(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の対向表面を備え、前記第１の表面上にマイクロチャネルが設けられる基板と、該基板の前記第１の表面に重ねられ、前記マイクロチャネルと協働して分離区画の少なくとも一部を画定するカバー手段とを含む、試料の分離分析に使用される略細長板状の小型化カラムにおいて、
前記基板は、シリコン又は二酸化ケイ素材料以外のポリマー又はセラミックでレーザ切削可能な材料から選択され、且つ前記マイクロチャネルは、前記基板をレーザ切削することにより形成され、前記分離区画内を液体試料が通過できるよう構成するとともに、板状の前記小型カラムの対向する表面のいずれかに、前記分離区画との間で前記液体試料を通過可能とする入口ポート及び出口ポートが開口して設けられ、該入力ポート及び出力ポートの組み合わせは前記小型化カラムの長さ方向の一側に偏って位置し、他側に前記分離区画を通過する試料を検出する検出手段を備えることを特徴とする小型化カラム。
【請求項２】
前記カバー手段は、前記基板と別体のカバー板、又は前記基板と一体にして折り曲げにより重ねられた他の基板のいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の小型化カラム。
【請求項３】
前記基板の第２の対向表面に、更に他のマイクロチャネルが形成され、他のカバー手段と協働して他の分離区画が画定され、両分離区画間は、前記板状の小型化カラムの厚さ方向に延びるコンジット手段により連絡されることを特徴とする、請求項１に記載の小型化カラム。
【請求項４】
前記検出手段は、光学的検出経路、又は前記分離区画近傍に位置する電気的連絡経路を含むことを特徴とする、請求項１に記載の小型化カラム。
【請求項５】
略平坦な対向表面を有する基板を提供する工程と、前記基板の表面の少なくとも一部にマイクロチャネルを形成する工程と、前記基板の前記表面上にカバー手段を所望の位置に位置合わせして固定し、前記マイクロチャネルと協働して分離区画を画定する工程とを有する分離分析に使用される略細長板状の小型化カラムの製造方法において、
前記基板を、シリコン又は二酸化ケイ素材料以外のポリマー又はセラミックでレーザ切削可能な材料から構成し、前記マイクロチャネルをレーザ切削により形成して、前記分離区画内を液体試料が通過可能となるようする工程と、
前記小型カラムの対向する表面のいずれかに前記分離区画との間で前記液体試料を通過可能とする入口ポート及び出口ポートを、該入口ポート及び出口ポートの組み合わせが前記小型化カラムの長さ方向の一側に偏った位置に開口するよう設ける工程と、
前記分離区画を前記小型化カラムの他側に形成する工程と、
前記分離区画の近傍に、該分離区画内を通過する試料を検出する検出手段の少なくとも一部を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項６】
前記基板又は前記カバー手段の少なくとも一方に、前記液体試料が通過可能な入口ポート、出口ポートを形成する工程を更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記分離区画を画定する工程は、前記検出手段の一部として前記分離区画の一部に光学的検出経路を構成する工程を含むことを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項８】
前記マイクロチャネルを形成する工程では、前記基板の両対向表面に一対のマイクロチャネルを形成し、前記カバー手段を固定する工程では、一対のカバー手段により一対の分離区画を画定し、
前記検出手段の一部を形成する工程は、前記基板に、前記一対の分離区画間を連絡するコンジット手段を形成し、該コンジット手段を光学的検出経路として使用可能とする工程を更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項９】
前記検出手段の一部として、前記分離区画近傍に電気的連絡経路を形成する工程を更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記基板に折曲げ手段を形成して前記基板の一部にカバー手段を画定する工程を更に含み、
前記カバー手段を固定する工程は、折曲げ手段の位置で前記基板を折り曲げて前記基板同士を重ねる工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の製造方法。
【請求項１１】
略平坦な対向表面を有する基板を提供する工程と、前記基板の表面の少なくとも一部にマイクロチャネルを形成する工程と、前記基板の前記表面上にカバー手段を所望の位置に位置合わせして固定し、前記マイクロチャネルと協働して分離区画を画定する工程とを有する分離分析に使用される略板状の小型化カラムの製造方法において、
前記基板を提供する工程は、レーザ切削又はLIGAプロセスのいずれかの手法を用いて制作した原型を用いて型挿入物を製造する工程と、前記型挿入物を用いて成形技術により、シリコン又は二酸化ケイ素材料以外のポリマー又はセラミックでレーザ切削可能な材料から前記基板を製造し、前記分離区画内を液体試料が通過できるよう前記マイクロチャネルを成形により画定する工程を含み、
さらに、前記小型カラムの対向する表面のいずれかに前記分離区画との間で前記液体試料を通過可能とする入口ポート及び出口ポートを、該入口ポート及び出口ポートの組み合わせが前記小型化カラムの長さ方向の一側に偏った位置に開口するよう設ける工程と、
前記分離区画を前記小型化カラムの他側に形成する工程と、
前記分離区画の近傍に、該分離区画内を通過する試料を検出する検出手段の少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、概して、液相分析のための小型化平坦カラム技術に関し、より詳細には、レーザ切削（アブレーション）技術を使っての新規の分離支持媒体におけるマイクロストラクチャーの組立に関する。本発明の下に作られるマイクロストラクチャーは、液相状態の小溶質及び／又は巨大分子状溶質について実行され、かつクロマトグラフィー又は電気泳動的分離手段、又は両者の組合せを採用してよい液相分析の任意の分析システムにおいて用途を見い出すものである。
発明の背景
試料分析の計装において、特に液体クロマトグラフィー及び毛管電気泳動システムのような分離システムにおいては、一般的に、寸法が小さいほど性能特性が改善され、かつ同時に生産及び分析費用が低減されることになる。これに関連して、小型化分離システムによってより効率的なシステム設計が実現され、結果として計装サイジングの減少により諸経費をますます低減し、加えて、分析速度を上げ、試料と溶媒の消費量を減じかつ高い分析効率を上げることが可能となる。
液相分析のための小型化を志向した、いくつかのアプローチ、引抜き融解石英毛管（延伸石英キャピラリー）を利用する従来のアプローチ、及びシリコンのマイクロマシーニングを使う進展中のアプローチ、が当分野で開発されている。小型化技術において従来より一般的に考えられていることは、通常、分離システムの寸法の低減を目指す何らかの処理である。
従来の小型化技術では、計装は寸法が削減されたのではなく、むしろ顕著に削減されたのは分離区画の寸法である。一例として、マイクロカラム液体クロマトグラフィー（μLC）が説明されており、この場合、ほぼ4.6mmという直径の従来型カラムに比べ100〜200μｍの直径を有するカラムが採用されている。
小型化を目指す別のアプローチは、直径25〜100μｍのキャピラリーで実施される分離技術を伴う電気泳動法（CE）の応用であった。CEは様々な大小の溶質の分離方法として有用なものであることが立証されている。J.Chromatogr.218:209（1981）;Analytical Chemistry 53:1298（1981）。対照的に、ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動法は、元来、直径1mmの管で実行された。上述の“従来型”の両小型化技術（μLCとCE）は、液相分析システムの化学部分の寸法を削減するための最初の重要な処理法を象徴するものである。しかし、前述の従来型小型化デバイスでの実験の実施は、原理的に小型化の利点を立証する一助になったが、それでもこれらの技術に固有のいくつかの主要な問題が残される。
例えば、従来の電気泳動技術には実質的な検出限界である。例えば、CEでは、一般に、光検出が単一経路検出技術によってオンカラム（on−column）で実施されており、この場合、電磁エネルギーは試料中を通過し、光ビームはキャピラリー軸に直角に進みかつ一度だけキャリラリーを横切る。従って、従来型のCEシステムでは、検出経路長は、本質的にキャピラリーの直径で限定される。
下記の関係によって、経路長に対する吸光度に関するベール（Beer）の法則、
Ａ＝ε×ｂ×Ｃ
が与えられる。ここで、
Ａ＝吸光度
ε＝モル吸光計数（l/m・cm）
ｂ＝経路長（cm）
Ｃ＝濃度（m/l）
である。これにより、25μｍのキャピラリー中の試料の吸光度（Ａ）は、典型的にUV/Vis分光に用いられるような在来型の1cmの経路長セルにおけるものより400倍小さい率になることが容易に分かる。
この重大な検出限界を考え合わせて、検出経路長を拡大し、従ってCEシステムの分析感度を向上させるための多数の試みが従来技術で採用されてきた。Gordonに対する米国特許第5,061,361号では、検出点で気泡を形成するキャピラリーフローセルの顕微操作を伴う対処法が記載されている。Chervetに対する米国特許第5,141,548号では、形状がＺ型のキャピラリーを用いて、そのＺの延長部分を横切って検出を実行する方法が記載されている。さらに別のアプローチでは、キャピラリーの主軸に沿った検出（軸ビーム検出）により経路長を増やそうとしている。Xi等、Analytical  Chemistry  62:1580（1990）参照。
Wangに対する米国特許第5,273,633号では、CEでの拡大検出経路長に対するさらに進んだアプローチが記載されており、この場合はキャピラリーの外側に反射表面を設け、標記システムはさらに入射窓とその入射窓の下流に出口窓を包含するものである。Wangによれば、入射窓に入る光は、多重内部反射によってキャピラリー部分を通過し、その後で出口窓を通過して検出されるもので、標記多重内部反射によって経路長の有効な延長が行われる。前述のアプローチの各々は経路長を拡大するという問題を目指しているが、各アプローチはキャピラリーの事後加工又はそうでなければ分析コストの増大を伴うことで制限される。
小型化に対する現行アプローチの第２の主な欠点は、通常、CE及びμLCシステムに用いられているシリカ、石英（クォーツ）又はガラスのような二酸化ケイ素（SiO2）基板の化学活性と化学的不安定性とを伴うことである。より詳細には、二酸化ケイ素基板は、その高エネルギー表面で特色づけられ、かつ多くの化合物を激しく、塩基類を最も顕著に吸収する。分離システムにおける二酸化ケイ素材料の使用は、SiO2材料の溶解が（7.0を上回るpHの）塩基状態で増大するという、それらの基板の化学的不安定性によりさらに制限される。
二酸化ケイ素材料固有の化学活性から生ずる諸問題を避けるために、従来の分離システムはキャピラリー壁のシリカ内面に対して化学的改質を試みてきた。一般に、そのような事後形成改質は、例えば、Si−Ｏ−Si−Ｃ結合を作るためにシリル化剤を用いてキャピラリー表面に所望の表面処理物を結合するために、界面層を準備しなければならないので困難である。前述の改質は、キャピラリー表面による溶質分子の不可逆吸着を減少できるが、それでもこれらのシステムは7.0以上のpHでのSi−Ｏ−Si結合の化学的不安定性という問題を抱える。従って、SiO2材料の化学的不安定性は主要な問題として残ることになる。
しかし、SiO2基板の化学的性質に関して諸欠点が認識されても、これらの材料は、それらのもつ望ましい光学特性の故に、分離システムに依然として用いられている。この点に関して、二酸化ケイ素に比して優れた化学特性を示す可能な置換材料は、それらも検出が不可欠のUV領域において高い吸収性をもつことから一般に制限される。
在来型のμLC及びCEの技術に現存する、いくつかの実質上の限界を避けるために、さらには分離システムの寸法のより大幅な削減をも可能にするため、キャピラリー分離のマイクロストラクチャー（微細構造）を有する平坦化システムの実現を目指す傾向があった。この点に関して、マイクロマシーニング又はマイクロリソグラフィー技術によるケイ素のマイクロストラクチューの組立てに関連した小型化分離システムの製造法が記述されている。例えば、Fan等、Anal.Chem.66（１）:177〜184（1994）;Manz等、Adv.Chrom.33:1〜66（1993）;Harrison等、Sens.Actuators,B10（２）:107〜116（1993）;Manz等、TrendsAnal.Chem.10（５）:144〜149（1991）；及びManz等、SensorsandActuatorsB（Chemical）B1（１〜６）:249〜255（1990）を参照。
シリコンで分離システムを作るのにマイクロマシーニング技術を用いることで該システムの大量生産ができるという実用的利点がもたらされる。この点に関して、シリコンのような平坦材料のマイクロマシーニングを含む、マイクロエレクトロニクス工業で開発された多数の確立技術が現存しており、これは小型化に対する有用でかつ十分受け入れられるアプローチを提供するものである。シリコン又はボロシリケートガラスのチップ上に小型化分離デバイスを組立てるための前述のマイクロマシーニング技術の利用例は、Clark等に対する米国特許第5,194,133号;Miura等に対する米国特許第5,132,012号;Paceに対する米国特許第4,908,112号；及びSethiに対する等米国特許第4,891,120号に見い出すことができる。
小型化分離システムを作るためのシリコン基板のマイクロマシーニングは、多数の三次元構造を作り込むための薄膜堆積、フォトリソグラフィー、エッチング及びボンディング技術の組合せからなる。シリコンは高い強度と硬度特性を示しかつマイクロマシーニングされて数ミクロンオーダーの寸法を有する構造を提供し得るという理由から、上記の点に関してシリコンは有用な基板となる。
シリコンのマイクロマシーニングは単一表面における小型化システムの組立には有用であったが、小型化分離システムの分析装置部分を作り出すのに、このアプローチを用いることに対しては顕著な欠点がある。
第１に、シリコンのマイクロマシーニングは、エッチングかもしくは加工した２つの部分品間に高度の軸一致性を生じ難い。このことはマイクロマシーニングで形成された分離チャネルの対称性と形状にマイナスの影響を及ぼし、それがまた分離効率に影響することがある。第２に、マイクロマシーニングしたシリコン表面の封止（シーリング）は、一般に、液相分析で課せられる分離条件によって侵されがちな接着剤を用いて実施されることである。さらに、酸化条件下で、シリコン表面がシリコンチップ基板上に形成されることである。よって、シリコンのマイクロマシーニングもSiO2の化学作用によって根本的に制限される。従って、慣用の小型化及びシリコンマイクロマシーニング技術がもつ固有の欠点を避けることができる改善された小型化分離システムに対する要請は残存するのである。
発明の概要
本発明は、液相分析システム用の小型化平坦カラムデバイスに関する。本発明の主要な目的は、実質的に平坦な基板にレーザ切削された小型化カラムデバイスを提供することにあり、この場合、該基板は、シリコン及び従来の二酸化ケイ素を素地としたデバイス基板で経験される固有の化学活性とpHの不安定性を避けるべく選択した基板である。
本発明は、また、小型化平坦カラムデバイスに作り込まれ、それによって液体試料中の成分の精密なオンカラム分析又は検出が可能となる検出手段の装備に関する。本発明の関連目的としては、従来技術に比して極めてコンパクトな形でデバイス中に設けられた検出手段を有する液相分析用カラムデバイスを実現することである。さらに別の目的とするところは、小型化平坦カラムデバイスに切削され、かつ実質的に改善された検出経路長を有する光学式検出手段を提供することにある。さらに別の目的は、分離区画に沿う特定位置の試料と連絡する多重検出技術を使って分離された被検体を検出するために、液体試料に対する同時検出を可能にする複数の検出手段を提供することにある。
本発明のさらに別の態様では、試料注入を含む液体操作のための改良型装置を特徴とするデバイスが提供される。関連態様において、種々の外部液体容器とインタフェースできる装置を有する小型化カラムデバイスを提供する。特定の実施例においては、平坦構造体に容易に適用される種々の注入法、例えば、加圧注入、流体力学的注入又は動電学的注入を可能にするシステム設計が提供される。
本発明のさらに別の関連目的は、単一の平坦表面に完全に包含される小型化全化学分析システム（μ−TAS）を実現することである。特に、本発明による小型化システムは、技術者の操作と介入を軽減した複雑な試料の処理、分離、及び検出を実行できるものである。従って、本発明は、工業化学、生物学、生化学及び医学的諸処理において成分の監視及び／又は分析における重要な用途を見い出すものである。
本発明の特に有利なところは、分離システムの分析部分に関して所望の属性を有する様々な種類のポリマー及びセラミツク基板に小型化カラム群を作り込むのにシリコンマイクロマシーニング技術やエッチング技術以外の諸プロセスを利用することである。より詳細には、ここでは、レーザ切削法を使って基板に構成成分のマイクロストラクチャーを切削することにより小型化平坦カラムデバイスが形成される。１つの好ましい実施例では、小型化カラムデバイスは、その上にレーザ切削されたマイクロストラクチャーを有する実質上平坦な２つ半分部分を与えることによって形成され、その２つの半分部分が互いに折り重ねられるときに高度の対称性と軸一致性を特徴とする分離区画を定めるものである。
本発明に従って小型化デバイスを形成するためにレーザ切削技術を使うことで、シリコン又は二酸化ケイ素材料に諸システムを形成するのに用いられる従来のエッチング及びマイクロマシーニング技術に勝るいくつかの利点が与えられる。第１に、レーザ切削プロセスに対して精密なコンピュータ化制御を適用できるためマイクロストラクチャーの形成を優れた精度で実行でき、従って、諸構成部品によって形成される構造において高度のアライメントが可能となる。レーザ切削プロセスはまた、エッチング中にマスキングの下をくり抜いて、湾曲側面と平坦底部を有する非対称構造を生ずるかも知れないマイクロリソグラフィー等方エッチング技術で経験される諸問題を避けるものである。
レーザ切削はさらに部品寸法を大幅に縮小したマイクロストラクチャーの生成を可能にするものである。この点に関して、本発明によって形成されるマイクロストラクチャーは従来のエッチング技術を使って可能なのもより数桁高いアスペクト比（縦横比）を有することができ、従って、該デバイスにおいて高い分離能力を実現できる。ポリマーのような基板にマイクロストラクチャーを形成するのにレーザ切削プロセスを応用すれば、シリコンに諸装置をマイクロマシーニングするような従来のアプローチと比較して組立がより容易になりかつ標記デバイスのユニット当りの製造コストが低減される。本発明の下で低コストのポリマー基板で形成されたデバイスは、実質上使い捨て式の小型化カラムユニットとして使用できるという別の特徴ももつ。
本発明の別の態様では、平坦基板におけるレーザ切削法は、殆ど任意の寸法形状をもつマイクロストラクチャーの形成を考慮している。この特徴は、複雑なデバイス配置の形成を可能にするばかりではなく、さらに、全体寸法が大幅に縮小された小型化全分析システムにおける試料作成、試料注入、後カラム（post−column）反応及び検出手段の集積化をも考慮に入れたものである。
ここで作られるデバイスの分析部分のコンパクト性は、注入、試料操作及び検出のような集積機能を標記デバイスに特異的に作り込んでμ−TASデバイスを実現してよいという特徴と共にさらに、システムのハードウェアの集積化設計を可能にして大幅縮小のシステムの大きさ（foot  print）を達成するものである。
従って、液相分離装置の小型化を目指す従来のアプローチに存在している固有の諸々の弱点と、小型化カラムデバイスを形成するためにシリコン・マイクロマシーニング技術を用いる際の諸問題とが扱われた。それに応じて、本発明は、多数の液体試料について様々な液相分析ができる小型化カラムデバイスを開示するものである。
【図面の簡単な説明】
図1Aは、本発明により構成された小型化カラムデバイスの分解図である。
図1Bは、光学検出手段を含む本発明の好ましい実施例の分解図である。
図２は、図1Aの小型化カラムデバイスの内表面の平面図である。
図３は、図1Aのデバイスの外表面の平面図である。
図４は、図1Aの小型化カラムデバイスの線IV−IVによる側面断面図であり、本発明による分離区画の形成を示す図である。
図５は、単一のフレキシブル基板から構成される図1Aの小型化カラムデバイスの好ましい実施例の平面図である。
図６は、図1Bの小型化カラムデバイスにおける分離区間と光学的検出手段との交差面の縦方向断面図である。
図7Aは、支持基板の２つの対向する平坦表面上に形成されたマイクロチャネルを有する小型化カラムデバイスの第１の側面の分解図である。
図7Bは、図7Aのカラムデバイスの第２の側面の分解図である。
図8Aは、単一のフレキシブル基板から造られた図7Aの小型化カラムデバイスの好ましい実施例の第１の側面の絵画表示である。
図8Bは、図8Aのカラムデバイスの第２の側面の絵画表示である。
図９は、図7Bの小型化デバイスの拡張した光学的検出経路長の線IX−IXによる横方向断面図である。
図10は、第１及び第２の構成要素の半分部分を有する本発明の下で構成された小型化カラムデバイスの平面図である。
図11は、図10のカラムデバイスの絵画図であり、単一デバイスを形成するための要素半分の折曲げアライメントを示す図である。
図12は、図10のデバイスにおける要素半分のアライメントにより形成された分離区画の縦方向断面図である。
図13は、第１及び第２の要素半分上に光学式マイクロアライメント手段を有する本発明のさらに別の好ましい実施例の平面図である。
図14は、図13のカラムデバイスの絵画表示であって、要素半分のマイクロアライメントを示す図である。
図15は、分離区画に関して互いに対向して配置された電気伝達経路の検出手段を含む小型化カラムデバイスの頂上面の平面図である。
図16は、図15の電極装置の絵画的表示である。
図17は、図16示された電極装置の絵画的表示であって、その好ましい高さの特徴構造を示す図である。
図18は、分離区画の第１の側面上に実質的に互いに関して平行に配置された電極装置を含む小型化カラムデバイスの頂上面の絵画的表示である。
図19は、図18の電極装置の絵画的表示である。
図20は、図19に示された電極装置の絵画的表示であって、その好ましい高さの特徴構造を示す図である。
図21は、複数の連続的に配置された環状電極コイルを含む小型化カラムデバイスの頂上図の絵画的表示である。
図22は、環状電極コイルを露出するためにカバー板が取り除かれている図21に類似の絵画的表示である。
図23は、図22の電極の好ましい形成法を明示する絵画的表示である。
図24は、図22の環状電極の絵画的表示であって、分離区画の回りのその共軸的配置を示す図である。
図25は、図22からの環状電極の断面図である。
図26は、検出手段内部に配置された関連導光手段を有する小型化カラムデバイスの分解図である。
図27は、図26のデバイスの分離区画と連絡する自由選択の導光手段の絵画的表示である。
図28は、複数の関連した導光手段を有する小型化カラムデバイスの分解図である。
図29は、図28のデバイスの分離区画と連絡する複数の導光手段の絵画的表示である。
図30は、２つの直交検出経路によって形成された検出交点を有する小型化カラムデバイスの絵画的表示である。
図31は、検出経路によって形成された検出交点とさらに別の互いに直交する関係で配列された検出手段とを有する小型化カラムデバイスの絵画的表示である。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明を詳細に説明するに先立ち、デバイス類及び諸方法は様々に変わってよいという理由から、本発明は、説明されたデバイスの特定構成部品又は説明された諸方法の各処理段階に限定されるものではないと理解すべきである。また、本明細書に用いた専用用語は、特定の実施例を説明することだけを目的としたものであって、制限しようとするものではないと理解すべきである。本明細書と前出の請求の範囲に用いられているように、単数形として表現されているものでも、その関係が別途明確に指図されない限り、複数の関係を含むものと留意すべきである。従って、例えば、単数形での“被検体”に対する引用は、複数の被検体からなる混合物を含み、単数形での“検出手段”に対する引用は１つまたは２つ以上の該検出手段を含む、等々である。
本明細書と前出の請求の範囲において、多くの用語に対して言及がなされ、それらは下記の意味をもつものと定義される。
用語“基板“は、ここでは、UV吸着性があり、レーザ切削ができる材料で、石英（クォーツ）、融解シリカ又はガラス（ボロシリケート）のようなシリコン又は二酸化ケイ素材料でない、任意の材料を指すのに用いる。従って、小型化カラムデバイスは、ここでは、適当な基板、例えば、レーザ切削可能な（ポリイミド及びその類を含む）ポリマー及び（酸化アルミニウム及びその類を含む）セラミックスを使って作る。さらに、小型化カラムデバイスは、ここでは、ラミネートのような複合基板を使って作られる。“ラミネート”は、同一か又は異なった材料の数段の異なった結合層から成る複合材料を指す。１つの特に好ましい複合基板は、DuPont社（Wilmington,Delaware）から市販されているKapton（商標）のようなポリイミドの第１の層が、第２の層であるDuPont社（Wilmington,Delaware）から市販のKJ（商標）として知られている熱接着方式のポリイミド薄層と共押出しされて形成されたポリイミドのラミネートから成る。この熱可塑性接着層は、第１のポリイミド層の一方又は両側に設けてよく、これによって所望の厚みをもつラミネートを作り出すことができる。
本明細書で用いられているように、用語“検出手段”は、当分野で周知の分析検出技術を使って分離区画内部の試料をそれによって人が検出することができる任意の手段、構造又は構成を指す。従って、検出手段は、分離区画と連絡しかつ外部検出装置又はデバイスを分離区画とインタフェースさせてその区画を通過する被検体の検出を可能にする１つ以上のアパチャー、細長いアパチャー又は溝を包含する。
分離区画を通過する液体試料の電気化学的性質の変化は、分離区画を通過する試料と物理的に接触する検出手段を使って検出することができる。１つの実施例では、アパチャー又は溝のような検出手段に電極を内蔵するか又はそれに突合せ連結してよく、それによって電極を試料の流れに直接接触させることが可能となる。分離区画に対して（外部導電回路で接続した）２つの異質の電極を互いに対向させることによって、分離区画に電界を、試料流動方向を横断して、発生させることができ、よって、その区画を通過する被検体の電気化学的検出についての準備手段が設定される。
分離区画を通過する液体試料の電気化学的性質の変化は、分離区画を通過する試料と物理的に接触しない検出手段を使って検出することができる。従って、分離区画を通過する試料の“電気的性質の変化”は、特定試料中の被検体の有無に起因する該試料の導電率、誘導率、もしくはその両方の検出可能な変化を指す。試料の“導電率”は、同試料中の電界に対する電流密度の比を指す。試料の“誘電率”は、試料の誘電定数に真空の誘電率を乗じたものを指し、ここで真空の誘電率（ε０）は、クーロンの法則に現れる定数でセンチメートル−グラム−秒（cm−gr−sec）の静電単位で１の値をもつ。
分離区画を通過する液体試料の電気的性質の変化は、ここでは、液体試料のインピーダンスの検出により測定される。回路の“インピーダンス”又は“電気インピーダンス”は、その回路が交流（“AC"）に対して呈する全抵抗（total  opposition）を指し、複素表示の電流に対する電圧の複素比に等しい。従って、回路が交流に対して呈する全抵抗の大きさは、AC回路における最大電圧の最大電流に対する比に等しい。“電気インピーダンス・メータ”は、与えられた回路における与えられた周波数での電圧対電流の複素比を測定する装置を指す。
電流を搬送及び／又は伝送できる複数の電気的“連絡経路”は、その連絡経路が、組み合って、回路を形成するよう、分離区画に隣り合わせて配置することができる。ここで用いられているように、連絡経路は、ACを発信又は受信できる任意の導電性材料を含む。特に好ましい導電性材料は銅である。従って、１つの実施例では、アンテナ回路（例えば、１対の銅アンテナ）を形成する複数の連絡経路が分離区画に隣り合わせて配置され、それによって、分離区画中を流れる液体試料のインピーダンスの変化に応答する振動電圧をそこを通して流すことができる回路が形成される。“アンテナ”は、交流（AC）信号のような電波を放射及び／又は受信できる装置を指す。“アンテナ回路（antenna  circuit）”は、１つのアンテナを含む完全な電気回路を意味する。“アンテナコイル（antenna  coil）”は、そこを通してアンテナ電流（例えば、AC信号）が流れるコイルを指す。
さらに、分離区画に関して２つの検出手段を互いに対向させて配置することにより、“検出経路”が都合良く形成され、よって、当分野で周知の検出技術を使って分離区画中を通過する被検体の検出が可能となる。
“光学的検出経路（optical  detection  path）”は、電磁放射線がそれによって外部ソースからそれを受ける装置まで進行できる経路を形成する検出手段の構成又は配置を指し、ここで放射線は分離区画を横切りそして分離区画中を流れる試料又は試料中の分離被検体によって影響を受けることになる。光学的検出経路は、一般に、本発明の下で、分離区画に関して１対の検出手段を互いに直接対向させて配置することにより形成される。この構成において、分離区画中を通過する被検体は、分離区画の主軸に直交する（及び、従って電気泳動分離における電気浸透の流れ方向に直交する）放射線の伝達を介して検出することができる。種々の外部光検出技術は、限定されないが、UV/Vis（紫外／可視）、近赤外線、蛍光、屈折率（RI）及びラマン技術を含む光学的検出経路を使って、分離区画と容易にインタフェースされてよい。
ここで用いられているように、用語“透明”は、異なった波長をもつ光を透過できる物質の能力を指し、該能力は、特定物質において１メートルの距離を浸透する放射線についてのパーセントとして評価してよい。従って、本発明に従い、“透明シート”は、対象とする放射線又は粒子の一定の種類に対して透過性である物質のシートとして定義される。光学的検出構成に関連して本発明に特に採用されている透明シートは、限定はされないが、石英（クォーツ）、サファイア、ダイヤモンド及び融解シリカのような物質から作られる。
ここでの試料被検体のUV−可視吸収検出の関連では、用語“経路長”、又は“光学経路長”は、ベールの法則（Beer's  law）から誘導される光学経路長“b"を指し、これは、
Ａ＝log（Ii/If）＝ε×ｂ×Ｃ
で明確に示される。
ここでＡは吸光度、Iiは被検体が無いときに測定された光強度、Ifは被検体中を透過した光強度、εは試料のモル吸光係数（l/m・cm）、Ｃは被検体の濃度（m/l）、及びｂは光学経路長（cm）である。従って、試料被検体のUV〜可視吸収が光学検出経路を介して分離区画の主軸に垂直な経路に沿って光を分離区画中に通すことにより測定される検出構成では、その測定の経路長（ｂ）は、実質的に、分離区画の寸法で定められる。
“検出交点”は、分離区画と連絡する複数の検出手段が分離区画の特定の位置で収れんする構成を指す。この方法では、試料もしくは分離被検体に関して多数の検出技法を検出交点で同時に実行できる。本発明に従い、検出交点は、複数の検出経路が交差するか、又はアパチャーのような検出手段が検出経路と同じ点で同時に分離区画と連絡するときに形成される。従って、試料、もしくは分離被検体を、UV/Visと蛍光との技法、光学的なものと電気化学的技法、光学的なものと電気的技法といった組合せ、又は類似の組合せを使って検出することで、高感度検出情報をもたらすことができる。例えば、Beckers等、（1988）J.Chromatogr.452:591〜600;Brownleeに対する米国特許第4,927,265号参照。
ここで用いられているように、“導光手段”は、光を透過させるために用いることができる透明な物質の実質的に長くて細い線条を指す。本発明の実施上有用な導光手段には、光ファイバ、一体化レンズ構成及びその類がある。特に好ましい実施例では、光ファイバを検出手段とインタフェースさせて当分野で周知の光学的検出技法が使えるようにする。ここでは、用語“光ファイバ”、“光ファイバ導波管”又は“光ファイバ装置”は、単一の光ファイバもしくは保護被覆材料で随意に包装された光ファイバ束を指すのに用いる。適当な光ファイバの基板材料の例には、ガラス、プラスチック、ガラス／ガラス複合及びガラス／プラスチック複合ファイバがある。光ファイバの臨界特性は光信号の減衰である。さらに、化学的センサは、その化学的センサが液体試料の被検体と交差するような方法で光ファイバ導波管に内蔵してよい。該光ファイバの化学的センサに関する構造、性質、機能及び動作詳細は、Hirschfeldに対する米国特許第4,577,109号、Kaneに対する米国特許第4,785,814号、及びBlaylockに対する米国特許第4,842,783号に見い出すことができる。
本発明の実施においてレーザ切削技術を用いれば、従来のシリコン又はガラス基板を素地としたデバイスでは困難であったか又は不可能であった微小規模の構成部品と構造体とのアライメントが高密度でできる。従って、ここで用いられる用語“マイクロアライメント”は、相補的なマイクロチャネル群又はマイクロ区画群相互の、入口及び／又は出口ポートとマイクロチャネル又は分離区画との、検出手段とマイクロチャネル又は分離区画との、検出手段と他の検出手段との、及びその類の高精度アライメントを含む、レーザ切削した特徴構造の精密かつ的確なアライメントを指す。
用語“マイクロアライメント手段”は、ここでは、小型化カラムデバイスにおけるレーザ切削した特徴構造の精密なマイクロアライメントを保証する任意の手段を指すものとする。マイクロアライメント手段は、レーザ切削法によるか又は当分野で周知の成形部品類の別の組立法によって、カラムデバイスに形成してよい。ここに採用し得る代表的マイクロアライメント手段には、構成部品にレーザ切削した複数の共軸配置アパチャー及び／又はカラムデバイス基板における複数の対応する特徴構造、例えば、突起とそれに組み合う凹部、溝とそれに組み合うエッジ部又はその類がある。さらに、構成部品の正確なマイクロアライメントは、基板部分を他の部分の上に乗せ折り重ねて複合した微小規模の区画を形成し、アパチャー又は分離区画を有する検出手段のような特徴構造群をアライニングし、又はマイクロチャネルが微小規模の分離区画を形成できるよう、そこにレーザ切削された少なくとも１つの折曲げ手段を有するフレキシブル基板に小型化カラムを作り込むことによって実行できる。前述の折曲げ手段は、個々の基板に間隔を持たせて切削したミシン目、基板中に部分通路だけを延長できるよう間隔を置いて切削した溝穴様の凹部又はアパチャーの列で作り付けてよい。ミシン目又は凹部は、円形、ダイヤモンド形、六角形又は予定の直線に沿ってヒンジを形成しやすい他の形状を持っていてよい。
用語“液相分析”は、液相中の小さな及び／又は巨大な分子のいずれか又は両方の溶質について実行される任意の分析を指すのに用いる。従って、ここで用いる“液相分析”には、クロマトグラフィー的分離、電気泳動的分離、及び電気クロマトグラフィー的分離が含まれる。
この点に関して、“クロマトグラフィー”プロセスは、一般に、成分の優先分離から成り、逆相、疎水的相互作用、イオン交換、分子ふるいクロマトグラフィー及び類似法を包含する。
“電気泳動的”分離は、実効電荷を有する粒子又は巨大分子の移動を指し、この場合、前記移動は電界によって影響を受ける。従って、電気泳動的分離は、（ポリアクリルアミド、アガロース及びその組合せのような）ゲルを充填したカラムで実施される分離並びに溶体で実施される分離を含むものである。
“電気クロマトグラフィー的”分離は、電気泳動とクロマトグラフィーの両技法の組合せを指す。模範的な電気クロマトグラフィー的分離は、起電力を利用する充填カラム分離（Knox等、（1987）Chromatographia  24:2435;Knox等、（1991）Chromatographia  32:317）、及びミセル電気泳動分離（Terabe等、（1985）Anal.Chem.57:834〜841）を包含する。
用語“推進力（motive  force）”は、液相分析においてカラムに沿って試料の移動を誘発する任意の装置を指し、カラムの任意の部分のわたる電位の印加、カラムの任意の部分のわたる作動圧力の付加又はその任意の組合せを包含する。
用語“表面処理”は、分離中、試料と接触することになるマイクロチャネル表面の作成又は改質を指すのに用い、それによって、デバイスの分離特性が変更され、又は改善される。従って、ここで用いる“表面処理”には下記が含まれる：物理的表面吸着；マイクロチャネル基板表面上の官能基（例えば、縮合重合体上のアミン、ヒドロキシル又はカルボン酸基）への選択部分（moieties）の共有結合；（メディアへの界面活性剤の付加によるような）チャネル表面の動的失活、（ポリスチレン又はジビニルベンゼンのような）チャネル基板の表面に対するポリマー移植及びマイクロチャネル基板に対するダイヤモンド又はサファイアのような物質の薄膜堆積を含む表面コーティング法。
用語“レーザ切削”は、エキシマレーザのような高エネルギー光子レーザを使って適当な基板に特徴構造を切削するマシーニングプロセスを指すのに用いる。エキシマレーザは、例えば、F2、ArF、KrCl、KrF、又はXeClのタイプであってよい。
一般に、UV吸収性である基板はどれも特徴構造をそこにレーザ切削してよい適当な基板となる。従って、選択された形状をもつマイクロストラクチャーは、ポリマー又はセラミック材料のような適当な基板上にリソグラフィー用マスクを撮像し、次いでそのリソグラフィー用マスクで保護されていない基板領域をレーザ光でレーザ切削することにより形成できる。
レーザ切削では、短パルスの強力な紫外光が、材料の薄い表面層にその表面から約１μｍ未満の範囲内で吸収される。好ましいパルスエネルギーは平方センチメートル当り約100ミリジュールを上回るもので、パルス持続時間は約１マイクロ秒より短い。これらの条件下で、強い紫外光が材料の化学結合を光解離する。さらに、吸収された紫外線エネルギーは、それが解離した断片を素早く加熱してそれらを材料の表面から追い出せるような材料の小容積に集中される。これらの諸プロセスは急速に行われるので、熱が周囲の材料へ伝播する時間はない。結果として、周囲の領域は溶解されないかそうでなければ損傷されず、切削された特徴構造の周辺部は、約１ミクロンの尺度の精度で入射光線の形状を複製できるのである。
ここでは、レーザ切削はエキシマレーザを使って説明したが、実質上同じ光波長とエネルギー密度を有する他の紫外光源もレーザ処理を実行するのに用いてよい、ということを理解すべきである。好ましくは、前述の紫外光源の波長は、切削すべき基板での高吸収を可能にする150nm〜400nmの範囲に入る。さらに、エネルギー密度は、周囲の残りの材料を実質上加熱しないで切削した材料の速やかな追い出しを実施するには、約１マイクロ秒より短いパルス長で平行センチメートル当り約100ミリジュールを上回るものでなければならない。上述のようなレーザ切削技術は当分野で説明されている。Znotins,T.A.等、Laser  Focus  Electro  Optics,（1987）pp.54〜70;Schantz等に対する米国特許第5,291,226号及び第5,305,015号。
用語“射出成形”は、一定量の溶解したプラスチック又はセラミック基体をダイ（即ち型）中に射出することにより塑性又は非塑性のセラミック形状を成形するプロセスを指すのに用いる。本発明の１つの実施例では、射出成形を用いて小型化カラムデバイスが作られる。
より詳細には、適当なポリマー基板に原型のマイクロストラクチャーのパターンを定めるのにエキシマレーザ切削を用いて、小型化カラムデバイスの型即ちダイが作られる。そのようにして作られたマイクロストラクチャーは、次いで、極めて薄い金属層でコーティングしかつキャリアを与えるためニッケルのような金属で（電型法、galvano  formingによるように）電気めっきしてよい。金属キャリアが元のポリマーから切り離されると、ポリマーのネガ（凹）構造を有する型挿入物（即ち治具）が得られる。切削されたマイクロストラクチャーパターンの多重複製を、当分野でよく知られている射出成形技術を使って適当なポリマー又はセラミック基板に作り込んでよい。
用語“LIGAプロセス”は、シンクロトロン放射リソグラフィー、電型法、及び塑性成形法を使って高アスペクト比と高い構造精度を有するマイクロストラクチャーを組み立てる処理法を指すのに用いる。LIGAプロセスでは、放射線に鋭敏な樹脂にシンクロトロン源を使ってリソグラフィーできるよう高エネルギー放射量を照射して、（チャネル、ポート、アパチャー及びマイクロアライメント手段のような）所望のマイクロストラクチャーを作り出し、それで一次の型板を形成する。
次いで、その一次型板に電着技術で金属を充填する。このようにして形成した金属の構造体は、一次型板にとって代わる二次の樹脂型板組立用の型挿入物から成る。この方法で射出又は反応性射出成形技術を使って種々の基板に元のマイクロストラクチャーの高精密レプリカ（複製品）を形成してよい。LIGA技術は、Becker,E.W.,等によるMicroelectric  Engineering（1986）4:35〜56に記載されている。LIGA型板を使って射出成形してよいもので、かつ標記発明の実施に適する基板である多数のポリマー基板の記述は、“Contemporary  Polymer  Chemistry",Allcock,H.R.and  Lampe,F.W.（Prentice−Hall,Inc.）New  Jersey（1981）に見い出すことができる。
従って、本発明は、適当な基板にレーザ切削法を使って行う小型化カラムデバイスの作成に関する。また、射出成形技術を使ってカラムデバイスが形成され、この場合、原型のマイクロストラクチャーはエキシマレーザ切削プロセスで予め形成されるか、又は原型のマイクロストラクチャーはLIGAプロセスで予め形成される。
より詳細には、分離区画、注入装置、検出手段及びマイクロアライメント手段のようなマイクロストラクチャーは、エキシマレーザ切削によって平坦基板に形成してよい。周波数逓倍ヤグ（YAG）レーザもエキシマレーザの代わりに用いてよい。そのような場合、本発明を実施するのに有用な複合マイクロストラクチャーのパターンは、ステップ・アンド・レピート処理におけるように、マスキング処理とレーザ切削手段とを組み合わせて適当なポリマー又はセラミック基板上に形成してよく、この場合における前述の諸処理法は熟練した当業者には容易に理解されるであろう。
本発明の実施において、好ましい基板は、DuPont社（Wilmington,Delaware）から商標Kapton又はUpilexで市販されているもののようなポリイミド材料から成るが、選択された特定の基板は他の任意の適当なポリマー又はセラミック基板から成ってよい。特にここで予想されるポリマー材料は、次の部類から選択される材料を包含する：ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリオレフィン、又はその混合物。さらに、選択されたポリマー材料はリールに巻いた長い線条の形で製造してよく、また、ステップ・アンド・レピート処理を通して基板を正確かつ確実に搬送するために、材料の側面に沿う自由選択のスプロケット穴を設けてよい。
選択されたポリマー材料はレーザ処理室へ搬送され、１つ以上のマスクで限定されたパターンがレーザ放射を使ってレーザ切削される。好ましい実施例においては、該マスクは、例えば、（入口及び出口ポートを含む）多重アパチャー（開口部）、マイクロアライメント手段及び試料処理チャンバーを包含する、材料の拡張領域のための、切削した特徴構造の全てを定める。
あるいは、アパチャーパターン、試料処理チャネルパターン、等のような諸パターンは、実質的にレーザビームより大きい共通マスク基板上に並べて配置してよい。次いで、そのようなパターンを順次ビーム中へ移動してよい。他の製造法では、１つ以上のマスクを用いて基板を通してアパチャー群を形成してよく、そして別のマスクとレーザエネルギー強度（及び／又はレーザ放射（ショット）数）を用いて基板の厚さ部分を貫いて専ら形成される試料処理チャネルを定めてよい。前述のマスクに用いられるマスキング材料は、好ましくは、レーザ波長で十分反射するものであって、例えば、多層誘電材料又はアルミニウムのような金属から成るものである。
本発明に採用されるレーザ切削システムは、一般的に、ビーム送り出し光学系、アライメント用光学系、高精度かつ高速マスクシャットルシステム、及び材料の操作及び位置決め機構を含む処理チャンバを包含する。好ましい実施例では、レーザシステムは投影マスク配列構成を用いており、この構成では、マスクと基板との間に挿入された精密レンズがエキシマレーザ光をマスクで限定されたパターン像として基板上へ投影するものである。
レーザ切削は、広範囲の形状寸法の小型化分離チャネル群及びアパチャー群を形成するのに用いてよい、ということは通常の技能を持つ当業者には容易に理解されるであろう。アンダーカッティング（下部切り落とし）を包含しない形状寸法はどれも、基板全域でのレーザ光強度の変調のような切削技術を使い、対応する深さを制御するため光束を表面全域でステップ状に切換えるか又は各位置に加えられる誘導（fluence）とパルス数をステップ状に切換えて設定してよい。さらに、本発明に従って作成されたレーザ切削チャネル又はチャンバーは、シリコンのマイクロマシーニングのようなエッチング技術を使って以前に可能であったよりはるかに大きいチャネル深さ対チャネル幅の比をもって容易に製造されるものである。そのようなアスペクト比は難なく１を超え、10に達することさえあり得る。
本発明の好ましい実施例では、半円の断面を持つチャネルは、露光強度を制御して又は各露光間でビームを再度方向決めする多重露光を実施してレーザ切削される。従って、対応する半円形チャネルがそのように形成されたチャネルとアライメントして合体されると、高度に対称的な円形断面を持つ分離チャンバーが定められ、これは分離装置中の流体の流れを増進するには望ましいものといえる。
本発明で予測されるレーザ切削工程の最終段階として、洗浄処理が実施され、ここでは基板のレーザ切削部分が洗浄装置の下に置かれる。洗浄装置では、レーザ切削で出る破片は、標準の工業上の慣用手段によって取り除かれる。
“自由選択の”又は“自由選択で”は、その次に記述される特徴もしくは構造が小型化カラムデバイスに存在しても存在しなくてもよいこと又はその次に記述される事象もしくは状況が起きても起きなくてもよいことを、及びその記述は前記の特徴もしくは構造が存在する場合と、特徴もしくは構造が存在しない場合、又は事象もしくは状況が起きる場合と起きない場合を包含すること、を意味する。例えば、文節“カラムデバイスは、自由選択で、マイクロアライメント手段を持つ”は、マイクロアライメント手段がデバイス上にあっても無くてもよいこと及びその記述は当該装置がある場合と無い場合の両方の状況を包含することを意味する。
液相分析装置の分野に携わる者には理解されるように、上述の方法は広範囲の小型化装置を製造するのに用いてよい。そのような装置の１つが図1Aに示されており、ここでは、小型化カラムデバイスの特定の実施例は全体的に２で表されている。一般に、小型化カラム２は、レーザ切削技術を使って選択した基板４に形成する。基板４は、一般に、それぞれ６と８で表される第１及び第２の実質上平坦な対向表面から成り、かつレーザ吸収性であるシリコン以外の材料から選択されるもので、従って、レーザ切削可能である。
本発明の特定実施例では、小型化カラムデバイス２はチップ上に切削されたカラム構造から成り、それは、本発明の実施において、Vespel（商標）のような塑性ポリイミドの加工可能な形であってよい。融解石英の欠点に関する相当の経験とその代替物への研究に基づいて、ポリイミドが液相分離システムの分離部分として非常に望ましい基板材料であることが証明されている故、この特定のポリイミド基板を用いることは好ましいことである。
この点に関して、ポリイミドは、従来の二酸化ケイ素を素地とした分離システムでは分析が特に困難であることが分かっているタンパク質に対して低吸着性を示すことが立証されている。この困難な部類の溶質の分離についての好結果の実例から、他の溶質の分離は問題とならないであろうことが特徴的に保証される。さらに、ポリイミドは縮合重合体であるため、その表面に複数の基（groups）を化学的に結合させることが可能であり、これによって目的とする分析に依存して様々な所望の表面特性を実現することができる。従来の二酸化ケイ素を素地としたシステムとは異なり、ポリマー基板に対するこれらの結合で塩基性領域（pH9〜10）におけるpHの安定性が証明されるのである。
次に、図1A、図２及び図３を参照して説明すると、基板４は、第１の平坦表面６にレーザ切削されたマイクロチャネル10を有する。マイクロチャネル10は全体的に拡大された形で表されているが、本発明のもとに形成されたマイクロチャネル群は、多様な形状、例えば、直線状、ヘビ状、螺旋状、又は所望の任意の湾曲経路状に切削してよい、ということは容易に分かるであろう。さらに、上述のように、マイクロチャネル10は、半円、矩形、菱形、及びその類を含む多様なチャネル形状で形成してよく、かつそのチャネル群は広範囲のアスペクト比で形成してよい。また、留意すべきは、その上にレーザ切削された複数のマイクロチャネルを有するデバイスは、本発明の精神の範囲内に帰着するということである。
特に、図1Aと図４を参照して、カバー板12は、前記の第１の平坦表面６上に配置され、レーザ切削されたマイクロチャネル10と組み合わせて、細長の分離区画14を形成する。カバー板12は、ポリイミドのような、任意の適当な基板で作ってよく、基板の選択は、シリコン（ケイ素）又は二酸化ケイ素材料のような望ましくない割れ目表面を避けることで制限されるだけである。
種々の実施例において、カバー板12は、第１の平坦表面６上に固定できるようにアライメントして、加圧シーリング技術を用いて、（クリップ、引張ばね又は関連締付け器具のような）部分品を合体する外部装置を使うことにより又はポリマー、セラミックス及びその類を連結する分野でよく知られている接着剤を使うことにより、液体の漏れない（液密）分離区画を形成してよい。
図1A及び図２〜図４を参照して、カバー板12がさらにそこに切削されたアパチャーを包含する本発明の特殊な実施例を示す。より詳細には、第１のアパチャーは、その第１の末端16で、マイクロチャネル10とカバー板12との組合せによって形成されている、分離区画14と連絡して外部ソースから該分離区画への流体の通過を可能にする入口ポート18を形成する。第２のアパチャーはその第２の末端20で分離区画14と連絡して分離区画から外部の容器への流体の通過を可能にする出口ポート22を形成する。従って、小型化カラムデバイスは、分離区画の第１の末端16から延びてその第２の末端20まで通過する流体経路をもって形成され、それによって試料の液相分析が周知の諸技術を使って実行できるのである。
やはり図1A及び図２〜図４を参照して、基板４とカバー板12の両方にレーザ切削された試料導入装置から成る本発明の特殊な実施例を示す。内部切除されたバイパスチャネル24は、チャネル24が分離区画の第１の末端16近くで露出するようにして基板４に形成される。２つの別のアパチャー26及び28をカバー板12に作りかつそれをバイパスチャネル24の第１及び第２の末端（それぞれ30及び32で表示）に連携するよう配置する。この方法で、外部容器に保持されている試料をバイパスチャネル24に導入して（チャネル24の寸法で決まる）既知容積を持つ試料プラグ（栓）を形成してよい。このように形成した試料プラグは、次いで、入口ポート18を介して分離区画14の第１の末端16に、外部の機械的弁機構を前記入口ポートとレーザ切削アパチャー26と28とに連絡させかつ溶液をバイパスチャネル24を通して分離区画の中へ流すことにより導入してよい。
バイパスチャネル24及びアパチャー26と28により様々な試料導入技術がさらに実施できるようになる、ということは留意すべきである。特に、分離区画に接続されないバイパスチャネルを設けることで、ユーザは、試料のキャリーオーバー（残余）又はカラム汚染を被らないでバイパスチャネルを通して試料を流すことができる。本明細書を読めば通常技術をもつ当業者に明らかになるように、前述の試料導入技術は、関連回転子を小型化カラムの外表面の固定子に突合せ結合して実行してよく、この場合、回転子は外部の配管及び流体源を入口ポート18及びアパチャー26と28とに選択的にインタフェースする。この方法で、回転子は、試料をバイパスチャネル24から外部配管に流し、次いで、その配管からその液相分析を行うためその試料を入口ポート18を介してカラム中へ導入してよい。従って、ポリイミド基板に作り込まれた小型化カラムデバイスは、（液密シールを形成するため）引張力を使ってそのデバイスに押しつけられている、セラミックの回転子をデバイス上の選択されたアパチャー位置の間で２つの材料の摩擦特性によってさらに回転させる。他の適当な回転子は、限定しないが、ガラス及び非導電性物質のような堅い材料で作ってよい。
従って、本発明の実施において、外部ハードウェアにより、カバー板12の中へ向けてレーザ切削された穴を経由して電解液、フラッシュ（流し）液又は試料のような個々の外部液体の容器に小型化カラムデバイスを連絡させるのに必要な機械的弁機構が与えられる。この特徴から、小型化平坦カラムデバイスに、加圧注入、流体力学的注入又は界面動電注入を含む種々の注入法を適用することが可能となる。図1A、図２及び図３の特定実施例では、外部の弁機構と注入装置とはレーザ切削アパチャーへの突合せ結合によって分離装置と連絡してよい。しかし、当分野で知られている他の適当な接続法はどれも本発明に容易に適用することができる。さらに、留意すべきは、他の多数の試料注入法及び流体をインタフェースする諸構想が実施されてよくかつそれらもやはり標記発明の精神の範囲内に帰着するということである。
さらに、図1A及び図２〜図４を参照して、分離区画14の長手方向に沿って推進力を加えるための各種装置を標記デバイスと結合させてよい。特に、当分野で周知の諸技術を使って、推進装置を入口ポート18と出口ポート22とにインタフェースさせて分離区画の長手方向全体に沿って圧力差又は電位を印加してよい。
ここで、小型化カラムの構築にポリイミドのような基板を使用することにより、標記カラムを通過する対象の分離被検体を検出するために屈折率（RI）検出法を用いることが可能となる。この方法で、ポリイミドが“透明”になる（即ち、ポリイミドを透過する）波長の（例えば、＞500nmの）放射線を放射する関連レーザダイオードの装備は、カラムデバイスにそれ以上の付帯的な特徴構造を何ら切除する必要のない検出法の設定を考慮したものである。
特に、図２〜図４を参照して、本発明の好ましい別の実施例では、１つ以上の検出手段は基板４及び／又はカバー板12中に切削してよい。好ましくは、該検出手段は分離区画14の第１の末端16の事実上下流に露出して、液体試料から分離された被検体の検出を可能にする。より詳細には、アパチャー34は、分離区画14と連絡させるため基板４を通して切削してよい。対応するアパチャー36も同様にカバー板12に形成し、かつカバー板を基板に貼り付けるときにそれがアパチャー34と共軸にアライメントされて分離区画14を形成するよう配置してよい。この方法で、分離区画を通過する対象の分離被検体を電気化学的検出技術によって検出するため、アパチャー34及び36を経由して電極（非表示）を小型化カラムデバイスに接続してよい。
次に図５を参照して説明すれば、小型化カラムデバイス２″から成る本発明の関連態様が示されており、この場合、カラム部分とカバー板部分は、44で表された単一のフレキシブル基板に形成される。フレキシブル基板44は、従って、第１及び第２の部分、それぞれ44A及び44Bを包含し、ここで、各部分は実質的に平坦な内表面をもつ。第１及び第２の部分44A及び44Bは、第１の部分が容易に折り曲げられて第２の部分の上にくるように、少なくとも１つの折曲げ手段によって隔てられている。特定の好ましい実施例では、折曲げ手段46は、基板に間隔を持たせて切除したミシン目、基板中に部分通路だけを延長できるよう間隔を置いて切除した溝穴様の凹部又はその類の列から成ってよい。ミシン目又は凹部は、円形、ダイヤモンド形、六角形又は予定の直線に沿ってヒンジを形成しやすい他の形状を持っていてよい。
従って、小型化カラムデバイス２″は、最初に第２の基板部分44Bにマイクロチャネル10′をレーザ切削することにより形成される。次いで、第１の部分44Aがマイクロチャネル10′を覆って上述の分離区画を形成するよう折曲げ手段46のところでフレキシブル基板44を折り曲げることにより分離区画が設定される。
この方法で、種々の構成部品の正確なアライメントは、折曲げ手段46を設けることによって容易に実行できる。より詳細には、該折曲げ手段46によって、第１及び第２の部分44A及び44Bヒンジで折り曲げられて第１及び第２の部分に切削されている構成部品を正確にアライメントすることが可能となる。１つの特定実施例では、フレキシブル基板の第１の部分44Aにアパチャーを切削することで形成される検出手段48が与えられる。検出手段48は、部分44A及び44Bが互いの上に折り曲げられるときにマイクロチャネル10′と連絡するよう配置される。関連実施例では、検出手段48は、マイクロチャネル10′と連絡するよう第２の部分44Bにレーザ切削されたアパチャーを包含する、他の検出手段50と対応するよう配置される。従って、部分44A及び44Bが互いの上に折り曲げられるときに、通じている検出手段48と50とのアライメントによって共軸の検出経路が与えられる。この方法で、共軸にアライメントした検出手段によって、分離区画を通過する分離された被検体は、分離区画の主軸に直交する（及び、従って、電気泳動分離における電気浸透の流れ方向に直交する）放射線の伝達を介して検出することができる。
本発明のさらに別の関連態様では、レーザ切削技術によるか又は当分野で周知の成形部品の別の組立方法によって形成された、自由選択のマイクロアライメント手段は、それぞれ、図1A及び図５の小型化カラムデバイス２及び／又は２″に設けられる。より詳細には、複数のレーザ切削した対応アパチャー（非表示）を、基板４とカバー板12とに、又は第１及び第２のフレキシブル基板44A及び44Bに設けることができる。標記アパチャーは、その共軸のアライメントによって基板４とカバー板12との、又は第１と第２のフレキシブル基板部分44Aと44Bとの精密なアライメントが可能となり、検出手段のような様々な特徴構造を切削した細長い穴にアライメントできるよう配置される。前述の自由選択のアライメントは、共軸アパチャーと協同する（ピンのような）手段を備えた外部装置を使って実施して、諸構成部品と諸部分とを互いに正確な軸一致状態に維持することができる。
次に、図1Bを参照して、全体を42で表示した好ましい検出手段から成る本発明の別の実施例（２′で表示）を示す。より詳細には、第１の透明シート38を設け、ここでカバー板12が前記第１の透明シートと基板４との間に挟まれる。第２の透明シート40も設け、この場合は、第２のシートは基板４の第２の平坦表面８の上に配置される。この方法で、分離区画の主軸に直交する（及び、従って、電気泳動分離における電気浸透の流れ方向に直交する）放射線の伝達を介して、マイクロチャネル10とカバー板12との組合せで形成された、分離区画を通過する分離被検体の光学的検出が検出手段42により可能となる。さらに、本発明の実施において、透明シートは、石英（クォーツ）、ダイヤモンド、サファイア、融解シリカ又はその中を光が通過できる他の任意の適当な基板のような材料から成ってよい。
標記透明シートは、検出アパチャー34と36とを覆いかつシールできるだけの表面積をもたせて作ってよく、又は前記シートはカラムデバイスの全表面積を完全に覆うことができる寸法であってもよい。この点に関して、例えば、融解シリカの実質的に共引出平面シートを用いて、特に薄い基板フィルム、例えば、薄膜ポリイミド基板で形成されたカラムデバイスに対して構造的補強を施してよい。
従って、上述の光学的検出手段42では、本発明によって構成されるカラムを小型化するため種々の外部光学検出手段を採用することが可能となる。さらに、例えば、基板４とカバー板12とが熱接着性のポリイミドの層を含むポリイミド材料で形成されるときは、前述の接着剤を用いて形成された石英/Kapton（商標）結合は極めて弾力性があることが分かっているので、小型化カラムデバイス２′に対する透明シート38と40のシーリングが容易にできる。標記デバイスに対する他の好ましい透明シート材、例えば、ダイヤモンド、サファイア又は融解シリカのシーリングは、当分野で周知の接着技術を使って実行してよい。
電磁波長の範囲を越える放射で検出ができるということは、限定するものではないが、UV/Vis、蛍光、屈折率（RI）及びラマンを含む種々の分光光度検出法を本発明による小型化カラムとインタフェースできることになる。
さらに、容易に理解できるように、基板とカバー板とに切削されたアパチャーから成る光学的検出手段を用いることによって、本発明により構成された小型化カラムデバイスの有効検出経路長にわたって十分な制御が実行される。この点に関して、検出経路長は、基板４とカバー板12の複合厚に実質上等しく、250μｍ未満の検出経路長は、ポリイミドのような薄膜基板の標記検出手段42を使って容易に検出することができる。
次に、図６を参照して、アパチャー34と36によって、分離区画14の細長い容積が検出手段42との交差点で設定され、ここでその容積は基板４とカバー板12の複合厚に比例する。この方法で、分離区画14を通過する試料プラグは、検出領域における区画容積の増加によってそのプラグが影響されるとき、特に、基板とカバー板の複合厚が約250μｍを越える場合は不都合にひずみ、それによってデバイスの検出効率が多分低下するかも知れない。
従って、本発明において、250μｍを越える検出経路長が望まれる場合、基板の２つの対向する表面上に特徴構造がレーザ切削された代替デバイスの実施例が与えられる。より詳細には、図7Aと図7Bにおいて、小型化カラムデバイスのさらに別の実施例が全体を52で表示されている。その小型化カラムは、それぞれ56及び58で表示された第１及び第２の実質上平坦な対向表面を有する基板54から成る。基板54は、第１の平坦表面56にレーザ切削された第１のマイクロチャネル60と第２の平坦表面58にレーザ切削された第２のマイクロチャネル62を有し、そのマイクロチャネルは、上述のように、様々な寸法、形状及びアスペクト比をもって与えられてよい。
図7Aと図7Bの小型化カラムデバイスはさらに、それぞれ64及び66で表示された第１及び第２のカバー板を含み、それらは、第１及び第２のマイクロチャネル60及び62と組み合わされて、基板54が第１及び第２のカバー板の間にサンドイッチされるときに第１及び第２の細長い分離区画を定める。
同じく図7Aと図7Bを参照して、複数のアパチャーをデバイスにレーザ切削して拡張された分離区画を設定し、さらに流体伝達装置を設けてよい。より詳細には、第１及び第２の平坦表面56と58とに直交する軸を有する基板54にレーザ切削されたアパチャーから成るコンジット手段72は、第１のマイクロチャネル60の末端74を第２のマイクロチャネル62の第１の末端76に連絡させて拡張分離区画を形成する。
さらに、第１のカバー板64にレーザ切削されたアパチャー68によって、第１のマイクロチャネル60との流体伝達が可能となり、第２のカバー板62にレーザ切削された第２のアパチャー70によって、第２のマイクロチャネル62との流体伝達が可能となる。容易に理解されるように、アパチャー68が入口ポートとして使われ、かつ第２のアパチャー70が出口ポートとして使われるとき、第１及び第２のマイクロチャネル60及び62の複合長に沿って拡張する流路を有する小型化カラムデバイスが設定される。
図7Aと図7Bに示す本発明の実施例において、上述した装置のような様々な試料導入装置を採用することができる。液体処理能力を与えるために外部ハードウェアも当該デバイスにインタフェースでき、また、分離区画の長手方向に沿って推進力を加えるための様々な装置も、例えば、上述のように推進装置を第１及び／又は第２のアパチャー68と70にインタフェースして、同デバイスに結合してよい。
加えて、種々の検出手段は標記実施例に容易に包含される。この点に関して、第１のアパチャー78を第１のカバー板64にレーザ切削し、第２のアパチャー80を第２のカバー板66に同様に形成して、結果的に、基板54が第１及び第２のカバー板の間にサンドイッチされるときに第１及び第２のアパチャーアがコンジット手段72と共軸で並ぶようにしてよい。従って、例えば、電極をアパチャー78と80とを介して小型化カラムに接続しかつ電気化学的技法を使うことにより、コンジット手段を通過する分離試料の被検体の検出が容易にできることになる。
しかし、レーザ切削したコンジット手段72の主要な特徴は、検出点での分離区画容積の増加に起因する不都合な試料プラグの歪みを経験しないで、1mm未満、もしくはそれより大きい、拡張光学検出経路長を実現できるという能力である。図7A、図7B及び図９を参照して、それぞれ82及び84で表示された第１及び第２の透明シートは、第１のカバー板64が第１の透明シートと第１の平坦表面56との間に挟まれ、かつ第２のカバー板66が第２の透明シートと第２の平坦表面58との間に挟まれるように、設けることができる。透明シート82と84は、石英（クォーツ）結晶、融解シリカ、ダイヤモンド、サファイア及びその類のような適当な材料から選択してよい。さらに、透明シートは、検出アパチャー78と80とを覆いかつシールできるだけの表面積をもたせて作ってよく、又はそれらのシートはカラムデバイスの全表面積を完全に覆うことができる寸法であってもよい。上述のように、この特徴のため、特に薄い基板で形成されたカラムデバイスに対して構造的補強を施すことが可能となる。
図９に最もよく示されているように、表面配置によって、小型化カラムデバイスを通過する試料被検体の光学的検出がコンジット手段72の主軸に対応する光学検出経路長86に沿って実行できることになる。容易に分かるように、光学検出経路長86は、基板54の厚みによって実質的に決められ、かつ、従って、μ−メートルのカラム寸法と1mm未満又はそれより大きい光学経路長を有する小型化カラムデバイスを調製する上で大幅の柔軟性を持たせることが、それ故、ここにおいて可能となる。この方法において、関連した様々な光学検出手段は、本発明によって構成された小型化カラムデバイスにインタフェースさせてよく、かつコンジット手段72を通過する試料被検体の検出は、UV/Vis、蛍光、屈折率（RI）、ラマン及び類似の分光光度検出法を使って実行してよい。
次に、図8Aと図8Bを参照して、小型化カラムデバイス52′から成る本発明の関連実施例を示し、この場合、カラム部分と第１及び第２のカバー板が全体的に88で表示された単一のフレキシブルな基板で形成される。このように、フレキシブルな基板88は３つの別々の領域：それぞれ第１及び第２の実質的に平坦な対向表面56′及び58′を有するカラム部分88B;そのカラム部分を挟む第１のカバー板部分88A;及び第２のカバー板部分88Cから構成される。第１及び第２のカバー板部分は、少なくとも１つの実質的に平坦な表面を持つ。第１のカバー板部分88Aとカラム部分88Bとは、少なくとも１つの折曲げ手段90で区切られており、その結果、第１のカバー板部分はカラム部分88Bの第１の実質的に平坦な表面56′の上に容易に折り重ねることができる。同様に、第２のカバー板部分88Cとカラム部分88Bとは、少なくとも１つの折曲げ手段92で区切られており、その結果、第２のカバー板部分はカラム部分88Bの第２の実質的に平坦な表面58′の上に容易に折り重ねることができる。特に好ましい実施例では、各折曲げ手段90及び92は、フレキシブル基板に間隔を持たせて切削したミシン目、基板を通して部分通路だけを延長できるよう間隔を置いて切削した溝穴様の凹部又はアパチャー、もしくはその類の列で構成されてよい。ミシン目又は凹部は、円形、ダイヤモンド形、六角形又は予定の直線に沿ってヒンジを形成しやすい他の形状を持っていてよい。
従って、小型化カラムデバイス52′は、カラム部分88Bの第１の平坦表面56′に第１のマイクロチャネル60′をレーザ切削し、かつカラム部分の第２の平坦表面58′に第２のマイクロチャネル62′をレーザ切削することによって作られる。各マイクロチャネルは、様々な寸法、形状及びアスペクト比をもって与えられてよい。その後、第１のカバー板部分88Aが第１のマイクロチャネル60′を覆って細長い分離区画を形成するように第１の折曲げ手段90の所でフレキシブル基板88を折り曲げて第１の分離区画を形成する。その後、第２のカバー板部分88Cが第２のマイクロチャネル62′を覆って上述のように細長い分離区画を形成するように第２の折曲げ手段92の所でフレキシブル基板88を折り曲げて第２の分離区画を作る。第１及び第２の平坦表面56′と58′とに直交する軸を有するカラム部分88Bにレーザ切削されたアパチャーから成るコンジット手段72は、第１のマイクロチャネル60′の末端を第２のマイクロチャネル62′の第１の末端に連絡されて単一の拡張分離区画を形成する。
さらに、第１のカバー板部分88Aにレーザ切削されたアパチャー68′によって第１のマイクロチャネル60′との流体伝達が可能となり、第２のカバー板部分88Cにレーザ切削された第２のアパチャー70′によって、第２のマイクロチャネル62′との流体伝達が可能となる。容易に理解されるように、第１と第２のアパチャーがそれぞれ入口ポートと出口ポートとして使われるとき、第１及び第２のマイクロチャネルの複合長に沿って拡張する流路を有する小型化カラムデバイスが設定される。
図8Aと図8Bのデバイスに自由選択で検出手段を包含させてよい。１つの特定実施例では、第１のアパチャー78′を第１のカバー板部分88Aにレーザ切削し、かつ第２のアパチャー80′を同様に第２のカバー板部分88Cに形成してよく、この場合、両アパチャーは、フレキシブル基板88が上述のようにヒンジで折り曲げられてアパチャー78′と80′とをコンジット手段72′に正確にアライメントするとき、互いに共軸的に連絡しかつコンジット手段72′と連絡するよう配置される。
本発明のさらに別の関連態様では、レーザ切削技術によるか又は当分野で周知の成形部分の別の組立方法によって形成された、自由選択のマイクロアライメント手段は、小型化カラムデバイス52′に設けられる。より詳細には、複数のレーザ切削した対応アパチャー（非表示）を、フレキシブル基板88のカラム部分88Bと第１及び第２のカバー板部分、それぞれ88A及び88Cとに設けることできる。標記アパチャーは、自由選択の検出手段のような種々の特徴構造を切削したコンジットにアライメントするため、その共軸のアライメントによってカラム部分とカバー板部分の１つ、又は両方との正確なアライメントができるよう配置される。前述の自由選択のアライメントは、共軸アパチャーと協同する（ピンのような）手段を備えた外部装置を使って実施して、諸構成部品と諸部分とを互いに正確な軸一致状態に維持することができる。
従って、シリコン又は二酸化ケイ素材料以外の基板にレーザ切削され、かつマイクロカラムデバイスを供給するに当って以前の試みに関連して生じたいくつかの主要な問題を避ける、新規の小型化カラムデバイスが説明されてきた。本発明の実施においてレーザ切削技術を用いることにより、高度に対称的でかつ精密に限定されたマイクロカラムデバイスを各種のポリマー及びセラミック基板で組み立てて種々の小型化液相分析システムを実現することが可能となる。特に、（直径20〜200μｍの範囲の）マイクロキャピラリー寸法と1mm未満又はそれを上回るカラム検出経路長とを有する小型化カラムを与えてよい。この特徴は、小型化を目指す従来の試み、例えば、毛管電気泳動においては、キャピラリー作成後に装置に実質的加工を加えないで、達成はできなかった。さらに、ポリイミドのような不活性性質における小型化カラムのレーザ切削によって、シリコン又は二酸化ケイ素素地の材料で形成された従来のデバイスが遭遇した諸問題が避けられる。そのような問題には、シリコン又は二酸化ケイ素素地の物質固有の化学活性とpHの不安定性が含まれ、そのためそれらのデバイスで実施し得る分離法の種類が制限されることになる。
本発明の実施において、個別ユニットを作成するために選択された基板にステップ・アンド・レピート処理を使って１組の所望の特徴構造をレーザ切削することによって小型化カラムデバイスを形成してよい。この点に関して、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル及びポリカーボネートを含む縮合ポリマー基板に標記デバイスを本発明に従ってレーザ切削することができる。さらに、本発明は、１組の所望の特徴構造を包含する型板を作成するのにレーザ切削プロセスかもしくはLIGAプロセスを使って実施してよく、これによって、小型化カラムの多重コピーを当分野で周知の射出成形技術を使って大量生産してよい。より詳細には、ここでは、限定するものではないが、次のような材料から成る基板の射出成形によって新規の小型化カラムの多くのコピーを作ることができる：ポリカーボネート；ポリ（エチレン・テレフタラート）とポリ（ブチレン・テレフタラート）を含むポリエステル；ポリアミド、（例えばナイロン）；ポリホルムアルデヒドとポリ（フェニレン・スルフィド）を含む、ポリエーテル；ポリイミド、例えば、Kapton（商標）及びUpilex（商標）;ABSポリマー、Kel−Ｆコポリマー、ポリ（メチル・メタクリレート）、ポリ（スチレン−ブタジエン）コポリマー、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ、（エチレン−酢酸ビニル）コポリマー、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）を含む、ポリオレフィン化合物及びポリスチレン。
上述の基板の表面におけるマイクロチャネルのレーザ切削法は、分離区画の形成以前に様々な表面処理をマイクロチャネルに適用できるというさらに別の特徴をもっている。即ち、本発明の方法を用いて作られたレーザ切削マイクロチャネルの開放型形状（open  configuration）により、従来のマイクロキャピラリーにおけるような、密閉型構造では不可能であるところの、多数の表面処理又は改質を実施することができる。より詳細には、縮合ポリマー基板におけるレーザ切削は、カルボキシル基、ヒドロキシル基及びアミン基のような官能基を特色とする表面を持つマイクロチャネルを与え、そのため、当分野で周知の技術を使って標記マイクロチャネル表面に選択した種を化学的に結合することが可能となる。本デバイスの開放型形状によって可能となる他の表面処理には、表面吸着、高分子移植及びマスキングと堆積技術並びに液体分離の分野で周知の動的失活技術を用いるマイクロチャネル表面へのダイヤモンド又はサファイアのような材料の薄膜堆積がある。
レーザ切削プロセス全般に対し厳密なコンピュータ化制御を加えることができるため、極めて精密なマイクロチャネルの形成が可能となり、それがまた、２つの実質的に平坦な構成部品に特徴構造が切削された小型化カラムの形成を可能にし、そのときに、それらの部分をアライメントして対称性と軸一致性が向上された複合分離区画を定めることができる。従って、本発明のさらに別の実施例では、折り曲げられ又は互いにアライメントされるときに単一の小型化カラムデバイスを定める２つの要素半分を作製するのにレーザ切削法を用いて小型化カラムデバイスが与えられる。
次に図10を参照して、試料の液相分析用小型化カラム全体を102で表示する。小型化カラム102は、それぞれ、106及び108で示された第１及び第２の要素半分を有する支持体104を設けることによって作られる。支持体は、レーザ切削が可能でかつ切削後折り曲げられるようにフレキシブルであって、実質的に平坦なポリイミドフィルムのような基板から構成されてよい。しかし、選択された特殊な基板も本発明において限定されるものではない。
第１及び第２の要素半分106及び108は共に、それぞれ110及び112で表示された実質的に平坦な内表面を有し、そこに小型化カラムの特徴構造をレーザ切削してよい。より詳細には、第１のマイクロチャネルのパターン114を第１の平坦内表面110にレーザ切削し、第２のマイクロチャネルパターン116を第２の平坦内表面112にレーザ切削する。第１及び第２のマイクロチャネルパターンは、相互の鏡像を与えるよう支持体104に切削する。
次に、図11と図12を参照して、第１及び第２のマイクロチャネルパターン114と116で定められる細長い穴から成る分離区画118は、第１及び第２の要素半分106と108を互いに接合点に面して（折り曲げることによるような）アライニングをして形成してよい。本発明の実施において、第１及び第２の要素半分は互いに固定できるように軸を合わせて保持して、引張り力を掛けることによるか、又は液相分離装置の分野で周知の接着剤の使用によるような加圧密封技術を用いて液密分離区画を形成してよい。１つの特定の実施例では、半円型の断面を有する第１及び第２のマイクロチャネルパターン114と116が形成され、そのため、構成半分のアライメントで高度に対称的な円形断面を有する分離区画を定めてそこを通る流体の流れを増すことが可能になる。しかし、上で議論したように、様々なマイクロチャネルの形状も本発明の精神の範囲内である。
本発明のさらに好ましい実施例では、KJ（商標）と呼ばれDuPont社（Wilmington,Delaware）から市販されている熱塑性の種類のポリイミドの薄層と共押出しされたKapton（商標）フィルムから成るポリマー積層基板から支持体104を作る。この方法で、第１及び第２の要素半分106と108は、一緒に熱シールしてよく、結果として、バルク（塊状）のKapton（商標）と同じ化学的性質及び、従って、同じ機械的、電気的かつ化学的安定性を備えた液密溶接になる。
次に図10〜図12を参照して、小型化カラムデバイス102は、さらに、関連外部流体収容装置（非表示）を分離区画118に連絡させるための装置を包含して、液相分離装置を実現する。より詳細には、複数のアパチャーを支持体104にレーザ切削してよく、その場合、前記アパチャーは支持体の少なくとも１つの外表面から伸びかつ少なくとも１つのマイクロチャネルと連絡して、その中に流体を通過させることができる。より詳細には、入口ポート120は、第１の要素半分106にレーザ切削されてよく、そして前記の第１のマイクロチャネル114の第１の末端122に連絡する。同様に、出口ポート124は、第１の要素半分にレーザ切削されてよく、そして前記の第１のマイクロチャネル114の第２の末端126に連絡する。
この方法で、液相分離装置は、マイクロチャネル114の第１の末端122から伸びてその第２の末端126に至る流路をもたせて形成してよく、この構成で、入口ポート120を通して関連したソース（非表示）から流体を伝達し、その流体をマイクロチャネル114と116との軸を合わせて作製した分離区画118中を通過させ、そしてその流体を出口ポート124を介して分離区画から外へ出すことにより行われる。従って、当分野で周知の技術を使って広範囲の液相分析処理を標記小型化カラムデバイスで実行してよい。さらに、分離区画118の長手方向に沿って推進力、例えば、圧力差又は電位を加えるための種々の装置を、入口及び出口ポート経由でカラムデバイスに容易にインタフェースさせるか、又は支持体104に切削してよい別のアパチャーを経由して分離区画にインタフェースさせてよい。
特定の好ましい実施例では、入口ポート120は、種々の外部流体及び／又は試料導入装置が小型化カラムデバイス102とインタフェースで容易に接続できるように設けてよい。上述のように、前述の試料導入装置は、外部圧注入、流体力学的注入又は界面動電的注入メカニズムを包含する。
次に、図10と図11を参照して、小型化カラムデバイス102は、さらに、支持体104にレーザ切削された検出手段を包含する。より詳細には、第１のアパチャー128は、第１の要素半分106に切削され、その第２の末端126に近い点で第１のマイクロチャネル114に連絡する。第２のアパチャー130も第２の要素半分108に同様に形成されて第２のマイクロチャネル116に通ずる。この方法で、様々な関連検出手段は、次いで、分離区画118にインタフェースさせて、例えば、第１及び第２のアパチャー128及び130を介して小型化カラムに電極を接続して、その中を通過する対象としている分離被検体を検出してよい。
本発明のさらに別の好ましい実施例では、光学的検出手段が小型化カラムデバイス102に設けられる。この点に関して、第１及び第２のアパチャー128及び130は、要素半分の軸を合わせて分離区画118を形成するときにアパチャーが互いに共軸でアライメントされるように、支持体104に切削してよく、この場合、該アパチャーは支持体の面に直交する軸を有する。通常技術をもつ当業者に容易に理解されるように、支持体104の外面上に配置されかつ第１及び第２のアパチャー128及び130を覆う、透明シート（非表示）を設けることにより、分離区画118を通過する試料は、透明シートを通して分光光度検出手段を試料とインタフェースさせて当分野で周知の技術を使って分析することができる。光学検出経路長は、第１及び第２の要素半分106及び108の複合厚によって実質的に決められてよい。この方法で、250μｍ未満の光学検出経路長は、125μｍのポリマーフィルムに小型化カラムデバイスを切削することにより容易に与えられる。
それに応じて、本発明により、構成部品上にマイクロストラクチャーをレーザ切削しかつその部品をアライメントして優れた対称性を有するカラムを作ることによって形成された小型化カラムデバイスの好ましいいくつかの実施例が説明された。上述のように、開放型形状で標記マイクロチャネルを作成することにより、分離区画を形成する構成要素のアライメント以前に様々な表面処理及び改質をチャネルの内表面に施すことができる。この方法で、このようにして作成された複合分離区画において、クロマトグラフィー、電気泳動及び電気クロマトグラフィー的分離を含む広範囲の液相分析技法を実施してよい。
本発明のさらに別の実施例では、部品支持体の半分の精密なアライメント用の光学装置が提供され、これによって、本発明によって作成された複合分離区画の精密な設定が可能となる。より詳細には、相補的なマイクロチャネルの相互の間の、検出アパチャーとマイクロチャネルとの間の、入口及び出口ポートとマイクロチャネルとの間の、検出アパチャーと別の検出アパチャーとの間の、及びその類の精密アライメントのような、レーザ切削した構成部品の高精度のアライメントを可能にするマイクロアライメント手段が提供される。
次ぎに、図13と図14を参照して、本発明に従って構成された小型化カラムデバイスは、全体的に150で表示されており、この場合、該デバイスはフレキシブル基板152に形成される。そのカラムデバイスは、それぞれ、154及び156で表された第１及び第２の支持体半分から成り、各々は、それぞれ、158及び160で表された実質的に平坦な内表面をもつ。その内表面は、全体を162で表示された、レーザ切削したマイクロストラクチャーを包含し、そこでは前記マイクロストラクチャーは、上述と同様の方法で、互いに鏡像を与えるように配置される。
より詳細には、構成部品の精密なアライメントは、第１の本体半分154を第２の本体半分156の上に重ねて折り曲げられるように、全体を180で表示された、少なくとも１つの折曲げ手段を有するフレキシブル基板152に小型化カラムデバイスを形成することにより実現してよい。折曲げ手段180は、基板152に間隔を持たせて切削したミシン目、基板を通して部分通路だけを延長できるよう間隔を置いて切削した溝穴様の凹部又はアパチャー、もしくはその類の列で構成されてよい。ミシン目又は凹部は、円形、ダイヤモンド形、六角形又は予定の直線に沿ってヒンジを形成しやすい他の形状を持っていてよい。
それに応じて、本発明の実施において、折曲げ手段180によって、第１及び第２の支持体半分154及び156を互いにヒンジで折り曲げて第１及び第２の平坦内表面158及び160上に切削されたマイクロストラクチャーにより定められる種々の複合特徴構造を正確にアラインすることが可能となる。
関連実施例においては、光学式マイクロアライメント手段が第１及び第２の平坦内表面158及び160上に与えられる。同装置は、レーザ切削技術によるか又は当分野で周知の成形部品の別の組立方法によって形成される。より詳細には、複数のレーザ切削したアパチャー（非表示）を、第１及び第２の支持体半分154及び156に設けてよく、ここでアパチャーは、その共軸アライメントによって支持体半分の精密なアライメントができ、それによって切削された細長い穴のような複合特徴構造が定められるよう配置する。該アライメントは、共軸アパチャーと協同する（ピンのような）手段を備えた外部装置を使って実施して、本体半分を互いに正確な軸一致状態に維持することができる。
図13と図14を参照して、本発明のさらに別の特定実施例では、マイクロアライメント手段は、当分野で周知の組立技術、例えば、成形又はその類を使って第１及び第２の支持体半分154及び156に作り込んでよい。この方法において、164、166及び168で表された、複数の突起を前記第１の支持体半分154に形成してよい。170、172及び174で表された、複数の凹部を前記第２の支持体半分156に形成してよい。
この特定実施例では、容易に分かるように、マイクロアライメント手段は、互いに対応する構造を形成するよう形造られ、それによって、前記の支持体半分が接合点で互いに向き合ってアラインされるとき、突起164が凹部170と噛み合い、突起166が凹部172と噛み合い、そして突起168が凹部174と噛み合う。この方法において、支持体半分154及び156の明確かつ正確なアライメントが可能となり、それによって、前記のレーザ切削したマイクロストラクチャー162によって限定された複合特徴構造を精密に定めることができる。
本明細書を読めば通常技術をもつ当業者には容易に分かるように、対応するマイクロアライメントの様々な特徴構造は、本発明の精神から逸脱しないで標記小型化カラムデバイスに形成することができる。これらの付帯特徴構造は、穴及び／又は前記の構成部品における溝及びエッジのような対応構造体の任意の組合せを包含し、そこで前記の特徴構造が協同して構成体部品の正確なアライメントを可能にするものである。
本発明のさらに別の態様において、本発明の小型化カラムデバイスの実施例の何れかの分離区画中を通過する液体試料の電気特性の変化を検出できる電気的検出手段が与えられる。図15を参照して、本発明に従って構成された小型化カラムデバイスは、全体を202で表示する。該デバイスは、206で表示された、少なくとも１つの実質的に平坦な表面を有する適当な基板204で形成される。マイクロチャネル208は、上述のようにレーザ切削技術を使ってその基板に形成される。従って、マイクロチャネル208上に配置されたカバー板210は分離区画を形成する。カバー板は、ポリイミドのような任意の適当な基板から作ってよく、この場合、その選択は、シリコン又は二酸化ケイ素材料のような望ましくない分離表面を回避するという制限を受けるだけである。
次に、図15〜図17を参照して、第１及び第２の電気的連絡経路、それぞれ212及び214を包含する複数の検出手段は、マイクロチャネル208に関して互いに対向して配置される。より詳細には、連絡経路212の第１の末端216は、マイクロチャネル208の第１の側面に並べてかつ直接隣り合わせて配置される。連絡経路214の第１の末端218は、マイクロチャネルの第２の側面に並べてかつ直接隣り合わせて配置され、その結果、末端216と218とはマイクロチャネルで遮られた検出経路を形成する。連絡経路の末端216と218とはマイクロチャネルには直接接触していない。より詳細には、末端（216と218）とマイクロチャネル208との間には少なくとも基板204の数μｍが存在する。この方法では、連絡経路と分離区画中を通過する試料とは直接接触しない。この配置は、気泡発生の原因となる連絡経路と試料及び関連電解質とのガルバニック接触を避け、かつ連絡経路が安定に維持されて正確な再現性のある測定を実現できることを保証するものである。
やはり、図15〜図17を参照して、標記検出手段と適当な関連信号源、例えば、AC信号源（非表示）との接続は、それぞれ、連絡経路212及び214の第２の末端に配置されている、露出接点220及び222を通して実施される。この方法で、連絡経路212及び214は、分離区画を取り囲む電界を発生させることができるアンテナ回路を設定するのに用いられ、それで、区画中を通過している流体液体試料のコンダクタンス又は誘電率の変化に起因する位相シフトによってインピーダンス計又は他の任意の適当な誘電率検出計にリニアな検出可能信号が与えられる。より詳細には、連絡経路212及び214は、電界を発生させる電極アンテナとして用いてよく、このではそのアンテナは共振回路の一部を形成する。標記共振回路の振動周波数の強度は分離区画の内容物の導電率に比例する。従って、アンテナによって伝送される振動信号の周波数を変えて一定の位相ラグ（遅延）を生じさせることができる。位相ラグは、電界中を流動している分離区画の内容物の導電率、誘電率、又はその両方の変化に応答して変動し、それがまたフィードバックされてアンテナにおける周波数を変えて位相ラグのシフトを補償し、それによって検出可能信号がもたらされるのである。
１つの特定実施例では、連絡経路212及び214は、当分野で周知のスパッタリング堆積技術を使って基板204上に形成される。関連実施例では、その連絡経路は、銅−高分子積層基板に形成してよく、その場合、経路群は当分野で周知のエッチング、アブレーション（切削又は融除）又はマイクロマシーニング技術を使って形成する。１つの好ましい特定実施例では、連絡経路212及び214はレーザ切削技術を使って形成でき、それによって経路の形状は、基板にレーザ切削されて、その後で適当な導電性材料を充填できる凹部を形成する。経路の形状で形成されるアンテナ回路の電界強度は、そこに印加される電圧と、アンテナ間の距離で制御される。特に図17を参照して、前述の技術によって、レーザ切削可能な任意の形状の導電性経路を形成でき、かつさらに、マイクロチャネル208の高さh2と同一の広がりを有する高さh1をもつ経路形成も容易にできる。この点に関して、発生された電気信号の強度は、対向する連絡経路216と218の高さと長さを変更することによって制御できる。
電気的検出手段の多くの別の形状も上述のデバイスに設けてよい。図18〜図20を参照して、小型化カラムデバイスから成る、本発明のさらに別の実施例は、全体を252で表示されており、マイクロチャネル256上にカバー板254が配置されて分離区画を形成するものである。第１及び第２の電気的連絡経路258及び260を包含する複数の検出手段は、それぞれマイクロチャネル256の第１の側面に沿って長手方向に互いに間隔を置いて状態で配置される。
特に、図19及び図20を参照して、連絡経路258及び260は、それぞれ第１の末端262及び264を有し、マイクロチャネル256に直に隣り合わせて配置されるが、末端262及び264は、上述のようにそのマイクロチャネルとは直接接触しない。連絡経路258及び260の第２の末端に配置された露出接点266及び268は、それぞれ関連の信号発生器への接続に利用できる。この方法で、連絡経路212及び214がここで用いられて、分離区画を取り囲む電界を発生させることができるアンテナ回路を設定し、それで、上述のように、区画中を通過している流体液体試料のコンダクタンス又は誘電率の変化で起こる位相シフトによって検出可能信号が与えられるのである。特に、図20を参照して、連絡経路258及び260は、経路末端262及び264の高さh3がマイクロチャネル208の高さh4と同一の広がりを持って高い信号強度を与えられるように、レーザ切削技術を使って形成できる。
さらに別の関連実施例では、分離区画の周りに共軸関係で配置された複数の連続配置コイルから成る電気的検出構成が与えられる。１実施例では、複数の連続配置された環状コイルは、電気的コイル検出構成に類似するものとして与えられる。図21と図22を参照して説明すれば、適当な基板288の実質的に平坦な第１の表面にレーザ切削されたマイクロチャネル284を有する小型化カラムデバイス282が描かれている。マイクロチャネル284は、カバー板290との組合せで、上述のように分離区画292を形成する。特に、図22と図24とを参照して、第１の294及び第２の296の連絡経路から成る複数の検出手段は、それぞれ第１及び第２の環状コイル部分298及び300をもっており、それらの部分は、分離区画292の回りに共軸関係でかつ区画に沿って長手方向に互いに間隔を置いた状態で配置される。連絡経路294及び296の最末端に配置された露出接点、それぞれ302及び304によって標記検出手段と適当な信号源との接続が可能となる。
この方法で、当分野で周知の諸技術を使って電気的検出を実施することができる。より詳細には、第１の環状コイル部分、例えば、298の芯線に磁場を発生させることができる。その磁場によって与えられた誘導電界の一部分は、分離区画に沿って第２の環状コイル部分300の方へ移動する。第２のコイル300は、その電界を検出・測定することができる。従って、区画中を通過している流動液体試料のコンダクタンス又は誘電率の変化で生ずる位相シフトによって、上述のように、検出可能な信号が与えられる。
連絡経路294及び296は、ここでは、スパッタリング又は他の堆積法、レーザ切削法、エッチング又はマイクロマシーニング技術を含む任意の適当な方法を使って形成できる。１つの特定実施例では、連絡経路294の環状コイル構成は複合構造体として形成してよい。図21、図23及び図25を参照して、310で表示された、環状コイル構成の第１の部分は、基板288の第２の平坦表面316上に形成された導電性線条によって与えられる。従って、第１の部分310はマイクロチャネル284の下に配置されることになる。第２及び第３の部分、312及び314は、レーザ切削法で作られ、この場合、後で適当な導電性材料を充填される凹部は基板288に切削されて第１の導電性部分310に通ずる。従って、部分312及び314は、マイクロチャネル284のそれぞれ第１及び第２の側面上に互いに対向するように配置される。
この方法で、チャネル内部と直接に接触しないでそのマイクロチャネルを取り巻く実質的にＵ字型の形状が与えられる。複合環状コイル構成は、同様の構造をカバー板290に形成することで成就され、この構造は、上述のように、分離区画を形成するためにカバー板290がマイクロチャネル284上に配置されるときに部分312及び314を接触させることができるように露出している相補的なＵ字型の導電性部分318から構成されるものである。
本発明のさらに別の態様では、多くの別の検出構成が与えられ、この場合、当該デバイスに高感度の検出能力を付加するために一体化した導光手段が採用される。この点に関して、本発明の小型化カラムデバイスの各実施例は、１つ以上の自由選択の導光手段を採用するための手段を包含してよい。
より詳細には、図1Aを参照して、カバー板12に形成された単一のアパチャーから成り、かつ分離区画14と連絡する検出手段は、光ファイバ、複合レンズ構成、又はその類のような、導光手段（非表示）を容易に受け入れるであろう。１つの特定実施例では、導光手段は、実質的にアパチャー36と同一の寸法を持つように選択される光ファイバから成ってよく、これによって、分離区画に連絡する光ファイバとアパチャーとのインタフェースは、液体を通さないシールが与えられる。光ファイバは、蛍光励起波長を分離区画14に伝送し、かつそこからの蛍光放射信号を受信できるよう配置される。この方法で、蛍光検出技法は、当分野で周知の諸方法を用いて実施することができる。
やはり図1Aを参照して、基板４にて形成された第２のアパチャー34に同軸でアラインされるアパチャー36から成る、別の検出手段の構成では、光学的検出経路が与えられる。このように形成された光学的検出経路によって、分離区画の主軸に直交する放射線の伝送を介して分離区画14を通過する分離された被検体の検出ができる。従って、複数の自由選択の導光手段、例えば、光ファイバ及び／又は複合レンズ装置は、アパチャー34及び36に容易にインタフェースされて、上述のように、分離区画14に通ずる。１つの特定実施例では、第１の該光ファイバは、試料照射用に、そして第２のそれは光回収用に用いて、分離区画を通過する分離された被検体の近赤外又は紫外／可視線の光学的検出を可能にする。
さらに別の関連実施例では、分離区画と連絡する単一のアパチャーか、分離区画と連絡しかつ光学的検出経路を形成する複数の共軸に合わされたアパチャーかを含む本発明のカラムデバイスの各実施例は、今説明したように、１つ以上の自由選択の導光手段を収容することができる。
次に、図26を参照して、全体を352で表示した小型化カラムデバイスから成る、本発明のさらに別の関連実施例を示す。そのデバイスは、第１のマイクロチャネル358がそこにレーザ切削された実質的に平坦な表面をもつ、第１の基板部分354から形成される。同カラムデバイスは、さらに第２のマイクロチャネル364がそこにレーザ切削された実質的に平坦な表面をもつ、第２の基板部分360から形成される。第２のマイクロチャネル364は、第１及び第２の実質的に平坦な表面356及び362が互いに突合せ対向して配置されて上述のような分離区画を形成するときに第１のマイクロチャネル358の鏡像を与えるように配置される。
デバイス352は、さらに、レーザ切削された溝組から形成された検出手段を包含する。より詳細には、第１の溝366は第１の平坦表面356にレーザ切削されて第１のマイクロチャネル358に連絡する。第２のマイクロチャネル364と連絡する、第２の相補的なレーザ切削溝368は、第１の溝366の鏡像を与えるよう第２の平坦表面に配置される。この方法において、分離区画と連絡する検出経路が与えられる。その検出経路は、第１及び第２の実質的に平坦な表面356及び362が互いに突合せ対向して配置されるときに相補的な溝組から形成される区画を包含する。
次に、図26と図27とを参照して、検出経路は関連した導光手段を容易に受け入れるよう形成される。従って、光ファイバ、複合レンズ構成、又は類似装置から成る導光手段370は、分離区画に通ずるよう検出経路の範囲内に置かれる。１つの特定実施例では、導光手段370は、相補的溝組366と368で形成された区画と同一の寸法を実質的にもつように選択される光ファイバから成り、それによって、区画内部への光ファイバの挿入で液体を通さないシールが実現される。従って、導光手段370は、上述のように、蛍光励起波長を分離区画14に伝送し、かつそこからの蛍光放射信号を受信できるよう配置される。
次に、図28を参照して説明すれば、全体を382で表示された小型化カラムデバイスから成る、本発明の関連実施例を示す。該デバイスは、実質的に平坦な表面386を有する選択された基板384で形成される。マイクロチャネル388は、それぞれ390及び392で表された、第１及び第２のレーザ切削溝と通じている平坦表面386にレーザ切削される。第１及び第２の溝は、マイクロチャネル388に関して互いに向かい合って配置され、それによって、前述のように分離区画を形成するためにカバー板394が平坦表面386上に配置されるときに検出経路が形成される。
次に、図28と図29を参照して、このように形成された光学的検出経路によって分離区画の主軸に直交する放射線の伝送を介して分離区画を通過する分離された被検体の検出ができる。従って、それぞれ394及び396で表されかつ光ファイバ、複合レンズ装置又はその類から成る第１及び第２の導光手段は、前述のように分離区画と連絡するように溝390及び392内部に容易に配置することができる。１つの実施例では、第１の光ファイバ394は試料照射用に、そして第２のファイバ396は光回収用に用いて、分離区画を通過する分離された被検体の近赤外又は紫外／可視線の光学的検出を可能にする。
本発明のさらに別の態様では、分離区画のある特定の位置に集中する複数の検出手段を有する、本発明により形成された小型化カラムデバイスが与えられる。図30を参照して、当該デバイスは全体を402で表される。同カラムデバイスは、適当な基板408の実質的に平坦な表面406に形成されたレーザ切削マイクロチャネル404を包含する。マイクロチャネル404は、カバー板410との組合せで、細長い分離区画412を与える。全体を414で表された第１の検出経路は、カバー板410にレーザ切削されかつ分離区画412と連絡する、アパチャー416と、基板408に切削されて分離区画412と連絡するアパチャー418との同軸のアライメントによって形成される。
全体を420で表示された、第２の検出経路は、それぞれ422及び424で表された第１及び第２のレーザ切削溝のよって与えられる。その溝は、平坦表面406に形成されて、その第１及び第２の対向側面のところで分離区画412と連絡する。この方法で、第１及び第２の溝422及び424は、分離区画412に関して互いに向き合って配置され、かつ前述のように、分離区画を形成するためにカバー板410が平坦表面406の上方に配置されるときに第２の検出経路を形成する。
第１及び第２の検出経路、414及び420は、分離区画内部で交差する互いに直角をなす２つの光軸を与え、この場合、これらの軸も分離区画412の主軸に直交する。従って、分離区画内の検出経路の交点では様々な同時検出技法を実施することができる。
１つの実施例では、第１の透明シート（非表示）をアパチャー416上に配置し、かつ、第２の透明シート（非表示）を同様にアパチャー418上に配置でき、ここで前記の透明シートは、第１の検出経路との組合せで、光学的検出経路を形成する。別の実施例では、第１及び第２の導光手段（非表示）は、第１及び第２のアパチャー416及び418にインタフェースされて分離区画412に連絡する。上述のように、該導光手段は、試料照射及び光回収のできる光ファイバから構成されてよく、分離区画を通過する分離された被検体の近赤外又は紫外／可視線の光学的検出が可能となる。
上述のデバイスにおいて、第２の検出経路420は、同時的光学的検出を実現する自由選択の導光手段、同時的電気化学的検出を実行できる電極対、又は同時的電気的検出を実施できる連絡経路、を容易に収容でき、これらの検出構成の各々は、すでに説明されている。
図31において、全体を452で表示した小型化カラムデバイスから成る、さらに別の関連実施例を示す。同デバイスは、適当な基板458とカバー板460の平坦表面にレーザ切削されたマイクロチャネル456から形成された分離区画454を包含する。検出経路462から成る第１の検出手段は、カバー板460におけるアパチャー464と基板458におけるアパチャー466との同軸アライメントによって形成され、ここで前記の各アパチャーは、上述のように、分離区画454と連絡する。さらに別の検出手段は、基板458にレーザ切削された溝468から形成されるもので、該溝は検出経路462が分離区画と連絡して検出交点を与える事実上同じ点のところで分離区画と通ずる。
従って、第１及び第２の透明シートが、アパチャー464及び466の上方に配するか、又は導光手段が前記アパチャーにインタフェースされて、前述のように、検出経路462から光学的検出経路を形成してよい。そのような配置によって、分離区画454を通過する分離被検体の検出に当たって近赤外又はUV/Visのような検出法を用いることが可能となる。
さらに別の検出手段は、関連した導光手段を容易に受け入れられるよう形成される。従って、光ファイバ、複合レンズ構成、又は類似装置から成る導光手段（非表示）をレーザ切削した溝内に配置して分離区画と連絡させてよい。１つの特定実施例において、導光手段は、蛍光励起波長を分離区画中へ伝送し、かつ上述のように、そこからの蛍光放射信号を受信できるよう配置される光ファイバから成る。導光手段はまた、励起がアパチャー466を通して実行される検出において、光放射（例えば、蛍光）を受信することだけを目的として構成してもよい。
本発明は、その好ましい特定実施例に関連して説明されてきたが、本明細書に含まれる説明並びに次の実施例は、説明を目的としたものであって、その請求の範囲によって定められるところの、本発明の範囲を限定するものではない、と理解すべきである。
【図４】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図１Ｂ】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図１２】
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【図７Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１９】
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【図２２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２３】
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【図２７】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２５】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２９】
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【図２８】
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【図３０】
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【図３１】
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