取り外し可能マイクロ流体フローセル
反応を実行するために取り外し可能部材と取り外し可能な形で接続するマイクロ流体フローセル。マイクロ流体フローセルデバイスは、接続される位置にある場合に取り外し可能部材とともに反応チャンバを形成する少なくとも１つの反応部分を含む。マイクロ流体フローセルは、中に流体を受け入れ、反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れ部分を含む。マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にあるときに、セルは、流体受け入れ部分内の流体を反応チャンバに流すように適合される。このマイクロ流体フローセルを含むデバイス、システム、および方法も開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、マイクロ流体力学の分野に関する。より具体的には、本発明は、流体を推進することを可能にする取り外し可能マイクロ流体フローセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を推進するマイクロ流体デバイスは、当業では既知である。これらのデバイスは、一般に、試薬などの流体を特定の反応領域または反応チャンバへ推進するための回路またはフローネットワークを備える。このようなマイクロ流体デバイスが比較的複雑であることを考えると、標準検出技術を使用できないため、前述の反応の検出は通常は厄介な作業である。
【０００３】
マイクロアレイは、一方のパートナーが溶液中にあり、他方が表面に付着している二分子相互作用を伴う（非特許文献１、非特許文献２）。正の相互作用が生じるためには、溶液相パートナーと表面相パートナーとの間に遭遇がなければならない。このような遭遇は、拡散、静電気引力、磁気的閉じ込め、および強制流または指向流などの複数の現象により推進することが可能であろう。ほとんどの従来のマイクロアレイにおいては、拡散が主要な推進力となっている。しかし、これは、３時間から１６時間ほどの時間を要する低速プロセスである（非特許文献３）。静電気引力を使用するシステムでは、電極上に形成されたアレイにおいてハイブリダイゼーション（ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）が高速化されることが実証された（特許文献１）。しかし、これらのシステムでは、低イオン強度溶液が使用されなければならない。Ｗａｎｇらは、マイクロ流体回路と組み合わせた専用設計のアレイを使用して、検体をマイクロアレイ表面に流すことにより動的ＤＮＡハイブリダイゼーションを実現できることを実証した（非特許文献４）。
【０００４】
過去１０年の間に、ＤＮＡマイクロアレイは、ゲノムおよびプロテオーム研究の強力なツールとなった。マイクロアレイにより、数千個にのぼる核酸プローブを非常に小さな固相担体（ミリメートルスケール）、一般的にはスライドガラス上にスポットすることができる（非特許文献５、非特許文献６、非特許文献３、非特許文献７）。
【０００５】
シグナル変換を使用して生体分子の高速同定を行うようにマイクロアレイ技術を適用する研究が最近行われたが、これによると、生体分子は固相担体上に結合されている特定のプローブに結合する（非特許文献８、非特許文献９、非特許文献１０、非特許文献１１、非特許文献１２、非特許文献１３）。このような高速同定は、診断および法医学的な目的、食品および水質検査、さらには、病原体の高速な検出および同定を行う上で重要である。Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社のＧｅｎｅｃｈｉｐ（商標）または特注のスライドガラス技術などの古典的なＤＮＡマイクロアレイは、核酸検出に１８時間ものハイブリダイゼーション時間を要する。そのため、これらの方法は、高速の分子的試験には不向きである。
【０００６】
ハイブリダイゼーション反応を高速化するために、能動的なハイブリダイゼーションシステムを実現するか、または受動的なシステムにおけるハイブリダイゼーションの動的特性（ｄｙｎａｍｉｃｓ）を高めるいくつかのアプローチが展開された。電極表面に固定化された捕捉プローブ上に核酸検体を引き付けるために電場が使用された（特許文献２、特許文献３、非特許文献１４、非特許文献１５）。このようなシステムでは、高速の（数分程度の）ＤＮＡハイブリダイゼーションが可能であるが、高価なハイブリダイゼーション機器および読取装置（ｒｅａｄｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）を必要とする。
【０００７】
標的物がプローブの上を流れる貫流システムでは、検体とプローブとの間の相互作用の可能性が高められる。Ｗａｎｇらは、マイクロアレイに関連するマイクロ流体回路の使用を開示し、より小さなハイブリダイゼーションチャンバを貫流ハイブリダイゼーションと併用することにより、ハイブリダイゼーション速度が向上することを実証した（非特許文献４）。
【０００８】
マイクロ流体力学は、様々な用途に対し適用される微視的管状材内でごく少量を移動することを可能にする新興の技術である。チャネルおよびチャンバは、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などのシリコン、硬質プラスチック、または軟質エラストマーの基体部にマイクロ加工される（非特許文献１６、非特許文献１７）。流体推進及び制御弁は、回路の様々なセグメント内への液体の順次的な流動を可能にするように設計されている。ハイブリッド形成のための、様々なマイクロ流体技術を使用する多くのマイクロ流体システムがセットアップされている（非特許文献４、非特許文献１８、非特許文献１９）。しかし、これらの技術は、複雑であり、試作品製作に費用がかかり、またバイオプローブのアレイ化およびハイブリダイゼーション信号の検出用に特注のシステムを必要とする。Ｎｏｅｒｈｏｌｍらは、可塑性重合体に彫り込んだマイクロ流体回路を開発した（非特許文献２０）。マイクロアレイは、彫り込まれたハイブリダイゼーションチャンバのプラスチック表面上に直接スポットされた。したがって、このシステムは特殊なマイクロアレイ支持体を必要とし、したがって、市販のアレイスキャナ上で読み取ることができない。ＳｐｕｔｅとＡｄｅｙ（特許文献４）は、ハイブリダイゼーション用の三次元流体構造について記載しているが、このシステムは、複数の層のマイクロ流体構造を必要とする。
【０００９】
マイクロアレイは、微生物（例えば、細菌、ウイルス、寄生虫、および菌類）、ヒト、動物、および植物の遺伝分析を含む、ゲノミクスのすべての分野において潜在用途がある、核酸の高速多重検出のための有望技術を構成する。現在のところ、マイクロアレイ上のハイブリダイゼーションプロトコルは低速であり、熟練者が実行する必要があり、したがって、ポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ）検査などの高速診断用途には適しない。マイクロ流体技術とマイクロアレイ技術を組み合わせることにより、マイクロアレイのハイブリダイゼーションおよび検出を自動化し、スピードアップする鮮やかな解決策が実現する。このような関連については、すでに説明されているが、複雑で費用のかかるマイクロ流体プラットフォームを必要とする。
【００１０】
したがって、改善されたマイクロ流体フローセル、改善されたマイクロ流体デバイス、改善されたマイクロ流体法、および改善されたマイクロ流体システムを実現する必要がある。
【００１１】
したがって、マイクロアレイ分析を実行する高速で、効率がよく、信頼性が高く、低コストの方法が必要である。
【００１２】
本発明は、これらの要件および他の要件を満たすことを意図している。
【特許文献１】米国特許第６，０９９，８０３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２４５，５０８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２５８，６０６号明細書
【特許文献４】国際公開第０３／０５２４８号パンフレット
【非特許文献１】Ｈｏｗｂｒｏｏｋら、２００３ Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｔｏｄａｙ、８：６４２〜６５１頁
【非特許文献２】ＫｕｓｎｅｚｏｗおよびＨｏｈｅｉｓｅｌ、２００３年、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｒｅｃｏｇｎｉ．１６：１６５〜１７６頁
【非特許文献３】Ｍａｕｇｈａｎら、２００１年、Ｊ．Ｐａｔｈｏｌ．、１９５：３〜６頁
【非特許文献４】Ｗａｎｇら、２００３年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７５：１１３０〜１１４０頁
【非特許文献５】Ｂｒｙａｎｔら、２００４年、Ｌａｎｃｅｔ Ｉｎｆｅｃｔ．Ｄｉｓ．、４：１００〜１１１頁
【非特許文献６】Ｈｅｌｌｅｒ、２００２年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．、４：１２９〜１５３頁
【非特許文献７】Ｐｉｒｒｕｎｇ、２００２年、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．、４１：１２７６〜１２８９頁
【非特許文献８】Ｍｉｋｈａｉｌｏｖｉｃｈら、２００１年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、３９：２５３１〜２５４０頁
【非特許文献９】Ｃｈｉｚｈｉｋｏｖら、２００１年、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、６７：３２５８〜３２６３頁
【非特許文献１０】Ｃｈｉｚｈｉｋｏｖら、２００２年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、４０：２３９８〜２４０７頁
【非特許文献１１】Ｗａｎｇら、２００２年、ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｌｅｔｔ．、２１３：１７５〜８２頁
【非特許文献１２】Ｌｏｙ ら、２００２年、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、６８：５０６４〜５０８１頁
【非特許文献１３】Ｗｉｌｓｏｎら、２００２年、Ｍｏｌ．Ｃｅｌｌ．Ｐｒｏｂｅｓ、１６：１１９〜１２７頁
【非特許文献１４】Ｗｅｉｄｅｎｈａｍｍｅｒら、２００２年、Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．、４８：１８７３〜１８８２頁
【非特許文献１５】Ｗｅｓｔｉｎら、２００１年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、３９：１０９７〜１１０４頁
【非特許文献１６】Ｂｏｕｓｓｅら、２０００年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｓｔｒｕｃｔ．、２９：１５５〜１８１頁
【非特許文献１７】Ａｎｄｅｒｓｏｎら、２０００年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７２：３１５８〜３１６４頁
【非特許文献１８】Ｌｅｎｉｇｋら、２００２年、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、３１１：４０〜４９頁
【非特許文献１９】Ｆａｎら、１９９９年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７１：４８５１〜４８５９頁
【非特許文献２０】Ｎｏｅｒｈｏｌｍら、２００４年、ＬａｂＣｈｉｐ ４：２８〜３７頁
【非特許文献２１】Ｃａｎａｐｕら、２０００年、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈ．Ｓｙｓｔ．、９：１８１〜１８９頁）
【非特許文献２２】Ｕｎｇｅｒら、２０００年、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２８８：１１３頁
【非特許文献２３】Ｌｉｕら、２００２、Ｊ．ＭＥＭＳ、１１：４５〜５３頁
【非特許文献２４】Ｍａｄｏｕら、２００１年、Ｓｅｎｓｏｒ Ａｃｔｕａｔ．Ａ、９１：３０１〜３０６頁
【非特許文献２５】Ｄｕｆｆｙら、１９９８年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：４９７４〜４９８４頁
【非特許文献２６】Ｂａｖｙｋｉｎら、２００１年、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、６７：９２２〜９２８頁
【非特許文献２７】Ｂｅｋａｌら、２００３年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、４１：２１１３〜２１２５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、改善されたマイクロ流体フローセル、改善されたマイクロ流体デバイス、改善されたマイクロ流体法、および改善されたマイクロ流体システムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
より具体的には、本発明の一態様によれば、取り外し可能部材と取り外し可能な形で接続しそれらの間で反応を行わせるためのマイクロ流体フローセルが実現され、マイクロ流体フローセルは、マイクロ流体フローセルと取り外し可能部材とが接続される位置にある場合に取り外し可能部材とともに反応チャンバを形成する少なくとも１つの反応部分と、中に流体を受け入れ、反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れ部分とを含み、マイクロ流体フローセルと取り外し可能部材とが接続される位置にあるときに、マイクロ流体フローセルは、流体受け入れ部分内の流体が反応チャンバに流れるように適合される。
【００１５】
一実施形態では、マイクロ流体流は、さらに、流体受け入れ部分と反応チャンバとの間を流体連通させる導管を備える。
【００１６】
一実施形態では、マイクロ流体流は、さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、別々の流体受け入れ部分のそれぞれがそれぞれに流体を受け入れ、別々の流体受け入れ部分のそれぞれが共通の反応チャンバと流体連通する。一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、複数の別々の導管を備え、それぞれの別々の導管はそれぞれの流体受け入れ部分と共通の反応チャンバとの間を流体連通させる。一実施形態では、複数の別々の導管は、それらと流体連通させるための弁で会合し、この弁は共通の反応チャンバと流体連通する。一実施形態では、反応チャンバと弁との間の流体連通は、共通のチャネルにより実現される。
【００１７】
一実施形態では、反応部分は、反応キャビティを含む。一実施形態では、このキャビティは、凹部と少なくとも１つの溝からなるグループから選択された構造を含む。
【００１８】
一実施形態では、流体受け入れ部分は、試薬チャンバを含み、流体は試薬を含む。
【００１９】
一実施形態では、流体受け入れ部分は、マイクロ流体フローセル内に形成された流体受け入れチャンバを含む。
【００２０】
一実施形態では、流体受け入れ部分は、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続された位置にある場合に、取り外し可能部材とともに流体受け入れチャンバを形成する流体受け入れキャビティを含む。
【００２１】
一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に導管が形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、導管キャビティを含み、導管キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に導管を形成する。
【００２２】
一実施形態では、前記複数の導管のうちの少なくとも１つは、マイクロ流体フローセル内に形成される。他の実施形態では、複数の導管のうちの少なくとも１つは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合にマイクロ流体フローセル内の導管により形成される。
【００２３】
一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に弁が形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、弁キャビティを含み、弁キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に弁を形成する。
【００２４】
一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に共通のチャネルが形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、共通のチャネルキャビティを含み、共通のチャネルキャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に共通のチャネルを形成する。
【００２５】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、複数の流体受け入れ部分のそれぞれの流体受け入れ部分は共通の管路と流体連通し、共通の管路は反応チャンバと連通する。他の実施形態では、別々の流体受け入れ部分は、共通の管路の共通の部分で会合する１対の細長いボアを含む。一実施形態では、共通の部分は、弁を含む。他の実施形態では、マイクロ流体フローセル内に共通の管路が形成される。一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、共通の管路キャビティを含み、共通の管路キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に共通の管路を形成する。一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に１対の細長いボアが形成される。一実施形態では、細長いボアは、接続される位置にある場合にマイクロ流体フローセルと取り外し可能部材とにより定められる、相補的な細長いボア部分により形成される。一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に弁が形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、弁キャビティを含み、弁キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に弁を形成する。
【００２６】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、反応チャンバと流体連通する分注部分を含む。一実施形態では、分注部分は、前記マイクロ流体フローセルの外部環境と流体連通する。一実施形態では、分注部分は、マイクロ流体フローセル内に形成された分注チャネルを含む。他の実施形態では、分注部分は、分注チャネルを含み、マイクロ流体フローセルは、さらに、分注チャネルキャビティを含み、分注チャネルキャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に分注チャネルを形成する。
【００２７】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、疎水性物質を含む。他の実施形態では、前記マイクロ流体フローセルは、基材を含む。一実施例では、基材はエラストマー材料である。一実施形態では、エラストマー材料はＰＤＭＳを含む。
【００２８】
一実施形態では、取り外し可能部材は、反応を実行するための支持体を含む。一実施形態では、この支持体は、疎水性物質である。一実施形態では、支持体は、プローブを結合できるように機能化されている。一実施形態では、この支持体は、ガラスを含む。一実施形態では、支持体は、マイクロアレイを含む。一実施形態では、マイクロアレイは、バイオプローブスポットを含む。一実施形態では、バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。
【００２９】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、複数の別々の流体受け入れ部分およびそれらと流体連通する複数のチャネルを含み、チャネルは反応チャンバと連通する。一実施形態では、複数のチャネルにより、マイクロアレイの個別のスポットに接続される。一実施形態では、複数のチャネルにより、マイクロアレイのスポットの個別のグループに接続される。
【００３０】
一実施形態では、取り外し可能部材は、包囲空間を含む。一実施形態では、包囲空間は、取り外し可能シールを含む。
【００３１】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、作動すると流体受け入れ部分内の流体が反応チャンバに流れるように適合される。一実施形態では、この作動は、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械式マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力により行われる。
【００３２】
一実施形態では、流体は、最初は乾燥形態であり、液化されるように適合される。
【００３３】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、少なくとも１つの排出口を備え、この排出口は周囲環境および反応チャンバと流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および流体受け入れ部分と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および導管と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および弁と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および共通のチャネルと流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および共通の管路と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および分注部分と流体連通する。
【００３４】
他の実施形態では、取り外し可能部材は補助マイクロ流体フローセルを含む。
【００３５】
他の実施形態では、取り外し可能部材は、前記接続する位置にあるときに前記反応チャンバを形成する支持体キャビティを含む支持体を含み、前記反応キャビティは前記反応チャンバと連絡する流体出口を備える。
【００３６】
本発明の他の態様によれば、実現されるマイクロ流体デバイスは、取り外し可能部材と組み合わせたマイクロ流体フローセルと、反応を実行するために接続される位置にあるときにマイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材により定められる少なくとも１つの反応チャンバと、中に流体を受け入れ、反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れチャンバとを含み、マイクロ流体フローデバイスは、前記流体受け入れチャンバ内の流体が前記反応チャンバに流れるように適合される。
【００３７】
本発明の他の態様によれば、実現される流体を推進するマイクロ流体システムは、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスであって、少なくとも１つの反応部分および中に流体を受け入れるための少なくとも１つの流体受け入れ部分を備えるマイクロ流体フローセルと、反応を実行するためにマイクロ流体フローセルと接続するための取り外し可能部材と、取り外し可能部材と接続されたときに反応部分により定められ、流体受け入れ部分と流体連通する、中の反応を実行するための反応チャンバと、前記流体受け入れ部分の中の流体が前記反応チャンバに流れるようにするためマイクロ流体デバイス上に外力を加える力印加デバイスと、を含む少なくとも１つのマイクロ流体デバイスを備える。
【００３８】
一実施形態では、力印加デバイスは、遠心分離デバイスを含む。一実施形態では、遠心分離デバイスは、複数の前記マイクロ流体デバイスの位置を決めるための回転可能台部を備える。一実施形態では、台部は、マイクロ流体デバイス受け入れ部分を含む。一実施形態では、マイクロ流体デバイス受け入れデバイスは、スロットを備え、取り外し可能部材はそのスロットに受け入れられるガラス製サポートスライドを含む。一実施形態では、回転可能台部は、円板を備える。一実施形態では、この円板は、アクチュエータと動作可能なように連絡しそれにより回転される中心部を備える。一実施形態では、この中心部は、開口部を備え、アクチュエータは、モーターに取り付けられたハブを備える。一実施形態では、円板は、周縁近くに配置された廃液貯蔵容器を備える。一実施形態では、マイクロ流体デバイスは、流体を分注するための分注部分を含み、マイクロ流体デバイスは円板上に配置され、分注部分は廃液貯蔵容器に面し、それにより、円板の動作中に、廃液貯蔵容器は分注された流体を回収する。
【００３９】
一実施形態では、マイクロ流体システムは、さらに、反応チャンバ内で生じる反応を検出し、及び／又は分析する反応検出／分析デバイスを備える。
【００４０】
本発明の他の態様によれば、マイクロ流体構造内での反応に使用される流体を推進するための方法が提供され、この方法は、
（ａ）取り外し可能部材と接続されるマイクロ流体フローネットワークを備えるマイクロ流体構造を提供するステップであって、前記取り外し可能部材と前記マイクロ流体フローネットワークとの間に反応チャンバを形成し、該反応チャンバが前記ネットワークと流体連通する、ステップと、
（ｂ）前記ネットワーク内に少なくとも１つの液状試料生成物を配置し、少なくとも１つの反応生成物を前記ネットワークおよび前記反応チャンバのうちの一方の中に配置するステップと、
（ｃ）前記ネットワーク内の前記生成物が前記反応チャンバに移動し、前記反応チャンバの中で反応が引き起こされるように前記マイクロ流体フローネットワークを作動するステップと、
（ｄ）前記反応の結果が前記取り外し可能部材および前記ネットワークの少なくとも一方に提供されている状態で、前記ネットワークから前記取り外し可能部材の少なくとも一部を取り外すステップと、を含む。
【００４１】
一実施形態では、この方法は、さらに、（ｅ）反応を検出し、及び／又は分析するステップを含む。
【００４２】
一実施形態では、ステップ（ｅ）は、反応チャンバ内で反応が検出され、及び／又は分析されるようにステップ（ｄ）の前に実行される。一実施形態では、反応は、取り外し可能部材またはネットワークまたはその両方において検出され、及び／又は分析される。
【００４３】
一実施形態では、少なくとも１つの液状試料生成物は、試薬を含む。他の実施形態では、少なくとも１つの液状試料生成物は、液相検体を含む。一実施形態では、液状試料生成物および反応生成物の少なくとも一方は、最初に乾燥生成物として与えられ、この方法は工程（ｂ）に先立ってこの乾燥生成物を液化するステップを含む。一実施形態では、液状試料生成物および反応生成物の少なくとも一方は、最初に乾燥生成物として与えられ、この方法は工程（ｂ）で配置するのに先立ってこの乾燥生成物を液化するステップを含む。
【００４４】
一実施形態では、反応生成物は流体を含む。他の実施形態では、反応生成物は固形物質を含む。一実施形態では、反応生成物はバイオプローブを含む。
【００４５】
一実施形態では、取り外し可能部材は支持体を含み、ネットワークは、その支持体上に接続される。一実施形態では、ステップ（ｂ）において少なくとも１つの反応生成物を前記反応チャンバ内に配置するステップは、前記反応生成物をこの支持体上に配置してから前記支持体上の前記ネットワークを接続し、それにより前記反応チャンバを形成するステップを含む。
【００４６】
一実施形態では、反応は、ハイブリダイゼーション反応を含む。
【００４７】
一実施形態では、作動させるステップは、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械式マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力をマイクロ流体フローネットワークに印加するステップを含む。
【００４８】
一実施形態では、ネットワークは、反応チャンバに関して近位位置から遠位位置までの一連の流体受け入れ部分を含み、ステップ（ｂ）はそれぞれの前記液状試料を一連の流体受け入れ部分のそれぞれの中に配置するステップを含み、ステップ（ｃ）での作動により、一連の流体受け入れ部分の中の流体生成物は最も近い位置にある流体受け入れ部分から最も遠い位置にある流体受け入れ部分まで反応チャンバへ順次推進される。一実施形態では、ステップ（ｃ）における作動させるステップは、遠心分離を含み、流体を順次推進するステップは遠心分離速度を漸次増大することにより引き起こされる。
【００４９】
一実施形態では、工程（ｃ）における作動させるステップは、遠心分離を含む。一実施形態では、この遠心分離ステップは、接続されたネットワークおよび取り外し可能部材を回転可能台部上に配置するステップと、ネットワーク内で遠心分離力を流体生成物に印加するように台部を作動させるステップとを含む。
【００５０】
一実施形態では、ステップ（ｃ）は、さらに、分注部分を介してマイクロ流体構造から廃液を分注するステップを含む。
【００５１】
一実施形態では、この方法は、さらに、回転可能台部上に形成された廃液回収部分を介して遠心分離時に廃液を回収するステップを含む。
【００５２】
本発明の特定の実施形態は、生体分子のマイクロアレイ上で液相検体、分子、または他の溶液を推進することを可能にするマイクロ流体デバイスに関する。
【００５３】
本発明は、取り外し可能マイクロ流体システムに関する。より正確には、本発明は、マイクロ流体ネットワークを接続されたエラストマー基材により覆わされたバイオプローブのマイクロアレイを含むマイクロ流体台部に関する。流体は、外力によりこのネットワークに通される。基材は、マイクロアレイに可逆的に結合され、システムの水密性が確保される。マイクロ流体基材をマイクロアレイから取り外して、市販のスキャナ（例えば、共焦点顕微鏡に基づくスキャナ）で外部において分析することができる。
【００５４】
本発明は、さらに、反応再現性、反応効率を高め、反応時間を短縮し、試薬量を減らすデバイスに関する。
【００５５】
本発明は、さらに、液相検体および他の溶液をマイクロアレイ上で推進することを可能にする高速で、単純な取り外し可能流体システムにも関する。一実施形態では、流体は、マイクロアレイの上に並列されたマイクロ流体回路を彫り込まれたエラストマー材料内に送り込まれる。好ましい一実施形態では、マイクロアレイは、ガラス、プラスチック、または他の任意の支持体上に彫り込まれる。より好ましい一実施形態では、エラストマー材料はポリメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む。
【００５６】
本発明は、さらに、分析に先立って支持体の完全乾燥を行わせることができる、スライドサポートまたは他の支持体の外側に配置された接続済み廃液貯蔵容器を備えるマイクロ流体システムにも関する。スライドサポートは、ガラス、プラスチック、または他の材料で作ることができる。特に好ましい一実施形態では、廃液貯蔵容器は、遠心力により駆動されるマイクロ流体システム内の円盤形状のスライドサポートを囲む溝である。それぞれのマイクロ流体システムは、エアロゾルによるキャリーオーバー汚染を防ぐため、封止されるのが好ましい。
【００５７】
本発明の説明では、内容全体が参照により本明細書に組み込まれる多数の文書を引用する。
【００５８】
これを超える範囲および適用性は、これ以降に示す詳細な説明から明らかであろう。しかし、本発明の精神と範囲に含まれる様々な変更および修正は当業者には明らかなことであるため、この詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、実例としてのみ与えられていることは理解されるであろう。
【００５９】
こうして本発明について一般的な説明を行ったが、次に、付属の図面を参照し、例示的な実施形態を実例としてのみ示す。
【００６０】
本発明の他の目的、利点、および特徴は、付属の図面を参照しつついくつかの実施形態の以下の非制限的な説明を読むと明らかになるであろうが、これは、例示するものであり、本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
ここでは、付属の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００６２】
図１および２を参照すると、例えば、スライドであってよい支持体などの取り外し可能部材１２と取り外し可能な形で接続できるマイクロ流体フローセル１０が示されている。
【００６３】
マイクロ流体フローセル１０は、ここで説明されるように、支持体１２とともに反応チャンバを形成する、反応部分１４を含む。さらに、マイクロ流体フローセル１０は、流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２を含む。それぞれの流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２は、マイクロ流体セル本体１１内に２つの類似する細長いボア２４および２６（ここでは１対のボアのみが参照されている）でできているそれぞれの流体受け入れチャンバを備える。流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２により定められたそれぞれの流体受け入れチャンバの細長いボア２４および２６は、反応チャンバ１４と流体連通している、共通の管路３８にそれぞれ沿う共通の領域２８、３０、３２、および３４のところで会合する。
【００６４】
支持体１２およびマイクロ流体フローセル１０が、図２に示されているように接続位置にあるときに、マイクロ流体セル１０は、流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２の中の流体が反応チャンバ１４へ流れるように適合される。
【００６５】
この非制限的実施形態では、マイクロ流体フローセル１０は支持体１２と組み合わせて、回転可能台部または円板４２上に置かれた、マイクロ流体デバイス４０を形成する。この回転可能台部が矢印Ｃで示されているように回転し、したがって、遠心力が、流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２内の流体を含むマイクロ流体フローセル１０に加えられる。図に示されているように、チャンバ１６、１８、２０、および２２は、反応チャンバ１４に対して近位位置から遠位位置までのマイクロ流体フローセル１０の本体１１内に配置される。このようにして、遠心力がマイクロ流体フローセル１０に印加されると、回転している円板４２の速度が上がり、したがって遠心力が増すにつれ、流体は反応チャンバ１４に向かって、最も近いチャンバ１６から最も遠いチャンバ２２へと流れる。
【００６６】
図１および２に示されている実施形態では、マイクロ流体フローセル１０は、彫り込まれたマイクロ流体ネットワークＮを持つＰＤＭＳ基材ユニット１１であり、（図に示されていない）核酸捕捉プローブがアレイ化されたガラススライドの形で、支持体１２に適用される。ＰＤＭＳマイクロ流体フローセル１０を有するスライドガラス１２は、この場合５枚のスライドを保持できるコンパクトな円板支持体４２上に置かれ、これにより、マイクロ流体システム４４が定まる。このマイクロ流体システム４４は、設計上、スライドを何枚でも収納するようにできる。
【００６７】
動作中には、チャンバ１６内のプレハイブリダイゼーション緩衝液が最初に放出され、ハイブリダイゼーションチャンバ１４上を流れ、オリゴヌクレオチド捕捉プローブがガラス製支持体１２上にスポットされる。その後、チャンバ１８内の試料は、より高い角速度で放出される。次いで、チャンバ２０内の洗浄緩衝液およびチャンバ２２内のすすぎ緩衝液は、さらに高い角速度で順次流れ始める。洗浄およびすすぎ緩衝液は、ハイブリダイゼーション反応の後、非特異的結合標的を洗い流すために使用される。
【００６８】
図３、４、および５を参照すると、本発明の他の実施形態によるマイクロ流体フローデバイス４５が示されている。
【００６９】
図３および４は、支持体の形態の取り外し可能部材４８と接続された取り外し可能マイクロ流体フローセル４６とを含むマイクロ流体デバイス４５を示している。図５は、マイクロ流体フローセル４６が支持体４８から取り外された状態を示している。
【００７０】
マイクロ流体フローセル４６は、キャビティの形態の反応部分４９（図５を参照）を持つ本体４７を含む。反応キャビティ４９は、支持体スライド４８と接続されたときに反応チャンバ５０（図３および４）を形成する。反応チャンバ５０は、支持体スライド４８上のマイクロアレイ５２用にスペースを設けている。さらに、マイクロ流体フローセル４６は、図５に示されているようにキャビティの形態の流体受け入れ部分５４および５６を含む。図３および４に示されているように、これらの流体受け入れキャビティ５４および５６は、スライド支持体４８と接続されたときにそれぞれの流体受け入れチャンバ５８および６０を形成する。図５に戻って参照すると、マイクロ流体フローセル４６は、さらに、図３および４に示されているようにそれぞれの導管６８、７０、および７２を形成する導管キャビティ６２、６４、および６６を含む（フローセル４６が支持体４８と接続されている場合）。導管６８、７０、および７２は、弁７４で会合するが、これは、フローセル４６および支持体４８が接続される位置にあるときに弁キャビティ７６（図５を参照）により定められる。図５は、支持体４８と接続されたときに、反応チャンバ５０および弁７４と流体連通する共通のチャネル８０（図３および４を参照）を形成するフローセル４６内の共通のキャビティ７８を示している。
【００７１】
空気抜き８２、８４、および８６は、周囲環境と流体連通している。空気抜き８２、８４、および８６は、導管８８を介して流体受け入れチャンバ５８と、導管７０を介して弁７４と、導管９０を介して流体受け入れチャンバ６０とそれぞれ流体連通している。図５を参照すると、導管８８および９０は、支持体４８と接続されたときに導管キャビティ９２および９４により定められる。
【００７２】
マイクロ流体セル４６は、さらに、反応チャンバと流体連通している排出ダクト９６も備え、これにより、過剰な流体または廃液がそのダクトを通って、周囲環境内に流れ込むようにするか、またはアパーチャ９７を介して支持体４８上に流れるようにする。図５を参照すると、ダクト９６は、支持体４８と接続された場合にダクトキャビティ９８により形成される。
【００７３】
したがって、取り外し可能マイクロ流体フローセル４６および取り外し可能固体支持体４８は、本発明の一実施形態によるマイクロアレイ分析用のマイクロ流体デバイス４５を実現する。
【００７４】
図６から１０は、本発明によるマイクロ流体フローセル、取り外し可能部材、およびマイクロ流体デバイスの様々な非制限的実施形態を示す。
【００７５】
図６は、支持体の形態の取り外し可能部材１０４と取り外し可能な形で接続されているマイクロ流体フローセル１０２を備えるマイクロ流体デバイス１００を示している。マイクロ流体フローセル１０２は、支持体１０４と接続されたときに流体受け入れチャンバ１０７を形成するキャビティの形態の流体受け入れ部分１０６を有する。マイクロ流体フローセル１０２は、さらに、支持体１０４と接続されたときに中で反応を行わせるための反応チャンバ１０９を形成する反応チャンバキャビティの形態の反応部分１０６も含む。導管キャビティ１１０は、支持体１０４とともに導管１１１を形成する。廃液分注ダクト１１５も用意することができる。
【００７６】
図７は、支持体などの取り外し可能部材１２０と取り外し可能な形で接続されているマイクロ流体フローセル１１８を有するマイクロ流体デバイス１１６を示している。フローセル１１８は、流体受け入れチャンバ１２２だけでなく、それと流体連通する導管１２４をも含み、両方ともセル本体１２６内に形成される。導管１２４は、キャビティの形態の反応部分１２８と流体連通し、支持体１２０と接続されたときに反応チャンバ１３０により定められる。廃液分注ダクト１２１も用意することができる。
【００７７】
図８は、マイクロ流体フローセル１３６上に取り外し可能な形で配置される形態の取り外し可能部材１３４を有するマイクロ流体デバイス１３２を示している。反応チャンバ１３８は、マイクロ流体フローセル１３６内に形成されたキャビティ１４０により、また接続されたときにエンクロージャ部材１３４により形成される。適宜、導管１４２および流体受け入れ部分１４４は、取り外し可能部材１３４により囲まれているキャビティとするか、またはマイクロ流体フローセル１３６内に完全に形成することもできる。
【００７８】
図９は、キャビティ１５２のところでマイクロ流体フローセル１５０と接続されたときに反応チャンバ１５４を形成するシールの形態の取り外し可能部材１４８を有するマイクロ流体デバイス１４６を示す。ここでもまた前述のように、導管１５６および流体受け入れ部分１５８は、取り外し可能シール部材１４８により囲まれているキャビティとするか、またはマイクロ流体フローセル１５０内に完全に形成することもできる。シール１４８は、当業で知られているように、様々な接着物質によりマイクロ流体フローセル１５０に取り付けることができる。
【００７９】
図１０は、支持部材１６２を有するマイクロ流体流デバイス１６０は、マイクロ流体フローセル１６６と接続されたときに反応チャンバ１６３を形成するキャビティ１６４を備えることを示している。マイクロ流体フローセル１６６は、導管１７０および囲み部分１６７を介して流体受け入れ部分１６８と連絡する出口アパーチャ１６５を備える反応部分１６３を含む。ここでもまた、この実施形態では、導管１７０および流体受け入れ部分１６８は、マイクロ流体フローセル本体１７２内に形成されるが、当業者であれば、マイクロ流体フローセル表面１７２内にキャビティを定めて支持体１６２と接続されたときにチャンバを実現することを想到できるであろう。
【００８０】
他の例示されていない実施形態では、本発明の２つのマイクロ流体フローセルは、２つのセルの一方が取り外し可能な部材として作用するように、互いに取り外し可能な形で接続するようにできる。
【００８１】
本発明のマイクロ流体フローセルは、重力、遠心力、毛管力、ガス圧力、電気浸透、動電、電気濡れ、磁気ポンプ力、または当業者により理解されるような前記の任意の組合せなどの外力をマイクロ流体フローセルに印加することにより流体が本発明の反応チャンバ内を流れるように適合される。
【００８２】
一実施形態では、本発明は、表面上にプリントされるか、またはそのような表面により囲まれているアレイに適合可能な取り外し可能マイクロ流体フローセルについて説明する。生化学反応に必要な異なる溶液は、マイクロアレイを囲む表面上に並列するエラストマー基材内に彫り込まれたマイクロ流体回路またはネットワーク（Ｎなどの）によりスライド上に推進される。流体を移動するために外力が印加可能であり、回路またはネットワークの各部へのアクセスは、弁により制御される。このような外力の非制限的実施例は、ポンプ力、磁力、動電力、電気浸透力、および遠心力である。一実施形態では、遠心力は、モーターまたは遠心力により発生させることができ、遠心力は、流体をマイクロアレイの上に配置されたエラストマー基材の表面に彫り込まれたマイクロ流体チャネルおよびチャンバ内に移動する。本発明は、１つまたは複数の反応チャンバと接続された１つまたは複数の個別チャンバを持つマイクロ流体デバイスを備える。本発明のマイクロ流体システムのチャネルおよびチャンバは、マイクロアレイの個々のスポットまたはスポットのグループ（行、列、スポットのブロック）またはマイクロアレイ全体に接続されることができる。チャンバおよびチャネル体積は、一般に、使用しなければならない試料および試薬の量を減らすためにできる限り小さく保たれる。
【００８３】
一実施形態では、本発明のデバイス、方法、およびシステムは、プローブの結合を可能にする適切なコーティングにより機能化されたマイクロアレイ表面を含む。スライドフォーマットは、プロテオームまたはゲノム研究室で使用される標準マイクロアレイ機器に適合させることができる。
【００８４】
それぞれのチャンバは、（複数の）反応を進行させるために必要な緩衝液および試料を入れることができる。生体分子を含む少量の液状試料が、マイクロアレイの固定化されたプローブの真上に配置されたマイクロ流体回路またはネットワーク内に強制的に流し込まれる。 溶液相検体と結合プローブとが近接近していると、動力学的相互作用がスピードアップされ、それにより、反応時間が短縮される。
【００８５】
本発明の特定の一実施形態では、標準顕微鏡用スライドガラスは、バイオプローブを共有結合するように化学的に機能化される。流体をスポットベアリングマイクロアレイの上に被さるように推進するために、マイクロ流体デバイスが使用可能である。バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、もしくはそれらの組合せ、または検査試料中に存在する基材の結合パートナーで構成することができる。様々な反応工程を、液体試薬または反応物質、洗浄試薬、ハイブリダイゼーション、または検出試薬に曝すことを含むマイクロアレイの結合分子とともに実行できる。スライド上に固定化された分子を特徴付けるために反応の進捗状況または結果をマイクロアレイのそれぞれのスポットで監視することができる。
【００８６】
現在のところ、ほとんどのカスタムマイクロアレイは、標準顕微鏡用スライドガラス上にプリントされ、このフォーマットはスライド上にスポットされた特定のプローブとの可能な相互作用を示す検出信号（例えば、蛍光信号）を走査するために使用される現在市販されている計測器のほとんどで要求されるものである。したがって、本発明の一実施形態では、取り外し可能マイクロ流体台部、ユニット、またはセルは、標準スライドガラスに適合するように設計された。しかし、マイクロアレイフォーマットの平坦な表面（例えば、ガラス支持体、プラスチック支持体）は、法発明により使用することができる。さらに、このようなシステムは、分子診断について検査試料調製（例えば、核酸抽出する）および／または標的増幅（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応による核酸増幅）を行うため独立の、または一体化されたマイクロ流体システムと併用することができる。このようなシステムは、さらに、微小化学物質分析システムであってもよい。
【００８７】
本発明は、顕微鏡用スライドガラスおよび類似の平面と接続するように適合することができるマイクロ流体フローセルを実現する。このマイクロ流体接続システムを使用することで、アレイ上の選択された位置に試料、相互作用試薬（例えば、ハイブリダイゼーション溶液、結合溶液など）、洗浄溶液、および検出試薬を送達することが可能になる。
【００８８】
一実施形態では、本発明のマイクロ流体フローセルの表面の溝または凹部は、マイクロアレイ上のスポットと揃えられ、これにより、マイクロ流体システムがマイクロアレイ表面上に封止されたときに、凹部および溝は、（複数の）マイクロアレイのスポットを含む（複数の）チャネル、（複数の）試薬貯蔵容器、及び／又は（複数の）反応チャンバを形成する。
【００８９】
特定の一実施形態では、マイクロ流体接続システムのマイクロチャンバおよびチャネルを作るために柔らかいエラストマー材料（例えば、ＰＤＭＳ）が選択される。ＰＤＭＳベースのエラストマーは、成形可能な低コスト材料であり、ガラスなどの平坦で滑らかな表面で可逆的に封止する。
【００９０】
さらに特定の一実施形態では、流体をマイクロアレイの上に配置されているマイクロ流体チャネルおよびチャンバ内に移動するために遠心力が使用される。
【００９１】
さらに他の特定の一実施形態では、標準顕微鏡用スライドガラス支持体は、遠心分離システムにはめ込めるように設計される。遠心分離システムは、カスタムデバイスまたは古典的な卓上型遠心分離機であってよい。遠心分離システムは、コンピュータにより制御される、ステップバイステップモーターを備える。
【００９２】
マイクロアレイスライドの１つまたは複数の選択された領域に流体を制御しつつ送達するには、マイクロ流体システムのチャネルおよびチャンバの適切なサイズおよび形状を選択し、流体をマイクロアレイ上に送達するための最適な遠心力および遠心力が印加される最適な時間を選択する。
【００９３】
本発明のさらに他の特定の一実施形態では、マイクロ流体システムは、限定はしないが、典型的には高速な、感度のよい、自動化された、高スループットで安価なシステムを必要とする伝染病因物質に関するマイクロアレイ上の分子診断アッセイを含む、核酸の分析に使用される。
【００９４】
本明細書で上述されているように、スライドは、ガラスで作ることができ、ガラスは核酸およびタンパク質のカスタムマイクロアレイ用に最もふつうに使用されている支持体である。スライドガラスは、核酸または核酸類似体（例えば、ペプチド核酸、ロックト核酸）の結合を最適化するように特別にコーティングされる。核酸プローブのマイクロアレイは、マイクロ流体回路またはネットワーク（図２に示されているＮなど）彫り込みエラストマー材料が本発明のスライド支持体の上に置かれたときに本発明のハイブリダイゼーションチャンバの真下に収まるように配置されたアレイヤーを使用してスライドガラス上にプリントされる。マイクロアレイは、多数の異なるプローブを備えることができ、また発現プロフィール実験を実行する場合に使用できる。したがって、自動化されたハイブリダイゼーション台部として使用するために、要求体積を収められるように対応する（複数の）ハイブリダイゼーションチャンバを設計することができる。特定の一実施形態では、アレイは、直線的であり、スポットされたプローブで構成され、診断目的のために使用するのに適している。（複数の）ハイブリダイゼーションチャンバは、さらに、貫流ハイブリダイゼーションを許容するさらに小さな体積を収められるように設計することもでき、これによりハイブリダイゼーション速度が高まる。これにより、ハイブリダイゼーション時間が短縮され、かつ／またはハイブリッドの検出に必要な反応の感度が高まる。
【００９５】
受動的ハイブリダイゼーションと比較すると、本発明のマイクロ流体デバイスでは、２０ｍｅｒオリゴヌクレオチドだけでなく３６８ｂｐ単位複製配列についても実証されているようにハイブリダイゼーション速度を約６倍高められる（実施例１を参照）。さらに、１５分間のハイブリダイゼーションプロセスを使用して４つの臨床的に関係するブドウ球菌種を検出し、弁別することが可能であった。これは、受動的ハイブリダイゼーションについて一般的に要する時間よりも少なくとも１６倍高速である。本発明の取り外し可能マイクロ流体システムでは、従来のマイクロアレイを使用して反応プロセスを自動化し、スピードアップすることができ、また試料（タンパク質、共同因子、医薬品など）中に存在する核酸または他の生体分子の迅速な検出および同定を可能にする。本発明の取り外し可能マイクロ流体フローセル、さらにはマイクロ流体デバイスは、生物医学分野（病原体または疾病関連マーカーの存在の検出）、法医学分野（個人の識別）、基礎研究などにおける様々な応用だけでなく、他の工業への応用でも使用することができる。最後に、本発明の取り外し可能マイクロ流体フローセルおよびデバイスは、どのような種類のマイクロアレイ分析でも応用することができる。
【００９６】
非制限的な一実施形態では、本発明のマイクロ流体フローセルの本体を含む基材は、接着剤またはクランプを使わずにファンデルワールス力によりマイクロアレイに可逆的に結合することができる柔らかいエラストマー材料である。特に好ましい一実施形態では、柔らかい基材は、ＰＤＭＳで作られる。ネットワークのマイクロ流体回路は、フォトリソグラフィおよびコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工などの古典的マイクロ加工技術を使用して基材内に彫り込まれる。様々な種類の弁をマイクロ流体回路またはネットワーク内に入れることができる。弁は、異なる貯蔵容器からの流体の放出を制御するように設計される。例えば、弁は、電磁作動マイクロ弁（非特許文献２１）、圧縮空気駆動式圧力弁（例えば、マイクロ流体回路の特定の領域内で通気を制御し、したがって、流体運動に対向する逆圧を変調する）（非特許文献２２）、ヒドロゲル弁（非特許文献２３）、および遠心分離弁（非特許文献２４）とすることができる。それとは別に、マイクロ流体システム内の流体の移動は、弁を使わずに駆動することができる。例えば、流体は、気泡または他の非混合境界により分離された異なる液体の順次流により移動することができる。
【００９７】
図１および２に戻って参照すると、マイクロ流体システム４４が示されている。マイクロ流体フローセル１０は、ＰＤＭＳ基材１１に彫り込まれた回路またはネットワークＮを含む。ＰＤＭＳ基材１１は、位置を揃えられ、圧力を印加して機能するマイクロ流体デバイス４０を形成することによりスライドガラス１２上にプリントされたマイクロアレイ（図に示されていない）に逆結合される。市販のアレイヤーを使用してオリゴヌクレオチドマイクロアレイをスライドガラス１２上にプリントした後、ＰＤＭＳ彫り込みハイブリダイゼーションチャンバ１４がマイクロアレイの上に来るようにＰＤＭＳマイクロ流体回路Ｎがスライドガラス１２上に重ね合わされる。マイクロ流体デバイス４０（スライドグラス１２およびＰＤＭＳ １１）は、開口部を含む、モーターＭのアクチュエータハブ１７４上に固定された特注のプラスチック円板形状の支持体４２内に導入された。円板４２は、矢印Ｃにより示されるように回転され、その遠心力を利用して試料および緩衝液をガラス表面１７６上に直接推進し、液体試薬をチャンバ１４およびマイクロ流体チャネル３０内に移動する（非特許文献２４）。プロセスの終わりに、ＰＤＭＳ流体回路Ｎがスライドガラス１２から剥がされ、市販の計測器を使用してマイクロアレイが分析された。このシステムは、遠心力により生成される動的ＤＮＡハイブリダイゼーション（貫流）が可能になる。本発明では、このようなマイクロ流体システムは、従来のマイクロアレイ技術が必要とするわずかな時間で単一ヌクレオチド多形（ＳＮＰ）を含む核酸配列を弁別することができた。
【００９８】
マイクロ流体チャンバおよびチャネル内の流体を推進するために遠心力が使用される場合、弁（３８、３０、３２、および３４）は、異なる回転速度で急開するように設計することができる（図１）。回路またはネットワークＮは、ハイブリダイゼーションチャンバ１４、プレハイブリダイゼーション緩衝液貯蔵容器１６、試料入り口１８、洗浄用貯蔵容器２０、およびすすぎ用貯蔵容器２２を備えることができ、すべて異なるサイズのチャネル３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、および３８Ｅによりつなぎ合わされる（図１および２）。チャンバ１４は、周囲環境と連絡する分注部分３９と流体連通する。異なる緩衝液および試料は、遠心分離システム４２の回転速度を変えることにより、支持体１２上のマイクロアレイの上に配置されたハイブリダイゼーションチャンバ１４内に強制的に貫流される。ハイブリダイゼーションチャンバ１４のアーキテクチャは、流体の濁度を高めるように適合させることができ、それにより、ハイブリダイゼーション速度を高められる。ここでもまた、マイクロ流体システム内の流体の移動は、それとは別に、上述したように弁を使わずに駆動することができる。
【００９９】
本発明の方法、システム、およびデバイスは、マイクロアレイ支持体を使用して、マイクロ流体システムをデバイスに接続し、流体を移動する力を与える。力は、空圧駆動力、機械式マイクロポンプ力、電気浸透力、電気泳動力、ガス圧力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、音響力、磁力、ＤＣおよびＡＣ動電力、および求心力により発生させることができる。特定の一実施形態では、支持体は、流体を移動するための遠心力を与える回転式デバイス１７４に適合可能な円板４２である。さらに具体的な実施形態では、支持体は、標準顕微鏡用１２を収容するスロットなどのマイクロ流体デバイス受け入れ部分１７８を含む円板４２である。それぞれのスロット１７８は、円板中心１８０から同じ距離のところに配置され、それぞれのスロット付きスライドに等しい遠心力を加えられるようになっている。円板は、モーターＭのハブ１７４上に固定されるように設計される。それぞれのスライド１２は、遠心分離後にスライド１２を簡単に取り外せるようにアパーチャ１８２を備える。関連する一実施形態では、溝などの廃液貯蔵容器１８４が支持円板４２内に彫り込まれており、これにより、遠心分離後のハイブリダイゼーション廃液を回収し、スライド１２を完全に乾燥させることができる。他の関連する一実施形態では、円板４２を備えるマイクロ流体システム４４は、円板４２の回転時にエアロゾルが発生しないように封止される（図に示されていない）。
【０１００】
本発明の力印加デバイスは、ポンプ、ヒーター、モーター、磁気的デバイス、機械的デバイス、または電気的デバイスなどどのようなデバイスであってもよい。遠心力を供給し流体を強制的にマイクロアレイ支持体に印加するデバイスは、モーターであるのが好ましい。モーターは、ステップバイステップモーター、またはコンピュータ駆動式またはプログラム可能な市販の卓上遠心分離機とすることができる。
【０１０１】
本発明のマイクロ流体フローセル（１０、４６）は、特定の一実施形態では、生体分子のマイクロアレイ（５２など）を帯びたスライド（１２、４８）と接続するように設計されているが、これらは、さらに、様々な種類の分子プローブまたは試料を帯びた支持体と接続する流体を供給するために使用することもできる。プローブまたは試料は、支持体上に配置されたビーズまたは粒子上に置くことも可能であろう。本発明の応用は、マイクロアレイスライドとの使用に限定されないことは理解されるであろう。本発明は、前記反応の光、電気、機械、化学、磁気、または他の測定可能な特性であってよい反応信号を検出／分析するために応用することが可能であろう。
【０１０２】
本発明は、非制限的実施例によりさらに詳しく説明される。
【０１０３】
［実施例］
［実施例１］遠心力を利用してマイクロアレイ試薬を推進するための取り外し可能流体システム
〔材料と方法〕
ＰＣＲプライマーおよび捕捉プローブの選択
すべての化学試薬は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．（ミシガン州セントルイス）から入手したものであり、断りのない限りそれ以上精製せずに使用した。２つの９炭素スペーサーと１つのアミノリンカーを付加することにより５’修飾されたオリゴデオキシリボヌクレオチド捕捉プローブは、Ｂｉｏｓｅａｒｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（カリフォルニア州ナバト）社が合成したものである。アミノリンカー修飾で、プローブを機能化ガラス表面に共有結合することができる。４つのプローブ、黄色ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＣＧＴＡＴＴＡＴＣＡＡＡＡＧＡＣＧＡＡＧ−３’）、表皮ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＣＡＩＡＧＣＴＧＡＡＧＴＡＴＡＣＧＴＡＴ−３’）、溶血性ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＣＡＡＡＡＴＴＴＡＡＡＧＣＡＧＡＣＧＴＡＴＡ−３’）、および腐性ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＡＡＡＧＣＧＧＡＴＧＴＴＴＡＣＧＴＴＴＴ−３’）が使用された。プライマー対ＴｓｔａＧ４２２（５’−ＡＡＡＧＣＧＧＡＴＧＴＴＴＡＣＧＴＴＴＴ−３’）およびＴｓｔａＧ７６５（５’−ＴＩＡＣＣＡＴＴＴＣＡＧＴＡＣＣＴＴＣＴＧＧＴＡＡ−３’）は、すべてのブドウ球菌種を増幅させるために使用された。使用されたゲノムＤＮＡは、菌株黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ ４３３００、表皮ブドウ球菌ＡＴＣＣ １４９９０、溶血性ブドウ球菌ＡＴＣＣ ２９９７０、および腐性ブドウ球菌ＡＴＣＣ ３５５５２から精製された。
【０１０４】
エラストマーフローセルの加工
マイクロ流体構造は、ＰＤＭＳ複製技術を使用して加工された（Ｄｕｆｆｙら、１９９８年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：４９７４〜４９８４頁）。試薬操作および浅いハイブリダイゼーションチャンバ内のハイブリダイゼーションに適した流量を利用できるようにしつつ試薬貯蔵用に十分な体積が得られる所望の２レベルＰＤＭＳ流体構造を実現するために、新しい２レベルＳＵ−８プロセスが開発された。
【０１０５】
ＳＵ−８鋳型加工
ＳＵ−８は、加工とともに、非常に厚いフォトレジスト層を必要とする用途についても大きな注目を集めているネガトーンフォトレジストである。その優れたＵＶ透過性のため、標準ＵＶリソグラフィを使用して、ＬＩＧＡに類似したＭＥＭＳデバイスを製作することができる。ＳＵ−８フォトレジストは、様々な粘度のものがあり、低粘度製品ほど、薄い構造（最大２μｍ）の加工に適しており、粘度の高いＳＵ−８フォトレジストほど、厚い層（ｍｍスケール）に適している。２種類のフォトレジスト、Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州ニュートン）が市販しているＳＵ−８ ２５およびＳＵ−８ １００が使用された。ＳＵ−８ ２５は、マイクロチャネル構造に使用され、ＳＵ−８ １００は、かなり大きな試薬チャンバに使用された。第１の工程で、ＳＵ−８ ２５を、１５ｃｍのシリコン（Ｓｉ）ウェハ（Ａｄｄｉｓｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、カリフォルニア州サンノゼ）上で処理し、マイクロチャネルの構造（深さ２５μｍ）と、第２のＳＵ−８層の位置合わせマークを得た。その後、ＳＵ−８ １００の厚い層（２５０μｍ）は、マイクロチャネルの鋳型が作成される基材上にスピンコートされた。この厚い層は、かなり大きな試薬貯蔵容器の鋳型を形成するために使用された。架橋ＳＵ−８フォトレジストは、露光されていない周囲に比べて光透過性が低いため、位置合わせマークは、露光されていないフォトレジストの厚い層で完全に覆われている場合であっても容易に観察できる。パターン設計では、フォトレジストの２つの層の間の考えられる位置合わせ誤差の補正が行われた。チャネルおよびチャンバは接続領域内でオーバーラップしており、このため、位置合わせの間違いにより引き起こされうる切断を回避できる。６つの同一の鋳型は、複製を高速化するため１５ｃｍのＳｉ上に同時に加工された。
【０１０６】
フローセルの重合鋳型化
ＰＤＭＳはＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（ミシガン州ミッドランド）から購入された。ベース（Ｓｙｌｇｕａｒｄ １８４シリコーンエラストマー）および硬化剤（シリコーン樹脂溶液）を１０：１の重量比で完全混合した。対流式オーブンによる低温硬化（例えば、６５℃）は、構造の厚さのため、高温焼成よりも好ましかった。高温（例えば、１５０℃）では、ＳＵ−８パターンとＳｉ基材との間の界面に著しい熱応力が加わり、基材に実際にひび割れを起こし、ＳＵ−８構造を剥がす可能性がある。すべてのフローセルの上で厚さが一様になるようにするために、基材上でＰＤＭＳを平らにする必要がある。チャンバの巨視的構造とチャネルの微視的構造の適切な組合せが、フローセルの性能にとって重要である。
【０１０７】
スライドガラスの作成
断りのない限り、すべての反応は、室温で、ポリプロピレンジャー内で実行された。使用された顕微鏡用スライドガラス（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ペンシルバニア州ウェストチェスター）は、２５ｍｍ×７５ｍｍの表面積を有していた。脱イオン水中で１時間超音波処理した後、スライドをＮａＯＨ（１０％）４０ｍｌ中で１時間超音波処理し、脱イオン水で数回洗浄し、窒素流の中で乾燥させた。次いで、スライドをアミノプロピルトリメトキシシラン溶液（水２ｍｌ、ＭｅＯＨ ３８ｍｌ、およびアミノプロピルトリメトキシシラン２ｍｌ）中で１時間超音波処理し、メタノールで洗浄し、乾燥させ、１５分間１１０℃で焼いた。アミン修飾スライドは、カップリング剤として０．３２ｇ（２ｍモル）のカルボニルジイミダゾールを含有する１，４−ジオキサン（４０ｍＬ）中で一晩超音波処理することにより活性化させ、その後、ジオキサンとジエチルエーテルで洗浄し、窒素流の中で乾燥させた。
【０１０８】
マイクロアレイの生産
プローブは、Ａｒｒａｙ−ｉｔ Ｍｉｃｒｏｓｐｏｔｔｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｌｕｓ（商標）（Ｔｅｌｅｃｈｅｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、カリフォルニア州サニーベール）を加えて最終濃度を５μＭとすることにより２倍に希釈された。捕捉プローブは、ＶＩＲＴＥＫ ＳＤＤＣ−２（商標）アレイヤー（Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、カリフォルニア州ハーキュリーズ）をＳＭＰ３ピン（Ｔｅｌｅｃｈｅｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）とともに使用して、３倍にスポットされた。スポットした後、それぞれのスポットは、０．６ｎＬの体積を持ち、直径は１４０から１５０μｍの範囲であった。スポットした後、スライドを一晩乾燥させ、沸騰する０．１％のＩｇｅｐａｌ ＣＡ−６３０中に５分間浸漬することにより洗浄し、超純粋中で２分間すすぎ、真空中で遠心分離機により５分間乾燥させた（ＳｐｅｅｄＶａｃｚ（商標） ｐｌｕｓ、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓａｖａｎｔ、マサチューセッツ州ミルフォード）。スライドは、その後、乾燥した、無酸素環境に室温で保管された。
【０１０９】
ＰＣＲ増幅および単位複製配列標識付け
ｔｕｆ遺伝子の保存領域を標的とする万能ＰＣＲプライマーを使用して、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌、腐性ブドウ球菌精製ゲノムＤＮＡから３６８ｂｐ断片を増幅した。非対称ＰＣＲ増幅時に蛍光染料が組み込まれた。Ｃｙ−５ ｄＣＴＰ（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ、カナダケ国ベック州ベドゥフェ）を、ｄＡＴＰ ０．０５ｍＭ、ｄＣＴＰ ０．０２ｍＭ、ｄＧＴＰ ０．０５ｍＭ、ｄＴＴＰ ０．０５ｍＭ、ＫＣｌ ５ｍＭ、トリス塩酸（ｐＨ ９）１ｍＭ、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００ ０．０１％、ＭｇＣｌ２ ２．５ｍＭ、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼ（Ｐｒｏｍｅｇａ、ウィスコンシン州マディソン）０．５単位、ｐｒｉｍｅｒＴｓｔａＧ７６５ ０．２μＭ、ｐｒｉｍｅｒＴｓｔａｇＧ４２２ ０．００５μＭ、および精製されたブドウ球菌ゲノムＤＮＡ １ｎｇを含有するＰＣＲ混合液５０μｌ中に、濃度０．０２μＭ で混合した。ＰＣＲ増幅の温度サイクリング（９４ーＣで１８０秒間、その後、９５℃で５秒を４０サイクル、５５℃で３０秒、７２℃で３０秒）をＰＴＣ−２００ ＤＮＡ Ｅｎｇｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｃｙｃｌｅｒ（商標）（ＭＪ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、ネバダ州リーノー）上で実行した。
【０１１０】
ＤＮＡマイクロアレイのハイブリダイゼーションおよびデータ収集
Ｃｙ５−ｄＣＴＰで標識されたＰＣＲ単位複製配列を、９５℃で５分間、変性させた。変性された標識された単位複製配列（５μｌ）をハイブリダイゼーション緩衝液（１５μｌ）と混合した（８×ＳＳＰＥ、０．０４％ ＰＶＰ、および４０％ホルムアミド）。
【０１１１】
受動的ハイブリダイゼーションは、２０μｌのＨｙｂｒｉｗｅｌｌ（商標）自己接着ハイブリダイゼーションチャンバ（１５ｍｍ×１３ｍｍ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）内で実行された。標識された試料を含むハイブリダイゼーション緩衝液がチャンバ内に導入され、室温で５分間ハイブリダイゼーションが実行された。ハイブリダイゼーションの後、マイクロアレイを０．１％ ＳＤＳを含む２×ＳＳＰＥで室温において（５分間）洗浄し、２×ＳＳＰＥで室温において１回（５分間）すすいだ。３分間、１３４８×ｇで遠心分離機によりマイクロアレイを乾燥させた。
【０１１２】
貫流ハイブリダイゼーションは、受動的ハイブリダイゼーションについて上で説明したようにフローセル内で実行された。スライドガラスとフローセルとからなるハイブリダイゼーションユニットは、手製のプラスチック円板支持体上に配置され、支持体は、コンピュータにより制御されるステップバイステップモーターのハブに固定される。標識された試料は、受動的ハイブリダイゼーションの場合と同じようにして調製した。試料（２μｌ）、洗浄緩衝液、およびすすぎ緩衝液（１０μｌ）を、円板を回転させる直前にマイクロ流体ユニット上に充填した。円板を異なる速度で回転させ、遠心分離弁を順次急開させて、プレハイブリダイゼーション緩衝液、試料、洗浄緩衝液、およびすすぎ緩衝液をそれぞれ１４０ｎｌハイブリダイゼーションチャンバに貫流させることができる。円板は、その後、１分間毎分１０００回転（ｒｐｍ）で順次回転させた。
【０１１３】
スライドは、ＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００ＸＬ（商標）（Ｐａｃｋａｒｄ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｉｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、マサチューセッツ州ビルリカ）を使用して走査され、蛍光信号は、ＱｕａｎｔＡｒｒａｙ（商標）ソフトウェアを使用して分析した。
【０１１４】
〔結果〕
マイクロ流体ユニットの組み立て
組み立てられたマイクロ流体ユニットは、図１および２に示されている。フローセルは、スライドガラスと位置を揃えられ、またそれに接着され、ＤＮＡハイブリダイゼーション検出ユニットを形成し、円板台部上に最大５個までのユニットを装着することができる。マイクロ流体ネットワークおよびマイクロアレイレイアウトは、２つのパーツが１つにまとめられたときにスライドガラス上にスポットされたオリゴヌクレオチド捕捉プローブの真上にハイブリダイゼーションチャンバが位置するような設計である。試薬は、チャンバ１６から始まる遠心力によりハイブリダイゼーションチャンバにポンプで順次通されるように位置決めされる。この流れのシーケンスは、毛細管力と遠心圧力とのバランスを最適化することにより達成される（Ｍａｄｏｕら、２００１年、Ｓｅｎｓｏｒ Ａｃｔｕａｔ．Ａ、９１：３０１〜３０６頁）。プレハイブリダイゼーション緩衝液（チャンバ１６）が最初に放出され、１４０ｎｌのハイブリダイゼーションチャンバ（チャンバ１４０）上を流れ、そこで、オリゴヌクレオチド捕捉プローブがガラス製支持体上にスポットされる。次いで、標識されたＰＣＲ単位複製配列を含む試料（チャンバ１８）が、より高い角速度で放出され、反応チャンバ１４上を流れる。次いで、洗浄緩衝液（チャンバ２０）およびすすぎ緩衝液（チャンバ２２）は、なおいっそう高い角速度で順次流れる。洗浄およびすすぎ緩衝液は、ハイブリダイゼーションプロセスの後、非特異的結合標的を除去するために使用される。プレハイブリダイゼーション緩衝液、試料、洗浄緩衝液、およびすすぎ緩衝液は、円板を囲む溝である廃液貯蔵容器内に回収された。このシステムは、ＰＣＲ単位複製配列を運ぶエアロゾルの拡散を避けるために円板の回転中箱の中に封じ込められている。
【０１１５】
貫流ハイブリダイゼーション対受動的ハイブリダイゼーション
Ｃｙ３標識した２０ｍｅｒオリゴヌクレオチドは、２０μｌの市販の標準ハイブリダイゼーションチャンバを使用する受動的方法と、上で説明されているように１４０ｎｌのハイブリダイゼーションチャンバ内のマイクロ流体台部を使用する貫流法の両方でハイブリッド形成された。受動的ハイブリダイゼーションでは、２９μｌの異なる濃度（つまり、０．０２５、０．１２５、０．２５、１．２５、および２．５ｎＭ）のＣｙ３標識されたオリゴヌクレオチドを、Ｈｙｂｒｉ−ｗｅＩＩ（商標）自己接着ハイブリダイゼーションチャンバ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を使用してガラス支持体上のマイクロアレイ上にスポットされているその相補的プローブとハイブリッド形成した。５分間の室温でのハイブリダイゼーションに続いて、上記の方法の節で説明されているようにスライドを洗浄し、すすいだ。貫流ハイブリダイゼーションでは、２μｌの異なる濃度（つまり、０．０２５、０．１２５、０．２５、１．２５、および２．５ｎＭ）のＣｙ３標識したオリゴヌクレオチドを、受動的な方法について説明したように、その相補プローブとハイブリッド形成した。異なる濃度のオリゴヌクレオチド（２μｌ）の試料をマイクロ流体ユニットの試料入り口に充填した。プレハイブリダイゼーション緩衝液、試料、洗浄緩衝液、すすぎ緩衝液は、それぞれ、図１および２に示されているハイブリダイゼーションユニットのチャンバ１６、１８、２０、および２２に充填した。試薬の充填は、試薬の蒸発を回避するために円板台部を回転する直前に行った。プレハイブリダイゼーションチャンバ１６の内容物を放出し、ハイブリダイゼーションチャンバ内に約４００ｎｌ／分の試料流量を得るように回転速度を３００ｒｐｍに選択したが、これは、５分のハイブリダイゼーション時間（受動的ハイブリダイゼーション実験で使用されたハイブリダイゼーション時間と同じである）に対応する。その後、４１２ｒｐｍで円板を回転させて流量４００ｎｌ／分を得ることにより、試料チャンバ（チャンバ１８）を反応チャンバ内に放出した。ハイブリダイゼーション工程に続いて、遠心分離弁を順次急開するため台部の回転速度をさらに５８５および７６４ｒｐｍに高め、それによりそれぞれハイブリダイゼーションチャンバ内に１０μｌの洗浄緩衝液および１０μｌのすすぎ緩衝液を放出したところ、両方とも、平均流量２μｌ／分でハイブリダイゼーションチャンバ内を流れ、その結果、総時間は、乾燥工程の３０秒（高回転速度）を含めて、ハイブリダイゼーション工程全体で約１５分となった。ＰＤＭＳマイクロ流体フローセルが剥がれた。受動的または貫流ハイブリダイゼーションの後、マイクロアレイを走査した。オリゴヌクレオチドの濃度に対して、蛍光強度をスポットした（図１１）。１４０ｎｌのチャンバ内の貫流ハイブリダイゼーションは、より大きな体積のチャンバ（つまり、２０μｌ）内の受動的ハイブリダイゼーションよりも感度が高かった。受動的および貫流ハイブリダイゼーションは、さらに、ｔｕｆ遺伝子配列から導かれる３６８ｂｐ Ｃ標識された単位複製配列を使用して実行された。これらの実験結果から、貫流ハイブリダイゼーションは、相補的オリゴヌクレオチドで観察されたように受動的ハイブリダイゼーションよりも感度が高いことがわかる（図１１および１２）。
【０１１６】
マイクロ流体台部の分析感度
上述のすべての実験において、標準的手順では、ｔｕｆ遺伝子の保存領域を標的とする万能プライマーを使用してＰＣＲ増幅を実行し、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌、および腐性ブドウ球菌精製ゲノムＤＮＡから３６８ｂｐ断片を増幅した。ブドウ球菌の異なる菌株から精製された１ｎｇのゲノムＤＮＡが、それぞれのＰＣＲ反応に使用された。ハイブリダイゼーション毎に、増幅されたＰＣＲ反応混合物の約２０％が使用された。マイクロ流体台部を使用して明瞭な、曖昧でないシグナルを持つ必要がある細菌ゲノムの最小量を評価するために、１０、１００、１０００、または１００００個のゲノム複製の相当量から増幅されたＰＣＲ単位複製配列のハイブリダイゼーションを実行した。出発物質の１００個程度と少ないゲノム複製相当量で、４つの異なるブドウ球菌単位複製配列のそれぞれを十分弁別できることがわかった。
【０１１７】
４つの臨床的に重要なブドウ球菌種の検出および特異的同定
重複してプリントされた４つのブドウ球菌種（つまり、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌、および腐性ブドウ球菌）のそれぞれを標的とする種特異的な捕捉プローブのマイクロアレイを調製した。次いで、マイクロアレイを、これら４つのブドウ球菌種のそれぞれから精製されたゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅により生成された異なるブドウ球菌単位複製配列とハイブリッド形成した。これらの結果は、いっさい曖昧さなく、４つの異なるブドウ球菌ｔｕｆ単位複製配列を検出し弁別することが可能であったことを示している（図１３および１４）。表皮ブドウ球菌特異的プローブと黄色ブドウ球菌単位複製配列との間には単一ヌクレオチド多形（ＳＮＰ）のみの違いがあり、このシステムがわずか５分間のハイブリダイゼーションの後にＳＮＰを区別できることを示していることは注目に値する。
【０１１８】
〔考察〕
ゲノムの分野では、マイクロアレイは、遺伝子発現プロファイリングの標準となっている。マイクロアレイ技術を使用して、数千個の遺伝子がその発現について日常的に研究されている。いくつかのグループが、この技術を診断を目的として標的細菌の高速検出に適合させることを試みた非特許文献８、非特許文献１５、非特許文献４、非特許文献２６、非特許文献２７）。このようなシステムは高度に進んだバイオチップを必要とすることが最も多いが、検出性能は、感度も特異度も欠いている（Ｌｅｎｉｇｋら、２００２年、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、３１１：４０〜４９頁、Ｗａｎｇら、２００３年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７５：１１３０〜１１４０頁）。上で説明されているように、スライドの上に並列しているマイクロ流体エラストマーフローセルを使用して（複数の）緩衝液チャンバから（複数の）ハイブリダイゼーションチャンバへ、極少量の液体を正確に、直接、スライドガラス表面に移すことができる。この技術により、マイクロアレイハイブリダイゼーション時に必要な試薬の量を大幅に減らすことができる。２０ｍｅｒオリゴヌクレオチドまたは３６８ｂｐ単位複製配列の同一濃度について、貫流ハイブリダイゼーション法では、受動的ハイブリダイゼーションで得られるのよりも大きな桁数であるシグナルが得られた（図１１および１２）。これらの結果から、より複雑なマイクロ流体デバイスで得られた、前の観察結果が確認される（非特許文献４）。室温で効率的なハイブリダイゼーションを実現し、それによりデバイスの複雑度を下げるために、捕捉プローブおよび緩衝液配合体が設計された。
【０１１９】
本発明のシステムは、ハイブリダイゼーション期間を１０分未満として室温でＳＮＰを弁別するのに十分特異的である。４つのブドウ球菌種に対する弁別特異度の結果（ハイブリダイゼーション期間は５分）は、図１３および１４に示されている。他のプローブは、他のブドウ球菌単位複製配列と比較して少なくとも３つの異なるヌクレオチドを持つ。特異的であることに加えて、本発明は、敏感でもある。出発物質としてブドウ球菌ゲノムの複製１００個程度と少ない相当量を含む増幅されたＰＣＲ反応混合物を使用して特異的ハイブリダイゼーションシグナルを生成することが可能である。この結果は、より複雑なマイクロ流体デバイスを使用して他のグループで得られたものよりも少なくとも１０倍感度が高い（非特許文献１５）。ＰＣＲ生成物は、ハイブリダイゼーション緩衝液に加える前に、精製されないことは注目すべきである。
【０１２０】
全体として、本発明の実施例では、手頃な、使いやすい、自動化された、高速なカスタムマイクロアレイハイブリダイゼーションマイクロ流体台部を説明している。このマイクロ流体台部では、市販のアレイヤーおよびスキャナと完全に互換性のある標準スライドガラスを使用する。このシステムでは、古典的なハイブリダイゼーションチャンバまたはカバースリップは、マイクロ流体ネットワークと接続された低コストのエラストマー材料により置き換えられる。このエラストマー材料は、接着剤または化学反応なしでスライドガラスに可逆的に接着し、それにより、マイクロ流体ユニットを形成する。プラスチック製のコンパクトディスクのような支持体内に置かれたマイクロ流体ユニットを、異なる速度で回転させ、流体を移動させることができる。本発明のシステムを使用することで、約１５分の高速ハイブリダイゼーションプロトコルを使用して４つの異なるブドウ球菌種中に存在するＳＮＰを含むｔｕｆ配列多形を検出し、弁別することが可能であることが実証された。
【０１２１】
本発明は、その応用において、付属の図面に例示され、上で説明されている構造およびパーツの詳細に制限されないことは理解されるであろう。本発明は、他の実施形態を実施することができ、また様々な方法で実施することが可能である。本明細書で使用されている言葉使いまたは術語は、説明を目的としており、制限することを目的としていないことも理解されるであろう。したがって、本発明は、実施形態を使用して上で説明されているが、付属の請求項で定義されているように本発明の精神、範囲、および性質から逸脱することなく、修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロ流体フローセルの上面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマイクロ流体システムの概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの上面図である。
【図４】図３のマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による分離された位置にある取り外し可能マイクロ流体フローセルおよび支持体を示す図３のマイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図１１】相補的１５ｍｅｒ捕捉プローブを使用する無流ハイブリダイゼーション（丸）と貫流ハイブリダイゼーション（正方形）についての標識されたオリゴヌクレオチド検出の感度の比較を示す図である。
【図１２】無流ハイブリダイゼーション（丸）と貫流ハイブリダイゼーション（正方形）についての標識された単位複製配列検出の感度の比較を示す図であり、単位複製配列（３６８ｂｐ）は、黄色ブドウ球菌ｔｕｆ配列を標的とするＰＣＲプライマーの対を使用して生成され、黄色ブドウ球菌特異的捕捉プローブは、３６８ｂｐ単位複製配列の内部配列に対し２０ｍｅｒ完全相補的であった。
【図１３】Ｃｙ標識ｔｕｆ遺伝子単位複製配列の貫流ハイブリダイゼーションを示す図である。これらの単位複製配列は、４つのブドウ球菌種から精製されたゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅により標識され、ハイブリダイゼーションは、これら４つのブドウ球菌単位複製配列を標的とする捕捉プローブのマイクロアレイを使用することにより実行された。図のパネルは、Ａ）黄色ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーション、Ｂ）表皮ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーション、Ｃ）溶血性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーション、およびＤ）腐性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションを示している。
【図１４Ａ】Ｃｙ標識ｔｕｆ遺伝子単位複製配列の貫流ハイブリダイゼーションを示す図である。これらの単位複製配列は、４つのブドウ球菌種から精製された１ｎｇのゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅により標識され、ハイブリダイゼーションは、これら４つのブドウ球菌種を標的とする捕捉プローブのマイクロアレイを使用することにより実行されたものであり、黄色ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。それぞれのハイブリダイゼーション標準偏差は、ハイブリダイゼーションの結果に対するものである。
【図１４Ｂ】図１４Ａと同様に、表皮ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。
【図１４Ｃ】図１４Ａと同様に、溶血性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。
【図１４Ｄ】図１４Ａと同様に、腐性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ マイクロ流体フローセル
１１ マイクロ流体セル本体
１２ 取り外し可能部材
１４ 反応部分
１６、１８、２０、および２２ 流体受け入れ部分
２４および２６ 細長いボア
２８、３０、３２、および３４ 共通の領域
３８ 共通の管路
３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、および３８Ｅ チャネル
４０ マイクロ流体デバイス
４２ 回転可能台部または円板
４４ マイクロ流体システム
４５ マイクロ流体フローデバイス
４６ 取り外し可能マイクロ流体フローセル
４７ 本体
４８ 取り外し可能部材
４９ 反応部分、反応キャビティ
５０ 反応チャンバ
５２ マイクロアレイ
５４および５６ 流体受け入れ部分
５８および６０ 流体受け入れチャンバ
６２、６４、および６６ 導管キャビティ
６８、７０、および７２ 導管
７４ 弁
７６ 弁キャビティ
７８ 共通のキャビティ
８０ 共通のチャネル
８２、８４、および８６ 空気抜き
８８ 導管
９０ 導管
９２および９４ 導管キャビティ
９６ 排出ダクト
９７ アパーチャ
９８ ダクトキャビティ
１００ マイクロ流体デバイス
１０２ マイクロ流体フローセル
１０６ 流体受け入れ部分
１０７ 流体受け入れチャンバ
１０８ 取り外し可能部材
１０９ 反応チャンバ
１１０ 導管キャビティ
１１１ 導管
１１５ 廃液分注ダクト
１１６ マイクロ流体デバイス
１１８ マイクロ流体フローセル
１２０ 取り外し可能部材
１２１ 廃液分注ダクト
１２２ 流体受け入れチャンバ
１２４ 導管
１２６ セル本体
１２８ 反応部分
１３０ 反応チャンバ
１３２ マイクロ流体デバイス
１３４ 取り外し可能部材
１３６ マイクロ流体フローセル
１３８ 反応チャンバ
１４０ キャビティ
１４２ 導管
１４４ 流体受け入れ部分
１４６ マイクロ流体デバイス
１４８ 取り外し可能部材
１５０ マイクロ流体フローセル
１５２ キャビティ
１５４ 反応チャンバ
１５６ 導管
１５８ 流体受け入れ部分
１６０ マイクロ流体流デバイス
１６２ 支持部材
１６３ 反応チャンバ
１６４ キャビティ
１６５ 出口アパーチャ
１６６ マイクロ流体フローセル
１６７ 囲み部分
１６８ 流体受け入れ部分
１７０ 導管
１７２ マイクロ流体フローセル表面、マイクロ流体フローセル本体
１７４ アクチュエータハブ
１７８ マイクロ流体デバイス受け入れ部分
１８０ 円板中心
１８２ アパーチャ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、マイクロ流体力学の分野に関する。より具体的には、本発明は、流体を推進することを可能にする取り外し可能マイクロ流体フローセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を推進するマイクロ流体デバイスは、当業では既知である。これらのデバイスは、一般に、試薬などの流体を特定の反応領域または反応チャンバへ推進するための回路またはフローネットワークを備える。このようなマイクロ流体デバイスが比較的複雑であることを考えると、標準検出技術を使用できないため、前述の反応の検出は通常は厄介な作業である。
【０００３】
マイクロアレイは、一方のパートナーが溶液中にあり、他方が表面に付着している二分子相互作用を伴う（非特許文献１、非特許文献２）。正の相互作用が生じるためには、溶液相パートナーと表面相パートナーとの間に遭遇がなければならない。このような遭遇は、拡散、静電気引力、磁気的閉じ込め、および強制流または指向流などの複数の現象により推進することが可能であろう。ほとんどの従来のマイクロアレイにおいては、拡散が主要な推進力となっている。しかし、これは、３時間から１６時間ほどの時間を要する低速プロセスである（非特許文献３）。静電気引力を使用するシステムでは、電極上に形成されたアレイにおいてハイブリダイゼーション（ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）が高速化されることが実証された（特許文献１）。しかし、これらのシステムでは、低イオン強度溶液が使用されなければならない。Ｗａｎｇらは、マイクロ流体回路と組み合わせた専用設計のアレイを使用して、検体をマイクロアレイ表面に流すことにより動的ＤＮＡハイブリダイゼーションを実現できることを実証した（非特許文献４）。
【０００４】
過去１０年の間に、ＤＮＡマイクロアレイは、ゲノムおよびプロテオーム研究の強力なツールとなった。マイクロアレイにより、数千個にのぼる核酸プローブを非常に小さな固相担体（ミリメートルスケール）、一般的にはスライドガラス上にスポットすることができる（非特許文献５、非特許文献６、非特許文献３、非特許文献７）。
【０００５】
シグナル変換を使用して生体分子の高速同定を行うようにマイクロアレイ技術を適用する研究が最近行われたが、これによると、生体分子は固相担体上に結合されている特定のプローブに結合する（非特許文献８、非特許文献９、非特許文献１０、非特許文献１１、非特許文献１２、非特許文献１３）。このような高速同定は、診断および法医学的な目的、食品および水質検査、さらには、病原体の高速な検出および同定を行う上で重要である。Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ社のＧｅｎｅｃｈｉｐ（商標）または特注のスライドガラス技術などの古典的なＤＮＡマイクロアレイは、核酸検出に１８時間ものハイブリダイゼーション時間を要する。そのため、これらの方法は、高速の分子的試験には不向きである。
【０００６】
ハイブリダイゼーション反応を高速化するために、能動的なハイブリダイゼーションシステムを実現するか、または受動的なシステムにおけるハイブリダイゼーションの動的特性（ｄｙｎａｍｉｃｓ）を高めるいくつかのアプローチが展開された。電極表面に固定化された捕捉プローブ上に核酸検体を引き付けるために電場が使用された（特許文献２、特許文献３、非特許文献１４、非特許文献１５）。このようなシステムでは、高速の（数分程度の）ＤＮＡハイブリダイゼーションが可能であるが、高価なハイブリダイゼーション機器および読取装置（ｒｅａｄｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）を必要とする。
【０００７】
標的物がプローブの上を流れる貫流システムでは、検体とプローブとの間の相互作用の可能性が高められる。Ｗａｎｇらは、マイクロアレイに関連するマイクロ流体回路の使用を開示し、より小さなハイブリダイゼーションチャンバを貫流ハイブリダイゼーションと併用することにより、ハイブリダイゼーション速度が向上することを実証した（非特許文献４）。
【０００８】
マイクロ流体力学は、様々な用途に対し適用される微視的管状材内でごく少量を移動することを可能にする新興の技術である。チャネルおよびチャンバは、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などのシリコン、硬質プラスチック、または軟質エラストマーの基体部にマイクロ加工される（非特許文献１６、非特許文献１７）。流体推進及び制御弁は、回路の様々なセグメント内への液体の順次的な流動を可能にするように設計されている。ハイブリッド形成のための、様々なマイクロ流体技術を使用する多くのマイクロ流体システムがセットアップされている（非特許文献４、非特許文献１８、非特許文献１９）。しかし、これらの技術は、複雑であり、試作品製作に費用がかかり、またバイオプローブのアレイ化およびハイブリダイゼーション信号の検出用に特注のシステムを必要とする。Ｎｏｅｒｈｏｌｍらは、可塑性重合体に彫り込んだマイクロ流体回路を開発した（非特許文献２０）。マイクロアレイは、彫り込まれたハイブリダイゼーションチャンバのプラスチック表面上に直接スポットされた。したがって、このシステムは特殊なマイクロアレイ支持体を必要とし、したがって、市販のアレイスキャナ上で読み取ることができない。ＳｐｕｔｅとＡｄｅｙ（特許文献４）は、ハイブリダイゼーション用の三次元流体構造について記載しているが、このシステムは、複数の層のマイクロ流体構造を必要とする。
【０００９】
マイクロアレイは、微生物（例えば、細菌、ウイルス、寄生虫、および菌類）、ヒト、動物、および植物の遺伝分析を含む、ゲノミクスのすべての分野において潜在用途がある、核酸の高速多重検出のための有望技術を構成する。現在のところ、マイクロアレイ上のハイブリダイゼーションプロトコルは低速であり、熟練者が実行する必要があり、したがって、ポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ）検査などの高速診断用途には適しない。マイクロ流体技術とマイクロアレイ技術を組み合わせることにより、マイクロアレイのハイブリダイゼーションおよび検出を自動化し、スピードアップする鮮やかな解決策が実現する。このような関連については、すでに説明されているが、複雑で費用のかかるマイクロ流体プラットフォームを必要とする。
【００１０】
したがって、改善されたマイクロ流体フローセル、改善されたマイクロ流体デバイス、改善されたマイクロ流体法、および改善されたマイクロ流体システムを実現する必要がある。
【００１１】
したがって、マイクロアレイ分析を実行する高速で、効率がよく、信頼性が高く、低コストの方法が必要である。
【００１２】
本発明は、これらの要件および他の要件を満たすことを意図している。
【特許文献１】米国特許第６，０９９，８０３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２４５，５０８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２５８，６０６号明細書
【特許文献４】国際公開第０３／０５２４８号パンフレット
【非特許文献１】Ｈｏｗｂｒｏｏｋら、２００３ Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｔｏｄａｙ、８：６４２〜６５１頁
【非特許文献２】ＫｕｓｎｅｚｏｗおよびＨｏｈｅｉｓｅｌ、２００３年、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｒｅｃｏｇｎｉ．１６：１６５〜１７６頁
【非特許文献３】Ｍａｕｇｈａｎら、２００１年、Ｊ．Ｐａｔｈｏｌ．、１９５：３〜６頁
【非特許文献４】Ｗａｎｇら、２００３年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７５：１１３０〜１１４０頁
【非特許文献５】Ｂｒｙａｎｔら、２００４年、Ｌａｎｃｅｔ Ｉｎｆｅｃｔ．Ｄｉｓ．、４：１００〜１１１頁
【非特許文献６】Ｈｅｌｌｅｒ、２００２年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．、４：１２９〜１５３頁
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【非特許文献９】Ｃｈｉｚｈｉｋｏｖら、２００１年、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、６７：３２５８〜３２６３頁
【非特許文献１０】Ｃｈｉｚｈｉｋｏｖら、２００２年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、４０：２３９８〜２４０７頁
【非特許文献１１】Ｗａｎｇら、２００２年、ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｌｅｔｔ．、２１３：１７５〜８２頁
【非特許文献１２】Ｌｏｙ ら、２００２年、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、６８：５０６４〜５０８１頁
【非特許文献１３】Ｗｉｌｓｏｎら、２００２年、Ｍｏｌ．Ｃｅｌｌ．Ｐｒｏｂｅｓ、１６：１１９〜１２７頁
【非特許文献１４】Ｗｅｉｄｅｎｈａｍｍｅｒら、２００２年、Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．、４８：１８７３〜１８８２頁
【非特許文献１５】Ｗｅｓｔｉｎら、２００１年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、３９：１０９７〜１１０４頁
【非特許文献１６】Ｂｏｕｓｓｅら、２０００年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｓｔｒｕｃｔ．、２９：１５５〜１８１頁
【非特許文献１７】Ａｎｄｅｒｓｏｎら、２０００年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７２：３１５８〜３１６４頁
【非特許文献１８】Ｌｅｎｉｇｋら、２００２年、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、３１１：４０〜４９頁
【非特許文献１９】Ｆａｎら、１９９９年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７１：４８５１〜４８５９頁
【非特許文献２０】Ｎｏｅｒｈｏｌｍら、２００４年、ＬａｂＣｈｉｐ ４：２８〜３７頁
【非特許文献２１】Ｃａｎａｐｕら、２０００年、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈ．Ｓｙｓｔ．、９：１８１〜１８９頁）
【非特許文献２２】Ｕｎｇｅｒら、２０００年、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２８８：１１３頁
【非特許文献２３】Ｌｉｕら、２００２、Ｊ．ＭＥＭＳ、１１：４５〜５３頁
【非特許文献２４】Ｍａｄｏｕら、２００１年、Ｓｅｎｓｏｒ Ａｃｔｕａｔ．Ａ、９１：３０１〜３０６頁
【非特許文献２５】Ｄｕｆｆｙら、１９９８年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：４９７４〜４９８４頁
【非特許文献２６】Ｂａｖｙｋｉｎら、２００１年、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、６７：９２２〜９２８頁
【非特許文献２７】Ｂｅｋａｌら、２００３年、Ｊ．Ｃｌｉｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、４１：２１１３〜２１２５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、改善されたマイクロ流体フローセル、改善されたマイクロ流体デバイス、改善されたマイクロ流体法、および改善されたマイクロ流体システムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
より具体的には、本発明の一態様によれば、取り外し可能部材と取り外し可能な形で接続しそれらの間で反応を行わせるためのマイクロ流体フローセルが実現され、マイクロ流体フローセルは、マイクロ流体フローセルと取り外し可能部材とが接続される位置にある場合に取り外し可能部材とともに反応チャンバを形成する少なくとも１つの反応部分と、中に流体を受け入れ、反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れ部分とを含み、マイクロ流体フローセルと取り外し可能部材とが接続される位置にあるときに、マイクロ流体フローセルは、流体受け入れ部分内の流体が反応チャンバに流れるように適合される。
【００１５】
一実施形態では、マイクロ流体流は、さらに、流体受け入れ部分と反応チャンバとの間を流体連通させる導管を備える。
【００１６】
一実施形態では、マイクロ流体流は、さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、別々の流体受け入れ部分のそれぞれがそれぞれに流体を受け入れ、別々の流体受け入れ部分のそれぞれが共通の反応チャンバと流体連通する。一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、複数の別々の導管を備え、それぞれの別々の導管はそれぞれの流体受け入れ部分と共通の反応チャンバとの間を流体連通させる。一実施形態では、複数の別々の導管は、それらと流体連通させるための弁で会合し、この弁は共通の反応チャンバと流体連通する。一実施形態では、反応チャンバと弁との間の流体連通は、共通のチャネルにより実現される。
【００１７】
一実施形態では、反応部分は、反応キャビティを含む。一実施形態では、このキャビティは、凹部と少なくとも１つの溝からなるグループから選択された構造を含む。
【００１８】
一実施形態では、流体受け入れ部分は、試薬チャンバを含み、流体は試薬を含む。
【００１９】
一実施形態では、流体受け入れ部分は、マイクロ流体フローセル内に形成された流体受け入れチャンバを含む。
【００２０】
一実施形態では、流体受け入れ部分は、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続された位置にある場合に、取り外し可能部材とともに流体受け入れチャンバを形成する流体受け入れキャビティを含む。
【００２１】
一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に導管が形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、導管キャビティを含み、導管キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に導管を形成する。
【００２２】
一実施形態では、前記複数の導管のうちの少なくとも１つは、マイクロ流体フローセル内に形成される。他の実施形態では、複数の導管のうちの少なくとも１つは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合にマイクロ流体フローセル内の導管により形成される。
【００２３】
一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に弁が形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、弁キャビティを含み、弁キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に弁を形成する。
【００２４】
一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に共通のチャネルが形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、共通のチャネルキャビティを含み、共通のチャネルキャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に共通のチャネルを形成する。
【００２５】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、複数の流体受け入れ部分のそれぞれの流体受け入れ部分は共通の管路と流体連通し、共通の管路は反応チャンバと連通する。他の実施形態では、別々の流体受け入れ部分は、共通の管路の共通の部分で会合する１対の細長いボアを含む。一実施形態では、共通の部分は、弁を含む。他の実施形態では、マイクロ流体フローセル内に共通の管路が形成される。一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、共通の管路キャビティを含み、共通の管路キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に共通の管路を形成する。一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に１対の細長いボアが形成される。一実施形態では、細長いボアは、接続される位置にある場合にマイクロ流体フローセルと取り外し可能部材とにより定められる、相補的な細長いボア部分により形成される。一実施形態では、マイクロ流体フローセル内に弁が形成される。他の実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、弁キャビティを含み、弁キャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に弁を形成する。
【００２６】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、反応チャンバと流体連通する分注部分を含む。一実施形態では、分注部分は、前記マイクロ流体フローセルの外部環境と流体連通する。一実施形態では、分注部分は、マイクロ流体フローセル内に形成された分注チャネルを含む。他の実施形態では、分注部分は、分注チャネルを含み、マイクロ流体フローセルは、さらに、分注チャネルキャビティを含み、分注チャネルキャビティは、マイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材が接続される位置にある場合に分注チャネルを形成する。
【００２７】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、疎水性物質を含む。他の実施形態では、前記マイクロ流体フローセルは、基材を含む。一実施例では、基材はエラストマー材料である。一実施形態では、エラストマー材料はＰＤＭＳを含む。
【００２８】
一実施形態では、取り外し可能部材は、反応を実行するための支持体を含む。一実施形態では、この支持体は、疎水性物質である。一実施形態では、支持体は、プローブを結合できるように機能化されている。一実施形態では、この支持体は、ガラスを含む。一実施形態では、支持体は、マイクロアレイを含む。一実施形態では、マイクロアレイは、バイオプローブスポットを含む。一実施形態では、バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。
【００２９】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、複数の別々の流体受け入れ部分およびそれらと流体連通する複数のチャネルを含み、チャネルは反応チャンバと連通する。一実施形態では、複数のチャネルにより、マイクロアレイの個別のスポットに接続される。一実施形態では、複数のチャネルにより、マイクロアレイのスポットの個別のグループに接続される。
【００３０】
一実施形態では、取り外し可能部材は、包囲空間を含む。一実施形態では、包囲空間は、取り外し可能シールを含む。
【００３１】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、作動すると流体受け入れ部分内の流体が反応チャンバに流れるように適合される。一実施形態では、この作動は、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械式マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力により行われる。
【００３２】
一実施形態では、流体は、最初は乾燥形態であり、液化されるように適合される。
【００３３】
一実施形態では、マイクロ流体フローセルは、さらに、少なくとも１つの排出口を備え、この排出口は周囲環境および反応チャンバと流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および流体受け入れ部分と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および導管と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および弁と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および共通のチャネルと流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および共通の管路と流体連通する。他の実施形態では、この排出口は、周囲環境および分注部分と流体連通する。
【００３４】
他の実施形態では、取り外し可能部材は補助マイクロ流体フローセルを含む。
【００３５】
他の実施形態では、取り外し可能部材は、前記接続する位置にあるときに前記反応チャンバを形成する支持体キャビティを含む支持体を含み、前記反応キャビティは前記反応チャンバと連絡する流体出口を備える。
【００３６】
本発明の他の態様によれば、実現されるマイクロ流体デバイスは、取り外し可能部材と組み合わせたマイクロ流体フローセルと、反応を実行するために接続される位置にあるときにマイクロ流体フローセルおよび取り外し可能部材により定められる少なくとも１つの反応チャンバと、中に流体を受け入れ、反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れチャンバとを含み、マイクロ流体フローデバイスは、前記流体受け入れチャンバ内の流体が前記反応チャンバに流れるように適合される。
【００３７】
本発明の他の態様によれば、実現される流体を推進するマイクロ流体システムは、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスであって、少なくとも１つの反応部分および中に流体を受け入れるための少なくとも１つの流体受け入れ部分を備えるマイクロ流体フローセルと、反応を実行するためにマイクロ流体フローセルと接続するための取り外し可能部材と、取り外し可能部材と接続されたときに反応部分により定められ、流体受け入れ部分と流体連通する、中の反応を実行するための反応チャンバと、前記流体受け入れ部分の中の流体が前記反応チャンバに流れるようにするためマイクロ流体デバイス上に外力を加える力印加デバイスと、を含む少なくとも１つのマイクロ流体デバイスを備える。
【００３８】
一実施形態では、力印加デバイスは、遠心分離デバイスを含む。一実施形態では、遠心分離デバイスは、複数の前記マイクロ流体デバイスの位置を決めるための回転可能台部を備える。一実施形態では、台部は、マイクロ流体デバイス受け入れ部分を含む。一実施形態では、マイクロ流体デバイス受け入れデバイスは、スロットを備え、取り外し可能部材はそのスロットに受け入れられるガラス製サポートスライドを含む。一実施形態では、回転可能台部は、円板を備える。一実施形態では、この円板は、アクチュエータと動作可能なように連絡しそれにより回転される中心部を備える。一実施形態では、この中心部は、開口部を備え、アクチュエータは、モーターに取り付けられたハブを備える。一実施形態では、円板は、周縁近くに配置された廃液貯蔵容器を備える。一実施形態では、マイクロ流体デバイスは、流体を分注するための分注部分を含み、マイクロ流体デバイスは円板上に配置され、分注部分は廃液貯蔵容器に面し、それにより、円板の動作中に、廃液貯蔵容器は分注された流体を回収する。
【００３９】
一実施形態では、マイクロ流体システムは、さらに、反応チャンバ内で生じる反応を検出し、及び／又は分析する反応検出／分析デバイスを備える。
【００４０】
本発明の他の態様によれば、マイクロ流体構造内での反応に使用される流体を推進するための方法が提供され、この方法は、
（ａ）取り外し可能部材と接続されるマイクロ流体フローネットワークを備えるマイクロ流体構造を提供するステップであって、前記取り外し可能部材と前記マイクロ流体フローネットワークとの間に反応チャンバを形成し、該反応チャンバが前記ネットワークと流体連通する、ステップと、
（ｂ）前記ネットワーク内に少なくとも１つの液状試料生成物を配置し、少なくとも１つの反応生成物を前記ネットワークおよび前記反応チャンバのうちの一方の中に配置するステップと、
（ｃ）前記ネットワーク内の前記生成物が前記反応チャンバに移動し、前記反応チャンバの中で反応が引き起こされるように前記マイクロ流体フローネットワークを作動するステップと、
（ｄ）前記反応の結果が前記取り外し可能部材および前記ネットワークの少なくとも一方に提供されている状態で、前記ネットワークから前記取り外し可能部材の少なくとも一部を取り外すステップと、を含む。
【００４１】
一実施形態では、この方法は、さらに、（ｅ）反応を検出し、及び／又は分析するステップを含む。
【００４２】
一実施形態では、ステップ（ｅ）は、反応チャンバ内で反応が検出され、及び／又は分析されるようにステップ（ｄ）の前に実行される。一実施形態では、反応は、取り外し可能部材またはネットワークまたはその両方において検出され、及び／又は分析される。
【００４３】
一実施形態では、少なくとも１つの液状試料生成物は、試薬を含む。他の実施形態では、少なくとも１つの液状試料生成物は、液相検体を含む。一実施形態では、液状試料生成物および反応生成物の少なくとも一方は、最初に乾燥生成物として与えられ、この方法は工程（ｂ）に先立ってこの乾燥生成物を液化するステップを含む。一実施形態では、液状試料生成物および反応生成物の少なくとも一方は、最初に乾燥生成物として与えられ、この方法は工程（ｂ）で配置するのに先立ってこの乾燥生成物を液化するステップを含む。
【００４４】
一実施形態では、反応生成物は流体を含む。他の実施形態では、反応生成物は固形物質を含む。一実施形態では、反応生成物はバイオプローブを含む。
【００４５】
一実施形態では、取り外し可能部材は支持体を含み、ネットワークは、その支持体上に接続される。一実施形態では、ステップ（ｂ）において少なくとも１つの反応生成物を前記反応チャンバ内に配置するステップは、前記反応生成物をこの支持体上に配置してから前記支持体上の前記ネットワークを接続し、それにより前記反応チャンバを形成するステップを含む。
【００４６】
一実施形態では、反応は、ハイブリダイゼーション反応を含む。
【００４７】
一実施形態では、作動させるステップは、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械式マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力をマイクロ流体フローネットワークに印加するステップを含む。
【００４８】
一実施形態では、ネットワークは、反応チャンバに関して近位位置から遠位位置までの一連の流体受け入れ部分を含み、ステップ（ｂ）はそれぞれの前記液状試料を一連の流体受け入れ部分のそれぞれの中に配置するステップを含み、ステップ（ｃ）での作動により、一連の流体受け入れ部分の中の流体生成物は最も近い位置にある流体受け入れ部分から最も遠い位置にある流体受け入れ部分まで反応チャンバへ順次推進される。一実施形態では、ステップ（ｃ）における作動させるステップは、遠心分離を含み、流体を順次推進するステップは遠心分離速度を漸次増大することにより引き起こされる。
【００４９】
一実施形態では、工程（ｃ）における作動させるステップは、遠心分離を含む。一実施形態では、この遠心分離ステップは、接続されたネットワークおよび取り外し可能部材を回転可能台部上に配置するステップと、ネットワーク内で遠心分離力を流体生成物に印加するように台部を作動させるステップとを含む。
【００５０】
一実施形態では、ステップ（ｃ）は、さらに、分注部分を介してマイクロ流体構造から廃液を分注するステップを含む。
【００５１】
一実施形態では、この方法は、さらに、回転可能台部上に形成された廃液回収部分を介して遠心分離時に廃液を回収するステップを含む。
【００５２】
本発明の特定の実施形態は、生体分子のマイクロアレイ上で液相検体、分子、または他の溶液を推進することを可能にするマイクロ流体デバイスに関する。
【００５３】
本発明は、取り外し可能マイクロ流体システムに関する。より正確には、本発明は、マイクロ流体ネットワークを接続されたエラストマー基材により覆わされたバイオプローブのマイクロアレイを含むマイクロ流体台部に関する。流体は、外力によりこのネットワークに通される。基材は、マイクロアレイに可逆的に結合され、システムの水密性が確保される。マイクロ流体基材をマイクロアレイから取り外して、市販のスキャナ（例えば、共焦点顕微鏡に基づくスキャナ）で外部において分析することができる。
【００５４】
本発明は、さらに、反応再現性、反応効率を高め、反応時間を短縮し、試薬量を減らすデバイスに関する。
【００５５】
本発明は、さらに、液相検体および他の溶液をマイクロアレイ上で推進することを可能にする高速で、単純な取り外し可能流体システムにも関する。一実施形態では、流体は、マイクロアレイの上に並列されたマイクロ流体回路を彫り込まれたエラストマー材料内に送り込まれる。好ましい一実施形態では、マイクロアレイは、ガラス、プラスチック、または他の任意の支持体上に彫り込まれる。より好ましい一実施形態では、エラストマー材料はポリメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む。
【００５６】
本発明は、さらに、分析に先立って支持体の完全乾燥を行わせることができる、スライドサポートまたは他の支持体の外側に配置された接続済み廃液貯蔵容器を備えるマイクロ流体システムにも関する。スライドサポートは、ガラス、プラスチック、または他の材料で作ることができる。特に好ましい一実施形態では、廃液貯蔵容器は、遠心力により駆動されるマイクロ流体システム内の円盤形状のスライドサポートを囲む溝である。それぞれのマイクロ流体システムは、エアロゾルによるキャリーオーバー汚染を防ぐため、封止されるのが好ましい。
【００５７】
本発明の説明では、内容全体が参照により本明細書に組み込まれる多数の文書を引用する。
【００５８】
これを超える範囲および適用性は、これ以降に示す詳細な説明から明らかであろう。しかし、本発明の精神と範囲に含まれる様々な変更および修正は当業者には明らかなことであるため、この詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、実例としてのみ与えられていることは理解されるであろう。
【００５９】
こうして本発明について一般的な説明を行ったが、次に、付属の図面を参照し、例示的な実施形態を実例としてのみ示す。
【００６０】
本発明の他の目的、利点、および特徴は、付属の図面を参照しつついくつかの実施形態の以下の非制限的な説明を読むと明らかになるであろうが、これは、例示するものであり、本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
ここでは、付属の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００６２】
図１および２を参照すると、例えば、スライドであってよい支持体などの取り外し可能部材１２と取り外し可能な形で接続できるマイクロ流体フローセル１０が示されている。
【００６３】
マイクロ流体フローセル１０は、ここで説明されるように、支持体１２とともに反応チャンバを形成する、反応部分１４を含む。さらに、マイクロ流体フローセル１０は、流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２を含む。それぞれの流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２は、マイクロ流体セル本体１１内に２つの類似する細長いボア２４および２６（ここでは１対のボアのみが参照されている）でできているそれぞれの流体受け入れチャンバを備える。流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２により定められたそれぞれの流体受け入れチャンバの細長いボア２４および２６は、反応チャンバ１４と流体連通している、共通の管路３８にそれぞれ沿う共通の領域２８、３０、３２、および３４のところで会合する。
【００６４】
支持体１２およびマイクロ流体フローセル１０が、図２に示されているように接続位置にあるときに、マイクロ流体セル１０は、流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２の中の流体が反応チャンバ１４へ流れるように適合される。
【００６５】
この非制限的実施形態では、マイクロ流体フローセル１０は支持体１２と組み合わせて、回転可能台部または円板４２上に置かれた、マイクロ流体デバイス４０を形成する。この回転可能台部が矢印Ｃで示されているように回転し、したがって、遠心力が、流体受け入れ部分１６、１８、２０、および２２内の流体を含むマイクロ流体フローセル１０に加えられる。図に示されているように、チャンバ１６、１８、２０、および２２は、反応チャンバ１４に対して近位位置から遠位位置までのマイクロ流体フローセル１０の本体１１内に配置される。このようにして、遠心力がマイクロ流体フローセル１０に印加されると、回転している円板４２の速度が上がり、したがって遠心力が増すにつれ、流体は反応チャンバ１４に向かって、最も近いチャンバ１６から最も遠いチャンバ２２へと流れる。
【００６６】
図１および２に示されている実施形態では、マイクロ流体フローセル１０は、彫り込まれたマイクロ流体ネットワークＮを持つＰＤＭＳ基材ユニット１１であり、（図に示されていない）核酸捕捉プローブがアレイ化されたガラススライドの形で、支持体１２に適用される。ＰＤＭＳマイクロ流体フローセル１０を有するスライドガラス１２は、この場合５枚のスライドを保持できるコンパクトな円板支持体４２上に置かれ、これにより、マイクロ流体システム４４が定まる。このマイクロ流体システム４４は、設計上、スライドを何枚でも収納するようにできる。
【００６７】
動作中には、チャンバ１６内のプレハイブリダイゼーション緩衝液が最初に放出され、ハイブリダイゼーションチャンバ１４上を流れ、オリゴヌクレオチド捕捉プローブがガラス製支持体１２上にスポットされる。その後、チャンバ１８内の試料は、より高い角速度で放出される。次いで、チャンバ２０内の洗浄緩衝液およびチャンバ２２内のすすぎ緩衝液は、さらに高い角速度で順次流れ始める。洗浄およびすすぎ緩衝液は、ハイブリダイゼーション反応の後、非特異的結合標的を洗い流すために使用される。
【００６８】
図３、４、および５を参照すると、本発明の他の実施形態によるマイクロ流体フローデバイス４５が示されている。
【００６９】
図３および４は、支持体の形態の取り外し可能部材４８と接続された取り外し可能マイクロ流体フローセル４６とを含むマイクロ流体デバイス４５を示している。図５は、マイクロ流体フローセル４６が支持体４８から取り外された状態を示している。
【００７０】
マイクロ流体フローセル４６は、キャビティの形態の反応部分４９（図５を参照）を持つ本体４７を含む。反応キャビティ４９は、支持体スライド４８と接続されたときに反応チャンバ５０（図３および４）を形成する。反応チャンバ５０は、支持体スライド４８上のマイクロアレイ５２用にスペースを設けている。さらに、マイクロ流体フローセル４６は、図５に示されているようにキャビティの形態の流体受け入れ部分５４および５６を含む。図３および４に示されているように、これらの流体受け入れキャビティ５４および５６は、スライド支持体４８と接続されたときにそれぞれの流体受け入れチャンバ５８および６０を形成する。図５に戻って参照すると、マイクロ流体フローセル４６は、さらに、図３および４に示されているようにそれぞれの導管６８、７０、および７２を形成する導管キャビティ６２、６４、および６６を含む（フローセル４６が支持体４８と接続されている場合）。導管６８、７０、および７２は、弁７４で会合するが、これは、フローセル４６および支持体４８が接続される位置にあるときに弁キャビティ７６（図５を参照）により定められる。図５は、支持体４８と接続されたときに、反応チャンバ５０および弁７４と流体連通する共通のチャネル８０（図３および４を参照）を形成するフローセル４６内の共通のキャビティ７８を示している。
【００７１】
空気抜き８２、８４、および８６は、周囲環境と流体連通している。空気抜き８２、８４、および８６は、導管８８を介して流体受け入れチャンバ５８と、導管７０を介して弁７４と、導管９０を介して流体受け入れチャンバ６０とそれぞれ流体連通している。図５を参照すると、導管８８および９０は、支持体４８と接続されたときに導管キャビティ９２および９４により定められる。
【００７２】
マイクロ流体セル４６は、さらに、反応チャンバと流体連通している排出ダクト９６も備え、これにより、過剰な流体または廃液がそのダクトを通って、周囲環境内に流れ込むようにするか、またはアパーチャ９７を介して支持体４８上に流れるようにする。図５を参照すると、ダクト９６は、支持体４８と接続された場合にダクトキャビティ９８により形成される。
【００７３】
したがって、取り外し可能マイクロ流体フローセル４６および取り外し可能固体支持体４８は、本発明の一実施形態によるマイクロアレイ分析用のマイクロ流体デバイス４５を実現する。
【００７４】
図６から１０は、本発明によるマイクロ流体フローセル、取り外し可能部材、およびマイクロ流体デバイスの様々な非制限的実施形態を示す。
【００７５】
図６は、支持体の形態の取り外し可能部材１０４と取り外し可能な形で接続されているマイクロ流体フローセル１０２を備えるマイクロ流体デバイス１００を示している。マイクロ流体フローセル１０２は、支持体１０４と接続されたときに流体受け入れチャンバ１０７を形成するキャビティの形態の流体受け入れ部分１０６を有する。マイクロ流体フローセル１０２は、さらに、支持体１０４と接続されたときに中で反応を行わせるための反応チャンバ１０９を形成する反応チャンバキャビティの形態の反応部分１０６も含む。導管キャビティ１１０は、支持体１０４とともに導管１１１を形成する。廃液分注ダクト１１５も用意することができる。
【００７６】
図７は、支持体などの取り外し可能部材１２０と取り外し可能な形で接続されているマイクロ流体フローセル１１８を有するマイクロ流体デバイス１１６を示している。フローセル１１８は、流体受け入れチャンバ１２２だけでなく、それと流体連通する導管１２４をも含み、両方ともセル本体１２６内に形成される。導管１２４は、キャビティの形態の反応部分１２８と流体連通し、支持体１２０と接続されたときに反応チャンバ１３０により定められる。廃液分注ダクト１２１も用意することができる。
【００７７】
図８は、マイクロ流体フローセル１３６上に取り外し可能な形で配置される形態の取り外し可能部材１３４を有するマイクロ流体デバイス１３２を示している。反応チャンバ１３８は、マイクロ流体フローセル１３６内に形成されたキャビティ１４０により、また接続されたときにエンクロージャ部材１３４により形成される。適宜、導管１４２および流体受け入れ部分１４４は、取り外し可能部材１３４により囲まれているキャビティとするか、またはマイクロ流体フローセル１３６内に完全に形成することもできる。
【００７８】
図９は、キャビティ１５２のところでマイクロ流体フローセル１５０と接続されたときに反応チャンバ１５４を形成するシールの形態の取り外し可能部材１４８を有するマイクロ流体デバイス１４６を示す。ここでもまた前述のように、導管１５６および流体受け入れ部分１５８は、取り外し可能シール部材１４８により囲まれているキャビティとするか、またはマイクロ流体フローセル１５０内に完全に形成することもできる。シール１４８は、当業で知られているように、様々な接着物質によりマイクロ流体フローセル１５０に取り付けることができる。
【００７９】
図１０は、支持部材１６２を有するマイクロ流体流デバイス１６０は、マイクロ流体フローセル１６６と接続されたときに反応チャンバ１６３を形成するキャビティ１６４を備えることを示している。マイクロ流体フローセル１６６は、導管１７０および囲み部分１６７を介して流体受け入れ部分１６８と連絡する出口アパーチャ１６５を備える反応部分１６３を含む。ここでもまた、この実施形態では、導管１７０および流体受け入れ部分１６８は、マイクロ流体フローセル本体１７２内に形成されるが、当業者であれば、マイクロ流体フローセル表面１７２内にキャビティを定めて支持体１６２と接続されたときにチャンバを実現することを想到できるであろう。
【００８０】
他の例示されていない実施形態では、本発明の２つのマイクロ流体フローセルは、２つのセルの一方が取り外し可能な部材として作用するように、互いに取り外し可能な形で接続するようにできる。
【００８１】
本発明のマイクロ流体フローセルは、重力、遠心力、毛管力、ガス圧力、電気浸透、動電、電気濡れ、磁気ポンプ力、または当業者により理解されるような前記の任意の組合せなどの外力をマイクロ流体フローセルに印加することにより流体が本発明の反応チャンバ内を流れるように適合される。
【００８２】
一実施形態では、本発明は、表面上にプリントされるか、またはそのような表面により囲まれているアレイに適合可能な取り外し可能マイクロ流体フローセルについて説明する。生化学反応に必要な異なる溶液は、マイクロアレイを囲む表面上に並列するエラストマー基材内に彫り込まれたマイクロ流体回路またはネットワーク（Ｎなどの）によりスライド上に推進される。流体を移動するために外力が印加可能であり、回路またはネットワークの各部へのアクセスは、弁により制御される。このような外力の非制限的実施例は、ポンプ力、磁力、動電力、電気浸透力、および遠心力である。一実施形態では、遠心力は、モーターまたは遠心力により発生させることができ、遠心力は、流体をマイクロアレイの上に配置されたエラストマー基材の表面に彫り込まれたマイクロ流体チャネルおよびチャンバ内に移動する。本発明は、１つまたは複数の反応チャンバと接続された１つまたは複数の個別チャンバを持つマイクロ流体デバイスを備える。本発明のマイクロ流体システムのチャネルおよびチャンバは、マイクロアレイの個々のスポットまたはスポットのグループ（行、列、スポットのブロック）またはマイクロアレイ全体に接続されることができる。チャンバおよびチャネル体積は、一般に、使用しなければならない試料および試薬の量を減らすためにできる限り小さく保たれる。
【００８３】
一実施形態では、本発明のデバイス、方法、およびシステムは、プローブの結合を可能にする適切なコーティングにより機能化されたマイクロアレイ表面を含む。スライドフォーマットは、プロテオームまたはゲノム研究室で使用される標準マイクロアレイ機器に適合させることができる。
【００８４】
それぞれのチャンバは、（複数の）反応を進行させるために必要な緩衝液および試料を入れることができる。生体分子を含む少量の液状試料が、マイクロアレイの固定化されたプローブの真上に配置されたマイクロ流体回路またはネットワーク内に強制的に流し込まれる。 溶液相検体と結合プローブとが近接近していると、動力学的相互作用がスピードアップされ、それにより、反応時間が短縮される。
【００８５】
本発明の特定の一実施形態では、標準顕微鏡用スライドガラスは、バイオプローブを共有結合するように化学的に機能化される。流体をスポットベアリングマイクロアレイの上に被さるように推進するために、マイクロ流体デバイスが使用可能である。バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、もしくはそれらの組合せ、または検査試料中に存在する基材の結合パートナーで構成することができる。様々な反応工程を、液体試薬または反応物質、洗浄試薬、ハイブリダイゼーション、または検出試薬に曝すことを含むマイクロアレイの結合分子とともに実行できる。スライド上に固定化された分子を特徴付けるために反応の進捗状況または結果をマイクロアレイのそれぞれのスポットで監視することができる。
【００８６】
現在のところ、ほとんどのカスタムマイクロアレイは、標準顕微鏡用スライドガラス上にプリントされ、このフォーマットはスライド上にスポットされた特定のプローブとの可能な相互作用を示す検出信号（例えば、蛍光信号）を走査するために使用される現在市販されている計測器のほとんどで要求されるものである。したがって、本発明の一実施形態では、取り外し可能マイクロ流体台部、ユニット、またはセルは、標準スライドガラスに適合するように設計された。しかし、マイクロアレイフォーマットの平坦な表面（例えば、ガラス支持体、プラスチック支持体）は、法発明により使用することができる。さらに、このようなシステムは、分子診断について検査試料調製（例えば、核酸抽出する）および／または標的増幅（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応による核酸増幅）を行うため独立の、または一体化されたマイクロ流体システムと併用することができる。このようなシステムは、さらに、微小化学物質分析システムであってもよい。
【００８７】
本発明は、顕微鏡用スライドガラスおよび類似の平面と接続するように適合することができるマイクロ流体フローセルを実現する。このマイクロ流体接続システムを使用することで、アレイ上の選択された位置に試料、相互作用試薬（例えば、ハイブリダイゼーション溶液、結合溶液など）、洗浄溶液、および検出試薬を送達することが可能になる。
【００８８】
一実施形態では、本発明のマイクロ流体フローセルの表面の溝または凹部は、マイクロアレイ上のスポットと揃えられ、これにより、マイクロ流体システムがマイクロアレイ表面上に封止されたときに、凹部および溝は、（複数の）マイクロアレイのスポットを含む（複数の）チャネル、（複数の）試薬貯蔵容器、及び／又は（複数の）反応チャンバを形成する。
【００８９】
特定の一実施形態では、マイクロ流体接続システムのマイクロチャンバおよびチャネルを作るために柔らかいエラストマー材料（例えば、ＰＤＭＳ）が選択される。ＰＤＭＳベースのエラストマーは、成形可能な低コスト材料であり、ガラスなどの平坦で滑らかな表面で可逆的に封止する。
【００９０】
さらに特定の一実施形態では、流体をマイクロアレイの上に配置されているマイクロ流体チャネルおよびチャンバ内に移動するために遠心力が使用される。
【００９１】
さらに他の特定の一実施形態では、標準顕微鏡用スライドガラス支持体は、遠心分離システムにはめ込めるように設計される。遠心分離システムは、カスタムデバイスまたは古典的な卓上型遠心分離機であってよい。遠心分離システムは、コンピュータにより制御される、ステップバイステップモーターを備える。
【００９２】
マイクロアレイスライドの１つまたは複数の選択された領域に流体を制御しつつ送達するには、マイクロ流体システムのチャネルおよびチャンバの適切なサイズおよび形状を選択し、流体をマイクロアレイ上に送達するための最適な遠心力および遠心力が印加される最適な時間を選択する。
【００９３】
本発明のさらに他の特定の一実施形態では、マイクロ流体システムは、限定はしないが、典型的には高速な、感度のよい、自動化された、高スループットで安価なシステムを必要とする伝染病因物質に関するマイクロアレイ上の分子診断アッセイを含む、核酸の分析に使用される。
【００９４】
本明細書で上述されているように、スライドは、ガラスで作ることができ、ガラスは核酸およびタンパク質のカスタムマイクロアレイ用に最もふつうに使用されている支持体である。スライドガラスは、核酸または核酸類似体（例えば、ペプチド核酸、ロックト核酸）の結合を最適化するように特別にコーティングされる。核酸プローブのマイクロアレイは、マイクロ流体回路またはネットワーク（図２に示されているＮなど）彫り込みエラストマー材料が本発明のスライド支持体の上に置かれたときに本発明のハイブリダイゼーションチャンバの真下に収まるように配置されたアレイヤーを使用してスライドガラス上にプリントされる。マイクロアレイは、多数の異なるプローブを備えることができ、また発現プロフィール実験を実行する場合に使用できる。したがって、自動化されたハイブリダイゼーション台部として使用するために、要求体積を収められるように対応する（複数の）ハイブリダイゼーションチャンバを設計することができる。特定の一実施形態では、アレイは、直線的であり、スポットされたプローブで構成され、診断目的のために使用するのに適している。（複数の）ハイブリダイゼーションチャンバは、さらに、貫流ハイブリダイゼーションを許容するさらに小さな体積を収められるように設計することもでき、これによりハイブリダイゼーション速度が高まる。これにより、ハイブリダイゼーション時間が短縮され、かつ／またはハイブリッドの検出に必要な反応の感度が高まる。
【００９５】
受動的ハイブリダイゼーションと比較すると、本発明のマイクロ流体デバイスでは、２０ｍｅｒオリゴヌクレオチドだけでなく３６８ｂｐ単位複製配列についても実証されているようにハイブリダイゼーション速度を約６倍高められる（実施例１を参照）。さらに、１５分間のハイブリダイゼーションプロセスを使用して４つの臨床的に関係するブドウ球菌種を検出し、弁別することが可能であった。これは、受動的ハイブリダイゼーションについて一般的に要する時間よりも少なくとも１６倍高速である。本発明の取り外し可能マイクロ流体システムでは、従来のマイクロアレイを使用して反応プロセスを自動化し、スピードアップすることができ、また試料（タンパク質、共同因子、医薬品など）中に存在する核酸または他の生体分子の迅速な検出および同定を可能にする。本発明の取り外し可能マイクロ流体フローセル、さらにはマイクロ流体デバイスは、生物医学分野（病原体または疾病関連マーカーの存在の検出）、法医学分野（個人の識別）、基礎研究などにおける様々な応用だけでなく、他の工業への応用でも使用することができる。最後に、本発明の取り外し可能マイクロ流体フローセルおよびデバイスは、どのような種類のマイクロアレイ分析でも応用することができる。
【００９６】
非制限的な一実施形態では、本発明のマイクロ流体フローセルの本体を含む基材は、接着剤またはクランプを使わずにファンデルワールス力によりマイクロアレイに可逆的に結合することができる柔らかいエラストマー材料である。特に好ましい一実施形態では、柔らかい基材は、ＰＤＭＳで作られる。ネットワークのマイクロ流体回路は、フォトリソグラフィおよびコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工などの古典的マイクロ加工技術を使用して基材内に彫り込まれる。様々な種類の弁をマイクロ流体回路またはネットワーク内に入れることができる。弁は、異なる貯蔵容器からの流体の放出を制御するように設計される。例えば、弁は、電磁作動マイクロ弁（非特許文献２１）、圧縮空気駆動式圧力弁（例えば、マイクロ流体回路の特定の領域内で通気を制御し、したがって、流体運動に対向する逆圧を変調する）（非特許文献２２）、ヒドロゲル弁（非特許文献２３）、および遠心分離弁（非特許文献２４）とすることができる。それとは別に、マイクロ流体システム内の流体の移動は、弁を使わずに駆動することができる。例えば、流体は、気泡または他の非混合境界により分離された異なる液体の順次流により移動することができる。
【００９７】
図１および２に戻って参照すると、マイクロ流体システム４４が示されている。マイクロ流体フローセル１０は、ＰＤＭＳ基材１１に彫り込まれた回路またはネットワークＮを含む。ＰＤＭＳ基材１１は、位置を揃えられ、圧力を印加して機能するマイクロ流体デバイス４０を形成することによりスライドガラス１２上にプリントされたマイクロアレイ（図に示されていない）に逆結合される。市販のアレイヤーを使用してオリゴヌクレオチドマイクロアレイをスライドガラス１２上にプリントした後、ＰＤＭＳ彫り込みハイブリダイゼーションチャンバ１４がマイクロアレイの上に来るようにＰＤＭＳマイクロ流体回路Ｎがスライドガラス１２上に重ね合わされる。マイクロ流体デバイス４０（スライドグラス１２およびＰＤＭＳ １１）は、開口部を含む、モーターＭのアクチュエータハブ１７４上に固定された特注のプラスチック円板形状の支持体４２内に導入された。円板４２は、矢印Ｃにより示されるように回転され、その遠心力を利用して試料および緩衝液をガラス表面１７６上に直接推進し、液体試薬をチャンバ１４およびマイクロ流体チャネル３０内に移動する（非特許文献２４）。プロセスの終わりに、ＰＤＭＳ流体回路Ｎがスライドガラス１２から剥がされ、市販の計測器を使用してマイクロアレイが分析された。このシステムは、遠心力により生成される動的ＤＮＡハイブリダイゼーション（貫流）が可能になる。本発明では、このようなマイクロ流体システムは、従来のマイクロアレイ技術が必要とするわずかな時間で単一ヌクレオチド多形（ＳＮＰ）を含む核酸配列を弁別することができた。
【００９８】
マイクロ流体チャンバおよびチャネル内の流体を推進するために遠心力が使用される場合、弁（３８、３０、３２、および３４）は、異なる回転速度で急開するように設計することができる（図１）。回路またはネットワークＮは、ハイブリダイゼーションチャンバ１４、プレハイブリダイゼーション緩衝液貯蔵容器１６、試料入り口１８、洗浄用貯蔵容器２０、およびすすぎ用貯蔵容器２２を備えることができ、すべて異なるサイズのチャネル３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、および３８Ｅによりつなぎ合わされる（図１および２）。チャンバ１４は、周囲環境と連絡する分注部分３９と流体連通する。異なる緩衝液および試料は、遠心分離システム４２の回転速度を変えることにより、支持体１２上のマイクロアレイの上に配置されたハイブリダイゼーションチャンバ１４内に強制的に貫流される。ハイブリダイゼーションチャンバ１４のアーキテクチャは、流体の濁度を高めるように適合させることができ、それにより、ハイブリダイゼーション速度を高められる。ここでもまた、マイクロ流体システム内の流体の移動は、それとは別に、上述したように弁を使わずに駆動することができる。
【００９９】
本発明の方法、システム、およびデバイスは、マイクロアレイ支持体を使用して、マイクロ流体システムをデバイスに接続し、流体を移動する力を与える。力は、空圧駆動力、機械式マイクロポンプ力、電気浸透力、電気泳動力、ガス圧力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、音響力、磁力、ＤＣおよびＡＣ動電力、および求心力により発生させることができる。特定の一実施形態では、支持体は、流体を移動するための遠心力を与える回転式デバイス１７４に適合可能な円板４２である。さらに具体的な実施形態では、支持体は、標準顕微鏡用１２を収容するスロットなどのマイクロ流体デバイス受け入れ部分１７８を含む円板４２である。それぞれのスロット１７８は、円板中心１８０から同じ距離のところに配置され、それぞれのスロット付きスライドに等しい遠心力を加えられるようになっている。円板は、モーターＭのハブ１７４上に固定されるように設計される。それぞれのスライド１２は、遠心分離後にスライド１２を簡単に取り外せるようにアパーチャ１８２を備える。関連する一実施形態では、溝などの廃液貯蔵容器１８４が支持円板４２内に彫り込まれており、これにより、遠心分離後のハイブリダイゼーション廃液を回収し、スライド１２を完全に乾燥させることができる。他の関連する一実施形態では、円板４２を備えるマイクロ流体システム４４は、円板４２の回転時にエアロゾルが発生しないように封止される（図に示されていない）。
【０１００】
本発明の力印加デバイスは、ポンプ、ヒーター、モーター、磁気的デバイス、機械的デバイス、または電気的デバイスなどどのようなデバイスであってもよい。遠心力を供給し流体を強制的にマイクロアレイ支持体に印加するデバイスは、モーターであるのが好ましい。モーターは、ステップバイステップモーター、またはコンピュータ駆動式またはプログラム可能な市販の卓上遠心分離機とすることができる。
【０１０１】
本発明のマイクロ流体フローセル（１０、４６）は、特定の一実施形態では、生体分子のマイクロアレイ（５２など）を帯びたスライド（１２、４８）と接続するように設計されているが、これらは、さらに、様々な種類の分子プローブまたは試料を帯びた支持体と接続する流体を供給するために使用することもできる。プローブまたは試料は、支持体上に配置されたビーズまたは粒子上に置くことも可能であろう。本発明の応用は、マイクロアレイスライドとの使用に限定されないことは理解されるであろう。本発明は、前記反応の光、電気、機械、化学、磁気、または他の測定可能な特性であってよい反応信号を検出／分析するために応用することが可能であろう。
【０１０２】
本発明は、非制限的実施例によりさらに詳しく説明される。
【０１０３】
［実施例］
［実施例１］遠心力を利用してマイクロアレイ試薬を推進するための取り外し可能流体システム
〔材料と方法〕
ＰＣＲプライマーおよび捕捉プローブの選択
すべての化学試薬は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．（ミシガン州セントルイス）から入手したものであり、断りのない限りそれ以上精製せずに使用した。２つの９炭素スペーサーと１つのアミノリンカーを付加することにより５’修飾されたオリゴデオキシリボヌクレオチド捕捉プローブは、Ｂｉｏｓｅａｒｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（カリフォルニア州ナバト）社が合成したものである。アミノリンカー修飾で、プローブを機能化ガラス表面に共有結合することができる。４つのプローブ、黄色ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＣＧＴＡＴＴＡＴＣＡＡＡＡＧＡＣＧＡＡＧ−３’）、表皮ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＣＡＩＡＧＣＴＧＡＡＧＴＡＴＡＣＧＴＡＴ−３’）、溶血性ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＣＡＡＡＡＴＴＴＡＡＡＧＣＡＧＡＣＧＴＡＴＡ−３’）、および腐性ブドウ球菌標的プローブ（５’−ＡＡＡＧＣＧＧＡＴＧＴＴＴＡＣＧＴＴＴＴ−３’）が使用された。プライマー対ＴｓｔａＧ４２２（５’−ＡＡＡＧＣＧＧＡＴＧＴＴＴＡＣＧＴＴＴＴ−３’）およびＴｓｔａＧ７６５（５’−ＴＩＡＣＣＡＴＴＴＣＡＧＴＡＣＣＴＴＣＴＧＧＴＡＡ−３’）は、すべてのブドウ球菌種を増幅させるために使用された。使用されたゲノムＤＮＡは、菌株黄色ブドウ球菌ＡＴＣＣ ４３３００、表皮ブドウ球菌ＡＴＣＣ １４９９０、溶血性ブドウ球菌ＡＴＣＣ ２９９７０、および腐性ブドウ球菌ＡＴＣＣ ３５５５２から精製された。
【０１０４】
エラストマーフローセルの加工
マイクロ流体構造は、ＰＤＭＳ複製技術を使用して加工された（Ｄｕｆｆｙら、１９９８年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７０：４９７４〜４９８４頁）。試薬操作および浅いハイブリダイゼーションチャンバ内のハイブリダイゼーションに適した流量を利用できるようにしつつ試薬貯蔵用に十分な体積が得られる所望の２レベルＰＤＭＳ流体構造を実現するために、新しい２レベルＳＵ−８プロセスが開発された。
【０１０５】
ＳＵ−８鋳型加工
ＳＵ−８は、加工とともに、非常に厚いフォトレジスト層を必要とする用途についても大きな注目を集めているネガトーンフォトレジストである。その優れたＵＶ透過性のため、標準ＵＶリソグラフィを使用して、ＬＩＧＡに類似したＭＥＭＳデバイスを製作することができる。ＳＵ−８フォトレジストは、様々な粘度のものがあり、低粘度製品ほど、薄い構造（最大２μｍ）の加工に適しており、粘度の高いＳＵ−８フォトレジストほど、厚い層（ｍｍスケール）に適している。２種類のフォトレジスト、Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州ニュートン）が市販しているＳＵ−８ ２５およびＳＵ−８ １００が使用された。ＳＵ−８ ２５は、マイクロチャネル構造に使用され、ＳＵ−８ １００は、かなり大きな試薬チャンバに使用された。第１の工程で、ＳＵ−８ ２５を、１５ｃｍのシリコン（Ｓｉ）ウェハ（Ａｄｄｉｓｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、カリフォルニア州サンノゼ）上で処理し、マイクロチャネルの構造（深さ２５μｍ）と、第２のＳＵ−８層の位置合わせマークを得た。その後、ＳＵ−８ １００の厚い層（２５０μｍ）は、マイクロチャネルの鋳型が作成される基材上にスピンコートされた。この厚い層は、かなり大きな試薬貯蔵容器の鋳型を形成するために使用された。架橋ＳＵ−８フォトレジストは、露光されていない周囲に比べて光透過性が低いため、位置合わせマークは、露光されていないフォトレジストの厚い層で完全に覆われている場合であっても容易に観察できる。パターン設計では、フォトレジストの２つの層の間の考えられる位置合わせ誤差の補正が行われた。チャネルおよびチャンバは接続領域内でオーバーラップしており、このため、位置合わせの間違いにより引き起こされうる切断を回避できる。６つの同一の鋳型は、複製を高速化するため１５ｃｍのＳｉ上に同時に加工された。
【０１０６】
フローセルの重合鋳型化
ＰＤＭＳはＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（ミシガン州ミッドランド）から購入された。ベース（Ｓｙｌｇｕａｒｄ １８４シリコーンエラストマー）および硬化剤（シリコーン樹脂溶液）を１０：１の重量比で完全混合した。対流式オーブンによる低温硬化（例えば、６５℃）は、構造の厚さのため、高温焼成よりも好ましかった。高温（例えば、１５０℃）では、ＳＵ−８パターンとＳｉ基材との間の界面に著しい熱応力が加わり、基材に実際にひび割れを起こし、ＳＵ−８構造を剥がす可能性がある。すべてのフローセルの上で厚さが一様になるようにするために、基材上でＰＤＭＳを平らにする必要がある。チャンバの巨視的構造とチャネルの微視的構造の適切な組合せが、フローセルの性能にとって重要である。
【０１０７】
スライドガラスの作成
断りのない限り、すべての反応は、室温で、ポリプロピレンジャー内で実行された。使用された顕微鏡用スライドガラス（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ペンシルバニア州ウェストチェスター）は、２５ｍｍ×７５ｍｍの表面積を有していた。脱イオン水中で１時間超音波処理した後、スライドをＮａＯＨ（１０％）４０ｍｌ中で１時間超音波処理し、脱イオン水で数回洗浄し、窒素流の中で乾燥させた。次いで、スライドをアミノプロピルトリメトキシシラン溶液（水２ｍｌ、ＭｅＯＨ ３８ｍｌ、およびアミノプロピルトリメトキシシラン２ｍｌ）中で１時間超音波処理し、メタノールで洗浄し、乾燥させ、１５分間１１０℃で焼いた。アミン修飾スライドは、カップリング剤として０．３２ｇ（２ｍモル）のカルボニルジイミダゾールを含有する１，４−ジオキサン（４０ｍＬ）中で一晩超音波処理することにより活性化させ、その後、ジオキサンとジエチルエーテルで洗浄し、窒素流の中で乾燥させた。
【０１０８】
マイクロアレイの生産
プローブは、Ａｒｒａｙ−ｉｔ Ｍｉｃｒｏｓｐｏｔｔｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｌｕｓ（商標）（Ｔｅｌｅｃｈｅｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、カリフォルニア州サニーベール）を加えて最終濃度を５μＭとすることにより２倍に希釈された。捕捉プローブは、ＶＩＲＴＥＫ ＳＤＤＣ−２（商標）アレイヤー（Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、カリフォルニア州ハーキュリーズ）をＳＭＰ３ピン（Ｔｅｌｅｃｈｅｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）とともに使用して、３倍にスポットされた。スポットした後、それぞれのスポットは、０．６ｎＬの体積を持ち、直径は１４０から１５０μｍの範囲であった。スポットした後、スライドを一晩乾燥させ、沸騰する０．１％のＩｇｅｐａｌ ＣＡ−６３０中に５分間浸漬することにより洗浄し、超純粋中で２分間すすぎ、真空中で遠心分離機により５分間乾燥させた（ＳｐｅｅｄＶａｃｚ（商標） ｐｌｕｓ、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓａｖａｎｔ、マサチューセッツ州ミルフォード）。スライドは、その後、乾燥した、無酸素環境に室温で保管された。
【０１０９】
ＰＣＲ増幅および単位複製配列標識付け
ｔｕｆ遺伝子の保存領域を標的とする万能ＰＣＲプライマーを使用して、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌、腐性ブドウ球菌精製ゲノムＤＮＡから３６８ｂｐ断片を増幅した。非対称ＰＣＲ増幅時に蛍光染料が組み込まれた。Ｃｙ−５ ｄＣＴＰ（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ、カナダケ国ベック州ベドゥフェ）を、ｄＡＴＰ ０．０５ｍＭ、ｄＣＴＰ ０．０２ｍＭ、ｄＧＴＰ ０．０５ｍＭ、ｄＴＴＰ ０．０５ｍＭ、ＫＣｌ ５ｍＭ、トリス塩酸（ｐＨ ９）１ｍＭ、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００ ０．０１％、ＭｇＣｌ２ ２．５ｍＭ、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼ（Ｐｒｏｍｅｇａ、ウィスコンシン州マディソン）０．５単位、ｐｒｉｍｅｒＴｓｔａＧ７６５ ０．２μＭ、ｐｒｉｍｅｒＴｓｔａｇＧ４２２ ０．００５μＭ、および精製されたブドウ球菌ゲノムＤＮＡ １ｎｇを含有するＰＣＲ混合液５０μｌ中に、濃度０．０２μＭ で混合した。ＰＣＲ増幅の温度サイクリング（９４ーＣで１８０秒間、その後、９５℃で５秒を４０サイクル、５５℃で３０秒、７２℃で３０秒）をＰＴＣ−２００ ＤＮＡ Ｅｎｇｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｃｙｃｌｅｒ（商標）（ＭＪ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、ネバダ州リーノー）上で実行した。
【０１１０】
ＤＮＡマイクロアレイのハイブリダイゼーションおよびデータ収集
Ｃｙ５−ｄＣＴＰで標識されたＰＣＲ単位複製配列を、９５℃で５分間、変性させた。変性された標識された単位複製配列（５μｌ）をハイブリダイゼーション緩衝液（１５μｌ）と混合した（８×ＳＳＰＥ、０．０４％ ＰＶＰ、および４０％ホルムアミド）。
【０１１１】
受動的ハイブリダイゼーションは、２０μｌのＨｙｂｒｉｗｅｌｌ（商標）自己接着ハイブリダイゼーションチャンバ（１５ｍｍ×１３ｍｍ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）内で実行された。標識された試料を含むハイブリダイゼーション緩衝液がチャンバ内に導入され、室温で５分間ハイブリダイゼーションが実行された。ハイブリダイゼーションの後、マイクロアレイを０．１％ ＳＤＳを含む２×ＳＳＰＥで室温において（５分間）洗浄し、２×ＳＳＰＥで室温において１回（５分間）すすいだ。３分間、１３４８×ｇで遠心分離機によりマイクロアレイを乾燥させた。
【０１１２】
貫流ハイブリダイゼーションは、受動的ハイブリダイゼーションについて上で説明したようにフローセル内で実行された。スライドガラスとフローセルとからなるハイブリダイゼーションユニットは、手製のプラスチック円板支持体上に配置され、支持体は、コンピュータにより制御されるステップバイステップモーターのハブに固定される。標識された試料は、受動的ハイブリダイゼーションの場合と同じようにして調製した。試料（２μｌ）、洗浄緩衝液、およびすすぎ緩衝液（１０μｌ）を、円板を回転させる直前にマイクロ流体ユニット上に充填した。円板を異なる速度で回転させ、遠心分離弁を順次急開させて、プレハイブリダイゼーション緩衝液、試料、洗浄緩衝液、およびすすぎ緩衝液をそれぞれ１４０ｎｌハイブリダイゼーションチャンバに貫流させることができる。円板は、その後、１分間毎分１０００回転（ｒｐｍ）で順次回転させた。
【０１１３】
スライドは、ＳｃａｎＡｒｒａｙ ４０００ＸＬ（商標）（Ｐａｃｋａｒｄ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｉｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、マサチューセッツ州ビルリカ）を使用して走査され、蛍光信号は、ＱｕａｎｔＡｒｒａｙ（商標）ソフトウェアを使用して分析した。
【０１１４】
〔結果〕
マイクロ流体ユニットの組み立て
組み立てられたマイクロ流体ユニットは、図１および２に示されている。フローセルは、スライドガラスと位置を揃えられ、またそれに接着され、ＤＮＡハイブリダイゼーション検出ユニットを形成し、円板台部上に最大５個までのユニットを装着することができる。マイクロ流体ネットワークおよびマイクロアレイレイアウトは、２つのパーツが１つにまとめられたときにスライドガラス上にスポットされたオリゴヌクレオチド捕捉プローブの真上にハイブリダイゼーションチャンバが位置するような設計である。試薬は、チャンバ１６から始まる遠心力によりハイブリダイゼーションチャンバにポンプで順次通されるように位置決めされる。この流れのシーケンスは、毛細管力と遠心圧力とのバランスを最適化することにより達成される（Ｍａｄｏｕら、２００１年、Ｓｅｎｓｏｒ Ａｃｔｕａｔ．Ａ、９１：３０１〜３０６頁）。プレハイブリダイゼーション緩衝液（チャンバ１６）が最初に放出され、１４０ｎｌのハイブリダイゼーションチャンバ（チャンバ１４０）上を流れ、そこで、オリゴヌクレオチド捕捉プローブがガラス製支持体上にスポットされる。次いで、標識されたＰＣＲ単位複製配列を含む試料（チャンバ１８）が、より高い角速度で放出され、反応チャンバ１４上を流れる。次いで、洗浄緩衝液（チャンバ２０）およびすすぎ緩衝液（チャンバ２２）は、なおいっそう高い角速度で順次流れる。洗浄およびすすぎ緩衝液は、ハイブリダイゼーションプロセスの後、非特異的結合標的を除去するために使用される。プレハイブリダイゼーション緩衝液、試料、洗浄緩衝液、およびすすぎ緩衝液は、円板を囲む溝である廃液貯蔵容器内に回収された。このシステムは、ＰＣＲ単位複製配列を運ぶエアロゾルの拡散を避けるために円板の回転中箱の中に封じ込められている。
【０１１５】
貫流ハイブリダイゼーション対受動的ハイブリダイゼーション
Ｃｙ３標識した２０ｍｅｒオリゴヌクレオチドは、２０μｌの市販の標準ハイブリダイゼーションチャンバを使用する受動的方法と、上で説明されているように１４０ｎｌのハイブリダイゼーションチャンバ内のマイクロ流体台部を使用する貫流法の両方でハイブリッド形成された。受動的ハイブリダイゼーションでは、２９μｌの異なる濃度（つまり、０．０２５、０．１２５、０．２５、１．２５、および２．５ｎＭ）のＣｙ３標識されたオリゴヌクレオチドを、Ｈｙｂｒｉ−ｗｅＩＩ（商標）自己接着ハイブリダイゼーションチャンバ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を使用してガラス支持体上のマイクロアレイ上にスポットされているその相補的プローブとハイブリッド形成した。５分間の室温でのハイブリダイゼーションに続いて、上記の方法の節で説明されているようにスライドを洗浄し、すすいだ。貫流ハイブリダイゼーションでは、２μｌの異なる濃度（つまり、０．０２５、０．１２５、０．２５、１．２５、および２．５ｎＭ）のＣｙ３標識したオリゴヌクレオチドを、受動的な方法について説明したように、その相補プローブとハイブリッド形成した。異なる濃度のオリゴヌクレオチド（２μｌ）の試料をマイクロ流体ユニットの試料入り口に充填した。プレハイブリダイゼーション緩衝液、試料、洗浄緩衝液、すすぎ緩衝液は、それぞれ、図１および２に示されているハイブリダイゼーションユニットのチャンバ１６、１８、２０、および２２に充填した。試薬の充填は、試薬の蒸発を回避するために円板台部を回転する直前に行った。プレハイブリダイゼーションチャンバ１６の内容物を放出し、ハイブリダイゼーションチャンバ内に約４００ｎｌ／分の試料流量を得るように回転速度を３００ｒｐｍに選択したが、これは、５分のハイブリダイゼーション時間（受動的ハイブリダイゼーション実験で使用されたハイブリダイゼーション時間と同じである）に対応する。その後、４１２ｒｐｍで円板を回転させて流量４００ｎｌ／分を得ることにより、試料チャンバ（チャンバ１８）を反応チャンバ内に放出した。ハイブリダイゼーション工程に続いて、遠心分離弁を順次急開するため台部の回転速度をさらに５８５および７６４ｒｐｍに高め、それによりそれぞれハイブリダイゼーションチャンバ内に１０μｌの洗浄緩衝液および１０μｌのすすぎ緩衝液を放出したところ、両方とも、平均流量２μｌ／分でハイブリダイゼーションチャンバ内を流れ、その結果、総時間は、乾燥工程の３０秒（高回転速度）を含めて、ハイブリダイゼーション工程全体で約１５分となった。ＰＤＭＳマイクロ流体フローセルが剥がれた。受動的または貫流ハイブリダイゼーションの後、マイクロアレイを走査した。オリゴヌクレオチドの濃度に対して、蛍光強度をスポットした（図１１）。１４０ｎｌのチャンバ内の貫流ハイブリダイゼーションは、より大きな体積のチャンバ（つまり、２０μｌ）内の受動的ハイブリダイゼーションよりも感度が高かった。受動的および貫流ハイブリダイゼーションは、さらに、ｔｕｆ遺伝子配列から導かれる３６８ｂｐ Ｃ標識された単位複製配列を使用して実行された。これらの実験結果から、貫流ハイブリダイゼーションは、相補的オリゴヌクレオチドで観察されたように受動的ハイブリダイゼーションよりも感度が高いことがわかる（図１１および１２）。
【０１１６】
マイクロ流体台部の分析感度
上述のすべての実験において、標準的手順では、ｔｕｆ遺伝子の保存領域を標的とする万能プライマーを使用してＰＣＲ増幅を実行し、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌、および腐性ブドウ球菌精製ゲノムＤＮＡから３６８ｂｐ断片を増幅した。ブドウ球菌の異なる菌株から精製された１ｎｇのゲノムＤＮＡが、それぞれのＰＣＲ反応に使用された。ハイブリダイゼーション毎に、増幅されたＰＣＲ反応混合物の約２０％が使用された。マイクロ流体台部を使用して明瞭な、曖昧でないシグナルを持つ必要がある細菌ゲノムの最小量を評価するために、１０、１００、１０００、または１００００個のゲノム複製の相当量から増幅されたＰＣＲ単位複製配列のハイブリダイゼーションを実行した。出発物質の１００個程度と少ないゲノム複製相当量で、４つの異なるブドウ球菌単位複製配列のそれぞれを十分弁別できることがわかった。
【０１１７】
４つの臨床的に重要なブドウ球菌種の検出および特異的同定
重複してプリントされた４つのブドウ球菌種（つまり、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、溶血性ブドウ球菌、および腐性ブドウ球菌）のそれぞれを標的とする種特異的な捕捉プローブのマイクロアレイを調製した。次いで、マイクロアレイを、これら４つのブドウ球菌種のそれぞれから精製されたゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅により生成された異なるブドウ球菌単位複製配列とハイブリッド形成した。これらの結果は、いっさい曖昧さなく、４つの異なるブドウ球菌ｔｕｆ単位複製配列を検出し弁別することが可能であったことを示している（図１３および１４）。表皮ブドウ球菌特異的プローブと黄色ブドウ球菌単位複製配列との間には単一ヌクレオチド多形（ＳＮＰ）のみの違いがあり、このシステムがわずか５分間のハイブリダイゼーションの後にＳＮＰを区別できることを示していることは注目に値する。
【０１１８】
〔考察〕
ゲノムの分野では、マイクロアレイは、遺伝子発現プロファイリングの標準となっている。マイクロアレイ技術を使用して、数千個の遺伝子がその発現について日常的に研究されている。いくつかのグループが、この技術を診断を目的として標的細菌の高速検出に適合させることを試みた非特許文献８、非特許文献１５、非特許文献４、非特許文献２６、非特許文献２７）。このようなシステムは高度に進んだバイオチップを必要とすることが最も多いが、検出性能は、感度も特異度も欠いている（Ｌｅｎｉｇｋら、２００２年、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、３１１：４０〜４９頁、Ｗａｎｇら、２００３年、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、７５：１１３０〜１１４０頁）。上で説明されているように、スライドの上に並列しているマイクロ流体エラストマーフローセルを使用して（複数の）緩衝液チャンバから（複数の）ハイブリダイゼーションチャンバへ、極少量の液体を正確に、直接、スライドガラス表面に移すことができる。この技術により、マイクロアレイハイブリダイゼーション時に必要な試薬の量を大幅に減らすことができる。２０ｍｅｒオリゴヌクレオチドまたは３６８ｂｐ単位複製配列の同一濃度について、貫流ハイブリダイゼーション法では、受動的ハイブリダイゼーションで得られるのよりも大きな桁数であるシグナルが得られた（図１１および１２）。これらの結果から、より複雑なマイクロ流体デバイスで得られた、前の観察結果が確認される（非特許文献４）。室温で効率的なハイブリダイゼーションを実現し、それによりデバイスの複雑度を下げるために、捕捉プローブおよび緩衝液配合体が設計された。
【０１１９】
本発明のシステムは、ハイブリダイゼーション期間を１０分未満として室温でＳＮＰを弁別するのに十分特異的である。４つのブドウ球菌種に対する弁別特異度の結果（ハイブリダイゼーション期間は５分）は、図１３および１４に示されている。他のプローブは、他のブドウ球菌単位複製配列と比較して少なくとも３つの異なるヌクレオチドを持つ。特異的であることに加えて、本発明は、敏感でもある。出発物質としてブドウ球菌ゲノムの複製１００個程度と少ない相当量を含む増幅されたＰＣＲ反応混合物を使用して特異的ハイブリダイゼーションシグナルを生成することが可能である。この結果は、より複雑なマイクロ流体デバイスを使用して他のグループで得られたものよりも少なくとも１０倍感度が高い（非特許文献１５）。ＰＣＲ生成物は、ハイブリダイゼーション緩衝液に加える前に、精製されないことは注目すべきである。
【０１２０】
全体として、本発明の実施例では、手頃な、使いやすい、自動化された、高速なカスタムマイクロアレイハイブリダイゼーションマイクロ流体台部を説明している。このマイクロ流体台部では、市販のアレイヤーおよびスキャナと完全に互換性のある標準スライドガラスを使用する。このシステムでは、古典的なハイブリダイゼーションチャンバまたはカバースリップは、マイクロ流体ネットワークと接続された低コストのエラストマー材料により置き換えられる。このエラストマー材料は、接着剤または化学反応なしでスライドガラスに可逆的に接着し、それにより、マイクロ流体ユニットを形成する。プラスチック製のコンパクトディスクのような支持体内に置かれたマイクロ流体ユニットを、異なる速度で回転させ、流体を移動させることができる。本発明のシステムを使用することで、約１５分の高速ハイブリダイゼーションプロトコルを使用して４つの異なるブドウ球菌種中に存在するＳＮＰを含むｔｕｆ配列多形を検出し、弁別することが可能であることが実証された。
【０１２１】
本発明は、その応用において、付属の図面に例示され、上で説明されている構造およびパーツの詳細に制限されないことは理解されるであろう。本発明は、他の実施形態を実施することができ、また様々な方法で実施することが可能である。本明細書で使用されている言葉使いまたは術語は、説明を目的としており、制限することを目的としていないことも理解されるであろう。したがって、本発明は、実施形態を使用して上で説明されているが、付属の請求項で定義されているように本発明の精神、範囲、および性質から逸脱することなく、修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロ流体フローセルの上面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマイクロ流体システムの概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの上面図である。
【図４】図３のマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による分離された位置にある取り外し可能マイクロ流体フローセルおよび支持体を示す図３のマイクロ流体デバイスの斜視図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態によるマイクロ流体デバイスの側面図である。
【図１１】相補的１５ｍｅｒ捕捉プローブを使用する無流ハイブリダイゼーション（丸）と貫流ハイブリダイゼーション（正方形）についての標識されたオリゴヌクレオチド検出の感度の比較を示す図である。
【図１２】無流ハイブリダイゼーション（丸）と貫流ハイブリダイゼーション（正方形）についての標識された単位複製配列検出の感度の比較を示す図であり、単位複製配列（３６８ｂｐ）は、黄色ブドウ球菌ｔｕｆ配列を標的とするＰＣＲプライマーの対を使用して生成され、黄色ブドウ球菌特異的捕捉プローブは、３６８ｂｐ単位複製配列の内部配列に対し２０ｍｅｒ完全相補的であった。
【図１３】Ｃｙ標識ｔｕｆ遺伝子単位複製配列の貫流ハイブリダイゼーションを示す図である。これらの単位複製配列は、４つのブドウ球菌種から精製されたゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅により標識され、ハイブリダイゼーションは、これら４つのブドウ球菌単位複製配列を標的とする捕捉プローブのマイクロアレイを使用することにより実行された。図のパネルは、Ａ）黄色ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーション、Ｂ）表皮ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーション、Ｃ）溶血性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーション、およびＤ）腐性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションを示している。
【図１４Ａ】Ｃｙ標識ｔｕｆ遺伝子単位複製配列の貫流ハイブリダイゼーションを示す図である。これらの単位複製配列は、４つのブドウ球菌種から精製された１ｎｇのゲノムＤＮＡのＰＣＲ増幅により標識され、ハイブリダイゼーションは、これら４つのブドウ球菌種を標的とする捕捉プローブのマイクロアレイを使用することにより実行されたものであり、黄色ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。それぞれのハイブリダイゼーション標準偏差は、ハイブリダイゼーションの結果に対するものである。
【図１４Ｂ】図１４Ａと同様に、表皮ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。
【図１４Ｃ】図１４Ａと同様に、溶血性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。
【図１４Ｄ】図１４Ａと同様に、腐性ブドウ球菌単位複製配列へのハイブリダイゼーションに対する蛍光強度を示している。
【符号の説明】
【０１２３】
１０ マイクロ流体フローセル
１１ マイクロ流体セル本体
１２ 取り外し可能部材
１４ 反応部分
１６、１８、２０、および２２ 流体受け入れ部分
２４および２６ 細長いボア
２８、３０、３２、および３４ 共通の領域
３８ 共通の管路
３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、および３８Ｅ チャネル
４０ マイクロ流体デバイス
４２ 回転可能台部または円板
４４ マイクロ流体システム
４５ マイクロ流体フローデバイス
４６ 取り外し可能マイクロ流体フローセル
４７ 本体
４８ 取り外し可能部材
４９ 反応部分、反応キャビティ
５０ 反応チャンバ
５２ マイクロアレイ
５４および５６ 流体受け入れ部分
５８および６０ 流体受け入れチャンバ
６２、６４、および６６ 導管キャビティ
６８、７０、および７２ 導管
７４ 弁
７６ 弁キャビティ
７８ 共通のキャビティ
８０ 共通のチャネル
８２、８４、および８６ 空気抜き
８８ 導管
９０ 導管
９２および９４ 導管キャビティ
９６ 排出ダクト
９７ アパーチャ
９８ ダクトキャビティ
１００ マイクロ流体デバイス
１０２ マイクロ流体フローセル
１０６ 流体受け入れ部分
１０７ 流体受け入れチャンバ
１０８ 取り外し可能部材
１０９ 反応チャンバ
１１０ 導管キャビティ
１１１ 導管
１１５ 廃液分注ダクト
１１６ マイクロ流体デバイス
１１８ マイクロ流体フローセル
１２０ 取り外し可能部材
１２１ 廃液分注ダクト
１２２ 流体受け入れチャンバ
１２４ 導管
１２６ セル本体
１２８ 反応部分
１３０ 反応チャンバ
１３２ マイクロ流体デバイス
１３４ 取り外し可能部材
１３６ マイクロ流体フローセル
１３８ 反応チャンバ
１４０ キャビティ
１４２ 導管
１４４ 流体受け入れ部分
１４６ マイクロ流体デバイス
１４８ 取り外し可能部材
１５０ マイクロ流体フローセル
１５２ キャビティ
１５４ 反応チャンバ
１５６ 導管
１５８ 流体受け入れ部分
１６０ マイクロ流体流デバイス
１６２ 支持部材
１６３ 反応チャンバ
１６４ キャビティ
１６５ 出口アパーチャ
１６６ マイクロ流体フローセル
１６７ 囲み部分
１６８ 流体受け入れ部分
１７０ 導管
１７２ マイクロ流体フローセル表面、マイクロ流体フローセル本体
１７４ アクチュエータハブ
１７８ マイクロ流体デバイス受け入れ部分
１８０ 円板中心
１８２ アパーチャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り外し可能部材と取り外し自在に接続され、前記取り外し可能部材との間で反応を実行させるためのマイクロ流体フローセルであって、
前記マイクロ流体フローセルと前記取り外し可能部材とが接続位置にある場合に、前記取り外し可能部材とともに反応チャンバを形成する少なくとも１つの反応部分と、
中に流体を受け入れ、前記反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れ部分と、
を含み、
前記接続位置にあるときに、前記流体受け入れ部分内の前記流体が前記反応チャンバに流れるように適合されるマイクロ流体フローセル。
【請求項２】
さらに、前記流体受け入れ部分と前記反応チャンバとの間を前記流体連通させる導管を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３】
さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、それぞれの該流体受け入れ部分がそれぞれに流体を受け入れるとともに、前記別々の流体受け入れ部分のそれぞれが共通の前記反応チャンバと流体連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４】
さらに、複数の別々の導管を備え、それぞれの前記別々の導管はそれぞれの前記流体受け入れ部分と前記共通の反応チャンバとの間を前記流体連通させることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５】
前記複数の別々の導管は、流体連通のための弁で会合し、前記弁は前記共通の反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項６】
前記反応チャンバと前記弁との間の前記流体連通は、共通のチャネルにより実現されることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項７】
前記反応部分は、反応キャビティを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項８】
前記キャビティは、凹部と少なくとも１つの溝とからなるグループから選択された構造を含むことを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項９】
前記流体受け入れ部分は、試薬チャンバを含み、前記流体は試薬を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１０】
前記流体受け入れ部分は、前記マイクロ流体フローセル内に形成された流体受け入れチャンバを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１１】
前記流体受け入れ部分は、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記取り外し可能部材とともに流体受け入れチャンバを形成する流体受け入れキャビティを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１２】
前記導管は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１３】
さらに、導管キャビティを備え、前記導管キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記導管を形成することを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１４】
前記複数の導管のうちの前記少なくとも１つは、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１５】
前記複数の導管のうちの少なくとも１つは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記マイクロ流体フローセル内の導管によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１６】
前記弁は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１７】
さらに、弁キャビティを備え、前記弁キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記弁を形成することを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１８】
前記共通のチャネルは、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１９】
さらに、共通のチャネルキャビティを備え、前記共通のチャネルキャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記共通のチャネルを形成することを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２０】
さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、前記複数の流体受け入れ部分のそれぞれは共通の管路と流体連通し、前記共通の管路は前記反応チャンバと連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２１】
それぞれの前記別々の流体受け入れ部分は、前記共通の管路の共通の部分で会合する１対の細長いボアを含むことを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２２】
前記共通の部分は、弁を含むことを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２３】
前記共通の管路は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２４】
さらに、共通の管路キャビティを備え、前記共通の管路キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記共通の管路を形成することを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２５】
前記１対の細長いボアは、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２６】
前記細長いボアは、前記接続位置にある場合に、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材により形成される補完的な細長いボア部分により形成されることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２７】
前記弁は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２８】
さらに、弁キャビティを備え、前記弁キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記弁を形成することを特徴とする請求項２２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２９】
さらに、前記反応チャンバと流体連通する分注部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３０】
前記分注部分は、前記マイクロ流体フローセルの外部環境と流体連通することを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３１】
前記分注部分は、前記マイクロ流体フローセル内に形成される分注チャネルを含むことを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３２】
前記分注部分は、分注チャネルを含み、前記マイクロ流体フローセルはさらに分注チャネルキャビティを備え、前記分注チャネルキャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記分注チャネルを形成することを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３３】
疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３４】
基材を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３５】
前記基材は、エラストマー材料を備えてなることを特徴とする請求項３４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３６】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを備えてなることを特徴とする請求項３５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３７】
前記取り外し可能部材は、反応を実行させるための支持体を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３８】
前記支持体は、疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項３７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３９】
前記支持体は、プローブの前記支持体上への結合を可能にするように機能化されていることを特徴とする請求項３７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４０】
前記支持体は、ガラスを備えてなることを特徴とする請求項３７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４１】
前記支持体は、マイクロアレイを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４２】
前記マイクロアレイは、バイオプローブスポットを備えてなることを特徴とする請求項４１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４３】
前記バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されることを特徴とする請求項４２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４４】
さらに、複数の流体受け入れ部分およびこれら複数の流体受け入れ部分と流体連通する複数のチャネルを含み、前記チャネルは前記反応チャンバと連通することを特徴とする請求項４１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４５】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイの個々のスポットに接続されることを特徴とする請求項４４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４６】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイのスポットの個々のグループに接続されることを特徴とする請求項４４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４７】
前記取り外し可能部材は、包囲空間を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４８】
前記包囲空間は、取り外し可能シールを備えてなることを特徴とする請求項４７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４９】
前記流体受け入れ部分内の前記流体が前記反応チャンバに流れるように、作動されるように適合され手いることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５０】
前記作動は、重力、遠心力、毛細管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力により行われることを特徴とする請求項４９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５１】
前記流体は、最初は乾燥形態であり、液化されるように適合される請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５２】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記反応チャンバと流体連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５３】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記流体受け入れ部分と流体連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５４】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記導管と流体連通していることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５５】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記弁と流体連通していることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５６】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記共通のチャネルと流体連通していることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５７】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記共通の管路と流体連通していることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５８】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記分注部分と流体連通していることを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５９】
前記取り外し可能部材は、補助マイクロ流体フローセルを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項６０】
前記取り外し可能部材は、前記接続位置にあるときに、前記反応チャンバを形成する支持体キャビティを含む支持体を備え、前記反応キャビティは、前記反応チャンバと連通する流体出口を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項６１】
取り外し可能部材と組み合わせたマイクロ流体フローセルと、
接続位置にあるときに前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材により形成される少なくとも１つの反応チャンバであって、この反応チャンバ内で反応が実行される少なくとも１つの反応チャンバと、
流体を受け入れ、前記反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れチャンバと、
を含むマイクロ流体デバイスであって、
前記マイクロ流体フローデバイスは、前記流体受け入れチャンバ内の前記流体が前記反応チャンバに流れるように適合されているマイクロ流体デバイス。
【請求項６２】
さらに、前記流体受け入れ部分と前記反応チャンバとの間を前記流体連通させる少なくとも１つの導管を含むことを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６３】
さらに複数の別々の流体受け入れ部分を含み、それぞれの該複数の別々の流体受け入れ部分がそれぞれに流体を受け入れるとともに、前記別々の流体受け入れ部分のそれぞれが共通の前記反応チャンバと流体連通していることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６４】
さらに、複数の別々の導管を備え、それぞれの前記別々の導管はそれぞれの前記流体受け入れ部分と前記共通の反応チャンバとの間を前記流体連通させることを特徴とする請求項６３に記載のマイクロ流体デバイスセル。
【請求項６５】
前記複数の別々の導管は、流体連通のために弁で会合し、前記弁は前記共通の反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項６４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６６】
前記反応チャンバと前記弁との間の前記流体連通は、共通のチャネルにより実現されることを特徴とする請求項６５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６７】
さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、前記複数の流体受け入れ部分のそれぞれの前記流体受け入れ部分は共通の管路と流体連通し、前記共通の管路は前記反応チャンバと連通することを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６８】
それぞれの前記別々の流体受け入れ部分は、前記共通の管路の共通の部分で会合する１対の細長いボアを含むことを特徴とする請求項６７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６９】
前記共通の部分は、弁を備えてなることを特徴とする請求項６８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７０】
さらに分注部分を含み、前期分注部分は前記反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７１】
前記分注部分は、前記マイクロ流体フローセルの外部環境と流体連通することを特徴とする請求項７０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７２】
前記マイクロ流体フローセルは、疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７３】
前記マイクロ流体フローセルは、基材を備えてなることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７４】
前記基材は、エラストマー材料を備えてなることを特徴とする請求項７３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７５】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを備えてなることを特徴とする請求項７４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７６】
前記取り外し可能部材は、反応を実行させるための支持体を備えることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７７】
前記支持体は、疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７８】
前記支持体は、プローブの前記支持体上への結合を可能にするように機能化されていることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７９】
前記支持体は、ガラスを含んでなることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８０】
前記支持体は、マイクロアレイを備えることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８１】
前記マイクロアレイは、バイオプローブスポットを含んでなることを特徴とする請求項８０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８２】
前記バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されていることを特徴とする請求項８１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８３】
さらに、複数の流体受け入れ部分およびこれら複数の流体受け入れ部分と流体連通する複数のチャネルを含み、前記チャネルは前記反応チャンバと連通していることを特徴とする請求項８０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８４】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイの個々のスポットに接続されることを特徴とする請求項８３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８５】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイのスポットの個々のグループに接続されることを特徴とする請求項８２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８６】
前記取り外し可能部材は、包囲空間を含むことを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項８７】
前記包囲空間は、取り外し可能シールを備えてなることを特徴とする請求項８６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８８】
前記流体受け入れ部分内の前記流体が反応チャンバに流れるように、作動されるように適合されることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８９】
前記作動は、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力により行われることを特徴とする請求項８８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９０】
前記流体は、最初は乾燥形態であり、液化されるように適合されることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９１】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９２】
前記取り外し可能部材は、補助マイクロ流体フローセルを備えてなることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項９３】
流体を推進するマイクロ流体システムであって、該システムは、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスを備え、該マイクロ流体デバイスは、
少なくとも１つの反応部分および流体を受け入れるための少なくとも１つの流体受け入れ部分を備えるマイクロ流体フローセルと、
反応を実行するための、前記マイクロ流体フローセルと接続するための取り外し可能部材と、
前記取り外し可能部材と接続されたときに、前記反応部分により形成されるとともに、前記流体受け入れ部分と流体連通する、中で反応を実行させるための反応チャンバと、
前記流体受け入れ部分の中の前記流体が前記反応チャンバに流れるようにするため前記マイクロ流体デバイス上に外力を加える力印加デバイスと、
を含むことを特徴とするマイクロ流体システム。
【請求項９４】
前記取り外し可能部材は支持体を備え、前記マイクロ流体フローセルは前記支持体上に配置されることを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項９５】
前記支持体は、ガラスを含んでなることを特徴とする請求項９４に記載のマイクロ流体システム。
【請求項９６】
前記支持体は、マイクロアレイを備えることを特徴とする請求項９４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９７】
前記マイクロアレイは、バイオプローブスポットを備えてなることを特徴とする請求項９６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９８】
前記バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されることを特徴とする請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９９】
前記マイクロ流体フローセルは、基材を備えてなることを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１００】
前記基材は、エラストマー材料を備えてなることを特徴とする請求項９９に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０１】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項１００に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０２】
前記力印加デバイスは、遠心分離デバイスを含むことを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０３】
前記遠心分離デバイスは、複数の前記マイクロ流体デバイスを前記遠心分離デバイス上に位置決めするための回転可能な台部を備えることを特徴とする請求項１０２に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０４】
前記プラットフォームは、マイクロ流体デバイス受け入れ部分を備えることを特徴とする請求項１０３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０５】
前記マイクロ流体デバイス受け入れ部分は、スロットを備え、前記取り外し可能部材は前記スロットに受け入れられるガラス製支持スライドを備えることを特徴とする請求項１０４に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０６】
前記回転可能な台部は、円板を備えることを特徴とする請求項１０３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０７】
前記円板は、アクチュエータと動作可能に連通し、アクチュエータにより回転される中心部を備えることを特徴とする請求項１０６に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０８】
前記中心部は開口部を備え、前記アクチュエータはモーターに取り付けられたハブを備えることを特徴とする請求項１０７に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０９】
前記円板は、その周縁近くに配置された廃液貯蔵容器を備えることを特徴とする請求項１０６に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１０】
前記マイクロ流体デバイスは、流体を分注するための分注部分を含み、前記マイクロ流体デバイスは前記分注部分が前記廃液貯蔵容器に面した状態で、前記円板上に配置され、それにより、前記円板の動作中に、前記廃液貯蔵容器は分注された流体を回収することを特徴とする請求項１０９に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１１】
さらに、前記反応チャンバ内で生じる前記反応を検出及び／又は分析する反応検出／分析デバイスを備えることを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１２】
前記流体は、試薬を含むことを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１３】
マイクロ流体構造内における反応に使用される流体を推進するための方法であって、
（ａ）取り外し可能部材と接続されるマイクロ流体フローネットワークを備えるマイクロ流体構造を提供するステップであって、前記取り外し可能部材と前記マイクロ流体フローネットワークとの間に反応チャンバを形成し、該反応チャンバが前記ネットワークと流体連通する、ステップと、
（ｂ）前記ネットワーク内に少なくとも１つの液状試料生成物を配置し、少なくとも１つの反応生成物を前記ネットワークおよび前記反応チャンバのうちの一方の中に配置するステップと、
（ｃ）前記ネットワーク内の前記生成物が前記反応チャンバに移動し、前記反応チャンバの中で反応が引き起こされるように前記マイクロ流体フローネットワークを作動するステップと、
（ｄ）前記反応の結果が前記取り外し可能部材および前記ネットワークの少なくとも一方に提供されている状態で、前記ネットワークから前記取り外し可能部材の少なくとも一部を取り外すステップと、
を含む方法。
【請求項１１４】
さらに、
（ｅ）前記反応を検出及び／又は分析するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記ステップ（ｅ）は、前記反応チャンバ内で前記反応が検出及び／又は分析されるように、前記ステップ（ｄ）の前に実行されることを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
前記反応は、前記取り外し可能部材および前記ネットワークのうちの少なくとも一方で検出及び／又は分析されることを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１７】
前記少なくとも１つの液状試料生成物は、試薬を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１８】
前記少なくとも１つの液状試料生成物は、液相検体を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１９】
前記反応生成物は、流体を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２０】
前記反応生成物は、固形物質を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２１】
前記反応生成物は、バイオプローブを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２２】
前記バイオプローブは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１２１に記載の方法。
【請求項１２３】
前記取り外し可能部材は、支持体を備え、前記ネットワークは前記支持体上に接続されることを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２４】
前記ステップ（ｂ）において前記少なくとも１つの反応生成物の前記反応チャンバ内への前記配置は、前記反応生成物を前記支持体上に配置してから前記支持体上の前記ネットワークを接続し、それにより前記反応チャンバを形成することを含むことを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２５】
前記支持体は、マイクロアレイを備えることを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２６】
前記支持体は、ガラスを含むことを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２７】
前記支持体は、プローブを共有結合的に結合するように機能化されていることを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２８】
前記支持体は、疎水性にされていることを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２９】
前記ネットワークは、マイクロ流体フローセルにより形成されていることを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３０】
前記マイクロ流体フローセルは、基材を備えてなることを特徴とする請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記基材は、エラストマー材料を含むことを特徴とする請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
前記マイクロ流体フローセルは、疎水性にされていることを特徴とする請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３４】
前記液状試料生成物および前記反応生成物のうちの前記少なくとも一方は、最初は乾燥生成物として与えられ、前記工程（ｂ）に先立って前記乾燥生成物を液化するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３５】
前記液状試料生成物および前記反応生成物のうちの前記少なくとも一方は、最初は乾燥生成物として与えられ、前記工程（ｂ）で前記配置された後、前記乾燥生成物を液化するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３６】
前記反応は、ハイブリダイゼーション反応を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３７】
前記作動するステップは、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力をマイクロ流体フローネットワークに印加するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３８】
前記ネットワークは、前記反応チャンバに対して近位位置から遠位位置までの一連の流体受け入れ部分を含み、前記ステップ（ｂ）はそれぞれの前記液状試料を前記一連の流体受け入れ部分のそれぞれの中に配置するステップを含み、前記工程（ｃ）における前記作動するステップにより、前記一連の前記流体受け入れ部分の中の流体生成物は最も近い位置にある前記流体受け入れ部分から最も遠い位置にある前記流体受け入れ部分まで前記反応チャンバへ順次推進されることを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３９】
前記ステップ（ｃ）における前記作動させるステップは、遠心分離を含み、前記流体の順次推進は遠心分離速度を漸次増大することにより引き起こされることを特徴とする請求項１３８に記載の方法。
【請求項１４０】
前記ステップ（ｃ）における前記作動させるステップは、遠心分離を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１４１】
前記遠心分離は、
前記接続されたネットワークおよび取り外し可能部材を回転可能台部の上に配置するステップと、
前記ネットワーク内で遠心力を前記流体生成物に印加するように台部を作動させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４２】
前記ステップ（ｃ）は、さらに、分注部分を介して前記マイクロ流体構造から流体廃液を分注するステップを含むことを特徴とする請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
さらに、前記回転可能な台部上に形成された流体廃液回収部分を介して遠心分離中に流体廃液を回収するステップを含むことを特徴とする請求項１４０に記載の方法。
【請求項１】
取り外し可能部材と取り外し自在に接続され、前記取り外し可能部材との間で反応を実行させるためのマイクロ流体フローセルであって、
前記マイクロ流体フローセルと前記取り外し可能部材とが接続位置にある場合に、前記取り外し可能部材とともに反応チャンバを形成する少なくとも１つの反応部分と、
中に流体を受け入れ、前記反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れ部分と、
を含み、
前記接続位置にあるときに、前記流体受け入れ部分内の前記流体が前記反応チャンバに流れるように適合されるマイクロ流体フローセル。
【請求項２】
さらに、前記流体受け入れ部分と前記反応チャンバとの間を前記流体連通させる導管を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３】
さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、それぞれの該流体受け入れ部分がそれぞれに流体を受け入れるとともに、前記別々の流体受け入れ部分のそれぞれが共通の前記反応チャンバと流体連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４】
さらに、複数の別々の導管を備え、それぞれの前記別々の導管はそれぞれの前記流体受け入れ部分と前記共通の反応チャンバとの間を前記流体連通させることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５】
前記複数の別々の導管は、流体連通のための弁で会合し、前記弁は前記共通の反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項６】
前記反応チャンバと前記弁との間の前記流体連通は、共通のチャネルにより実現されることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項７】
前記反応部分は、反応キャビティを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項８】
前記キャビティは、凹部と少なくとも１つの溝とからなるグループから選択された構造を含むことを特徴とする請求項７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項９】
前記流体受け入れ部分は、試薬チャンバを含み、前記流体は試薬を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１０】
前記流体受け入れ部分は、前記マイクロ流体フローセル内に形成された流体受け入れチャンバを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１１】
前記流体受け入れ部分は、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記取り外し可能部材とともに流体受け入れチャンバを形成する流体受け入れキャビティを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１２】
前記導管は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１３】
さらに、導管キャビティを備え、前記導管キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記導管を形成することを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１４】
前記複数の導管のうちの前記少なくとも１つは、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１５】
前記複数の導管のうちの少なくとも１つは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記マイクロ流体フローセル内の導管によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１６】
前記弁は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１７】
さらに、弁キャビティを備え、前記弁キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記弁を形成することを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１８】
前記共通のチャネルは、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項１９】
さらに、共通のチャネルキャビティを備え、前記共通のチャネルキャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記共通のチャネルを形成することを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２０】
さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、前記複数の流体受け入れ部分のそれぞれは共通の管路と流体連通し、前記共通の管路は前記反応チャンバと連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２１】
それぞれの前記別々の流体受け入れ部分は、前記共通の管路の共通の部分で会合する１対の細長いボアを含むことを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２２】
前記共通の部分は、弁を含むことを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２３】
前記共通の管路は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２４】
さらに、共通の管路キャビティを備え、前記共通の管路キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記共通の管路を形成することを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２５】
前記１対の細長いボアは、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２６】
前記細長いボアは、前記接続位置にある場合に、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材により形成される補完的な細長いボア部分により形成されることを特徴とする請求項２１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２７】
前記弁は、前記マイクロ流体フローセル内に形成されることを特徴とする請求項２２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２８】
さらに、弁キャビティを備え、前記弁キャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記弁を形成することを特徴とする請求項２２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項２９】
さらに、前記反応チャンバと流体連通する分注部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３０】
前記分注部分は、前記マイクロ流体フローセルの外部環境と流体連通することを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３１】
前記分注部分は、前記マイクロ流体フローセル内に形成される分注チャネルを含むことを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３２】
前記分注部分は、分注チャネルを含み、前記マイクロ流体フローセルはさらに分注チャネルキャビティを備え、前記分注チャネルキャビティは、前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材が前記接続位置にある場合に、前記分注チャネルを形成することを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３３】
疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３４】
基材を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３５】
前記基材は、エラストマー材料を備えてなることを特徴とする請求項３４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３６】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを備えてなることを特徴とする請求項３５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３７】
前記取り外し可能部材は、反応を実行させるための支持体を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３８】
前記支持体は、疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項３７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項３９】
前記支持体は、プローブの前記支持体上への結合を可能にするように機能化されていることを特徴とする請求項３７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４０】
前記支持体は、ガラスを備えてなることを特徴とする請求項３７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４１】
前記支持体は、マイクロアレイを備えてなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４２】
前記マイクロアレイは、バイオプローブスポットを備えてなることを特徴とする請求項４１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４３】
前記バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されることを特徴とする請求項４２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４４】
さらに、複数の流体受け入れ部分およびこれら複数の流体受け入れ部分と流体連通する複数のチャネルを含み、前記チャネルは前記反応チャンバと連通することを特徴とする請求項４１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４５】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイの個々のスポットに接続されることを特徴とする請求項４４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４６】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイのスポットの個々のグループに接続されることを特徴とする請求項４４に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４７】
前記取り外し可能部材は、包囲空間を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４８】
前記包囲空間は、取り外し可能シールを備えてなることを特徴とする請求項４７に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項４９】
前記流体受け入れ部分内の前記流体が前記反応チャンバに流れるように、作動されるように適合され手いることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５０】
前記作動は、重力、遠心力、毛細管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力により行われることを特徴とする請求項４９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５１】
前記流体は、最初は乾燥形態であり、液化されるように適合される請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５２】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記反応チャンバと流体連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５３】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記流体受け入れ部分と流体連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５４】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記導管と流体連通していることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５５】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記弁と流体連通していることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５６】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記共通のチャネルと流体連通していることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５７】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記共通の管路と流体連通していることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５８】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記分注部分と流体連通していることを特徴とする請求項２９に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項５９】
前記取り外し可能部材は、補助マイクロ流体フローセルを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項６０】
前記取り外し可能部材は、前記接続位置にあるときに、前記反応チャンバを形成する支持体キャビティを含む支持体を備え、前記反応キャビティは、前記反応チャンバと連通する流体出口を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項６１】
取り外し可能部材と組み合わせたマイクロ流体フローセルと、
接続位置にあるときに前記マイクロ流体フローセルおよび前記取り外し可能部材により形成される少なくとも１つの反応チャンバであって、この反応チャンバ内で反応が実行される少なくとも１つの反応チャンバと、
流体を受け入れ、前記反応チャンバと流体連通する少なくとも１つの流体受け入れチャンバと、
を含むマイクロ流体デバイスであって、
前記マイクロ流体フローデバイスは、前記流体受け入れチャンバ内の前記流体が前記反応チャンバに流れるように適合されているマイクロ流体デバイス。
【請求項６２】
さらに、前記流体受け入れ部分と前記反応チャンバとの間を前記流体連通させる少なくとも１つの導管を含むことを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６３】
さらに複数の別々の流体受け入れ部分を含み、それぞれの該複数の別々の流体受け入れ部分がそれぞれに流体を受け入れるとともに、前記別々の流体受け入れ部分のそれぞれが共通の前記反応チャンバと流体連通していることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６４】
さらに、複数の別々の導管を備え、それぞれの前記別々の導管はそれぞれの前記流体受け入れ部分と前記共通の反応チャンバとの間を前記流体連通させることを特徴とする請求項６３に記載のマイクロ流体デバイスセル。
【請求項６５】
前記複数の別々の導管は、流体連通のために弁で会合し、前記弁は前記共通の反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項６４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６６】
前記反応チャンバと前記弁との間の前記流体連通は、共通のチャネルにより実現されることを特徴とする請求項６５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６７】
さらに、複数の別々の流体受け入れ部分を含み、前記複数の流体受け入れ部分のそれぞれの前記流体受け入れ部分は共通の管路と流体連通し、前記共通の管路は前記反応チャンバと連通することを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６８】
それぞれの前記別々の流体受け入れ部分は、前記共通の管路の共通の部分で会合する１対の細長いボアを含むことを特徴とする請求項６７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６９】
前記共通の部分は、弁を備えてなることを特徴とする請求項６８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７０】
さらに分注部分を含み、前期分注部分は前記反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７１】
前記分注部分は、前記マイクロ流体フローセルの外部環境と流体連通することを特徴とする請求項７０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７２】
前記マイクロ流体フローセルは、疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７３】
前記マイクロ流体フローセルは、基材を備えてなることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７４】
前記基材は、エラストマー材料を備えてなることを特徴とする請求項７３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７５】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを備えてなることを特徴とする請求項７４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７６】
前記取り外し可能部材は、反応を実行させるための支持体を備えることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７７】
前記支持体は、疎水性物質を備えてなることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７８】
前記支持体は、プローブの前記支持体上への結合を可能にするように機能化されていることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７９】
前記支持体は、ガラスを含んでなることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８０】
前記支持体は、マイクロアレイを備えることを特徴とする請求項７６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８１】
前記マイクロアレイは、バイオプローブスポットを含んでなることを特徴とする請求項８０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８２】
前記バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されていることを特徴とする請求項８１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８３】
さらに、複数の流体受け入れ部分およびこれら複数の流体受け入れ部分と流体連通する複数のチャネルを含み、前記チャネルは前記反応チャンバと連通していることを特徴とする請求項８０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８４】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイの個々のスポットに接続されることを特徴とする請求項８３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８５】
前記複数のチャネルは、前記マイクロアレイのスポットの個々のグループに接続されることを特徴とする請求項８２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８６】
前記取り外し可能部材は、包囲空間を含むことを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項８７】
前記包囲空間は、取り外し可能シールを備えてなることを特徴とする請求項８６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８８】
前記流体受け入れ部分内の前記流体が反応チャンバに流れるように、作動されるように適合されることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８９】
前記作動は、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力により行われることを特徴とする請求項８８に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９０】
前記流体は、最初は乾燥形態であり、液化されるように適合されることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９１】
さらに、少なくとも１つの排出口を備え、前記排出口は周囲環境および前記反応チャンバと流体連通することを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９２】
前記取り外し可能部材は、補助マイクロ流体フローセルを備えてなることを特徴とする請求項６１に記載のマイクロ流体フローセル。
【請求項９３】
流体を推進するマイクロ流体システムであって、該システムは、少なくとも１つのマイクロ流体デバイスを備え、該マイクロ流体デバイスは、
少なくとも１つの反応部分および流体を受け入れるための少なくとも１つの流体受け入れ部分を備えるマイクロ流体フローセルと、
反応を実行するための、前記マイクロ流体フローセルと接続するための取り外し可能部材と、
前記取り外し可能部材と接続されたときに、前記反応部分により形成されるとともに、前記流体受け入れ部分と流体連通する、中で反応を実行させるための反応チャンバと、
前記流体受け入れ部分の中の前記流体が前記反応チャンバに流れるようにするため前記マイクロ流体デバイス上に外力を加える力印加デバイスと、
を含むことを特徴とするマイクロ流体システム。
【請求項９４】
前記取り外し可能部材は支持体を備え、前記マイクロ流体フローセルは前記支持体上に配置されることを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項９５】
前記支持体は、ガラスを含んでなることを特徴とする請求項９４に記載のマイクロ流体システム。
【請求項９６】
前記支持体は、マイクロアレイを備えることを特徴とする請求項９４に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９７】
前記マイクロアレイは、バイオプローブスポットを備えてなることを特徴とする請求項９６に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９８】
前記バイオプローブスポットは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されることを特徴とする請求項９７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９９】
前記マイクロ流体フローセルは、基材を備えてなることを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１００】
前記基材は、エラストマー材料を備えてなることを特徴とする請求項９９に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０１】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項１００に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０２】
前記力印加デバイスは、遠心分離デバイスを含むことを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０３】
前記遠心分離デバイスは、複数の前記マイクロ流体デバイスを前記遠心分離デバイス上に位置決めするための回転可能な台部を備えることを特徴とする請求項１０２に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０４】
前記プラットフォームは、マイクロ流体デバイス受け入れ部分を備えることを特徴とする請求項１０３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０５】
前記マイクロ流体デバイス受け入れ部分は、スロットを備え、前記取り外し可能部材は前記スロットに受け入れられるガラス製支持スライドを備えることを特徴とする請求項１０４に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０６】
前記回転可能な台部は、円板を備えることを特徴とする請求項１０３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０７】
前記円板は、アクチュエータと動作可能に連通し、アクチュエータにより回転される中心部を備えることを特徴とする請求項１０６に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０８】
前記中心部は開口部を備え、前記アクチュエータはモーターに取り付けられたハブを備えることを特徴とする請求項１０７に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１０９】
前記円板は、その周縁近くに配置された廃液貯蔵容器を備えることを特徴とする請求項１０６に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１０】
前記マイクロ流体デバイスは、流体を分注するための分注部分を含み、前記マイクロ流体デバイスは前記分注部分が前記廃液貯蔵容器に面した状態で、前記円板上に配置され、それにより、前記円板の動作中に、前記廃液貯蔵容器は分注された流体を回収することを特徴とする請求項１０９に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１１】
さらに、前記反応チャンバ内で生じる前記反応を検出及び／又は分析する反応検出／分析デバイスを備えることを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１２】
前記流体は、試薬を含むことを特徴とする請求項９３に記載のマイクロ流体システム。
【請求項１１３】
マイクロ流体構造内における反応に使用される流体を推進するための方法であって、
（ａ）取り外し可能部材と接続されるマイクロ流体フローネットワークを備えるマイクロ流体構造を提供するステップであって、前記取り外し可能部材と前記マイクロ流体フローネットワークとの間に反応チャンバを形成し、該反応チャンバが前記ネットワークと流体連通する、ステップと、
（ｂ）前記ネットワーク内に少なくとも１つの液状試料生成物を配置し、少なくとも１つの反応生成物を前記ネットワークおよび前記反応チャンバのうちの一方の中に配置するステップと、
（ｃ）前記ネットワーク内の前記生成物が前記反応チャンバに移動し、前記反応チャンバの中で反応が引き起こされるように前記マイクロ流体フローネットワークを作動するステップと、
（ｄ）前記反応の結果が前記取り外し可能部材および前記ネットワークの少なくとも一方に提供されている状態で、前記ネットワークから前記取り外し可能部材の少なくとも一部を取り外すステップと、
を含む方法。
【請求項１１４】
さらに、
（ｅ）前記反応を検出及び／又は分析するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記ステップ（ｅ）は、前記反応チャンバ内で前記反応が検出及び／又は分析されるように、前記ステップ（ｄ）の前に実行されることを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
前記反応は、前記取り外し可能部材および前記ネットワークのうちの少なくとも一方で検出及び／又は分析されることを特徴とする請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１７】
前記少なくとも１つの液状試料生成物は、試薬を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１８】
前記少なくとも１つの液状試料生成物は、液相検体を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１９】
前記反応生成物は、流体を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２０】
前記反応生成物は、固形物質を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２１】
前記反応生成物は、バイオプローブを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２２】
前記バイオプローブは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、オリゴヌクレオチド類似体、タンパク質、ペプチド、有機分子、糖類、医薬品、およびそれらの組合せからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１２１に記載の方法。
【請求項１２３】
前記取り外し可能部材は、支持体を備え、前記ネットワークは前記支持体上に接続されることを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１２４】
前記ステップ（ｂ）において前記少なくとも１つの反応生成物の前記反応チャンバ内への前記配置は、前記反応生成物を前記支持体上に配置してから前記支持体上の前記ネットワークを接続し、それにより前記反応チャンバを形成することを含むことを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２５】
前記支持体は、マイクロアレイを備えることを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２６】
前記支持体は、ガラスを含むことを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２７】
前記支持体は、プローブを共有結合的に結合するように機能化されていることを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２８】
前記支持体は、疎水性にされていることを特徴とする請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２９】
前記ネットワークは、マイクロ流体フローセルにより形成されていることを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３０】
前記マイクロ流体フローセルは、基材を備えてなることを特徴とする請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記基材は、エラストマー材料を含むことを特徴とする請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記エラストマー材料は、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
前記マイクロ流体フローセルは、疎水性にされていることを特徴とする請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３４】
前記液状試料生成物および前記反応生成物のうちの前記少なくとも一方は、最初は乾燥生成物として与えられ、前記工程（ｂ）に先立って前記乾燥生成物を液化するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３５】
前記液状試料生成物および前記反応生成物のうちの前記少なくとも一方は、最初は乾燥生成物として与えられ、前記工程（ｂ）で前記配置された後、前記乾燥生成物を液化するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３６】
前記反応は、ハイブリダイゼーション反応を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３７】
前記作動するステップは、重力、遠心力、毛管力、求心力、ガス圧力、電気浸透、ＤＣおよびＡＣ動電、電気泳動、電気濡れ、磁力、音響力、空圧駆動力、機械マイクロポンプ力、正および負の変位力、熱的力、電気化学的気泡発生力、およびそれらの組合せからなるグループから選択された力をマイクロ流体フローネットワークに印加するステップを含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３８】
前記ネットワークは、前記反応チャンバに対して近位位置から遠位位置までの一連の流体受け入れ部分を含み、前記ステップ（ｂ）はそれぞれの前記液状試料を前記一連の流体受け入れ部分のそれぞれの中に配置するステップを含み、前記工程（ｃ）における前記作動するステップにより、前記一連の前記流体受け入れ部分の中の流体生成物は最も近い位置にある前記流体受け入れ部分から最も遠い位置にある前記流体受け入れ部分まで前記反応チャンバへ順次推進されることを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１３９】
前記ステップ（ｃ）における前記作動させるステップは、遠心分離を含み、前記流体の順次推進は遠心分離速度を漸次増大することにより引き起こされることを特徴とする請求項１３８に記載の方法。
【請求項１４０】
前記ステップ（ｃ）における前記作動させるステップは、遠心分離を含むことを特徴とする請求項１１３に記載の方法。
【請求項１４１】
前記遠心分離は、
前記接続されたネットワークおよび取り外し可能部材を回転可能台部の上に配置するステップと、
前記ネットワーク内で遠心力を前記流体生成物に印加するように台部を作動させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４２】
前記ステップ（ｃ）は、さらに、分注部分を介して前記マイクロ流体構造から流体廃液を分注するステップを含むことを特徴とする請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
さらに、前記回転可能な台部上に形成された流体廃液回収部分を介して遠心分離中に流体廃液を回収するステップを含むことを特徴とする請求項１４０に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【公表番号】特表２００７−５３６５０４（Ｐ２００７−５３６５０４Ａ）
【公表日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０４２３０（Ｐ２００７−５０４２３０）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００５／０００４５８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９３３８８
【国際公開日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（５０６３２４２７５）インフェクシオ・リシェルシェ・インコーポレーテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００５／０００４５８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９３３８８
【国際公開日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（５０６３２４２７５）インフェクシオ・リシェルシェ・インコーポレーテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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