(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的分子の結晶化を促進するためのマイクロ流体デバイスにおいて、前記マイクロ流体デバイスは、第１面及び反対側の第２面を有し、かつ複数の液体流路を有する固体構造を備え、
それぞれの前記液体流路は、標的分子溶液流入口と、少なくとも一つの沈殿剤流入口との間を液体連通し、
それぞれの前記液体流路は、対応する１つの前記沈殿剤流入口に隣接する結晶化流路セクションを含み、
それぞれの前記結晶化流路セクションは、対応する沈殿剤流入口の中に、または対応する沈殿剤流入口に隣接して配置される毛細管現象流動停止部分を有し、
前記マイクロ流体デバイスは少なくとも一つの第１部分と、複数の取り外し可能な蓋部分とを備え、前記第１部分は第１面と、複数の溝を持つ溝面と、を有することにより前記結晶化流路セクションを構成し、前記蓋部分は、前記蓋部分を剥がすことにより、結晶化した分子を採取するために前記結晶化流路セクションの少なくとも一部を露出すべく独立して取り外し可能であり、
それぞれの前記蓋は第２面及び前記第１部分の前記溝面に対向する溝面を有し、それぞれの取り外し可能な前記蓋を１つ以上の前記溝の上に取り付け、そして液体流路の前記結晶化流路セクションを成すべく、前記第１部分の前記溝に沿って密閉する、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記第１部分は、液体流路への標的分子溶液流入口を構成するため、または、液体流路への沈殿剤流入口のために、少なくとも一つの貫通開口部または凹部を有する、請求項１記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
取り外し可能な前記蓋は前記第１部分を超えて延び、取り外し可能な前記蓋は、第１部分を超えて延びることにより、前記蓋を取り外すためのフランジを構成し、前記フランジは前記フランジを剥離することにより、前記蓋が結晶化流路セクションから外れるように構成される、請求項１または２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
取り外し可能な前記蓋は、溝に沿って第１部分の溝面に、接着されて密閉される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記マイクロ流体デバイスは２つ以上の液体流路を備え、これらの液体流路は結晶化流路セクションを含み、かつ各液体流路は標的分子溶液流入口及び沈殿剤流入口に接続される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記結晶化流路セクション群の各セクションは取り外し可能な蓋で覆われ、これらの蓋は任意であるが、互いに対して剥離可能に接続される、請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも一つの蓋部分は、箔により作製される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも一つの蓋部分は、ポリマー箔または金属箔により作製される、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記箔を第１部分の溝面に貼り付け、溝（群）に沿って溝面に接着させ、そして部分的に、または全てに切り込みを入れて複数の部分とすることにより、取り外し可能な複数の前記蓋を構成する、請求項７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記デバイスは、少なくとも２つの沈殿剤流入口を備え、前記標的分子溶液流入口は、これらの沈殿剤流入口の各沈殿剤流入口と前記液体流路を介して液体連通し、前記液体流路は、前記標的分子溶液流入口に隣接する分岐流路セクションと、該当する前記沈殿剤流入口に隣接する結晶化流路セクションと、前記分岐流路セクションと前記結晶化流路セクション群の各結晶化流路セクションとの間に配置される流動遮断流路セクションとを備え、前記液体流路は、前記分岐流路セクションにおいて１〜Ｘ個に分岐し、Ｘは結晶化流路セクションの数であり、そして前記流動遮断流路セクションは、前記分岐流路セクションと該当する結晶化流路セクションとの間の液体連通を遮断する機能を有する流動遮断機構を備えている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記流動遮断機構は、ａ）毛細管現象流動遮断部分、ｂ）流路変位部分、及びｃ）弱化ライン流動遮断部分の内の少なくとも一つの部分の形態であり、ａ）毛細管現象流動遮断部分では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションが、隣接する前記結晶化流路セクションによって液体に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が前記流路の液体に作用するように構成され、ｂ）流路変位部分では、流動遮断流路の内の少なくとも一部分が、分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションに対して垂直方向に変位し、そしてｃ）弱化ライン流動遮断部分では、前記固体構造に、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの液体流路を横切る弱化ラインが設けられ、前記弱化ラインは前記固体構造における周りよりも低い強度を有する線である、請求項１０に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
マイクロ流体デバイスは２個以上の結晶化流路セクションを備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記マイクロ流体デバイスは５個以上の結晶化流路セクションを備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記マイクロ流体デバイスは前記結晶化流路セクションのそれぞれに対応する１つの蓋を備える、請求項１２または１３のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
前記マイクロ流体デバイスは、ガラス、セラミックス、金属、及び、シリコン、ゲルマニウム、及び砒化ガリウムから選択される半導体材料、ならびにポリマーから成るグループから選択される材料により作製される少なくとも一つの部分を備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記マイクロ流体デバイスは少なくとも１つの部分がポリマー材料からなる、請求項１５に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
請求項１６記載のデバイスにおいて、前記ポリマー材料は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリビニリデンクロライド（ＰＶＤＣ）、ポリビニリデンフッ化物、スチレン−アクリルコポリマー、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリイソブチレン、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、シリコーン、エポキシ樹脂、ポリエーテルブロックアミド、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリル系、セルロイド、セルロースアセテート、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡＬ）、フッ素樹脂（ＦＥＰ，ＰＦＡ，ＣＴＦＥ，ＥＣＴＦＥ，ＥＴＦＥを含むＰＴＦＥ）、ポリアセタル（ＰＯＭ）、ポリアクリレート（アクリル系）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミド−イミド（ＰＡＩ）、ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリブタジエン（ＰＢＤ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエステル／ポリテン／ポリエテン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、塩素化ポリエチレン（ＰＥＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、及び上に列挙した材料の混合物から成るグループから選択される、マイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
前記デバイスの少なくとも一部分が、光学検査を行なうことができる透明性を有する、請求項１７に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
前記マイクロ流体デバイスは前記沈殿剤流入口に液体連通している少なくとも１つの沈殿剤空洞を備え、前記沈殿剤空洞群の内の少なくとも一つの沈殿剤空洞は、部分的に閉じた空洞の形態であり、部分的に閉じた空洞は、沈殿剤で予め充填されていることが好ましい、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２０】
前記マイクロ流体デバイスは前記沈殿剤流入口に液体連通している少なくとも１つの沈殿剤空洞を備え、前記沈殿剤空洞のうちの少なくとも１つは円錐形をなす、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２１】
沈殿剤流入口の中に、または沈殿剤流入口に隣接して配置される毛細管現象流動停止部分は、階段状に、かつ結晶化流路セクションから沈殿剤空洞に向かって急激に広がる部分によって形成される、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２２】
前記マイクロ流体デバイスは２つ以上の結晶化流路セクションを備え、前記結晶化流路セクションは、互いにほぼ平行である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２３】
前記デバイスは更に、前記結晶化流路セクション群の内の少なくとも一つのセクションに組み込まれる膜を備える、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２４】
前記膜は、前記沈殿剤流入口に隣接して組み込まれる、請求項２３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２５】
前記膜は、標的分子が沈殿剤に、沈殿剤流入口と液体を介して接触するようにして拡散する現象を防止する濾過膜である、請求項２３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２６】
前記膜は、繊維材料及び発泡ポリマーから成るグループから選択される材料群の内の一つ以上の材料により作製される多孔質膜である、請求項２３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２７】
前記膜は多孔質ニトロセルロースである、請求項２３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２８】
標的分子溶液とともに用いるマイクロ流体デバイスであって、前記標的分子溶液が任意で一つ以上の洗浄剤を含有する、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項２９】
前記液体流路は壁表面を含み、壁表面は、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延び、少なくとも一つの結晶化流路セクションの前記壁表面は、当該結晶化流路セクションの外周の少なくとも一部分において、標的分子溶液の表面張力よりも大きい表面張力を有する、請求項２８に記載の標的分子溶液と組み合わせたマイクロ流体デバイス。
【請求項３０】
請求項１〜２９のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイスの結晶化流路セクションから形成され又は成長した結晶を採取するための方法において、前記蓋と前記結晶を選択的に除去する、方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載のマイクロ流体デバイスの結晶化流路セクションから形成され又は成長した結晶を採取するための方法において、前記マイクロ流体デバイスは２つ以上の結晶化流路セクションと前記結晶化流路セクションのそれぞれに対応する１つの蓋を備え、前記方法は、前記結晶化流路セクションを覆う蓋を選択的に除去することによって前記結晶化流路セクションのうちの１つから形成され又は成長した結晶を採取する工程と、前記結晶を除去する工程とを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標的分子の結晶成長、特にタンパク質、核酸、及び／又は炭水化物のような高分子の成長を促進するマイクロ流体デバイスに関する。本発明はまた、前記デバイスを使用して結晶化を促進する方法に関する。本発明はまた、結晶化した高分子を簡単に取り出すマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子のような分子の結晶化は生化学分野における重要な技術である。核酸、タンパク質、及び炭水化物のような生化学分子は予測不能な結晶構造を有し、そして多くの場合、結晶化した分子の３次元構造は、これらの分子の生物学的機能に関して重要な役割を果たす。タンパク質が機能する仕組みについての詳細情報を取得するためには、タンパク質の３次元構造を求めることが重要となるが、これは、３次元構造及び機能が非常に密接に結び付いているからである。生物学的プロセスを操作する必要がある場合、治療研究で観察される３次元構造が特に有用である。今日、市場における薬剤の９０％超が、タンパク質と相互作用する小さいリガンドである。この相互作用を理解し、そして相互作用を新規の改良薬剤に利用するために、リガンド−タンパク質の複合体の３次元構造を求める必要がある。
【０００３】
分子、例えばタンパク質のような高分子の結晶化は、標的化合物の溶液を調製し、そして溶解標的化合物の化学形態を変化させて、標的物質が溶解し難くなり、そして当該物質の結晶構造の固体状態に戻るようにすることにより行なわれる。化学形態のこの変化は通常、標的化合物が溶解し難くなるようにする沈殿剤を導入することにより生じさせる。
【０００４】
特許文献１（米国特許第６，４０９，８３２号）には、タンパク質結晶成長を液体−液体拡散法を利用して促進するマイクロ流体デバイスが記載されている。このデバイスは、一つ以上の混合結晶化チャンバを備え、各チャンバは、タンパク質溶液用の流入口と、そして結晶化剤（沈殿剤）用の反対側の流入口と、を含む。タンパク質溶液は、タンパク質流入口を介して特定容積の充填チャンバに導入され、そして当該チャンバから、当該溶液が混合チャンバに流入する。結晶化剤を、結晶化剤流入口を介して混合チャンバに充填し、そして液体を、液体−液体拡散法を利用して混合する。
【０００５】
特許文献２（米国特許出願公開第２００３／６１６８７号）には、標的材料の結晶化の高効率スクリーニングに使用される種々のマイクロ流体システムが開示されている。結晶化は、標的材料溶液をマイクロ加工流体デバイスの複数のチャンバに導入することにより行なわれる。次に、マイクロ加工流体デバイスを操作してチャンバ内の溶液状態を変化させることにより、非常に多くの結晶化形態を同時に提供する。マイクロ流体システムは、微細加工マイクロチャンバ（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｃｈａｍｂｅｒｓ）を収容するエラストマーブロックを備える。
【０００６】
標的材料を結晶化させるシステムは、多量の標的材料溶液を収容するように構成される微細加工マイクロチャンバを収容するエラストマーブロックと、そしてチャンバと流体連通する微細加工マイクロ流路と、を備え、この流体流路で多量の結晶化剤をチャンバに導入する。この構造を操作してチャンバ内の溶液状態を、エラストマー材料を変形させることにより変化させて、流体流を阻止する、または流体を流すために流路を開ける、或いは流体の量を計測する。
【０００７】
結晶化システムは更に分離構造を備え、分離構造は、チャンバを流体流路から、流体流
路に多量の結晶化剤を流し込むときにエラストマー壁を変形させることにより選択的に分離し、次にチャンバを流体流路に接触するように配置してチャンバ内の溶液状態を変化させるように構成される。別の構成として、結晶化システムは更に、チャンバの上に設けられ、かつチャンバから膜によって分離される制御流路を備え、膜はチャンバに向かって変形することができるので、校正された量のサンプル溶液をチャンバから排出して、膜を緩めることによって、校正された量の結晶化剤がチャンバに引き込まれるようにする。更に別の構成として、結晶化システムは、標的材料と流体連通する複数の平行な第１流体流路と、そして平行な第１流体流路と直交し、かつ交差することにより複数の接合部を形成する複数の平行な第２流体流路と、を備え、第２流体流路が結晶化剤と流体連通することによって、アレイ状の溶液形態を接合部に形成することができる。
【０００８】
特許文献３（国際公開番号  ＷＯ  ２００４／０６７１７４）には、マイクロ化学（原子レベルで界面化学を利用する）を利用する装置が開示されている。この装置は、供給導管を有する蒸気浸透性マイクロ流体チップ流路を備える。チップ構造は、第１及び第２対向端部と、そしてチップ構造内のバルブ機構と、を有し、これらの端部によって、第１及び第２流体材料を、第１及び第２流体材料を互いに向かって供給導管の反対側端部から流し込むことにより相互作用させることができ、バルブ機構は、供給導管を、供給導管の第１端部と第２端部との間に位置する中間位置で開き、そして閉じるように動作することができるので、チップ構造は充填状態と相互作用状態との間を連続的に移動することができ、充填状態では、中間位置を閉じることにより、流体材料を中間位置の両側の供給導管に自動的に充填することができ、相互作用状態では、中間位置を開くことにより流体材料を相互作用させることができる。装置は更に、蒸気形態をチップ構造の周りに形成して、相互作用状態のチップ構造の供給導管から蒸発する流体材料を補充する気化器を備える。
【０００９】
特許文献４（米国特許出願公開第２００５／０２０５００５号）には、タンパク質結晶化の高効率スクリーニングに使用されるマイクロ流体構造が開示されている。マイクロ流体構造は、試薬の正確な計測を可能にして、非常に多くの潜在的な結晶化を迅速に行なう混合チップを備える。マイクロ流体構造は、流体流路を幾つかの層に持つことによりバルブ構造を提供するマイクロ加工エラストマー材料により作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，４０９，８３２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／６１６８７号明細書
【特許文献３】国際出願公開第ＷＯ２００４／０６７１７４号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２０５００５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、標的分子の結晶化を促進するデバイスを提供することにあり、このデバイスは、作製するのが簡単であり、かつ作製するためのコストが低く、更に動作が簡単である。
【００１２】
本発明の目的はまた、デバイスを動作させる簡単な方法を提供することにある。
これらの目的は、請求項に規定されるように、本発明によって達成されている。更に、以下に説明するように、本発明、及び本発明の実施形態は、先行技術による結晶化デバイス及び方法と比べると、更に大きな利点をもたらす特性を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
標的分子の結晶化を促進する本発明のデバイスはこのようにして、先行技術によるデバ
イスと比べて非常に経済的であることを示している。この主たる理由は、本発明のデバイスが安価に作製され、そして同時に非常に簡単であり、かつ高速に動作し、更に使用上の信頼性が高いからである。
【００１４】
「標的分子の結晶化を促進する」という表現は、第１結晶（結晶性細菌）を形成するだけでなく、結晶の成長を更に進行させることを意味する。或るテストでは、微小結晶を解析することが望ましく、他のテストでは、結晶成長を、大きな結晶が形成されるまで進行させることができることが望ましい。
【００１５】
本発明のマイクロ流体デバイスは、上面及び反対側の底面を有し、かつ少なくとも一つの液体流路を有する固体構造を備える。上面及び底面は、例えば簡単にハンドリングするために、例えば手作業で、またはロボットによりハンドリングするためにほぼ平坦とし、そして任意であるが、平行とすることができる。液体流路は、標的分子溶液流入口と、そして少なくとも２つの沈殿剤流入口と、を含み、標的分子溶液流入口は、これらの沈殿剤流入口の各沈殿剤流入口と液体流路を介して液体連通する。標的分子流入口を開くことにより、または少なくとも外部から操作することにより、標的分子溶液を液体流路に、例えば膜を介して針を使用して、または例えば、以下の好適な実施形態に記載される上面の固体構造を貫通する開口部を介して充填する。
【００１６】
液体流路は、前記標的分子溶液流入口に隣接する分岐流路セクションと、該当する前記沈殿剤流入口に隣接する結晶化流路セクションと、そして前記分岐流路セクションと前記結晶化流路セクション群の各結晶化流路セクションとの間に配置される流動遮断流路セクションと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１ａ】本発明によるマイクロ流体デバイスの模式図。
【図１ｂ】流動遮断流路セクションの例を示す模式図。
【図１ｃ】流動遮断流路セクションの例を示す模式図。
【図２ａ】流動遮断流路セクションを弱化ラインの形態で分岐流路セクションと結晶化流路セクションとの間に備える本発明のマイクロ流体デバイスの上面図。
【図２ｂ】切断線Ａ−Ａ’に沿って切断したときの図ａに示すマイクロ流体デバイスの側部断面図。
【図３ａ】流動遮断流路セクションを弱化ラインの形態で分岐流路セクションと結晶化流路セクションとの間に備え、そして更に別の流動遮断流路セクションを弱化ラインの形態で沈殿剤流入口に備える本発明のマイクロ流体デバイスの上面図。
【図３ｂ】切断線Ａ−Ａ’に沿って切断したときの図ａに示すマイクロ流体デバイスの側部断面図。
【図４ａ】使用中の種々の状態の本発明の別のマイクロ流体デバイスの側部断面図。
【図４ｂ】使用中の種々の状態の本発明の別のマイクロ流体デバイスの側部断面図。
【図４ｃ】使用中の種々の状態の本発明の別のマイクロ流体デバイスの側部断面図。
【図４ｄ】使用中の種々の状態の本発明の別のマイクロ流体デバイスの側部断面図。
【図５ａ】使用中の種々の状態の本発明の別のマイクロ流体デバイスの或るセクションの側部断面図。
【図５ｂ】使用中の種々の状態の本発明の別のマイクロ流体デバイスの或るセクションの側部断面図。
【図６ａ】本発明のマイクロ流体デバイスの上側部分を示す上面図。
【図６ｂ】本発明のマイクロ流体デバイスの上側部分を示す上面図。
【図７ａ】本発明のマイクロ流体デバイスの第１部分、及びマイクロ流体デバイスの完成部分をそれぞれ示す上面図。
【図７ｂ】本発明のマイクロ流体デバイスの第１部分、及びマイクロ流体デバイスの完成部分をそれぞれ示す上面図。
【図８】本発明のマイクロ流体デバイスの模式図。
【図９】本発明の第２の態様のマイクロ流体デバイスを示している斜視図。
【図１０】本発明の別のマイクロ流体デバイスの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
一の実施形態では、マクロ流体デバイスは更に、以下に詳細に説明するように、結晶化流路セクションと沈殿剤流入口との間に配置される流動遮断流路セクションを備える。
分岐流路セクションでは、液体流路は１〜Ｘ個に分岐し、Ｘは結晶化流路セクションの数である。Ｘは基本的に、いずれの整数とすることもできる。一の実施形態では、Ｘは、２〜４００、４〜１００、８〜４８、８〜２４のように、２〜１０００である。
【００１９】
流動遮断流路セクションは、該当する前記分岐流路セクションと結晶化流路セクションとの間の液体連通を遮断する機能を有する流動遮断機構を含む。
従ってこのデバイスによって、単に標的分子溶液を一つの標的分子溶液流入口に流し込みながら複数の結晶化テストを行なうことが可能になる。標的分子溶液は複数の結晶化流路セクションに流入することになり、これらの結晶化流路セクションでは、標的分子溶液を沈殿剤流入口からの沈殿剤と接触させることができる。同時に、種々の結晶化流路セクションの間のどのような流体連通も、分岐流路セクションと結晶化流路セクションとの間に配置される分岐流路セクションで遮断することができる。従って、ハンドリングが簡単であり、かつ複数の結晶化テストを同時に行なうことができる非常に簡単なデバイスが実現している。
【００２０】
基本的に、流動遮断機構は、種々の結晶化流路セクションの間の流体連通を効果的に遮断することができる構造であればどのような構造によっても構成することができる。実際、効果的な流動遮断機構は、該当する流動遮断流路セクションにおける変位差の形態、またはａ）分岐流路セクション、及びｂ）該当する前記流動遮断流路セクションに隣接する結晶化流路セクションの内の少なくとも一つから選択される前記流動遮断流路セクションを構成する固体構造における変位差の形態とすることができることが分かっている。
【００２１】
好ましくは、流動遮断機構は、ａ）毛細管現象流動遮断部分、ｂ）流路変位部分、及びｃ）弱化ライン流動遮断部分の内の少なくとも一つの部分の形態であり、ａ）毛細管現象流動遮断部分では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションが、隣接する前記結晶化流路セクションによって液体に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が前記流路の液体に作用するように構成され、ｂ）流路変位部分では、流動遮断流路の内の少なくとも一部分が、分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションに対して垂直方向に変位し、そしてｃ）弱化ライン流動遮断部分では、前記固体構造に、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの液体流路を横切る弱化ラインが設けられる。
【００２２】
流路セクションの垂直方向変位は、デバイスの上面を基準にして観察する場合に、相対的に高い位置または相対的に低い位置への変位を意味する。
実際、標的分子溶液の特性は、最適なデバイスを設計する際に、特に上述のａ）またはｂ）に従って動作する流動遮断流路セクションを備える実施形態に関して重要となる。これは、標的分子溶液の特性、特に表面張力が、溶液が毛細管吸引力の作用を受けるかどうかを決定するからである。マイクロ流体デバイスを設計する際、水を標的分子溶液の代わりに使用することができるが、或る用途では、マイクロ流体デバイスは、特定の標的分子溶液を使用する場合に関して更に最適化することもできる。以下に説明することであるが、標的分子溶液は、水溶液とする、例えば界面活性剤を含む水溶液とすることが好ましく、界面活性剤を含めることによって、当該水溶液の表面張力を水の表面張力とは異なるようにする。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、設計パラメータを、当業者の
通常の技量を行使することにより制御することができると思われる。
【００２３】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションは、隣接する前記結晶化流路セクションによって液体に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が前記流路の液体に作用するように構成され、前記流動遮断流路セクションには、毛細管現象流動停止部分が設けられ、この流動停止部分は、当該セクションの幾何学的形状及び／又は当該部分の表面張力によって構成される。
【００２４】
液体がマイクロ流体流路を、好ましくは毛細管力の作用を受けながら所定速度で流れているとき、相対的に小さい毛細管力が作用する、または毛細管力が作用しないセクションにおける流れは、液体が完全に減速されてしまうまで継続する。デバイスでは、この現象をこの実施形態において利用する。流路の種々のセクションは、標的分子溶液が分岐流路セクションを流れているときに、標的分子溶液が流動遮断流路セクションに、この流動遮断流路セクションが、隣接する結晶化流路セクションによって液体に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が液体に作用するように構成される場合でも流入し続けるように構成される。流れは、標的分子溶液が結晶化流路セクションに流入するまで継続し、この場合、標的分子溶液は毛細管力を受けるので、結晶化流路セクションに充填される。流れが、結晶化流路セクションが溶液で充填されることにより停止してしまうと、標的分子溶液は流動遮断流路セクションに逆流することはない、というのは、流動遮断流路セクションは、隣接する結晶化流路セクションによって液体に作用する、好ましくは分岐流路セクションによっても液体に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が標的分子溶液に作用するように構成されるからである。最終的に、流動遮断流路セクションから溶液が排出され、そして該当する結晶化流路セクション群の間の液体連通が遮断される。
【００２５】
流動遮断流路セクションは、隣接する結晶化流路セクション／分岐流路セクションによって液体に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が液体に作用するように、いずれの機構によっても構成することができる。マイクロ流体デバイスの分野では、所望の毛細管特性を調整する複数の方法が知られており、そして当業者であれば、いずれの適切な機構も利用することができる。
【００２６】
液体流路が壁表面を含み、壁表面が、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延びる構成の一の実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの壁表面は、当該流動遮断流路セクションの外周の少なくとも一部分において、隣接する結晶化流路セクションにおける隣接する壁表面の表面張力よりも小さい表面張力を有することにより、流動遮断機構を構成する。この実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの表面は、当該流動遮断流路セクションの外周の少なくとも６０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくともほぼ全てのように、当該流動遮断流路セクションの外周の少なくとも主要部分において、隣接する結晶化流路セクションにおける隣接する壁表面の表面張力よりも小さい表面張力を有することにより、流動遮断機構を構成する。
【００２７】
一の実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの壁表面は、当該流動遮断流路セクションの外周の少なくとも一部分において、隣接する結晶化流路セクション、及び隣接する分岐流路セクションの内の少なくとも一つのセクションにおける隣接する壁表面の表面張力よりも、少なくとも５ダイン（ｄｙｎｅｓ）／ｃｍ、少なくとも１０ダイン／ｃｍ、少なくとも２０ダイン／ｃｍのような大きさだけ大幅に小さい（接触角度測定を使用して測定される）表面張力を有し、好ましくは、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの壁表面は、当該流動遮断流路セクションの外周の少なくとも一部分において、６０ダイン／ｃｍ未満、１０〜５５ダイン／ｃｍの範囲のように、７３ダイン／ｃｍ未満の表面張力を有する。
【００２８】
表面張力は、例えば接触角度を使用して測定することができる。表面が７３ダイン／ｃｍ未満の表面張力を有する場合、水／サンプルとの接触角度は、２０℃の空気中で測定すると少なくとも９０度である。全ての測定は、特に断らない限り、空気中で、かつ２０℃で行なわれる。
【００２９】
表面エネルギー及び表面張力は、表面の同じ特性を示唆する２つの項目であり、そして一般的に、これらの項目は同じ意味に使用される。表面の表面エネルギーは、ＳＶＴ２０のような張力計、ＤａｔａＰｈｙｓｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＧｍｂＨが提供するスピン滴下法ビデオテープ張力計（Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｄｒｏｐ  ｖｉｄｅｏ  ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒ）のような張力計を使用して測定することができる。本出願では、「表面張力」という用語は、巨視的表面エネルギーを指す、すなわち表面張力は、例えば当業者には公知のことであるが、水滴との接触角度によって測定することができる、表面と水との親和性に直接比例する。測定値を比較するに当たって、例えば２つの表面部分の内のいずれの表面部分が最大の表面エネルギーを有するかについて測定する場合、正確な表面エネルギーを求める必要はなく、単に、２つの表面の内のいずれの表面の方が、水との接触角度が小さいかについて比較するだけで十分である。
【００３０】
一の実施形態では、流動遮断セクションを含む流体流路は非弾性材料から成る。従って、流路の形状及びサイズは高い信頼性で維持される。更に、エラストマーバルブ構造を回避することが好ましい、というのは、このようなエラストマーバルブ構造は普通、ハンドリングが難しく、かつ信頼性が高くないからである。更に、結晶化流路に隣接する液体流路を圧縮することによりエラストマーバルブを閉じる動作によって、沈殿剤が標的分子溶液に拡散する動きが阻害されるので、高分子の結晶化が阻害されることが判明している。従って、流動遮断流路セクションがほとんど圧縮することがない、すなわち流動遮断流路セクションを弾性圧縮することができない、好ましくは流動遮断流路セクションを弾性圧縮して流路を閉じるということができないことが望ましい。
【００３１】
特定の液体の毛細管現象流動を流体流路において起こすために、流体流路壁の表面の少なくとも或る部分は、液体を順方向に送ることができる表面エネルギーを持つ必要がある。しかしながら、本発明の技術範囲を制限するように解釈されてはならない公知の理論によれば、毛細管現象流動は、流体流路壁の表面の少なくとも或る部分が、注目する液体との９０°未満の接触角度を持つ場合にのみ起こり得る。基本的に、角度が小さくなると、流動が速くなる。この点に関して、周囲空気も、ヤングの方程式に従った液体と流体流路壁との間の接触角度に影響し、ヤングの方程式は、接触角度、液滴の液体−蒸気表面張力、及び液体と接触する固体の表面張力を結び付ける。
【００３２】
接触角度測定は、複数の固体の同じ程度の大きさの表面張力を測定する客観的、かつ簡単な方法として使用される。ヤングの方程式は、固体の表面張力が接触角度に直接比例することを示している。この方程式は以下の通りである：
ｇ（ｓｖ）＝ｇ（ｌｖ）（ｃｏｓｑ）＋ｇ（ｓｌ），
上の式では、ｇ（ｓｖ）は固体−蒸気界面の張力であり、ｇ（ｌｖ）は液体−蒸気界面の界面張力であり、ｇ（ｓｌ）は固体と液体との間の界面張力であり、そして（ｑ）は接触角度である。
【００３３】
流路は基本的に、楕円形、半楕円形、四辺多角形、正方形、矩形、及び台形のように、いずれの断面形状を有することもできる。断面形状は変えることができる、または流路の長さに沿って一定不変とすることができる。一つの流路セクションは、例えば第１断面形状を持ち、そして同じ液体流路の別の断面は別の断面形状を持つことができる。
【００３４】
前記液体流路が少なくとも、当該流路の流動遮断流路セクションにおいて、四辺多角形
断面形状を有することにより、下部表面、対向する上部表面、及び２つの側部表面を構成するマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、好ましくは、少なくとも側部表面と、そして下部表面及び上部表面の内の一方の表面とは、６０ダイン／ｃｍ未満、１０〜５５ダイン／ｃｍの範囲のように、７３ダイン／ｃｍ未満の表面張力を有する（水／サンプルとの接触角度が少なくとも９０度）。
【００３５】
前記液体流路が壁表面を含み、壁表面は、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延びるマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションの前記壁表面は、当該セクションの外周の少なくとも一部分において、少なくとも７３ダイン／ｃｍ、少なくとも７５ダイン／ｃｍ、少なくとも８０ダイン／ｃｍのように、少なくとも６０ダイン／ｃｍの表面張力を有する。一の実施形態では、分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションの壁表面は、当該セクションの外周の少なくとも一部分において、水との、好ましくは標的分子溶液との９０度未満の接触角度を有する。
【００３６】
液体流路が壁表面を含み、壁表面が、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延びるマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションの液体流路は、四辺多角形断面形状を有することにより下部表面、対向する上部表面、及び２つの側部表面を構成し、好ましくは、少なくとも下部表面及び側部表面は、少なくとも７３ダイン／ｃｍ、少なくとも７５ダイン／ｃｍ、少なくとも８０ダイン／ｃｍのように、少なくとも６０ダイン／ｃｍの表面張力を有する、または例えば、水／標的分子溶液との９０度未満の接触角度を有する。
【００３７】
流動遮断流路セクションに、毛細管現象流動停止部分が設けられ、この流動停止部分が当該セクションの幾何学的形状によって少なくとも部分的に構成されるマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、流動遮断流路セクションに沿った流路の最小断面寸法は、隣接する分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションに沿った流路の最小断面寸法よりも大きい。
【００３８】
流動遮断流路セクションに、毛細管現象流動停止部分が設けられ、この流動停止部分が当該セクションの幾何学的形状によって少なくとも部分的に構成されるマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、流動遮断流路セクションは、隣接する分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の少なくとも一つのセクションの断面積よりも大きい断面積を有する。
【００３９】
幾何学的に構成される流動停止部分は、結晶化流路セクションに液体が、上述のように液体が流速を持つことによって充填されるときに流れが停止することがないように構成する必要がある。しかしながら、結晶化流路セクションに液体が充填されると、液体が流動遮断流路セクションに逆流する現象は、流動停止部分が幾何学的に構成されているので防止される。当業者であれば、流動停止部分を、例えば流体流路セクション群の間のエッジの角度に適切な値を選択することにより設けることができる。
【００４０】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、隣接する分岐流路セクション及び結晶化流路セクションの内の一方のセクションまたは両方のセクションの直ぐ傍に隣接する流動遮断流路セクションにおける少なくとも一つの断面寸法の急激な変化を含む。
【００４１】
当業者には公知のことであるが、このような鋭いエッジは、このエッジを通過する液体の流れを遅らせることができる、または停止させることもできる毛細管現象阻止部分（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｂａｒｒｉｅｒ）となることができる。
【００４２】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションは、隣接する結晶化流路セクションの断面積よりも大きい断面積を有する。液体流路は壁表面を含み、壁表面は、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延びる。この実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの相対的に大きな断面積の領域は、壁表面を、結晶化流路セクションの直ぐ傍に隣接する流動遮断流路セクションの流路の外周の主要部分に少なくとも沿って階段状に変位させることにより形成される。
【００４３】
液体流路が、四辺多角形断面形状を有することにより下部表面、対向する上部表面、及び２つの側部表面を構成するマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの相対的に大きな前記断面積のこの領域は、流動遮断流路セクションの少なくとも下部表面及び側部表面を、隣接する結晶化流路セクションに対して階段状に変位させることにより形成される。
【００４４】
隣接する流動遮断流路セクション及び結晶化流路セクションの流路の外周の主要部分に少なくとも沿うことが好ましいこの階段状の変位は、階段状に変化する変位部分として形成されることが好ましい。
【００４５】
一の実施形態では、結晶化流路セクションの直ぐ傍に隣接する流動遮断流路セクションの流路の外周の主要部分に少なくとも沿うことが好ましい壁表面の階段状の前記変位によって、１００度以下、９０度以下、８０度以下のように、１２０度以下の角度を有するエッジが形成される。
【００４６】
エッジの角度は、固体構造を通って、結晶化流路のエッジ表面から、階段状の変位部分を形成する段のエッジ表面に達する最小角度として測定される。
流動遮断流路セクションの流路の外周の主要部分に少なくとも沿うことが好ましい壁表面の階段状のこのような変位により形成される少なくとも一つの流動遮断流路セクションの相対的に大きな断面積は、隣接する結晶化流路セクションの断面積よりも大きい、いずれのサイズを持つこともできる。少なくとも一つの流動遮断流路セクションの断面積は、隣接する結晶化流路セクションの断面積よりも、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも１００％、少なくとも１５０％、少なくとも２００％、少なくとも５００％、少なくとも１０００％のように、少なくとも１０％だけ大きいサイズを有することが好ましい。
【００４７】
少なくとも一つの流動遮断流路セクションの断面積が、隣接する結晶化流路セクションの断面積よりも５００％以上だけ大きいように、ずっと大きい実施形態では、テストを行なうために必要な標的分子溶液の量は、結晶化流路セクションを効果的に充填してしまうために相対的に大きい値となる。
【００４８】
少なくとも一つの流動遮断流路セクションの断面積がほんの少しだけ大きい実施形態では、標的分子溶液が結晶化流路セクションから逆流する危険が大きくなる可能性がある。当業者であれば、流路セクション群のサイズ比を、特定のテストタイプに関して好適な値に選択することができる。実際、最適な流路サイズ比は特に、標的分子の種類及び可用性、及び標的分子溶液の表面張力を含む特性によって変わる。
【００４９】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、流路を変位させることにより形成される少なくとも一つの流動遮断流路セクションを含む。好ましくは、流動遮断流路セクションは、隣接する結晶化流路セクションよりも高い位置に変位させ、そして更に好ましくは、少なくとも一つの流動遮断流路セクションはまた、分岐流路セクションよりも高い位置に変位させる。相対的に高い位置は、デバイスの上面を基準として観察される。この実施形態では、少なくとも一つの流動遮断流路セクションを結晶化流路セクションに
対して、或る高さだけ変位させることにより、デバイスを水平面に保持しているときに、液体（水または標的分子サンプルのような）が結晶化セクションから分岐セクションに逆流する現象を防止することが望ましい。
【００５０】
この実施形態では、流動遮断流路セクションはまた、当該流路セクションを変位させる他に、隣接する結晶化流路セクションよりも大きい断面積を有する、そして／または幾何学的に形成される、そして／または相対的に小さい毛細管力が水及び／又は標的分子溶液に作用する表面特性を持つように形成されることが望ましい。
【００５１】
液体流路が、流路を変位させることにより形成される、そして／または流動遮断流路を、結晶化流路よりも小さい毛細管力を持つように構成することにより形成される少なくとも一つの流動遮断流路セクションを含むマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、マイクロ流体デバイスには排出開口部が配設され、排出開口部は、標的分子溶液が流し込まれている間に、例えば栓または排出栓によって閉じ、そして結晶化流路に溶液が充填された後に開くことにより、余剰量の標的分子溶液を排出すると同時に、流動遮断流路における流動遮断を可能にする、または流動遮断に関与する。
【００５２】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、固体構造に、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの液体流路を横切る弱化ラインが設けられる。弱化ラインは好ましくは、デバイスのほぼ全体を横切り、例えば上面及び／又は底面のほぼ全てを横切る。弱化ラインは、流動遮断流路セクション群の全ての流動遮断流路セクションのように、２つ以上の流動遮断流路セクションを同時に横切る。
【００５３】
弱化ラインは、固体構造において当該ラインを取り囲む構成要素よりも強度が低いラインであるので、曲げ力がデバイスに加わると、デバイスは前記弱化ラインに沿って破断する。デバイスが弱化ラインに沿って破断する場合、デバイスは、前記弱化ラインが横切る流動遮断流路セクションにおいても破断するので、液体流路に急峻な開口部がマイクロ流体デバイスの側部に沿って形成される。液体流路のサイズが小さいので、このような液体流路の内部の液体が流れ出すことがなく、流路内に毛細管力によって残留する。液体の蒸発を回避するために、流路の開口部は、例えば以下に説明するようなシーリング材で密閉することができる。
【００５４】
スリットは基本的に、いずれの形態とすることもできる。スリットは、例えば長さ方向に途切れない連続スリットとすることができる、または点在させることができる。一の実施形態では、弱化ラインは、デバイス全体を、上面及び底面の内の少なくとも一つの面で横切るスリットの形態であり、スリットは、Ｖ字形またはＵ字形の内の一方の形状に形成されることが好ましく、Ｖ字形／Ｕ字形は一の実施形態では、垂直軸に対して対称となるようにすることができ、そして別の実施形態では、垂直軸に対して対称となるようにしなくてもよい。
【００５５】
スリットは、所望の弱化構造を構成することができるように十分に深くして、デバイスが曲げ力を受けるときに、前記スリットに沿って破断するようにする必要がある。一の実施形態では、スリットは、スリットに隣接するマイクロ流体デバイスの厚さの少なくとも１５％、３０〜９０％の範囲、３５〜８０％の範囲のように、マイクロ流体デバイスの厚さの少なくとも１０％の深さを有し、マイクロ流体デバイスの厚さは上面と、当該上面の反対側の底面との間の距離として定義される。
【００５６】
標的分子溶液は標的分子溶液流入口に、例えば標的分子溶液流入口を、例えば２次デバイス、例えばウェルまたはテストチューブに、またはウェルまたはテストチューブの中に収容されるサンプルと、或いはピペットのような器具から吐出されるサンプルと接触させ
ることにより直接流し込むことができる。一の実施形態では、本発明のマイクロ流体デバイスは、標的分子溶液を標的分子溶液流入口に供給する標的分子溶液流入口空洞を備える。標的分子溶液流入口空洞は、例えば固体構造の上面における凹部として形成することができ、この凹部は、標的分子溶液流入口に直接達する。
【００５７】
一の実施形態では、標的分子溶液流入口空洞は、前記上面における空洞の形態であり、前記空洞は前記分岐流路セクションと前記標的分子溶液流入口を介して液体連通し、前記標的分子溶液流入口空洞は、上面から標的分子溶液流入口に達する円錐形を有する。
【００５８】
標的分子溶液流入口空洞は、いずれの所望の容積を有することもできる。一の実施形態では、標的分子溶液流入口空洞は、結晶化流路セクション群の容積の少なくとも２倍、少なくとも１．５倍、少なくとも１．３倍、少なくとも１．２倍、少なくとも１．１倍のように、例えば０．０５〜２０μｌ、０．１〜１０μｌ、０．２〜５μｌ、０．５〜３μｌのように、結晶化流路セクション群の合計容積と少なくとも等しい容積を有する。
【００５９】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、２つ以上の沈殿剤流入口の各沈殿剤流入口は沈殿剤空洞と液体連通するように構成される。デバイスは好ましくは、各沈殿剤流入口に対応する少なくとも一つの沈殿剤空洞を備えるが、一の実施形態では、２つ以上の沈殿剤流入口が同じ沈殿剤空洞と液体連通する。
【００６０】
一の実施形態では、沈殿剤空洞は、沈殿剤空洞から沈殿剤流入口に達する開口部を除いて、デバイス内に封止される。この構造は半閉鎖空洞（ｓｅｍｉ−ｃｌｏｓｅｄ  ｃａｖｉｔｙ）と表記される。この実施形態では、沈殿剤空洞に面する開口部のみが沈殿剤流入口を通過することが望ましい。別の構成として、沈殿剤は、沈殿剤空洞の壁領域の膜を介して供給することができる、または沈殿剤空洞には、固体構造の構成要素群を互いに対して固定する前に、沈殿剤を予め充填しておくことにより沈殿剤空洞を構成することができる。沈殿剤は、例えば沈殿剤が予め充填されている沈殿剤空洞において乾燥状態にすることができる。
【００６１】
半閉鎖沈殿剤空洞を備える実施形態では、デバイスは、標的分子溶液をデバイスに供給して、標的分子溶液が結晶化流路セクションに流入することができる場合に、空気を逃がすことができる構造を備えることが好ましい。このような構造は、例えば沈殿剤流入口の近傍に配置されることが好ましい該当する結晶化流路セクションに達するデバイス内の空気穴、または沈殿剤空洞内に配置される空気穴の形態とすることができる。これらの空気穴は、閉塞要素、例えばガラスプレートのようなプレートを含むことができ、プレートを当てることにより空気穴を、必要な場合に、かつ必要なときに塞ぐことができる。
【００６２】
沈殿剤空洞は、例えば固体構造の上面における凹部として形成することができ、この凹部は沈殿剤流入口に直接達する。
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、沈殿剤空洞は、前記上面における流入口空洞の形態であり、前記空洞は、前記結晶化流路セクションと前記沈殿剤流入口を介して液体連通し、前記沈殿剤流入口空洞は、上部表面から標的分子溶液流入口に達する円錐形を有することが好ましい。
【００６３】
沈殿剤空洞群は一の実施形態では、互いからの距離が、０．５〜５ｍｍ、１〜３ｍｍ、１．５〜２．５ｍｍのように、少なくとも０．１ｍｍの最小距離とすることができる。
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、少なくとも一つの結晶化流路セクションは、沈殿剤流入口の中に、または沈殿剤流入口に隣接して配置される毛細管現象流動停止部分を有し、この流動停止部分は、階段状に形成され、そして好ましくは結晶化流路セクションから沈殿剤空洞に向かって急激に広がる部分によって形成されることが好ましい。好
ましくは、結晶化流路セクション群の全てが、これらの結晶化流路セクションに隣接する沈殿剤流入口の中に、または沈殿剤流入口に隣接して配置される毛細管現象流動停止部分を有する。
【００６４】
従って、結晶化流路セクション群は、標的分子溶液流入口からの標的分子溶液で、毛細管力を利用して充填することができ、沈殿剤空洞が同時に充填されることはない。標的分子溶液の液前面の動きは、形成された毛細管現象流動停止部分で停止する。沈殿剤でその後、沈殿剤空洞が充填される場合、標的分子溶液及び沈殿剤が接触して拡散し、そして結晶化テストを実施することができる。
【００６５】
結晶化流路セクションから沈殿剤空洞に向かって階段状に広がる部分は、１００度以下、９０度以下、８０度以下のように、１２０度以下の角度を有するエッジを形成することが好ましい。
【００６６】
エッジの角度は、固体構造を通って、結晶化流路のエッジ表面から、階段状の変位部分を形成する段のエッジ表面に達する最小角度として測定される。
沈殿剤空洞はいずれの所望の容積を有することもでき、例えば容積は、０．０２〜５μｌ、０．５〜２μｌ、０．７〜１．３μｌのように、０．０１〜１０μｌである。
【００６７】
マイクロ流体デバイスは単一部分で作製することができるが、一般的には、このような単一部分構造のマイクロ流体デバイスは作製が難しい。好ましくは、マイクロ流体デバイスは、同じ材料または異なる材料から成る２つ以上の部分により作製され、これらの部分は互いに接続されている。これらの部分は互いに、例えば接着法、溶接法、及び／又は機械的締め付け手段によって接続することができる。
【００６８】
接合は、例えばイオン結合による接合及び共有結合による接合から選択される一つ以上の接合を含む化学的接合とすることができる。一の実施形態では、２つ以上の部品の間の接合は熱圧着接合及び超音波接合のように、溶接法によって行なわれる。
【００６９】
マイクロ流体デバイスは、いずれの適切な材料によっても作製することができる。マイクロ流体デバイスの種々の部分は、同じ材料または異なる材料により構成することができる。一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、ガラス、セラミックス、金属、シリコン、ゲルマニウム、及び砒化ガリウムのような半導体材料、及びポリマーから成るグループから選択される材料により作製される少なくとも一つの部分を備える。
【００７０】
半導体材料は、４個の電子を、材料を構成する原子の最外殻に有する（最外殻の半分が電子で満たされている）材料である。互いに結晶格子内で結合すると、原子群は電子を共有して、これらの原子がそれぞれ、８個の電子を最外殻に持つようになる。
【００７１】
電子群は非常に緩く束縛されているので、これらの電子は電界が印加されている状態ではキャリアとなることができる。
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、ドープト多結晶シリコン、ドープト多結晶シリコンゲルマニウム（ポリＳＧ）、ドープト単結晶シリコン、ドープト単結晶シリコンゲルマニウム（ＳＧ）、及びドープトＩＩＩ−Ｖ族材料から成るグループから選択される半導体材料により作製される少なくとも一つの部分を備える。
【００７２】
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、ポリマー材料、好ましくは射出成形可能なポリマーにより作製される少なくとも一つの部分を備え、ポリマー材料として、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポ
リメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリビニリデンクロライド（ＰＶＤＣ）、ポリビニリデンフッ化物、スチレン−アクリルコポリマー、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリイソブチレン、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、シリコーン、エポキシ樹脂、ポリエーテルブロックアミド、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリル系、セルロイド、セルロースアセテート、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡＬ）、フッ素樹脂（ＦＥＰ，ＰＦＡ，ＣＴＦＥ，ＥＣＴＦＥ，ＥＴＦＥを含むＰＴＦＥ）、ポリアセタル（ＰＯＭ）、ポリアクリレート（アクリル系）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミド−イミド（ＰＡＩ）、ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリブタジエン（ＰＢＤ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエステル／ポリテン／ポリエテン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、塩素化ポリエチレン（ＰＥＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、及び上に列挙した材料の混合物から成るグループから選択されるポリマーを挙げることができ、好ましくは、デバイスの少なくとも一部分が、光学検査を行なうことができる透明性を有する、方法。
【００７３】
ポリマーを使用する場合、一の実施形態では、ポリマーは、少なくとも０．５ＧＰａ（ギガパスカル）、少なくとも１ＧＰａのように、少なくとも０．２ＧＰａのヤング率を有することが好ましい。これにより、材料は、結晶化を行なうために信頼性の高い剛性を有することになる。
【００７４】
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、ＰＥＴ，Ｚｅｏｎｏｒョ （ＺＥＯＮ  
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが販売する），Ｚｅｏｎｅｘョ （ＺＥＯＮ  Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎが販売する），及びＴｏｐａｓョ （Ｔｏｐａｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍ
ｅｒｓ  ＧｍｂＨが販売する）のような環式オレフィンコポリマーにより作製される少なくとも一つの部分を備える。これらの材料は、以下に記載する取り外し可能な蓋（群）の作製に特に有用である。
【００７５】
マイクロ流体デバイスが、互いに接続される少なくとも２つの部分により作製される一の実施形態では、これらの部分の内の少なくとも一つの部分は、スリットの形態の弱化ラインを含む。
【００７６】
本発明の一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、少なくとも下側部分（底面を構成する）及び上側部分（上面を構成する）により作製され、下側部分及び上側部分の内の少なくとも一つの部分は、液体流路を構成する溝を含む。溝は、底面及び上面のそれぞれとは反対側の表面に配置する必要がある。更に、下側部分及び上側部分の内の少なくとも一つの部分は、標的分子溶液流入口空洞、及び沈殿剤流入口空洞のための開口部を含み、前記下側部分及び前記上側部分は高い剛性を有することが好ましい。
【００７７】
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、下側部分及び上側部分により作製され、これらの部分は互いに、接着法、溶接法、及び／又は機械的締め付け手段によって固定されることにより、液体流路をこれらの部分の間に形成する。
【００７８】
一般的に、２つの部分を溶接で繋ぎ合わせる方法が最も簡単である。しかしながら、２つの部分を締め付け手段によって互いに固定する実施形態では、成長した結晶の取り出し
作業は以下に開示するように非常に簡単になる。
【００７９】
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、少なくとも下側部分、上側部分、及びシーリング層の形態のシーリング部分により作製される。上側部分は、上面とは反対の側に位置して液体流路を構成する溝と、そして任意であるが、標的分子溶液流入口空洞用の開口部と、そして沈殿剤空洞用の開口部／凹部と、を含む。シーリング部分は、上側部分と下側部分との間に挟まれてシーリング部分が前記溝及び前記開口部を覆い、そして下側部分が前記シーリング部分を支持するようになる。この実施形態では、下側部分は、ほぼ凹凸の無いプレートの形態であることが好ましく、好ましくはガラスまたはポリマーにより作製される。
【００８０】
下側部分は好ましくは、シーリング層を、シーリング層が上側部分の前記溝を覆うことにより結晶化流路セクションを形成する領域において少なくとも支持する。前記上側部分は、結晶化流路セクションを横切る一つ以上の弱化ラインを含むことができ、前記弱化ラインは、上側部分の内、下側部分を超えて延びる部分とすることが好ましく、これによってデバイスを、前記弱化ラインに沿って下側層を破断することなく破断することができる。
【００８１】
マイクロ流体デバイスが、少なくとも下側部分、及びシーリング層の形態のシーリング部分により作製される一の実施形態では、上側部分は液体流路を構成する溝と、そして任意であるが、標的分子溶液流入口空洞用の開口部と、そして沈殿剤空洞用の開口部／凹部と、を含む。シーリング部分を上側部分に接続して、シーリング部分が前記溝及び前記開口部を覆うようにする。これにより、液体流路を形成することができる。
【００８２】
シーリング部分は、必要な気密度を保つことができる材料により作製されるように選択する必要がある、または別の構成として、シーリング材、例えばワックスを付着させてデバイスを気密封止する。一の実施形態では、シーリング部分は、２０〜７０ｓｈｏｒｅＡ（ショアＡ）のように、９０ｓｈｏｒｅＡ以下の硬度を有するポリマー材料から成る。
【００８３】
シーリング部分に好適なポリマー材料の例は、熱可塑性エラストマー及びゴムから成るグループから選択されることが一層好ましく、かつ上述の硬度を有するエラストマーとすることができる。シーリング部分に適する材料はＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）である。
【００８４】
シーリング部分は一の実施形態では、ほぼ凹凸の無いプレートの形態とすることが好ましい。
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは更に、好ましくは結晶化流路セクション群の全てを横切る弱化ラインを備えるので、デバイスを前記弱化ラインに沿って破断することができる。弱化ラインは、上述のように設けることができ、例えば弱化ラインは、マイクロ流体デバイスの上側部分に設けることができる。
【００８５】
弱化ラインは好ましくは、前記構造内に配置されることにより、該当する前記沈殿剤流入口に隣接する前記結晶化流路セクションを横切ることができる。
マイクロ流体デバイスの作製及びハンドリングを簡単にするために、上面及び反対側の底面は一の実施形態では、流入口空洞と、そして任意であるが、沈殿剤空洞及び／又は弱化ラインと、を除いて、ほぼ平坦にすることができる。
【００８６】
デバイスの毛細管現象特性は、当業者に公知になっている要素のような幾つかの要素によって変わる。毛細管現象は上述のように、表面張力、及び液体流路の構造及びサイズによって変わる。「毛細管現象を起こす寸法（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）
」という用語は、液体流路がこのような特性を有することによって、毛細管吸引力が、水及び／又は標的分子溶液である液体サンプルに発生することを意味する。
【００８７】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、当該流路の長さの主要部分において、毛細管現象を起こす寸法を有し、好ましくは、前記液体流路は、少なくとも分岐流路セクション及び結晶化流路セクションにおいて、毛細管現象を起こす寸法を有する。
【００８８】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、当該流路の長さの主要部分において、１０μｍ〜２５０μｍ、２０μｍ〜１００μｍのように、１０００μｍ未満の少なくとも一つの断面寸法を有し、好ましくは、前記液体流路は、少なくとも分岐流路セクション及び結晶化流路セクションにおいて、１０μｍ〜２５０μｍ、２０μｍ〜１００μｍのように、１０００μｍ未満の少なくとも一つの断面寸法を有する。
【００８９】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、少なくとも前記結晶化流路セクションにおいて、好ましくは当該セクションの長さ全体において、下部表面、対向する上部表面、及び２つの側部表面を構成する四辺多角形断面形状を有し、前記四辺多角形断面形状は台形であることが好ましく、この場合の２つの側部表面は下部表面に対して、９０〜１１０度、９０〜１００度、９０〜９５度のように、９０度超〜１２０度の範囲の角度を有する。
【００９０】
マイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、少なくとも結晶化流路セクションにおいて、高さが、下部表面と上部表面との間の平均距離であり、そして幅が、２つの側部表面の間の平均距離であるような幅及び高さの断面形状を有し、幅及び高さは好ましくは、互いに依存することなく、１０〜３００μｍである。
【００９１】
分岐流路セクションは、１つの、２つの、３つ以上の分岐位置を含むことができる。各分岐位置では、流路は２つ以上の流路に分岐させることができる。
流動遮断流路セクションの最適な長さは、どのタイプの流動遮断が行なわれるかによって大きく変わる。一般的に、流動遮断流路セクションは、５〜５０００μｍ、１０〜１０００μｍ、２０〜２００μｍのように、１〜１００００μｍの長さを有する。
【００９２】
前記流動遮断機構が、液体流路を横切る弱化ラインの形態であるマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、前記流動遮断流路セクションは、最大約４０００μｍ、最大約３０００μｍ、最大約１０００μｍ、最大約１００μｍ、１〜５０μｍ、例えば少なくとも１０μｍのように、最大約５０００μｍ長さを有し、これらの長さは、弱化ラインの幅が上面と同じ平面で測定される場合に弱化ラインが横切る液体流路の長さとして定義される。
【００９３】
前記流動遮断機構が、液体流路における毛細管現象流動停止部分の形態であるマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、前記流動遮断流路セクションは、１〜１００００μｍ、１０〜５０００μｍ、２０〜２０００μｍのように、最大約１０ｍｍの長さを有する。
【００９４】
結晶化流路セクションは好ましくはそれぞれ、２０〜３００００μｍ、４０〜１５０００μｍ、１００〜１００００μｍのように、１０〜５００００μｍの長さを有することができる。
【００９５】
構造を簡単にするために、前記結晶化流路セクション群は好ましくは、互いにほぼ平行になるように配置することができる。
本発明の一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、少なくとも一つの第１部分と、そして少なくとも一つの蓋部分と、を備え、第１部分は第１面と、そして少なくとも液体流路の結晶化流路セクションを構成する溝を持つ溝面と、を有し、蓋部分は、少なくとも
部分的に取り外し可能な複数の蓋を構成し、各蓋は第２面と、そして溝面と、を有し、取り外し可能な前記蓋は、溝の上に取り付けられ、かつ溝に沿って密閉されて、少なくとも液体流路の結晶化流路セクションを構成する。
【００９６】
一の実施形態では、第１部分の第１面は上面であり、そして蓋部分（群）の第２面または第２面群は底面を構成する。別の実施形態では、第１部分の第１面は底面であり、そして蓋部分（群）の第２面または第２面群は上面を構成する。
【００９７】
第１部分は、例えば成形部品及び／又はマイクロ加工部品とすることができる。一の実施形態では、第１部分は、ほぼ平坦なプレートにより作製され、このプレートに、溝がレーザを使用して彫り込まれている。レーザを使用することにより、溝を非常に簡単に形成することができるので、実際、溝にどのような所望の形状も持たせることができる。
【００９８】
一つ以上の蓋部分を溝の上に取り付けて液体流路を形成する。実際、蓋部分を一体化部材として取り付け、次に、取り付け中に、または取り付け後に、蓋部分に所望の切り込み部を設けて取り外し可能な蓋を構成することが望ましい。取り外し可能な蓋は、蓋を剥がすことによって取り外して、結晶化流路セクションの少なくとも一部分を露出させることができる、好ましくは少なくとも一つの結晶化流路セクションの主要部分を露出させることができるような蓋である。
【００９９】
このような取り外し可能な蓋によって、結晶化した高分子を非常に簡単に取り出すことができる。更に、結晶化した所望の高分子を収容する結晶化流路セクションまたは結晶化流路セクション群を覆う蓋のみを剥がしてセクションを露出させて取り出しを行うだけで済み、そして残りの結晶化流路セクションは、更に時間を掛けることにより結晶化を進行させることができる。別の表現をすると、所望の結晶を取り出すまでに結晶化の進行がこれ以上期待できなくなるまで待機する必要がなくなる。
【０１００】
標的分子溶液流入口は上述のように設けることができる。好ましくは、標的分子溶液流入口は、第１部分の一つの貫通開口部によって構成される。別の構成として、標的分子溶液流入口は、上述のように凹部によって構成される。
【０１０１】
沈殿剤流入口も上述のような構成とすることができる。一の実施形態では、第１部分は、液体流路への沈殿剤流入口を構成する少なくとも一つの貫通開口部を有する。別の構成として、沈殿剤流入口は、上述のように凹部によって構成される。
【０１０２】
貫通開口部の形態の流入口を第１部分に設けることにより、マイクロ流体デバイスを非常に簡単な方法で提供することができる。
取り外し可能な蓋は好ましくは、第１部分を超えて延びて、例えば取り外し可能な蓋が、該当する蓋を個々に取り外すためのフランジを構成するようになる。
【０１０３】
一の実施形態では、取り外し可能な複数の蓋はそれぞれフランジを含み、フランジは第１部分に接合されず、かつ前記フランジを剥がしてバラバラにすることにより、該当する蓋が該当する結晶化流路セクションから外れるように構成される。所望の結晶化流路セクションはこのようにして、取り出しを行なうために簡単かつ便利な方法で露出させることができる。
【０１０４】
取り外し可能な蓋は好ましくは、該当する溝に沿って第１部分の溝面に、接着法及び／又は溶接法によって密閉される。シーリングラインは、例えば２ｍｍ以下のように、０．５ｍｍ未満の相対的に幅の狭いラインとすることができ、この幅狭のラインは例えば同時に、隣接する蓋の間の部分切り込み部、または完全切り込み部を構成する。更に幅の広い
シーリングラインも当然、使用することができるが、そのような状況では、切り込み部を隣接する取り外し可能な蓋の間に設けるために別の作業工程が必要になる、または個々の取り外し可能な蓋は個々に取り付けることができる。
【０１０５】
一の実施形態では、これらの取り外し可能な蓋は互いに対して、例えばシーリングラインに沿って剥離可能に接続される。隣接する取り外し可能な蓋の間のシーリングラインに沿った剥離可能な接続部は好ましくは、蓋が作製されるときに使用される原材料の固有強度の半分の強度、または固有強度よりも小さい強度のように、非常に低い強度を有するので、剥離可能な接続部は、剥がされると、蓋材料が剥がれる前に破断される。
【０１０６】
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは３つ以上の取り外し可能な蓋を備える。取り外し可能な蓋の数は、結晶化流路セクションの数に調整されることが好ましい。好ましくは、マイクロ流体デバイスは、一つの取り外し可能な蓋を前記結晶化流路セクション群の各セクションに対応して備える。
【０１０７】
マイクロ流体デバイスは、例えば上述の材料群の内のいずれかの材料によって作製することができる。一の実施形態では、第１部分は、ガラス、セラミックス、金属、及びシリコン、ゲルマニウム、及び砒化ガリウムのような半導体材料、及び少なくとも０．５ＧＰａ（ギガパスカル）、少なくとも１ＧＰａのように、少なくとも０．２ＧＰａのヤング率を有するポリマーから成るグループから選択される材料により作製される。第１部分は、ほぼ透明であることが好ましい。
【０１０８】
一つ以上の蓋部分（群）は好ましくは、ポリマー箔または金属箔のような箔により作製される。蓋部分（群）に望ましい材料は上に開示される。
一の実施形態では、蓋の箔を第１部分の溝面に貼り付け、溝に沿って溝面に接着させ、または溶接し、そして部分的に、または全てに切り込みを入れて複数の部分とすることにより、取り外し可能な複数の前記蓋を構成する。他の作製方法を当然、使用することもでき、そして当業者が利用することができる。
【０１０９】
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは更に、好ましくは該当する前記沈殿剤流入口に隣接する前記結晶化流路セクション群の内の少なくとも一つの結晶化流路セクションに組み込まれる膜を備える。
【０１１０】
膜によって、例えば結晶化流路セクションから沈殿剤流入口を介して移動してきて沈殿剤に到達する標的分子の量を減らすことができる。多くの状況において、標的分子は沈殿剤よりも大きく、これは、沈殿剤が膜を通り抜けることができるが、標的分子は通り抜けることができないことを意味する。
【０１１１】
膜は、例えば標的分子が沈殿剤に、沈殿剤流入口と液体を介して接触するようにして拡散する現象を防止する濾過膜であり、前記膜は、メルトブローンされたガラス繊維、スパンボンドされた合成繊維（例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエーテルスルフォン）、半合成繊維、再生繊維、及び無機繊維、及び上に列挙した繊維の混合物のような繊維材料；及び発泡ポリマーから成るグループから選択される材料群の内の一つ以上の材料により作製される多孔質膜であることが好ましく、更に好ましくは、前記膜は多孔質ニトロセルロースである。
【０１１２】
一の実施形態では、膜は、標的分子溶液よりも沈殿剤の表面張力に近い表面張力を有することができる。
一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは標的分子溶液と組み合わされる。標的分子溶液は、例えば本明細書に開示されるように、水溶液に調製することができる。水溶液は
洗浄剤を含まないようにすることができる、または水溶液は任意であるが、一つ以上の洗浄剤を含むことができる。
【０１１３】
マイクロ流体デバイスは好ましくは、標的分子溶液を導入するために作製することができ、これは、液体流路内の所望の毛細管力を標的分子溶液について測定する必要があることを意味する。従って、一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、少なくとも一つの流動遮断流路セクションを備え、流動遮断流路セクションは、隣接する前記結晶化流路セクションによって標的分子溶液に作用する毛細管力よりも小さい毛細管力が前記流路の標的分子溶液に作用するように構成される。
【０１１４】
標的分子溶液と組み合わせたマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、前記液体流路は壁表面を含み、壁表面は、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延び、少なくとも一つの流動遮断流路セクションの前記壁表面は、当該流動遮断流路セクションの外周の少なくとも一部分において、標的分子溶液の表面張力よりも小さい表面張力を有する。この実施形態では、または別の実施形態では、少なくとも一つの結晶化流路セクションの壁表面は、当該結晶化流路セクションの外周の少なくとも一部分において、標的分子溶液の表面張力よりも大きい表面張力を有することができる。
【０１１５】
標的分子溶液と組み合わせたマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は壁表面を含み、壁表面は、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延び、前記液体流路は少なくとも、一つの結晶化流路セクションにおいて、四辺多角形断面形状を有することにより下部表面、対向する上部表面、及び２つの側部表面を構成し、好ましくは、少なくとも下部表面及び側部表面は、標的分子溶液の表面張力よりも大きい表面張力を有する。
【０１１６】
標的分子溶液と組み合わせたマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は壁表面を含み、壁表面は、流路の外周に沿って、かつ流路の長さだけ延び、前記分岐流路セクションの前記壁表面は、当該分岐流路セクションの外周の少なくとも一部分において、標的分子溶液の表面張力よりも大きい表面張力を有する。
【０１１７】
標的分子溶液と組み合わせたマイクロ流体デバイスの一の実施形態では、液体流路は、当該流路の長さの主要部分において、毛細管現象を起こす寸法を有し、好ましくは、前記液体流路は、少なくとも分岐流路セクション及び結晶化流路セクションにおいて、毛細管現象を起こす寸法を有し、毛細管現象を起こす寸法は、標的分子溶液に関して導出される。
【０１１８】
標的分子溶液と組み合わせたマイクロ流体デバイスはまた、液体流路と、液体流路内を流れるように適合させた液体との間のいずれの関係も、標的分子溶液に関して測定される上に開示したような構成とすることができる。
【０１１９】
本発明はまた、標的分子溶液に溶解している標的分子の結晶化を、上に説明したマイクロ流体デバイスを使用して促進する方法に関する。
本発明の方法では：
ｉ）標的分子溶液を調製し、標的分子溶液を標的分子溶液流入口に供給し、そして標的分子溶液で結晶化流路セクションを充填することができるようにし；
ｉｉ）少なくとも一つの沈殿剤を調製し、そして沈殿剤を、少なくとも一つの沈殿剤流入口と液体連通するように配置することにより、沈殿剤が標的分子溶液と接触するようになり；
ｉｉｉ）沈殿剤が結晶化流路セクションの標的分子溶液に拡散することができるようにし；そして
ｉｖ）該当する前記標的分子結晶化流路セクション群の間の液体連通を遮断する。
【０１２０】
ステップｉ）及びｉｉ）はいずれの順番でも行なうことができる。
ステップｉｖ）は、ステップｉ）が終了した後のいずれの時点でも行なうことができる。
【０１２１】
標的分子は基本的に、結晶化することが望ましい、いずれの種類の分子とすることもできる。標的分子は、有機分子または無機分子とすることができる。ほとんどの場合において、分子は生体分子である、すなわち生物学的試料から抽出される分子、または人工的に調製され、かつ生物学的試料に類似する試料から抽出される分子である。好ましくは、標的分子溶液はタンパク質、核酸、核酸類似物、炭水化物、脂質から成るグループから選択される、更に好ましくは、５００ダルトン以上のタンパク質、単鎖及び二本鎖のＤＮＡ，ＲＮＡ，ＰＮＡ，及びＬＮＡ，及び薬剤候補のグループから選択される少なくとも一つの種類の標的分子から成る溶液である。「タンパク質（ｐｒｏｔｅｉｎ）」という用語は、ペプチドだけでなく大型のタンパク質を指すために用いられる。
【０１２２】
好適な実施形態では、標的分子は、５００ダルトン以上のタンパク質のグループから選択されるタンパク質である。
上に示したように、溶液は、例えば溶液を安定化させるための他の成分、例えばポリエチレングリコールのようなポリマー、及び洗浄剤を含む界面活性剤を含むことができる。
【０１２３】
種々の成分の濃度は大きく変えることができる。
洗浄剤及び濃度の例を表１に示す。普通、標的分子溶液は一つの種類の洗浄剤しか含まないが；複数の洗浄剤の組み合わせを適用することもできる。
ＭＷ：分子量
ＣＭＣ：臨界ミセル濃度
Ａｃｔｕａｌ：使用される代表的な濃度
【０１２４】
【表１】
0005978436.tif 000002
【０１２５】
0005978436.tif 000003
【０１２６】
一の実施形態では、ゲル形成材料を標的分子溶液に溶解させることにより、溶液を少なくとも部分的に固化して不所望の逆流を防止することができる。有用なゲル形成材料の例として、アガロース及びアクリルアミドを挙げることができる。
【０１２７】
有用な沈殿剤、及び沈殿剤の組み合わせは、この技術分野において公知である。上に示したように、沈殿剤は乾燥状態で、または溶液として加えることができる。
沈殿剤溶液の例は、構造ゲノミクスにおけるショットガン結晶化法に見ることができる：ＡＣＴＡ  ＣＲＹＳＴＡＬＬＯＧＲＡＰＨＩＣＡ  ＳＥＣＴＩＯＮ  Ｄ−ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ  ＣＲＹＳＴＡＬＬＯＧＲＡＰＨＹ  ５９：１０２８−１０３７  Ｐａｒｔ  ６，  ＪＵＮ  ２００３に掲載された論文の著者であるＰａｇｅ  Ｒ，  Ｇｒｚｅｃｈｎｉｋ  ＳＫ，  Ｃａｎａｖｅｓ  ＪＭ，  Ｓｐｒａｇｇｏｎ  Ｇ，  Ｋｒｅｕｓｃｈ  Ａ，
Ｋｕｈｎ  Ｐ，  Ｓｔｅｖｅｎｓ  ＲＣ，  Ｌｅｓｌｅｙ  ＳＡによる超好熱性真正細菌（Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａ  ｍａｒｉｔｉｍａ）のプロテオーム（細胞の活動に必要な全タンパク質をひとまとめにして捉えた概念）に対して最適化された２次元結晶化スクリーニング。
【０１２８】
当業者であれば、選択された標的分子溶液と組み合わせて使用される沈殿剤を見付け出し、そして選択する手法に通じていると考えられる。
標的分子溶液は一の実施形態では、標的分子溶液流入口に、例えばピペットのような器具を使用して直接供給することができる、または上に説明したように、標的分子溶液を標的分子溶液流入口空洞に流し込むことにより直接供給することができる。
【０１２９】
一の実施形態では、標的分子溶液を支持体に、例えば液滴として滴下し、標的分子溶液流入口は、毛細管流路に達する流入口の形状に作製され、そして標的分子溶液流入口が液滴に触れるようにすることにより、液滴がマイクロ流体デバイスに毛細管力によって直接吸い込まれる。
【０１３０】
安全性が高く、汚染されず、かつ測定される標的分子溶液を供給するために、マイクロ流体デバイスが標的分子溶液空洞を備え、そして標的分子溶液を前記標的分子溶液空洞に流し込むことが好ましい。
【０１３１】
マイクロ流体デバイスの液体流路の構造／表面特性に起因して、標的分子溶液が結晶化流路セクションに充填されることになる。
一の実施形態では、沈殿剤（群）が沈殿剤空洞に予め充填される。上に説明したように、沈殿剤はこの実施形態では、乾燥状態であることが好ましい。沈殿剤は、標的分子溶液が充填される前に、または充填された後に、例えば液体を沈殿剤空洞に、例えば膜を介して注入することにより再溶解させることができる。他の例が上に開示されている。
【０１３２】
一の実施形態では、沈殿剤（群）は、該当する沈殿剤流入口を、沈殿剤を収容するウェルに接続することにより、該当する沈殿剤流入口と液体連通するようになるように配置される。
【０１３３】
一の実施形態では、沈殿剤（群）は、沈殿剤をデバイスの沈殿剤空洞に供給することにより、該当する沈殿剤流入口と液体連通するようになるように配置される。この実施形態では、沈殿剤流入口は好ましくは、標的分子溶液が結晶化流路セクションに流入するが、沈殿剤空洞には流入することがないように配置することができる。この構成の特定の例が上に記載されている。この実施形態では、標的分子溶液を沈殿剤よりも早い時点で流し込む。
【０１３４】
別の実施形態では、沈殿剤が結晶化流路セクションに流入する現象を、例えば上述のように、膜または毛細管現象流動停止部分によって防止する。この例では、沈殿剤を標的分子溶液よりも早い時点で流し込むことが好ましい。
【０１３５】
本方法によれば、マイクロ流体デバイスは好ましくは、該当する前記標的分子結晶化流路セクション群の間の液体連通が、液体流路の内部毛細管力のために、または流動遮断流路セクションが上述のように変位するために自動的に遮断されるように構成される。
【０１３６】
一の実施形態では、該当する前記標的分子結晶化流路セクション群の間の液体連通は、デバイスを、流動遮断流路セクションを横切る弱化ラインに沿って破断することにより遮断される。デバイスが弱化ラインに沿って破断される場合、結晶化流路セクション内の液体は、毛細管力が結晶化流路セクション内に生じるので流出することがない。
【０１３７】
一の実施形態では、沈殿剤は標的分子結晶化流路セクションに所望の時間に亘って、例えば１時間以上に亘って拡散することができ、その後、沈殿剤と標的分子結晶化流路セクションとの間の液体連通が終了する。
【０１３８】
液体がシステムから蒸発する現象を防止するために、マイクロ流体デバイスを取り囲む雰囲気に曝される流路開口部を密閉することが望ましい。従って、本方法では好ましくは、結晶化流路セクションに通じる少なくとも一つの流入口、好ましくは全ての流入口を密閉して流入口からの蒸発を回避する。
【０１３９】
どのような密閉要素／材料も使用することができる。一の実施形態では、一つ以上の流入口は：
ａ）パラフィンワックスまたはポリエチレンワックスのようなワックスを塗って流入口（群）を密閉するステップ；及び
ｂ）ポリマーまたはガラスにより作製される固着要素のような透明であることが好ましい固着要素、例えばポリマースライドまたはガラススライドを固定する（例えば、接着法、溶接法、または締め付け手段によって）ステップ、
の内の一つ以上のステップによって密閉される。
【０１４０】
本方法では更に、培養をマイクロ流体デバイスを用いて行ない、そして結晶の形成及び／又は成長を可能にする。培養時間は、標的分子溶液の種類によって変わる。一般的に、ほとんどの通常の培養時間は、２４〜２４０時間のように、２〜５８０時間である。培養は通常、温度制御ボックス内で、例えば２５度、１６度、または４度の温度で行なわれる。温度は結晶化に影響し、そして或るテストでは、培養を種々の温度で行なうことができる。
【０１４１】
培養後、マイクロ流体デバイスを、例えば目視で、またはロボットによって分析することにより、全ての結晶形成を確認する。形成された結晶は、液体流路の中で、例えば透明な壁部分を介して分析することができる、または結晶は取り出すことにより詳細に分析することができる。
【０１４２】
一の実施形態では、本発明の方法では更に、形成／成長結晶を、結晶化流路セクション群の内の一つ以上のセクションから取り出し、結晶は好ましくは：
ａ）デバイスを破断して少なくとも２つの部分として、結晶化流路セクション群を構成している複数の部分を分離し、そして結晶を取り出すステップ；
ｂ）選択した一つ以上の結晶化流路セクション（群）の下側部分または上側部分を選択的に取り外し（例えば、切り出す）、そして結晶を取り出すステップ；及び
ｃ）結晶を結晶化流路セクション（群）から吸い上げる、または押し出すステップ；及びｄ）取り外し可能な蓋または複数の蓋を取り外して、所望の結晶化流路セクション（群）を露出させることにより結晶を取り出すことができるステップ、
の内の一つ以上のステップによって取り出される。
【０１４３】
第２の態様においては、本発明は、標的分子の結晶化を促進する別のマイクロ流体デバイスに関するものである。このマイクロ流体デバイスは、第１面及び反対側の第２面を有し、かつ少なくとも一つの液体流路を有する固体構造を備え、液体流路は、標的分子溶液流入口と、そして少なくとも一つの沈殿剤流入口と、を含む。別の表現をすると、このマイクロ流体デバイスでは、分岐セクション及び／又は流動遮断セクションを設ける必要がない。標的分子溶液流入口は、沈殿剤流入口と前記液体流路を介して液体連通し、そして液体流路は、前記沈殿剤流入口に隣接する結晶化流路セクションを含む。本発明のこの第２の態様のこのマイクロ流体デバイスは少なくとも一つの第１部分と、そして少なくとも一つの蓋部分と、を備え、第１部分は第１面と、少なくとも一つの溝を持つ溝面と、を有することにより前記結晶化流路セクションを構成し、蓋部分は、少なくとも部分的に取り外し可能な蓋を構成し、前記蓋は第２面及び溝面を有し、取り外し可能な前記蓋を前記溝の上に取り付け、そして液体流路の前記結晶化流路セクションに対して前記溝に沿って密閉する。
【０１４４】
一の実施形態では、第１部分の第１面は上面であり、そして蓋部分（群）の第２面または第２面群は底面を構成する。別の実施形態では、第１部分の第１面は底面であり、そして蓋部分（群）の第２面または第２面群は上面を構成する。
【０１４５】
第１部分または蓋部分（群）の内の少なくとも一つの部分は透明である。
本発明のこの第２の態様の第１部分は、上に開示した材料により作製することができ、そして同様の方法によって設けることができる。第１部分は、例えば成形部品及び／又はマイクロ加工部品とすることができる。一の実施形態では、第１部分は、ほぼ平坦なプレートにより作製され、このプレートに、溝がレーザを使用して彫り込まれている。レーザを使用することにより、溝を非常に簡単に形成することができるので、実際、溝にどのような所望の形状も持たせることができる。
【０１４６】
蓋部分を溝の上に取り付けて液体流路を形成する。実際、蓋部分を一体化部材として取り付け、次に、取り付け中に、または取り付け後に、蓋部分に所望の切り込み部を設けて、一つ以上の取り外し可能な蓋を構成することが望ましい。取り外し可能な蓋は、蓋を剥がすことによって取り外して、結晶化流路セクションの少なくとも一部分を露出させることができる、好ましくは少なくとも一つの結晶化流路セクションの主要部分を露出させることができるような蓋である。
【０１４７】
このような取り外し可能な蓋によって、結晶化した高分子を非常に簡単に取り出すことができる。更に、結晶化した所望の高分子を収容する結晶化流路セクションまたは結晶化流路セクション群を覆う蓋のみを剥がして当該セクションを露出させて取り出しを行なえばよく、そして残りの結晶化流路セクションは、更に時間を掛けることにより結晶化を進行させることができる。別の表現をすると、所望の結晶を取り出すまでに結晶化の進行がこれ以上期待できなくなるまで待機する必要がなくなる。
【０１４８】
標的分子流入口は上述のように設けることができる。好ましくは、標的分子流入口は、第１部分の一つの貫通開口部によって構成される。別の構成として、標的分子流入口は、上述のように凹部によって構成される。
【０１４９】
沈殿剤流入口も上述のような構成とすることができる。一の実施形態では、第１部分は、液体流路への沈殿剤流入口を構成する少なくとも一つの貫通開口部を有する。別の構成として、沈殿剤流入口は、上述のように凹部によって構成される。
【０１５０】
貫通開口部の形態の一つ以上の流入口を第１部分に設けることにより、マイクロ流体デバイスを非常に簡単な方法で提供することができる。
取り外し可能な蓋（群）は好ましくは、第１部分を超えて延びて、例えば一つ以上の取り外し可能な蓋が、該当する蓋を個々に取り外すためのフランジを構成するようになる。
【０１５１】
第２の態様の一の実施形態では、取り外し可能な蓋はフランジを含み、フランジは第１部分に接合されず、かつ前記フランジを剥がしてバラバラにすることにより、蓋が結晶化流路セクションから外れるように構成される。所望の結晶化流路セクション（群）はこのようにして、取り出しを行なうために簡単かつ便利な方法で露出させることができる。
【０１５２】
取り外し可能な蓋は好ましくは、該当する溝に沿って第１部分の溝面に、接着法及び／又は溶接法によって密閉される。シーリングラインは、例えば２ｍｍ以下のように、０．５ｍｍ未満の相対的に幅の狭いラインとすることができ、この幅狭のラインは例えば同時に、隣接する任意の取り外し可能な蓋の間の部分切り込み部、または完全切り込み部を構成する。更に幅の広いシーリングラインも当然、使用することができる。
【０１５３】
一の実施形態では、第２の態様のマイクロ流体デバイスは、２つ以上の液体流路を備え、これらの液体流路は結晶化流路セクションを含み、そして各液体流路は標的分子溶液流入口及び沈殿剤流入口に接続され、これらの前記結晶化流路セクションの各セクションは好ましくは、取り外し可能な蓋によって覆われ、これらの蓋は任意であるが、互いに剥離可能に接続される。
【０１５４】
取り外し可能な蓋が２つ以上設けられる場合、これらの蓋は上述のように構成することができる。一の実施形態では、マイクロ流体デバイスは、５個以上、１０個以上のように、２つ以上の結晶化流路セクションを備えることができ、そして好ましくは、前記マイクロ流体デバイスは、一つの蓋を前記結晶化流路セクションの各々に対応して備える。
【０１５５】
第２の態様のマイクロ流体デバイスは、例えば上述の材料群の内のいずれの材料によっても作製することができる。一の実施形態では、第１部分は、ガラス、セラミックス、金属、及びシリコン、ゲルマニウム、及び砒化ガリウムのような半導体材料、及び少なくとも０．５ＧＰａ（ギガパスカル）、少なくとも１ＧＰａのように、少なくとも０．２ＧＰａのヤング率を有するポリマーから成るグループから選択される材料により作製される。第１部分は、ほぼ透明であることが好ましい。
【０１５６】
少なくとも一つの蓋部分は、ポリマー箔または金属箔のような箔により作製される。蓋部分（群）に望ましい材料は上に開示される。
第２の態様の一の実施形態では、蓋（群）の箔を第１部分の溝面に貼り付け、溝（群）に沿って溝面に接着させ、または溶接し、そして部分的に、または全てに切り込みを入れて複数の部分とすることにより、取り外し可能な複数の前記蓋を構成する。他の作製方法を当然、使用することもでき、そして当業者が利用することができる。
【０１５７】
第２の態様のマイクロ流体デバイスは更に、マイクロ流体デバイスが上に定義されるような少なくとも一つの取り外し可能な蓋を備える場合には、上に開示した特徴の内のいずれの特徴と組み合わせることもできる。
【０１５８】
本発明は図１に模式的に示され、図１は、液体流路２を備えるマイクロ流体デバイス１を示している。液体流路２は、流入口３と、そして標的分子溶液流入口空洞を任意に備える標的分子溶液流入口４と、を含む。液体流路２は更に、沈殿剤空洞６を任意に備える沈殿剤流入口５を含み、沈殿剤流入口５は、例えば上に説明した膜の形態の図示しない蓋によって任意に覆われる。
【０１５９】
液体流路２は３つのセクション、すなわち分岐流路セクション７、流動遮断流路セクシ
ョン８、及び結晶化流路セクション９を含む。図１には、結晶化流路セクションを２つしか示していないが、上に説明したように、マイクロ流体デバイスは必要な限り多くの結晶化流路セクションを有することができる。
【０１６０】
使用状態では、標的分子溶液は、標的分子溶液流入口３に、例えば標的分子溶液流入口空洞４を介して供給され、そして標的分子溶液は流路２に流入し、そして結晶化流路セクション９に充填される。沈殿剤は沈殿剤空洞６に、標的分子溶液が液体流路２に供給される前に、または供給された後に供給される。標的分子溶液がシステムに沈殿剤よりも早い時点で供給される場合、上に説明される機構を設けて、標的分子溶液が沈殿剤空洞に流入する現象を防止する。沈殿剤がシステムに、標的分子溶液よりも早い時点で供給される場合、上に説明した機構を形成して、沈殿剤が結晶化流路セクション９に充填される現象を防止する、例えば沈殿剤は乾燥状態で提供することができる。
【０１６１】
標的分子溶液及び沈殿剤の両方がシステムに供給される場合、標的分子溶液及び沈殿剤は互いに、沈殿剤流入口５で、または沈殿剤流入口５の近傍で接触するようになり、そして沈殿剤は標的分子溶液に拡散し、この標的分子溶液が最終的に培養されると、標的分子が結晶化される。
【０１６２】
標的分子溶液が結晶化流路セクション９に充填された後、分岐流路セクション７と結晶化流路セクション９との間の流体連通は、種々の沈殿剤が、隣接する結晶化流路セクション９に流入することができないように遮断される。流動遮断流路セクション８は流体連通を、当該セクションの構造、及び／又は表面特性に起因して自動的に遮断するように構成される、または図示しない弱化ラインを配設して、ユーザが簡単かつ安全にデバイスを、このような流動遮断ラインに沿って破断することにより、分岐流路セクション７と結晶化流路セクション９との間の流体連通を遮断することができるようにする。
【０１６３】
上に述べたように、結晶化流路セクション９から周囲空気に至るいずれの開口も、図示しないシーリング材を取り付けることにより封鎖することができる。
図１ｂ及び１ｃは、流動遮断流路セクション８ａ，８ｂの例を示し、これらのセクションは、図１のＡ−Ａ’に沿って切断したときの断面として示すことができる。
【０１６４】
図１ｂは、流動遮断流路セクション８ａの断面図である。矢印は、標的分子溶液が標的分子溶液流入口３を介して供給されるときの標的分子溶液の流動方向を示している。流動遮断流路セクション８ａは、流路が変位した形状として示され、この場合、流路は、隣接する分岐流路セクション７及び結晶化流路セクション９に対して垂直方向に変位している。標的分子溶液が分岐流路セクション７から流れてくると、この標的分子溶液は、液体の速度が大きいので、流動遮断流路セクション８ａを容易に通過して結晶化流路セクション９に流入する。液体の流れが停止すると、流動遮断流路セクション８ａに残留する液体は、流動遮断流路セクションが完全に充填されない（この状態は起きてはならない）場合には、分岐流路セクションに引き戻される。鋭いエッジ「ａ」（例えば、１００度以下、９０度以下、８０度以下のように、１２０度以下の角度を有する）が、壁表面が階段状に変位することによって形成されるので、標的分子溶液は結晶化流路セクション９に残留するが、流動遮断流路セクション８ａからはほとんどが排出される。
【０１６５】
図１ｃは、流動遮断流路セクション８ｂの断面図である。矢印は、標的分子溶液が標的分子溶液流入口３を介して供給されるときの標的分子溶液の流動方向を示している。流動遮断流路セクション８ｂは、流動遮断流路セクション８ｂを取り囲み、かつ当該セクション８ｂを構成する壁が変位した形状であり、この場合、流動遮断流路セクション８ｂの断面寸法は、流動遮断流路セクション８ｂ内部での毛細管吸引力が、隣接する分岐流路セクション７及び結晶化流路セクション９における毛細管吸引力よりも小さくなるように大き
くしている。標的分子溶液が分岐流路セクション７から流れてくると、この標的分子溶液は、液体の速度が大きいので、流動遮断流路セクション８ｂを容易に通過して結晶化流路セクション９に流入する。液体の流れが停止すると、流動遮断流路セクション８ｂに残留する液体は、該当する流動遮断流路セクション及び分岐流路セクションにおける吸引力に差が生じるので、分岐流路セクションに引き戻される。鋭いエッジ「ｂ」（例えば、１００度以下、９０度以下、８０度以下のように、１２０度以下の角度を有する）が壁表面が階段状にこのように変位することによって形成されるので、標的分子溶液は結晶化流路セクション９に残留するが、流動遮断流路セクション８ｂからはほとんどが排出される。
【０１６６】
図２ａ及び２ｂは、本発明のマイクロ流体デバイスを示し、マイクロ流体デバイスは、分岐流路セクション２７と結晶化流路セクション２９との間の弱化ラインの形態の流動遮断流路セクション２８を備える。図２ｂに示すように、デバイスは、３つの部分により構成される３つの層として提供される：
・上面２１ａ’を持ち、かつ液体流路２２を構成する溝と、該当する沈殿剤流入口２５に隣接する沈殿剤空洞２６用の開口部と、そして溶液流入口空洞２４と、更に流動遮断流路セクション２８の弱化ラインを構成するスリット２８ａと、を含む上側部分２１ａ。
・ほとんど凹凸の無いプレート、例えばガラスプレートの形態の下側部分２１ｃ。
・上側部分２１ａと下側部分２１ｃとの間に挟まれることにより、シーリング部分が前記溝２２，２６，２４，２８及び開口部を覆い、かつ下側部分が前記シーリング部分２１ｂを支持するようなシーリング層の形態のシーリング部分２１ｂ。下側部分２１ｃはシーリング部分２１ｂを、シーリング部分が第１部分２１ａの溝２２を、結晶化流路セクション２９を構成する溝の部分で覆う場所で支持するが、下側部分２１ｃは、スリット２８ａにより構成される流動遮断セクション２８を超えて延びることはない。従って、マイクロ流体デバイスを弱化ラインの位置で、下側部分２１ｃを分離する必要を全く生じることなく容易に破断することができる。
【０１６７】
図３ａ及び３ｂは、本発明の別のマイクロ流体デバイスを示している。このマイクロ流体デバイスは、図２ａ及び２ｂに示すマイクロ流体デバイスの変形であり、そして分岐流路セクション３７と結晶化流路セクション３９との間の弱化ラインの形態の流動遮断流路セクション３８と、そして沈殿剤流入口３５に位置する弱化ラインの形態の更に別の流動遮断流路セクション４０と、を備える。デバイスは、３つの部分により構成される３つの層として提供される：
・上面３１ａ’を持ち、かつ液体流路３２を構成する溝と、該当する沈殿剤流入口３５に隣接する沈殿剤空洞３６用の開口部と、そして溶液流入口空洞３４と、更に流動遮断セクション３８の弱化ラインを構成するスリット３８ａ及び沈殿剤流入口３５に位置する弱化ラインを構成するスリット４０ａと、を含む上側部分３１ａ。
・ほとんど凹凸の無いプレート、例えばガラスプレートの形態の下側部分３１ｃ。
・上側部分３１ａと下側部分３１ｃとの間に挟まれることにより、シーリング部分が前記溝３２，３６，３４，３８，４０及び開口部を覆い、かつ下側部分が前記シーリング部分３１ｂを支持するようなシーリング層の形態のシーリング部分３１ｂ。下側部分３１ｃはシーリング部分３１ｂを、シーリング部分が第１部分３１ａの溝３２を、結晶化流路セクション３９を構成する溝の部分で覆う場所で支持するが、下側部分３１ｃは、スリット３８ａにより構成される流動遮断セクション３８、及びスリット４０ａにより構成される流動遮断セクション４０を超えて延びることはない。従って、マイクロ流体デバイスを弱化ラインの位置で、下側部分３１ｃを分離する必要を全く生じることなく容易に破断することができる。
【０１６８】
図４ａ〜４ｄは本発明の別のマイクロ流体デバイスを示している。このマイクロ流体デバイスは、図３ａ及び３ｂに示すマイクロ流体デバイスの変形であり、そしてマイクロ流体デバイスが２つの層として提供される点で、図３ａ及び３ｂに示すマイクロ流体デバイ
スとは異なっている：
・上面４１ａ’を持ち、かつ液体流路４２を構成する溝と、該当する沈殿剤流入口４５に隣接する沈殿剤空洞４６用の開口部と、そして溶液流入口空洞４４と、更に流動遮断セクション４８の弱化ラインを構成するスリット４８ａ及び沈殿剤流入口４５に位置する弱化ラインを構成するスリット５０ａと、を備える上側部分４１ａ。
・下側部分も構成し、かつ前記溝４２及び開口部４６，４４を覆うように貼着されるシーリング層の形態を呈するシーリング部分。
【０１６９】
使用状態では、標的分子溶液は図示しない標的分子溶液流入口に、標的分子溶液流入口空洞４４を介して供給され、そして標的分子溶液は流路４２に流入し、そして結晶化流路セクション４９に充填される。結晶化流路セクション４９から沈殿剤空洞４６までが上に向かって段階状に広くなるので、標的分子溶液は沈殿剤空洞４６に流入することはない。結晶化流路セクション４９から沈殿剤空洞４６までの段階状の広がり部分は、約９０度の角度を持つエッジ「ｂ」を構成する。この角度ｂは、別の大きさを持つことができるが、１２０度未満であることが好ましい。
【０１７０】
沈殿剤は沈殿剤空洞４６に供給され、そして標的分子溶液及び沈殿剤が互いに沈殿剤流入口４５で、または沈殿剤流入口４５の近傍で接触するようになり、そして沈殿剤が標的分子溶液に拡散し、この標的分子溶液が最終的に培養されると、標的分子が結晶化する。
【０１７１】
標的分子溶液が結晶化流路セクション４９に充填された後、図示しない分岐流路セクションと結晶化流路セクション４９との液体連通は、デバイスを流動遮断流路セクション４８の弱化ラインの位置で破断して、種々の沈殿剤が、隣接する結晶化流路セクション４９に流入することができないようにすることにより遮断される。図４ｂでは、矢印Ａ１は、デバイスの内、分岐流路セクションを含む部分を押圧してデバイスを弱化ラインに沿って破断する方向を示している。
【０１７２】
同時に、またはデバイスを流動遮断流路セクション４８の弱化ラインに沿って破断した後、シーリング材５１を図４ａ〜４ｄに示すように充填することができる。図示の実施形態では、シーリング層４１ｂは可撓性であり、かつデバイスが弱化ラインに沿って破断されるときに破断することがない。従って、デバイスの内、分岐流路セクションを含む部分を使用してシーリング材５１を液体流路４２に向かって押し出すことにより、結晶化流路セクション４９を分岐流路セクションから分離することができる。別の実施形態では、シーリング層も、デバイスを弱化ラインに沿って破断するときに破断される。
【０１７３】
デバイスで培養を、所望量の沈殿剤が結晶化流路セクションの標的分子溶液に拡散するために十分長い時間に亘って行なった後、それに応じる形で、デバイスの内、沈殿剤空洞４６を含む部分を、流動遮断流路セクション５０に設けられる弱化ラインに沿って破断し、沈殿剤がこれ以上、結晶化流路セクションに流入することができず、かつ同時に、標的分子がこれ以上、沈殿剤空洞の沈殿剤に流入することができないようにする。その後、培養を、標的分子を無駄にする危険を更に伴なうことなく継続することができる。
【０１７４】
デバイスの内、沈殿剤空洞４６を含む部分は、デバイスの内、分岐流路セクションを含む部分が上に説明したように破断されるのと同じようにして破断される。図４ｂでは、矢印Ａ２は、デバイスの内、沈殿剤空洞４６を含む部分を押圧してデバイスを弱化ラインに沿って破断する方向を示している。シーリング材５１は上に説明したように充填される。
【０１７５】
図５ａ，ｂは本発明の別のマイクロ流体デバイスを示している。このマイクロ流体デバイスは、図４ａ〜４ｄに示すマイクロ流体デバイスの変形であり、そして図４ａ〜４ｄに示すマイクロ流体デバイスとは、弱化ラインを構成するスリット５８ａが平坦な底面部分
を有する点が異なっている。デバイスは２つの層として提供される：
・液体流路を構成する溝５２と、該当する沈殿剤流入口に隣接する図示しない沈殿剤空洞用の開口部と、そして溶液流入口空洞５４と、更に流動遮断セクション５８の弱化ラインを構成するスリット５８ａと、を含む上側部分５１ａ。
・下側部分も構成し、かつ前記溝及び開口部５４を覆うように貼着されるシーリング層の形態を呈するシーリング部分５１ｂ。
【０１７６】
図５ｂでは、デバイスは弱化ラインに沿って破断され、そしてシーリング材５１で結晶化流路セクション５９を、図示しない分岐流路セクションと連通しないように密閉している。
【０１７７】
図６ａは、本発明のマイクロ流体デバイスの上側部分の写真を示している。図６ｂは写真６ａの拡大部分である。上面部分は、標的分子溶液流入口６４と、そして互いに、液体流路を構成するために設けられる溝６７，６８，６９によって接続される４つの沈殿剤流入口６６と、を含む。溝６７，６８，６９は、これらの溝がそれぞれ、分岐流路セクション６７、流動遮断流路セクション６８、及び結晶化流路セクション６９を構成するように設けられる。図から分かるように、分岐流路セクション用の溝６７は、流動遮断流路セクション用の溝６８よりも大きく、溝６８も同じように、結晶化流路セクション用の溝６９よりも大きい。このような構成は、結晶化流路セクションの数が相対的に少ない場合に特に望ましい、というのは、正確に少なく、かつ十分な量の標的分子溶液を、標的分子溶液流入口に流し込むことが困難であるからである。この構成によって、標的分子溶液は毛細管力に起因して、結晶化流路セクションに案内され、そして余剰量の標的分子溶液にとっては、十分大きなスペースが分岐流路セクションに確保されることになる。デバイスはまた、追加の余分のポケット６３を備え、これらのポケットは、更に多くの量の標的分子溶液を回収するために使用することができる。
【０１７８】
図６ａ及び６ｂに示すマイクロ流体デバイスの上側部分は、図示しない下側部分、例えば簡易フィルムまたはプレートに固定されて、液体流路を構成することにより、マイクロ流体デバイス全体を構成することができる。
【０１７９】
図７ａ，ｂはそれぞれ、本発明のマイクロ流体デバイスの第１部分、及びマイクロ流体デバイスの完成部分である。
図７ａ，ｂのマイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイスの第１部分７１ａを備え、この第１部分７１ａは、図示しない第１面、及び溝７７，７８，７９を持つ反対側の溝面と、を有し、これらの溝７７，７８，７９は、分岐流路セクション７７、流動遮断流路セクション７８、及び結晶化流路セクション７９を構成する。溝面には更に、それぞれの結晶化流路セクション７９の間の空洞７３が設けられる。マイクロ流体デバイスは更に、蓋部分７１ｂを備え、蓋部分７１ｂは少なくとも部分的に取り外し可能な複数の蓋７１ｃを含む。第１部分７１ａは更に、液体流路と連通する標的分子溶液流入口７４を構成する貫通開口部と、そして液体流路と連通する沈殿剤入口７６を構成する多数の貫通開口部と、を含む。蓋部分７１ｂは第１部分７１ａの溝面に固定されて、該当する流入口７４，７６，及び該当する流路セクション７７，７８，７９を構成する。
【０１８０】
取り外し可能な蓋７１ｃは、溝７９の上に取り付けられ、かつ溝７９に沿って密閉されて、液体流路の結晶化流路セクション７９を構成する。
取り外し可能な蓋７１ｃは、第１部分７１ａを超えて延び出すことにより、該当する蓋７１ｃを個々に取り外すためのフランジ７１ｄを構成する。
【０１８１】
取り外し可能なこれらの蓋７１ｃは互いに、ライン７１ｅに沿って剥離可能に接続される。
図８は、本発明のマイクロ流体デバイスの模式図であり、流路セクション群、及びこれらの流路セクションの互いに対する関係を示している。マイクロ流体デバイスは、標的分子溶液流入口８４と、そして更には、余剰量の標的分子溶液のための空気／ガス用開口部／標的分子溶液流出口８４ａと、を備える。基本的に、空気／ガス用開口部／標的分子溶液流出口８４ａは、標的分子溶液が流路セクション（群）に充填されているときの流路内の空気／ガスを逃がすことができる一つ以上の空気／ガス排出口に置き換えることができる。
【０１８２】
マイクロ流体デバイスは更に１２個の沈殿剤流入口８６を備え、これらの沈殿剤流入口は分子溶液流入口８４と分岐流路セクション８７、流動遮断流路セクション８８、及び１２個の結晶化流路セクション８９を介して液体連通する。図から分かるように、流動遮断流路セクション８８はまた、一つの流動遮断流路セクションを部分的に構成するが、この例では説明を分かり易くするために、流動遮断流路セクション８８は単に、「流動遮断流路セクション（ｆｌｏｗ  ｂｒｅａｋ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｅｃｔｉｏｎ）」と表記される。空気／ガス用開口部／標的分子溶液流出口８４ａは流動遮断流路セクション８８と接続流路セクション８７ａを介して液体連通する。流動遮断流路セクション８８を結晶化流路セクション８９に対して変位させて、結晶化流路セクション８９に流入した標的分子溶液が流動遮断流路セクション８８に逆流しないようにすることができるが、結晶化流路セクション８９は、接続流路セクション８７ａよりも大きい毛細管吸引力で標的分子溶液を吸引して、標的分子溶液が主として結晶化流路セクション８９に、これらの結晶化流路セクションに溶液が充填されるまで流入し、その後、余った量の標的分子溶液が接続流路セクション８７ａに流入するようにする必要がある。別の構成として、または変位と組み合わせて、流動遮断流路セクション８８は結晶化流路よりも小さい毛細管力を持つように構成することができる。
【０１８３】
マイクロ流体デバイスは更に排出開口部８１を備え、排出開口部８１は、標的分子溶液を流し込んでいる間は、例えば栓または排出栓によって閉じ、そして結晶化流路に溶液が充填された後に開くことにより、余剰量の標的分子溶液を排出すると同時に、流動遮断流路８８における流動遮断を可能にする動作に関与する。
【０１８４】
使用状態では、標的分子溶液を標的分子溶液流入口８４に流し込み、そして沈殿剤（群）を沈殿剤流入口８４ａに流し込む。標的分子溶液は分岐流路セクション８７に流入し、更に流動遮断流路セクション８８に流入し、そして１２個の結晶化流路セクション８９に流入する。これらの結晶化流路セクション８９に溶液が充填されてしまうと、余剰量の標的分子溶液は接続流路セクション８７ａに流入し、そして任意であるが、更に空気／ガス用開口部／標的分子溶液流出口８４ａに流入する。標的分子溶液がわずかでも流動遮断流路セクション８８に残留しているとすると、この残留溶液は排出開口部８１を介して排出する必要がある。
【０１８５】
図９は、本発明の第２の態様のマイクロ流体デバイスを示している。マイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイスの第１部分９１ａを備え、第１部分９１ａには、図示しない第１面及び反対側の溝面が設けられ、更にそれぞれ標的分子溶液流入口９４及び沈殿剤流入口９４を構成するペア構成の貫通開口部が設けられる。ペア構成の流入口９４は、結晶化流路セクション９９によって接続され、これらの結晶化流路セクション９９は、第１部分９１ａの内、蓋部分９１ｂによって覆われる溝面の溝によって構成される。蓋部分９１ｂは、少なくとも部分的に取り外し可能な複数の蓋９１ｃを含む。蓋部分９１ｂは第１部分９１ａの溝面に固定されて、該当する流入口９４、及び該当する結晶化流路セクション９９を構成する。
【０１８６】
取り外し可能な蓋９１ｃは、溝９９の上に取り付けられ、かつ溝９９に沿って密閉され
て、液体流路の結晶化流路セクション９９を構成する。取り外し可能な蓋９１ｃは、第１部分９１ａを超えて延び出すことにより、該当する蓋９１ｃを個々に取り外すためのフランジ９１ｄを構成する。
【０１８７】
取り外し可能なこれらの蓋９１ｃは互いに、ライン９１ｅに沿って剥離可能に接続される。
図１０は、本発明の別のマイクロ流体デバイスの上面図である。このマイクロ流体デバイスは、標的分子溶液流入口１０４と、分岐流路セクション１０７、図示しない流動遮断流路セクション、及び結晶化流路セクション１０９を含む液体流路と、を備える。各結晶化流路セクション１０９に対応するように、デバイスは沈殿剤流入口１０６を備える。図示しない流動遮断流路セクションは、溝１０９の内、溝１０７に隣接する部分によって少なくとも部分的に構成することができることが好ましい、例えばこれらの部分に、相対的に小さい毛細管力を持たせることにより、またはここに開示する他の手段によって構成することができることが好ましい。
【０１８８】
マイクロ流体デバイスは更に、例えば上に説明した構成とすることができる取り外し可能な蓋１０１ｃを備える。取り外し可能なこれらの蓋１０１ｃはそれぞれ、下地表面に接合しないフランジ１０１ｄを含むことができ、そして該当する蓋１０１ｃは、該当する前記フランジ１０１ｄを剥がすことにより取り外すことができる。
【図１ａ】
0005978436.tif 000004
【図１ｂ】
0005978436.tif 000005
【図１ｃ】
0005978436.tif 000006
【図２ａ】
0005978436.tif 000007
【図２ｂ】
0005978436.tif 000008
【図３ａ】
0005978436.tif 000009
【図３ｂ】
0005978436.tif 000010
【図４ａ】
0005978436.tif 000011
【図４ｂ】
0005978436.tif 000012
【図４ｃ】
0005978436.tif 000013
【図４ｄ】
0005978436.tif 000014
【図５ａ】
0005978436.tif 000015
【図５ｂ】
0005978436.tif 000016
【図６ａ】
0005978436.tif 000017
【図６ｂ】
0005978436.tif 000018
【図７ａ】
0005978436.tif 000019
【図７ｂ】
0005978436.tif 000020
【図８】
0005978436.tif 000021
【図９】
0005978436.tif 000022
【図１０】
0005978436.tif 000023