マトリックスでの反応を実施するためのＭ×Ｎのマトリックスの微小流体デバイスが開示される。このデバイス（１００）は、そのデバイスのエラストマーブロック内に形成されたビアを通してサンプル注入口（１２０）または試薬注入口（１２４）のいずれか１つと連通している複数の反応セル（１０６）を有する。提供される方法には、微小流体デバイスのエラストマー層に平行にビアを形成する方法が包含される。この方法は、パターンの付いたフォトレジストマスクを使用する工程およびエラストマーブロックのエラストマー層の領域または一部をエッチングする工程を包含する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された温度または温度範囲において経時的に反応を行う方法であって、該方法は、以下：
複数の別個の反応チャンバーを収容するためのアレイデバイスを提供する工程であって、該アレイデバイスは、複数の層から形成されるエラストマーブロックを備え、ここで少なくとも１つの層は、該層の中に形成される少なくとも１つの凹部を有し、該凹部は、該凹部を備える該層と一体型の少なくとも１つの湾曲可能な膜を有し、該アレイデバイスは、少なくとも１つの該反応チャンバーの近位にある熱転写テバイスを備え、該熱転写デバイスは、熱制御源に接触するように構成されている、工程；
該アレイデバイスに、所望の反応を実行するための試薬を導入する工程；および
熱制御デバイスが該熱制御源と熱的に連通するように、該アレイデバイスを該熱制御デバイスと接触させる工程であって、その結果、少なくとも１つの該反応チャンバーにおける該反応の温度が、該熱制御源の温度の変化の結果として変化する、工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記熱転写デバイスが半導体を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱転写デバイスがシリコーンを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記熱転写デバイスが、反射性材料を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記熱転写デバイスが、金属を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記熱転写デバイスが、該熱転写デバイスへ力を加え、該熱転写デバイスを前記熱制御源に向けて動かすのに適合している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記力が、磁力、静電気力、または真空力を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記力が、前記熱制御デバイスまたは前記熱転写デバイスの表面に形成されたチャネルを通して該熱転写デバイスへ加えられる真空力を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱制御デバイスの前記表面と前記熱転写デバイスの前記表面との間で達成される真空のレベルを検出する工程をさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記真空のレベルを検出する工程は、真空源の位置から遠位の１個のチャネルまたは複数のチャネルに沿った場所に位置する真空レベル検出器を用いて実施される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記真空のレベルが所定のレベルを超えない場合に、警告が現れるか、または再調製プロトコルが連動する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アレイデバイスを前記熱制御デバイスと接触させる工程は、１つ以上の機械的位置決めデバイスまたは電気機械的位置決めデバイスを用いることによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法の実行を自動で制御またはモニタリングする工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法の実行を自動で制御およびモニタリングする工程は、前記熱制御デバイスに前記アレイデバイスを導入するため、および該熱制御デバイスから該アレイデバイスを取り外すためのロボットの制御システムに操作可能に連通されている自動制御システムにより実施される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応の進行をモニタリングする工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１に記載のアレイデバイスを備える、デバイス。
【請求項１７】
請求項９に記載の熱制御デバイスを備える、ユニット。
【請求項１８】
請求項１に記載のアレイデバイスと請求項９に記載の熱制御デバイスとを備える、システム。
【請求項１９】
微小流体システムであって、以下：
複数の別個の反応チャンバーを収容するためのアレイデバイスであって、該反応チャンバーは反応領域内に配置され、かつ該反応領域外に配置された該アレイデバイスに流体注入口で流体連通しており、該アレイデバイスは、複数の層から形成されたエラストマーブロックを備え、ここで少なくとも１つの層は、該層の中に形成された少なくとも１つの凹部を有し、該凹部は、該凹部を備える該層と一体型の少なくとも１つの湾曲可能な膜を有する、アレイデバイス；
キャリアであって、該キャリアは、該アレイデバイスを保持するのに適合しており、そして該流体注入口と連結している複数の流体チャネルを有する、キャリア；および
熱転写インターフェースであって、該熱転写インターフェースは、熱制御源から該反応領域への実質的に均一の熱的連通を提供するように配置された熱伝導性材料を備える、熱転写インターフェース、
を備える、微小流体システム。
【請求項２０】
前記熱伝導性材料は、反射性である、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２１】
前記熱伝導性材料は、半導体を含む、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２２】
前記熱伝導性材料は、シリコーンを含む、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２３】
前記熱伝導性材料は、研磨されたシリコーンを含む、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２４】
前記熱伝導性材料は、金属を含む、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２５】
前記反応領域は、前記アレイデバイスの中央部分に位置し、前記流体注入口は該アレイデバイスの周囲に配置される、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２６】
前記アレイデバイスは、該アレイデバイスの周囲で前記キャリアと連結され、該熱伝導性材料は、前記反応領域で該アレイデバイスの表面に連結される、請求項２５に記載の微小流体システム。
【請求項２７】
前記熱転写インターフェースを前記熱制御源に向けて動かすために、該熱転写インターフェースに力を加えるための手段をさらに包含する、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項２８】
前記力を加えるための手段は、熱制御デバイスの表面または熱転写デバイスに形成されたチャネルを通して、前記熱転写インターフェースに向けて真空力を加えるための手段を含む、請求項２７に記載の微小流体システム。
【請求項２９】
前記熱制御デバイスの前記表面と前記熱転写デバイスの前記表面との間で達成される真空のレベルを検出するための真空レベル検出器をさらに備える、請求項２８に記載の微小流体システム。
【請求項３０】
前記真空レベル検出器が、真空源の位置から遠位の１個のチャネルまたは複数のチャネルに沿った場所に位置する、請求項２９に記載の微小流体システム。
【請求項３１】
前記熱制御源に該アレイデバイスを導入するため、または該熱制御デバイスから該アレイデバイスを取り外すためのロボット制御システムと操作可能に連通した自動制御システムをさらに備える、請求項１９に記載の微小流体システム。
【請求項３２】
数Ｍの異なるサンプルを、数Ｎの異なる試薬で反応させるための微小流体デバイスであって、該デバイスは、以下：
複数の反応セルであって、各反応セルは、サンプルチャンバーおよび試薬チャンバーを備え、該サンプルチャンバーおよび該試薬チャンバーは、インターフェースチャネルを通して流体連通しており、該インターフェースチャネルは、該サンプルチャンバーと該試薬チャンバーとの間の流体連通を制御するための、該インターフェース内に連結されたインターフェースバルブを有する、反応セル；
各々が該サンプルチャンバーと流体連通している、複数のサンプル注入口；
各々が該試薬チャンバーと流体連通している、複数の試薬注入口；
を備え、ここで該サンプル注入口または試薬注入口のうちの１つが、それぞれビアを通して、該サンプルチャンバーのうちの１つまたは該試薬チャンバーのうちの１つと流体連通している、微小流体デバイス。
【請求項３３】
前記反応セルは、一緒に接着された複数の層から形成されるエラストマーブロック内に形成され、そして前記インターフェースバルブは湾曲可能な膜である、請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項３４】
前記サンプル注入口は、サンプルチャネルを通して前記サンプルチャンバーと流体連通し、前記試薬注入口は、試薬チャネルを通して前記試薬チャンバーと流体連通し、該サンプルチャネルの一部および該試薬チャネルの一部は互いにほぼ平行の向きであり、かつ各々が該試薬チャネルを通る流体連通を制御するために該チャネルに連結された閉じ込めバルブを有する、請求項１に記載のデバイス、および請求項３に記載の微小流体デバイスであって、該サンプルチャネルに連結された該バルブおよび該試薬チャネルに連結された該バルブは、共通の閉じ込め制御バルブを通して互いに操作可能に連通している、微小流体デバイス。
【請求項３５】
前記閉じ込め共通制御チャネルは、前記サンプルチャネルまたは前記試薬チャネルのほぼ垂線に沿って位置している、請求項４に記載の微小流体デバイス。
【請求項３６】
高アスペクト比の特徴のエラストマーブロックを作製するための方法であって、該方法は、以下：
第一のエラストマー層を提供する工程；
該第一のエラストマー層の表面上にフォトレジスト層を加える工程；
該フォトレジスト層に光パターンを加え、反応したフォトレジスト材料のパターンを形成する工程；
該第一のエラストマーブロックの上の該反応したフォトレジストは残して未反応のフォトレジスト材料を除去する工程；
エッチング試薬を該第一のエラストマーの表面に加え、該反応したフォトレジスト剤得ようのパターンによって覆われていない該第一のエラストマー層の表面をエッチングする工程であって、それにより該反応したフォトレジストのパターンによって覆われていない該第一のエラストマー層の領域を除去し、該反応したフォトレジスト材料のパターンに対応する該エラストマー層のパターンは残す、工程；
を包含し、ここで、横から見たときにアスペクト比は、高さが幅の長さの約２倍という特徴と等しいかまたはそれよりも大きい、方法。
【請求項３７】
反応したフォトレジスト材料の前記パターンを除去する工程をさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項３８】
前記除去工程は、粘着性テープを前記エラストマー層および前記反応したフォトレジスト材料のパターンの前記表面に貼り、次いで該粘着性テープを該エラストマー層から引き離し、その間に該反応したフォトレジスト材料のパターンの一部または全てが該エラストマー層の該表面から除去される、請求項６に記載の方法。
【請求項３９】
前記フォトレジストがＳＵ８である、請求項７に記載の方法。
【請求項４０】
前記エッチング試薬がフッ化テトラブチルアンモニウム−三水和物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項４１】
前記特徴がビアである、請求項６に記載の方法。
【請求項４２】
前記エラストマーブロックは、一緒に接着された複数のエラストマー層を含み、ここで２つ以上のエラストマー層はその中に形成される凹部を有し、１つのエラストマー層の１つの凹部は、ビアを通して別のエラストマー層の凹部と連通している、請求項１１に記載の方法。
【請求項４３】
数Ｍの異なるサンプルを、数Ｎの異なる試薬を用いて反応させるための微小流体デバイスであって、該デバイスは、以下：
複数の反応セルであって、各反応セルは複数のサンプルチャンバーおよび試薬チャンバーを備え、該サンプルチャンバーと該試薬チャンバーとは、インターフェースチャネルを通して流体連通しており、該インターフェースチャネルは該サンプルチャンバーと該試薬チャンバーとの間の流体連通を制御するために該インターフェースチャネルに連結されたインターフェースバルブを有する、反応セル；
各々が該サンプルチャンバーと流体連通している、複数のサンプル注入口；
各々が該試薬チャンバーと流体連通している、複数の試薬注入口；
を備え、ここで該チャンバーのうちの少なくとも１つが、オリゴヌクレオチドまたはタンパク質ポリマーおよび介在性色素を含む、デバイス。
【請求項４４】
前記反応セルは、一緒に接着された複数の層から形成されるエラストマーブロック内に形成され、前記インターフェースバルブは湾曲可能な膜である、請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項４５】
前記サンプル注入口はサンプルチャネルを通して前記サンプルチャンバーと連通しており、前記試薬注入口は試薬チャネルを通して前記試薬チャンバーと連通しており、該サンプルチャネルの一部および該試薬チャネルの一部は互いにほぼ平行の向きであり、各々が該サンプルチャネルおよび該試薬チャネルを通る流体連通を制御するために該サンプルチャネルおよび該試薬チャネルに連結された閉じ込めバルブを有する、請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項４６】
前記サンプルチャネルに連結された前記バルブおよび前記試薬チャネル連結された前記バルブは、共通の閉じ込め制御チャネルを通して互いに操作可能に連通している、請求項３に記載の微小流体デバイス。
【請求項４７】
前記共通の閉じ込めバルブは、前記サンプルチャネルまたは前記試薬チャネルのうちの１つの垂線にほぼ沿っている、請求項３に記載の微小流体デバイス。
【請求項４８】
前記介在性色素がＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ（ＴＭ）である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４９】
タンパク質またはオリゴヌクレオチドの変性温度を決定するための方法であって、該方法は、請求項１に記載のデバイスを提供する工程、該デバイスの温度を変える工程、および色素の変化を検出する工程を包含する、方法。
【請求項５０】
熱制御デバイスの熱制御表面に対してＰＣＲ反応容器を保持するための、真空の使用。
【請求項５１】
前記容器は微小流体デバイスである、請求項５０に記載の使用。
【請求項５２】
前記容器はエラストマー微小流体デバイスである、請求項５１に記載の使用。
【請求項５３】
熱伝導を局限するための、微小流体支持体内での熱伝導性挿入物の、使用。
【請求項５４】
前記支持体が一体型キャリアである、請求項５３に記載の使用。
【請求項５５】
前記熱伝導性挿入物がシリコーンである、請求項５３に記載の使用。
【請求項５６】
前記シリコーンが研磨されている、請求項５５に記載の使用。
【請求項５７】
前記真空圧力は、前記微小流体デバイスに接触している前記熱制御表面に形成されたチャネルを通して加えられる、請求項５０に記載の使用。
【請求項５８】
前記微小流体デバイスはエラストマー微小流体デバイスである、請求項５７に記載の使用。
【請求項５９】
前記微小流体デバイスがさらに熱伝導性部分を備える、請求項５７に記載の使用。
【請求項６０】
前記熱伝導性部分がシリコーンである、請求項５９に記載の使用。
【請求項６１】
ＰＣＲを実施するための微小流体デバイスの使用であって、該ＰＣＲデバイスは面積１ｃｍ^２あたりの流体単離物において１００反応より多い反応密度を有する、使用。
【請求項６２】
前記反応密度は２５０より多い、請求項６１に記載の使用。
【請求項６３】
前記反応密度は５００より多い、請求項６１に記載の使用。
【請求項６４】
前記反応密度は７５０より多い、請求項６１に記載の使用。
【請求項６５】
前記反応密度は１０００より多い、請求項６１に記載の使用。
【請求項６６】
前記反応密度は１２５０より多い、請求項６１に記載の使用。
【請求項６７】
前記反応密度は１５００より多い、請求項６１に記載の使用。
【請求項６８】
ＰＣＲ反応を含む微小流体デバイスを撮像するための、１．５より小さいＮＡを有する対称性の光学システムの、使用。
【請求項６９】
前記ＮＡが１．０よりも小さい、請求項６８に記載の使用。
【請求項７０】
コントロールラインの流体としてのグリセロールの、使用。
【請求項７１】
前記グリセロールは溶液の一部である、請求項７０に記載の使用。
【請求項７２】
コントロールラインの流体としてのＰＥＧの、使用。
【請求項７３】
微小流体デバイスにおいてＰＣＲ反応を制御するための自動駆動デバイスの、使用。
【請求項７４】
前記駆動デバイスがバルブを制御する、請求項７３に記載の使用。
【請求項７５】
前記微小流体デバイスがエラストマーブロックを備える、請求項７３に記載の使用。
【請求項７６】
前記自動バルブ駆動デバイスが、熱制御デバイスを使用するシステムにおいて使用される、請求項７３に記載の使用。
【請求項７７】
前記熱制御デバイスが、前記微小流体デバイスとの熱的接触の生成を補助するために、真空を用いる、請求項７６に記載の使用。
【請求項７８】
自動バルブ駆動デバイスは、ＰＣＲのために使用される前記微小流体デバイスの駆動の制御のためのコンピューターを備える、請求項７３に記載の使用。
【請求項７９】
前記バルブは湾曲可能な膜を備える、請求項７４に記載の使用。

【図２】

【図３Ａ】

【図３Ｂ】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７ａ】

【図１７ｂ】

【図１７ｃ】

【図１７ｄ】

【図１８Ａ】

【図１８Ｂ】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２Ａ】

【図２２Ｂ】

【図２２Ｃ】

【図２２Ｄ】

【図２２Ｅ】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６Ａ】

【図２６Ｂ】

【図２６Ｃ】

【図２７Ａ】

【図２７Ｂ】

【図２８Ａ】

【図２８Ｂ】

【図２９】

【図３０】

【公表番号】特表２００７−５３７８４７（Ｐ２００７−５３７８４７Ａ）
【公表日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１１５０７（Ｐ２００７−５１１５０７）
【出願日】平成１７年５月２日（２００５．５．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１５３５２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０７９３８
【国際公開日】平成１７年１１月１７日（２００５．１１．１７）
【出願人】（５０３３６７１６９）フルイディグム　コーポレイション (14)
【Ｆターム（参考）】