【手続補正書】
【提出日】平成17年2月28日(2005.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体用電気化学的検定装置において、
マイクロ流体操作を可能とすべくシールされた少なくとも一個のマイクロ構造を保有する少なくとも一個のマイクロチップであって、上記マイクロ構造内へ流体サンプルを取り込み且つ／又は該マイクロ構造から流体サンプルを吐出し得る尖端部と；マイクロ流体接続端部と；前記マイクロ構造内に存在する流体に直接的に接触するように上記マイクロ構造に一体化された少なくとも一つの電極と；を有する少なくとも一個のマイクロチップと、
上記マイクロ構造の上記マイクロ流体接続端部と連通すると共に上記マイクロ構造に対して流体を圧入、吸引または遮断し得るマイクロ流体制御ユニットと、
上記少なくとも一つの一体化電極を介して、前記少なくとも一つの電極の局所的位置において前記流体の存在、不存在、速度または流動を監視するようになっている電気化学的ユニットとを具備し、それにより、元位置の電気化学的監視作用から得られる信号が最終検定結果をチェック、較正または修正する役目を果たすようにしたマイクロ流体用電気化学的検定装置。
【請求項２】
前記電気化学的ユニットは、ポテンショスタット、電源、インピーダンスもしくは導電性測定デバイスまたはコンピュータを備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
一個もしくは複数個のマイクロチップ内に配備されることで一個より多い当該マイクロ構造内における同時的な電気化学的測定を許容する複数のマイクロ構造を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記電気化学的ユニットは還元および／もしくは酸化により分子を検出し得る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記電気化学的ユニットは分子の界面動電的圧送を誘起し得る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記マイクロ流体制御ユニットはポンプもしくは定液量吸引システムを備える、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記マイクロ流体制御ユニットと前記少なくとも一個のマイクロ構造の前記マイクロ流体接続端部との間に配設されたバルブを更に備えて成る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも一個のマイクロチップはポリマ、ガラス、石英もしくはその組み合わせから作成される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも一個のマイクロチップは使い捨て式である、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一個のマイクロチップは、レーザ光融除、射出成形、エンボス加工、プラズマ食刻、弾性材鋳造、シリコーン技術もしくはそれらの組み合わせにより生成される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一個のマイクロチップの外側に配設されると共に該マイクロチップとインタフェースされる検出器を更に備えて成る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出器は光電子増倍管、質量分光計もしくは核磁気共鳴（ＮＭＲ）システムである、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記マイクロ構造はマイクロチャネル、または、相互接続されたマイクロチャネルのネットワークもしくは配列を備える、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記マイクロ構造をシールすべく該マイクロ構造に対してポリマ層が積層もしくは接着される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
複数のマイクロチャネルが単一のマイクロチャネルへと収束する様に相互接続された複数のマイクロチャネルの機構を備え、
上記機構は、単一のマイクロ構造尖端および複数のマイクロ流体接続端部、または、複数のマイクロ構造尖端および単一のマイクロ流体接続端部を備える、
請求項１３に記載の、または、請求項１３に従属する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記相互接続された各マイクロチャネルは同一平面内には配設されずに３次元で作製される、請求項１３に記載の、または、請求項１３に従属する請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記マイクロ構造の壁部の少なくとも一部は、化学的、生物学的もしくは物理的な手段により、または、孔質材料の配備により、または、これらの任意の組合せにより改変される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記マイクロ構造は固相を備える、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記固相は分子、メンブレン、ゲル、ゾル／ゲルもしくはビーズから成る、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記マイクロ構造の壁部の前記少なくとも一部に対し且つ／又は前記メンブレン、ゲル、ゾル／ゲルもしくはビーズに対して接合された分子を更に備えて成る、請求項１７、１８および１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記分子は、蛋白質、ペプチド、抗原、抗体、酵素、オリゴヌクレオチド、核酸配列、ハプテンまたはそれらの組み合わせである、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記分子は、物理的もしくは化学的吸着により、共有結合により、または、それらの組み合わせにより接合される、請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記メンブレンは２つの溶液もしくは相を物理的に分離する、請求項１９乃至２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記尖端は前記マイクロチップの縁部に形成される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記尖端は角錐形状、平行六面体形状または円錐形状である、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記尖端は電子噴射を生成し得る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記尖端は流体リザーバ内に一体化されまたは流体リザーバにより囲繞される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記尖端は電極を備える、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記支持手段は前記マイクロ流体接続端部と前記マイクロ流体制御ユニットとの間の液密接続を確実にする挟持システムを備える、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
当該装置および／もしくは前記マイクロチップは手動によりまたは自動化デバイスのいずれかによりｘ、ｙおよび／またはｚ方向に変位され得る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記マイクロ構造尖端の配向角度を変更すべく前記手動もしくは自動化デバイスは上記マイクロチャネルの配向の改変を許容する、請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
温度制御ユニット、（ファラデー・ケージなどの）電気分離チャンバおよび／もしくは蒸発防止用湿度制御チャンバを更に備えて成る、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記電気化学的ユニット、前記マイクロ流体制御ユニットおよび前記支持手段は携帯システムを提供すべく単一プラットフォームへと一体化される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
コンピュータに対して更に接続され且つ／又は一体化される、先行請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
先行請求項のいずれか一項に記載の装置を用いて、マイクロ構造における流体の存在、不存在、速度または流動を元位置で電気化学的に監視することによってマイクロ流体検定を行う方法において、
（ａ）前記マイクロ構造尖端に接触してサンプルを載置する段階と、
（ｂ）毛細管作用により、または、前記マイクロ流体制御ユニットを以て上記サンプルを圧送もしくは吸引することにより、上記マイクロ構造を上記サンプルで充填する段階と、
（ｃ）上記マイクロ構造内における上記サンプルを圧入、吸引または遮断するために上記マイクロ流体制御ユニットを用いる段階と、
（ｄ）前記マイクロ構造に一体化された前記少なくとも一つの電極によって、前記マイクロ構造における流体の存在、不存在、速度または流動を元位置で電気化学的に監視することを実施するために前記電気化学的ユニットを駆動する段階と、
（ｅ）前記少なくとも一つの電極の局所的位置において流体の存在、不存在または流動をチェックするために、もしくは前記マイクロ流体検定の前記最終結果を較正または修正するために、段階（ｄ）において得られた電気化学的信号を用いる段階と、
（ｆ）選択的に、上記段階（ａ）乃至（ｅ）を反復する段階と、
を含む方法。
【請求項３６】
前記マイクロ流体制御ユニットを用いて前記マイクロ構造内には複数のサンプルおよび／もしくは他の溶液が導入される、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記他の溶液は洗浄溶液、緩衝溶液および／もしくは試薬液である、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記サンプルまたは前記他の溶液に対して電気活性種を付加する段階と、
前記マイクロ構造の少なくとも一部に沿う抵抗またはインピーダンスなどを測定し、または、上記電気活性種の還元および／もしくは酸化から帰着する電流の生成を測定するなどして、電気化学的測定を実施することにより上記電気活性種のマイクロ流体を監視する段階と、
を更に備えて成る、請求項３５乃至３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記電気化学的検定は前記マイクロ構造内の前記マイクロ流体を監視するのに使用される請求項３５乃至３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記マイクロ流体を電気化学的に監視することが、最終検定結果の内部較正としての役目を果たす請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
マイクロ流体の電気化学的監視の間、および／または最終マイクロ流体検定結果の修正の間に獲得されたデータをソフトウェアが処理することで最終的検出信号の前記内部較正が実施される、請求項３５から４０のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
前記マイクロ構造尖端を溶液リザーバと接触させることでサンプルおよび／もしくは別の溶液の取り込みもしくは吐出を可能とする段階を更に備えて成る、請求項３５乃至４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記マイクロ構造尖端は定液量吸引デバイスの使い捨て部分として用いられる、請求項３５乃至４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
毛細管作用による前記マイクロ構造内へのサンプルの充填は、前記マイクロ流体制御ユニットより、または、前記マイクロ構造尖端における疎水性障壁の存在により防止される、請求項３５乃至４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記尖端は電子噴射を生成すべく用いられる、請求項３５乃至４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記マイクロ構造内に含まれた前記サンプルまたは前記他の溶液を、クロマトグラフ、分光計、ゲル、カラム、選択性メンブレン、フィルタまたは電気泳動分離装置などの、精製、分離および／もしくは検出デバイスへと注入する段階を更に備えて成る、請求項３５乃至４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記マイクロ構造内で実施される検定もしくは反応は、光吸収、（蛍光、生体発光、化学発光、電気化学発光などの）発光、電気化学もしくは質量分光測定を用いて検出もしくは追随される、請求項３５乃至４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
化学的および／もしくは生物学的な分析および／もしくは合成を実施する、請求項３５乃至４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
質量分光測定分析で用いられる、請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
前記装置は、電子噴射の生成による質量分光計への注入に先立ち、または、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）用プレート上への前記サンプルの供給に先立ち上記サンプルを脱塩する手段を備える、請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
臨床的、人的もしくは獣医学的な試験管内および／もしくは生体内の診断を実施する、請求項４８または４９に記載の方法。
【請求項５２】
免疫学的検定を実施する、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
物理化学的検定、毒物的検定、親和力検定、微生物学的検定および／もしくは細胞検定を実施する、請求項４８または４９に記載の方法。
【請求項５４】
親油性測定、イオン移動反応、溶解度検定および／もしくは浸透性試験を実施する、請求項４８または４９に記載の方法。
【請求項５５】
コンビナトリアル・ケミストリにより合成を実施する、請求項３５乃至５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
全自動化された分析および／もしくは合成を実施する、請求項３３乃至５５のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
別の見地において本発明は、（ａ）上記マイクロチップを上記支持手段内に載置する段階と、（ｂ）上記マイクロ構造尖端に接触させてサンプルを載置する段階と、（ｃ）毛細管作用により、または、上記マイクロ流体制御ユニットを以て上記サンプルを圧送もしくは吸引することにより、上記マイクロ構造を上記サンプルで充填する段階と、（ｄ）上記マイクロ構造内における上記サンプルを圧入、吸引または遮断するために上記マイクロ流体制御ユニットを用いる段階と、（ｅ）還元もしくは酸化もしくはイオン移動反応を実施するために導電率および／もしくは電力を用いて電気化学的検定を実施すべく、または、導電率測定および／もしくはインピーダンス測定を実施すべく、または、溶液内に電界を生成すべく、または、上記の任意の組合せを実施すべく、上記電気化学的ユニットを起動する段階と、（ｆ）選択的に、上記段階（ｂ）乃至（ｅ）を反復する段階と、を備えて成る装置を用いて電気化学的検定もしくは反応を実施する方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
”マイクロ流体制御ユニット（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）”または”定液量吸引デバイス（ｐｉｐｅｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）”という語句は、管もしくは毛細管を備えたデバイスであって、対流、泳動［ｍｉｇｒａｔｉｏｎ］またはそれらの組み合わせにより非乱流分子流束の生成を可能とするデバイスを意味し；上記マイクロチップとマイクロ流体制御ユニットとの間の接続は、上記マイクロ構造の接続端部に関する整列位置にマイクロ流体接続部を載置すべく上記マイクロチップを挟持することで行われ得るものであり；上記マイクロ流体制御ユニットは、反応または待ち時間の間に必要とされた場合に溶液を制御的に吸引もしくは圧入して分子の流束を生成し且つ／又は上記小型化構造内の溶液を遮断し得る手段を提供する。上記マイクロ流体制御ユニットはまた好適には、反応もしくは検定を実施するために必要な試薬、ならびに、遮断剤、緩衝溶液、洗浄溶液などを収納する溶液リザーバにも連結され得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
一定の実施例において試薬３１乃至３４は、接続管（１０’）の端部にてまたは上記マイクロ構造内の所望位置などにて当該ビーズを充填すべく、上記マイクロ流体制御ユニットにより圧送されるビーズを含み得る。これらのビーズは、種々の物理化学特性を有し得ると共に、該ビーズの用途に依存して所定分子により官能化もされ得る。斯かるビーズ付加は好適に、特にこれらのビーズに予め接合された分子により、たとえば溶液を脱塩すべく、親和性反応を実施すべく、または、コンビナトリアル・ケミストリにより化合物を合成すべく使用され得る。一定用途においては、濾過を可能とすべく、または、吸着、脱離、脱塩、免疫的捕捉、酵素検定などの種々の反応を可能とすべく、接続管（１０’）とマイクロ構造の接続末梢部（４）との間にはメンブレンも載置され得る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
【図１】本発明に係るマイクロチップおよびマイクロチャネル構造および接続部の幾つかの例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る装置の概略的側面図（Ａ）および概略的平面図（Ｂ）である。
【図３】試薬の吸引とｘ、ｙおよびｚ方向における上記マイクロチップの変位との両者を許容する自動化システムに接続された一連のマイクロチャネルを備えた本発明の実施例に係る装置の概略図である。
【図４】本発明の実施例に係る装置内に載置されたマイクロチップ内で実施されるサンドイッチ型免疫学的検定法の原理の概略図である。
【図５】本発明の実施例に係る装置を用いて一連のマイクロチャネルを質量分光計にインタフェースする様式の概略図である。
【図６】溶液リザーバ１８（此処ではマイクロ滴定プレート）内に載置されたサンプルを取り出すべく用いられる本発明の実施例に係る装置の一連の写真である。
【図６Ａ】Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（登録商標）システム内に支持された一連の８個のマイクロ構造から成るマイクロチップを備えることで、該マイクロチップ上に一体化された電気パッド１５により（不図示の）電気化学的ユニットに接続され得ると共に小径接続孔１０および管材１０’により（部分的にのみ示された）マイクロ流体制御ユニットに接続され得る装置の概略図である。
【図６Ｂ】マイクロチップと、電気化学的ユニットおよびマイクロ流体制御ユニットに対する接続システムの拡大図である。
【図６Ｃ】図６Ａおよび図６Ｂにおける上記装置の同一部分であるが所望サンプルを取出すべくマイクロ構造尖端３が溶液リザーバ内に貫通した位置とされた同一部分を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ａおよび図６Ｂにおける上記装置の同一部分であるが所望サンプルを取出すべくマイクロ構造尖端３が溶液リザーバ内に貫通した位置とされた同一部分を示す図である。
【図７】当該マイクロチップの頂部にマイクロ構造尖端を有すると共にリザーバにより囲繞されたマイクロチップを備える本発明の実施例に係る装置の写真である。
【図８】Ａ）リザーバにより囲繞されたマイクロ構造尖端を有するマイクロチップを、（不図示の）電気化学的ユニットに対して接続し、且つ、種々の溶液もしくは空気３１乃至３４をマイクロ構造に対して圧送、吸引もしくは遮断するマイクロ流体制御ユニット１１に対して接続する段階と、Ｂ）溶液リザーバ２８内にサンプルを装填する段階と、Ｃ）上記マイクロ流体制御ユニットを用いて毛細管現象もしくは吸引のいずれかによりサンプル溶液を上記マイクロ構造に充填して最終的にサンプル溶液を上記マイクロ構造内に温置させる段階と、Ｄ）空気もしくは溶液３１のいずれかを上記マイクロ構造内へと圧送することでリザーバ２８内へとサンプル溶液を排出し且つ接続管１０’をひとつのもしくは一連の溶液３２乃至３４で充填することにより上記マイクロ構造を完全排出する段階と、Ｅ）これらの溶液を上記マイクロ構造内に供給する段階と、Ｆ）（上記マイクロ構造内へのひとつもしくは全ての溶液３１乃至３４の圧送の間、または、上記マイクロ構造内でこれらの溶液のひとつもしくは各々を順次に遮断すると同時に）電気化学的検定を実施する段階と、を備える本発明の実施例に係る装置により実施される多段階検定の操作シーケンスを示す図である。
【図９】図８に示されたシーケンスと同様に本発明の実施例に係る装置により実施される多段階検定の操作シーケンスであるが、マイクロ構造尖端はサンプル溶液と接触されると共に、選択的に、最終段階は電子噴射２６の生成により分析対象物溶液を質量分光計２５内に供給する段階から成るという操作シーケンスを示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る装置により実施される電気化学的検定の結果の一例であって、上記マイクロ流体制御ユニットにより制御される溶液流の精度を決定すべく電気化学的信号が如何に使用され得るかを示す図であり；この図は、図３に示されたマイクロチャネルを用いた１０ｍＶ／ｓでの強制対流下における５００μＭのフェロセン・メタノールの検出の周期的ボルタンメトリ変化過程を示しており；挿入図は０．２乃至１２０μＬ／ｈの流速に対する３００ｍＶにおけるプラトー電流の変化過程を示している。