(57)【要約】  本発明はチップ(10)のキャピラリーのアレイ(12)を製造する方法に関し、方法はサポートプレート(14)上に溶融または重合可能な構成材料の少なくとも1つの層を堆積させ、材料を溶融または重合させるために前記層それぞれの上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、キャピラリー(12)の側壁(18)を形成し、その後キャピラリーの側壁上にカバープレート(16)を固着させることからなる工程を含む。本発明は、化学または生体分子が固定されるキャピラリーのアレイを含むチップも提供し、チップはクロマトグラフィーおよび/または電気泳動キャピラリーのアレイを含む。
2009528513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ(10)のキャピラリー(12)のアレイを製造する方法であって、前記方法は、
a) キャピラリー(12)の底を形成するためのサポートプレート(14)上に、溶融または重合可能な構成材料の少なくとも1つの層を堆積させることからなる工程と、
b) 構成材料の1つまたは各々の層の予め決められた領域上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、前記領域中で前記材料それぞれの溶融または重合を生じさせ、キャピラリー(12)の側壁(18)を形成することからなる工程と、
c)前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)上に、一旦それらがするとカバープレート(16)を固着させ、前記カバープレートは前記キャピラリー(12)の天井を形成することからなる工程と
を含み、前記方法は、工程a)および/またはc)に先立って、前記キャピラリーの少なくとも1つに位置合わせして前記サポートプレート(14)および/または前記カバープレート(16)上に化学または生体分子(34,58)を固定することと、可溶性保護材料の層(60)によって前記分子をカバーすることをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
チップ(10)のキャピラリー(12)のアレイを製造する方法であって、前記方法は、
a） 前記キャピラリー(12)の底を形成するためのサポートプレート(14)上に、溶融可能な構成材料の少なくとも1つの層を堆積させることからなる工程と、
b) 構成材料の1つまたは各々の層の、予め決められた領域上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、前記領域中で前記材料の溶融を生じさせ、前記キャピラリー(12)の側壁(18)を形成することからなる工程と、
c)前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)上に、前記側壁(18)が硬化した後にカバープレート(16)を固着させ、前記カバープレートがキャピラリー(12)の天井を形成することからなる工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２による方法であって、工程c)に先立って、前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)が予め決められた高さに到達するまで、工程a)およびb)を１回以上繰り返すことからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
先行する請求項のいずれかによる方法であって、工程c)に先立って、または工程b)各々の後に、溶融または重合されていない構成材料を除去することからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項による方法であって、工程c)に先立って、固定相を形成する多孔質のモノリシック材料によってキャピラリーの少なくとも1つを充填して、クロマトグラフィーキャピラリー(90)を構成することからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか1項による方法であって、工程c)において前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)上に前記カバープレート(16)を外すことができるように固着させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１および請求項３ないし６のいずれか1項による方法であって、工程a)においてサポートプレート(4)上にゲルまたはフィルム形態の重合可能な構成材料の少なくとも1つの層(50)を堆積させること、および工程b)において構成材料の層の1つまたは各々の、予め決められた領域(54)の上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、前記領域中で前記構成材料の重合を生じさせ、前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)を形成することを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７による方法であって、工程c)において、
c1) 前記壁が硬化した後に、低い融点を持つ材料(55)のフィルムによって前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)をカバーすること、
c5) 前記材料のフィルム上に前記カバープレート(16)を配置すること、
c6) 前記側壁上で前記フィルムを溶融するために前記キャピラリーの側壁に位置合わせしてレーザービーム(62)を収束させ、かつ移動させ、前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)上に前記カバープレート(16)を粘着的に固着させること
からなることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８による方法であって、工程c1)の後に、
c2) 前記キャピラリー(12)に沿ってレーザービーム(56)を収束させ、かつ移動させ、前記キャピラリーの天井から前記フィルムの材料(55)を除去することによって前記キャピラリーを開口させる
ことからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９による方法であって、工程c1)または工程c2)の後かつ工程c)の前に、
c3) 前記キャピラリー(12)中で前記サポートプレート(14)上に化学または生体分子(58)を固定することからなる工程と、
c4) これらの分子を適切な保護材料の層(60)によってカバーすることからなる工程と
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０による方法であって、工程c6)の後に、
c7) 前記保護材料の層(60)を、前記サポートプレート(14)および/または前記カバープレート(16)中に形成されたチャネルを介してキャピラリーの中に注入される適切な溶媒に前記材料を溶解することによって、および前記チャネルを介して前記溶媒を排除することによって除去することからなる工程
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか1項による方法であって、前記材料のフィルム(55)がパラフィンのフィルムまたはEVAコポリマーのフィルムであることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１ないし６のいずれか1項による方法であって、工程a)において前記サポートプレート(14)上に粉末形態の溶融可能な構成材料の少なくとも1つの層(78)を堆積させること、および工程c)において構成材料の1つまたは各々の層(78)の、予め決められた領域上にレーザービーム(80)を収束させ、かつその上を移動させ、前記領域中で前記材料の溶融を生じさせ、前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)を形成することからなることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３による方法であって、工程a)または工程b)に先立って前記溶融可能な構成材料を予熱することからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４による方法であって、工程c)に先立って前記キャピラリー(12)中の前記サポートプレート(14)および/または前記カバープレート(16)上に化学または生体分子を固定すること、およびその後前記分子を可溶性保護材料の層によってカバーすることからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１および請求項３ないし１５のいずれか１項による方法であって、前記保護材料がポリアクリルアミドまたはアガロースゲルであることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３ないし１６のいずれか1項による方法であって、工程a)に先立って将来のキャピラリー(12)の底に位置合わせして前記サポートプレート(14)上に化学または生体分子(70)を固定すること、およびその後に前記分子を可溶性保護材料の層(72)によってカバーすることからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７による方法であって、前記分子が、前記サポートプレート(14)上に予め配置されて予め決められた形状のモールドまたはマスク(74)により、前記可溶性保護材料の層(72)によってカバーされることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８による方法であって、化学または生体分子(70)をカバーしていない過剰な保護材料を除去するためにレーザーアブレーションを使用することからなる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７ないし１９のいずれか1項による方法であって、前記保護材料が溶融可能である場合、前記方法はさらに前記保護材料の層(72)の全部または一部の上にレーザービーム(76)を収束させ、かつその上を移動させ、前記保護材料を溶融することからなる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０による方法であって、前記保護材料は染料と混合され、予め決められた波長についての光吸収を相殺することを特徴とする方法
【請求項２２】
請求項１、請求項３ないし１５、および請求項１７ないし２１のいずれか1項による方法であって、前記保護材料が粉末またはゲル形態にあり、かつ例えば糖またはEDTAであることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１３ないし２２のいずれか1項による方法であって、工程c)において、
c1) 他の溶融可能な構成材料の層(24)を、それらが硬化した後に前記キャピラリー(12)の前記壁(18)上に堆積すること、
c2) 前記層上に前記カバープレート(16)を配置すること、
c3) 前記キャピラリーの側壁に位置合わせしてレーザービーム(86)を収束させ、かつ移動させ、前記壁上で層(84)を溶融し、前記キャピラリーの前記側壁上に前記カバープレートを粘着的に固着させること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３による方法であって、工程c3)の後に、
c4) 前記保護材料の層を、前記サポートプレート(14)および/または前記カバープレート(16)中に形成されたチャネルを介して前記キャピラリー(12)の中に注入される溶媒を使用して前記材料を溶解することにより、および前記チャネルを介して前記溶媒を排除することによって除去することからなる工程
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１３ないし２４のいずれか1項による方法であって、構成材料粉末の粒径がおよそ0.1μmないしおよそ20μmの範囲にあり、例えばおよそ0.5μmないしおよそ10μmの範囲にあることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１３ないし２５のいずれか1項による方法であって、前記溶融可能な構成材料が有機物、金属、プラスチック材料、またはセラミックであることを特徴とする方法。
【請求項２７】
先行する請求項のいずれかによる方法であって、構成材料の層の1つまたは各々がおよそ1μmないしおよそ2000μmの範囲にある厚さを持つことを特徴とする方法。
【請求項２８】
先行する請求項のいずれかによる方法であって、前記キャピラリーの側壁を形成するために使用されるレーザービームの衝突の地点のサイズが、およそ50μm未満、例えばおよそ20μmないしおよそ30μmの範囲にある直径を示すことを特徴とする方法。
【請求項２９】
先行する請求項のいずれかによる方法であって、前記キャピラリーの前記側壁を形成するために使用される前記レーザーが、パルスタイプであることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項１、および請求項３ないし２９のいずれか1項による方法であって、前記化学または生体分子が、任意でマークされた核酸、ポリペプチド化合物、化学または生体リガンド、および単数または複数の抗体フラグメントから選択されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
キャピラリー(12)のアレイを含むチップであって、前記チップは、側壁の間に延びる前記キャピラリー(12)の側壁(18)と互いに実質的に平行なサポートプレート(14)およびカバープレート(16)を含み、前記側壁は構成材料を溶融または重合するためにレーザーを使用することによって形成され、前記カバープレート(16)は粘着層(20)を介して前記キャピラリーの前記側壁上に固着され、化学または生体分子(34,58)がサポートプレート上および/またはカバープレート上のキャピラリーの少なくとも1つの中に固定されることを特徴とするチップ。
【請求項３２】
キャピラリー(12)のアレイを含むチップであって、前記チップは、間に延びる前記キャピラリー(12)の側壁(18)を持った実質的に互いに平行なサポートプレート(14)およびカバープレート(16)を含み、前記側壁は構成材料を溶融するためにレーザーを使用することによって形成され、前記カバープレート(16)は粘着層(20)を介してこれらのキャピラリーの側壁上に固着されることを特徴とするチップ。
【請求項３３】
請求項３１または請求項３２によるチップであって、前記粘着層(20)が粘着フィルムによって形成されることを特徴とするチップ。
【請求項３４】
請求項３１または請求項３２によるチップであって、前記粘着層(20)が、粉末またはフィルム形態にある材料を溶融または重合させるための層を使用することによって形成されることを特徴とするチップ。
【請求項３５】
請求項３１または請求項３２によるチップであって、前記カバープレート(14)および前記サポートプレート(16)のうちの少なくとも1つのプレートが、ガラス、石英、またはプラスチック材料から作られたスライド(24)を含むことを特徴とするチップ。
【請求項３６】
請求項３５によるチップであって、前記サポートプレート(14)および前記カバープレート(16)のうちの少なくとも1つのプレートが、前記スライド上に薄膜としてエッチングまたは堆積される電極(26,28,30)を含み、かつ誘電体によって互いに分離されることを特徴とするチップ。
【請求項３７】
請求項３６によるチップであって、前記サポートプレート(14)および前記カバープレート(16)のうちの少なくとも1つのプレートが、前記キャピラリー(12)の前記側壁(18)からスライド(24)の電極を電気的に絶縁するための電気的な絶縁材料のフィルムによってカバーされることを特徴とするチップ。
【請求項３８】
請求項３１ないし３７のいずれか1項によるチップであって、前記サポートプレートおよび/または前記カバープレート上に固定された複数の化学または生体分子を含み、前記分子はスポットとして組織され、かつマトリクスを形成するように互いに比較的規則正しく分布することを特徴とするチップ。
【請求項３９】
請求項３８によるチップであって、前記サポートプレート(14)および前記カバープレート(16)からの少なくとも1つのプレートが、その場での重合による、または前記プレート上への化学または生体分子(34)の機械的堆積による固定を容易にするために、フィルム(32)によってカバーされることを特徴とするチップ。
【請求項４０】
請求項３１ないし３９のいずれか1項によるチップであって、前記キャピラリー(12)はおよそ1μmないしおよそ2000μmの範囲、例えばおよそ100μmである高さおよび/または幅を示すことを特徴とするチップ。
【請求項４１】
請求項３１ないし４０のいずれか1項によるチップであって、前記キャピラリー(12)のアレイがリザーバー(22)の少なくとも1つに接続され、1つまたは各々のリザーバーの側壁(18)が前記サポートプレート(14)と前記カバープレート(16)との間に延びることを特徴とするチップ。
【請求項４２】
請求項３１ないし４１のいずれか1項によるチップであって、前記キャピラリーのアレイは固定相を形成する多孔質のモノリシック物質によって充填された少なくとも1つのクロマトグラフィーキャピラリー(90)を含むことを特徴とするチップ。
【請求項４３】
請求項４２によるチップであって、前記キャピラリーのアレイは、前記クロマトグラフィーキャピラリー(90)と実質的に垂直に接続された少なくとも1つの電気泳動キャピラリー(94)を含むことを特徴とするチップ。
【請求項４４】
請求項４３によるチップであって、前記キャピラリーのアレイが、LIBS効果による分析のための少なくとも1つのチャンバー(94)に接続され、1つまたは各々のチャンバーの側壁は前記サポートプレート(14)と前記カバープレート(16)との間に延びることを特徴とするチップ。
【請求項４５】
LIBS効果による分析のためのデバイスであって、前記デバイスは、請求項４４によるチップの少なくとも1つと、透光性の壁を通して前記チップの分析チャンバー(94)の中に含まれる試料の表面上にレーザービーム(98)を放出し、前記チャンバー中でプラズマ(100)の生成および拡散を生じさせるための手段と、前記チャンバーの透光性の壁を通して、プラズマ(100)によって放出された光の分光測定的検出および分析のための手段(104)とを含むことを特徴とするデバイス。
【請求項４６】
請求項４５によるデバイスであって、前記チップの分析チャンバー(94)の中にアルゴンのようなガスを注入するための手段(102)を含むことを特徴とするデバイス。
【請求項４７】
請求項４５または請求項４６によるデバイスであって、前記チップの分析チャンバー(94)の透光性の壁が石英レンズ(106)であることを特徴とするデバイス。
【請求項４８】
請求項４５または請求項４６によるデバイスであって、前記チップの分析チャンバー(94)の透光性の壁が、UV光に対して透光性であるプラスチック材料から作られるレンズであることを特徴とするデバイス。
【請求項４９】
請求項４５ないし４８のいずれか1項によるデバイスであって、前記分析チャンバー(94)が、前記チャンバー中に電場を印加するための一対の電極を含むことを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明はチップまたはバイオチップ上にキャピラリーのアレイを作る方法に関する。本発明は、化学的または生体的分子が中に固定されかつプローブのマトリクスとして組織されたキャピラリーのアレイを含むチップにも関し、電気泳動および/またはクロマトグラフィーキャピラリーのアレイを含むチップにも関する。
【０００２】
本出願において、用語「チップ」および「バイオチップ」は同一の意味を持ち、キャピラリーのアレイを含み、かつ微小流体工学、キャピラリー電気泳動、クロマトグラフィー、電気クロマトグラフィーなどのような数多くの分野、および生体学、医学、薬学、食品産業、環境などの目的のような種々の用途のための分析において使用され得る要素を示す。
【０００３】
ポリヌクレオチド分子標的の混合物を分析する状況において、チップまたはバイオチップは、キャピラリーのアレイと、スポットとして組織されかつキャピラリー中に固定された分子プローブのマトリクスとを含み、分子プローブは異なるタイプであり、各々が、混合物が分子プローブに接触した場合に、分子混成によって混合物中の単一タイプの分子ターゲットと特異的に結合することができるヌクレオチド配列を持つ。
【０００４】
チップのキャピラリーに流れる混合物の分子標的は、例えば単なる混合物拡散によって分子プローブと接触し、かつそこに特異的に結合し、例えば予め分子標的に取付けられた蛍光マーカーによって放出される蛍光を測定することによって検出および/または定量されるプローブ-標的複合体を形成する。
【０００５】
あるいは、分子標的はチップ上に薄層としてグラフトまたは堆積された電極によってキャピラリーに印加される電場によって、キャピラリーの中を流され得る。各々の分子プローブが一対の電極に対応する場合、プローブ-標的複合体は、各々の電極対の間のインピーダンスを測定することによって検出および/または定量され得る。
【０００６】
レーザー加工によってプラスチック材料のプレート中にチップのキャピラリーのアレイを形成することが知られており、その技術はプレートのプラスチック材料をアブレーションすることによってキャピラリーを彫るために、プレートの表面上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させることからなる。しかしながら、その技術は複雑であり、かつ実行するには非常に高価であり、なおかつそれは、電極をグラフトまたは堆積する前かつプレート上に分子プローブを固定する前に行われなければならない（それらを損傷または破壊しないために）。さらに、プレートのレーザー加工は、キャピラリーの外側長手方向エッジに沿って形成されるビードのような欠陥を生じ得る。
【０００７】
化学的エッチングによりプレートを掘り、それによりキャピラリーを形成するために酸または塩基のような化学的に腐食性の試薬をプレート上に付着させることによって、シリカのような適切な材料のプレート中にチップのキャピラリーのアレイを形成することもできる。しかしながらこのような化学試薬は、生体材料に不適合であり、かつそれらは、プローブを破壊するあらゆるリスクを避けるために、分子プローブを持たないプレートに適用されなければならない。問題の1つの解決策は、プレート上に固定された分子プローブを保護マスクでカバーすることからなるであろう。しかしながら、その技術はあまり効果的ではなく、なおかつ実行するには非常に高価である。さらに、化学的エッチングによるキャピラリーのアレイの形成は、正確かつ均一な寸法のキャピラリーを得ることはできず、それゆえにその技術によって得られるキャピラリーアレイの用途は限られる。
【０００８】
一般に、既知の製造方法は多くの異なる化学または生体分子、例えば数千の分子を受けることができる複雑なキャピラリーのアレイを製造することが不可能であるか、または大きな困難性を伴って製造することを可能にするのみである。
【０００９】
本発明の具体的な目的は、これらの問題を解決するための、簡単、効果的、かつ安価な解決策を提供することである。
【００１０】
最後に、本発明はチップのキャピラリーのアレイを製造する方法を提供し、前記方法は、
a) 溶融可能な構成材料または重合可能な構成材料の少なくとも1つの層を、キャピラリーの底を形成するためのサポートプレート上に堆積させることからなる工程と、
b) 構成材料の1つまたは各々の層の予め決められた領域上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、前記領域中で材料をそれぞれ溶解させるかまたは重合させ、キャピラリーの側壁を形成することからなる工程と、
c) キャピラリーの側壁上にカバープレートを固定し、それらが硬化した後に、カバープレートがキャピラリーの天井を形成することからなる工程と
を含むことを特徴とする。
【００１１】
本方法はさらに、工程a)および/またはc)の前に、キャピラリーの少なくとも1つの底および/または天井のサポートプレートおよび/またはカバープレート上に化学または生体分子を固定すること、および任意で可溶性保護材料の層によって前記分子をカバーすることからなり得る。
【００１２】
本発明の方法は、現行の技術よりも実行するのがより簡単で、かつキャピラリーが欠陥を生じず、正確かつ均一な寸法を持つチップまたはバイオチップのキャピラリーのアレイの製造を可能にする。本発明の方法は、キャピラリー中に固定された多数の化学または生体分子(例えば、数千の異なる分子プローブ)を受けることが可能な複雑なキャピラリーのアレイの製造を可能にし、キャピラリーのアレイの複雑性は所望される用途に依存する。
【００１３】
本発明の方法によって得られるキャピラリーのアレイは、キャピラリーの底を形成する「サポート」と呼ばれる底プレートと、キャピラリーの天井を形成する「カバー」と呼ばれるトッププレートとの間に形成される。キャピラリーの側壁は、レーザービームによってサポートプレート上で溶解または重合された構成材料の1つ以上の層により形成される。
【００１４】
本出願において、用語「壁」または「側壁」は、他のキャピラリー中の媒体から各々のキャピラリー中に含まれる媒体を分離し、チップの他の要素に対応する仕切りを示す。特に、前記壁は、例えば2つの隣接するキャピラリーを分離し得るか、またはチップのエッジからキャピラリーを分離し得る。キャピラリーを規定する側壁は、隣接するキャピラリーの側壁と一致するかまたは隣接するキャピラリーの側壁から分離され得る。
【００１５】
本発明の方法に使用される構成材料は、レーザービームによって溶融され得る任意のタイプの材料をカバーするもの、または代替的に重合され得る任意のタイプの材料として理解されるべきである。
【００１６】
溶融可能な構成材料については、材料を加熱して溶融するために必要とされるエネルギーを送達するためにレーザービームが使用される。構成材料を溶融するために必要とされるエネルギーは、材料の融点に依存する。溶融可能な構成材料は、レーザーエネルギー消費を抑制し、サポートプレートおよび/または前記サポートプレート上に固定された任意の分子への熱伝導による損傷を避けるために、好ましくは比較的低い融点(例えばおよそ150℃ないしおよそ300℃の範囲にある)を持った材料から選択される。サポートプレートが非常に高い温度に耐えることができ、かつ生体材料を全く帯びていない場合は、構成材料は1000℃以上の融点を持ち得る。
【００１７】
変形例において、溶融可能な構成材料は、その融点未満の温度まで予熱され、それを溶融するために必要とされる余分のエネルギーのみを送達するために使用される。
【００１８】
本出願において、用語「溶融可能な」は、レーザービームへの暴露によって溶融され得る化合物を示す。
【００１９】
レーザービームの助けによる構成材料の溶融は、オーブンのような加熱された格納装置中に前記材料を置くことによる溶融と比較して数多くの利点を示す。レーザービームを使用することによって、小断面のビーム中への大量のエネルギーの集中により、構成材料をより速くかつ正確に溶融させることが可能となる。
【００２０】
重合可能な構成材料については、レーザービームは材料の重合を誘起または惹起するために使用される。したがって構成材料は、決められた波長でレーザービームに暴露されることにより分解し、材料の重合の誘起に役立ち得る光化学的誘起剤とともに、少なくとも1つのタイプのモノマーを含み得る。一例として、レーザービームに暴露されることによって、光化学的誘起剤はフリーラジカルに分解し、構成材料のラジカル重合を誘発し得る。
【００２１】
本出願において、用語「重合可能な」は、レーザービームに暴露されることによって重合が誘起または惹起され得る方法に関する。
【００２２】
レーザービームによる誘起による構成材料の重合は、例えば任意の種類のランプのような、或る他の光源を使用した誘起による重合と比較して数多くの利点を示す。レーザービームを用いることによって、材料の層の中で重合の深度を増加させ、重合の程度を増加させ、なおかつ材料が重合するために必要とされる時間を減じることが可能となる。さらに、材料の層上に配置されて、重合が起こる箇所にランプからの光放射が通過できるように設計される不透明なマスクの使用を要しない。さらに、そのタイプのマスク(非常に長く、製造するのに高価である)は、フィルムの形態にある構成材料上にのみ配置され得て、ゲルまたは粉末の形態にある構成材料上に使用できない。
【００２３】
一般に、本発明の方法は構成材料によるネットワークのキャピラリーの側壁の形成からなり、エネルギーはレーザービームにより送達され、前記エネルギーは、(溶融可能な材料の場合は)構成材料の溶融を生じさせるか、または(重合可能な材料の場合は)構成材料の重合を惹起するかのいずれかに使用される。
【００２４】
本発明の方法の工程a)は、構成材料の少なくとも1つの層をサポートプレート上に堆積させることからなる。
【００２５】
用語、材料の「層」は、キャピラリーの底を形成するサポートプレートの表面の全部または一部をカバーするために十分な量の材料を示すために使用される。したがってこのサポートプレートの表面は、構成材料の層によって、または2つ以上の任意でこの材料の独立な共平面の層によって完全にカバーされ得る。
【００２６】
第1の実施において、サポートプレートは、キャピラリーの側壁が形成されるところの構成材料の層によって完全にカバーされる。
【００２７】
第2の実施において、サポートプレートは、構成材料の2つの独立な共平面の層によってカバーされ、少なくとも1つのキャピラリーの側壁は各々の材料の層によって形成される。
【００２８】
第3の実施において、サポートプレートは、サポートの少なくとも1つの領域において各々の材料の層によって形成される少なくとも1つのキャピラリーの側壁と向合い、特に並列し、なおかつ先述した領域において材料の他の層中で形成された少なくとも1つのキャピラリーの側壁と接続され、キャピラリー間に流体連通を形成する。
【００２９】
本発明の方法の工程b)は、構成材料の1つまたは各々の予め決められた領域または各々の層上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させることからなり、前記領域中で材料を重合させるか、または溶融させることによってキャピラリーの側壁を形成する。
【００３０】
これらの領域の各々は、構成材料の層の全部または一部に相当し得る。
【００３１】
一例として、構成材料の層がサポートプレートの全表面をカバーする場合、レーザービームは、将来のキャピラリーの位置に近接している前記層の領域全面のみか、または将来のキャピラリーの位置の間に位置する層の領域、および前記位置とサポートプレートのエッジとの間の領域上に収束され、かつその上を移動され得る。
【００３２】
2つ以上の層がサポートプレートの表面上に堆積される場合、レーザービームは、将来のキャピラリーの位置のすぐ隣り、またはかなりの領域を占有する前記層の領域上に収束され、かつその上を移動される。材料の層が、将来のキャピラリーの位置から離れてサポートプレート上に堆積される場合、レーザービームはこれらの材料の層全部の上に収束されかつその上を移動され得る。
【００３３】
例えばレーザービームは、検流計的または圧電的な制御ミラーによって移動され得る。一例として、レーザービームはパルスタイプであり、かつレーザービームの衝突点のサイズは典型的に50マイクロメートル(μm)未満を示し、例えばおよそ20μmないし30μmの範囲にある。
【００３４】
本発明の方法の工程c)は、キャピラリーの側壁に、それらが硬化した後にカバープレートを固着させることからなる。
【００３５】
キャピラリーの側壁の硬化は、重合された構成材料の重合、または例えば溶融された構成材料の周囲温度までの冷却の終了時と理解されなければならない。
【００３６】
カバープレートおよびサポートプレートは、同じタイプでも、異なるタイプでもあり得る。
【００３７】
本発明の方法は、さらに工程c)に先立ってキャピラリーの側壁が予め決められた高さに達するまで、工程a)およびb)を1回以上繰り返すことからなる工程を含む。
【００３８】
工程a)において堆積された構成材料の1つまたは各々の層は、およそ1μmないし2000μmの範囲にある厚さを持ち、キャピラリーは典型的におよそ1μmないしおよそ2000μmの範囲にある高さを持つ。キャピラリーの壁の形成は、構成材料の1つ以上の層の堆積を必要とし、各々の材料の下部層は、その上により上部の材料が堆積される前にレーザービームに暴露される(すなわち、工程a)の各々は工程b)のすぐ後にくる)。
【００３９】
本発明の方法は、溶融していないまたは重合していない構成材料を除去することからなる工程も含み、この工程は、工程c)の前(すなわちキャピラリーの壁上にカバープレートを固着させる直前)か、または工程b)各々の後(構成材料の層がサポートプレート上に堆積され、前記増がレーザービームに暴露される後)であり、かつ追加の層が前記層の上に重ねられる前に実行される。
【００４０】
溶融されていないまたは重合されていない構成材料は、材料を溶解するために適切な浴にサポートプレートを浸漬することによって、レーザーアブレーションによって、機械的除去によって、加圧下でサポートプレートなどの上にスプレーされる液体またはガスによって掃除することにより除去することができる。
【００４１】
本発明の方法は、化学または生体分子をサポートプレート上に固定することからなる工程も含み、分子は工程c)に先立ってキャピラリーの中か、または工程a)に先立って将来のキャピラリーの底に位置合わせされて固定され得る。
【００４２】
例えばサポートプレート上でのカップリングによる化学または生体分子の固定は、任意の適切な方法の助けによって、および一例として重合、電子的重合、またはその場(in situ)での合成によって、例えば圧電タイプなどのニードルおよび/またはピペットを具備したロボットシステムを用いた機械的堆積によって実行される。
【００４３】
一般に、化学結合またはクロマトグラフィーカラムに使用される強い相互作用のような全てのタイプのカップリングは、おそらくは適切かもしれない。しかしながら、サポートプレート上への分子の固定は、適用される種々の処理、および、キャピラリーに沿って分子標的のような他の分子を移動させるために使用され得る任意の電場に耐えるために十分な程に強いことが要求される。
【００４４】
一例として、化学または生体分子は、核酸から、および特にデオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、またはペプチド核酸(PNA)、または任意でマークされたDMAとPNAもしくはRNAとPNAの混合物、ペプチド化合物、化学または生体リガンド、抗体、または抗体フラグメントなどから選択される。
【００４５】
本発明の方法はさらに、サポートプレート上に化学または生体分子を固定した後、かつ工程c)に先立って、将来のキャピラリーの天井に位置合わせしてカバープレート上に化学または生体分子を固定することからなる工程を含み得る。
【００４６】
サポートプレート上に固定された分子は、カバープレート上に固定された分子と別個であるが、それらは時おりそこで相互作用し得る。
【００４７】
変形例において、分子はそれらの一方の端を介してサポートプレート上に固定され、それらの他方の端はカバープレート上に固定され得るか、またはキャピラリーの側壁上に固着された後に、少なくともそこで相互作用する。
【００４８】
他の変形例においては、化学または生体分子は単にカバープレート上に固定される。
【００４９】
分子は、好ましくはスポットとして組織され、かつそれらはスポットのマトリクスを形成するように互いに規則正しく分布される。マトリクスは、「n」スポットの「p」行、または「p」スポットの「n」列を含み、スポットの各々の行はアレイのキャピラリーの中に配置され、かつスポットの行の数はキャピラリーの数に対応する(または、スポットの各々の列はアレイのキャピラリーの中に配置され、かつスポットの列の数はキャピラリーの数に対応する)。
【００５０】
本発明の方法は、工程c)の前に、少なくとも1つのキャピラリーを、クロマトグラフィーキャピラリーを構成するために固定相を形成する多孔質のモノリシック物質で充填することからなる工程も含み得る。
【００５１】
クロマトグラフィーに適切な任意のタイプの多孔質のモノリシック物質が使用されて、あるいはその場での重合によって、またはその他の適切な技術によって1つまたは各々のクロマトグラフィーキャピラリーが前記物質で充填される。
【００５２】
工程c)において、本発明の方法は、例えば粘着または接触フィルム(ポリジメチルシロキサン(PDMS)のような)によって、キャピラリーの側壁上にカバープレートを外すことができるように固着することからなり、キャピラリーのアレイを開放させること、および所望される場合は閉鎖させることを可能にする。
【００５３】
本発明の具体的な態様において、本発明は、工程a)においてサポートプレート上にゲルまたはフィルムの形態の、重合可能な構成材料の少なくとも1つの層を堆積させ、かつ工程b)において構成材料の1つまたは各々の層の予め決められた領域上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、キャピラリーの側壁を形成することからなる。
【００５４】
工程a)および/またはc)に先立って、本方法はキャピラリーの少なくとも1つの底および/または天井に位置合わせしたサポートプレートおよび/またはカバープレート上に化学または生体分子を固定すること、および任意で可溶性保護材料の層によって分子をカバーすることからもなり得る。
【００５５】
ゲルまたはフィルムの形態の構成材料の1つまたは各々の層は、任意の適切な技術によって、および例えばロボットシステムによってサポートプレート上に堆積される。
【００５６】
このタイプの材料を重合させることは、不浸透性、気密性の、かつ平滑なキャピラリー壁を得ることを可能にする。
【００５７】
Vacrel(登録商標)またはRiston(登録商標)の名称のもとで供給業者DuPontにより販売されているもののような感光性フィルムは、本発明の方法によってキャピラリーのアレイを製造するために特に適切である。このタイプのフィルムの重合は、可視光への暴露によって誘起される。本発明の方法は、工程b)において可視光のビーム(およそ532ナノメートル(nm)の波長)を放出するレーザーを用いることからなる。
【００５８】
構成材料の重合およびキャピラリーの側壁の硬化の終了後に、重合していない構成材料がサポートプレートから除去され得る。サポートプレートが構成材料の層によって完全にカバーされた場合、キャピラリーを出現させるためにサポートプレートから重合されていない構成材料を除去する必要がある。
【００５９】
工程a)および工程b)は、必要な場合は工程c)において実行されるようなキャピラリーの側壁上へのカバープレートの固着に先立って、1回以上繰り返され得る。
【００６０】
本発明の方法は、溶融されていないまたは重合されていない構成材料を除去することからなる工程も含み得て、この工程は工程c)に先立って、または工程b)の各々の後に実行される。
【００６１】
工程c)に先立って、本発明の方法は、クロマトグラフィーキャピラリーを形成するために、固定相を形成する多孔質のモノリシック物質でキャピラリーの少なくとも1つを充填することからなる工程も含み得る。
【００６２】
工程c)において、本発明の方法は、キャピラリーのアレイを開放させること、および所望により閉鎖させることを可能にするために、例えば粘着または接触フィルムによって、キャピラリーの側壁上にカバープレートを外すことができるように固着させることからなり得る。
【００６３】
工程c)において、本発明の方法は、
c1) 壁が硬化した後に、低い融点を持った材料のフィルムによってキャピラリーの側壁をカバーすることと、
c5) 材料のフィルム上にカバープレートを配置することと、
c6) 側壁上でフィルムを溶融するためにキャピラリーの側壁に位置合わせしたレーザービームを収束させかつ移動させ、キャピラリーの側壁上にカバープレートを粘着的に固着させることと
からなり得る。
【００６４】
材料のフィルム、例えばおよそ1μmないし2μmの厚さを持つパラフィンまたはEVAコポリマーのフィルムは、レーザービームに暴露されることによって局所的に溶融され、カバープレートがキャピラリーの側壁上に粘着的に固着されることを可能にする。有利には、溶融可能な材料のフィルムによってカバープレートを粘着的に結合することは、液体またはゲル形態の接着剤を使用することと比較して有利である。なぜならば、このような接着剤はキャピラリーの中に浸透し、それらを閉塞させる傾向があるからである。
【００６５】
有利には、この方法はキャピラリーのアレイを解放させること、および所望により閉鎖させることを可能にするために、キャピラリーの側壁上にカバープレートを外すことができるように固着させることからなる。手動または適切なツールのいずれかによってキャピラリーのアレイから分離され得て、かつキャピラリーの壁上に堆積されている溶融可能な材料の他のフィルムを溶融することによって、または先に使用された材料の層を用いることによって、カバープレートをキャピラリーの側壁に固着し直し得るので、劣化させることなく、数回溶融することが可能である。
【００６６】
材料のフィルムを溶融するために必要とされるエネルギーを送達するために使用されるレーザーは、構成材料(それ自体がフィルムの形態であり得る)を重合させるために使用されるレーザーと同じタイプまたは異なるタイプでもあり得る。
【００６７】
材料のフィルムは、低融点、すなわち熱伝導によってキャピラリーの側壁を劣化させることを避けるのに十分なほどに低い融点を持つ。EVAコポリマーのフィルムの融点は、およそ176℃である。
【００６８】
レーザービームは収束され、キャピラリーの壁に位置合わせして移動され、かつこのレーザービームの波長について透光性であるように選択されたカバープレートを通過する。
【００６９】
材料のフィルムは、連続的にまたはキャピラリーの壁に沿った箇所にて溶融され得て、材料のフィルムを溶融するために使用されるレーザーは、例えばパルスタイプのレーザーである。
【００７０】
材料のフィルムがキャピラリーをカバーし、かつそれらを閉じる場合、本発明の方法はさらに、先述の工程c1)の後に、
c2) キャピラリーの天井から材料のフィルムを除去することによってキャピラリーを開口させるために、キャピラリーに沿ってレーザービームを収束し、かつ移動させる工程
からなる工程を含む。
【００７１】
例えばこの工程は、材料のフィルムと、サポートプレート上のキャピラリーの中に固定された化学または生体分子および/またはキャピラリーの中を流れる他の分子との間の任意の相互作用を避けるために必要となり得る。この工程は、材料のフィルムがカバープレートの電極を覆ってキャピラリーのアレイ中での電場の印加を妨げることを避けるために必要となり得る。
【００７２】
溶融可能な材料のフィルムによってカバーされ、かつ閉じられているキャピラリーは、先述したように、キャピラリーの中に化学または生体分子を固定するために再び開口されなければならない。
【００７３】
材料のフィルムを除去するために使用されるレーザーは、フィルムの溶融を生じさせるために使用されるものと同じタイプであり得て、レーザービームは各々のキャピラリーの中央に収束され、かつキャピラリーに沿って移動され、材料のフィルムの溶融を生じさせ、溶融されたフィルムのキャピラリーの外側長手方向エッジ上での収縮を生じさせる。
【００７４】
代替的に、材料のフィルムは、レーザーアブレーションによって、すなわち適切なレーザーによって材料のフィルムを昇華させることによって除去され得る。
【００７５】
本発明の方法は、工程c1)または工程c2)の後、かつ工程c5)の前に、
c3) キャピラリーの中のサポートプレート上に化学または生体分子を固定することからなる工程と、
c4) 可溶性の保護材料の層でこれらの分子をカバーすることからなる工程と
を含み得る。
【００７６】
保護材料は、キャピラリーの中で分子をカバーし、かつそれらを物理的、化学的、または熱攻撃から、特にキャピラリーの壁上にカバープレートを粘着的に固着させる目的のためにキャピラリーの側壁上にレーザービームを収束させることによって生じる放射線および熱から保護するためのものである。キャピラリーは、保護材料によって完全にまたは部分的に充填され得る。
【００７７】
本出願において、用語「可溶性の」は、溶媒に溶解され得る化合物を示すために使用され、溶媒はキャピラリー中に含まれる分子の生体または化学材料の使用に適合する。
【００７８】
一旦カバープレートがキャピラリーの壁上に固着されると、保護材料はキャピラリーの中の分子のための拡散媒体として使用され得て、および/またはサポートプレートおよび/またはカバープレート中に形成されたチャネルまたは孔によってキャピラリーの中に注入された適切な溶媒に溶解されることによってキャピラリーから除去され得て、同じチャネルまたは孔を通してキャピラリーのアレイから排除される。
【００７９】
サポートプレートおよび/またはカバープレートの中に形成されたチャネルまたは孔は、キャピラリーの中に直接か、またはキャピラリーに接続されたリザーバーの中に開口し得る。
【００８０】
一例として、ポリアクリルアミドまたはアガロースのゲルは保護材料として使用され得て、かつそれらが閉じられた後にキャピラリー中に保存され得る。なぜならば、このタイプのゲルは、それらが単に拡散によって、または電気泳動が実施されたときに電場の印加によって移動する場合に、キャピラリー中の分子の拡散を調整および制御するために特に適切だからである。
【００８１】
変形例において、またはさらなる特徴として、各々のサポートプレート上に固定された化学または生体分子は、先述した工程c5)とc6)との間でカバープレート上に配置されるフォトリソグラフィックマスクによって保護され、前記マスクはキャピラリーのアレイの形態であり、かつカバープレートを通して材料のフィルムを溶融するために使用されるレーザービームに対して不透明であるスクリーンの形成に供される。マスクは、先述したプリンター用の黒色トナー粉末のような適切な粉末を溶融するために、レーザービームを使用することによって、カバープレート上に直接作られ得る。溶融されていない粉末は、続いて圧縮空気のジェットの助けによって、カバープレートから除去され得る。
【００８２】
本発明の他の具体的な態様において、本発明の方法は、工程a)においてサポートプレート上で粉末の形態の溶融可能な構成材料の少なくとも1つの層を堆積させ、かつ工程b)において、構成材料の各々の層の予め決められた領域上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、キャピラリーの側壁を形成するためにこれらの領域中で材料を溶融させることからなる。
【００８３】
粉末形態の構成材料の1つのまたは各々の層は、任意の適切な技術、例えばロボットシステムを使用することによってサポートプレート上に堆積される。
【００８４】
変形例において、構成材料は静電的に帯電させられ、かつサポートプレートは、粉末のものとは反対の電荷の静電場を形成するための、将来のキャピラリーの側壁の位置に電極を持ち、サポートプレート上に粉末を保持する。工程a)は、サポートプレートの表面上に粉末の層を堆積させ、表面全体をカバーし、次に静電的相互作用によってサポートプレート上に保持されていない粉末を、例えば単に圧縮空気のジェットによる清掃によって除去することからなる。
【００８５】
構成材料の粉末が静電的に帯電される場合、それは平面またはドラム形状の光導電要素によって、キャピラリー側壁についての箇所にてサポートプレート上にも堆積され得る。前記要素上での処理のための表面は、将来のキャピラリー側壁の箇所に静電荷を形成するために、レーザービームによって走査される。前記要素の処理された表面のものとは反対の電荷を持った粉末の層は、前記表面上に堆積され、かつその上に静電荷が形成されている箇所にて保持される。この粉末の層は、サポートプレートに対向してプレスされ、かつ先述したようにサポートプレート上に静電荷を形成することによってそこに移動される。
【００８６】
溶融可能な構成材料は、有機物もしくは金属でもあり得るか、またはプラスチック材料もしくはセラミックでもあり得る。構成材料粉末の粒径は比較的均一であるべきであり、好ましくはおよそ0.1μmないしおよそ20μmの範囲、例えばおよそ0.5μmないしおよそ10μmの範囲にある。このような粉末を溶融することは、不浸透性、気密性、かつ比較的平滑なキャピラリー壁を得ることを可能にする。
【００８７】
レーザーの波長は、構成材料の吸収帯に適合するように選択され、例えばそれは赤外領域(IR:0.75μmないし300μm)、可視領域(400 nmないし800 nm)、または紫外領域(UV: 190 nmないし400 nm)に定められ得る。
【００８８】
一例として、溶融可能な有機材料として粉末形態の糖(使用されるレーザービームは糖の溶融および/または炭化を生じる)、溶融可能なプラスチック材料としてポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン、EVAコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)コポリマーなどの粉末、および溶融可能なセラミック材料としてアルミナ粉末が使用され得る。
【００８９】
本発明の方法は、金属無しでアレイのキャピラリーの側壁を作ることを可能にもする。レーザーにより金属箔を溶融することによってキャピラリーの側壁を形成することは、大量のエネルギーを必要とし、かつ熱伝導により金属箔が上に堆積されているサポートプレートの劣化、および前記プレート上に移植または堆積された任意の電極の劣化を起こすように作用するかもしれない高温をもたらす。対照的に、粉末化されたチタン合金のような金属粉末を溶融するためにレーザーを使用することは、過剰なエネルギーを送達するレーザーを必要とせず、かつサポートプレートまたはその電極が損傷されるリスクが少ない。
【００９０】
キャピラリーの壁が電極を含むサポートプレート上で金属粉末を溶融することによって形成される場合、本方法は、電極をキャピラリーの壁から電気的に絶縁するために、電気的絶縁材料のフィルムによってサポートプレート(あるいは、電極を持つ場合はカバープレートも)をカバーすることからなる追加の工程を含み得る。一例として、フィルムは、先述したようなキャピラリーの底および天井から除去され得るKapton(登録商標)のようなEVAコポリマーおよび/またはポリイミドがベースとなり得て、材料のフィルムを抑える。工程a)において、堆積される構成材料粉末の融点に劣化されることなく耐えることができるフィルムも必要とされる。
【００９１】
必要な場合は、工程c)として実行されるキャピラリーの側壁上へのカバープレートの固着に先立って、工程a)およびb)が1回以上繰り返され得る。
【００９２】
本発明の方法は、溶融されていないまたは重合されていない構成材料を取り除くことからなる工程も含み得て、この工程は工程c)の前か、または工程b)各々の後に実行される。
【００９３】
本発明の方法は、さらに工程c)に先立ってクロマトグラフィーキャピラリーを形成するために固定相を形成する多孔質のモノリシック物質によって少なくとも1つのキャピラリーを充填することからなる工程を含み得る。
【００９４】
本発明の方法は、工程c)において例えば粘着または接触フィルムによって、キャピラリーのアレイを開放させること、および所望により閉鎖させることを可能にするために、キャピラリーの側壁上にカバープレートを外すことができるように固着させることからなり得る。
【００９５】
有利には、本発明の方法は溶融可能な構成材料を、サポートプレート上に堆積させることに先立って、またはレーザービームに暴露することに先立って予熱し、消費されるレーザーエネルギー量を抑え、かつサポートプレートが熱的に損傷されるリスクを減じることからなる追加の工程を含む。
【００９６】
一例として、1μmないし10μmの範囲にある粒径(例えばおよそ3μm)を持つポリエチレン粉末はおよそ490℃の融点を示し、かつサポートプレート上に堆積されてかつレーザーによって溶解されることに先立って190℃の温度まで予熱され得て、レーザーは粉末の温度を300℃だけ、すなわち190℃からその融点(490℃)まで上昇させるために使用される。
【００９７】
キャピラリーの側壁が硬化された後に、溶融されていない構成材料がサポートプレートから除去され得る。サポートプレートが構成材料の層によって完全にカバーされた場合、キャピラリーを出現させるためにサポートプレートからの溶融されていない構成材料の除去が必要である。
【００９８】
工程a)およびb)は、必要な場合はキャピラリーの側壁上へのカバープレートの固定に先立って1回以上繰り返され得る。
【００９９】
本方法は、工程c)に先立ってキャピラリー内のサポートプレート上および/またはカバープレート上に化学および/または生体分子を固定し、次にこれらの分子を可溶性の保護材料の層によってカバーすることからなる工程も含み得る。保護材料を使用する工程を対象にする先の記述および例は、本発明のこの実施において同じく用いる。
【０１００】
先述したように、保護材料は分子をカバーするための、特にカバープレートをキャピラリーの壁上に結合させるためにレーザービームをキャピラリー上に収束させることにより生じる放射線および熱から分子を保護するために設計される。保護材料は、ポリアクリルアミドまたはアガロースのゲルであり得る。それは、粉末またはゲル形態の糖またはエチレンジアミン四酢酸(EDTA)でもあり得る。
【０１０１】
本方法は、工程a)の前にサポートプレート上の将来のキャピラリーの底に化学または生体分子を固定し、かつ次にこれらの分子を可溶性の保護材料の層によってカバーすることからなる工程も含み得る。
【０１０２】
先述した或る他の実施と異なって、分子がキャピラリーの壁の形成に先立ってサポートプレート上に固定される場合、それらは特にサポートプレート上に構成材料を堆積し、溶融する工程の間に劣化されるのを防ぐために保護される必要がある。
【０１０３】
この目的のために、分子は可溶性の保護材料の層によってカバーされ得る。この保護材料は、サポートプレート上に予め配置されている分子へのアクセスを与える予め決められた形状のモールドまたはマスクによって堆積され得る。マスクまたはモールドは適切な材料から作られ、例えばポリイミド(Kapton(登録商標))のような任意のプラスチック材料の1つである。
【０１０４】
マスクを使用する場合、マスクはサポートプレート上に配置され、かつ保護材料の層が堆積されるサポートプレートの箇所、すなわち分子が固定されるプレートの箇所に相当する領域中のスロットまたはギャップを含む。保護材料の層は、次に前記マスク上に堆積され、前記層の一部はマスクのギャップまたはスロットを通過し、かつサポートプレート上に固定された分子をカバーする。マスクは、その後除去され得る。
【０１０５】
マスクはサポートプレート上に配置され、かつ永久的に固着され、次に工程a)はマスク上に構成材料の少なくとも1つの層を堆積させることからなる。マスクは、先述したようにレーザーを使用することによりサポートプレートにそれを粘着的に固着させるために、
EVAコポリマーの層によって表面の少なくとも1つがカバーされるKapton(登録商標)のプレートによって形成され得る。マスクの中のギャップまたはスロットは、レーザーカッティングによって予め形成され得て、それらは別個のキャピラリーのアレイを形成し得て、かつ以下で詳細に記述されるように、マスク上に堆積される構成材料を溶融または重合させることによって形成されるキャピラリーのアレイに流体連通して接続されるように設計され得る。
【０１０６】
モールドを使用する場合、それは、上に分子が固定されるサポートプレートの表面に接触させるための平坦な表面を持ち、かつ保護材料の層が堆積されるサポートプレートの箇所に対応する領域中に溝または凹部を含む。モールド中の溝または凹部は、保護材料によって充填され、次にそれらの凹部を表すモールドの表面は、上に分子が固定されるサポートプレートの表面に接触させられ、保護材料によって分子をカバーする。次にモールドがサポートプレートから除去され得る。
【０１０７】
本発明の方法は、レーザーアブレーションによって、または任意のその他の適切な技術によって、化学または生体分子をカバーしていない過剰な保護材料を除去することからなる工程も含み得る。
【０１０８】
過剰な保護材料は、化学または生体分子をカバーしていない量の材料であり、それ故に必要とされないか、またはキャピラリーの側壁の形成を妨害するかまたは邪魔する危険があると理解されるべきである。
【０１０９】
レーザービームの波長は、サポートプレート、またはプレート上の任意の電極を劣化させるリスク無しで、保護材料をアブレーションするように決定される。
【０１１０】
この工程は、適切なモールドまたはマスクを使用した保護材料の層を堆積させる先述した工程か、または例えばロボットシステムの助けによって保護材料の層を堆積させるその他の工程の後に続き得る。
【０１１１】
保護材料が溶融可能な場合、本発明のモールドは、保護材料の層の全部または一部の上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、保護材料を溶融することからなる工程も含み得る。保護材料の溶融に続いた冷却による硬化は、サポートプレート上に固定された分子を適切かつ効果的に保護するのに役立つ。
【０１１２】
溶融された過剰な材料は、先述したように、任意でレーザーアブレーションによって除去され得る。
【０１１３】
溶融可能な保護材料の回折率(diffractive index)および色がサポートプレートのものと近い場合、保護材料は予め決められた波長についてその光吸収を相殺するために染料と混合され、それによって、サポートプレートがレーザーによって放出された光のフラクションを吸収することを避ける。
【０１１４】
このような状況下で、保護材料は、好ましくは粉末またはゲルの形態であり、かつ非常に親水性かつ生体または化学材料と適合する例えば糖またはEDTAによって構成される。保護材料の粉末の粒径は必ずしも均一である必要は無く、例えばおよそ1μmないし10μmの範囲にあり得る。
【０１１５】
変形例において、保護材料が重合可能であり、かつレーザービームが保護材料の層の全部または一部上に収束され、かつその上を移動され、保護材料の重合を生じさせる。
【０１１６】
保護材料は、サポートプレート上に存在する電極による電場を印加することによって重合を生じさせられ得る。保護材料は、ピロールがベースであり得る。
【０１１７】
さらに他の変形例において、本方法は分子を覆ってサポートプレート上に堆積される保護材料を適切な溶媒中に溶解することからなる。溶媒の自然または強制蒸発の追加の工程は、保護材料の乾燥および硬化を確実にする。
【０１１８】
冷却によって、重合によって、または蒸発によって硬化される保護材料の利点は、工程a)において使用される構成材料の堆積のためのモールドとして使用され得ることである。
【０１１９】
本発明の方法は、工程c)において、
c1) 溶融可能な構成材料の他の層を、それらが硬化した後にキャピラリーの壁上に堆積させる工程と、
c2) 前記層上にカバープレートを配置する工程と、
c3) 前記壁にて層の溶融を生じさせるためにキャピラリーの側壁に位置合わせしてレーザービームを収束させ、かつ移動させ、カバープレートをキャピラリーの側壁上に粘着的に固着させる工程と
を含み得る。
【０１２０】
キャピラリーの壁上に堆積された構成材料の層厚は、例えばおよそ1μmないしおよそ2μmの範囲にある。
【０１２１】
一旦カバープレートがキャピラリーの壁上に固着されると、先述したように保護材料がキャピラリーの中に保存される、および/または、サポートプレートおよび/またはカバープレート中に形成されたチャネルまたは孔を通じてキャピラリーの中に注入される適切な溶媒、例えば水中に保護材料の層を溶解することにより除去され得て、前記チャネルまたは前記孔を介してキャピラリーから排除される。
【０１２２】
カバープレートは、先述したようにキャピラリーの側壁上に、除去できる方法により任意で固着され得る。
【０１２３】
本発明はキャピラリーのアレイを含むチップを提供することにも関し、それはサポートプレートおよびカバープレートの間に延びてキャピラリーの側壁と互いに実質的に平行なサポートプレートおよびカバープレートを含み、側壁は構成材料を溶融または重合させるためにレーザーを使用することによって形成され、カバープレートは粘着層を介してキャピラリーの側壁上に固着されることを特徴とする。
【０１２４】
この粘着層は、粘着もくしは接触フィルムによって、または粉末もしくはフィルム形態の材料を溶融、または溶融もしくは重合させるためにレーザーを使用することによって形成され得る。有利には、カバープレートはキャピラリーの側壁上に、外すことができるように固着される。
【０１２５】
チップのサポートまたはカバープレートは、好ましくは生体または化学材料と適合する材料から作られ、例えばガラス、石英、プラスチック材料、または任意の他の適切な材料のスライドを含む。
【０１２６】
カバープレートの材料は、着層を形成するための材料の溶融または重合を生じさせるために使用される少なくとも1つのレーザービームの波長について透光性であるように選択され得る。
【０１２７】
プレートは、例えばスライド上に薄膜としてエッチングまたは堆積される電極を含み、かつ例えばシリカ(SiO2)から作られる誘電体によって互いに分離され得る。スライド上での電極のエッチングは、例えば金属箔をスライド上に堆積させ、前記箔上でリソグラフィック、フォトリソグラフィック、またはレーザーアブレーションタイプのエッチングを実行することからなる。
【０１２８】
チップの電極は、キャピラリーのアレイに電場を印加することを可能にし、帯電された分子が電気泳動によってアレイの或る地点から他の地点への移動を生じさせる。それらは、インピーダンスなどの変化を測定用するために、キャピラリーのアレイの領域中に分子を閉じ込めるために使用され得る。
【０１２９】
一例として、電極はインジウムスズ酸化物(ITO)、アンチモンスズ酸化物(ATO)、フッ素スズ酸化物(FTO)、または亜鉛酸化物のようなスズ酸化物または亜鉛の合金から作られ得る。
【０１３０】
サポートおよびカバープレートからの各々のプレートは、それ自体が金属性であるキャピラリー壁から電極を電気的に絶縁するために、電気的な絶縁材料のフィルムでカバーされ得る。
【０１３１】
一例として、分子標的の混合物を分析する文脈において、プレートの少なくとも1つは、機械的堆積によるか、または混合物がプローブと接触した場合に分子標的と混成し、プローブ-標的複合体を形成するための分子プローブのような、化学または生体分子のその場での重合により固定を容易にするフィルムによってカバーされ得る。フィルムは、電極におけるあらゆる酸化還元反応のリスクを除くために、先述した電極をカバーし得る。
【０１３２】
化学または生体分子は、キャピラリーの少なくとも1つの中の、サポートプレートおよび/またはカバープレート上に固定され得る。
【０１３３】
一例として、チップのプレートの1つまたは各々は、化学または生体分子の固定を容易にするポリイミドの層によってカバーされ得る。
【０１３４】
プレートの少なくとも1つは、スポットとして組織され、かつスポットのマトリクスを形成するために互いに規則正しく相隔てられた複数の化学または生体分子を含み得る。
【０１３５】
典型的に、チップのキャピラリーはおよそ1μmないしおよそ2000μmの範囲の高さおよび幅を示す。具体的な例において、キャピラリーはおよそ100μmの高さおよび幅を持った正方形断面を示す。
【０１３６】
チップのキャピラリーのアレイは、チップのサポートプレートとカバープレートとの間に広がる側壁を持った少なくとも1つのリザーバーと接続され得る。1つまたは各々のリザーバーの側壁は、本発明の方法によって形成され得る。
【０１３７】
1つの態様において、キャピラリーは互いに実質的に平行に延び、それらの各々の端にてリザーバーと接続される。一例として、リザーバーは、標的分子の混合物をキャピラリーのアレイに注入するための、およびそこから除去するための手段と接続され得る。
【０１３８】
一例として、チップのキャピラリーのアレイは、固定相を形成する多孔質のモノリシック物質によって充填された少なくとも1つのクロマトグラフィーキャピラリーと、クロマトグラフィーキャピラリーと実質的に垂直に接続された少なくとも1つの電気泳動キャピラリーとを含み得る。
【０１３９】
チップのキャピラリーのアレイは、好ましくはレーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)効果による分析のための、チップのサポートプレートとカバープレートとの間に延びる側壁を持った少なくとも1つのチャンバーと接続される。分析チャンバーの1つまたは各々の側壁は、本発明の方法によって形成され得る。
【０１４０】
LIBS効果による分析は、レーザーによって生成するプラズマからの光放出スペクトルによる分析技術であって、かつ、試料の個々の元素によって構成されるプラズマを生成するために、分析のための試料の表面上にレーザービーム、例えばパルスタイプのビームを収束させることからなる。プラズマは光放射を放出し、前記放射中の原子およびイオンスペクトル線の分析は、試料を構成する種々の元素それぞれの濃度の解明に役立つ。
【０１４１】
最後に、本発明はLIBS効果による分析のためのデバイスを提供し、デバイスは先述したようなチップと、チップの分析チャンバー中に含まれる試料の表面上に、透光性の壁を通じてレーザービームを放出し、チャンバー中にプラズマの形成および拡張を生じさせるための手段と、チャンバーの透光性壁(例えば、前記透光性壁は石英レンズである)を通じてプラズマによって放出された光のスペクトル検出および分析のための手段とを含む。
【０１４２】
本発明のデバイスは、好ましくはチャンバー中にガスを注入するための手段を含み、ガスは、有利にはアルゴンまたは窒素であり、したがってプラズマからの光放出シグナルを増大させることを可能にし得る。
【０１４３】
非限定的な例からなる以下の記述を読むことによって、および添付図を参照することによって本発明はより良く理解され、かつ本発明の他の詳細、特徴、および利点がより明確となり得る。
【０１４４】
図1および2に模式的に示された本発明のチップ10は、直角平行六面体の形状であり、かつそれぞれキャピラリー2の底および天井を構成する「サポート」と呼ばれる底プレート14と「カバー」と呼ばれるトッププレート16との間に形成される、キャピラリー12のアレイを含む。プレート14および16は互いに実質的に平行に延びる。
【０１４５】
プレート14および16に対し実質的に垂直に延び、かつ以下で詳細に記述されるように、プレート14上に堆積された構成材料の少なくとも1つの層の、レーザーで誘起された重合または溶融によりサポートプレート14上に直接形成される壁18によって、キャピラリー12は互いにかつチップ10のエッジから分離される。
【０１４６】
サポートプレート14上で直接、構成材料を溶融または重合させることによるキャピラリーの側壁18の形成は、単に粘着またはアンカリングによって、キャピラリーの壁18が、一旦それらが硬化されれば、プレート14上に保持されることを可能にする。
【０１４７】
カバープレート16は、粘着または接触フィルム(contacting film)により形成されるか、またはレーザーによって溶融されるかまたは重合されてカバープレート16をキャピラリーの壁18に接着させる粉末またはフィルム形態の材料から形成される粘着層20によって、キャピラリーの壁18上に固着される。
【０１４８】
図示の例において、キャピラリー12は4本であり、かつそれらはプレート14と16との間に形成された2つの円筒形リザーバー22の間に互いに実質的に平行に延び、プレート14はリザーバーの底を形成し、プレート16はリザーバーの天井を形成する。リザーバー22の側壁18は、キャピラリー12の側壁18と、同じ以下で詳細に記述される方法で、かつ同時に形成される。
【０１４９】
一例として、リザーバー22は、分子標的の混合物をキャピラリーアレイの中に供給または注入する手段に、および例えば質量分光器を用いた検出手段に接続される。
【０１５０】
サポートおよびカバープレート12および16は、化学または生体材料と適合する材料から作られ、かつ各々は、エッチングされるか、適切な技術によって薄膜として上に堆積される電極26,28,30を持つキャピラリーと(直接または間接に)接触するその表面上にガラス、シリカ、石英、プラスチック材料などのような誘電材料のスライド24を含む。
【０１５１】
一例として、これらの電極26,28,30は、アレイ中のキャピラリー12に対して電場を印加し、電気泳動によって帯電分子をアレイの或る地点から他へ移動させ、分子をキャピラリーアレイの一つの領域中に閉じ込め、インピーダンスなどの変化を測定するために使用され得る。
【０１５２】
一例として、これらの電極は金または、ITO, ATO, FTO, またはZnOのようなスズまたは亜鉛酸化物から作られ、かつそれらは、例えばシリカから作られる誘電体 (図示せず) によって互いに分離される。
【０１５３】
図示の例において、プレート14,16各々は、プレート14,16の中央の部分にエッチングまたは堆積された4本の平行な直線状電極26を持ち、これらの電極26はチップのキャピラリー12に対して実質的に垂直に延びるように設計される。
【０１５４】
プレート14,16各々は、プレート14,16の端部でエッチングまたは堆積された2対の電極28,30を持ち、これらの電極対各々は、リザーバー22の底または天井の実質的に中央に配置された円形電極28と、円形電極28と直線電極26との間に配置され、かつリザーバーの一部の周りに延びるように設計された湾曲電極30を含む。
【０１５５】
電極26,28,30は、プレート14または16のエッジにおいて、電流を発生させるための手段、インピーダンスを測定する手段などのような適切な手段に接続される。
【０１５６】
プレート14,16各々は、機械的堆積による、またはプレートのキャピラリー中での化学または生体分子34の重合によるその場での固定を容易にするためのフィルム32も含み、フィルムは電極26,28,30をカバーし、かつキャピラリー12およびリザーバー22の底または天井を形成するように設計される。
【０１５７】
分子34は、プレート14,16の一方または他方の上で、またはそれら両方の上でキャピラリー中に固定され得る。状況により、化学または生体分子は電極26と位置合わせされて、またはそれらの間で、キャピラリー中に固定され得る。
【０１５８】
プレート14,16は、典型的におよそ1000μmの厚さを持ち、キャピラリー12およびリザーバー22の壁はおよそ1μmないしおよそ2000μmの範囲にある厚さを持ち、例えばおよそ100μmの厚さである。キャピラリーは正方形または長方形断面である。
【０１５９】
図3ないし10は、チップのキャピラリーアレイを製造するための本発明の方法の第1の実施の工程を示し、本方法は特に、サポートプレート14上に堆積されたゲルまたはフィルムの形態である構成材料の少なくとも1つの層を重合させることにより、チップのキャピラリー12またはリザーバー22の側壁を形成することからなる。
【０１６０】
図4に示すような方法の第1の工程において、およそ75μmないし150μmの厚さを持ったVacrel(登録商標)またはRiston(登録商標)タイプの光像形成性(photo-imageable)フィルム50は、フィルムが表面全体をカバーするように、例えば手動またはロボットシステムを使用した適切な技術によってサポートプレート14の1つの表面上に堆積される。
【０１６１】
本発明の第２の工程は、フィルム50の予め決められた領域54上にレーザービーム52を収束させ、かつその上を移動させ、これらの領域中でフィルムの重合を生じさせ、キャピラリー12およびリザーバー22の側壁を形成することからなる。
【０１６２】
レーザービーム52は、可視光領域にあるおよそ532 nmの波長にて、レーザー発生器(図示せず)によって放出され、一例として、それはおよそ10キロヘルツ(kHz)ないしおよそ50kHzの繰返し周波数かつおよそ1ワット(W)ないしおよそ10 Wの出力を持ったパルスタイプのビームである。フィルム50上でのレーザービームの衝突箇所の寸法は、典型的に直径20μmないし30μmのオーダーである。
【０１６３】
レーザービーム52は、検流計的(galvanometrically)または圧電的に制御されたミラーによってフィルム50の領域54の一面を移動し、これらの領域は図4中で破線および斜線領域から離れて配置されたフィルムの部分により、模式的に表される。
【０１６４】
キャピラリーおよびリザーバーの壁18が硬化された後、第3の工程において、本方法は0.1 モル/リットル(mol.L-1)の濃度で炭酸ナトリウムを含有する浴にサポートプレートを浸漬し、重合していないフィルム50の材料を溶解し、キャピラリー12およびリザーバー22を出現させることからなる(図5)。キャピラリーおよびリザーバーは、レーザービーム52に暴露されないフィルム50の位置、すなわち図4中の破線および斜線領域に対応する位置に形成される。
【０１６５】
本発明の方法の他の工程において、壁18は、およそ1μmないし2μmの範囲にある厚さを有するパラフィンのフィルムまたはエチレンおよび酢酸ビニル(EVA)コポリマーのフィルムから形成された低い融点を持った粘着層55によってカバーされる(図6)。
【０１６６】
レーザービーム56は、キャピラリー12に沿ったEVAフィルム一面、およびリザーバー22上を収束され、かつ移動され、キャピラリーおよびリザーバーの天井(すなわち図6の破線および斜線部で位置合わせされる)からEVAフィルムを除去する。
【０１６７】
レーザービーム56はパルス発光レーザー発生器によって、EVAフィルムの溶融を生じさせるためにおよそ10 kHzの繰り返し周波数かつおよそ1 Wの出力を持った532 nm(緑色)の波長にて放出される。レーザービームは、キャピラリーの中央に収束され、かつキャピラリーに沿って移動され、フィルムの溶融を生じさせ、溶融されたフィルムをキャピラリー12の外側長手方向エッジに沿って収縮させる(図7)。EVAフィルムの融点は、およそ176℃である。
【０１６８】
レーザービーム56は、パラフィンフィルムまたはEVAフィルムのアブレーションを起こすため、すなわちフィルムを昇華させるために、1064 nmの波長で放出され得る。
【０１６９】
図8に示される以下の工程において、スポットとして組織される化学または生体分子58は、キャピラリー中のサポートプレート上に、電極26の上に固定される。アレイのキャピラリー各々は、4つの規則正しく相隔たるスポットのラインを持ち、各々のキャピラリーのスポットは、4つのスポットの4つの行のマトリクスを形成するために他のキャピラリーのスポットと一直線になる。
【０１７０】
分子はその後、本方法の最後の工程の間にそれらを保護するためにポリアクリルアミド、アガロース、またはEDTAのゲル60によってカバーされ(図9)、最後の工程は、カバープレート16をパラフィンフィルム55上に配置し、その後キャピラリーおよびリザーバーの壁18上に位置合わせして、カバープレート16を通してレーザービーム62を収束させ、かつ移動させ、前記壁上でフィルムを溶融させ、それによってカバープレートを壁18に粘着的に結合させることからなる(図10)。
【０１７１】
レーザービーム62は、532 nm(緑色)の波長にて、レーザー発生器によって放出され、キャピラリーおよびリザーバーの壁18に位置合わせして、すなわち図10の破線および斜線部から離して収束され、かつ移動される。
【０１７２】
ポリアクリルアミドまたはアガロースゲルは、それらが単に拡散によって、または電気泳動を用いた場合に電場を印加することによって移動する場合、分子標的のような、他の分子のための拡散媒体を形成するために、有利にはキャピラリー12中、およびリザーバー22中に保存される。
【０１７３】
ゲル、例えばEDTAは、キャピラリー中で水のような溶媒の流れを生じさせることによってキャピラリーアレイから除去され得、溶媒はゲルの溶解に役立ち、その後キャピラリーから除去される。溶媒は、プレート14,16の少なくとも1つの中に形成されたチャネル(図示せず)を介してキャピラリーから注入され、かつそこから排出され得、これらのチャネル各々は、一方の端にてキャピラリーまたはリザーバー中に開口し、かつその他方の端にて溶媒を注入および排出するための適切な手段に接続される。
【０１７４】
図11ないし17は、本発明の方法の第2の実施の工程を示し、この方法は、とりわけ、サポートプレート14上で粉末形態の構成材料の少なくとも1つの層を溶融することによって、チップのキャピラリー12およびリザーバー22の側壁を形成することからなる。
【０１７５】
図12に示された方法の第1の工程において、スポットとして組織された化学または生体分子70は、電極26および将来のキャピラリー12の箇所に位置合わせされて、サポートプレート14の表面上に固定される。
【０１７６】
これらの分子は、それらを保護するために、キャピラリーおよびリザーバーの壁が形成される間にEDTA粉末の層72によってカバーされる(図13)。
【０１７７】
EDTAは、予め水に溶解され得、適切な技術によって将来のキャピラリーの底の上にある分子上に堆積されるゲルを形成する。サポートプレートはその後、水を蒸発させ、乾燥させ、EDTAを硬化させるためにオーブンの中に置かれる。水は、自然に蒸発させられてもよい。
【０１７８】
変形例において、および図示されたように、EDTA粉末は、プレート14の表面上に、該表面上に予め配置された適切な形状のマスク74によって、将来のキャピラリーおよび将来のリザーバーの底に位置合わせされて堆積される。
【０１７９】
本方法の以下の工程は、EDTAを溶融するために層72上にレーザービームを収束させ、かつその上を移動させ、一旦硬化されれば比較的剛直かつ稠密な層を形成することからなる(図13)。レーザービーム76は、およそ5 Wの出力でおよそ532 nmまたはおよそ1064 nmの波長にて、レーザー発生器から放出される。
【０１８０】
およそ100μmないし200μmの厚さを持ったポリメチルメタクリレート(PMMA)粉末または塩素化されたポリ塩化ビニル(CPVC)の層78は、次にEDTAによってカバーされないプレート14の表面の一部に堆積される。この工程は、溶融されたEDTAの層上に予め配置された適切な形状のマスク79の助けにより実行され得る。
【０１８１】
レーザービーム80は、PMMAまたはCPVC粉末を溶融させてキャピラリー12およびリザーバー22の側壁18を形成するために、層78の全体の上に収束され、かつその上を移動される(図15)。レーザービーム80は、およそ20 Wないしおよそ200 Wの範囲にある出力で、およそ1064 nmの波長(赤外(IR))にて、レーザー発生器によって放出される。
【０１８２】
その後、方法は図14および15の工程を繰り返すこと、すなわち層78の上に、PMMAまたはCPVCの追加の層78'を硬化させた後におよそ100μmないし200μmの厚さに至るまで堆積させ、もう一度前記追加の層78'の上にレーザービーム80'を収束させ、かつその上を移動させ、その溶融を生じさせ、壁18の形成を仕上げることからなる。
【０１８３】
本発明の他の工程において、壁18は、この例においておよそ1μmないし3μmの厚さを持った他のPMMAまたはCPVC粉末の層により構成される低い融点を持った粘着層84によってカバーされる。この工程は、同様に先述したマスク79の助けによって実行され得る(図16)。
【０１８４】
本方法の最後の工程は、前記層84の上にカバープレート16を配置し、次にキャピラリーおよびリザーバーの壁18に位置合わせしてレーザービーム86を、カバープレート16を通して収束させ、かつ移動させ、前記壁上でPMMAまたはCPVC粉末の溶融を生じさせ、それにより、プレート16を壁18上に粘着によって固着させることからなる(図17)。
【０１８５】
レーザービーム86は、1064 nm (UV)の波長にてレーザー発生器によって発生され、図17の破線および斜線の領域からから離れて位置する領域一面を移動される。
【０１８６】
溶融されたEDTAは、キャピラリーを通して水のような溶媒の流れを生じさせることによってキャピラリーから除去される。記載したように、溶媒はプレート14,16の少なくとも1つの中に形成された孔を介してキャピラリーの中に注入され、リザーバーの少なくとも1つの中に開口し得る。
【０１８７】
変形の実施において(図示せず)、本発明の方法は、プレート上に化学または生体分子を固定することに先立って、サポートプレート14の上に粉末形態の構成材料の少なくとも1つの層を溶融することによって、キャピラリー12およびリザーバー22の壁18を形成することからなる。
【０１８８】
この方法の最初の工程において、およそ300μmの厚さを持ったPMMAまたはCPVC粉末の層がプレート14(図14中には示されていない)の全表面上に堆積され、次にレーザービームが、層の先述した領域の上に収束され、かつその上を移動される。
【０１８９】
溶融されていない粉末は、サポートプレート全体に例えば水のような液体の流れを生じさせることによって、または空気のようなガスを加圧下でサポートプレート上に吹き付けることにより掃除することによって、プレート14から実質的に除去される。
【０１９０】
以下の工程において、および図8に示されるように、スポットとして組織される化学または生体分子は、サポートプレート上でキャピラリーの中に固定される。
【０１９１】
これらの分子は次にEDTAゲルによってカバーされ、方法はカバープレート16をキャピラリーおよびリザーバーの壁上に固着させることからなる本方法の最後の工程の間に分子を保護する。
【０１９２】
プレート16は次にフィルムの上に配置され、レーザービームがキャピラリーおよびリザーバーの壁に位置合わせされて、プレート16を通して収束されかつ移動され、前記壁上でEVAフィルムの溶融を生じさせ、カバープレートを壁18上に粘着的に固着させる。
【０１９３】
この目的のために、レーザービームがおよそ1 Wないしおよそ50 Wの範囲にある出力でおよそ532 nmないしおよそ1064 nmの波長にて、レーザー発生器によって放出される。
【０１９４】
本方法の最後の工程において、先述したようにキャピラリーのアレイ中に溶媒の流れを生じさせることによって、EDTAゲルが除去される。
【０１９５】
本発明の方法の他の変形の実施において、分子70上にEDTA粉末を堆積させるために使用される先述したマスク74は、サポートプレート14上に永久的に固着され、EDTA粉末がそれを通して堆積される前記マスク中のスロットまたはギャップは、レーザーを使用して構成材料を溶融または重合することによって作られたキャピラリーのアレイと流体連通させるための第2のキャピラリーおよび/またはリザーバーのアレイを形成する。
【０１９６】
マスクは、EVAまたはポリジメチルシロキサン(PDMS)コポリマーの2つのフィルムの間に介在するKapton(登録商標)プレートを含むサンドイッチ構造体によって形成され、この構造体の総厚は、例えばおよそ10μmないしおよそ2000μmの範囲にあり、EVAまたはPDMSフィルム各々の厚さは、例えばおよそ1μmないし2μmである。
【０１９７】
第2のアレイのキャピラリーおよび/またはリザーバーはレーザーカップリングによって(すなわち、構造体の材料のアブレーションによって)構造体の中に形成され、アレイは構造体の厚さの全体に渡ってまたは一部のみに渡って形成され得る。一例として、第2のアレイが構成材料のレーザー溶融または重合によって形成されるアレイのものと同様の形状である場合、リザーバー22およびキャピラリー12の中央の部分が構造体の全厚を通じて形成される一方で、リザーバーと接続するキャピラリーの端はKapton(登録商標)プレートの厚さのおよそ95%に相当する構造体の深さに渡って形成され、2つの近接するキャピラリーの間に延びるキャピラリーの側壁が、Kapton(登録商標)プレートの残りの厚さ(およそ5%)を残すことによって構造体の残りと接続される。
【０１９８】
キャピラリーおよびリザーバーは、EVAまたはPDMSフィルムによって実質的にカバーされるKapton(登録商標)を、その各々の表面上でレーザーカッティングすることによって任意で形成され得る。
【０１９９】
以下の工程において、構造体は、小さな厚さの(5％)Kapton(登録商標)プレートがサポートプレートの傍に位置するような方法で、サポートプレート上に配置される。構造体は、次にフィルムを溶融するためにEVAフィルム上にレーザービームを収束し、サポートプレートを通じてその上を移動させることによってサポートプレートに固着される。Kapton(登録商標)プレートがPDMSのフィルムによってカバーされる場合、Kapton(登録商標)プレートはサポートプレートと対向してプレスされ、それらを一緒に固着させる。
【０２００】
必要な場合は、本方法は、サポートプレートから離れた側に位置するEVAまたはPDMSフィルムに少なくとも1つのオリフィスを穿つためにレーザーアブレーションを使用し、前記フィルム上に堆積された構成材料の層を堆積、溶融または重合させることによって形成されるキャピラリーアレイと第2のアレイとの間(例えばリザーバー)に流体連通パスを形成することからなる。
【０２０１】
変形例において、マスクによって形成されるキャピラリーのアレイは、レーザー溶融または重合によって形成されたアレイのものとは異なる形状である。
【０２０２】
先の例において、カバープレートは、粘着または接合フィルム、例えばカバープレートとアレイの側壁との間に挿入されるPDMSのフィルムによってキャピラリーの側壁上に剥離可能に固定され得る。カバープレートに圧力が適用され、プレートと側壁との間のフィルムを圧縮するのに役立ち、側壁およびカバープレートの凹凸へのフィルムの単なる機械的粘着またはアンカリングによって一方を他方に対して固定する。
【０２０３】
図18は、考えられるチップにおけるキャピラリーのアレイの高度に模式的な表現であり、このキャピラリーアレイは、レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS)による分光測定分析のためのクロマトグラフィーキャピラリー90、電気泳動キャピラリー92、およびチャンバー94を含み、キャピラリーおよびチャンバーの側壁は、本発明の方法によってサポートおよびカバープレートの間に形成される。
【０２０４】
クロマトグラフィーキャピラリー90は、固定相を形成する多孔質のモノリシック物質によって充填され、その一方の端にて、それを移動相を供給するための手段および少なくとも1つの試料を注入するための手段に接続され、かつ他方の端にて、LIBS効果による分析を実施するためのチャンバー94に接続される。既知の方法において、このキャピラリーは、試料の成分を分画し、それらの溶離時間の関数として、分析チャンバー中で相次いでそれらを検出および定量することを可能にする。
【０２０５】
図示された例において、電気泳動キャピラリー92は、実質的にS形状であり、かつクロマトグラフィーキャピラリー90と垂直に接続される中間部分を持ち、電気泳動キャピラリー92の端部は、それぞれ、キャピラリーに電場を印加するためのアノードおよびカソードに接続される。電気泳動キャピラリー92は、その端部で、LIBS効果による分析のためのチャンバー94に、接続される。
【０２０６】
クロマトグラフィーキャピラリー90の中に注入された試料の溶離された画分は、これらの画分における正または負に荷電された存在の関数として、電気泳動キャピラリー92の分析チャンバー94の一方または他方に導かれる。負に荷電した分子の大部分を含有する画分は、アノード(+)に接続されたキャピラリー92の端部における分析チャンバー94に導かれ、正に荷電した分子の大部分を含む画分は、カソード(-)に接続されたキャピラリー92の端部の分析チャンバー94に導かれる。画分中に荷電した分子が全く無い場合、それらはクロマトグラフィーキャピラリー90に沿って溶離され続け、キャピラリーの分析チャンバー94中で検出および定量される。
【０２０７】
図19は、LIBS効果による分析のためのチャンバー94の模式的表現であり、前記チャンバーは、電気泳動キャピラリー92の(またはクロマトグラフィーカラム90の)オープンセグメント上の一方の端にマウントされ、かつその反対の端にて、キャピラリーの開口を通って、キャピラリーに沿って画分の移動を生じさせるための媒体の表面上に、レーザービーム98が通過して収束される石英レンズ106を提供する。レンズは、また、レーザービームの波長において透光性である、例えば紫外(UV)光に対して透光性であるプラスチック材料から作られ得る。
【０２０８】
試料の画分がチャンバーのレンズ106の前面を通過し、レーザービーム98が、前記レンズを通して移動媒体の表面上に収束されるとき、前記画分の特定の元素によって構成されるプラズマ100がチャンバーの中に作られる。プラズマは、試料の画分を構成する種々の元素のそれぞれの濃度を決定するために、適切な手段104によって検出および分析される光放射を放出する。一例として、核酸を含む試料のために、手段104は試料の画分流中のリン濃度を決定するように設計される。
【０２０９】
分析チャンバーは、また、チャンバーの中にアルゴンまたは窒素のようなガスを注入して、移動媒体がキャピラリーのセグメント中の開口を通ってチャンバーの中に浸透することを防ぐための手段102と接続され得る。
【０２１０】
変形例において、キャピラリー90または92のオープンセグメントは、多孔質鉱物または金属のような多孔質のモノリシック物質によって充填され、キャピラリーのセグメント中の移動媒体によって占有される体積を減じ、前記セグメント中の画分からの分子の濃度を上昇させ、それらの検出および分析を容易にする。
【０２１１】
分析チャンバー94は、また、電源に接続され、かつキャピラリーのセグメント中に、好ましくは画分がキャピラリー中で移動する方向に対して垂直に電場を印加するようにチャンバーの中に適切に堆積された電極の対を持ち、、これらの画分の荷電分子を、レーザービームが収束される移動媒体の表面にもたらす。これは、レンズを通して放出されるレーザービームに暴露される分子の量の増加を可能にし、試料の分析を改善させる。
【０２１２】
移動媒体の表面上へのレーザービームの収束は、また、熱ポンピング効果によるキャピラリーに沿った画分の移動を加速させることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】図１は、本発明のチップの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１の線II-II上の断面図である。
【図３】図３は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図４】図４は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図５】図５は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図６】図６は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図７】図７は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図８】図８は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図９】図９は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、チップ中のキャピラリーのアレイを製造するための、本発明の方法の実施における工程を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の方法の変形の実施における工程を示す分解斜視図である。
【図１８】図１８は、チップのクロマトグラフィーおよび電気泳動キャピラリーのアレイの態様の、高度に模式的な表現である。
【図１９】図１９は、図１８の一部をより大きなスケールで示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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