【課題】より大きい生物学的高分子またはその凝集体等の標的物質の結晶化において高スループットスクリーニングを実施するための方法およびミクロ流体構造を提供する。
【解決手段】標的物質の結晶化の高スループットスクリーニングが、標的物質の溶液を、微細製作された流体デバイスの複数のチャンバ９１０２ａ、９１０２ｂ内に同時に導入することによって達成される。次いで、この微細製作された流体デバイスは、チャンバ９１０２ａ、９１０２ｂ内の溶液条件を変更するように操作され、それによって、多数の結晶化環境を同時に提供する。標的物質を結晶化するためのシステムの１実施形態は、一定容積の標的物質の溶液を含むように構成された微細製作チャンバを備えるエラストマーブロック、およびチャンバと流体連絡した微細製作フローチャネル、一定容積の結晶化剤をチャンバ内に導入するフローチャネルを備える。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶成長および結晶分析を容易にするミクロ流体構造であって、該構造は、以下：
エラストマーブロック；
基材であって、該エラストマーブロックの下側の表面と接触して、第１ミクロ流体チャンバ、第２ミクロ流体チャンバ、および第３ミクロ流体チャンバを規定し、該第１ミクロ流体チャンバ、該第２ミクロ流体チャンバ、および該第３ミクロ流体チャンバは、該エラストマーブロックと該基材との間に規定されるフローチャネルを通して流体連絡し、それによって、該第１チャンバは標的物質溶液でプライムされ得、該第２チャンバは結晶化剤でプライミングされ得、そして該第３チャンバは寒剤でプライミングされ得、その結果、該結晶化剤および該標的溶液の拡散によって該構造内に形成される結晶が、該寒剤の導入によって与えられる温度の減少によって保存され得る、基材、
を備える、ミクロ流体構造。
【請求項２】
請求項１に記載のミクロ流体構造であって、前記第１チャンバ、第２チャンバ、および第３チャンバが、一列に位置づけられ、その結果、該第１チャンバが、前記フローチャネルの第１部分を通して該第２チャンバと流体連絡し、そして該第２チャンバが、該フローチャネルの第２部分を通して該第３チャンバと流体連絡する、ミクロ流体構造。
【請求項３】
請求項２に記載のミクロ流体構造であって、さらに、以下：
前記第１フローチャネル部分を通る流体連絡を制御する第１バルブであって、該第１バルブが、該第１フローチャネル部分の上を横切る第１コントロールラインによって規定され、該第１コントロールラインと該第１フローチャネル部分との間の第１エラストマー膜が、該第１フローチャネル部分へと作動可能である、第１バルブ；および
前記第２フローチャネル部分を通る流体連絡を制御する第２バルブであって、該第２バルブが、該第２フローチャネル部分の上を横切る第２コントロールラインによって規定され、該第２コントロールラインと該第２フローチャネル部分との間の第２エラストマー膜が、該第２フローチャネル部分へと作動可能であり、該第１バルブおよび該第２バルブが、最初に、前記標的物質溶液と前記結晶化剤との間での拡散を可能にして結晶を形成し、次いで、寒剤の拡散を可能にするように作動可能である、第２バルブ、
を備える、ミクロ流体構造。
【請求項４】
請求項１に記載のミクロ流体構造であって、ここで、前記第１チャンバ、第２チャンバ、および第３チャンバが、三角形に位置づけられて、その結果、該第１チャンバが、前記フローチャネルの第１部分を通して該第２チャンバと流体連絡し、該第２チャンバが、該フローチャネルの第２部分を通して該第３チャンバと流体連絡し、そして第１チャンバが、該フローチャネルの第３部分を通して該第３チャンバと流体連絡する、ミクロ流体構造。
【請求項５】
請求項１に記載のミクロ流体構造であって、さらに、以下：
前記第１フローチャネル部分を通る流体連絡を制御する第１バルブであって、該第１バルブが、該第１フローチャネル部分の上を横切る第１コントロールラインによって規定され、該第１コントロールラインと該第１フローチャネル部分との間の第１エラストマー膜が、該第１フローチャネル部分へと作動可能である、第１バルブ；および
前記第２フローチャネル部分を通る流体連絡を制御する第２バルブであって、該第２バルブが、該第２フローチャネル部分の上を横切る第２コントロールラインによって規定され、該第２コントロールラインと該第２フローチャネル部分との間の第２エラストマー膜が、該第２フローチャネル部分へと作動可能である、第２バルブ；および
前記第３フローチャネル部分を通る流体連絡を制御する第３バルブであって、該第３バルブが、該第３フローチャネル部分の上を横切る第３コントロールラインによって規定され、該第３コントロールラインと該第３フローチャネル部分との間の第３エラストマー膜が、該第３フローチャネル部分へと作動可能であり、該第１バルブ、該第２バルブ、および該第３バルブが、最初に、該標的物質溶液と該結晶化剤との間での拡散を可能にして結晶を形成し、次いで、寒剤の拡散を可能にするように独立して作動可能である、第３バルブ、
を備える、ミクロ流体構造。
【請求項６】
請求項１に記載のミクロ流体構造であって、ここで、前記エラストマー材料および前記基材のうちの少なくとも１つの厚みが、前記チャンバ近くにまで減少されて、Ｘ線ビームによる該チャンバの内容物の直接的検査を可能にする、ミクロ流体構造。
【請求項７】
請求項１に記載のミクロ流体構造であって、前記基材が、前記エラストマーブロックとは異なる材料から形成され、そして、前記エラストマー部分の第１凹部、第２凹部および第３凹部それぞれと整列した、第１凹部、第２凹部、および第３凹部を備えて、前記チャンバの容積を規定する、ミクロ流体構造。
【請求項８】
エラストマーミクロ流体デバイスに圧力を適用するための構造物であって、該構造物は、以下：
第１ホルダー部分であって、該第１ホルダーが、該第１ホルダーの下側の表面上に連続した高くなったリムを備え、該高くなったリムは、該ミクロ流体デバイスの上表面と接触してそこに位置づけられる複数の材料を取り囲むように構成され、該高くなったリムと該ミクロ流体デバイスの上表面との間の接触が、該材料のウェルの上にチャンバを規定し、該チャンバと流体連絡するオリフィスが、該ウェルの内容物を該ミクロ流体デバイスの活性領域へと駆動するために、該チャンバへの陽圧の適用を可能にする、第１ホルダー、
を備える、構造物。
【請求項９】
請求項８に記載の構造物であって、第２部分をさらに備え、該第２部分は、凹部を備え、この凹部は、前記ミクロ流体デバイスを受容し、そして該ミクロ流体デバイスの上側表面および下側表面のうちの少なくとも１つの一部を露出したままにするように構成される、構造物。
【請求項１０】
請求項９に記載の構造物であって、ここで、前記第１部分および前記第２部分が、ネジを使用する該第１部分および該第２部分の嵌合可能な係合を可能にするように整列されたネジ穴を備える、構造物。
【請求項１１】
請求項８の構造物であって、ここで、前記第１部分が、第２の連続した高くなったリムを備え、前記リムが、該ミクロ流体デバイスの前記表面と接触して該ミクロ流体デバイスの上表面に位置づけられる第２の複数の材料のウェルを取り囲むように構成され、該第２の高くなったリムと該エラストマーの上表面との間の接触が、該第２の複数の材料のウェルの上に第２のチャンバを規定し、該第２のチャンバと連絡する第２部分の第２オリフィスが、該第２チャンバへの陽圧の適用を可能にする、構造物。
【請求項１２】
請求項９に記載の構造物であって、第３部分をさらに備え、該第３部分が、前記第１部分と嵌合可能に係合するように構成され、該第３部分の上側表面が、連続した高くなったリムを備え、該リムは、前記ミクロ流体デバイスの下表面に位置づけられる複数の開口部を取り囲む前記エラストマーの表面へと圧するように構成され、該高くなったリムと該ミクロ流体デバイスの上表面との間の接触が、該開口部のうえに第２チャンバを規定し、該第２チャンバと連絡する前記第３チャンバ内のオリフィスが、該第２チャンバへの陽圧の適用を可能にする、構造物。
【請求項１３】
請求項８に記載の構造物であって、付勢部材をさらに備え、該付勢部材が、前記第１部分と接触し、そして前記ミクロ流体デバイスの上側表面と接触するように該第１部分を圧するように構成される、構造物。
【請求項１４】
請求項８に記載の構造物であって、ここで、前記高くなったリムが可撓性エラストマー材料を備え、そして前記ミクロ流体デバイスの表面が剛性である、構造物。
【請求項１５】
請求項８に記載の構造物であって、ここで、前記高くなったリムが剛性材料を備え、そして、前記ミクロ流体デバイスの表面が可撓性である、構造物。
【請求項１６】
ミクロ流体デバイスを液体材料でプライミングする方法であって、該方法は、以下：
ミクロ流体デバイスの上側表面の上の複数のウェルに液体材料を装填する、工程；
ホルダーピースを該上側表面に対して、該ホルダーピースの連続した高くなったリムが該ウェルを取り囲む該上側表面を押すように付勢する工程であって、その結果、その結果、チャンバが、該ウェルの上に作製される、工程；および
陽圧を該チャンバに適用して、該材料を該ウェルからエラストマーミクロ流体構造物の活性領域へと駆動する、工程、
を包含する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、ここで、前記高くなったリムが、前記上側表面と係合するように変形する、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、ここで、前記上側表面が、前記高くなったリムと係合するように変形する、方法。
【請求項１９】
ミクロ流体エラストマーデバイス内のバルブを作動させる方法であって、該方法は、以下：
連続して高くなったリムを有するホルダーピースを、複数のコントロールライン出口を有するミクロ流体デバイスの表面に対して適用して、該出口の上にチャンバを作製する工程；および
陽圧または負圧を該チャンバに適用して、該コントロールライン内の圧力を制御し、それによって、該コントロールラインと連絡する該ミクロ流体デバイスのエラストマーバルブ膜を作動させる、工程、
を包含する、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、ここで、前記高くなったリムが、弾性であり、そして前記表面と係合するように変形する、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、ここで、前記表面が、弾性であり、そして前記高くなったリムと係合するように変形する、方法。
【請求項２２】
２つの流体間の拡散に対する時間的制御を実行する方法であって、該方法は、以下：
ミクロ流体フローチャネルをエラストマー材料内に提供する工程であって、該エラストマー材料の膜部分が、該フローチャネル内に位置づけられて、バルブを規定する、工程；
該膜の１つの側面上の該フローチャネルの第１部分を、第１流体でプライミングする工程；
該フローチャネルの反対側面上のフローチャネルの第２部分を第２流体でプライミングする、工程；および
該エラストマー膜を該フローチャネルの内へそして該フローチャネルの外へと、ある時間にわたって繰り返し動かして、該バルブを通って該第１流体と該第２流体との間での拡散を可能にする、工程、
を包含する、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、ここで、前記エラストマー膜が、該膜に近接して前記エラストマー材料内に位置づけられるコントロール凹部内での減圧に応答して、該フローチャネルの内へそして該フローチャネルの外へと移動する、方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法であって、ここで、前記第１流体が結晶化剤であり、そして前記第２流体が結晶化標的溶液であり、その結果、前記エラストマー膜が、前記フローチャネルの溶液環境を変更して標的物質の結晶化を促進するように繰り返し移動する、方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法であって、ここで、前記第１流体および前記第２流体の合わせた容積が、５０ｎＬ以下である、方法。
【請求項２６】
２つの流体間の濃度勾配を捕獲する方法であって、該方法が、以下：
ミクロ流体フローチャネル内に存在するエラストマー膜の第１側面上に第１流体を提供する、工程；
該エラストマー膜の第２側面上に第２流体を提供する、工程；
該エラストマー膜を該流体フローチャネルから移動させて、該第１流体と該第２流体との間のミクロ流体自由界面を規定する、工程；
該第１流体および該第２流体を、該ミクロ流体自由界面を通って拡散させる、工程；および
該ミクロ流体自由界面から増加する距離で該フローチャネルに沿って位置づけられる一群のエラストマーバルブを作動させて、一連のチャンバを規定する工程であって、該チャンバの該第１流体および該第２流体の相対濃度は、拡散の時間を反映する、工程、
を包含する、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、ここで、前記第１流体が結晶化剤であり、そして前記第２流体結晶化標的溶液であり、その結果、複数の結晶化条件が、前記一連のチャンバ内で作り出される、方法。
【請求項２８】
ミクロ流体デバイスを製造する方法であって、該方法は、以下：
基材の上表面に複数のウェルを形成する、工程；
下表面が、パターン化した凹部を有するように、エラストマーブロックを成形する、工程；および
該成形されたエラストマーブロックの下表面を、該基材の上表面と接触させるように位置づけ、その結果、該パターン化した凹部が、該ウェルと整列して、該ウェルの間にミクロ流体フローチャネルを形成する、工程、
を包含する、方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、さらに以下：
第２エラストマーブロックの下表面が第２パターン凹部を有するように、第２エラストマーブロックを成形する、工程；
該第２エラストマーブロックの下表面を、前記第１エラストマーブロックの上表面と接触させるように配置し、その結果、該第２パターン凹部が、前記第１パターン凹部を通って、それによって、複数の介在するエラストマー膜バルブを規定する、工程、
を包含する、方法。
【請求項３０】
請求項２８に記載の方法であって、ここで、前記凹部が、シリコン基材またはガラス基材の等方性のエッチングまたは異方性のエッチングによって、前記基材中に形成される、方法。
【請求項３１】
請求項２８に記載の方法であって、ここで、前記凹部は、プラスチック基材の射出成形または熱エンボス加工によって、前記基材中に形成される、方法。
【請求項３２】
ミクロ流体デバイスを製造する方法であって、該方法は、以下：
下表面がパターン凹部を有するように、エラストマーブロックを成形する、工程；および
該成形されたエラストマーブロックの下表面を、実質的に平面な基材と接触させて位置づけ、その結果、該パターン化した凹部が、複数のフローチャネルを通って流体連絡する複数のチャンバを規定する、工程、
を包含する、方法。
【請求項３３】
ミクロ流体デバイスを製造する方法であって、該方法は、以下：
基材の上表面に陥凹状のチャネルによって連絡される複数のウェルを形成する、工程；および
エラストマーブロックの下表面を、該基材の上表面と接触させて位置づけて、フローチャネルによって連絡された、複数の囲まれたミクロ流体チャンバを規定する、工程、
を包含する、方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法であって、ここで、前記ウェルおよび凹部が、シリコン基材またはガラス基材の等方性のエッチングまたは異方性のエッチングによって、前記基材中に形成される、方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の方法であって、ここで、前記ウェルおよび凹部が、プラスチック基材の射出成形または熱エンボス加工によって、前記基材中に形成される、方法。
【請求項３６】
標的物質の結晶を形成するための方法であって、該方法は、以下：
エラストマーミクロ流体デバイスの第１チャンバを、第１所定容積の標的物質溶液でプライミングする、工程；
エラストマーミクロ流体デバイスの第２チャンバを、第２所定容積の結晶化剤でプライミングする、工程；および
該第１チャンバを該第２チャンバと流体接触するように位置づけて、該標的物質と該結晶化剤との間の拡散を可能にし、その結果、該標的物質の環境が、結晶の形成を引き起こすように変更される、工程、
を包含する、方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法であって、ここで、前記第１容積および前記第２容積が、前記第１チャンバの寸法および前記第２チャンバの寸法によって予め決定されている、方法。
【請求項３８】
請求項３６に記載の方法であって、さらなる結晶化スクリーニングのための種結晶として使用するために、前記ミクロ流体デバイスから前記結晶を収集する工程をさらに包含する、方法。
【請求項３９】
請求項３６に記載の方法であって、前記結晶の三次元構造を決定するために、前記ミクロ流体デバイス内の該結晶を、Ｘ線照射で照射する工程をさらに包含する、方法。
【請求項４０】
請求項３６に記載の方法であって、前記結晶を照射する前に、前記ミクロ流体デバイスに寒剤を送達する工程をさらに包含する、方法。
【請求項４１】
請求項３６に記載の方法であって、ここで：
前記第１チャンバおよび前記第２チャンバ内の物質の濃度および容積が、前記ミクロ流体デバイス内の複数の結晶化条件のうちの１つを表し；そして
該方法が、該複数の結晶化条件のうちの１つに関連する１セットの条件下で、第２ミクロ流体チップ上で第２結晶化スクリーニングを実行する工程をさらに包含する、
方法。
【請求項４２】
本明細書中に記載の方法。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７Ａ】

【図７Ｂ】

【図７Ｃ】

【図７Ｄ】

【図７Ｅ】

【図７Ｆ】

【図７Ｇ】

【図７Ｈ】

【図８Ａ】

【図８Ｂ】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２Ａ】

【図１２Ｂ】

【図１３Ａ】

【図１３Ｂ】

【図１４】

【図１５Ａ】

【図１５Ｂ】

【図１６】

【図１７Ａ】

【図１７Ｂ】

【図１７Ｃ】

【図１７Ｄ】

【図１８】

【図１９】

【図２０Ａ】

【図２０Ｂ】

【図２０Ｃ】

【図２０Ｄ】

【図２１Ａ】

【図２１Ｂ】

【図２１Ｃ】

【図２１Ｄ】

【図２１Ｅ】

【図２１Ｆ】

【図２１Ｇ】

【図２１Ｈ】

【図２１Ｉ】

【図２１Ｊ】

【図２２Ａ】

【図２２Ｂ】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６Ａ】

【図２６Ｂ】

【図２６Ｃ】

【図２６Ｄ】

【図２７Ａ】

【図２７Ｂ】

【図２８Ａ】

【図２８Ｂ】

【図２９Ａ】

【図２９Ｂ】

【図２９Ｃ】

【図２９Ｄ】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４Ａ】

【図３４Ｂ】

【図３４Ｃ】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５Ａ】

【図４５Ｂ】

【図４５Ｃ】

【図４６】

【図４７Ａ】

【図４７Ｂ】

【図４８Ａ】

【図４８Ｂ】

【図４９】

【図５０】

【図５１】

【図５２】

【図５３Ａ】

【図５３Ｂ】

【図５４】

【図５５】

【図５６Ａ】

【図５６Ｂ】

【図５７】

【図５８Ａ】

【図５８Ｂ】

【図５９】

【図６０Ａ】

【図６０Ｂ】

【図６１】

【図６２Ａ】

【図６２Ｂ】

【図６３Ａ】

【図６３Ｂ】

【図６４Ａ】

【図６４Ｂ】

【図６５】

【図６６】

【図６７Ａ】

【図６７Ｂ】

【図６７Ｃ】

【図６８Ａ】

【図６８Ｂ】

【図６９】

【図７０Ａ】

【図７０Ｂ】

【図７１Ａ】

【図７１Ｂ】

【図７１Ｃ】

【図７１Ｄ】

【図７２Ａ】

【図７２Ｂ】

【図７３Ａ】

【図７３Ｂ】

【図７４Ａ】

【図７４Ｂ】

【図７４Ｃ】

【図７５Ａ】

【図７５Ｂ】

【図７５Ｃ】

【図７５Ｄ】

【図７６Ａ】

【図７６Ｂ】

【図７６Ｃ】

【図７７Ａ】

【図７７Ｂ】

【図７８】

【図７９Ａ】

【図７９Ｂ】

【図７９Ｃ】

【図７９Ｄ】

【図８０】

【図８１Ａ】

【図８１Ｂ】

【図８１Ｃ】

【図８２】

【公開番号】特開２００９−１４８６（Ｐ２００９−１４８６Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９０３２９（Ｐ２００８−１９０３２９）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【分割の表示】特願２００２−５７９７６９（Ｐ２００２−５７９７６９）の分割
【原出願日】平成１４年４月５日（２００２．４．５）
【出願人】（５９８１２８４２１）カリフォルニア　インスティチュート　オブ　テクノロジー (26)
【出願人】（５０００２５５０３）ザ　リージェンツ　オブ　ザ　ユニバーシティ　オブ　カリフォルニア (26)
【Ｆターム（参考）】