２の穿孔９は、スペーサ
用層１１に形成されたマイクロチャネルの端部に整列するよう配置される。
【００４６】 予測可能であって一定したマイクロ流体運動、混合および分離を行うために、
積層複合装置のマイクロチャネルは寸法的に適切に安定している必要があり、密
閉用薄片１２、１４の並置された表面１３、１５は少なくともスリットの端にお
いてはスペーサ用薄片１１の表面に対して密封され、マイクロチャネルによって
形成された流れ経路内の流体が薄片の間に流出しないように維持する必要がある
。こうした要求は、薄片を構成するフィルムの材料と厚さとを適切に選択するこ
とと、薄片の接触面を密封する密封手段を適切に選択することとによって満たさ
れる。
【００４７】 前述したように、各薄片は、普通はマイクロチャネルの形状と寸法とを保持す
るのに十分に堅固であって複合積層装置に望ましい柔軟性を提供するのに十分な
しなやかさを有する可撓フィルムである。好適なフィルムには、例えばアクリル
樹脂やポリエチレンが含まれる。好適な密封手段は、接合されるべき薄片のフィ
ルム材料に基づいて選択される。すなわち、例えば、その開示の全体を参照する
ことによって本明細書の記載に援用する、１９９７年６月１８日出願の米国特許
第０８／８７８４３７号（弁理士事件整理番号Ｎｏ．Ａ−６３５１９／ＲＦＴ／
ＢＫ ＳＯＡＮ−０１１）で開示されたフィルム材料と接着剤である。
【００４８】 図１Ａ、図１Ｂの実施形態では、スペーサ用薄片の厚さは、密封処理が密閉用
薄片の並置された表面１３、１５の間の距離に対して有しうる作用（加法的また
は減法的）を考慮して、望ましいマイクロチャネルの厚さを提供するよう選択さ
れる。 スペーサ用薄片１１と密閉用薄片１２、１４とに加えて、積層物には剥離用ラ
イナ１６および／または１８が含まれることがある。剥離用ライナを使用するこ
とは、分析処理の成分の少なくとも一部（例えば溶剤または緩衝液）が使用前の
装置に提供される場合特に望ましい。この剥離用ライナは、例えば保管の際など
に、装置の使用前に生じうる環境条件の変化に長時間さらされている間、装置の
内容物が劣化または損失するのを緩和できる。例えば、水分またはさらに揮発性
の物質がマイクロチャネル構造の外部または内部に流出または侵入するのを避け
るため特に重要である。また、光にさらされることを回避することも重要である
。従って、好適な剥離用ライナは水分または揮発性物質の移動作用に対する障壁
を形成し、金属化フィルムを含む薄いポリマー・フィルムが特に好適でありうる
。
【００４９】 ここで図２Ａ、図２Ｂを参照すると、組み立てられた状態（図２Ａ）と、薄片
が分離した状態で見られる分解図（図２Ｂ）とで、本発明による細長い可撓フィ
ルム積層物またはマイクロ構造式装置の代替実施形態の一部が２０で示されてい
る。この実施形態では、マイクロチャネル構造２７、２９は、ベース用薄片２２
の表面２１にチャネルまたはトレンチ２６を形成して、マイクロチャネルを密閉
するために、カバー用薄片１４の表面１５を表面２１に並置すること、によって
構成される。図１Ａ、図１Ｂに関連して示されたように、マイクロチャネル構造
に処理成分を導入し、かつ／またはマイクロチャネル構造から余分または廃棄物
を除去するためリザーバまたはアクセスポートまたはレセプタクルを設けること
がある。これらは図２Ａでは一例として、ベース用薄片２２とカバー用薄片１４
の表面２１、１５が並置されているときにベース用薄片２２のチャネルまたはト
レンチ２６に適切に整列されるように位置決めされた、カバー用薄片１４を通る
穿孔９として例示される。
【００５０】 あるいは、リザーバは望ましい場合、各々マイクロチャネルまたはトレンチと
流体連通するように配置された、ベース用薄片２２の厚さ部分を貫通するウェル
または穴の形態をなしてベース用薄片２２に設けられることもある。また、再び
図１Ａ、図１Ｂを参照すると、各々スリットと流体連通するリザーバがスペーサ
用薄片１１に設けられることもある。ベース用薄片２２（またはスペーサ用薄片
１１）が十分に厚い場合、このようにしてかなり大きな容積のリザーバを提供す
ることができ、カバー用薄片（または密閉用薄片）を非常に薄くすることができ
る。積層処理の過程で充填されるリザーバの場合、カバー用薄片、またはベース
用薄片（またはスペーサ用薄片）の反対側の表面のアクセス開口は必要ない。し
かし、積層物が形成された後で充填されるリザーバの場合、例えばカバー用薄片
またはベース用薄片（またはスペーサ用薄片）を貫通する穴の形でリザーバと整
列するアクセス開口が提供されることがある。
【００５１】 この実施形態ではマイクロチャネルの幅と深さとは、ベース用薄片に形成され
たトレンチまたはチャネルの寸法によって確立される。従って、密封処理の加法
的または減法的作用を考慮して、トレンチまたはチャネルの形成中に寸法を正確
に管理することが再現可能なマイクロチャネルの寸法につながる。 図１Ａ、図１Ｂの実施形態と同様、図２Ａ、図２Ｂの実施形態にはさらに剥離
用ライナ１６および／または１８が含まれることがある。
【００５２】 図１Ａ、図１Ｂの実施形態と同様、図２Ａ、図２Ｂの実施形態の各薄片は可撓
フィルムである。ベース用薄片２２およびカバー用薄片１４の好適なフィルム材
料はポリマー・フィルムである。また、好適な密封手段は接合されるべきフィル
ム材料によって選択されうる。ベース用薄片１２は好適には、トレンチまたはチ
ャネルが形成された後構造的完全性を維持するのに十分な厚さを有している。す
なわち例えば、マイクロチャネル構造の形状が複雑である場合や、トレンチまた
はチャネルの密度が高い場合、ベース用薄片の機械的強度が損なわれることがあ
るので、取り扱いを容易にすると共に組立および使用の際マイクロチャネル構造
の寸法を維持するためには、ベース用薄片は機械的完全性を維持するのに十分な
厚さを有する必要がある。
【００５３】 検出作用は普通光学式であり、最も普通には信号をレーザ励起蛍光によって発
生する。検出器は普通従来の共焦点光学システムである。他の検出システムも利
用される。 前述したように、図１Ｂ、図２Ｂで示された各マイクロチャネル構造は、二つ
の直線状マイクロチャネルが交差することによって形成される単純な注入クロス
として構成される。例えばこの構成は、例えば１９９７年６月１８日出願の米国
特許出願第０８／８７８，４４７号［ＳＯＡＮ−０１７］で説明されているよう
に、計量された量の試料の定量的電気泳動分離作用を実行する際有益である。単
純な注入クロスの交差チャネルは直線である必要はなく、構成によっては、一つ
かそれ以上のマイクロチャネル・アームを別の形状にすることで基板面積をより
効率的に使用することができる。ここで例えば図３Ａ、図３Ｂを参照すると、単
純な注入クロス構成の代替実施形態が示されるが、そこでは一つの電気泳動マイ
クロチャネルが比較的長く形成されている。各マイクロチャネル構造の構成また
はマイクロ構造３０、３２では、短い方のマイクロチャネルと長い方のマイクロ
チャネルとが３１において交差し、注入クロスを形成する。試料供給用リザーバ
３６、試料排出用リザーバ３７、溶離緩衝用リザーバ３３、および検体廃棄物用
リザーバ３４がマイクロチャネルの各部分の端部に設けられる。また、電気エネ
ルギーの供給源に接続された電極（図示しない）を、各リザーバ内に収容された
液体に接触するよう位置決めする。電極間の電位差が調整されて、まず試料を試
料供給用リザーバ３６から交差部３１を越えて試料排出用リザーバ３７の方向に
動電学的に引き込み、次いで計量された量の試料を交差部３１から分離用チャネ
ル３５に引き込む。試料の一部（ｐｌｕｇ）が分離用チャネル３５を通じて検体
廃棄物用リザーバ３４に向かって動電学的に進むにつれて、試料は電気泳動作用
によって検体成分に分離されるが、これら検体成分は分離用チャネル３５の下流
検出領域のある点で検出される。図面で明らかなように、電気泳動による分離用
チャネルは、交差部３１とリザーバ３３、３６、３７の周囲に１回かそれ以上巻
かれた螺旋として形成する（図３Ａ）か、または折り畳まれた構成に形成する（
図３Ｂ）ことで、比較的長くされる。以下図４に関連してさらに完全に説明され
るように、結果として得られるマイクロチャネル構造が基板に占める面積は小さ
く、マイクロチャネル・アレイでは特に有益でありうる。
【００５４】 マイクロチャネル構造は、マイクロチャネル構造で実行される分析処理に基づ
いて、さらに複雑な構成に形成されることがある。ここで図３Ｃを参照すると、
注入クロスを形成する交差部３１と、試料供給用リザーバ３６、試料排出用リザ
ーバ３７、溶離緩衝用リザーバ３３、および廃棄物用リザーバ３４に至る延長電
気泳動分離用チャネル３５とを有するマイクロチャネル構造またはマイクロ構造
が実施例として３８で示されている。この実施形態では、４つの追加供給リザー
バ３９から４つの追加下流ドレイン４０まで流れる流れ経路を密閉するマイクロ
チャネルがさらに交差部３１の下流でマイクロチャネルと交差する。これら追加
流れ経路によって４つの追加分析成分（これらは試薬、または試験混合物、また
は緩衝剤等である）を移動する試料の一部に順次導入することができる。
【００５５】 マイクロチャネル・アレイの実施例が図４の平面図で示され、アレイ内のマイ
クロチャネル構造の配置を、例えば標準９６ウェル・プレートの形状に一致させ
る方法を例示する。この配置は、標準プレートから本発明の連続形式マイクロチ
ャネル装置まで試料または試験混合物を自動的に移送させることを容易にし、廃
棄物を減らして相互汚染を最小にした効率的な移送作用を提供する。例えば、図
４は、本発明による一連のマイクロチャネル・アレイを含む細長い可撓フィルム
積層物の短い部分を示す。細長い可撓フィルム積層物４２は、短い部分の端４１
から延びる破線によって示されるように、図面の範囲を越えて長手方向に延びる
。直線４３によって制限されていて、図示される短い部分には、連続する二つの
マイクロチャネル・アレイまたはマイクロ構造４４、４５が含まれる。各マイク
ロチャネル・アレイ４４、４５は、この実施例では９６のマイクロチャネル構造
３０を含み、それらは各々図３Ａで示される実施例のように構成されていて、こ
れら全ては従来の９６ウェル・プレートの形状に一致する１２×８の直交格子を
なして配置されている。
【００５６】 製造 薄片を貼り合わせて本発明による積層複合物を形成する基本的な技術と機械装
置は周知であり、さまざまな薄片を構成する材料に応じて、多様なフィルム積層
技術の何れかを使用する。 図５および図６は、図１Ａおよび図２Ａの積層実施形態を形成する概略を示す
略図である。ここで図５を参照すると、それぞれスペーサ用薄片１１、ベース用
薄片１２、およびカバー用薄片１４としての役目を果たすフィルム材料を保持す
るローラ５１、５２および５４が示されている。スペーサ用薄片１１がローラ５
１に巻き付けられる前にスリット１６がスペーサ用薄片１１に設けられているこ
とがあり、それによりマイクロチャネル構造がすでに所定の位置に配置された構
成のスペーサ用薄片がローラ５１から出るようになる。また、図５に例示される
ように、スペーサ用薄片１１がローラ５１から引き出される際に切断工具５７が
動作して所定のパターンをなすスリットを設けることもある。同様に、ベース用
薄片１２または（図５の場合のように）カバー用薄片１４がローラ５４に蓄積さ
れる前にこれらを穿孔することによりアクセス開口またはリザーバ９を形成する
ことがあり、それにより組立の際穿孔がすでに配置されたカバー用薄片がローラ
から出ることになる。また、図５に例示されるように、カバー用薄片１４がロー
ラ５４から引き出される際に切断工具５９が動作して所定のパターンをなす穿孔
を設けることもある。どちらの方法でも、スリットおよび穿孔を設ける好適な工
具には、例えばレーザ（レーザ切断またはレーザ・アブレーション）および切削
ダイが含まれる。
【００５７】 薄片１１、１２および１４は、ローラ５３の間に引き出されることで並置され
る。認識されるように、組み立てられた装置内の穿孔がマイクロチャネルと適切
に整列するように、積層時に穿孔された密閉用薄片がスペーサ用薄片に適切に整
列することが極めて重要である。長手方向に適切に整列させる何らかの位置合わ
せ技術が使用される。好適には、スプロケット孔が薄片の片方または両方の端に
開けられ、各スプロケット孔をスプロケットに整列させる。例えば、ローラ５３
にスプロケット駆動装置を設けることが適切である。
【００５８】 一般に前述したように、装置内で実行されるべき分析処理の特定の成分（緩衝
剤または溶剤、分離媒体等）は使用前にマイクロチャネル構造のある部分に充填
される。すなわち、マイクロチャネルを密閉する前に特定の成分を充填すること
が望ましい。このことは例えば、特定の電気泳動分離媒体がそうであるように、
一つかそれ以上の成分が周囲温度で高い粘度を有する場合に望ましい。従って、
図５に例示されるように、ベース用層１２とカバー用層１４によって密閉された
スペーサ用層１１から形成される組み立てられた積層物は、従来の牽引手段によ
って充填ワークステーション６９を通過し、この充填ワークステーションにおい
ては、選択された成分がアクセス穿孔によって適切なマイクロチャネル内に注入
または吸引される。
【００５９】 また、上記で示されたように、一つかそれ以上の成分を装置に提供する場合、
装置の片方または両方の表面を剥離用ライナによって密封するのが望ましいこと
がある。従って、図５に示されるように、組み立てられて充填された積層物が巻
き取りローラ５５の方向に引っ張られるときに、剥離用ライナ１６および１８を
ローラ６６、６８からローラ５６の間に引き出して、これら剥離用ライナを密閉
用薄片１２および１４上に並置することが必要に応じて行われる。あるいは、穿
孔されていない密閉用層が、スペーサ用層１１および密閉用層１２、１４からな
る組み立てられて充填されたマイクロチャネル積層物の内容物を通さない場合、
使用のために蓄積される巻き取りローラ５５に装置が巻き取られるときにに、穿
孔されていない表面と穿孔された表面とを接触させることにより内容物を十分に
保護することができる。
【００６０】 同様に、ここで図６を参照すると、それぞれカバー用薄片１４とベース用薄片
２２の役目を果たすフィルム材料を保持するローラ６４、６２が示されている。
ベース用薄片２２がローラ６２に巻き取られる前にベース用薄片２２の表面２１
にチャネルまたはトレンチ２６が形成されることがあり、それによりマイクロチ
ャネルがすでに配置された構成のベース用薄片がローラ６２から出ることになる
。また、図６に例示されるように、ベース用薄片２２がローラ６２から引き出さ
れる際に切断工具（または、以下図７から図９に関連してより詳細に説明される
ような他の手段）６７が動作して所定のパターンのトレンチまたはチャネルを形
成することもある。適切な切断技術は、例えば、レーザ微細加工業で周知の設備
と技術を使用する制御レーザ・アブレーションを利用する。これを使用するため
の適切なレーザ微細加工システムとプロトコルは、ニューハンプシャー州ナシュ
アのロゾネチクス（Ｒｅｓｏｎｅｔｉｃｓ）から入手できる。
【００６１】 チャネル、空隙またはトレンチを形成する他の手段には、加熱エンボス加工、
高温エンボス加工、紫外線エンボス加工、液体の紫外線硬化、積層作用の前にフ
ィルム層の表面を押し出し加工または高温打ち抜き加工する薄いフィルムのパタ
ーン成形が含まれるが、これらに制限されるものではない。フィルム表面にマイ
クロ構造を形成する際、例えば、写真平版技術を含む周知の微細加工技術が利用
されることもある。代替方法にはまた、超音波成形、圧力成形および熱成形、真
空成形、ブロー成形、ストレッチ成形、インサート成形、射出成形、押出し鋳造
、圧縮成形、カプセル充填処理、熱成形およびデジタル印刷が含まれ、本発明に
よる連続成形処理でそれらの何れかが使用される。プラスチック微細加工技術で
周知のような何らかの適切な技術が利用される。
【００６２】 同様に、ローラ６４に蓄積する前にカバー用薄片１４に穿孔することによりア
クセス開口またはリザーバ９が形成されることがあり、それにより組立時に穿孔
がすでに配置されたカバー用薄片がローラ６４から出ることになる。また、図６
に例示されるように、カバー用薄片１４がローラ６４から引き出される際に切断
工具５９が動作して所定のパターンの穿孔が開けられることもある。どちらの方
法でも、カバー用薄片に穿孔するための好適な工具には、例えば図５を参照して
上記で説明された、例えばレーザおよび打ち抜きが含まれる。
【００６３】 薄片１４および２２をローラ６３の間に引き出すことによってこれら薄片が並
置されて、図５を参照して上記で説明されたように正しく整列される。 ここでは、図５の実施形態と同様、組み立てられた装置は一つかそれ以上の分
析成分を備えている。図５を参照して上記で説明されたように、ベース用層２２
とカバー用層１４から形成される組み立てられた積層物を充填ワークステーショ
ン６９に通して引き出すことによって、成分を組み立てられた装置に充填させら
れる。さらに必要に応じて、組み立ておよび充填された積層物が巻き取りローラ
６５の方向に引っ張られる際、剥離用ライナ１６および１８がローラ６６、６８
からローラ５６の間に引き出されて、これら剥離用ライナは保護のため積層物の
表面に並置される。
【００６４】 本発明による或る実施形態においては、リザーバとマイクロチャネルとがベー
ス用薄片に形成され、フレキシブル回路積層物がカバー用薄片を被覆している。
図７ａおよび図７ｂに例示される一つのアプローチでは、フレキシブル回路積層
物（すなわち、カバー用薄片）は二つの層、すなわちシール層および裏面層から
構成されている。この実施形態では導電性トレースの一部がシール層の背面に形
成され、一部が裏面層の前面に形成されている。図８ａおよび図８ｂに例示され
る別のアプローチでは、フレキシブル回路層は３つの層、すなわち、導電性トレ
ースを保持しないシール層と、各々導電性トレースを担持する二つの回路層とか
ら構成されている。これら回路層の一つは裏面層であり、他の回路装置は裏面層
とシール層との間に積層されている。
【００６５】 ここで図７ａ、図７ｂを参照すると、本発明によるマイクロチャネル装置の一
部が、リザーバおよびマイクロチャネルおよび関連回路を通る横断面図で、一般
に７０で示されている。本装置は、略平坦のプラスチック材料７４から構成され
たベース用薄片７２、低蛍光性ポリマー・フィルム７７から形成されたシール層
７６、およびプラスチック・フィルム７９から形成された裏面層７８からなる。
ポリマー製ベース用薄片７４には、マイクロ構造のリザーバまたはウェル７１と
マイクロチャネル７３とが形成される。リザーバ７１と整列する開口７５がシー
ル層のフィルム７７を通じて形成される。シール層のフィルム７７の前面は接着
剤８２を備えているが、これは、図７ｂに示されるように組み立てられたときに
シール層とベース用層とを互いに密封する役目を果たす。シール層の背面は、回
路の接点導電性トレース部分またはトレース８３を備えている。マイクロチャネ
ル７３の検出ゾーンに整列する検出間隙開口８０が裏面層のフィルム７９を通じ
て形成され、接点導電性トレース部分８３と整列する接点開口８１が裏面層のフ
ィルム７９を通じて形成される。裏面層のフィルム７９の前面は、接点導電性ト
レース８３の領域と整列する一つの領域と、リザーバ７１に整列する炭素電極ま
たは電極部分８６と接触するもう一つの領域とを有する第二の導電性トレース８
５を備えている。導電性接着剤８４は、図７ｂに示されるように組み立てられた
ときに、導電性トレース８３、８５間に良好な導電性接着部を形成する。層７２
、７６および７８は必要に応じて、前述された層またはライナ１６、１８と同様
に、上部および底部剥離層（図示しない）の間にはさまれることが認識される。
上部剥離層はリザーバ７１を密封する。底部剥離層は裏面層７８の開口８０、８
１と整列する開口を備えている。ここで図７ｂを参照すると、分析器具の電気接
点または電極用プローブ８８が、裏面層の接点開口を通って回路の導電性トレー
ス部分または接点部分と接触し、光検出器（図示しない）が、裏面層の検出用開
口８０を介して、シール層の低蛍光性フィルムを通じてマイクロチャネル中の信
号を検出する。導電性トレース８３、８５と炭素電極８６とはマイクロ構造式装
置７０の電気的手段に含まれる。
【００６６】 レーザ励起蛍光検出が利用される場合、好適な低蛍光性材料は、光経路内にフ
ィルムが存在することによって検出作用が大きく低下しないように、照明および
後方散乱波長で十分に低い蛍光を有する。この種の適切な材料の例には、衝撃改
質アクリル樹脂（例えば、ローム（Ｒｏｈｍ）フィルム９９５３０）、ポリエチ
レンテレフタラート（「ＰＥＴ」）、ポリオレフィン（例えば、ゼオネックス（
Ｚｅｏｎｅｘ））、およびアセテートが含まれる。接着剤は組み立てられたとき
にマイクロチャネルの一つの内面を形成し、差が存在する場合にはチャネルの電
気フローに有害な影響を及ぼすことがあるので、接着剤も好適には低蛍光特性を
有し、好適にはチャネルの壁と同様の表面特性を有する。この種の適切な接着剤
には有機物ベースのアクリル接着剤が含まれる。
【００６７】 ここで図８ａ、図８ｂを参照すると、本発明によるマイクロ構造式装置の代替
実施形態の一部が、リザーバおよびマイクロチャネルおよび関連回路を通して見
る横断面図で、一般に１７０で示されている。本装置は、略平坦のプラスチック
材料１７４から構成されたベース用薄片１７２、低蛍光性ポリマー・フィルム１
７７から形成されたシール層１７６、プラスチック・フィルム１７９から形成さ
れた裏面回路層１７８、およびポリマー・フィルム１９１から形成された中間回
路層１９０からなる。ポリマー製ベース用薄片１７４にはマイクロ構造のリザー
バまたはウェル１７１とマイクロチャネル１７３とが形成される。リザーバ１７
１と整列する開口１７５がシール層のフィルム１７７を通じて形成される。シー
ル層のフィルム１７７の前面は接着剤１８２を備えているが、これは、図８ｂに
示されているように組み立てられたときにシール層とベース用層とを互いに密封
する役目を果たす。中間回路層のフィルム１９１の裏面は回路の接点導電性トレ
ース部分またはトレース１８３を備えており、中間回路層のフィルム１９１の前
面は接着剤１９２を備えているが、これは、図８ｂに示されているように組み立
てられたときに中間回路層のフィルム１９１をシール層１７７に密封する役目を
果たす。シール層の開口１７５およびリザーバ１７１と整列する開口１９５が中
間回路層１９０を通じて形成される。マイクロチャネル１７３の検出ゾーンと整
列する中間検出空隙用開口１９３が中間回路層のフィルム１９１に形成される。
マイクロチャネル１７３の検出ゾーンと整列する検出空隙用開口１８０が裏面層
のフィルム１７９を通じて形成され、接点導電性トレース部分１８３と整列する
接点開口１８１が裏面層のフィルム１７９を通じて形成される。裏面層のフィル
ム１７９の前面は、接点導電性トレース１８３と整列する一つの領域と、リザー
バ１７１と整列する炭素電極または電極部分１８６と接触するもう一つの領域と
を有する第二の導電性トレース１８５を備えている。導電性接着剤１８９は、図
８ｂに示されるように組み立てられたときに、導電性トレース１８３、１８５間
に良好な導電性接着部を形成する。層１７２、１７６、１７８および１９０は必
要に応じて、前述された層またはライナ１６、１８と同様の上部および底部剥離
層（図示しない）の間にはさまれることが認識される。上部剥離層はリザーバ１
７１を密封する。底部剥離層は、裏面層１７８の開口１８０、１８１と整列する
開口を備えることがある。ここで図８ｂを参照すると、分析器具の電気接点また
は電極用プローブ１８８が、裏面層の接点開口によって回路の接点導電性トレー
ス部分または接点部分と接触し、光検出器（図示しない）が、裏面層の検出用開
口１８０によってシール層の低蛍光性フィルムを通じてマイクロチャネル内の信
号を検出する。導電性トレース１８３、１８５と炭素電極１８６とはマイクロ構
造式装置１７０の電気的手段に含まれる。この実施形態では、シール層は回路を
含まないため、（二つの回路層から構成される）フレキシブル回路積層物はベー
ス用層およびシール層と別に構成される。さらに、この実施形態ではフレキシブ
ル回路積層物およびベース用層のマイクロチャネルの間の良好な密封作用は必要
ないので、フレキシブル回路積層物がベース用層の表面と正確に一致する表面を
有する必要はない。
【００６８】 一般に上記で説明されたように構成されるフレキシブル回路を備える、本発明
によるマイクロ構造アレイ装置の実施形態が、図１１ａ、図１１ｂ、図１１ｃに
示されている。この実施例では、細長い可撓フィルム積層物は、積層物に沿って
長手方向に直列に配置された複数のマイクロ構造アレイを含んでいる。この例示
実施形態の各マイクロ構造アレイには、各々分析処理を実行するよう構成された
４つのマイクロ構造が含まれる。
【００６９】 ここで図１１ａを参照すると、短い部分の端３１０、３１１から延びる破線に
よって示されるように、図面の範囲を越えて長手方向に延びる細長い可撓フィル
ムベース用薄片またはマイクロ構造式装置３０２の短部分が示されている。直線
３０３によって制限される、図示される短部分には、二つの連続するマイクロチ
ャネル・アレイ３２０、３２１が含まれる。この実施例の各マイクロチャネル・
アレイ３２０、３２１は４つのマイクロ構造を含むが、その二つが例えば３３０
で示され、各々図９を参照して以下実施例１で詳細に説明されるようなレセプタ
結合分析を実行するよう構成および設計されている。ピン整列スロット３２６が
端３１０付近で各アレイに関連付けられ、ピン整列穴３２７が端３１１付近で各
アレイに関連付けられている。
【００７０】 図１１ｂは、やはり端３１２、３１３から延びる破線によって示されるように
、図面の範囲を越えて延びる対応するフレキシブル回路積層物またはマイクロ構
造式装置３０４を示す。直線３０５によって制限される、図示される短部分には
、組み立てられた装置で（図１１ａで示された）マイクロチャネル・アレイ３２
０、３２１の役目を果たすよう各々構成された二つの回路レイアウト３２２、３
２３が含まれる。フレキシブル回路積層物は、一般に例えば図８ａ、図８ｂを参
照して上記で説明されたように構成される。この回路は、各々接点端子（例えば
３３３で二つが示される）を、アレイの４つのマイクロ構造の一つのリザーバの
位置に対応する点に各々配置された４つの電極（例えば、３３４）に接続する導
電性トレース（例えば、二つが３３２で示される）からなる。
【００７１】 端３１２、３１３付近では、フレキシブル回路積層物３０４は回路レイアウト
に関連するピン整列スロット３２８および穴３２９を備えており、ベース用薄片
とフレキシブル回路積層物が組み立てられ対応するスロットと穴が整列するとき
に、対応するリザーバの上の電極の正確な重ね合わせ作用を保証する。ここで図
１１ｃを参照すると、図１１ａのベース用薄片と図１１ｂのフレキシブル回路積
層物を積層することで製造される、本発明の組み立てられた連続形式マイクロ構
造式装置の実施形態の短部分が一般に３０６で示されている。図１１ａ、図１１
ｂの場合のように、装置は、端３１４、３１５から延びる破線によって示される
ように図面の範囲を越えて延び、直線３０７によって制限される、図示される短
部分には、各々関連回路レイアウトの制御の元で４つのレセプタ結合分析を実行
できる二つのマイクロ構造アレイ３２４、３２５が含まれる。
【００７２】 積層物は、上記で説明されたように、接点端子がカバー・フィルムの接点穴を
通じて接触点によってアクセスできるように構成される。従って、積層物が分析
装置によって保持される場合、接触点の組合せは積層物装置の接触端子の対応す
る組合せと接触する。一方、接触点は、電力供給源に接続されているが、これは
、分析の過程でマイクロ構造において実行される一連の電気フロー操作によって
決定されるパターンで電極の電圧を変化させる制御装置を備えている。
【００７３】 実施例 実施例１ レセプタ結合分析 この実施例は、本発明による膜レセプタ拮抗的結合分析を実行するマイクロ構
造構成と方法を例示する。 この実施例では、細胞膜レセプタが固相補足媒体に取り付けられ、マイクロ流
体分析における蛋白質レセプタの使用を容易にする。レセプタの固相取り付けは
、例えば、活性常磁性体ビードまたは他の合成粒子の使用を含むいくつかの方法
の一つで達成される。
【００７４】 この分析は、アミノ酸配列が膜と何回も交差する７つの膜透過族または同様の
蛋白質に属するレセプタに特に適している。こうした目標、例えばＧ蛋白質結合
レセプタ（すなわちＧＰＣＲ）は、生理学的に適切な相互作用のため膜脂質二重
層の物理的環境を必要とすることが他よりも多い。ドーパミン・レセプタは、さ
らに広い種類のＧＰＣＲ蛋白質の特定の実施例である。
【００７５】 上記に関する膜レセプタ拮抗的結合分析が提供される。この非同位体分析は二
つの結合事象を含んでいる。１次レセプタ−配位子親和性反応は一般に次のよう
に記載される。
【００７６】
【数１】
【００７７】 ここでライブラリ試験化合物Ｌi と標識付き配位子Ｌ・は、固定化細胞膜蛋白質
のレセプタ結合サイト（Ｒ）について競合する。上澄み液中で「自由」である、
結合していない配位子Ｌ・が除去されると、固定化レセプタ・ビードと複合体を
形成する結合配位子が、蛍光体標識付き２次結合蛋白質を使用して検出される。
１次生物親和性反応でビオチニル化配位子が利用される場合、次の結合反応に基
づく固相蛍光検出が可能である。
【００７８】
【数２】
【００７９】 こうした分析は、一般に図９の１００で示されるような一つの実施形態で構成
された、本発明によるマイクロ流体分析装置を使用して実行される。ここで図９
を参照すると、マイクロ構造が形成される分析積層物またはマイクロ構造式装置
１００が示されている。このマイクロ構造には、マイクロチャネルによって流体
連通するよう接続されたチャンバとリザーバとが含まれる。すなわち、装置また
はカード１００には、定温放置が実行され分離と検出が実行できるゾーン１２５
と、２次捕捉および検出ゾーン１３５と、多数の入口用リザーバ、すなわち緩衝
液の供給源の役目を果たすリザーバ１０２、ライブラリ試験化合物配位子ｉの供
給源の役目を果たすリザーバ１０４、ビオチン標識付き配位子共役またはビオチ
ン化トレーサの供給源の役目を果たすリザーバ１０６、蛍光標識付き２次結合蛋
白質または蛍光トレーサの供給源の役目を果たすリザーバ１０８、ビード固定化
膜結合レセプタの供給源の役目を果たすリザーバ１１０、洗浄緩衝液用リザーバ
１１２、蛍光トレーサ共役と蛍光タグの結合を切る薬品の供給源の役目を果たす
リザーバ１１４、および捕捉化合物供給源用リザーバ１１６と、多数の出口用リ
ザーバ、すなわち、蛍光トレーサ共役の結合分析から廃棄物を受け取るリザーバ
１２４、廃棄捕捉化合物を受け取るリザーバ１２６、および結合から廃棄上澄み
液を受け取るリザーバ１２８とが含まれる。
【００８０】 各リザーバは、電力供給源に接続された電極を備えており、様々な電極間の電
位差が制御および操作されて、リザーバを出入りするマイクロチャネルおよびチ
ャンバ内の動電学的移送を選択的に誘発する。 分析の準備で、レセプタは次のように固定化される。共有結合蛋白質に予備活
性化された磁気ラテックス・ビードが、小麦胚芽凝集素（ｗｈｅａｔ ｇｅｒｍ
ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ、ＷＧＡ）のようなレクチンと結合される。この工程の
完了時、反応を起こしていない、または露出したビード表面は、飽和濃度のウシ
血清アルブミンまたはゼラチンといった担体蛋白質による定温放置によって非特
異的相互作用から阻止される。次にＷＧＡ被覆ビードが、対象のレセプタを有す
るコイル膜と共に定温放置される。この相互作用は、非特異的結合が起こりうる
場所を除去または不活性化する追加阻止工程で締めくくられる。
【００８１】 再び図９を参照すると、生体分析は、マイクロ流体装置１００で以下のように
進められる。 １．一定の量のレセプタ結合ビードがリザーバ１１０に導入される。次に、磁
界または動電学的フローを印加することで、リザーバおよびチャンバと流体連通
するマイクロチャネルを通ってビードがチャンバ１２５に移送される。この特定
の分析プロトコルでは、ビードは処理の間中チャンバ１２５に保持される。
【００８２】 ２．次に、結合能力を試験される化合物Ｌi が、動電学的手段により、流体連
通マイクロチャネルを通じてリザーバ１０４からチャンバ１２５に移動する。そ
れと同時またはその後、既知の結合特性の標準化合物Ｌ・がリザーバ１０６から
チャンバ１２５に移動する。この後者の化合物Ｌ・は、例えば共有結合ビオチン
のような、多数の直接または間接的に検出できる信号発生システムを含んでいる
。
【００８３】 ３．リザーバ１１２から移動した洗浄緩衝液を使用する、適切な一連の動電学
による洗浄工程の後、標準化合物Ｌ・を置換する度合いを判定することで、結合
する未知の化合物Ｌi の量が決定される。これは、２次蛍光標識付き結合蛋白質
をリザーバ１０８から反応チャンバに導入し、化合物とレセプタの錯体（Ｒ）−
Ｌ・を、高い親和性でビオチンと結合するストレプトアビジンと反応させること
で測定される。蛍光標識がストレプトアビジンに関連する場合、捕捉されるスト
レプトアビジンの量は直接監視される。
【００８４】 ４．この実施例の分析の実施形態の中には、膜に関連する蛍光標識の量が、捕
捉ゾーンの直接測定によって決定されるものがある。別の形態の分析では、（": " によって示される）二硫化物結合によって蛍光標識が付けられることがある。
この結合は少ない条件下で容易に切れる。すなわち、（"*" によって示される）
蛍光標識を外すため、リザーバ１１４に蓄積されたジチオスレイトールまたはベ
ータメルカプトエタノールが使用される。
【００８５】 ５．蛍光標識付き化学種が、動電学的または流体力学強化電気分離技術によっ
てほかの反応物質と分離される。検出を容易にするために、磁界を印加すること
で、磁気ビードが毛管経路１２５に沿った場所に固定化される。蛍光標識がその
場所またはその下流の場所１３５で検出される。蛍光標識は蛍光標識付き化学種
中で検出されるか、または蛍光標識は切り離され別に検出される。
【００８６】 実施例２ 酵素検出 この実施例は、本発明による酵素分析を実行するマイクロ構造構成と方法を例
示するが、これは高スループット薬品発見およびスクリーニング適用業務で特に
有益である。 この実施例では、酵素、標識付き基質、および抑制剤が混合されて定温放置さ
れた後、酵素反応の標識付き生成物と標識付きの反応しない基質とが電気泳動に
よって分離され、各々標識の検出によって定量的に決定される。
【００８７】 この分析は、一般に図１０の２００で示されるような一つの実施形態で構成さ
れた、本発明によるマイクロ流体分析装置を使用して実行される。ここで図１０
を参照すると、マイクロ構造が形成される分析積層物またはマイクロ構造式装置
２００が示されている。このマイクロ構造には、定温放置チャンバ２５０、注入
クロス２７５、電気泳動分離用チャネル２８５、および検出ゾーン２９５が含ま
れるが、これらは、入口用リザーバ、すなわち、普通キナーゼであり、ＡＴＰと
Ｍｇ2+を含む酵素を供給するリザーバ２０２、普通蛍光標識付きペプチドである
標識付き基質Ｓ* を供給するリザーバ２０４、酵素抑制剤を供給するリザーバ２
０６、分析緩衝剤の供給源の役目を果たし、生成混合物の流れを出口用リザーバ
２２８に動電学的に移送するために利用されるリザーバ２１８、流出緩衝剤の供
給源の役目を果たし、計量された量の生成混合物を分離用チャネル２８５に移送
するために利用されるリザーバ２３６と、出口用リザーバ２４６および多数の出
口用リザーバ、すなわち、余分な酵素、基質および抑制剤の混合物を受け取るリ
ザーバ２１４、生成混合物の流れを受け取るリザーバ２２８、および検出生成廃
棄物を受け取るリザーバ２４６とを含む多数のリザーバとマイクロチャネルによ
って流体連通接続されている。
【００８８】 各リザーバは、電力供給源に接続された電極を備えており、様々な電極間の電
位差が制御および操作されて、リザーバを出入りするマイクロチャネルおよびチ
ャンバ内の動電学的移送を選択的に誘発する。 個々の有益な実施形態の中には、酵素抑制剤が薬品の候補であり、その候補の
特定の酵素の抑制剤としての有効性を判定するため分析が実行されるものがある
。普通酵素は、例えばＳｒｃキナーゼのようなチロシン特異蛋白質キナーゼであ
り、普通標識付き基質は、例えばｃｄｃ−２ペプチドのような蛍光標識付きペプ
チドである。
【００８９】 酵素分析はマイクロ流体装置２００で以下のように進められる。 １．混合。反応物は入口用リザーバ２０２（酵素）、２０４（基質）、および
２０６（抑制剤）から出口用リザーバ２１４の方向に動電学的に移動する。反応
物の混合は混合クロス２２５と定温放置チャンバ２５０で行われる。 ２．定温放置。酵素、基質および抑制剤を定温放置チャンバ２２５で定温放置
するため、流体の流れが様々な電位の調整によって動電学的に止められる。
【００９０】 ３．注入。流体を動電学的に移送する分析緩衝剤の供給源として入口用リザー
バ２１８が使用され、生成物と余分の反応物の混合物の連続的な流れが定温放置
チャンバ２５０から出口用リザーバ２２８に移動する。 ４．分離。ある量の生成混合物が、流体を動電学的に移送する流出緩衝剤の供
給源として入口用リザーバ２３６を使用して、注入クロス２７５から電気泳動分
離用チャネル２８５と、次いで廃棄物出口用リザーバ２４６に動電学的に注入さ
れる。標識付き基質Ｓ* から生成物Ｐ* への変換によって発生する移動度シフト
の結果、Ｓ* とＰ* は分離用チャネル２８５を動電学的に移送される際電気泳動
によって分離される。標識付き基質および生成物のレーザ励起蛍光監視が検出ゾ
ーン２９５で達成される。移動度シフトは普通、Ｓ* とＰ* の間の電荷／質量比
の差から生じると予想されるので、分離を達成するためゲル基質は普通必要とさ
れない。
【００９１】 この実施例が示すように、本発明は、例えば細胞生物学、分子生物学、ＨＬＡ
組織型別、および微生物学の分野の技術とプロトコルを含む広い範囲の適用業務
で有益である。すなわち、例えば、本発明は、免疫診断、全血または他の試料か
らのＤＮＡ精製、ｍＲＮＡ分離、固相ｃＤＮＡ合成、レセプタ結合分析、薬品の
スクリーニングおよび発見、および細胞分離のための技術に応用される。
【００９２】 他の実施形態は以下の請求項の範囲内である。例えば、マイクロチャネル装置
以外の分析装置が一般にここで説明されたような連続形式分析アレイ・フォーマ
ットで応用され、高スループット・システムを提供することがある。例えば、分
析で利用される流体（反応物、試料等）は細長い積層物装置中に構成されたウェ
ルで（すなわち、空隙で）混合および測定されることがあり、必ずしもマイクロ
流体操作によって移送されない。
【００９３】 また、マイクロ構造またはマイクロ構造のアレイが本発明による積層物装置の
一つよりも多数の薄片に形成され、一つの薄片のマイクロ構造が別の薄片のマイ
クロ構造に重ね合わされることがある。重ね合わされたマイクロ構造は、例えば
、異なってはいるが関連する流体処理工程の複数の処理または一つの処理を実行
し、薄片の間に流体連通させることによって、流体は処理の過程で一つのマイク
ロ構造から別のマイクロ構造まで移送される。これによって、関連処理を同様の
条件の下で隣接して実行することが可能になり、一つの反応容器（または一つの
マイクロ構造）から別の反応容器まで生成物または副産物または中間生成物を移
送する必要がない。薄片の間の流体連通作用は、例えばマイクロ構造を分離する
層を単純に穿孔することにより提供され、この穿孔部を通る流れは、薄片のマイ
クロ構造内の流体を移送するために利用される様々な手段の何れかによって、好
適には無弁方式で制御される。
【００９４】 認識されるように、本発明による装置は上記で連続処理形式で使用されるよう
に説明されたが、上記で説明されたように製造された細長い積層物の個々のマイ
クロ構造またはアレイが互いに分離され、各々マイクロ構造またはマイクロ構造
のアレイを含む「カード」形式の個別装置として使用されることもある。必要に
応じて、細長い積層物は、こうした使用が検討される場合、例えば積層物に穿孔
または切れ目を入れるか、または積層物を途中で切断することで、連続するマイ
クロ構造またはアレイの間を容易に分離可能にすることができる。このように積
層物を使用することによって、装置を製造する際の連続形式の利点は保持され、
連続形式で装置を使用する利点が個別カード形式マイクロ流体装置を取り扱う利
点に置換される。
【００９５】 穴または切り欠き以外の方法で製造中に薄片を整列するアプローチ、例えば、
光、電気および超音波整列を利用したり、ラチェットのような他の機械的手段を
利用する技術が使用されることがある。 図５および図６で示され上記で説明された工程によって製造されたものを含む
、上記で説明されたマイクロ構造式装置はいずれも切断またはさいの目切りして
、各々内部に形成された複数の個別マイクロ構造すなわちアレイを有する複数の
個別カード状マイクロ構造式装置に分けることができる。このカード状装置は、
上記で説明された何れかの用途で使用することができる。このカード状装置は何
らかの適切な寸法であるが、一つの好適実施形態では、この装置はクレジットカ
ード程度の寸法である。
【００９６】 本発明のマイクロ構造式装置の別の実施形態が図１２および図１３に示されて
いる。マイクロ構造式装置４０６は、互いに接合された複数の別個の層または薄
片を有する積層物構造から形成される。マイクロ構造式装置４０６は好適には個
別またはカード状装置であるが、リールでの保管に適した細長い可撓装置である
こともある。マイクロ構造式装置４０６は、本体４１２が平坦な表面４１３を有
する場合、図１２に示される何らかの適切な支持構造４１２上に所定のパターン
をなして配置された複数の接点用プローブ４１１を有する接点用プローブ組立体
４０９と共に使用される。細長い接点または電極用プローブ４１１は何らかの適
切な導電性金属から製造されており、図１２に示される接点用プローブ組立体４
０９の実施形態では、マイクロ構造式装置４０６と一致し好適には垂直に適合し
て、それとの電気的結合を容易にする針状である。各プローブ４１１には丸い端
４１１ａが形成されている。プローブ４１１は所定のパターンをなして表面４１
３から垂直に延びる。プローブ４１１は操作時に静止しているように支持構造４
１２に堅固に設置されているものとして示されているが、プローブは、表面４１
４に開放した複数のボアから収縮および延長するよう支持構造４１２に設置され
ることもある。別個の電気リード線（図示しない）は支持構造４１２によって保
持され、各接点用プローブ４１１に接続される。一方このリード線は、好適には
電位の形態の適切な電気信号をプローブ４１１に提供する制御装置（図示しない
）に直列または別個に接続される。
【００９７】 マイクロ構造式装置４０６は、約１００マイクロメートルから３ミリメートル
の範囲、好適には約１５０マイクロメートルから１ミリメートルの範囲の厚さを
有する。マイクロ構造式装置４０６には、積層物構造４２１の二つの外面を形成
する第一および第二の間隔の離れた平坦な表面４２２および４２３を有する積層
物構造４２１が含まれる（図１３参照）。第一の層または薄片４２６は積層物構
造４２１に含まれる。第一の薄片またはカード本体４２６はプラスチックのよう
な何らかの適切な非導電性材料から製造され、マイクロ構造式装置４０６の個々
の用途に応じて比較的剛体または可撓性である。カード状装置４０６の一つの実
施形態では、第一の薄片４２６は比較的剛体で、装置４０６に剛性を提供する。
また、剛体マイクロ構造式装置４０６が望ましい場合、積層物構造４２１の他の
層が、剛体薄片４２６に加えて、またはその代わりに比較的剛体であることがあ
る。第一の薄片４２６は、第一のまたは上部側表面４２２の形態の第一の平坦な
表面と、上部側表面４２２から間隔の開いた積層物構造４２１の内部である第二
の平坦な表面４２７とを有している。
【００９８】 本積層物構造は、内部に形成され第一の薄片４２６の平行な表面４２２および
４２７に対して平行な方向に延びる、毛管寸法の少なくとも一つのマイクロ構造
４２８、好適には複数のマイクロ構造４２８を備えている。簡単にするために、
一つのマイクロ構造４２８だけが図１２に示されている。さらに詳しく言うと、
各マイクロ構造４２８は第一の薄片４２６に形成され、第一の薄片の平坦な表面
４２２、４２７の一つを通じて延びる。図１３に示されるように、マイクロ構造
４２８は第一の薄片４２６の第二のすなわち下方の表面４２７に開いている。図
１２に示されるような各マイクロ構造４２８には好適には、交差４３３で交差す
る第一および第二のマイクロチャネル４３１および４３２が少なくとも含まれる
。積層物構造４２１は、各マイクロ構造４２８と流体連通する少なくとも一つの
、図示によれば複数の穴またはウェル４３６を備えている。マイクロ構造式装置
４０６の一つの好適実施形態では、第一および第二のウェル４３６ａおよび４３
６ｂは第一のマイクロチャネル４３１の第一および第二の端部分に形成され、第
三および第四のウェル４３６ｃおよび４３７ｄは第二のマイクロチャネル４３２
の第一および第二の端に形成される。ウェル４３６はマイクロ構造４２８内の他
の位置に形成されることもあり、このことは、本発明の範囲内であることが認識
される。各ウェル４３６は、図１３の第一のウェル４３６ａに関連して示される
ように、流体を受けるよう利用され、第一の薄片４２６の表面４２２、４２７の
間に延びるボアからなり、積層物構造４２１の上部側表面４２２からアクセスで
きる。ウェル４３６はほぼ１マイクロリットルの寸法であってこの種の液体を受
け入れる。
【００９９】 積層物構造４２１には、プラスチックなどの何らかの適切な非導電性材料から
製造される第二の層または薄片４４１が含まれる。第二の薄片またはフィルム４
４１は、第一の平坦な表面４４２と、上部側表面４２２から間隔が開きそれと平
行な第二のまたは底部側表面４２３の形態の第二の平坦な表面とを有している。
第二の薄片４４１は、表面４２７と４４２の間に配置された接着層４４３のよう
な何らかの適切な手段によって第一の薄片４２６に固定される。代替実施形態で
は、表面４２７と４４２とは拡散接合され、接着層４４３は除去される。
【０１００】 複数の電気的手段４４４は第二の薄片４４１によって少なくとも部分的に保持
される。電気的手段４４４は好適には積層物構造４２１に形成されるウェル４３
６と同じ数であり、ウェル４３６は各々対応する電気的手段４４４を有する。こ
の電気的手段４４４には各々、ウェル４３６に供給される何らかの流体に通じる
電極部分４４４ａと、電極部分４４４ａから間隔が開いていて、ウェル４３６内
の何らかの流体と接触しない接点またはパッド部分４４４ｂとが含まれる。相互
接続部分４４４ｃは電極部分４４４ａを接点部分４４４ｂに接続する。図１２お
よび図１３に示されるマイクロ構造式装置の実施形態では、各電気的手段４４４
は第二の薄片４４１の表面４４２と４２３の間のボア４４６を通じて延びるので
、電気的手段は第二の薄片４４１に配置された円形プラグまたはディスクに類似
している。ボア４４６はウェル４３６の直径より小さい直径を有し、電極部分４
４４ａの材料との流体接触作用は最小となっている。電気的手段４４４は各々、
導電性炭素インクのような何らかの適切な材料から製造される。銀、銅、金、プ
ラチナおよびパラジウムといった導電性金属、金属化インクのような他の導電性
インクおよび、導電性エポキシおよび導電性接着剤のような導電性材料とポリマ
ーの混合物も電気的手段４４４の適切な材料である。電極部分４４４ａは第二の
薄片の第一のまたは上部側表面４４２に隣接して配置され、相互接続部分４４４
ｃはボア４４６に配置される。接点部分４４４ｂは第二の薄片４４１の底部側表
面４２３に隣接して配置され、電極部分の下方に位置する。接点部分４４４ｂは
底部側表面４２３から下向きに延び、図１３に示されるように丸形端を有するこ
とがある。接点部分４４４ｂの直径はボア４４６の直径より大きいので、接点部
分の一部は底部側表面４２３の上方に位置し、接点用プローブ４１１と嵌合した
ときに電気的手段４４４をボア４４６の中に保持する。電極部分４４４ａと接点
部分４４４ｂとは対応するウェル４３６と整列し、電極部分４４４ａはこのウェ
ル４３６の少なくとも一部を形成する。
【０１０１】 接点部分４４４ｂは、積層物構造４２１とマイクロ構造式装置４０６の外部ま
たは底部側表面４２３からアクセスでき、これらの構造４２１および装置４０６
の何れかの層を貫通する必要はない。さらに、接点部分４４４ｂは、接点用プロ
ーブ４１１の所定のパターンに対応するパターンをなして底部側表面４２３に配
置される。すなわち、マイクロ構造式装置４０６と支持構造４１２とが互いに移
動して互いに隣接する位置になると、接点用プローブ４１１は対応する接点部分
４４４ｂと整列し、同時または別の形で嵌合する。
【０１０２】 マイクロ構造式装置４０６には必要に応じて、プラスチックのような何らかの
適切な材料から製造された第三の層または薄片４４８が含まれる。第三の薄片４
４８は各ウェル４３６上に配置され、熱接合のような何らかの適切な手段で積層
物構造４２１に固定され、ウェル内に位置する流体を適切に固定する。また、カ
バー用薄片４４８は接着剤または何らかの他の適切な手段によって取り外しでき
るように、または一時的に固定され、カバー用薄片の取外しと再取り付けを可能
にすることもある。第三の薄片４４８は、マイクロ構造式装置４０６の外部表面
の役目を果たす第一のまたは上部の平坦な表面４５１と、感圧接着剤、熱接合ま
たは何らかの他の適切な手段によって積層物構造４２１の上部側表面４２２に接
着される第二のまたは下部の平坦な表面４５２とを有している。
【０１０３】 操作および使用の際、流体、好適には液体が各ウェル４３６に提供される。図
１３では第一のウェル４３６ａの流体４５３が示されている。この流体はマイク
ロ構造式装置４０６の製造時か、または装置４０６の使用直前にウェル４３６に
供給され、一つの流体または異なった成分からなる複数の流体である。流体は第
三のまたはカバー用薄片４４８によってウェル４３６内に密封される。カバー用
薄片４４８によって、装置４０６の製造時に流体をウェル４３６に供給できて、
移送中内部に保存することができる。使用の前に、追加流体を一つかそれ以上の
ウェル４３６に追加する必要がある場合、カバー用薄片４４８は穴が開けられる
ことがあり、カバー用薄片４４８が取り外し可能な場合、追加流体を供給するた
めに取り外し、必要に応じて後で再取り付けすることがある。カバー用層４４８
は有利にもウェル４３６とマイクロ構造４２８に収容される流体の蒸発作用を阻
止する。
【０１０４】 接点部分４４４ｂと接点用プローブ４１１とは嵌合し、それらの電気的結合を
可能にする。このため、マイクロ構造４０６は接点用プローブ４１１上に配置さ
れるか、または接点用プローブ４１１がマイクロ構造４０６と接触する。どちら
の場合でも、接点用プローブ４１１はそれぞれの接点部分４４４ｂと同時に嵌合
する。必要に応じてマイクロ構造式装置４０６の上部側表面に力が加えられ、接
点部分４４４ｂと接点用プローブ４１１との間の電気的接触作用を高める。空気
またはアルゴン・ガスといった何らかの適切な流体による従来の方法で上部側表
面を加圧することにより、装置４０６の上部側表面に力を分散して加えることが
できる。
【０１０５】 マイクロ構造式装置４０６は、上記で説明または参照された処理の何れかにお
いて使用される。この処理の間、ウェル４３６内に供給された流体は、適切なウ
ェル４３６間に与えられた電圧差によって、マイクロ構造４２８を通じて動電学
的に移送される。この電位が制御装置によって供給されると、プローブ４１１は
所定の電位を一つかそれ以上の電極部分４４４ａに提供する。この電位の順序と
タイミングとは、流体がマイクロ構造４２８を通じて流れる方法を決定する。
【０１０６】 カバー用薄片４４８と積層物構造４２１の全てまたは一部は必要に応じて透明
な材料から製造され、マイクロ構造４２８および／またはウェル４３６内の流体
を光学的に検出できることが認識される。また、マイクロ構造式装置４０６は、
マイクロ構造４２８および／またはウェル４３６内の流体の特性を判定する他の
従来の検出装置と共に使用されることもある。
【０１０７】 マイクロ構造式装置４０６は、接点用プローブ４１１をウェル内の流体に直接
挿入する必要なしに電位を各ウェル４３６に提供することができる。その代わり
、電気式プローブ４１１は各々接点部分４４４ｂと嵌合し、次いで接点用プロー
ブ４１１の電位がウェル４３６内の流体と接触する電極部分４４４ａに伝えられ
る。従って接点用プローブ４１１がウェル４３６の流体により汚染されることは
なく、第一のマイクロ構造式装置の流体を第二のマイクロ構造式装置の流体と混
合する危険性を伴うことなしに第二のマイクロ構造４０６の操作時に使用するこ
とができる。図面から分かるように接点用プローブ４１１は、複数のマイクロ構
造式装置４０６に供給された流体の特性を順次分析および／または検出する処理
において繰り返し使用することができる。電極部分４４４ａを接点部分４４４ｂ
に隣接させることで電気的手段４４４における電流が損失するのを妨げることが
できる。
【０１０８】 マイクロ構造式装置４０６は、他の接点用プローブ組立体と共に前述された方
法で使用することができる。例えば、別の接点用プローブ組立体４５６の一部が
図１３に示されている。この組立体４５６はプローブ組立体４０９とほぼ同様で
あるが、複数のトレース・パッド４５７が接点用プローブ４１１と異なる所定の
パターンをなして本体４１３に配置されている点が異なっている。各パッド４５
７は、その一つが図１３に示されるが、本体の表面４１４に配置された電気的ト
レース４５８の上方に形成される。トレース４５８は、銅、銀、プラチナ、パラ
ジウム、導電性の炭素またはプラチナを含むポリマー、金属化インクのような他
の導電性インク、および表面４１４上に形成された導電性エポキシおよび導電性
接着剤といった導電性材料とポリマーの混合物といった何らかの適切な材料から
製造される。こうした材料は、蒸着、スクリーン印刷または他の印刷、他の従来
のフレキシブル回路製造方法または何らかの他の適切な手段によって表面４１４
上に配置される。トレース・パッド４５７は、金および／またはトレース４５８
について上記で列挙された材料といった何らかの適切な材料から製造され、トレ
ース４５８に関連して前述された何れかの方法によって対応するトレースの端に
形成される。マイクロ構造式装置４０６の球根状接点部分４４４ｂは底部側表面
４２３から懸架されており、接点部分４４４ｂとパッド４５７との間の電気的接
触を容易にしている。
【０１０９】 別の実施形態では、マイクロ構造式装置４０６とほぼ同様であって接点用プロ
ーブ組立体４０９と共に使用されるマイクロ構造式装置４６１が図１４に示され
ている。マイクロ構造式装置４０６および４６１の同じ構成要素を説明するため
、同じ参照符号が使用されている。積層物構造４２１とほぼ同様の積層物構造４
６２がマイクロ構造式装置４６１に含まれる。第二の層または薄片４６３が積層
物構造４６２に含まれ、第一のまたは上部の平坦な表面４６６と、積層物構造４
６２の底部側表面４２３の形態の第二の平坦な表面とを有する。第二の薄層４６
３は接着層４６７によって第一の薄層４２６に固定されるものとして示されてい
るが、表面４２７と４６６とは熱接合または何らかの他の適切な手段で密封され
ることもあることが認識される。カバー用薄片４４８を伴うマイクロ構造式装置
４６１が示されるが、カバー用薄片４４８を有していない装置４６１が提供され
ることもあり、その場合各々マイクロ構造式装置４６１の上部側表面または外部
からウェル４３６にアクセスできる。
【０１１０】 複数の電気的手段４７１は少なくとも部分的に第二の薄片４６３によって保持
される。電気的手段４７１は好適には積層物構造４６２に形成されるウェル４３
６と同じ数であり、ウェル４３６は各々対応する電気的手段４７１を有する。こ
の電気的手段４７１には各々、ウェル４３６に供給された流体に通じる電極部分
４７１ａと、電極部分４７１ａから間隔の開いた、流体と流体連通しない接点ま
たはパッド部分４７１ｂとが含まれる。電気的手段４７１には各々、対応する電
極４７１ａを接点部分４７１ｂに電気的に接続するトレース部分またはトレース
４７１ｃが含まれる。図１４から分かるように接点部分４７１は底部側表面４２
３に隣接して配置されており、さらに詳しく言うと、底部側表面４２３上に形成
されている。電気的トレース４７１ｃは、第二の薄片４６３の表面４６６と４２
３の間を横方向に、さらに詳しく言うと対角線方向に延びる通路４７２を通じて
接点部分から延び、電極部分４７１ａの下方に位置する上部側表面４６６上に配
置されたさらに別の部分を有する。第二の薄片４６３はアクリル樹脂、ポリイミ
ドまたはＰＥＴといった何らかの適切なフレキシブル回路材料から製造される。
接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃの一部は、銅、銀、プラチナ、パラジウム
、導電性炭素またはプラチナを含むポリマーおよび金属化インクのような他の導
電性インク、および第二の薄片４６３の上記の表面上に形成された導電性エポキ
シおよび導電性接着剤といった導電性材料とポリマーの混合物といった何らかの
適切な材料から形成される。こうした材料は、蒸着、スクリーン印刷または他の
印刷、他の従来のフレキシブル回路製造方法または何らかの他の適切な手段によ
って第二の薄片のこの表面上に配置される。電極部分４７１ａは、金および／ま
たは接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃについて上記で列挙された材料といっ
た何らかの適切な材料から形成され、接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃに関
連して上記で説明されたものような何らかの適切な手段によってトレース４７１
ｃ上に形成される。各電極部分４７１ａは対応するウェル４３６の底部側表面の
少なくとも一部を形成するものとして示される。また、電極部分４７１ａはウェ
ル４３６の底部側表面全体を形成することも、側壁等からウェルと流体接触する
だけのこともある。接点部分４７１ｂは積層物構造４６１とマイクロ構造式装置
４６１の外部または底部側表面４２３からアクセスでき、好適には対応するウェ
ル４３６の中心線から間隔が開いている。接点部分４７１ｂは、支持構造４１２
上の接点用プローブ４１１のパターンに対応するパターンをなしてマイクロ構造
式装置４６１の下側に配置されている。
【０１１１】 マイクロ構造式装置４６１は、マイクロ構造式装置４０６に関連して上記で説
明されたのとほぼ同じ方法で接点用プローブ４１１と共に動作する。接点用プロ
ーブ４１１の丸形端４１１ａは接点部分４７１ｂと同時に嵌合し、望ましい電位
を各ウェル４３６内の流体に提供する。 マイクロ構造式装置４６１は、他の接点用プローブ組立体と共に前述された方
法で使用されることもある。例えば、別の接点用プローブ組立体４７６の一部が
図１４に示されている。組立体４７６はプローブ組立体４０９とほぼ同様である
が、複数のトレース・パッド４７７が接点用プローブ４１１と異なる所定のパタ
ーンをなして本体４１３に配置されている点が異なっている。各パッド４７７は
、その一つが図１４に示されるが、本体の表面４１４に配置された電気的トレー
ス４７８上に形成される。トレース４７８は、接点用プローブ組立体４５６のト
レース４５７に関連して上記で説明されたものような何らかの適切な材料から製
造され、トレース４５７に関連して前述されたような何らかの適切な方法によっ
て表面４１４上に配置される。トレース・パッド４７７は、電気的手段４４４に
関連して上記で説明されたものような何らかの適切な材料から製造される。球根
状トレース・パッド４７７は接点用プローブ組立体４７６の表面４１４とトレー
ス４７８から上向きに延び、接点部分４７１ｂとトレース・パッド４７７の間の
電気的接触を容易にしている。
【０１１２】 本発明のマイクロ構造式装置のさらに別の実施形態が図１５および図１６に示
されている。そのマイクロ構造式装置４８１はマイクロ構造式装置４０６および
４６１とほぼ同様であり、接点用プローブ組立体４０９と共に使用される。装置
４０６、４６１および４８１の同じ構成要素を説明するため、同じ参照符号が使
用されている。積層物構造４２１とほぼ同様の積層物構造４８２がマイクロ構造
式装置４８１に形成される。積層物構造４８２には、第一の薄片４２６とほぼ同
様であって、平行な方向に延びる第一および第二の平坦な表面４８６および４８
７を有する第一の層または薄片４８３が含まれる。少なくとも一つ、好適には複
数のマイクロ構造４２８が積層物構造４８２に形成される。マイクロ構造４２８
の一つが図１５に示され、そのマイクロ構造４２８の一部が図１６に示されてい
る。マイクロ構造４２８は、積層物構造４２１内に形成されたのと同じ方法で積
層物構造４８２内に形成される。すなわち、各マイクロ構造４２８は第一の薄片
４８３に形成されていて、層４８３の第二のまたは下部側表面４８７に開放され
ている。マイクロ構造４２８と流体連通する複数のウェル４３６が表面４８６お
よび４８７の間に延びており、各々積層物構造４８２の第一のまたは上部側表面
４８６からアクセスできる。
【０１１３】 積層物構造４８２には必要に応じて、プラスチックまたは何らかの他の適切な
材料から製造される第二の層または薄片４８８が含まれる。薄いフィルムまたは
薄片４８８は、第一のまたは上部の平坦な表面４９１と、上部側表面４９１に平
行な第二のまたは下部の平坦な表面４９２とを有する。上部側の層４９１は、拡
散接合または何らかの他の適切な方法によって第一の薄片の下部側の層４８７に
固定される。第一の薄片４８３のウェルを形成するボアの直径とほぼ等しい直径
を有するボア４９３が表面４９１と４９２の間に延びていて、ウェル４３６ｂの
一部を形成する。薄片４８３および４８８の組み合わされた厚さ部分がウェル４
３６の深さ部分を決定する。第二の薄片４８８として薄い層のフィルムが使用さ
れる場合、ウェル４３６の望ましい深さ部分を形成するため第一の薄片４８３の
厚さを増大することがある。
【０１１４】 第三の層または薄片４９６が積層物構造４８２に含まれる。第三の薄片４９６
は第二の薄片４６３とほぼ同様であり、第一のまたは上部の平坦な表面４９７と
第二のまたは下部の平坦な表面４９８とを有する。第三の薄片４９６の上部側表
面４９７は、接着層４９９または何らかの他の適切な手段によって第二の薄片４
８８の下部側表面４９２に固定される。第一の薄片の上部側表面４８６と第三の
薄片４９６の下部側表面４９８とは積層物構造４８２の上部および底部側表面を
形成する。
【０１１５】 各マイクロ構造４２８について複数の電気的手段５０１が少なくとも部分的に
第三の薄片４９６によって保持され、その場合各ウェル４３６は対応する電気的
手段５０１を有する。さらに詳しく言うと、各電気的手段５０１は第三の薄片４
９６の上部側表面４９７上に配置される。この電気的手段５０１は各々、電極部
分５０１ａ、パッドまたは接点部分５０１ｂ、およびトレース部分またはトレー
ス５０１ｃを有する。電気的トレース５０１ｃは、接点部分４７１ｂおよびトレ
ース４７１ｃに関連して前述された何れかの材料のような何らかの適切な材料か
ら製造され、接点部分４７１ｂおよびトレース４７１ｃに関連して上記で説明さ
れた何れかのものような何らかの適切な手段によって上部側表面４９７上に配置
される。トレース５０１ｃは、対応するウェル４３６の下方に位置する第一の端
部分と、第一の薄片４８３の上部および下部側表面４８６および４８７の間に延
びるアクセス・ボア５０２と、第二の薄片４８８の上部および下部側表面４９１
および４９２の間に延びるアクセス・ボア５０３との下方に位置する第二の間隔
の開いた端部分とを有する。電極部分５０１ａは、ウェル４３６の下方に位置す
るトレース５０１ｃの第一の端部分に配置された材料の層からなる。電極部分５
０１ａはウェル４３６の少なくとも一部を形成するものとして図１６に示されて
いる。接点部分５０１ｂは、トレース５０１ｃの向かい合う第二の端部分に配置
された材料の層からなり、アクセス・ボア５０２および５０３の下部側表面の役
目を果たす。接着層４９９はボア４９３の基部周囲で、電極部分５０１ａと接点
部分５０１ｃの間のトレース５０１ｃの部分上に延び、ウェル４３６の底部で流
体を密封する。電極部分５０１ａと接点部分５０１ｂとは各々、電極部分４７１
ａに関連して前述された何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造され
、接点部分４７１ｂとトレース４７１ｃとに関連して上記で説明された何れかの
ものような何らかの適切な手段によって形成される。接点部分５０１ｂは、支持
構造４１２上の接点用プローブ４１１のパターンに対応するパターンをなして積
層物構造４８２の底部側表面４９８上に配置されていて、その底部側表面４９８
からアクセスできる。
【０１１６】 マイクロ構造式装置４８１には必要に応じて第四の層または薄片５０６が含ま
れるが、これはカバー用層４４８とほぼ同様であり、第一のまたは上部側表面５
０７と、熱接合または他の方法で第一の薄片４８３の上部側表面４８６に適切に
固定された第二のまたは下部側表面５０８とを有している。カバー用薄片５０６
は各ウェル４３６上に重なり、流体４５３をウェル内に密封して固定する。アク
セス・ボア５０２および５０３に整列する開口５０９がカバー用薄片４０６に形
成されていて、接点用プローブ４１１を接点部分５０１ｂに嵌合させる。
【０１１７】 マイクロ構造式装置４８１は上記で説明されたのとほぼ同じ方法で操作される
が、接点用プローブが装置４８１上に配置される点が異なっている。このため、
接点用プローブ４１１はマイクロ構造式装置４８１上に配置され、接点用プロー
ブ４１１の丸形端４１１ａは開口５０９と接点部分５０１ｂの方向に下を向いて
いる。マイクロ構造４２８内の流体を移送することが望ましい場合、マイクロ構
造式装置４８１と接点用プローブ４１１とが互いに移動して、丸形端４１１ａは
開口５０９に進入して、接点部分５０１ｂと電気的に嵌合する。
【０１１８】 接点用プローブ４１１をマイクロ構造式装置４８１の上部と嵌合させることに
よって、光検出および／または温度制御を目的とする装置４８１の底部に対して
不完全にアクセスすることが少なくなる。第二の薄片４８８は、接着性でない第
一の薄片に形成されたマイクロ構造４２８に向かい合う表面４９１を形成する。
第二の薄片４８８を含めることによって全て同じ材料である壁からマイクロ構造
４２８を形成することが容易になり、このことは装置４８１の或る処理において
有利でありうる。さらに、接着剤が流体と接触しないため、接着層４９９として
検討される接着剤をさらに広範囲から選択することができる。
【０１１９】 別のマイクロ構造式装置の実施形態が図１７に示されるが、ここではマイクロ
構造式装置５２１の一部が描かれる。マイクロ構造式装置５２１はマイクロ構造
式装置４０６とほぼ同様であり、装置４０６および５２１の同じ構成要素を説明
するため同じ参照符号が使用されている。積層物構造４２１とほぼ同様の積層物
構造５２２が提供される。内部に形成された複数のマイクロ構造４２８を有する
第一の薄片４２６が積層物構造５２２に含まれる。簡単にするために、一つのマ
イクロ構造４２８だけの一部と複数のウェル４３６の一つ、すなわち第一のウェ
ル４３６ａが図１７に示されている。アクリル樹脂、ポリイミドまたはＰＥＴと
いった何らかの適切なフレキシブル回路材料から製造された第二の層または薄片
５２３が積層物構造５２２に含まれ、第一のまたは上部の平坦な表面５２６と、
積層物構造５２２の底部側表面４２３の形態の第二のまたは下部の平坦な表面と
を有する。第二の薄片５２３は接着層５２７によって第一の薄片４２６に固定さ
れているものとして示されているが、表面４２７と５２８とは熱接合または何ら
かの他の適切な手段によって互いに密封されることが認識される。カバー用薄片
４４８を伴うマイクロ構造式装置５２１が示されるが、カバー用薄片を有してい
ない装置５２１が形成されることもあり、その場合ウェル４３６は各々マイクロ
構造式装置５２１の上部側表面または外部からアクセスできることが認識される
。
【０１２０】 各マイクロ構造４２８について複数の電気的手段５３１が少なくとも部分的に
第二の薄片５２３によって保持され、その場合各ウェル４３６は対応する電気的
手段５３１を有する。さらに詳しく言うと、各電気的手段５３１は第二の薄片５
２３の上部側表面５２６上に配置される。この電気的手段５３１は各々、電極部
分５３１ａ、接点部分のパッド５３１ｂ、およびトレース部分またはトレース５
３１ｃを有する。トレース５３１ｃは、接点部分４７１ｂおよびトレース４７１
ｃに関連して前述された何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造され
、接点部分４７１ｂおよびトレース４７１ｃに関連して上記で説明された何れか
のものような何らかの適切な手段によって上部側表面５２６上に配置される。ト
レース５３１ｃは、対応するウェル４３６の下方に位置する第一の端部分と、第
一の薄片４２６に形成されていて下部側表面４２７に開いたくぼみまたは空隙５
３２の下方に位置する間隔の開いた第二の端部分とを有する。電極部分５３１ａ
はウェル４３６の下方に位置するトレース５３１ｃの第一の端部分上に配置され
た材料の層からなり、ウェル４３６の下部側表面の少なくとも一部を形成するも
のとして図１７に示されている。接点部分５３１ｂはトレース５３１ｃの第二の
端部分上に配置された材料の層からなり、好適には下部側表面４２７のくぼみ５
３２の開口全体にわたって延びる。電極部分５３１ａと接点部分５３１ｂは各々
、電極部分４７１ａに関連して前述された何れかの材料のような何らかの適切な
材料から製造され、接点部分４７１ｂおよびトレース４７１ｃに関連して上記で
説明された何れかのものような何らかの適切な手段によって形成される。
【０１２１】 マイクロ構造式装置５２１は、貫通式接点用プローブ５３７を有し、それ以外
の点では接点用プローブ組立体４０９とほぼ同様な接点用プローブ組立体（図示
しない）と共に使用される。接点用プローブ５３７は接点用プローブ４１１とほ
ぼ同様であるが、プローブ５３７は第二の薄片５２３および電気的手段５３１を
貫通できる点が異なっている。貫通式接点用プローブ５３７は鋭利な先端５３７
ａを有している。一つの接点用プローブ５３７の一部が図１７に破線で示されて
いる。接点用プローブ４１１と同様、プローブ５３７は所定のパターンをなして
支持構造４１２に配置される。
【０１２２】 第二の薄片５２３は、接点用プローブ５３７の鋭利な先端５３７ａが第二の薄
片５２３に貫通できるような厚さと硬度とを有する。下方の接点部分５３１ｂと
トレース５３１ｃとの一部も、鋭利な先端５３７ａの貫通を許容する厚さである
。接点部分５３１ｂは接点用プローブ５３７のパターンに対応するパターンをな
してマイクロ構造式装置５２１上に配置される。好適実施形態では、接点用プロ
ーブ５３７の数は少なくとも接点部分５３１ｂの数に等しい。
【０１２３】 マイクロ構造式装置５２１は上記で説明された方法で操作および使用される。
装置５２１のマイクロ構造４２８のウェル４３６内の流体を動電学的に移送する
のが望ましい場合、操作者はマイクロ構造装置５２１と接点用プローブ組立体と
の間に相対運動を発生させ、接点用プローブ５３７の鋭利な先端５３７ａが第二
の薄片５２３と接点部分５３１ｂとを貫通し、電気的手段５３１と電気的に接触
するようにする。その後、望ましい電位がウェル４３６内の流体に印加される。
穿刺式接点部分５３１ｂをマイクロ構造式装置５２１の内部に配置することで、
取扱いによって損傷されうる接点部分が露出するのを排除できる。穿刺式薄片５
２３は、積層物構造５２２の他の層を通り、装置５２１を製造するのに費用が増
すアクセス・ボアの必要性を排除する。
【０１２４】 本発明の他の実施形態では、接点用プローブ組立体４０９と共に使用されるマ
イクロ構造式装置５５１が図１８および図１９に示されている。マイクロ構造お
よび装置５５１は好適にはカード状装置であるが、リールでの保管に適した細長
い可撓装置であることもある。すなわち、マイクロ構造式装置５５１はマイクロ
構造式装置４０６と同様の寸法および形状を有することがある。装置５５１には
、第一のまたは上部の平坦な表面５５３と、上部の平坦な表面５５３から間隔の
開いた第二のまたは底部の平坦な表面５５４とを有する積層物構造５５２が含ま
れる。表面５５３および５５４は積層物構造の外部の一部を形成する。第一の層
または薄片５５７は積層物構造５５２に含まれ、プラスチックのような何らかの
適切な非導電性材料から製造される。第一の薄片５５７は、マイクロ構造式装置
５５１の個々の用途と構成に応じて比較的剛体または可撓性でありうる。また、
剛体マイクロ構造式装置５５１が望ましい場合、積層物構造５５２の他の層を、
剛体薄片５５７と共に剛体にするが、または剛体薄片５７７の代わりに剛体にす
ることもできる。第一の薄片５５７は、第一のまたは上部の表面５５８の形態の
第一の平坦な表面と、上部側表面５５８から間隔の開いた第二の平坦な表面５５
４とを有する。
【０１２５】 積層物構造５５２は、内部に形成されていて第一の薄片５５７の平行な表面５
５８および５５４に対して平行な方向に延びる少なくとも一つのマイクロ構造４
２８、好適には複数のマイクロ構造４２８を備えている。複数の３つのマイクロ
構造４２８、すなわち第一のマイクロ構造４２８ａ、第二のマイクロ構造４２８
ｂおよび第三のマイクロ構造４２８ｃが図１８に示されている。第三のマイクロ
構造４２８ｃの一部が図１９に示されている。各マイクロ構造４２８は第一の薄
片５５７に形成され、第一の薄片の平坦な表面５５４、５５８の一つを通じて開
放している。図示される実施形態では、マイクロ構造４２８は第一の薄片５５７
の上部側表面５５８上に開放している。積層物構造５５２はウェル４３６とほぼ
同様の、少なくとも一つ、かつ図示されるところでは複数の穴またはウェル５６
１を有する。すなわち、第一および第二のウェル５６１ａおよび５６１ｂは第一
のマイクロチャネル４３１の第一および第二の端に形成され、第三および第四の
ウェル５６１ｃおよび５６１ｄは第二のマイクロチャネル４３２の第一および第
二の端に形成される。ウェル５６１はマイクロ構造４２８内の他の位置に形成さ
れることもあることが認識される。例えば、第五のウェル５６１ｅは、ウェル５
６１ａと５６１ｂの間の第一のマイクロチャネル４３１の中間部分に提供される
。
【０１２６】 積層物構造５５２は、第一の薄片５５１上に位置する、プラスチックのような
何らかの適切な非導電性材料から製造された第二の層または薄片５６６を有する
。さらに詳しく言うと、第二の薄片５５６はアクリル樹脂、ポリイミドまたはＰ
ＥＴといった何らかの適切なフレキシブル回路材料から製造される。第二の薄片
５５６は、第一のまたは上部の平坦な表面５６７と、上部側表面５６７から間隔
の開いた第二のまたは下部の平坦な表面５６８とを有する。マイクロ構造式装置
５５１の一部は図１８では切断され、上部側表面５６７の一部を露出している。
第二の薄片５６６は表面５５８および５６８の熱接合といった何らかの適切な手
段によって第一の薄片５５７に固定されている。複数のボア５６９が表面５６７
および５６８を通じて延び、対応するウェル５６１の第一のまたは下部セグメン
トを形成する。
【０１２７】 上記で説明された電気的手段と同様の複数の電気的手段が少なくとも部分的に
第二の薄片５６６によって保持される。さらに詳しく言うと、この電気的手段は
第二の薄片５６６の上部側表面５６７によって保持され、単一平面上に延びる。
複数の４つの電気的手段５７６から５７９が図１８から図１９に示されている。
第一の電気的手段５７６には、電極部分５７６ａ、パッドまたは接点部分５７６
ｂ、およびトレース部分またはトレース５７６ｃが含まれる。電気的トレース５
７６ｃは、接点部分４７１ｂおよびトレース４７１ｃに関連して前述された何れ
かの材料のような何らかの適切な材料から製造され、接点部分４７１ｂおよびト
レース４７１ｃに関連して上記で説明された何れかのものような何らかの適切な
手段によって表面５６７上に配置される。トレース５７６ｃは、第一のマイクロ
構造４２８ａ、第二のマイクロ構造４２８ｂおよび第三のマイクロ構造４２８ｃ
の対応する第一のウェル５６１ａに隣接する複数の第一の端部分を有する。第三
のマイクロ構造４２８ｃの第一のウェル５６１ａに隣接するトレース５７６ｃの
第一の端部分が図１９に断面図で示されている。このトレース端部分は環状の形
状であるが、何らかの適切な形状が提供されうる。何らかの適切な形状の電極部
分が各トレース５７６ｃの第一の端部分に配置される。第三のマイクロ構造４２
８ｃの第一のウェル５６１ａの電極部分５７６ａは環状の形状であり、第二の薄
片５６６の対応するボア５６９の周囲に延びる。さらに詳しく言うと、この環状
電極部分５７６ａはウェル５６１ａの周囲に同心円状に配置される。各環状電極
部分５７６ａの中心に開口が提供され、対応するウェル５６１ａの一部を形成す
る。接点部分５７６ｂは各トレース５７６ｃの第二の端部分に配置されている。
電極部分５７６ａと接点部分５７６ｂとは各々、電極部分４７１ａに関連して前
述された何れかの材料のような何らかの適切な材料から製造され、接点部分４７
１ｂおよびトレース４７１ｃに関連して上記で説明された何れかのものような何
らかの適切な手段によって形成される。
【０１２８】 第二の電気的手段５７７は、第一の電気的手段５７６の対応する部分とほぼ同
様の構造と材料の、電極部分５７７ａ、パッドまたは接点部分５７７ｂ、および
トレース部分またはトレース５７７ｃを有する。電気的トレース５７７ｃは、各
第二のウェル５６１ｂに隣接する複数の第一の端部分と、第一の電気的手段５７
６の接点部分５７６ｂに隣接する第二の端部分とを有する。何らかの適切な形状
の電極部分５７７ａが各トレース５７７ｃの第一の端部分に配置される。図１８
から分かるように第一のマイクロ構造４２８ａの電極部分５７７ａは弓形または
馬蹄形である。すなわち、電極部分５７７ａとその下方のトレース５７７ｃの一
部とは各々、対応するウェル５６１ｂの中心線に対して約９０°の角度をなして
いる。接点部分５７７ｂは接点部分５７６ｂに隣接するトレース５７７ｃの第二
の端部分に配置されている。
【０１２９】 第三の電気的手段５７８は、第二の電気的手段５７７の対応する部分とほぼ同
様の電極部分５７８ａ、パッドまたは接点部分５７８ｂ、およびトレース部分ま
たはトレース５７８ｃを有する。電気的トレース５７８ｃは、各第三のウェル５
６１ｃに隣接する第一の端部分と、接点部分５７６ｂおよび５７７ｃに隣接する
第二の端部分とを有する。電極部分５７８ａは、対応するウェル５６１ｃに隣接
する各トレース５７８ｃの第一の端に配置され、ウェル５６１ｃの一部だけに嵌
合する。各電極部分５７８ａとその下方のトレース５７８ｃの一部は対応するウ
ェル５６１ｃの中心線に対して約３０°未満の角度をなし、ウェル内のマイクロ
チャネル４３２の入り口の正反対になるようにウェル内に配置されている。接点
部分５７８ｂは、接点部分５７６ｂおよび５７７ｂに隣接するトレース５７８ｃ
の第二の端部分に配置されている。第四の電気的手段５７９は、各々第一の電気
的手段５７６の対応する部分の材料から形成され、第一の電気的手段５７６と同
じ方法で上部側表面５６７に配置される電極部分５７９ａ、パッドまたは接点部
分５７９ｂ、およびトレース部分またはトレース５７９ｃを有する。電気的トレ
ース５７９ｃは、各第四のウェル５６１ｄに隣接する第一の端部分と、接点部分
５７６ｂ、５７７および５７８ｂに隣接する第二の端部分とを有する。電極部分
５７９ａは、対応するウェル５６１ｄに隣接するトレース５７９ｃの各第一の端
部分に配置され、図１８に示されるように、電極部分５７８ａと同様の形状を有
する。
【０１３０】 第三の層または薄片５８６は積層物構造５５２に含まれ、第二の薄片５６６上
に位置する。第三の薄片５８６は第二の薄片５６６と同様の構造、寸法および組
成であり、第一のまたは上部の平坦な表面５８７と、上部側表面５８７に平行に
延びる第二のまたは下部の平坦な表面５８８とを有する。マイクロ構造式装置５
５１の一部は図１８では切断され、上部側表面５８７の一部が露出されている。
第三の薄片５８６の下部側表面５８８は接着層５８９によって第二の薄片５６６
の上部側表面５６７に固定されるが、層５６６および５８６は熱接合のような何
らかの他の適切な手段によって互いに固定されることもある。複数のボア５９１
が、マイクロ構造式装置５５１の各ウェル５６１の第二のまたは中間部分を形成
する上部および下部側表面５８７および５８８の間に延びる。ボア５９１は各々
、第二の薄片５６６のボア５６９の内径より大きい内径を有し、ウェル５６１の
中間部分の直径はボア５６９が形成するウェルの下部部分より大きい。ボア５９
１の内径は十分に大きいので、第二の薄片５６６上に形成される電極部分５７６
ａ、５７７ａ、５７８および５７９ａはウェル５６１内の流体４５３にさらされ
る。図１８では図示されているが識別されない開口が表面５８７および５８８を
通じて形成され、第三の薄片５８６を通じた接点部分５７６ｂ、５７７ｂ、５７
８ｂおよび５７９ｂへのアクセスを可能にする。
【０１３１】 第二の薄片５６６上の電気的手段とほぼ同様の複数の電気的手段が第三の薄片
５８６によって少なくとも部分的に保持される。すなわち、複数の第五の電気的
手段５９６および複数の第六の電気的手段５９７が、積層物構造５５２によって
形成される各マイクロ構造４２８の上部側表面５８７上に保持される。簡単にす
るために、第五および第六の電気的手段５９６および５９７は、図１８および図
１９では第二のマイクロ構造４２８ｂおよび第三のマイクロ構造４２８ｃに関し
てのみ示されている。第五および第六の電気的手段５９６および５９７は上記で
説明された電気的手段５７６から５７９とほぼ同様の構造と材料である。第五の
電気的手段５９６は各々、電極部分５９６ａ、パッドまたは接点部分５９６ｂ、
およびトレース部分または５９６ｃを有する。各電気的トレース５９６ｃは、対
応する第一のウェル５６１ａに隣接する第一の端部分と、対応するウェル５６１
ａから間隔の開いた第二の端部分とを有する。各トレース５９６ｃの第一の端部
分は環状の形状であるが、何らかの適切な形状が提供され、第一のウェル５６１
ａの周囲に延びる。環状の形状のものとして示される電極部分５９６ａが各トレ
ース５９６ｃの第一の端部分の上部に配置される。各トレース５９６ｃと各電極
部分５９６ａの第一の端部分とは、対応する第一のウェル５６１ａの一部を形成
する開口をその中心に有する。接点部分５９６ｂは各トレース５９６ｃの第二の
端部分上に配置される。第六の電気的手段５９７は各々、電極部分５９７ａ、パ
ッドまたは接点部分５９７ｂ、およびトレース部分またはトレース５９７ｃを有
する。各電気的トレース５９７ｃは、対応する第五のウェル５６１ｅに隣接する
第一の端部分と、ウェル５６１ｅから間隔の開いた第二の端部分とを有する。電
極部分５９７ａは各トレース５９７ｃの第一の端部分上に配置され、第五のウェ
ル５６１ｅ内の流体に接触する。この点で、各電極部分５９７ａは上記で説明さ
れた電極部分５７７ａおよび５７８ａとほぼ同様である。接点部分５９７ｂは各
電極トレース５９７ｃの第二の端部分上に配置される。
【０１３２】 積層物構造５５２は、第三の薄片５８６上に位置する、プラスチックのような
何らかの適切な材料から製造された第四の層または薄片６０１を有する。剛体マ
イクロ構造式装置５５１が望ましい場合、薄片６０１は比較的剛体であることが
ある。第四の薄片６０１は、積層物構造５５２の上部側表面５５３からなる第一
のまたは上部の平坦な表面と、上部側表面５５３と平行に延びる第二のまたは下
部の平坦な表面６０３とを有する。下部側の層６０３は、接着層６０４または何
らかの他の適切な手段によって第三の薄片５８６の上部側表面５８７に接着され
る。複数のボア６０７は表面５５３および６０３の間に延び、マイクロ構造式装
置５５１の各ウェル５６１の第三のまたは上部部分を形成する。ボア６０７は各
々ボア５９１の内径より大きい内径を有し、その場合ウェル５６１の上部部分の
直径はウェルの下部および中間部分より大きい。ボア６０７の内径は、電極部分
５９６ａおよび５９７ａが露出してウェル内の流体と接触するのに十分に大きい
。図１８では図示されているが識別されない追加開口が表面５５３および６０３
の間に提供され、第四の薄片６０１を通じた接点部分５７６ｂ、５７７ｂ、５７
８ｂおよび５７９ｂへのアクセスを可能にする。さらに別の複数のボア６０９が
接点部分５９６ｂおよび５９７ｂと整列して表面５５３および６０３の間に延び
、第五および第六の電気的手段５９６および５９７へのアクセスを可能にする。
【０１３３】 薄片５６６、５８６および６０１の合計の厚さがウェル５６１の深さを決定す
る。第二および第三の薄片５６６および５８６は各々４０から２５０マイクロメ
ートルの範囲の厚さを有する。第四の薄片６０１は２５０マイクロメートルから
１ミリメートルの範囲の厚さを有する。図面から分かるように薄片５６６および
５８６は、厚さ部分の大きい第四の薄片６０１を裏打ちするフィルムのことがあ
る。
【０１３４】 第五の層または薄片６１１はマイクロ構造５５１に含まれカバー用層の役目を
果たす。カバー用薄片６１１は上記で説明されたカバー用薄片４４８とほぼ同様
であり、第一のまたは上部の平坦な表面６１２と、上部側表面６１２と平行な方
向に延びる第二のまたは下部の平坦な表面６１３とを有する。下部側表面６１３
は、熱接合または何らかの他の適切な手段によって第四の薄片６０１の上部側表
面５５３に固定される。開口６１６は表面６１２および６１３を通じて延び、接
点部分５７６ｂ、５７７ｂ、５７８ｂおよび５７９ｂへのアクセスを可能にする
。さらに複数のボア６１７がボア６０９と整列して表面６１２および６１３の間
に延び、接点部分５９６ｂおよび５９７ｂへのアクセスを可能にする。電気的手
段５７６から５７９および５９６から５９７およびウェル５６１の接点部分は積
層物構造５５２の上部側表面５５３からアクセスできる。カバー用層を伴わない
マイクロ構造式装置５５１が提供されることもあり、このことは本発明の範囲内
であることが認識される。
【０１３５】 必要に応じて形成される一つまたはそれ以上の検出ボア６２１は、各マイクロ
構造４２８のカバー用薄片６１１、第三および第四の薄片５８６および６０１お
よび接着層５８９および６０４の何れかまたは全てを通じて延び、マイクロ構造
４２８内の流体の検出器（図示しない）による光学的検出を容易にする。この種
のボア６２１の一つが図１９に破線で示されている。この種のボアはこの種の層
および接着剤によって提供されうる望ましくない蛍光を最小化する。
【０１３６】 マイクロ構造式装置５５１は第一および第二の薄片またはフレキシブル回路層
５６６および５８６を有するものとして示され説明されたが、電気的手段５７６
から５７９は、上記で説明された何れかの方法のような何らかの適切な方法によ
って第一の薄片５５７の上部側表面５５８上に形成され、第二の薄片５６６が除
かれることがある。また、電気的手段５７６から５７９は第三の薄片４９６の下
部側表面５８８上に形成されることもあり、本発明は、絶縁または非導電性層に
よって分離された上記で説明された種類の重なり合う電気的手段を対象とする十
分に広範なものである。
【０１３７】 操作および使用の際、マイクロ構造式装置５５１は上記で説明された何れかの
処理および方法のため電極組立体４０９と共に使用される。このため、接点用プ
ローブ４１１の丸形端４１１ａは積層物構造の上部側表面５５３を通じて延び、
接点部分５７６ｂ、５７７ｂ、５７８ｂ、５７９ｂ、５９６ｂおよび５９７ｂと
同時に嵌合する。次に適切な電位がウェル５６１内の流体４５３に印加され、マ
イクロ構造式装置５５１に形成される複数のマイクロ構造４２３によって流体を
動電学的に移動させる。
【０１３８】 この操作時、各トレース５７６ｃ、５７７ｃ、５７８ｃおよび５７９ｃによっ
て一つの接点用プローブが電気的に結合された対応する複数のウェル５６１に電
位を提供できるようになる。第五のウェル５６１ｅと第六の電気的手段５７７が
利用され、第一のマイクロチャネル４３１の第一および第二の端部分の間のマイ
クロ構造５５１内の流体の運動を支援する。対応するマイクロ構造の開口の正反
対にある電極部分５７８ａのように、ウェルのマイクロ構造４２８の開口からも
っとも遠い位置のウェルに電極部分を配置することは、動作している電極部分の
間の関連するマイクロチャネル内の流体の量を最大にするため、ウェルを出入り
する流体の動電学的運動を向上させる。電極部分５７７ａのような、弓形または
馬蹄形電極部分も同様にウェルのマイクロ構造開口の反対側に配置され、電位を
マイクロ構造のマイクロチャネルの方向に集中させる。
【０１３９】 マイクロ構造式装置５５１のウェル５６１は、マイクロ構造４２８を形成する
層以外の層に形成される。一つまたは複数のそのようなウェル５６１がマイクロ
構造４２８を形成する層に存在しない場合、このウェル５６１を、例えば穴開け
操作によって、さらに容易に製造できることが発見されている。そのように形成
されるウェル５６１の深さは、積層物構造５５２内のこの種の他の層の厚さと数
によって決定される。
【０１４０】 第二および第三の薄片５６６および５８６である、二つのフレキシブル回路層
を積層物構造５５２に含めることで、複雑および／または稠密なパターンの電極
および電気的トレースをマイクロ構造式装置５５１に形成することが可能になる
。例えば、一つのこの種のフレキシブル回路上のトレースが他のこの種のフレキ
シブル回路上のトレースの上方または下方に延び、積層物構造５５２の薄片の一
つによってトレースが互いに電気的に絶縁されることがある。絶縁分離層は交差
するトレース間の混線（ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ）を最小限にする。電極、電気的
トレースおよび接点パッドはまた、マイクロチャネルまたはマイクロ構造４２８
の他の部分の上方または下方で交差することもある。こうした多層電気的パター
ンによって、さらに多数のマイクロ構造４２８および／またはさらに精巧なマイ
クロ構造の設計を、所与の表面積のマイクロ構造式装置５５１に提供できるよう
になる。第一および第二のフレキシブル回路によって、一つより多数の接点用プ
ローブが電位を特定のウェル５６１またはマイクロ構造４２８の他の部分に印加
することも可能になる。例えば、第一の電気的手段５７６または第五の電気的手
段５９６の何れかによってマイクロ構造式装置５５１の第一のウェル５６１ａ内
の流体４５３に電位が印加される。フレキシブル回路の多数の層はまた、図１８
で接点部分５７６ｂ、５７７ｂ、５７８ｂおよび５７９ｂによって示されるよう
に、装置の一つの側面に沿った接点部分の配置を容易にする。
【０１４１】 第二および第三の薄片５６６および５８６上の電極および電気的トレースの例
示される形状が多数の方法で結合され、多様なマイクロ構造式装置５５１を提供
することが認識される。このため、電極部分は望ましい寸法とされ、マイクロ構
造４２８のウェルまたは他の部分に形成される。一つかそれ以上の電位が二者択
一的または他の方法でウェルに印加されるように、各ウェルに一つかそれ以上の
電極部分が形成されることがある。一つのトレースが使用され、電位を一つのウ
ェルまたは複数のウェルに与えることがある。本発明のマイクロ構造式装置の他
の実施形態では、二つより多数のフレキシブル回路層が形成されることもある。
【０１４２】 上記で説明された種類の電気的手段が内部に一体化されていなくて装置５５１
とほぼ同様のマイクロ構造式装置が提供されることがある。例えば、フレキシブ
ル回路層５６６および５８６が装置５５１から除去され、マイクロ構造４２８と
ウェル５６１とは提供するが電気的手段５７６から５７９および５９６から５９
７は提供しないことがある。
【０１４３】 本発明は、第一の薄片の第一および第二の平行な表面に平行な方向に延びる少
なくとも一つのマイクロ構造を備える第一の薄片を有する積層物構造を備えるマ
イクロ構造式装置として広範に特許請求される。積層物構造は、少なくとも一つ
のマイクロ構造と流体連通する複数のウェルの少なくとも一部を形成する、第一
の薄片または第二の薄片の複数の間隔の開いたボアを備えている。上記で説明さ
れた種類の電気的手段が複数のウェルの各々について積層物構造によって保持さ
れる。必要に応じて、第一の薄片は追加マイクロ構造を備え、積層物構造はその
薄片の一つに追加の複数の間隔の開いたボアを備え、この追加マイクロ構造と流
体連通する追加の複数のウェルの少なくとも一部を形成する。必要に応じて提供
される追加電気的手段は追加の複数のウェルの各々について積層物構造によって
保持されることがあり、その場合追加電気的手段は最初に挙げた電気的手段上に
配置され、最初に挙げた電気的手段と電気的に絶縁される。薄片構造の絶縁層が
、必要に応じて最初に挙げた電気的手段と追加電気的手段の間に配置される。
【０１４４】 本明細書で言及された全ての公報および特許出願は、個々の公報または特許出
願を引用によって本明細書の記載に援用することを特に個別に示したのと同様に
、引用によって本明細書の記載に援用する。 本発明は完全に説明されたが、当業者には、多くの変更および修正が添付の請
求項の精神と範囲から離れることなくなされることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明の連続形式マイクロチャネル装置の積層物構造の実施例の一部を示す略
図である。
【図１Ｂ】 薄層板を示す展開図での図１Ａの実施例の一部の略図である。
【図２Ａ】 本発明の連続形式マイクロチャネル装置の積層物構造の別の実施例の一部を示
す略図である。
【図２Ｂ】 積層物を示す展開図での図２Ａの実施例の一部の略図である。
【図３Ａ】 標準投入クロスとして構成されたマイクロチャネル構造の二つの別の実施例の
平面図の略図で、分離用チャネルが曲線（図３Ａ）または折れ曲がり部（図３Ｂ
）になり、分離流れ経路の長さ部分を延ばしている。
【図３Ｂ】 標準投入クロスとして構成されたマイクロチャネル構造の二つの別の実施例の
平面図の略図で、分離用チャネルが曲線（図３Ａ）または折れ曲がり部（図３Ｂ
）になり、分離流れ経路の長さ部分を延ばしている。
【図３Ｃ】 折れ曲げられて分離流れ経路の長さ部分を延ばした分離用チャネルから、４つ
の試薬をサンプル流れ経路の上流に導入するマイクロチャネル構造の実施例の平
面図の略図である。
【図４】 本発明の連続形式マイクロチャネル装置の実施例の長さ部分の一部の平面図の
略図で、一連のマイクロチャネルアレイのうち二つを示す。
【図５】 図１Ａに示す全体積層物構造を有する細長い可撓フィルム積層物を構築する方
法を示す斜視図の略図である。
【図６】 図２Ａに示す全体積層物構造を有する細長い可撓フィルム積層物を構築する方
法を示す側面図の略図である。
【図７ａ】 フレキシブル回路薄層板を使用して製造した本発明による装置の実施例の詳細
を示す断面図の略図である。
【図７ｂ】 フレキシブル回路薄層板を使用して製造した本発明による装置の実施例の詳細
を示す断面図の略図である。
【図８ａ】 フレキシブル回路薄層板を使用して製造した本発明による装置の別の実施例の
詳細を示す図７ａ、図７ｂのような略図である。
【図８ｂ】 フレキシブル回路薄層板を使用して製造した本発明による装置の別の実施例の
詳細を示す図７ａ、図７ｂのような略図である。
【図９】 レセプタ結合アッセイの実行に好適な本発明の連続形式積層物装置に構築でき
るマイクロ構造構成を示す略図である。
【図１０】 酵素アッセイの実行に好適な本発明の連続形式積層物装置に構築できるマイク
ロ構造構成を示す略図である。
【図１１ａ】 一連のマイクロチャネルアレイのうち二つを示す、本発明の連続形式マイクロ
構造式装置のベース用薄層板の実施例の長さ部分の一部の略図である。各マイク
ロチャネルアレイには、図９を参照して説明したように、レセプタ結合アッセイ
を実行するためそれぞれ構成した４つのマイクロ構造を含む。
【図１１ｂ】 一連の電極および電気接点レイアウトのうち二つを示すフレキシブル回路積層
物の長さ部分の一部の略図で、レイアウトはそれぞれ図１１ａに示すマイクロチ
ャネルアレイとして構成される。
【図１１ｃ】 図１１ｂのフレキシブル回路積層物を図１１ａのベース用薄層板に積層するこ
とで構築する、本発明の連続形式の細長い積層物マイクロ構造式装置実施例の長
さ部分の一部の略図である。
【図１２】 本発明の積層物マイクロ構造式装置と、それと共に使用する接触プローブ組立
体の等角図である。
【図１３】 図１２の線１３−１３に沿ってみた図１２の積層物マイクロ構造式装置と、そ
れと共に使用する接触プローブ組立体の別の実施例の断面図である。
【図１４】 本発明の積層物マイクロ構造式装置の別の実施例と、それと共に使用する接触
プローブ組立体の別の実施例の図１３に似た断面図である。
【図１５】 本発明の積層物マイクロ構造式装置のさらに別の実施例の平面図である。
【図１６】 図１５の線１６−１６に沿ってみた図１５の積層物マイクロ構造式装置の断面
図である。
【図１７】 本発明の積層物マイクロ構造式装置と、それと共に使用する接点／プローブの
さらに別の実施例の図１３に似た断面図である。
【図１８】 本発明の積層物マイクロ構造式装置の別の実施例の一部切欠平面図である。
【図１９】 図１８の線１９−１９に沿ってみた図１８の積層物マイクロ構造の断面図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１および第２縁で拘束される幅と、第１および第２端部で
    拘束される長さを持つ細長いフィルムラミネートからなり、前記細長いフィルム
    ラミネートは、その中に複数のマイクロ構造を配置し、前記マイクロ構造はそれ
    ぞれ、マイクロフルイドプロセスで少なくとも１つのステップを実行するよう構
    成されている連続形式マイクロ構造アレイ装置。
  2. 【請求項２】 前記複数のマイクロ構造は、マイクロフルイドプロセスのス
    テップセットを実行するよう構成されたマイクロチャネルセットからなる複数の
    マイクロ構造アレイとして配置されることを特徴とする請求項第１項記載の連続
    形式マイクロ構造アレイ装置。
  3. 【請求項３】 前記細長いフィルムラミネートは第１薄層板からなり、前記
    マイクロ構造は前記第１薄層板に形成された少なくとも１個のマイクロチャネル
    からなることを特徴とする請求項第１項記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記細長い薄層板は前記第１薄層板に固定された表面を持つ
    第２薄層板からさらになり、前記第２薄層板は前記マイクロチャネルの少なくと
    も一部を密閉することを特徴とする請求項第３項記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記細長いフィルムラミネートは、第１および第２密閉薄層
    板の間に挟まれた間隔薄層板からなり、前記マイクロ構造はそれぞれ前記間隔薄
    層板中のスリットとして形成された少なくとも１個のマイクロチャネルからなり
    、前記密閉薄層板は前記マイクロ構造の少なくとも一部を密閉することを特徴と
    する請求項第１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記第１薄層板に隣接する柔軟な回路ラミネートからさらに
    なり、前記柔軟回路ラミネートは、前記マイクロ構造に媒体を供給される時、エ
    レクトロフロー媒体に接触するよう構成された少なくとも１個の電極からなるこ
    とを特徴とする請求項第３項記載の装置。
  7. 【請求項７】 中に複数のマイクロ構造を持つラミネート装置を作る方法で
    、前記マイクロ構造はそれぞれ、マイクロフルイドプロセスで少なくとも１つの
    ステップを実行するよう構成され、前記方法は、第１表面を持つ第１薄層板中で
    前記マイクロ構造を形成し、第２表面を持つ第２薄層板を提供し、第１および第
    ２薄層板の少なくとも一方に複数の開口を作り、第１薄層板の第１表面と第２薄
    層板の第２表面を並置してラミネート構造を形成するステップからなり、前記開
    口はそれぞれ前記マイクロ構造の１つと流体流通することを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 前記第１薄層板に隣接する柔軟な回路ラミネートの表面を並
    置するステップからさらになり、前記柔軟な回路ラミネートは複数の電極からな
    り、前記電極はそれぞれ前記マイクロ構造に媒体を供給されるとき、エレクトロ
    フロー媒体に接触するよう構成されることを特徴とする請求項第７項記載の方法
    。
  9. 【請求項９】 前記形成ステップは、第１薄層板をエンボス加工してその中
    に前記マイクロ構造を形成するステップを含むことを特徴とする請求項第７項記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 前期形成ステップは、エンボス加工ステップ後、第１薄層
    板を養生するステップを含むことを特徴とする請求項第９項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 連続送りオペレーションで、第１薄層板を第１ロールから
    供給し、第２薄層板を第２ロールから供給するステップからさらになる請求項第
    ７項記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ラミネート構造を切断して、それぞれがその上に複数のマ
    イクロ構造を持つ複数の分散装置を形成するステップからさらになる請求項第１
    １項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 マイクロフルイドプロセスを実行するための方法で、前記
    方法は中に複数のマイクロ構造を持つフィルムラミネートを提供するステップか
    らなり、前記マイクロ構造はそれぞれマイクロフルイドプロセスの少なくとも１
    ステップを実行するよう構成され、前記マイクロ構造はそれぞれ検出領域からな
    り、前記マイクロフルイドプロセスの前記ステップ途中で生成される信号を検出
    することができるディテクタを備え、前記フィルムラミネートと前記ディテクタ
    との間で相対移動を生じさせ、前記検出領域を前記ディテクタの検出野に入れる
    ことを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 マイクロフルイドプロセスを実行するための装置で、前記
    装置は中に複数のマイクロ構造を持つ細長いフィルムラミネートからなり、前記
    マイクロ構造それぞれマイクロフルイドプロセスの少なくとも１ステップを実行
    するよう構成され、前記マイクロ構造はそれぞれ検出領域と、 前記マイクロフルイドプロセスの前記ステップ途中で精製される信号を検出す
    ることができるディテクタと、 前記細長いフィルムラミネートまたは前記ディテクタを互いに相対移動させ、
    前記検出領域を前記ディテクタの検出野に入れる手段とからなる装置。
  15. 【請求項１５】 プラスチック素材の第１薄層板を持つラミネート構造から
    なる所定のパターンの電極支持構造から延びる第１および第２接触プローブと共
    に用いるマイクロ構造装置で、第１薄層板は第１および第２の間隔をあけた平行
    面を持ち、第１薄層板は第１および第２の平行面に平行な方向に延びる少なくと
    も１個のマイクロ構造を備え、ラミネート構造は、流体を受けて少なくとも１個
    のマイクロ構造と連通するよう適合された第１および第２の間隔をあけたウェル
    を持ち、ラミネート構造は非導電素材の第２薄層板を持ち、電気手段は第１およ
    び第２のウェルのそれぞれについて第２薄層板が少なくとも部分的に支持し、電
    気手段はそれぞれ、それぞれのウェルの流体と連通する電極部分と、それぞれの
    ウェルから間隔をあけ、それぞれのウェルの流体と流体連通しない接触部分を持
    ち、接触部分は接触プローブの所定のパターンに対応するパターンのラミネート
    構造に配置され、これによって、第１および第２の接触プローブをそれぞれの接
    触部分と接触させ、第１および第２ウェルに設けた流体に所望の電位を提供でき
    る装置。
  16. 【請求項１６】 各接触部分はラミネート構造の外部からアクセス可能なこ
    とを特徴とする請求項第１５項記載の装置。
  17. 【請求項１７】 第２の薄層板は第１および第２の間隔をあけた平行面を持
    ち、各電極部分は第２薄層板の第１面に隣接し、各接触部分は第２薄層板の第２
    面に隣接することを特徴とする請求項第１６項記載の装置。
  18. 【請求項１８】 第１および第２の電気手段はそれぞれ第２薄層板の第１お
    よび第２面の間を延びて、各接触部分がそれぞれの電極部分の下に来るようにす
    ることを特徴とする請求項第１７項記載の装置。
  19. 【請求項１９】 第１および第２電気手段はそれぞれ、接触部分を電極部分
    に電気接続するトレース部分を含むことを特徴とする請求項第１６項記載の装置
    。
  20. 【請求項２０】 第１および第２の電気手段それぞれの電極部分は、それぞ
    れのウェルの底に配置されることを特徴とする請求項第１９項記載の装置。
  21. 【請求項２１】 第２薄層板は第１および第２の間隔をあけた平行面を持ち
    、各電極部分は第２薄層板の第１面に隣接し、各接触部分は第２薄層板の第２面
    に隣接し、各トレース部分は第２薄層板の第１および第２面の間を横に延びるこ
    とを特徴とする請求項第２０項記載の装置。
  22. 【請求項２２】 ラミネート構造は、第１および第２の間隔をあけた平行面
    を持ち、第１および第２ウェルはそれぞれ第１面からアクセス可能で、第１およ
    び第２ウェルの接触部分はそれぞれ第２面からアクセス可能であることを特徴と
    する請求項第１６項記載の装置。
  23. 【請求項２３】 ラミネート構造は、第１および第２の間隔をあけた平行面
    を持ち、第１および第２ウェルのそれぞれと第１および第２ウェルの接触部分の
    それぞれは第１面からアクセス可能であることを特徴とする請求項第１６項記載
    の装置。
  24. 【請求項２４】 第１および第２貫通接触プローブと共に使用する請求項第
    １５項記載の装置で、第２薄層板は、第１および第２貫通接触プローブを第２薄
    層板に貫通させ、第１および第２貫通接触プローブが第１および第２電気手段の
    接触部分と電気的に係合するような材料で作られていることを特徴とする請求項
    １５に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 ラミネート構造は、第１および第２ウェルに重なり、第１
    および第２ウェル中の流体を密封的に密閉する第３薄層板を持つことを特徴とす
    る請求項第１６項記載の装置。
  26. 【請求項２６】 追加第１および第２接触プローブと共に用いる請求項第１
    ５項記載の装置で、第１薄層板は追加マイクロ構造を備え、ラミネート構造は追
    加マイクロ構造と流体連通する追加第１および第２の間隔をあけたウェルを持ち
    、追加第１および第２電気手段は、追加第１および第２ウェルについて第２薄層
    板が少なくとも部分的に支持する装置。
  27. 【請求項２７】 追加第１および第２接触プローブと共に用いる請求項第１
    ５項記載の装置で、第１薄層板は追加マイクロ構造を備え、ラミネート構造は追
    加マイクロ構造と流体連通する追加第１および第２の間隔をあけたウェルを持ち
    、ラミネート構造は第２薄層板に隣接して配置される非導電素材の第３薄層板を
    持ち、追加第１および第２電気手段は、追加第１および第２ウェルについて第３
    薄層板が少なくとも部分的に支持する装置。
  28. 【請求項２８】 第２薄層板は第１薄層板に重なり、第３薄層板は第２薄層
    板に重なることを特徴とする請求項第２７項記載の装置。
  29. 【請求項２９】 第１および第２ウェルおよび追加第１および第２ウェルは
    第２薄層板および第３薄層板を通って延びることを特徴とする請求項第２８項記
    載の装置。
  30. 【請求項３０】 第１および第２ウェルは第２薄層板を通って延びることを
    特徴とする請求項第１５項記載の装置。
  31. 【請求項３１】 電極部分の少なくとも１つが環状で、それぞれのウェル周
    囲を延びることを特徴とする請求項第３０項記載の装置。
  32. 【請求項３２】 プラスチック素材の外部と第１薄層板を持つラミネート構
    造からなる所定のパターンの電極支持構造から延びる第１および第２接触プロー
    ブと共に用いるマイクロ構造装置で、第１薄層板は第１および第２の間隔をあけ
    た平行面を持ち、第１薄層板は第１および第２の平行面に平行な方向に延びる第
    １および第２のマイクロ構造を備え、ラミネート構造は流体を受けるよう適合さ
    れた第１および第２のウェルを持ち、第１ウェルは第１マイクロ構造と流体連通
    し、第２ウェルは第２マイクロ構造と流体連通し、ラミネート構造は、それぞれ
    が非導電素材の第２薄層板および第３薄層板を持ち、第１電気手段は第１ウェル
    について第２薄層板が少なくとも部分的に支持し、第２電気手段は第２ウェルに
    ついて第３薄層板が少なくとも部分的に支持し、電気手段はそれぞれ、それぞれ
    のウェルの流体と連通する電極部分と、それぞれのウェルから間隔をあけ、それ
    ぞれのウェルの流体と連通しない接触部分を持ち、接触部分は接触プローブの所
    定のパターンに対応するパターンのラミネート構造に配置され、これによって、
    第１および接触プローブをそれぞれの接触部分と接触させ、第１および第２ウェ
    ルに設けた流体に所望の電位を提供できる装置。
  33. 【請求項３３】 第２薄層板は第１薄層板に重なり、第３薄層板は第２薄層
    板に重なることを特徴とする請求項第３２項記載の装置。
  34. 【請求項３４】 第１および第２ウェルは第２薄層板および第３薄層板を通
    って延びることを特徴とする請求項第３３項記載の装置。
  35. 【請求項３５】 電極部分の少なくとも１つが環状で、それぞれのウェル周
    囲を延びることを特徴とする請求項第３４項記載の装置。
  36. 【請求項３６】 第１および第２電気手段はそれぞれ、接触部分を電極部分
    に電気接続するトレース部分を含み、第２電気手段のトレース部分は第１電気手
    段のトレース部分に重なり、第１電気手段のトレース部分から第３薄層板によっ
    て電気的に絶縁されることを特徴とする請求項第３３項記載の装置。
  37. 【請求項３７】 ラミネート構造は、第１および第２ウェルに重なり、第１
    および第２ウェル中の流体を密封的に密閉する第４薄層板を持つことを特徴とす
    る請求項第３２項記載の装置。
  38. 【請求項３８】 プラスチック素材の第１薄層板を持つラミネート構造から
    なる所定のパターンの電極支持構造から延びる第１および第２接触プローブと共
    に用いるマイクロ構造装置で、第１薄層板は第１および第２の間隔をあけた平行
    面を持ち、第１薄層板は第１および第２の平行面に平行な方向に延びる少なくと
    も１個のマイクロ構造を備え、ラミネート構造は非導電素材の第２薄層板を持ち
    、第２薄層板は、第１および第２の間隔をあけた表面を持ち、流体を受けるよう
    適合され少なくとも１個のマイクロ構造と流体連通する複数のウェルの少なくと
    も一部を形成するため、その第１および第２平行面を通って延びる複数の間隔を
    あけたボアを備え、電気手段は複数のウェルのそれぞれについてラミネート構造
    によって支持され、電気手段はそれぞれ、それぞれのウェルの流体と連通する電
    極部分と、それぞれのウェルから間隔をあけ、それぞれのウェルの流体と連通し
    ない接触部分を持ち、接触部分は接触プローブの所定のパターンに対応するパタ
    ーンのラミネート構造に配置され、これによって、第１および第２接触プローブ
    を接触部分と接触させ、複数の第２ウェルに設けた流体に所望の電位を提供でき
    る装置。
  39. 【請求項３９】 第１薄層板は追加のかかるマイクロ構造を備え、第２薄層
    板は、追加マイクロ構造と流体連通する追加複数ウェルの少なくとも一部を形成
    するため、追加のこのような間隔をあけた複数のボアを備え、追加のこのような
    電気手段は追加複数ウェルのそれぞれについてラミネート構造によって支持され
    、追加電気手段は第１電気手段に重なり、第１電気手段から電気的に絶縁される
    ことを特徴とする請求項第３３項記載の装置。
  40. 【請求項４０】 ラミネート構造は、第１および追加電気手段の間に配置さ
    れた非導電素材の第３薄層板を含むことを特徴とする請求項第３９項記載の装置
    。
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