固体ビーズを作製するためのデバイスおよび方法
固体ビーズを作製する方法が開示される。該方法は（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、（ｉｉ）溶媒および溶質を含む機能性流体の層流を機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の層流をキャリア流体導管に沿って供給することによって、キャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体のセグメントを冷却して冷却（好ましくは凍結）小滴を形成するステップと、（ｉｖ）液体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより固体ビーズを形成するステップとを含む。そのような方法における使用のための微小流体デバイスも開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体ビーズ（典型的には、これだけに限らないが、ある形態の薬学的活性剤を含有するポリマービーズ）の製造のための微小流体デバイスおよびそのようなビーズを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある形態の薬学的活性剤を含有する小さなポリマービーズの製造のための多くの方法が知られている。そのようなビーズは特に、これだけに限らないが、ヒトまたは動物の体内における活性剤の制御放出非経口送達のために用いられる。制御放出非経口送達が特に適用できると思われる例示的な治療領域には、たとえば不妊治療、ホルモン療法、タンパク質療法、感染治療（抗生物質および抗真菌剤）、癌治療、術後疼痛治療、慢性疼痛治療、ワクチン接種／免疫付与、中枢神経系疾患の治療、および免疫抑制が含まれる。これらのおよび他の治療領域における制御放出非経口送達の利点は文献によく記載されており、たとえば、治療に対する反応の改善；安全性の改善（従来の非経口投薬形態と比較して薬物の必要量が少なく、インビボ部位を薬物の標的とすることによって全身レベルの上昇を防止できるため）；および患者コンプライアンスの改善（投薬頻度を少なくし、投薬形態を単純化できる可能性による）の１つまたは複数が含まれ得る。典型的には、ポリマービーズを用いて、数カ月の期間にわたって治療剤の制御放出をもたらすことができる。
【０００３】
治療用のポリマービーズを製造するための大部分の方法においては、ポリマーおよび活性剤の溶液または混合物を用いて、次に固体ビーズをそれから作るための液滴を作製する。溶液／混合物の撹拌または静的混合などのいくつかの方法を用いて、液滴を発生させることができる。これらの方法では、ビーズ寸法の幅広い分布を有するビーズが発生する。代替の方法には滴下および噴霧形成があるが、これらもビーズ寸法の幅広い分布を有するビーズの生成をもたらすことがある。これらの方法によって発生した液滴は、次いで溶媒を除去するために処理され得る。これは典型的には小滴を大量の非溶媒と混合することまたは蒸発によって達成される。これは固体ビーズ中に比較的大量の残留溶媒をもたらし、またビーズ寸法の幅広い分布を有するビーズの発生をもたらすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の問題の１つまたは複数を解決することに対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、
キャリア流体の送達のためのキャリア流体導管と、
キャリア流体と混合しない機能性流体の送達のための機能性流体導管であって、合流領域においてキャリア流体導管と合流し、それにより使用時に合流領域またはその下流においてキャリア流体の中に機能性流体の小滴の流れが形成される機能性流体導管と、
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管と、
冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器と、
冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管とを含む微小流体デバイスであって、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口が設けられているデバイスが提供される。
【０００６】
本発明のデバイスは、有益な寸法分布特性を有し、固体ビーズ中に残留する溶媒を少量しか有しない固体ビーズの製造を容易にするものである。
【０００７】
機能性流体は典型的には溶媒および溶質を含む溶液を含み、溶質は典型的にはポリマーを含む。機能性流体の成分は、好ましくは機能性流体の小滴が冷却導管中で冷却されると固化して固体小滴を形成するように選択される。小滴は、たとえば凍結され、またはゲルの形態であってよい。ゲルは本明細書において本発明のデバイスの中で固体として作用する（即ち、弾性変形し、回復し、液体が流れるようには流れない）物質として定義される。ある状況においては、機能性流体の小滴は冷却導管中で冷却されると固体を形成せず、むしろ典型的には高粘度の液体であってもよい。
【０００８】
機能性流体の成分は前混合してもよいが、その代わりにたとえば２つの合流する導管を用いて基板の中で混合してもよい。ポリマーは典型的には非溶媒中の溶解度が低く、一方溶媒は非溶媒と混合可能である。非溶媒の添加により典型的には溶媒が小滴から排出され、したがって固体ビーズが生成する。
【０００９】
デバイスはキャリア流体の送達のための複数のキャリア流体導管を含んでよく、機能性流体導管は合流領域においてキャリア流体導管と合流し、それにより使用時に合流領域またはその下流においてキャリア流体中で機能性流体の小滴の流れが形成される。
【００１０】
上述の導管は、個別に特定できる導管である必要はない。たとえば、冷却導管とキャリア流体導管とは互いに合体していてもよい。
【００１１】
冷却器は、伝熱材料（金属、たとえば３１６ステンレス鋼またはアルミニウムなど）を含む冷却体を含んでもよい。冷却体は典型的には冷却器を運転した際に冷却される。冷却体の冷却を用いて、熱伝導によって冷却導管を冷却することができる。冷却流体の輸送のために、冷却体に冷却チャネルを設けてもよい。冷却チャネルを通る冷却流体（典型的には冷えた液体）の通過により、冷却体が冷却される。冷却流体は好ましくは−５０℃より低い融点を有する。冷却流体は典型的にはデバイスの外部から冷却される。冷却流体は任意の適切な冷却デバイス、たとえばＪｕｌａｂｏ冷却循環器によって冷却することができる。
【００１２】
冷却器の冷却体に加熱器をさらに設けてもよい。そのような加熱器を用いて本体を加熱することができる。これは、デバイスのいずれの導管をも閉塞する可能性のあるいずれの凍結液体をも解凍する際に、また非溶媒および脱溶媒和プロセスの温度を制御するために有用であろう。
【００１３】
冷却体は設けなくてもよい。たとえば、冷却導管が微小流体デバイスの基板に設けられ、その基板には冷却流体を輸送するための冷却チャネルが設けられ、冷却導管が冷却チャネルと熱的に導通していてもよく、それにより冷却導管中の流体が冷却チャネル中の冷却流体によって冷却されてもよい。
【００１４】
デバイスに第２の伝熱体を設け、第２の伝熱体はキャリア流体導管および機能性流体導管と関連していてもよい。第２の伝熱体には、キャリア流体導管および機能性流体導管中の液体の温度を調節するために操作可能な加熱器および／または冷却器を設けてもよい。
【００１５】
冷却器の本体と第２の伝熱体との間に断熱ギャップを設けてもよい。断熱ギャップは空気などの断熱材料を含んでもよい。ギャップは、冷却導管を冷却するために冷却器を用いた際にキャリア流体導管および機能性流体導管の冷却を阻止することを補助する。
【００１６】
第２の伝熱体には、キャリア流体導管に流体を供給するためのキャリア流体入口を設けてもよい。第２の伝熱体には、機能性流体導管に流体を供給するための機能性流体入口を設けてもよい。
【００１７】
デバイスは、非溶媒入口を経由して脱溶媒和導管に非溶媒を送達するための１つまたは複数の非溶媒送達導管を含むことが好ましい。
【００１８】
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管が、基板中に設けられることが好ましい（たとえば、磨砕でまたはレーザーの作用で基板から材料を除去することによって）。
【００１９】
キャリア流体導管、機能性流体導管、脱溶媒和導管および非溶媒送達導管（１つまたは複数）の１つまたは複数が基板中に設けられていることが好ましい。
【００２０】
基板は冷却器の冷却部と熱的に接触していることがさらに好ましい。冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、基板は伝熱材料の本体と密接に接触していることが好ましい。
【００２１】
冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、本体に流体を非溶媒送達導管（存在する場合には）に送達するための１つまたは複数の流体入口を設けてもよい。
【００２２】
「微小流体」という用語は当業者には一般によく理解されている。そのような微小流体デバイスにおける導管は典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍの幅を有している。導管の深さは典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００２３】
種々の導管を通る流体の流量は、とりわけ導管の断面積に依存することになる。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約０．０１〜０．２ｍｌ／ｈｒ、特に０．０５〜０．２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．０５ｍｍ×０．１５ｍｍの断面を有している場合）。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約１〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有している場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。キャリア流体の流量は、典型的には約１〜４ｍｌ／ｈｒ、特に２〜３ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有している場合）。キャリア流体の流量は、典型的には約５〜３０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有している場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。非溶媒の流量は、典型的には約０．２５〜３ｍｌ／ｈｒ、特に０．５〜２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有している場合）。非溶媒の流量は、脱溶媒和導管中において、非溶媒の体積がキャリア流体の体積より小さく、かつ機能性流体の冷却された小滴とキャリア流体／非溶媒界面の間の接触の可能性が高くなることを確実にするために十分であるように選択されるのが好ましい。説明のため、いくつかの実施形態においては、流量はキャリア流体の体積が非溶媒の体積の１〜４倍であるようにしてよい。非溶媒の流量は典型的には約１０〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が１ｍｍ×１ｍｍ〜２ｍｍ×２ｍｍの間の断面を有する場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。
【００２４】
脱溶媒和導管は、冷却導管よりも大きな断面を有することが好ましい。これは脱溶媒和導管に拡大、たとえば段階的拡大を設けることによって達成することができる。比較的大きな断面の脱溶媒和導管によって、脱溶媒和導管を通る冷却小滴／形成ビーズの流速は、冷却導管を通る小滴の流れよりも遅くなる。これは選択された非溶媒が比較的ゆっくりと働く場合に有益であり、このことはより均一な寸法のビーズを保つために望ましいと考えられる。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、固体ビーズを作製する方法であって、
（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、
（ｉｉ）溶媒および溶質を含む機能性流体の層流を機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の層流をキャリア流体導管に沿って供給することによって、キャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、
（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体の小滴を冷却して冷却小滴を形成するステップと、
（ｉｖ）流体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより固体ビーズを形成するステップと
を含む方法が提供される。
【００２６】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は典型的には十分な構造的一体性を有しているので、ステップ（ｉｖ）における流体の添加は小滴の形状を顕著には崩壊させない。
【００２７】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は、たとえば凍結し、またはゲルの形態であってよい。ゲルは本明細書において本方法の条件下で固体として作用する（即ち、弾性変形し、回復し、液体が流れるようには流れない）物質として定義される。ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は凍結していることが好ましい。
【００２８】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は、たとえば液体の形態であってよい。そのような液体は、典型的には十分に高い粘度を有していると思われるので、ステップ（ｉｖ）において加えられる流体は粒子の形状に実質的な変化をもたらさない。即ち固体ビーズの形状は冷却小滴の形状と実質的に同じである。
【００２９】
ステップ（ｉｖ）において形成される固体ビーズは、典型的にはそれから固体ビーズが誘導される冷却小滴とほぼ同じ形状を有している。たとえば、冷却小滴は実質的に球状の形状であってよく、その場合、固体ビーズは典型的には実質的に球状の形状である。
【００３０】
ステップ（ｉｖ）は微小流体デバイスの導管の中で行ってよい。機能性流体は、固体ビーズ中に取り込みたいターゲット材料を含んでよい。ターゲット材料はステップ（ｉｉ）において溶媒中に溶解または懸濁される材料であってよい。
【００３１】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体は、ターゲット材料（典型的にはポリマー）および機能性流体の溶媒が何であるかを考慮して、非溶媒であるように選択される。典型的には流体は、溶媒が溶解し、溶質（典型的にはポリマー）が低い溶解度を有する（たとえば実質的に不溶性である）液体である。その代わりに流体はガス状であってもよく、たとえば流体は窒素などの不活性ガスと混合された非溶媒蒸気を含んでもよい。理論に縛られることを望むものではないが、前記流体の添加は冷却小滴中の溶媒を液体に溶解させ、ポリマーの「マトリックス」を含む固体セグメントを残すことが理解される。ポリマーが前記液体に溶解するならば、成長中のビーズは崩壊するであろう。
【００３２】
したがって実際上、小滴の実質的に完全な脱溶媒和により、ポリマーは典型的には沈殿し、ターゲット材料、即ち特に１つまたは複数の薬剤が組み込まれた固体ポリマーの実質的に球状のマトリックスを形成すると考えられる。適当な溶媒の選択によって、ゲル形態の固体ビーズを得ることも可能である。
【００３３】
固体ビーズの形状および寸法は、前記ビーズを作製するために用いる方法に依存することになる（また、導管の寸法、種々の流体の流量および合流の構造に大きく依存することになる）。本発明の方法によって作製されたビーズは、典型的には実質的に球状で、約０．０１ｍｍ〜約２ｍｍの平均直径を有してよい。ビーズの寸法はビーズの意図された用途に依存するであろう。たとえば固体ビーズは約０．０１〜０．５ｍｍの平均直径を有してよい。この寸法のビーズは典型的には薬学的用途のためであってよい。ビーズは０．５ｍｍ〜２ｍｍの平均直径を有してよい。この寸法のビーズは典型的には分析に用いられてよい。
【００３４】
当業者は、固体ビーズは完全に溶媒を含んでいない必要はないことを認識するであろう。
【００３５】
溶質は典型的には生体適合性ポリマーなどのポリマーを含む。生体適合性ポリマーによって、薬学的活性剤（存在するならば）を患者に送達するために固体ビーズを患者に投与することが可能になる。本発明において用いることができるポリマーの例は、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリ無水物および乳酸とグリコール酸とのコポリマーである。適切なポリマーのさらなる例は、ＵＳ２００７／０１９６４１６（特に段落［００１３］参照）にある。ビーズが薬学的用途のためのものである場合には、ポリマーは好ましくはインビボで分解可能となるものであることが理解されよう。ビーズが分析の一部において用いられることが意図される場合には、ポリマーは水に可溶、好ましくはビーズのいかなる内容物（たとえば抗体）にも有害でない温度において水に可溶であることが好ましいと考えられ、そのような温度は典型的には２５〜３７℃である。
【００３６】
溶媒は水混和性有機溶媒であってよく、典型的には極性非プロトン性溶媒であってよい。本発明による方法における使用のために用いられるポリマーを考慮すれば、適切な溶媒の選択は当業者にとってはありふれた事柄であろう。用いることができる溶媒の例示は、たとえばＤＭＳＯ、トリアセチン、グリコフロール、ＰＥＧ２０００、Ｎ−メチルピロリドン、およびヘキサフルオロ−イソプロパノールである。
【００３７】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体中で、またはその流体として、ポリマーに対する非溶媒である任意の流体を用いることができる。適切な非溶媒には、たとえば水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールおよび高級アルコール；ジエチルエーテル、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジメチルエーテル、ジブチルエーテル；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよび高級炭化水素を含む単純炭化水素が含まれ得る。所望であれば、溶媒の混合物を用いることができる。水と混合しない適切な溶媒を含む他の溶媒も用いることができる。
【００３８】
機能性流体の溶媒および非溶媒の選択には、特に本発明の方法の間に曝されることになる温度などの条件を考慮に入れる必要があることが理解されるであろう。
【００３９】
ある状況においては、溶媒は水であることが好ましいと思われる。この場合には、非溶媒は水混和性有機溶媒を含んでよい。
【００４０】
機能性流体は固体ビーズ中にカプセル化されるターゲット材料をさらに含んでもよい。ターゲット材料は機能性流体中に粒子として組み込まれていてもよく、または溶解していてもよい。粒子の例にはコロイド（金コロイドなど）が含まれる。ターゲット材料は分析における使用のための１つまたは複数の成分を含んでもよい。ターゲット材料は薬学的活性剤を含んでもよく、または薬学的活性剤の前駆体であってもよい。薬学的活性剤は、たとえば、これだけに限らないが、排卵誘発剤、ホルモン治療剤、タンパク質治療剤、抗感染剤、抗生物質、抗真菌剤、癌治療薬、鎮痛剤、ワクチン、ＣＮＳ薬剤、および免疫抑制剤を含む、非経口送達に適した任意の薬剤であってよい。特に制御放出非経口送達によるポリマービーズ中の薬物の送達は、たとえば水難溶性、高毒性、低吸収性特徴を有する薬物の場合に特別の利点を有するが、本発明はそのような薬剤とともに用いることに限定されるものではない。活性剤は、たとえば小分子の薬物またはポリマー性分子などのより複雑な分子であってよい。１つの有利な実施形態においては、薬学的活性剤はペプチド剤を含んでよい。「ペプチド剤」という用語には、しばしば一般に「ペプチド」、「オリゴペプチド」、「ポリペプチド」および「タンパク質」と称されるポリ（アミノ酸）が含まれる。この用語にはまた、ペプチド剤アナログ、誘導体、アシル化誘導体、グリコシル化誘導体、ペグ化誘導体、融合タンパク質などが含まれる。本発明の方法において用いることができるペプチド剤には（これだけに限らないが）、酵素、サイトカイン、抗体、ワクチン、成長ホルモンおよび成長因子が含まれる。適切なペプチド剤のさらなる例は、ＵＳ２００７／０１９６４１６（特に段落［００３４］〜［００４０］を参照）にある。好ましい実施形態においては、薬学的活性剤はゴナドトロピン放出ホルモンアゴニスト（ＧｎＨＲ）である。たとえば、ＧｎＲＨアゴニストはリュープロライドまたはその前駆体であってよい。有利には、ＧｎＲＨアゴニスト含有ビーズは、たとえばインプラント中の局所的標的送達のための投与形態で提供される。
【００４１】
機能性流体は、１つまたは複数の糖部分を含む溶質を含んでもよい。溶質は単糖、二糖、オリゴ糖または多糖を含んでもよい。溶質は糖脂質、糖タンパク質、グルコシド、アミンまたは酸などの糖誘導体を含んでもよい。溶質は糖アナログまたは模倣体（「Ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ Ｍｉｍｅｔｉｃｓ」、Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ、Ｈ．Ｐ．ＷｅｓｓｅｌおよびＳ．Ｄ．Ｌｕｃａｓ、２０７９〜２１１２頁、２００８に記載されたものなど）を含んでもよい。たとえば、グリコシド間のＯ原子はスペーサー基などの別の基で置換されていてもよい。機能性流体は、ステップ（ｉｖ）において溶質の固体粒子が形成されるように十分な糖溶質を含んでもよい。
【００４２】
機能性流体は、ポリオール（２個以上のヒドロキシル基を含む化合物）を含む溶質を含んでもよい。そのようなポリオールの例は、グリコール、マンニトール、ラクチトールおよびソルビトールなどの糖アルコールである。当業者は、糖化合物はポリオール（それらが２個以上のヒドロキシル基を含む限り）であってよいが、全てのポリオールが糖部分を含むわけではないことを理解するであろう。
【００４３】
機能性流体は、ポリオールを含む溶質と、糖部分（上述の化合物など）を含む溶質とを含んでよい。
【００４４】
水溶性の糖および／またはポリオール化合物を用いることにより、酵素などの試薬のカプセル化および放出が、その三次構造への顕著な影響なく促進されることが予想される。
【００４５】
機能性流体は水溶液を含んでもよい。
【００４６】
ターゲット材料は、１つまたは複数の非標識オリゴヌクレオチド、標識オリゴヌクレオチド、標識デオキシヌクレオシド三リン酸、非標識デオキシヌクレオシド三リン酸、標識オキシヌクレオシド三リン酸、非標識オキシヌクレオシド三リン酸、ポリヌクレオチドの増幅および／または合成のための酵素、マグネシウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、ポリヌクレオチド、染色剤または染料および使用時に緩衝効果をもたらす化合物を含んでもよい。そのような試薬は増幅反応（ポリメラーゼ連鎖反応［ＰＣＲ］など）において有用である。
【００４７】
ターゲット材料は、抗体、抗原、標識、洗浄剤および固相の１つまたは複数を含んでもよい。そのような試薬および成分は、分析を行う際に有用である。
【００４８】
ターゲット材料は、陽性内部対照を含んでもよい。陽性内部対照は、典型的には分析が適正に機能した場合に陽性の結果をもたらすものを含む。たとえば、内部陽性対照は、分析が増幅分析（ポリメラーゼ連鎖反応［ＰＣＲ］分析など）であれば、外因性ＤＮＡの形態であってよい。
【００４９】
ターゲット材料は、酵素、機能性タンパク質、粒子、ＲＮＡおよびナノ粒子（１０００ｎｍ未満の最大寸法を有する粒子）を含んでよい。
【００５０】
キャリア流体は、典型的にはプロセスの間に遭遇する温度において液体のままであり、かつ機能性流体溶媒と混合しない不活性液体ということになる。キャリア流体は、ステップ（ｉｖ）において加えられる流体と混合しないものでよい。用いることができると思われるキャリア流体の例示的な例には、種々の粘度のシリコーンオイル、ミネラルオイル、トリグリセリド、およびスクアレンが含まれる。
【００５１】
デバイスは、合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管を含むことが好ましい。デバイスには、冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器が設けられていることがさらに好ましい。
【００５２】
デバイスは、冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管を含んでもよい。
【００５３】
デバイスは、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口を含んでもよい。
【００５４】
上述の導管は、個別に特定できる導管である必要はない。たとえば、冷却導管とキャリア流体導管とは互いに合体していてもよい。
【００５５】
冷却器は、伝熱材料（金属、たとえば３１６ステンレス鋼またはアルミニウムなど）を含む本体を含んでもよい。本体は典型的には冷却器を運転した際に冷却される。本体の冷却を用いて、冷却導管を冷却することができる。冷却流体の輸送のために、本体に冷却チャネルを設けてもよい。冷却チャネルを通る冷却流体（典型的には冷えた液体）の通過により、本体が冷却される。冷却流体は好ましくは−５０℃より低い融点を有する。冷却流体は典型的には、たとえば冷却デバイスによって、デバイスの外部から冷却される。
【００５６】
冷却器の本体に加熱器をさらに設けてもよい。そのような加熱器を用いて本体を加熱することができる。これは、デバイスのいずれの導管をも閉塞する可能性のあるいずれの凍結液体をも解凍する際に有用であろう。
【００５７】
デバイスに第２の伝熱体を設け、第２の伝熱体はキャリア流体導管および機能性流体導管と関連していてもよい。第２の伝熱体には、キャリア流体導管および機能性流体導管中の液体の温度を調節するために操作可能な加熱器および／または冷却器を設けてもよい。
【００５８】
冷却器の本体と第２の伝熱体との間に断熱ギャップを設けてもよい。断熱ギャップは空気などの断熱材料を含んでもよい。ギャップは、冷却導管を冷却するために冷却器を用いた際にキャリア流体導管および機能性流体導管の冷却を阻止することを補助する。
【００５９】
第２の伝熱体には、キャリア流体導管に流体を供給するためのキャリア流体入口を設けてもよい。第２の伝熱体には、機能性流体導管に流体を供給するための機能性流体入口を設けてもよい。
【００６０】
デバイスは、非溶媒入口を経由して脱溶媒和導管に非溶媒を送達するための１つまたは複数の非溶媒送達導管を含むことが好ましい。
【００６１】
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管が、基板中に設けられることが好ましい（たとえば、磨砕でまたはレーザーの作用で基板から材料を除去することによって）。
【００６２】
キャリア流体導管、機能性流体導管、脱溶媒和導管および非溶媒導管（１つまたは複数）の１つまたは複数が基板中に設けられていることが好ましい。
【００６３】
基板は冷却器と熱的に接触していることがさらに好ましい。冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、基板は伝熱材料の本体と密接に接触していることが好ましい。
【００６４】
冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、本体に流体を非溶媒送達導管（存在する場合には）に送達するための１つまたは複数の流体入口を設けてもよい。
【００６５】
「微小流体」という用語は当業者には一般によく理解されている。そのような微小流体デバイスにおける導管は典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍの幅を有している。導管の深さは典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００６６】
種々の導管を通る流体の流量は、とりわけ導管の断面積に依存することになる。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約０．０５〜０．２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．０５ｍｍ×０．１５ｍｍの断面を有している場合）。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約１〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有している場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。キャリア流体の流量は、典型的には約２〜３ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有する場合）。キャリア流体の流量は、典型的には約５〜３０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有する場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。非溶媒の流量は、典型的には約０．５〜２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有する場合）。非溶媒の流量は典型的には約１０〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が１ｍｍ×１ｍｍ〜２ｍｍ×２ｍｍの間の断面を有する場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。
【００６７】
脱溶媒和導管は、冷却導管よりも大きな断面を有することが好ましい。これは脱溶媒和導管に拡大を設けることによって達成することができる。比較的大きな体積の脱溶媒和導管によって、脱溶媒和導管を通る粒子の流速は、冷却導管を通る流れよりも遅くなる。これは選択された非溶媒が比較的ゆっくりと働く場合に有益であり、このことはより均一な寸法のビーズを保つために望ましいと考えられる。
【００６８】
微小流体デバイスは、好ましくは本発明の第１の態様によるデバイスであってよい。
【００６９】
合流部の構造は、当業者には既知の多くの異なった構造の１つであってよい。たとえば、ＥＰ１３５８９３１はＹ形状の合流部を開示し、ＷＯ０１６４３３２はＴ形状の合流部を開示している。
【００７０】
ある状況においては、非溶媒はあまり迅速に作用すべきでないことが見出された。非溶媒が強力な非溶媒である場合には、ビーズの粒子形態が悪い方に影響され、および／または多孔性が望ましくないほどに高くなることがある。
【００７１】
ある非溶媒は固体セグメント中へのターゲット材料のより良い取り込みをもたらすことが見出された。これを達成するために、非溶媒はターゲット材料の良溶媒でない方がよい。このようにすれば、非溶媒の添加はセグメントからのターゲット材料の顕著な除去を起こさない。たとえば、活性剤として酢酸リュープロライド、ビーズポリマーとしてラクチド／グリコリドポリマー、非溶媒として種々のＣ３〜Ｃ８アルコールを用いて、活性の約６０〜９５％の保持が達成された。
【００７２】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様の方法によって作製された複数のビーズが提供される。
【００７３】
本発明の第４の態様によれば、平均最大寸法が約０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ（好ましくは約０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ）であり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満（好ましくは３％未満）である複数のビーズであって、生体適合性ポリマーおよび薬学的活性剤（またはその前駆体）を含むビーズが提供される。
【００７４】
本発明の第５の態様によれば、平均最大寸法が約０．５ｍｍ〜２ｍｍ（好ましくは約０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ）であり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満（好ましくは３％未満）である複数のビーズであって、分析で用いるための１つまたは複数の成分を含むビーズが提供される。ビーズは２５〜３７℃において水に容易に溶解することが好ましい。ビーズは水溶性糖および／またはポリオール化合物を含むことがさらに好ましい。ビーズは水溶性糖および／またはポリオール化合物のマトリックスまたは支持構造を含むことがさらに好ましい。ビーズは１つまたは複数の抗体、抗原、１つまたは複数の粒子、標識、洗浄剤および固相を含むことがさらに好ましい。そのようなビーズは分析において用いることができる。
【００７５】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第３または第５の態様による複数のビーズを提供するステップを含む、分析を実施する方法が提供される。この方法は、複数のビーズをビーズ中に組み込まれる放出材料に適した液体と緊密に混合させるステップなどの他のステップを含んでもよい。そのような材料は本発明の第１から第５の態様において言及したターゲット材料であってよい。ビーズからの材料の放出は、たとえばビーズを溶解することまたは部分的に溶解することによって起こり得る。あるいは、液体をビーズに膨潤させてもよい。
【００７６】
ここで本発明を、以下の図を参照して例示のためのみに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による微小流体デバイスの実施形態の例の平面図である。
【図２】図１のデバイスにおいて用いられる、下にある冷却体の平面図である。
【図３】図１のデバイスのＡＡに沿った断面図である。
【図４】図１のデバイスの基板のＡＡに沿った概略断面図であり、導管の相対的配置をより詳細に示している。
【図５】さらなる冷却体の平面図である。
【図６】本発明の方法における小滴の脱溶媒和の概略図である。
【図７】本発明のデバイスにおける冷却を示すグラフである。
【図８】本発明の１つの実施形態によるデバイスの異なった部分の加熱−冷却特性を示すグラフである。
【図９】本発明による微小流体デバイスの実施形態のさらなる例の平面図である。
【図１０】図９のデバイスにおいて用いられる、下にある冷却体の平面図である。
【図１１】図９および１０のデバイスを用いて固体ビーズ中に組み込んだ際に抗体がその活性を保持していることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
ここで図１〜４を参照して、本発明のデバイスの実施形態の例を説明する。デバイスは一般に参照番号３００で示され、冷却体１００と緊密に接触するように置かれた基板２００を含む。基板はポリテトラフルオロエチレン製であり、キャリア流体の輸送のためのキャリア流体導管２０１および機能性流体の輸送のための機能性流体導管２０２がその中に形成されている。キャリア流体導管２０１の幅は約０．３ｍｍ、深さは０．３ｍｍである。機能性流体導管２０２がキャリア流体導管２０１に合流する点において、機能性流体導管２０２は略環状の断面を有しており、その直径は約５０〜１５０μｍである。キャリア流体導管２０１と機能性流体導管２０２とは合流領域２１０において合流する（図３および４において最もよく見られる）。使用時には、合流点のすぐ下流においてキャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴が形成される。冷却導管２０３が合流領域２１０から下流に延在している。冷却導管の深さは約０．３ｍｍ、幅は０．３ｍｍである。使用時には、キャリア流体中で輸送される機能性流体の小滴の分割された流れが合流領域２１０から以下に述べるように冷却器体１００によって冷却された冷却導管へと通過し、冷却された（典型的には固体の）小滴を形成する。小滴は、たとえば凍結されていても、ゲルの形態であってもよい。
【００７９】
脱溶媒和導管２０５が冷却導管から下流に、デバイス出口２０６へと延在しているので、使用時には、キャリア流体および冷却小滴の分割された流れは脱溶媒和導管に通過する。２つの非溶媒導管２０７、２０８（それぞれ深さ約０．３ｍｍ、幅０．３ｍｍ）は脱溶媒和導管と合流しているので、非溶媒を脱溶媒和導管に送達することができる。この非溶媒は溶媒（ポリマー溶質ではなく）を冷却小滴から排出し、したがって固体ビーズを形成させる。脱溶媒和を概略的に図６に示す。この図で、機能性流体の実質的に球状の小滴（ａ）を輸送するキャリア流体の前進する流れは、冷却導管２０３の上流部分から、脱溶媒和導管部分２０５へ、合流する非溶媒導管２０７、２０８のそばを通って通過する。導管２０７、２０８を通って流入する非溶媒は層流を形成し、その中で、分割された流れが非溶媒の流れによって包囲される。冷却小滴（ｂ）はキャリア流体と非溶媒との間の界面と接触する。小滴の少なくとも１つの成分は非溶媒との親和性を有する（好ましくは非溶媒に溶解する）ので、冷却小滴（ｃ）は非溶媒の流れの中に通過する傾向がある。冷却小滴と非溶媒との間の接触の結果として、脱溶媒和が起こり、ポリマーが沈殿する。本発明の方法においては、脱溶媒和が起こる条件によっていくらか制限された速度で脱溶媒和が起こるので、ポリマーの沈殿は、典型的には、望ましい形態、狭い粒子寸法範囲および望ましい多孔性を有するマトリックスが得られるように起こり得る。比較的均一な形態で、比較的狭い範囲の粒子寸法を有するビーズは、薬物送達に用いた場合には、それほど均一でない形態および粒子寸法を有するビーズと比べて、改善された薬物放出特性を示し得るという利点を提供する。ビーズの寸法および寸法分布は、放出速度、ターゲティングの有効性、ディスパージョン中における懸濁特性、注射可能性などのいくつかの薬物送達特性に影響を及ぼし得る。したがって、本発明によって得ることが可能な粒子の比較的狭い寸法分布は、種々の治療用製品において、それらの特徴の１つまたは複数に有利に影響し得る。本発明のビーズを用いることができる投与形態には、多孔性ビーズ（マイクロスフェアとも称される）中の治療剤の送達が適していると思われる任意のものが含まれる。そのような投与形態は、全身的使用のための薬物のため、または局所的標的送達のためであってよく、特に、これだけに限らないが、注射製剤およびインプラントが含まれる。
【００８０】
本発明の方法においては、溶媒は一般的に非溶媒に溶解（および混合）し得る。ポリマー溶質は溶媒に溶解するが、非溶媒には溶解しない。
【００８１】
脱溶媒和導管は拡大部または拡幅部２０９を含む。拡大部の下流における脱溶媒和導管の深さおよび幅は約０．５ｍｍである。
【００８２】
キャリア流体は、伝熱体１１３の中に形成されたキャリア流体入口１０３を通ってキャリア流体導管に移送される。機能性流体は、伝熱体１１３の中に形成された機能性流体入口１０２を通って機能性流体導管に移送される。非溶媒は、冷却器体１００の中に形成された２つの非溶媒入口１０６、１０７を通って非溶媒導管２０７、２０８に移送される。冷却器体１００および伝熱体１１３を通って形成されている入口通路のこの配置により、基板２００への流体の単純な導入を容易にする。
【００８３】
冷却器体１００には、冷却液体がその中を通るための冷却チャネル１０１が設けられている。本実施例において用いられる冷却液体はシリコーンオイルである。オイルはデバイスの外部から冷却され、冷却チャネル１０１にポンプで送られる。冷却チャネルを通る冷却液体の通過によって冷却器体が冷却される。さらに、冷却液体によって、冷却液体導管に隣接する冷却器体の領域が特に冷却される。使用時には、冷却器体のこの領域は冷却導管２０３を設けた基板２００の部分に隣接し、したがって冷却導管２０３の中に存在する機能性流体のいかなる小滴をも凍結させる。
【００８４】
絶縁ギャップ１０９が冷却器体１００と伝熱材料の本体１１３との間に設けられている。ギャップは絶縁材料（空気など）を含む。
【００８５】
冷却流体の温度の選択は、機能性流体の十分に冷却された小滴を生成する一方、キャリア流体は液体のままであるように選択すべきである。たとえば、冷却流体の温度の選択は、機能性流体の凍結小滴を生成するように選択されてよい。
【００８６】
非溶媒も冷却されてよい（「冷却される」とは、周囲温度未満の温度であることを意味する）。
【００８７】
基板２００中の導管は、Ｒｏｌａｎｄ ＥＧＸ−３００彫刻器を用いる小型研削によるか、レーザードリルによって材料を除去することによって製造される。より小さな導管（典型的には直径５０〜１００ミクロンのもの）は、たとえばレーザードリルを用いて製造することができる開口の形態である。
【００８８】
当業者は、本発明のデバイスおよび方法によって生成するビーズの寸法は、キャリアおよび機能性流体の流量ならびにキャリア流体導管および機能性流体導管の寸法によることを理解するであろう。
【００８９】
流体と接触する表面のエネルギーは低くあるべきであり、典型的には低エネルギー材料（たとえばポリテトラフルオロエチレン［ＰＴＦＥ、たとえばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）］）の基板を機械加工するか、高エネルギー基板を機械加工し、低エネルギー材料で被覆すること（たとえば蒸着による）によって形成される。
【００９０】
当業者は、代替の冷却器を用いることができることを理解するであろう。たとえばＰｅｌｔｉｅｒ冷却器を用いることができる。Ｐｅｌｔｉｅｒ冷却器は、たとえばＵＷＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ、Ｕｎｔｅｒｈａｃｈｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙから広く入手可能である。
【００９１】
当業者は、上で用いた合流配置は当業者に既知の異なった合流配置で置き換えることができることを理解するであろう。たとえば、ＥＰ１３５８９３１はＹ形状の合流部を開示し、ＷＯ０１６４３３２はＴ形状の合流部を開示している。
【００９２】
図１〜４のデバイスと同様のデバイスの冷却体１００’を図５に示す。冷却器体は図１〜４の冷却器体とあらゆる点で同様に構成されている。しかし図５の冷却器体においては、キャリア流体導管および機能性流体導管の領域における冷却器の温度を測定するための熱電対４００ならびに冷却導管の領域における冷却器体の温度を測定するための熱電対５００が付加的に設けられている。
【００９３】
デバイスの実施形態の例において、ポリマーおよび活性剤は一緒に混合され、１つの導管を経由してデバイスに導入される。たとえば機能性流体導管とキャリア流体導管との間の合流部の上流において機能性流体導管と合流する活性流体導管を設けることによって、異なった導管を経由して活性剤をポリマーに導入することが可能である。小滴内部での混合は、分割された流れによって誘導されるような速度プロファイル混合を用いて実施することができる。
【００９４】
本実施例においては、脱溶媒和導管は直線であるように示されている。脱溶媒和導管は、非溶媒効果が長いタイムスケールにわたって起こることを確実にするために、回旋状（たとえばカーブすること、たとえば螺旋によって）であってもよい。
【００９５】
ここで、本発明による方法の実施形態のいくつかの例における図１〜３のデバイスの使用について述べる。
【００９６】
一般的方法
キャリア流体（シリコーンオイル）を、ポンプを用いてキャリア流体入口１０３を経由してキャリア流体導管２０１に導入する。キャリア流体、たとえば１００ｃｓｔのシリコーンオイル（即ち２０℃における粘度が１００ｍＰａ．ｓのシリコーンオイル）が、キャリア流体導管２０１、冷却導管２０３を通り、脱溶媒和導管２０５を経由して出口２０６から出て行く。キャリア流体は短時間でデバイスを通って流れることができる。次いで冷却器体１００の冷却導管１０１を通して冷却流体を供給する。次いで非溶媒入口１０６、１０７を経由して非溶媒（たとえばペンタノールなどの有機アルコール）を非溶媒導管２０７、２０８に導入する。非溶媒は脱溶媒和導管に入り、出口に移動する。
【００９７】
冷却器体が所望の温度に達すれば、機能性流体入口１０２を経由して機能性流体を機能性流体導管２０２に導入する。機能性流体は、たとえば生体適合性ポリマーおよび薬学的活性材料の溶液を含んでよい。機能性流体およびキャリア流体の流量は、キャリア流体中の機能性流体の小滴の分割された流れが合流領域２１０のすぐ下流に形成される程度のものである。典型的には、キャリア流体および機能性流体の流量は、それぞれ１〜４ｍｌ／ｈｒ（しばしば２．５ｍｌ／ｈｒ）および１０〜２００μｌ／ｈｒ（しばしば５０μｌ／ｈｒ）である。キャリア流体と機能性流体との両方は、デバイスの中に導入される前に所定の温度（たとえば２０℃）に安定化される。
【００９８】
機能性流体の小滴は冷却導管２０３において十分に冷却され、それにより機能性流体中で用いられる溶媒は十分に冷却される（好ましくは固化する［たとえば凍結またはゲルを形成する］）。小滴は典型的には冷却導管の最初の２０〜３０ｍｍの長さの中で十分に冷却される（これは特に小滴がゲルを形成するのではなく、凍結する場合である）。冷却チャネル１０１を通過する冷却液体は−２５℃である。次いでキャリア流体中の冷却小滴の分割された流れを脱溶媒和導管２０５に移す。非溶媒は溶媒を冷却小滴から排出し、それにより一般に固体状のビーズが形成され、これが出口２０６を経由してデバイスから出て行く。非溶媒の流量は典型的には１〜４ｍｌ／ｈｒ（非溶媒導管２０７、２０８の各々を通って０．５〜２ｍｌ／ｈｒ）で、０．８〜１ｍｌ／ｈｒがしばしば用いられる流量である。
【００９９】
冷却導管１０１中の冷却流体の温度は可変である。冷却導管の領域中の冷却器体１００の温度は、たとえば図５に示すような熱電対５００によって監視することができる。冷却体の４つの例示的な冷却曲線を図７に示す。ここではデバイスは冷却流体を用いて周囲温度から−４０℃、−２５℃、−２２．５℃または−２０℃に冷却される。冷却体の温度は熱電対５００によって測定され、図７のそれぞれの冷却曲線に従って低下する。
【０１００】
図８を参照して図示されるように、本発明のデバイスによって冷却導管およびデバイスの上流領域の温度はそれぞれ独立に制御することができる。
【０１０１】
以下に述べる通り加熱／冷却のパターンの間の熱電対４００および５００についての例示的な温度測定を図８に示す。
【０１０２】
冷却器ユニット初期温度 −４０℃
マニフォールド初期温度 １７．９℃
最終マニフォールド温度 −１５．３℃
熱電対４００ 初期温度＝３７℃
熱電対４００ 最終温度＝９５℃
ゾーンＡ：冷却曲線−最初に冷却ユニットを起動し、マニフォールドおよび冷却器ユニットの温度を同時に記録した。冷却器ユニットの温度は最初に変動し、１７分後に安定化した。マニフォールドの温度は最初の５分間で急激に低下し、次いで−１５．３℃の温度まで徐々に低下した。
【０１０３】
ゾーンＢ：冷却後、マニフォールドを左側で加熱した。マニフォールドの温度は７分後に上昇し始めた。
【０１０４】
ゾーンＣ：冷却−加熱相互作用曲線。マニフォールドの温度は加熱導入後７分（ゾーンＢ）で上昇し始め、４７分後に安定化した。マニフォールド（右側）の温度は、開始から終了まで全体で＋３℃上昇した。
【０１０５】
上のパターンは、デバイスの上流部分の温度を独立に加熱することができ、冷却領域から効果的に断熱されていることを示している。
【０１０６】
溶質（ポリマー）の非溶媒への溶解性はあまり高くないことが必要であり、そうでなければ非溶媒の添加の際にセグメントが崩壊することがある。
【０１０７】
既に述べたように、粒子は典型的には実質的に球状の形状をしている。平均直径は任意の適切な方法で確認することができる。たとえば、粒子の平均直径は電子顕微鏡下に多数の粒子を観察し、たとえば１５個の粒子の代表的な試料の直径を測定し、それから平均直径を確認することによって確認することができる。
【０１０８】
以下の実施例によって本発明を説明する。
【実施例１】
【０１０９】
上述の一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解したラクチドとグリコリドのコポリマー（ＰＬＧＡ）を含んでいた。溶液の濃度は１０％ｗ／ｖであった。コポリマーはラクチド単位７５％とグリコリド単位２５％を含み、６６，０００〜１０７，０００のＭｗを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社からＰ１９４１ ポリ（ＤＬ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）として入手可能であった。
【０１１０】
デバイス中の流量は以下の通りであった：
機能性流体流量：０．０５ｍＬ／ｈｒ
キャリア流体流量：３ｍＬ／ｈｒ
非溶媒流体流量：０．５ｍＬ／ｈｒ
上に示した非溶媒流量は２つの非溶媒導管の各々に関連しており、したがって両方の非溶媒供給を考慮した合計非溶媒流量は１ｍＬ／ｈｒであった。
【０１１１】
デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和によって固体ビーズが形成された。キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒はエタノールを含んでいた。
【０１１２】
このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は走査電子顕微鏡および光学顕微鏡を用いて測定した。同一の機能性流体を用いて３バッチの固体セグメントを作製した。各々のバッチについて１５セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径および標準偏差値（Ｓ．Ｄ．）を得た：
バッチ１−１１５．１μｍ、Ｓ．Ｄ．＝２．０μｍ
バッチ２−１２１．４μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．８μｍ
バッチ３−１０８．９μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．８μｍ
【実施例２】
【０１１３】
上述の一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解したラクチドとグリコリドのコポリマー（ＰＬＧＡ）を含んでいた。溶液の濃度は１０％ｗ／ｖであった。コポリマーはラクチド単位６５％とグリコリド単位３５％を含み、４０，０００〜７５，０００のＭｗを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社からＰ２０６６ ポリ（ＤＬ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）として入手可能であった。
【０１１４】
流量は実施例１で用いた通りであった。
【０１１５】
デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和によって固体ビーズが形成された。キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒はエタノールを含んでいた。同一条件を用いて３バッチを作製した。
【０１１６】
このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は走査電子顕微鏡および光学顕微鏡を用いて測定した。同一の機能性流体を用いて３バッチの固体セグメントを作製した。各々のバッチについて１５セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径を得た：
バッチ１−９７．０μｍ、Ｓ．Ｄ．＝２．４μｍ
バッチ２−１０１．８μｍ、Ｓ．Ｄ．＝２．０μｍ
バッチ３−９９．２μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．７μｍ
【実施例３】
【０１１７】
上述の一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解したラクチドとグリコリドのコポリマー（ＰＬＧＡ）を含んでいた。溶液の濃度は１０％ｗ／ｖであった。コポリマーはラクチド単位５０％とグリコリド単位５０％を含み、４０，０００〜７５，０００のＭｗを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社からＰ２１９１ ポリ（ＤＬ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）として入手可能であった。
【０１１８】
流量は実施例１で用いた通りであった。
【０１１９】
キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒はエタノールを含んでいた。
【０１２０】
デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和によって固体ビーズが形成された。このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は走査電子顕微鏡を用いて測定した。同一の機能性流体を用いて３バッチの固体セグメントを作製した。各々のバッチについて１５セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径を得た：
バッチ１−９５．６μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．３μｍ
バッチ２−９７．１μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．８μｍ
バッチ３−９８．１μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．７μｍ
【０１２１】
実施例１、２および３において、いわゆる「活性」成分は機能性流体中に含まれていなかった。ある種の「活性」成分（酢酸リュープロライドなど）を機能性流体中に組み込むことは、生成するセグメントの寸法に認知し得る影響を及ぼさないことが見出された。
【０１２２】
実施例１〜３において、本発明の方法によって比較的一定の形態を有し、かつ比較的狭い粒子寸法範囲内にあるポリマービーズを得ることが可能になる。これにより、たとえばビーズ中に含有される治療物質の放出の一貫性および／または予測可能性の見地からの薬物送達における特別の利点を得ることができる。
【実施例４】
【０１２３】
薬学的活性化合物の取り込みを検討し、種々の非溶媒を用いることの影響を測定した。
【０１２４】
上述の一般的方法を用いた。酢酸リュープロライドを溶液の１〜５ｍｇ／ｍｌの間でＤＭＳＯ／ＰＬＧＡ混合物に溶解させた。実施例３で用いた５０：５０ラクチド／グリコリドポリマーＰ２１９１を濃度１０％ｗ／ｖでこの実施例に用いた。
【０１２５】
流量は実施例１で用いた通りであった。デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和により固体ビーズが形成された。
【０１２６】
種々の非溶媒を検討し、ビーズ中に保持される活性剤（酢酸リュープロライド）の量に対する非溶媒の影響を測定した。ＨＰＬＣおよび／またはＮＭＲを用いて、保持された酢酸リュープロライドの量を測定した。
非溶媒 固体ビーズ中に保持された活性剤％
エタノールおよびペンタノール ６３
ペンタノール ９２
ヘプタノール（バッチ１） ７８
オクタノール：エタノール（８０：２０） ７６
オクタノール：エタノール（９０：１０） ８４
ペンタン ９４
【０１２７】
これらのデータから、非溶媒の選択が重要であることが示される。非溶媒はポリマーの良溶媒であるべきではない。さらに、非溶媒は活性成分の良溶媒であるべきではない。
【０１２８】
ここで図９および１０を参照して、本発明のデバイスの実施形態のさらなる例を説明する。デバイスは一般に参照番号６００で示され、冷却体７００と緊密に接触するように置かれた基板８００を含む。基板はポリテトラフルオロエチレン製であり、キャリア流体の輸送のための２つのキャリア流体導管６０１Ａ、６０１Ｂおよび機能性流体の輸送のための機能性流体導管６０２がその中に形成されている。キャリア流体導管６０１Ａ、６０１Ｂおよび機能性流体導管６０２はそれぞれ断面が略四角形であり、幅は約１ｍｍ、深さは１ｍｍである。キャリア流体導管６０１Ａ、６０２Ｂおよび機能性流体導管６０２は合流領域６１０で合流する。使用時には、合流点のすぐ下流においてキャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴が形成される。冷却導管６０３が合流領域６１０から下流に延在している。冷却導管の深さは約１．４ｍｍ、幅は１．４ｍｍである。使用時には、キャリア流体中で輸送される機能性流体の小滴の分割された流れが合流領域６１０から冷却器体７００によって冷却された冷却導管へと通過し、固体小滴を形成する。
【０１２９】
脱溶媒和導管６０５（幅および深さが１．７ｍｍの略四角形の断面を有する）が冷却導管から下流に、デバイス出口６０６へと延在しているので、使用時には、キャリア流体および固体小滴の分割された流れは脱溶媒和導管に通過する。２つの非溶媒導管６０７、６０８（それぞれ深さ約０．７および幅０．７ｍｍ）は脱溶媒和導管と合流しているので、非溶媒を脱溶媒和導管に送達することができる。この非溶媒は溶媒を（ポリマー溶質ではない）を固体小滴から排出し、したがって固体ビーズを形成させる。
【０１３０】
脱溶媒和は一般的に、図１〜４に関連して上述したように起こる。
【０１３１】
キャリア流体は、伝熱体７１３の中に形成されたキャリア流体入口７０３Ａ、７０３Ｂを通ってキャリア流体導管に移送される。機能性流体は、伝熱体７１３の中に形成された機能性流体入口７０２を通って機能性流体導管に移送される。非溶媒は、冷却器体７００の中に形成された２つの非溶媒入口７０６、７０７を通って非溶媒導管６０７、６０８に移送される。冷却器体７００および伝熱体７１３を通って形成されている入口通路のこの配置により、基板８００への流体の単純な導入を容易にする。
【０１３２】
冷却器体７００には、冷却液体がその中を通るための冷却チャネル７０１が設けられている。本実施例において用いられる冷却液体はシリコーンオイルである。オイルはデバイスの外部から冷却され、冷却チャネル７０１にポンプで送られる。冷却チャネルを通る冷却液体の通過によって冷却器体が冷却される。さらに、冷却液体によって、冷却液体導管に隣接する冷却器体の領域が特に冷却される。使用時には、冷却器体のこの領域は冷却導管６０３を設けた基板８００の部分に隣接し、したがって冷却導管６０３の中に存在する機能性流体のいかなる小滴をも固化させる。
【０１３３】
絶縁ギャップ７０９が冷却器体７００と伝熱材料の本体７１３との間に設けられている。ギャップは絶縁材料（空気など）を含む。
【実施例５】
【０１３４】
図９および１０に関連して上述した一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）と水の５５：４５混合物中のポリ（エチレンオキシド）［１８１９９４ポリ（エチレンオキシド）、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＫ、Ｍｗ−２００，０００］の１２％ｗ／ｖ溶液を含んでいた。加熱したシリンジを用いて、機能性流体を機能性流体導管に導入した。
【０１３５】
キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒は２−プロパノールを含んでいた。
【０１３６】
デバイス中の流量は以下の通りであった：
機能性流体流量：１ｍＬ／ｈｒ
キャリア流体流量：８ｍＬ／ｈｒ
非溶媒流体流量：８ｍＬ／ｈｒ
上に示した非溶媒流量は２つの非溶媒導管の各々に関連しており、したがって両方の非溶媒供給を考慮した合計非溶媒流量は１６ｍＬ／ｈｒであった。
【０１３７】
上に示したキャリア流体流量は２つのキャリア流体導管の各々に関連しており、したがって両方のキャリア流体供給を考慮した合計キャリア流体流量は１６ｍＬ／ｈｒであった。
【０１３８】
デバイスの冷却部に入る際に、ポリ（エチレンオキシド）溶液の小滴は冷却される。ＤＭＳＯ：水溶媒の凍結温度が約−４０℃であるとすれば、小滴が凍結することは予想されず、むしろ小滴はゲルを形成するか、または冷却されて非常に粘度の高い液体を形成することが予想される。非溶媒は冷却小滴の脱溶媒和を起こし、したがって固体ビーズを形成させる。冷却小滴が液体であった場合（ゲルとは異なって）であっても、小滴は十分に高い粘度を有していたので、冷却小滴から形成されたビーズは冷却小滴と実質的に同一の形状を有していた。即ち、非溶媒の添加は小滴の変形を起こさなかった。
【０１３９】
固体ビーズを集め、２−プロパノールに懸濁して、ビーズが実質的に溶媒を含んでいないことを確認した。濾過によってビーズを懸濁液から取り出し、次いで乾燥した。
【０１４０】
乾燥前にビーズをバルクの非溶媒に懸濁するステップは必要でないと考えられる。本例ではビーズが溶媒を含まないことを確実にするためにこのステップを実施した。
【０１４１】
このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は光学顕微鏡を用いて測定した。２バッチの固体ビーズを作製した。各々のバッチについて３０セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径および標準偏差値（Ｓ．Ｄ．）を得た。
バッチ１−９０３μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１２μｍ
バッチ２−９５４μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１１μｍ
【０１４２】
この結果、本発明のデバイスおよび方法は、一般的に単分散の性質を有するビーズを製造するために用いることができることが示される。
【実施例６】
【０１４３】
実施例５の方法を繰り返したが、機能性流体の中に抗体（フルオレセインイソチオシアネート標識抗ストレプトアビジン［Ａｂｃａｍ ｐｌｃ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、ＵＫ］）を組み込んだ。
【０１４４】
ストレプトアビジン固定化マイクロタイタープレートを用いて固体ビーズを分析し、ビーズ内に保持された抗体がその活性を保持していることが示された。図１１にビーズによって生成された蛍光シグナルを、他の種々の標準および対照と比較して示す。「ブランクビーズ」は抗体を含有しないビーズを指す。「５０ｐｍｏｌ」、「２５ｐｍｏｌ」、「１２．５ｐｍｏｌ」および「６．２５ｐｍｏｌ」と表示された結果は、抗ストレプトアビジンの４つの対照溶液の各々の濃度を指す。「ブランク液体」は抗体を含有しない溶液を指す。
【０１４５】
ビーズ内に保持された抗体がその活性を保持していることは明らかである。
【０１４６】
例示的実施例
この実施例はその方法が小滴を作製するために微小流体デバイスを用いないので本発明の範囲内には含まれないが、本実施例は本発明の方法およびデバイスを用いて糖溶質を含む固体小滴を作製する可能性を示している。そのような小滴は分析において特別の用途があると考えられる。というのは、糖は水または水溶液に容易に溶解すると思われるからである。
【０１４７】
マンニトールおよびデキストランの１０％ｗ／ｖ水溶液を調製した。次いでこれらの溶液をエタノールに滴下した。デキストラン溶液からはエタノール中で無定形の粒子が生成した。この無定形粒子は温水に容易に溶解した。マンニトール溶液からは微結晶沈殿が生成し、これは温水に溶解した。
【０１４８】
マンニトールおよびデキストランの両方を含む溶液は、デキストランが不連続の粒子を形成するのに適しているように思われ、またマンニトールが十分に適切な増量剤であると思われる点で、有用であり得ると考えられる。さらに、マンニトールはビーズの一体性を高めて、より扱いやすくすると考えられる。
【０１４９】
図１〜４の装置を用いて、ポリオール溶液から固体ビーズを作製することを試みた。溶液から満足すべき様式で液滴が形成されたが、これらの小滴は凍結しなかった。小滴を凍結させるためには装置をさらに冷却する必要があると考えられる。これは、たとえば冷却器の冷却能力を改善することによって達成されるであろう。
【０１５０】
マンニトールのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中１０％ｗ／ｖ溶液を調製した。これは約１０℃で凍結することが見出された。したがって、この溶液から作製された小滴は図１〜４の装置を用いれば凍結するであろうということと、溶媒はエタノールなどの非溶媒を用いれば凍結小滴から抽出されるであろうということが予想される。
【０１５１】
上述のように、糖系の小滴は分析に用いることができることが予想される。この場合には、ビーズは約０．５ｍｍ〜２ｍｍの直径または最大寸法を有することが望ましいであろうと考えられる。この場合には、図１〜４の装置がより深く、より幅広い（典型的には２ｍｍ×２ｍｍ）導管を有するように適応させることが望ましいであろう。さらに、より大きなビーズを作製するために用いられる流量は、典型的には実施例１〜４において上述した流量より大きいであろう。たとえば、機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約１〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい。キャリア流体の流量は、典型的には約５〜３０ｍｌ／ｈｒであってよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体ビーズ（典型的には、これだけに限らないが、ある形態の薬学的活性剤を含有するポリマービーズ）の製造のための微小流体デバイスおよびそのようなビーズを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある形態の薬学的活性剤を含有する小さなポリマービーズの製造のための多くの方法が知られている。そのようなビーズは特に、これだけに限らないが、ヒトまたは動物の体内における活性剤の制御放出非経口送達のために用いられる。制御放出非経口送達が特に適用できると思われる例示的な治療領域には、たとえば不妊治療、ホルモン療法、タンパク質療法、感染治療（抗生物質および抗真菌剤）、癌治療、術後疼痛治療、慢性疼痛治療、ワクチン接種／免疫付与、中枢神経系疾患の治療、および免疫抑制が含まれる。これらのおよび他の治療領域における制御放出非経口送達の利点は文献によく記載されており、たとえば、治療に対する反応の改善；安全性の改善（従来の非経口投薬形態と比較して薬物の必要量が少なく、インビボ部位を薬物の標的とすることによって全身レベルの上昇を防止できるため）；および患者コンプライアンスの改善（投薬頻度を少なくし、投薬形態を単純化できる可能性による）の１つまたは複数が含まれ得る。典型的には、ポリマービーズを用いて、数カ月の期間にわたって治療剤の制御放出をもたらすことができる。
【０００３】
治療用のポリマービーズを製造するための大部分の方法においては、ポリマーおよび活性剤の溶液または混合物を用いて、次に固体ビーズをそれから作るための液滴を作製する。溶液／混合物の撹拌または静的混合などのいくつかの方法を用いて、液滴を発生させることができる。これらの方法では、ビーズ寸法の幅広い分布を有するビーズが発生する。代替の方法には滴下および噴霧形成があるが、これらもビーズ寸法の幅広い分布を有するビーズの生成をもたらすことがある。これらの方法によって発生した液滴は、次いで溶媒を除去するために処理され得る。これは典型的には小滴を大量の非溶媒と混合することまたは蒸発によって達成される。これは固体ビーズ中に比較的大量の残留溶媒をもたらし、またビーズ寸法の幅広い分布を有するビーズの発生をもたらすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の問題の１つまたは複数を解決することに対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、
キャリア流体の送達のためのキャリア流体導管と、
キャリア流体と混合しない機能性流体の送達のための機能性流体導管であって、合流領域においてキャリア流体導管と合流し、それにより使用時に合流領域またはその下流においてキャリア流体の中に機能性流体の小滴の流れが形成される機能性流体導管と、
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管と、
冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器と、
冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管とを含む微小流体デバイスであって、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口が設けられているデバイスが提供される。
【０００６】
本発明のデバイスは、有益な寸法分布特性を有し、固体ビーズ中に残留する溶媒を少量しか有しない固体ビーズの製造を容易にするものである。
【０００７】
機能性流体は典型的には溶媒および溶質を含む溶液を含み、溶質は典型的にはポリマーを含む。機能性流体の成分は、好ましくは機能性流体の小滴が冷却導管中で冷却されると固化して固体小滴を形成するように選択される。小滴は、たとえば凍結され、またはゲルの形態であってよい。ゲルは本明細書において本発明のデバイスの中で固体として作用する（即ち、弾性変形し、回復し、液体が流れるようには流れない）物質として定義される。ある状況においては、機能性流体の小滴は冷却導管中で冷却されると固体を形成せず、むしろ典型的には高粘度の液体であってもよい。
【０００８】
機能性流体の成分は前混合してもよいが、その代わりにたとえば２つの合流する導管を用いて基板の中で混合してもよい。ポリマーは典型的には非溶媒中の溶解度が低く、一方溶媒は非溶媒と混合可能である。非溶媒の添加により典型的には溶媒が小滴から排出され、したがって固体ビーズが生成する。
【０００９】
デバイスはキャリア流体の送達のための複数のキャリア流体導管を含んでよく、機能性流体導管は合流領域においてキャリア流体導管と合流し、それにより使用時に合流領域またはその下流においてキャリア流体中で機能性流体の小滴の流れが形成される。
【００１０】
上述の導管は、個別に特定できる導管である必要はない。たとえば、冷却導管とキャリア流体導管とは互いに合体していてもよい。
【００１１】
冷却器は、伝熱材料（金属、たとえば３１６ステンレス鋼またはアルミニウムなど）を含む冷却体を含んでもよい。冷却体は典型的には冷却器を運転した際に冷却される。冷却体の冷却を用いて、熱伝導によって冷却導管を冷却することができる。冷却流体の輸送のために、冷却体に冷却チャネルを設けてもよい。冷却チャネルを通る冷却流体（典型的には冷えた液体）の通過により、冷却体が冷却される。冷却流体は好ましくは−５０℃より低い融点を有する。冷却流体は典型的にはデバイスの外部から冷却される。冷却流体は任意の適切な冷却デバイス、たとえばＪｕｌａｂｏ冷却循環器によって冷却することができる。
【００１２】
冷却器の冷却体に加熱器をさらに設けてもよい。そのような加熱器を用いて本体を加熱することができる。これは、デバイスのいずれの導管をも閉塞する可能性のあるいずれの凍結液体をも解凍する際に、また非溶媒および脱溶媒和プロセスの温度を制御するために有用であろう。
【００１３】
冷却体は設けなくてもよい。たとえば、冷却導管が微小流体デバイスの基板に設けられ、その基板には冷却流体を輸送するための冷却チャネルが設けられ、冷却導管が冷却チャネルと熱的に導通していてもよく、それにより冷却導管中の流体が冷却チャネル中の冷却流体によって冷却されてもよい。
【００１４】
デバイスに第２の伝熱体を設け、第２の伝熱体はキャリア流体導管および機能性流体導管と関連していてもよい。第２の伝熱体には、キャリア流体導管および機能性流体導管中の液体の温度を調節するために操作可能な加熱器および／または冷却器を設けてもよい。
【００１５】
冷却器の本体と第２の伝熱体との間に断熱ギャップを設けてもよい。断熱ギャップは空気などの断熱材料を含んでもよい。ギャップは、冷却導管を冷却するために冷却器を用いた際にキャリア流体導管および機能性流体導管の冷却を阻止することを補助する。
【００１６】
第２の伝熱体には、キャリア流体導管に流体を供給するためのキャリア流体入口を設けてもよい。第２の伝熱体には、機能性流体導管に流体を供給するための機能性流体入口を設けてもよい。
【００１７】
デバイスは、非溶媒入口を経由して脱溶媒和導管に非溶媒を送達するための１つまたは複数の非溶媒送達導管を含むことが好ましい。
【００１８】
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管が、基板中に設けられることが好ましい（たとえば、磨砕でまたはレーザーの作用で基板から材料を除去することによって）。
【００１９】
キャリア流体導管、機能性流体導管、脱溶媒和導管および非溶媒送達導管（１つまたは複数）の１つまたは複数が基板中に設けられていることが好ましい。
【００２０】
基板は冷却器の冷却部と熱的に接触していることがさらに好ましい。冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、基板は伝熱材料の本体と密接に接触していることが好ましい。
【００２１】
冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、本体に流体を非溶媒送達導管（存在する場合には）に送達するための１つまたは複数の流体入口を設けてもよい。
【００２２】
「微小流体」という用語は当業者には一般によく理解されている。そのような微小流体デバイスにおける導管は典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍの幅を有している。導管の深さは典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００２３】
種々の導管を通る流体の流量は、とりわけ導管の断面積に依存することになる。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約０．０１〜０．２ｍｌ／ｈｒ、特に０．０５〜０．２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．０５ｍｍ×０．１５ｍｍの断面を有している場合）。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約１〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有している場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。キャリア流体の流量は、典型的には約１〜４ｍｌ／ｈｒ、特に２〜３ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有している場合）。キャリア流体の流量は、典型的には約５〜３０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有している場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。非溶媒の流量は、典型的には約０．２５〜３ｍｌ／ｈｒ、特に０．５〜２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有している場合）。非溶媒の流量は、脱溶媒和導管中において、非溶媒の体積がキャリア流体の体積より小さく、かつ機能性流体の冷却された小滴とキャリア流体／非溶媒界面の間の接触の可能性が高くなることを確実にするために十分であるように選択されるのが好ましい。説明のため、いくつかの実施形態においては、流量はキャリア流体の体積が非溶媒の体積の１〜４倍であるようにしてよい。非溶媒の流量は典型的には約１０〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が１ｍｍ×１ｍｍ〜２ｍｍ×２ｍｍの間の断面を有する場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。
【００２４】
脱溶媒和導管は、冷却導管よりも大きな断面を有することが好ましい。これは脱溶媒和導管に拡大、たとえば段階的拡大を設けることによって達成することができる。比較的大きな断面の脱溶媒和導管によって、脱溶媒和導管を通る冷却小滴／形成ビーズの流速は、冷却導管を通る小滴の流れよりも遅くなる。これは選択された非溶媒が比較的ゆっくりと働く場合に有益であり、このことはより均一な寸法のビーズを保つために望ましいと考えられる。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、固体ビーズを作製する方法であって、
（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、
（ｉｉ）溶媒および溶質を含む機能性流体の層流を機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の層流をキャリア流体導管に沿って供給することによって、キャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、
（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体の小滴を冷却して冷却小滴を形成するステップと、
（ｉｖ）流体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより固体ビーズを形成するステップと
を含む方法が提供される。
【００２６】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は典型的には十分な構造的一体性を有しているので、ステップ（ｉｖ）における流体の添加は小滴の形状を顕著には崩壊させない。
【００２７】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は、たとえば凍結し、またはゲルの形態であってよい。ゲルは本明細書において本方法の条件下で固体として作用する（即ち、弾性変形し、回復し、液体が流れるようには流れない）物質として定義される。ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は凍結していることが好ましい。
【００２８】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴は、たとえば液体の形態であってよい。そのような液体は、典型的には十分に高い粘度を有していると思われるので、ステップ（ｉｖ）において加えられる流体は粒子の形状に実質的な変化をもたらさない。即ち固体ビーズの形状は冷却小滴の形状と実質的に同じである。
【００２９】
ステップ（ｉｖ）において形成される固体ビーズは、典型的にはそれから固体ビーズが誘導される冷却小滴とほぼ同じ形状を有している。たとえば、冷却小滴は実質的に球状の形状であってよく、その場合、固体ビーズは典型的には実質的に球状の形状である。
【００３０】
ステップ（ｉｖ）は微小流体デバイスの導管の中で行ってよい。機能性流体は、固体ビーズ中に取り込みたいターゲット材料を含んでよい。ターゲット材料はステップ（ｉｉ）において溶媒中に溶解または懸濁される材料であってよい。
【００３１】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体は、ターゲット材料（典型的にはポリマー）および機能性流体の溶媒が何であるかを考慮して、非溶媒であるように選択される。典型的には流体は、溶媒が溶解し、溶質（典型的にはポリマー）が低い溶解度を有する（たとえば実質的に不溶性である）液体である。その代わりに流体はガス状であってもよく、たとえば流体は窒素などの不活性ガスと混合された非溶媒蒸気を含んでもよい。理論に縛られることを望むものではないが、前記流体の添加は冷却小滴中の溶媒を液体に溶解させ、ポリマーの「マトリックス」を含む固体セグメントを残すことが理解される。ポリマーが前記液体に溶解するならば、成長中のビーズは崩壊するであろう。
【００３２】
したがって実際上、小滴の実質的に完全な脱溶媒和により、ポリマーは典型的には沈殿し、ターゲット材料、即ち特に１つまたは複数の薬剤が組み込まれた固体ポリマーの実質的に球状のマトリックスを形成すると考えられる。適当な溶媒の選択によって、ゲル形態の固体ビーズを得ることも可能である。
【００３３】
固体ビーズの形状および寸法は、前記ビーズを作製するために用いる方法に依存することになる（また、導管の寸法、種々の流体の流量および合流の構造に大きく依存することになる）。本発明の方法によって作製されたビーズは、典型的には実質的に球状で、約０．０１ｍｍ〜約２ｍｍの平均直径を有してよい。ビーズの寸法はビーズの意図された用途に依存するであろう。たとえば固体ビーズは約０．０１〜０．５ｍｍの平均直径を有してよい。この寸法のビーズは典型的には薬学的用途のためであってよい。ビーズは０．５ｍｍ〜２ｍｍの平均直径を有してよい。この寸法のビーズは典型的には分析に用いられてよい。
【００３４】
当業者は、固体ビーズは完全に溶媒を含んでいない必要はないことを認識するであろう。
【００３５】
溶質は典型的には生体適合性ポリマーなどのポリマーを含む。生体適合性ポリマーによって、薬学的活性剤（存在するならば）を患者に送達するために固体ビーズを患者に投与することが可能になる。本発明において用いることができるポリマーの例は、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリ無水物および乳酸とグリコール酸とのコポリマーである。適切なポリマーのさらなる例は、ＵＳ２００７／０１９６４１６（特に段落［００１３］参照）にある。ビーズが薬学的用途のためのものである場合には、ポリマーは好ましくはインビボで分解可能となるものであることが理解されよう。ビーズが分析の一部において用いられることが意図される場合には、ポリマーは水に可溶、好ましくはビーズのいかなる内容物（たとえば抗体）にも有害でない温度において水に可溶であることが好ましいと考えられ、そのような温度は典型的には２５〜３７℃である。
【００３６】
溶媒は水混和性有機溶媒であってよく、典型的には極性非プロトン性溶媒であってよい。本発明による方法における使用のために用いられるポリマーを考慮すれば、適切な溶媒の選択は当業者にとってはありふれた事柄であろう。用いることができる溶媒の例示は、たとえばＤＭＳＯ、トリアセチン、グリコフロール、ＰＥＧ２０００、Ｎ−メチルピロリドン、およびヘキサフルオロ−イソプロパノールである。
【００３７】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体中で、またはその流体として、ポリマーに対する非溶媒である任意の流体を用いることができる。適切な非溶媒には、たとえば水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールおよび高級アルコール；ジエチルエーテル、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジメチルエーテル、ジブチルエーテル；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよび高級炭化水素を含む単純炭化水素が含まれ得る。所望であれば、溶媒の混合物を用いることができる。水と混合しない適切な溶媒を含む他の溶媒も用いることができる。
【００３８】
機能性流体の溶媒および非溶媒の選択には、特に本発明の方法の間に曝されることになる温度などの条件を考慮に入れる必要があることが理解されるであろう。
【００３９】
ある状況においては、溶媒は水であることが好ましいと思われる。この場合には、非溶媒は水混和性有機溶媒を含んでよい。
【００４０】
機能性流体は固体ビーズ中にカプセル化されるターゲット材料をさらに含んでもよい。ターゲット材料は機能性流体中に粒子として組み込まれていてもよく、または溶解していてもよい。粒子の例にはコロイド（金コロイドなど）が含まれる。ターゲット材料は分析における使用のための１つまたは複数の成分を含んでもよい。ターゲット材料は薬学的活性剤を含んでもよく、または薬学的活性剤の前駆体であってもよい。薬学的活性剤は、たとえば、これだけに限らないが、排卵誘発剤、ホルモン治療剤、タンパク質治療剤、抗感染剤、抗生物質、抗真菌剤、癌治療薬、鎮痛剤、ワクチン、ＣＮＳ薬剤、および免疫抑制剤を含む、非経口送達に適した任意の薬剤であってよい。特に制御放出非経口送達によるポリマービーズ中の薬物の送達は、たとえば水難溶性、高毒性、低吸収性特徴を有する薬物の場合に特別の利点を有するが、本発明はそのような薬剤とともに用いることに限定されるものではない。活性剤は、たとえば小分子の薬物またはポリマー性分子などのより複雑な分子であってよい。１つの有利な実施形態においては、薬学的活性剤はペプチド剤を含んでよい。「ペプチド剤」という用語には、しばしば一般に「ペプチド」、「オリゴペプチド」、「ポリペプチド」および「タンパク質」と称されるポリ（アミノ酸）が含まれる。この用語にはまた、ペプチド剤アナログ、誘導体、アシル化誘導体、グリコシル化誘導体、ペグ化誘導体、融合タンパク質などが含まれる。本発明の方法において用いることができるペプチド剤には（これだけに限らないが）、酵素、サイトカイン、抗体、ワクチン、成長ホルモンおよび成長因子が含まれる。適切なペプチド剤のさらなる例は、ＵＳ２００７／０１９６４１６（特に段落［００３４］〜［００４０］を参照）にある。好ましい実施形態においては、薬学的活性剤はゴナドトロピン放出ホルモンアゴニスト（ＧｎＨＲ）である。たとえば、ＧｎＲＨアゴニストはリュープロライドまたはその前駆体であってよい。有利には、ＧｎＲＨアゴニスト含有ビーズは、たとえばインプラント中の局所的標的送達のための投与形態で提供される。
【００４１】
機能性流体は、１つまたは複数の糖部分を含む溶質を含んでもよい。溶質は単糖、二糖、オリゴ糖または多糖を含んでもよい。溶質は糖脂質、糖タンパク質、グルコシド、アミンまたは酸などの糖誘導体を含んでもよい。溶質は糖アナログまたは模倣体（「Ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ Ｍｉｍｅｔｉｃｓ」、Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ、Ｈ．Ｐ．ＷｅｓｓｅｌおよびＳ．Ｄ．Ｌｕｃａｓ、２０７９〜２１１２頁、２００８に記載されたものなど）を含んでもよい。たとえば、グリコシド間のＯ原子はスペーサー基などの別の基で置換されていてもよい。機能性流体は、ステップ（ｉｖ）において溶質の固体粒子が形成されるように十分な糖溶質を含んでもよい。
【００４２】
機能性流体は、ポリオール（２個以上のヒドロキシル基を含む化合物）を含む溶質を含んでもよい。そのようなポリオールの例は、グリコール、マンニトール、ラクチトールおよびソルビトールなどの糖アルコールである。当業者は、糖化合物はポリオール（それらが２個以上のヒドロキシル基を含む限り）であってよいが、全てのポリオールが糖部分を含むわけではないことを理解するであろう。
【００４３】
機能性流体は、ポリオールを含む溶質と、糖部分（上述の化合物など）を含む溶質とを含んでよい。
【００４４】
水溶性の糖および／またはポリオール化合物を用いることにより、酵素などの試薬のカプセル化および放出が、その三次構造への顕著な影響なく促進されることが予想される。
【００４５】
機能性流体は水溶液を含んでもよい。
【００４６】
ターゲット材料は、１つまたは複数の非標識オリゴヌクレオチド、標識オリゴヌクレオチド、標識デオキシヌクレオシド三リン酸、非標識デオキシヌクレオシド三リン酸、標識オキシヌクレオシド三リン酸、非標識オキシヌクレオシド三リン酸、ポリヌクレオチドの増幅および／または合成のための酵素、マグネシウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、ポリヌクレオチド、染色剤または染料および使用時に緩衝効果をもたらす化合物を含んでもよい。そのような試薬は増幅反応（ポリメラーゼ連鎖反応［ＰＣＲ］など）において有用である。
【００４７】
ターゲット材料は、抗体、抗原、標識、洗浄剤および固相の１つまたは複数を含んでもよい。そのような試薬および成分は、分析を行う際に有用である。
【００４８】
ターゲット材料は、陽性内部対照を含んでもよい。陽性内部対照は、典型的には分析が適正に機能した場合に陽性の結果をもたらすものを含む。たとえば、内部陽性対照は、分析が増幅分析（ポリメラーゼ連鎖反応［ＰＣＲ］分析など）であれば、外因性ＤＮＡの形態であってよい。
【００４９】
ターゲット材料は、酵素、機能性タンパク質、粒子、ＲＮＡおよびナノ粒子（１０００ｎｍ未満の最大寸法を有する粒子）を含んでよい。
【００５０】
キャリア流体は、典型的にはプロセスの間に遭遇する温度において液体のままであり、かつ機能性流体溶媒と混合しない不活性液体ということになる。キャリア流体は、ステップ（ｉｖ）において加えられる流体と混合しないものでよい。用いることができると思われるキャリア流体の例示的な例には、種々の粘度のシリコーンオイル、ミネラルオイル、トリグリセリド、およびスクアレンが含まれる。
【００５１】
デバイスは、合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管を含むことが好ましい。デバイスには、冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器が設けられていることがさらに好ましい。
【００５２】
デバイスは、冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管を含んでもよい。
【００５３】
デバイスは、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口を含んでもよい。
【００５４】
上述の導管は、個別に特定できる導管である必要はない。たとえば、冷却導管とキャリア流体導管とは互いに合体していてもよい。
【００５５】
冷却器は、伝熱材料（金属、たとえば３１６ステンレス鋼またはアルミニウムなど）を含む本体を含んでもよい。本体は典型的には冷却器を運転した際に冷却される。本体の冷却を用いて、冷却導管を冷却することができる。冷却流体の輸送のために、本体に冷却チャネルを設けてもよい。冷却チャネルを通る冷却流体（典型的には冷えた液体）の通過により、本体が冷却される。冷却流体は好ましくは−５０℃より低い融点を有する。冷却流体は典型的には、たとえば冷却デバイスによって、デバイスの外部から冷却される。
【００５６】
冷却器の本体に加熱器をさらに設けてもよい。そのような加熱器を用いて本体を加熱することができる。これは、デバイスのいずれの導管をも閉塞する可能性のあるいずれの凍結液体をも解凍する際に有用であろう。
【００５７】
デバイスに第２の伝熱体を設け、第２の伝熱体はキャリア流体導管および機能性流体導管と関連していてもよい。第２の伝熱体には、キャリア流体導管および機能性流体導管中の液体の温度を調節するために操作可能な加熱器および／または冷却器を設けてもよい。
【００５８】
冷却器の本体と第２の伝熱体との間に断熱ギャップを設けてもよい。断熱ギャップは空気などの断熱材料を含んでもよい。ギャップは、冷却導管を冷却するために冷却器を用いた際にキャリア流体導管および機能性流体導管の冷却を阻止することを補助する。
【００５９】
第２の伝熱体には、キャリア流体導管に流体を供給するためのキャリア流体入口を設けてもよい。第２の伝熱体には、機能性流体導管に流体を供給するための機能性流体入口を設けてもよい。
【００６０】
デバイスは、非溶媒入口を経由して脱溶媒和導管に非溶媒を送達するための１つまたは複数の非溶媒送達導管を含むことが好ましい。
【００６１】
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管が、基板中に設けられることが好ましい（たとえば、磨砕でまたはレーザーの作用で基板から材料を除去することによって）。
【００６２】
キャリア流体導管、機能性流体導管、脱溶媒和導管および非溶媒導管（１つまたは複数）の１つまたは複数が基板中に設けられていることが好ましい。
【００６３】
基板は冷却器と熱的に接触していることがさらに好ましい。冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、基板は伝熱材料の本体と密接に接触していることが好ましい。
【００６４】
冷却器が伝熱材料の本体を含む場合には、本体に流体を非溶媒送達導管（存在する場合には）に送達するための１つまたは複数の流体入口を設けてもよい。
【００６５】
「微小流体」という用語は当業者には一般によく理解されている。そのような微小流体デバイスにおける導管は典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍの幅を有している。導管の深さは典型的には２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００６６】
種々の導管を通る流体の流量は、とりわけ導管の断面積に依存することになる。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約０．０５〜０．２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．０５ｍｍ×０．１５ｍｍの断面を有している場合）。たとえば機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約１〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有している場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。キャリア流体の流量は、典型的には約２〜３ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有する場合）。キャリア流体の流量は、典型的には約５〜３０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約２ｍｍ×２ｍｍの断面を有する場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。非溶媒の流量は、典型的には約０．５〜２ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が約０．３ｍｍ×０．３ｍｍの断面を有する場合）。非溶媒の流量は典型的には約１０〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい（導管が１ｍｍ×１ｍｍ〜２ｍｍ×２ｍｍの間の断面を有する場合）。そのような流量は、分析に用いられ得るものなどのより大きな粒子を作りたい場合に用いることができる。
【００６７】
脱溶媒和導管は、冷却導管よりも大きな断面を有することが好ましい。これは脱溶媒和導管に拡大を設けることによって達成することができる。比較的大きな体積の脱溶媒和導管によって、脱溶媒和導管を通る粒子の流速は、冷却導管を通る流れよりも遅くなる。これは選択された非溶媒が比較的ゆっくりと働く場合に有益であり、このことはより均一な寸法のビーズを保つために望ましいと考えられる。
【００６８】
微小流体デバイスは、好ましくは本発明の第１の態様によるデバイスであってよい。
【００６９】
合流部の構造は、当業者には既知の多くの異なった構造の１つであってよい。たとえば、ＥＰ１３５８９３１はＹ形状の合流部を開示し、ＷＯ０１６４３３２はＴ形状の合流部を開示している。
【００７０】
ある状況においては、非溶媒はあまり迅速に作用すべきでないことが見出された。非溶媒が強力な非溶媒である場合には、ビーズの粒子形態が悪い方に影響され、および／または多孔性が望ましくないほどに高くなることがある。
【００７１】
ある非溶媒は固体セグメント中へのターゲット材料のより良い取り込みをもたらすことが見出された。これを達成するために、非溶媒はターゲット材料の良溶媒でない方がよい。このようにすれば、非溶媒の添加はセグメントからのターゲット材料の顕著な除去を起こさない。たとえば、活性剤として酢酸リュープロライド、ビーズポリマーとしてラクチド／グリコリドポリマー、非溶媒として種々のＣ３〜Ｃ８アルコールを用いて、活性の約６０〜９５％の保持が達成された。
【００７２】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様の方法によって作製された複数のビーズが提供される。
【００７３】
本発明の第４の態様によれば、平均最大寸法が約０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ（好ましくは約０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ）であり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満（好ましくは３％未満）である複数のビーズであって、生体適合性ポリマーおよび薬学的活性剤（またはその前駆体）を含むビーズが提供される。
【００７４】
本発明の第５の態様によれば、平均最大寸法が約０．５ｍｍ〜２ｍｍ（好ましくは約０．８ｍｍ〜１．５ｍｍ）であり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満（好ましくは３％未満）である複数のビーズであって、分析で用いるための１つまたは複数の成分を含むビーズが提供される。ビーズは２５〜３７℃において水に容易に溶解することが好ましい。ビーズは水溶性糖および／またはポリオール化合物を含むことがさらに好ましい。ビーズは水溶性糖および／またはポリオール化合物のマトリックスまたは支持構造を含むことがさらに好ましい。ビーズは１つまたは複数の抗体、抗原、１つまたは複数の粒子、標識、洗浄剤および固相を含むことがさらに好ましい。そのようなビーズは分析において用いることができる。
【００７５】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第３または第５の態様による複数のビーズを提供するステップを含む、分析を実施する方法が提供される。この方法は、複数のビーズをビーズ中に組み込まれる放出材料に適した液体と緊密に混合させるステップなどの他のステップを含んでもよい。そのような材料は本発明の第１から第５の態様において言及したターゲット材料であってよい。ビーズからの材料の放出は、たとえばビーズを溶解することまたは部分的に溶解することによって起こり得る。あるいは、液体をビーズに膨潤させてもよい。
【００７６】
ここで本発明を、以下の図を参照して例示のためのみに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による微小流体デバイスの実施形態の例の平面図である。
【図２】図１のデバイスにおいて用いられる、下にある冷却体の平面図である。
【図３】図１のデバイスのＡＡに沿った断面図である。
【図４】図１のデバイスの基板のＡＡに沿った概略断面図であり、導管の相対的配置をより詳細に示している。
【図５】さらなる冷却体の平面図である。
【図６】本発明の方法における小滴の脱溶媒和の概略図である。
【図７】本発明のデバイスにおける冷却を示すグラフである。
【図８】本発明の１つの実施形態によるデバイスの異なった部分の加熱−冷却特性を示すグラフである。
【図９】本発明による微小流体デバイスの実施形態のさらなる例の平面図である。
【図１０】図９のデバイスにおいて用いられる、下にある冷却体の平面図である。
【図１１】図９および１０のデバイスを用いて固体ビーズ中に組み込んだ際に抗体がその活性を保持していることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
ここで図１〜４を参照して、本発明のデバイスの実施形態の例を説明する。デバイスは一般に参照番号３００で示され、冷却体１００と緊密に接触するように置かれた基板２００を含む。基板はポリテトラフルオロエチレン製であり、キャリア流体の輸送のためのキャリア流体導管２０１および機能性流体の輸送のための機能性流体導管２０２がその中に形成されている。キャリア流体導管２０１の幅は約０．３ｍｍ、深さは０．３ｍｍである。機能性流体導管２０２がキャリア流体導管２０１に合流する点において、機能性流体導管２０２は略環状の断面を有しており、その直径は約５０〜１５０μｍである。キャリア流体導管２０１と機能性流体導管２０２とは合流領域２１０において合流する（図３および４において最もよく見られる）。使用時には、合流点のすぐ下流においてキャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴が形成される。冷却導管２０３が合流領域２１０から下流に延在している。冷却導管の深さは約０．３ｍｍ、幅は０．３ｍｍである。使用時には、キャリア流体中で輸送される機能性流体の小滴の分割された流れが合流領域２１０から以下に述べるように冷却器体１００によって冷却された冷却導管へと通過し、冷却された（典型的には固体の）小滴を形成する。小滴は、たとえば凍結されていても、ゲルの形態であってもよい。
【００７９】
脱溶媒和導管２０５が冷却導管から下流に、デバイス出口２０６へと延在しているので、使用時には、キャリア流体および冷却小滴の分割された流れは脱溶媒和導管に通過する。２つの非溶媒導管２０７、２０８（それぞれ深さ約０．３ｍｍ、幅０．３ｍｍ）は脱溶媒和導管と合流しているので、非溶媒を脱溶媒和導管に送達することができる。この非溶媒は溶媒（ポリマー溶質ではなく）を冷却小滴から排出し、したがって固体ビーズを形成させる。脱溶媒和を概略的に図６に示す。この図で、機能性流体の実質的に球状の小滴（ａ）を輸送するキャリア流体の前進する流れは、冷却導管２０３の上流部分から、脱溶媒和導管部分２０５へ、合流する非溶媒導管２０７、２０８のそばを通って通過する。導管２０７、２０８を通って流入する非溶媒は層流を形成し、その中で、分割された流れが非溶媒の流れによって包囲される。冷却小滴（ｂ）はキャリア流体と非溶媒との間の界面と接触する。小滴の少なくとも１つの成分は非溶媒との親和性を有する（好ましくは非溶媒に溶解する）ので、冷却小滴（ｃ）は非溶媒の流れの中に通過する傾向がある。冷却小滴と非溶媒との間の接触の結果として、脱溶媒和が起こり、ポリマーが沈殿する。本発明の方法においては、脱溶媒和が起こる条件によっていくらか制限された速度で脱溶媒和が起こるので、ポリマーの沈殿は、典型的には、望ましい形態、狭い粒子寸法範囲および望ましい多孔性を有するマトリックスが得られるように起こり得る。比較的均一な形態で、比較的狭い範囲の粒子寸法を有するビーズは、薬物送達に用いた場合には、それほど均一でない形態および粒子寸法を有するビーズと比べて、改善された薬物放出特性を示し得るという利点を提供する。ビーズの寸法および寸法分布は、放出速度、ターゲティングの有効性、ディスパージョン中における懸濁特性、注射可能性などのいくつかの薬物送達特性に影響を及ぼし得る。したがって、本発明によって得ることが可能な粒子の比較的狭い寸法分布は、種々の治療用製品において、それらの特徴の１つまたは複数に有利に影響し得る。本発明のビーズを用いることができる投与形態には、多孔性ビーズ（マイクロスフェアとも称される）中の治療剤の送達が適していると思われる任意のものが含まれる。そのような投与形態は、全身的使用のための薬物のため、または局所的標的送達のためであってよく、特に、これだけに限らないが、注射製剤およびインプラントが含まれる。
【００８０】
本発明の方法においては、溶媒は一般的に非溶媒に溶解（および混合）し得る。ポリマー溶質は溶媒に溶解するが、非溶媒には溶解しない。
【００８１】
脱溶媒和導管は拡大部または拡幅部２０９を含む。拡大部の下流における脱溶媒和導管の深さおよび幅は約０．５ｍｍである。
【００８２】
キャリア流体は、伝熱体１１３の中に形成されたキャリア流体入口１０３を通ってキャリア流体導管に移送される。機能性流体は、伝熱体１１３の中に形成された機能性流体入口１０２を通って機能性流体導管に移送される。非溶媒は、冷却器体１００の中に形成された２つの非溶媒入口１０６、１０７を通って非溶媒導管２０７、２０８に移送される。冷却器体１００および伝熱体１１３を通って形成されている入口通路のこの配置により、基板２００への流体の単純な導入を容易にする。
【００８３】
冷却器体１００には、冷却液体がその中を通るための冷却チャネル１０１が設けられている。本実施例において用いられる冷却液体はシリコーンオイルである。オイルはデバイスの外部から冷却され、冷却チャネル１０１にポンプで送られる。冷却チャネルを通る冷却液体の通過によって冷却器体が冷却される。さらに、冷却液体によって、冷却液体導管に隣接する冷却器体の領域が特に冷却される。使用時には、冷却器体のこの領域は冷却導管２０３を設けた基板２００の部分に隣接し、したがって冷却導管２０３の中に存在する機能性流体のいかなる小滴をも凍結させる。
【００８４】
絶縁ギャップ１０９が冷却器体１００と伝熱材料の本体１１３との間に設けられている。ギャップは絶縁材料（空気など）を含む。
【００８５】
冷却流体の温度の選択は、機能性流体の十分に冷却された小滴を生成する一方、キャリア流体は液体のままであるように選択すべきである。たとえば、冷却流体の温度の選択は、機能性流体の凍結小滴を生成するように選択されてよい。
【００８６】
非溶媒も冷却されてよい（「冷却される」とは、周囲温度未満の温度であることを意味する）。
【００８７】
基板２００中の導管は、Ｒｏｌａｎｄ ＥＧＸ−３００彫刻器を用いる小型研削によるか、レーザードリルによって材料を除去することによって製造される。より小さな導管（典型的には直径５０〜１００ミクロンのもの）は、たとえばレーザードリルを用いて製造することができる開口の形態である。
【００８８】
当業者は、本発明のデバイスおよび方法によって生成するビーズの寸法は、キャリアおよび機能性流体の流量ならびにキャリア流体導管および機能性流体導管の寸法によることを理解するであろう。
【００８９】
流体と接触する表面のエネルギーは低くあるべきであり、典型的には低エネルギー材料（たとえばポリテトラフルオロエチレン［ＰＴＦＥ、たとえばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）］）の基板を機械加工するか、高エネルギー基板を機械加工し、低エネルギー材料で被覆すること（たとえば蒸着による）によって形成される。
【００９０】
当業者は、代替の冷却器を用いることができることを理解するであろう。たとえばＰｅｌｔｉｅｒ冷却器を用いることができる。Ｐｅｌｔｉｅｒ冷却器は、たとえばＵＷＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ、Ｕｎｔｅｒｈａｃｈｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙから広く入手可能である。
【００９１】
当業者は、上で用いた合流配置は当業者に既知の異なった合流配置で置き換えることができることを理解するであろう。たとえば、ＥＰ１３５８９３１はＹ形状の合流部を開示し、ＷＯ０１６４３３２はＴ形状の合流部を開示している。
【００９２】
図１〜４のデバイスと同様のデバイスの冷却体１００’を図５に示す。冷却器体は図１〜４の冷却器体とあらゆる点で同様に構成されている。しかし図５の冷却器体においては、キャリア流体導管および機能性流体導管の領域における冷却器の温度を測定するための熱電対４００ならびに冷却導管の領域における冷却器体の温度を測定するための熱電対５００が付加的に設けられている。
【００９３】
デバイスの実施形態の例において、ポリマーおよび活性剤は一緒に混合され、１つの導管を経由してデバイスに導入される。たとえば機能性流体導管とキャリア流体導管との間の合流部の上流において機能性流体導管と合流する活性流体導管を設けることによって、異なった導管を経由して活性剤をポリマーに導入することが可能である。小滴内部での混合は、分割された流れによって誘導されるような速度プロファイル混合を用いて実施することができる。
【００９４】
本実施例においては、脱溶媒和導管は直線であるように示されている。脱溶媒和導管は、非溶媒効果が長いタイムスケールにわたって起こることを確実にするために、回旋状（たとえばカーブすること、たとえば螺旋によって）であってもよい。
【００９５】
ここで、本発明による方法の実施形態のいくつかの例における図１〜３のデバイスの使用について述べる。
【００９６】
一般的方法
キャリア流体（シリコーンオイル）を、ポンプを用いてキャリア流体入口１０３を経由してキャリア流体導管２０１に導入する。キャリア流体、たとえば１００ｃｓｔのシリコーンオイル（即ち２０℃における粘度が１００ｍＰａ．ｓのシリコーンオイル）が、キャリア流体導管２０１、冷却導管２０３を通り、脱溶媒和導管２０５を経由して出口２０６から出て行く。キャリア流体は短時間でデバイスを通って流れることができる。次いで冷却器体１００の冷却導管１０１を通して冷却流体を供給する。次いで非溶媒入口１０６、１０７を経由して非溶媒（たとえばペンタノールなどの有機アルコール）を非溶媒導管２０７、２０８に導入する。非溶媒は脱溶媒和導管に入り、出口に移動する。
【００９７】
冷却器体が所望の温度に達すれば、機能性流体入口１０２を経由して機能性流体を機能性流体導管２０２に導入する。機能性流体は、たとえば生体適合性ポリマーおよび薬学的活性材料の溶液を含んでよい。機能性流体およびキャリア流体の流量は、キャリア流体中の機能性流体の小滴の分割された流れが合流領域２１０のすぐ下流に形成される程度のものである。典型的には、キャリア流体および機能性流体の流量は、それぞれ１〜４ｍｌ／ｈｒ（しばしば２．５ｍｌ／ｈｒ）および１０〜２００μｌ／ｈｒ（しばしば５０μｌ／ｈｒ）である。キャリア流体と機能性流体との両方は、デバイスの中に導入される前に所定の温度（たとえば２０℃）に安定化される。
【００９８】
機能性流体の小滴は冷却導管２０３において十分に冷却され、それにより機能性流体中で用いられる溶媒は十分に冷却される（好ましくは固化する［たとえば凍結またはゲルを形成する］）。小滴は典型的には冷却導管の最初の２０〜３０ｍｍの長さの中で十分に冷却される（これは特に小滴がゲルを形成するのではなく、凍結する場合である）。冷却チャネル１０１を通過する冷却液体は−２５℃である。次いでキャリア流体中の冷却小滴の分割された流れを脱溶媒和導管２０５に移す。非溶媒は溶媒を冷却小滴から排出し、それにより一般に固体状のビーズが形成され、これが出口２０６を経由してデバイスから出て行く。非溶媒の流量は典型的には１〜４ｍｌ／ｈｒ（非溶媒導管２０７、２０８の各々を通って０．５〜２ｍｌ／ｈｒ）で、０．８〜１ｍｌ／ｈｒがしばしば用いられる流量である。
【００９９】
冷却導管１０１中の冷却流体の温度は可変である。冷却導管の領域中の冷却器体１００の温度は、たとえば図５に示すような熱電対５００によって監視することができる。冷却体の４つの例示的な冷却曲線を図７に示す。ここではデバイスは冷却流体を用いて周囲温度から−４０℃、−２５℃、−２２．５℃または−２０℃に冷却される。冷却体の温度は熱電対５００によって測定され、図７のそれぞれの冷却曲線に従って低下する。
【０１００】
図８を参照して図示されるように、本発明のデバイスによって冷却導管およびデバイスの上流領域の温度はそれぞれ独立に制御することができる。
【０１０１】
以下に述べる通り加熱／冷却のパターンの間の熱電対４００および５００についての例示的な温度測定を図８に示す。
【０１０２】
冷却器ユニット初期温度 −４０℃
マニフォールド初期温度 １７．９℃
最終マニフォールド温度 −１５．３℃
熱電対４００ 初期温度＝３７℃
熱電対４００ 最終温度＝９５℃
ゾーンＡ：冷却曲線−最初に冷却ユニットを起動し、マニフォールドおよび冷却器ユニットの温度を同時に記録した。冷却器ユニットの温度は最初に変動し、１７分後に安定化した。マニフォールドの温度は最初の５分間で急激に低下し、次いで−１５．３℃の温度まで徐々に低下した。
【０１０３】
ゾーンＢ：冷却後、マニフォールドを左側で加熱した。マニフォールドの温度は７分後に上昇し始めた。
【０１０４】
ゾーンＣ：冷却−加熱相互作用曲線。マニフォールドの温度は加熱導入後７分（ゾーンＢ）で上昇し始め、４７分後に安定化した。マニフォールド（右側）の温度は、開始から終了まで全体で＋３℃上昇した。
【０１０５】
上のパターンは、デバイスの上流部分の温度を独立に加熱することができ、冷却領域から効果的に断熱されていることを示している。
【０１０６】
溶質（ポリマー）の非溶媒への溶解性はあまり高くないことが必要であり、そうでなければ非溶媒の添加の際にセグメントが崩壊することがある。
【０１０７】
既に述べたように、粒子は典型的には実質的に球状の形状をしている。平均直径は任意の適切な方法で確認することができる。たとえば、粒子の平均直径は電子顕微鏡下に多数の粒子を観察し、たとえば１５個の粒子の代表的な試料の直径を測定し、それから平均直径を確認することによって確認することができる。
【０１０８】
以下の実施例によって本発明を説明する。
【実施例１】
【０１０９】
上述の一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解したラクチドとグリコリドのコポリマー（ＰＬＧＡ）を含んでいた。溶液の濃度は１０％ｗ／ｖであった。コポリマーはラクチド単位７５％とグリコリド単位２５％を含み、６６，０００〜１０７，０００のＭｗを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社からＰ１９４１ ポリ（ＤＬ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）として入手可能であった。
【０１１０】
デバイス中の流量は以下の通りであった：
機能性流体流量：０．０５ｍＬ／ｈｒ
キャリア流体流量：３ｍＬ／ｈｒ
非溶媒流体流量：０．５ｍＬ／ｈｒ
上に示した非溶媒流量は２つの非溶媒導管の各々に関連しており、したがって両方の非溶媒供給を考慮した合計非溶媒流量は１ｍＬ／ｈｒであった。
【０１１１】
デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和によって固体ビーズが形成された。キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒はエタノールを含んでいた。
【０１１２】
このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は走査電子顕微鏡および光学顕微鏡を用いて測定した。同一の機能性流体を用いて３バッチの固体セグメントを作製した。各々のバッチについて１５セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径および標準偏差値（Ｓ．Ｄ．）を得た：
バッチ１−１１５．１μｍ、Ｓ．Ｄ．＝２．０μｍ
バッチ２−１２１．４μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．８μｍ
バッチ３−１０８．９μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．８μｍ
【実施例２】
【０１１３】
上述の一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解したラクチドとグリコリドのコポリマー（ＰＬＧＡ）を含んでいた。溶液の濃度は１０％ｗ／ｖであった。コポリマーはラクチド単位６５％とグリコリド単位３５％を含み、４０，０００〜７５，０００のＭｗを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社からＰ２０６６ ポリ（ＤＬ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）として入手可能であった。
【０１１４】
流量は実施例１で用いた通りであった。
【０１１５】
デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和によって固体ビーズが形成された。キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒はエタノールを含んでいた。同一条件を用いて３バッチを作製した。
【０１１６】
このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は走査電子顕微鏡および光学顕微鏡を用いて測定した。同一の機能性流体を用いて３バッチの固体セグメントを作製した。各々のバッチについて１５セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径を得た：
バッチ１−９７．０μｍ、Ｓ．Ｄ．＝２．４μｍ
バッチ２−１０１．８μｍ、Ｓ．Ｄ．＝２．０μｍ
バッチ３−９９．２μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．７μｍ
【実施例３】
【０１１７】
上述の一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解したラクチドとグリコリドのコポリマー（ＰＬＧＡ）を含んでいた。溶液の濃度は１０％ｗ／ｖであった。コポリマーはラクチド単位５０％とグリコリド単位５０％を含み、４０，０００〜７５，０００のＭｗを有し、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社からＰ２１９１ ポリ（ＤＬ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）として入手可能であった。
【０１１８】
流量は実施例１で用いた通りであった。
【０１１９】
キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒はエタノールを含んでいた。
【０１２０】
デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和によって固体ビーズが形成された。このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は走査電子顕微鏡を用いて測定した。同一の機能性流体を用いて３バッチの固体セグメントを作製した。各々のバッチについて１５セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径を得た：
バッチ１−９５．６μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．３μｍ
バッチ２−９７．１μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．８μｍ
バッチ３−９８．１μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１．７μｍ
【０１２１】
実施例１、２および３において、いわゆる「活性」成分は機能性流体中に含まれていなかった。ある種の「活性」成分（酢酸リュープロライドなど）を機能性流体中に組み込むことは、生成するセグメントの寸法に認知し得る影響を及ぼさないことが見出された。
【０１２２】
実施例１〜３において、本発明の方法によって比較的一定の形態を有し、かつ比較的狭い粒子寸法範囲内にあるポリマービーズを得ることが可能になる。これにより、たとえばビーズ中に含有される治療物質の放出の一貫性および／または予測可能性の見地からの薬物送達における特別の利点を得ることができる。
【実施例４】
【０１２３】
薬学的活性化合物の取り込みを検討し、種々の非溶媒を用いることの影響を測定した。
【０１２４】
上述の一般的方法を用いた。酢酸リュープロライドを溶液の１〜５ｍｇ／ｍｌの間でＤＭＳＯ／ＰＬＧＡ混合物に溶解させた。実施例３で用いた５０：５０ラクチド／グリコリドポリマーＰ２１９１を濃度１０％ｗ／ｖでこの実施例に用いた。
【０１２５】
流量は実施例１で用いた通りであった。デバイスの冷却部に入る際に、機能性流体は凍結小滴を形成した。凍結小滴の脱溶媒和により固体ビーズが形成された。
【０１２６】
種々の非溶媒を検討し、ビーズ中に保持される活性剤（酢酸リュープロライド）の量に対する非溶媒の影響を測定した。ＨＰＬＣおよび／またはＮＭＲを用いて、保持された酢酸リュープロライドの量を測定した。
非溶媒 固体ビーズ中に保持された活性剤％
エタノールおよびペンタノール ６３
ペンタノール ９２
ヘプタノール（バッチ１） ７８
オクタノール：エタノール（８０：２０） ７６
オクタノール：エタノール（９０：１０） ８４
ペンタン ９４
【０１２７】
これらのデータから、非溶媒の選択が重要であることが示される。非溶媒はポリマーの良溶媒であるべきではない。さらに、非溶媒は活性成分の良溶媒であるべきではない。
【０１２８】
ここで図９および１０を参照して、本発明のデバイスの実施形態のさらなる例を説明する。デバイスは一般に参照番号６００で示され、冷却体７００と緊密に接触するように置かれた基板８００を含む。基板はポリテトラフルオロエチレン製であり、キャリア流体の輸送のための２つのキャリア流体導管６０１Ａ、６０１Ｂおよび機能性流体の輸送のための機能性流体導管６０２がその中に形成されている。キャリア流体導管６０１Ａ、６０１Ｂおよび機能性流体導管６０２はそれぞれ断面が略四角形であり、幅は約１ｍｍ、深さは１ｍｍである。キャリア流体導管６０１Ａ、６０２Ｂおよび機能性流体導管６０２は合流領域６１０で合流する。使用時には、合流点のすぐ下流においてキャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴が形成される。冷却導管６０３が合流領域６１０から下流に延在している。冷却導管の深さは約１．４ｍｍ、幅は１．４ｍｍである。使用時には、キャリア流体中で輸送される機能性流体の小滴の分割された流れが合流領域６１０から冷却器体７００によって冷却された冷却導管へと通過し、固体小滴を形成する。
【０１２９】
脱溶媒和導管６０５（幅および深さが１．７ｍｍの略四角形の断面を有する）が冷却導管から下流に、デバイス出口６０６へと延在しているので、使用時には、キャリア流体および固体小滴の分割された流れは脱溶媒和導管に通過する。２つの非溶媒導管６０７、６０８（それぞれ深さ約０．７および幅０．７ｍｍ）は脱溶媒和導管と合流しているので、非溶媒を脱溶媒和導管に送達することができる。この非溶媒は溶媒を（ポリマー溶質ではない）を固体小滴から排出し、したがって固体ビーズを形成させる。
【０１３０】
脱溶媒和は一般的に、図１〜４に関連して上述したように起こる。
【０１３１】
キャリア流体は、伝熱体７１３の中に形成されたキャリア流体入口７０３Ａ、７０３Ｂを通ってキャリア流体導管に移送される。機能性流体は、伝熱体７１３の中に形成された機能性流体入口７０２を通って機能性流体導管に移送される。非溶媒は、冷却器体７００の中に形成された２つの非溶媒入口７０６、７０７を通って非溶媒導管６０７、６０８に移送される。冷却器体７００および伝熱体７１３を通って形成されている入口通路のこの配置により、基板８００への流体の単純な導入を容易にする。
【０１３２】
冷却器体７００には、冷却液体がその中を通るための冷却チャネル７０１が設けられている。本実施例において用いられる冷却液体はシリコーンオイルである。オイルはデバイスの外部から冷却され、冷却チャネル７０１にポンプで送られる。冷却チャネルを通る冷却液体の通過によって冷却器体が冷却される。さらに、冷却液体によって、冷却液体導管に隣接する冷却器体の領域が特に冷却される。使用時には、冷却器体のこの領域は冷却導管６０３を設けた基板８００の部分に隣接し、したがって冷却導管６０３の中に存在する機能性流体のいかなる小滴をも固化させる。
【０１３３】
絶縁ギャップ７０９が冷却器体７００と伝熱材料の本体７１３との間に設けられている。ギャップは絶縁材料（空気など）を含む。
【実施例５】
【０１３４】
図９および１０に関連して上述した一般的方法を用いた。機能性流体導管に導入される機能性流体は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）と水の５５：４５混合物中のポリ（エチレンオキシド）［１８１９９４ポリ（エチレンオキシド）、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ、ＵＫ、Ｍｗ−２００，０００］の１２％ｗ／ｖ溶液を含んでいた。加熱したシリンジを用いて、機能性流体を機能性流体導管に導入した。
【０１３５】
キャリア流体は１００ｃｓｔのシリコーンオイルを含んでいた。非溶媒は２−プロパノールを含んでいた。
【０１３６】
デバイス中の流量は以下の通りであった：
機能性流体流量：１ｍＬ／ｈｒ
キャリア流体流量：８ｍＬ／ｈｒ
非溶媒流体流量：８ｍＬ／ｈｒ
上に示した非溶媒流量は２つの非溶媒導管の各々に関連しており、したがって両方の非溶媒供給を考慮した合計非溶媒流量は１６ｍＬ／ｈｒであった。
【０１３７】
上に示したキャリア流体流量は２つのキャリア流体導管の各々に関連しており、したがって両方のキャリア流体供給を考慮した合計キャリア流体流量は１６ｍＬ／ｈｒであった。
【０１３８】
デバイスの冷却部に入る際に、ポリ（エチレンオキシド）溶液の小滴は冷却される。ＤＭＳＯ：水溶媒の凍結温度が約−４０℃であるとすれば、小滴が凍結することは予想されず、むしろ小滴はゲルを形成するか、または冷却されて非常に粘度の高い液体を形成することが予想される。非溶媒は冷却小滴の脱溶媒和を起こし、したがって固体ビーズを形成させる。冷却小滴が液体であった場合（ゲルとは異なって）であっても、小滴は十分に高い粘度を有していたので、冷却小滴から形成されたビーズは冷却小滴と実質的に同一の形状を有していた。即ち、非溶媒の添加は小滴の変形を起こさなかった。
【０１３９】
固体ビーズを集め、２−プロパノールに懸濁して、ビーズが実質的に溶媒を含んでいないことを確認した。濾過によってビーズを懸濁液から取り出し、次いで乾燥した。
【０１４０】
乾燥前にビーズをバルクの非溶媒に懸濁するステップは必要でないと考えられる。本例ではビーズが溶媒を含まないことを確実にするためにこのステップを実施した。
【０１４１】
このようにして製造されたビーズは球状の形状をしていた。球の寸法は光学顕微鏡を用いて測定した。２バッチの固体ビーズを作製した。各々のバッチについて３０セグメントの寸法を測定し、以下に列挙する平均直径および標準偏差値（Ｓ．Ｄ．）を得た。
バッチ１−９０３μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１２μｍ
バッチ２−９５４μｍ、Ｓ．Ｄ．＝１１μｍ
【０１４２】
この結果、本発明のデバイスおよび方法は、一般的に単分散の性質を有するビーズを製造するために用いることができることが示される。
【実施例６】
【０１４３】
実施例５の方法を繰り返したが、機能性流体の中に抗体（フルオレセインイソチオシアネート標識抗ストレプトアビジン［Ａｂｃａｍ ｐｌｃ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、ＵＫ］）を組み込んだ。
【０１４４】
ストレプトアビジン固定化マイクロタイタープレートを用いて固体ビーズを分析し、ビーズ内に保持された抗体がその活性を保持していることが示された。図１１にビーズによって生成された蛍光シグナルを、他の種々の標準および対照と比較して示す。「ブランクビーズ」は抗体を含有しないビーズを指す。「５０ｐｍｏｌ」、「２５ｐｍｏｌ」、「１２．５ｐｍｏｌ」および「６．２５ｐｍｏｌ」と表示された結果は、抗ストレプトアビジンの４つの対照溶液の各々の濃度を指す。「ブランク液体」は抗体を含有しない溶液を指す。
【０１４５】
ビーズ内に保持された抗体がその活性を保持していることは明らかである。
【０１４６】
例示的実施例
この実施例はその方法が小滴を作製するために微小流体デバイスを用いないので本発明の範囲内には含まれないが、本実施例は本発明の方法およびデバイスを用いて糖溶質を含む固体小滴を作製する可能性を示している。そのような小滴は分析において特別の用途があると考えられる。というのは、糖は水または水溶液に容易に溶解すると思われるからである。
【０１４７】
マンニトールおよびデキストランの１０％ｗ／ｖ水溶液を調製した。次いでこれらの溶液をエタノールに滴下した。デキストラン溶液からはエタノール中で無定形の粒子が生成した。この無定形粒子は温水に容易に溶解した。マンニトール溶液からは微結晶沈殿が生成し、これは温水に溶解した。
【０１４８】
マンニトールおよびデキストランの両方を含む溶液は、デキストランが不連続の粒子を形成するのに適しているように思われ、またマンニトールが十分に適切な増量剤であると思われる点で、有用であり得ると考えられる。さらに、マンニトールはビーズの一体性を高めて、より扱いやすくすると考えられる。
【０１４９】
図１〜４の装置を用いて、ポリオール溶液から固体ビーズを作製することを試みた。溶液から満足すべき様式で液滴が形成されたが、これらの小滴は凍結しなかった。小滴を凍結させるためには装置をさらに冷却する必要があると考えられる。これは、たとえば冷却器の冷却能力を改善することによって達成されるであろう。
【０１５０】
マンニトールのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中１０％ｗ／ｖ溶液を調製した。これは約１０℃で凍結することが見出された。したがって、この溶液から作製された小滴は図１〜４の装置を用いれば凍結するであろうということと、溶媒はエタノールなどの非溶媒を用いれば凍結小滴から抽出されるであろうということが予想される。
【０１５１】
上述のように、糖系の小滴は分析に用いることができることが予想される。この場合には、ビーズは約０．５ｍｍ〜２ｍｍの直径または最大寸法を有することが望ましいであろうと考えられる。この場合には、図１〜４の装置がより深く、より幅広い（典型的には２ｍｍ×２ｍｍ）導管を有するように適応させることが望ましいであろう。さらに、より大きなビーズを作製するために用いられる流量は、典型的には実施例１〜４において上述した流量より大きいであろう。たとえば、機能性流体導管を通る機能性流体の流量は、典型的には約１〜２０ｍｌ／ｈｒであってよい。キャリア流体の流量は、典型的には約５〜３０ｍｌ／ｈｒであってよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体ビーズを作製する方法であって、
（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、
（ｉｉ）溶媒および溶質を含む機能性流体の層流を機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の層流をキャリア流体導管に沿って供給することによって、キャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、
（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体のセグメントを冷却して冷却小滴を形成するステップと、
（ｉｖ）流体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより固体ビーズを形成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴が、液体、凍結、またはゲルの形態であり、好ましくは凍結している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
機能性流体が、固体ビーズ中に取り込まれていることが望ましいターゲット材料を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
溶質がポリマーを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
溶媒が水混和性有機溶媒を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体が水または水溶性有機溶媒である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
デバイスが、合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器がデバイスに設けられている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
デバイスが、冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管を含む、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
デバイスが、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
冷却器が、伝熱材料を含む本体を含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
冷却流体の輸送のための冷却チャネルが本体に設けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
加熱器が冷却器の本体にさらに設けられている、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
第２の伝熱体がデバイスに設けられており、該第２の伝熱体がキャリア流体導管および機能性流体導管と関連しており、かつキャリア流体導管および機能性流体導管中の液体の温度を調節するために操作可能な加熱器および／または冷却器が該第２の伝熱体に設けられている、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
冷却器の本体と第２の伝熱体との間に断熱ギャップが設けられている、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
冷却導管と、キャリア流体導管、機能性流体導管、脱溶媒和導管および非溶媒導管（１つまたは複数）の１つまたは複数とが、基板中に設けられている、請求項７から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
機能性流体導管を通る機能性流体の流量が、約０．０１〜０．２ｍｌ／ｈｒである、請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
キャリア流体導管を通るキャリア流体の流量が、約１〜４ｍｌ／ｈｒである、請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
脱溶媒和導管が冷却導管よりも大きな断面を有する、請求項９および請求項９に従属する場合の請求項１０から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
機能性流体が薬学的活性剤をさらに含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
薬学的活性剤が、排卵誘発剤、ホルモン治療剤、タンパク質治療剤、抗感染剤、抗生物質、抗真菌剤、癌治療薬、鎮痛剤、ワクチン、ＣＮＳ薬剤、および免疫抑制剤から選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
薬学的活性剤がペプチドである、請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ペプチドがゴナドトロピン放出ホルモンアゴニストである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
治療剤を含有する固体ビーズを作製する方法であって、
（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、
（ｉｉ）溶媒、マトリックスを形成する溶質および前記治療剤を含む機能性流体の流れを機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の流れをキャリア流体導管に沿って供給することによって、前記合流点またはその下流においてキャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、
（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体の小滴を冷却して冷却小滴を形成するステップと、
（ｉｖ）流体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより治療剤を含む固体ビーズを形成するステップと、
（ｖ）固体ビーズを除去するステップと
を含む方法。
【請求項２５】
請求項３から２３のいずれかに記載の特徴の１つまたは複数をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法によって作製された複数のビーズ。
【請求項２７】
平均最大寸法が約０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満である複数のビーズであって、生体適合性ポリマーおよび薬学的活性剤（またはその前駆体）を含むビーズ。
【請求項２８】
キャリア流体の送達のためのキャリア流体導管と、
キャリア流体と混合しない機能性流体の送達のための機能性流体導管であって、合流領域においてキャリア流体導管と合流し、それにより使用時に合流領域またはその下流においてキャリア流体の中に機能性流体の小滴の流れが形成される機能性流体導管と、
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管と、
冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器と、
冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管と
を含む微小流体デバイスであって、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口が設けられているデバイス。
【請求項２９】
ステップ（ｉｖ）が微小流体デバイスの導管の中で行われる、請求項１または請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
溶媒が水を含む、請求項１から４のいずれか一項ならびに請求項１から４のいずれか一項に従属する場合の請求項７から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体が水溶性有機溶媒である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
機能性流体がポリオールを含む溶質および／または糖部分を含む溶質を含む、請求項３０または請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
機能性流体導管を通る機能性流体の流量が約１〜２０ｍｌ／ｈｒである、請求項２９から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
キャリア流体導管を通るキャリア流体の流量が約５〜３０ｍｌ／ｈｒである、請求項２９から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
平均最大寸法が約０．５ｍｍ〜２ｍｍであり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満である複数のビーズであって、分析で用いるための１つまたは複数の成分を含むビーズ。
【請求項３６】
請求項３５に記載の複数のビーズであって、２５℃において水に容易に溶解し、水溶性糖および／またはポリオール化合物を含むビーズ。
【請求項３７】
請求項３６に記載の複数のビーズであって、水溶性糖および／またはポリオール化合物のマトリックスまたは支持構造を含むビーズ。
【請求項３８】
請求項３５から３７のいずれか一項に記載の複数のビーズであって、抗体、抗原、標識、１つまたは複数の粒子、洗浄剤および固相の１つまたは複数を含むビーズ。
【請求項３９】
請求項３５から３８のいずれか一項に記載の複数のビーズを提供するステップを含む、分析を実施する方法。
【請求項１】
固体ビーズを作製する方法であって、
（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、
（ｉｉ）溶媒および溶質を含む機能性流体の層流を機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の層流をキャリア流体導管に沿って供給することによって、キャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、
（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体のセグメントを冷却して冷却小滴を形成するステップと、
（ｉｖ）流体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより固体ビーズを形成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｉｉｉ）において形成される冷却小滴が、液体、凍結、またはゲルの形態であり、好ましくは凍結している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
機能性流体が、固体ビーズ中に取り込まれていることが望ましいターゲット材料を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
溶質がポリマーを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
溶媒が水混和性有機溶媒を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体が水または水溶性有機溶媒である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
デバイスが、合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器がデバイスに設けられている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
デバイスが、冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管を含む、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
デバイスが、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
冷却器が、伝熱材料を含む本体を含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
冷却流体の輸送のための冷却チャネルが本体に設けられている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
加熱器が冷却器の本体にさらに設けられている、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
第２の伝熱体がデバイスに設けられており、該第２の伝熱体がキャリア流体導管および機能性流体導管と関連しており、かつキャリア流体導管および機能性流体導管中の液体の温度を調節するために操作可能な加熱器および／または冷却器が該第２の伝熱体に設けられている、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
冷却器の本体と第２の伝熱体との間に断熱ギャップが設けられている、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
冷却導管と、キャリア流体導管、機能性流体導管、脱溶媒和導管および非溶媒導管（１つまたは複数）の１つまたは複数とが、基板中に設けられている、請求項７から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
機能性流体導管を通る機能性流体の流量が、約０．０１〜０．２ｍｌ／ｈｒである、請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
キャリア流体導管を通るキャリア流体の流量が、約１〜４ｍｌ／ｈｒである、請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
脱溶媒和導管が冷却導管よりも大きな断面を有する、請求項９および請求項９に従属する場合の請求項１０から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
機能性流体が薬学的活性剤をさらに含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
薬学的活性剤が、排卵誘発剤、ホルモン治療剤、タンパク質治療剤、抗感染剤、抗生物質、抗真菌剤、癌治療薬、鎮痛剤、ワクチン、ＣＮＳ薬剤、および免疫抑制剤から選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
薬学的活性剤がペプチドである、請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ペプチドがゴナドトロピン放出ホルモンアゴニストである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
治療剤を含有する固体ビーズを作製する方法であって、
（ｉ）合流領域において合流するキャリア流体導管と機能性流体導管とを含む微小流体デバイスを提供するステップと、
（ｉｉ）溶媒、マトリックスを形成する溶質および前記治療剤を含む機能性流体の流れを機能性流体導管に沿って供給し、かつキャリア流体の流れをキャリア流体導管に沿って供給することによって、前記合流点またはその下流においてキャリア流体の流れの中に機能性流体の小滴を形成するステップと、
（ｉｉｉ）微小流体デバイスの導管中の機能性流体の小滴を冷却して冷却小滴を形成するステップと、
（ｉｖ）流体を冷却小滴と緊密に混合して、前記溶媒を前記冷却小滴から排出し、それにより治療剤を含む固体ビーズを形成するステップと、
（ｖ）固体ビーズを除去するステップと
を含む方法。
【請求項２５】
請求項３から２３のいずれかに記載の特徴の１つまたは複数をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法によって作製された複数のビーズ。
【請求項２７】
平均最大寸法が約０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満である複数のビーズであって、生体適合性ポリマーおよび薬学的活性剤（またはその前駆体）を含むビーズ。
【請求項２８】
キャリア流体の送達のためのキャリア流体導管と、
キャリア流体と混合しない機能性流体の送達のための機能性流体導管であって、合流領域においてキャリア流体導管と合流し、それにより使用時に合流領域またはその下流においてキャリア流体の中に機能性流体の小滴の流れが形成される機能性流体導管と、
合流領域からの分割された流れを受容するために配置された冷却導管と、
冷却導管中の流体を冷却するために操作可能な冷却器と、
冷却導管からの流体を受容するために配置された脱溶媒和導管と
を含む微小流体デバイスであって、非溶媒を脱溶媒和導管に導入するための非溶媒入口が設けられているデバイス。
【請求項２９】
ステップ（ｉｖ）が微小流体デバイスの導管の中で行われる、請求項１または請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
溶媒が水を含む、請求項１から４のいずれか一項ならびに請求項１から４のいずれか一項に従属する場合の請求項７から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
ステップ（ｉｖ）において加えられる流体が水溶性有機溶媒である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
機能性流体がポリオールを含む溶質および／または糖部分を含む溶質を含む、請求項３０または請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
機能性流体導管を通る機能性流体の流量が約１〜２０ｍｌ／ｈｒである、請求項２９から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
キャリア流体導管を通るキャリア流体の流量が約５〜３０ｍｌ／ｈｒである、請求項２９から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
平均最大寸法が約０．５ｍｍ〜２ｍｍであり、最大寸法の標準偏差が平均最大寸法の５％未満である複数のビーズであって、分析で用いるための１つまたは複数の成分を含むビーズ。
【請求項３６】
請求項３５に記載の複数のビーズであって、２５℃において水に容易に溶解し、水溶性糖および／またはポリオール化合物を含むビーズ。
【請求項３７】
請求項３６に記載の複数のビーズであって、水溶性糖および／またはポリオール化合物のマトリックスまたは支持構造を含むビーズ。
【請求項３８】
請求項３５から３７のいずれか一項に記載の複数のビーズであって、抗体、抗原、標識、１つまたは複数の粒子、洗浄剤および固相の１つまたは複数を含むビーズ。
【請求項３９】
請求項３５から３８のいずれか一項に記載の複数のビーズを提供するステップを含む、分析を実施する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１１−５２４２５０（Ｐ２０１１−５２４２５０Ａ）
【公表日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１３０５０（Ｐ２０１１−５１３０５０）
【出願日】平成２１年６月１６日（２００９．６．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／００１４９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００４２５３
【国際公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（５０９０７１５５２）キュー チップ リミテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１６日（２００９．６．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／００１４９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００４２５３
【国際公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（５０９０７１５５２）キュー チップ リミテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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