(57)【要約】  本発明は、隣接するサンプルチャンバー（ＳＣ）内に交流電界（Ｅ）を生成するフィールド電極（ＦＥ）群のアレイを有する、特にはマイクロエレクトロニクス・バイオセンサーであるマイクロエレクトロニクスデバイスに関する。フィールド電極（ＦＥ）群は付随のローカル発振器（ＯＳ）群に結合される。ローカル発振器（ＯＳ）群は、好ましくは同調可能であり、外部制御ユニット（ＣＵ）にマトリクスパターンで接続される。ローカル発振器（ＯＳ）群は、例えば誘電泳動力を生成することができるよう、高周波数の電界（Ｅ）を生成することを可能にする。
2009530634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを操作するためのマイクロエレクトロニクスデバイスであって：
ａ）サンプルチャンバー；
ｂ）前記サンプルチャンバーの少なくとも一部内に交流電界を生成する、付随のローカル発振器群を備えたフィールド電極群のアレイ；
を有するマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２】
前記フィールド電極グループ群のグループを個々に制御するように前記ローカル発振器群及び／又は前記フィールド電極群に接続された制御ユニット、を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項３】
少なくとも１つのローカル発振器は２つ以上のフィールド電極に共有されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項４】
前記フィールド電極群は、電気浸透、電気泳動、誘電泳動、電気流体力学、及び／又はこれらの効果の組み合わせにより、前記サンプルチャンバー内の対象物及び／又は流体に力を及ぼすことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項５】
個々に異なる且つ／或いは時間的に異なる周波数で前記フィールド電極群を駆動するように適応されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項６】
前記フィールド電極群のアレイ内に電気的活性度の移動パターン、特に進行波、を生成するように適応されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項７】
前記フィールド電極群は、微小流体チャネルの少なくとも一方側に２次元パターン状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項８】
行を成す連続するフィールド電極群が、次第に高くなる周波数群で作動されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項９】
前記サンプルチャンバーと前記フィールド電極群のアレイとの接合面が、前記フィールド電極群のパターンに整合されたパターンで、特に結合サイトにより、化学的に被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１０】
前記フィールド電極群は、好ましくは四重極、六重極又は八重極である、多重極として配列されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つのローカル発振器は、好ましくは弛張発振器又はリング発振器である、同調発振器であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１２】
前記同調発振器の周波数は、好ましくは制御電流又は制御電圧である、外部制御信号によって制御されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１３】
前記制御電流はアドレッシングユニットによって前記同調発振器にミラーリングされることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１４】
振幅が周波数に依存しない出力信号を生成するよう、前記ローカル発振器群に結合されたローカル出力バッファ群を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１５】
前記ローカル発振器群の出力電圧又は入力電圧を電流に変換する、あるいはこの逆の変換を行うローカル変換器群を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１６】
各フィールド電極にローカルに、アドレッシングユニット、ドライバユニット、及び／又はメモリユニットが結合されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１７】
前記サンプルチャンバー内のサンプルの特性を検知する、好ましくは光学的、磁気的あるいは電気的なセンサー素子である、少なくとも１つのセンサー素子を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１８】
電気エネルギーで駆動されたときに前記サンプルチャンバーの少なくとも一部領域と熱を交換する少なくとも１つの加熱電極を有し、該加熱電極は好ましくはフィールド電極を兼ねる、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１９】
前記サンプルチャンバーの少なくとも一部領域の温度を測定する少なくとも１つの温度検知素子を有し、該温度検知素子は好ましくはフィールド電極を兼ねる、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２０】
前記サンプルチャンバー内の物質の導電率を測定する少なくとも１つの導電率検知素子を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２１】
前記サンプルチャンバーの少なくとも一部領域を照明する少なくとも１つの光源を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２２】
薄膜電子技術で形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２３】
前記フィールド電極群にコンタクトを形成するために、好ましくはアクティブマトリクスである、大面積電子技術が用いられることを特徴とする請求項２２に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２４】
請求項１乃至２３の何れかに記載のマイクロエレクトロニクスデバイスを使用した分子診断方法、生体サンプル分析方法、又は化学的サンプル分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルチャンバー及びフィールド電極アレイを有する、サンプルを操作するためのマイクロエレクトロニクスデバイスに関する。また、本発明は、そのようなマイクロエレクトロニクスデバイスのバイオセンサーとしての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサー及び微小流体デバイスを有する集積マイクロエレクトロニクスデバイスが、例えば、ＤＮＡ／ＲＮＡチップ、バイオチップ、ジーンチップ（GeneChip）、及びラボ・オン・ア・チップ等、様々な名称で知られている。特に、（マイクロ）アレイ上での高スループットスクリーニングは（生）化学分析の新しいツールの１つであり、例えば、診断で採用されている。これらのバイオチップデバイスは、化学反応又は生化学反応を試験する小容積のウェルを有し、所望の物理反応、化学反応及び生化学反応、並びに多数の分析を実行するために、少量の液体を迅速且つ信頼性高く調整し、輸送し、混合し、且つ格納し得る。小さい容積内で試験を行うことにより、時間的且つ標的、化合物及び試薬のコスト的に、有意な節減を達成し得る。
【０００３】
特許文献１には、電極アレイを選択的に制御して、電子の湿潤力（electro-wetting  force）によって液体を移動させる薄膜トランジスタ式のアクティブマトリクス型液晶ディスプレーを有する微小流体プラットフォームが記載されている。しかしながら、電子の湿潤効果は、移動すべき液体と特には気体である別の材料との接触部を必要とする。
【特許文献１】国際公開第０３／０４５５５６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような状況に鑑み、本発明は、微小流体デバイス内での多目的なサンプル操作を可能にする手段を提供することを目的とする。特に、液体内に流れを誘起し得ること、及びサンプル内の粒子に直接的に影響を及ぼし得ることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの課題は、請求項１に従ったマイクロエレクトロニクスデバイス、及び請求項２４に従った使用によって達成される。好適な実施形態が従属請求項にて開示される。
【０００６】
本発明に従ったマイクロエレクトロニクスデバイスは、特に粒子を含有する生体流体のような液体又は気体の化学物質であるサンプルを操作するためのものである。用語“操作”は、例えば、サンプルの特性量を測定すること、サンプルの特性を検査すること、サンプルを機械的に、化学的に、あるいはそれらに類するように処理すること等、サンプルとの如何なる相互作用をも表す。このマイクロエレクトロニクスデバイスは以下の要素を有する。
【０００７】
ａ）操作すべきサンプルを供給し得るサンプルチャンバー。このサンプルチャンバーは、典型的に、空っぽの空洞、又はサンプル物質を吸収し得るゲルのような何らかの物質で充填された空洞であり、開放された空洞、閉鎖された空洞、又は流体接続路で他の空洞に接続された空洞とし得る。
【０００８】
ｂ）サンプルチャンバーの少なくとも一部内に交流電界を生成する、付随のローカル発振器群を備えたフィールド電極群のアレイ。電極群と発振器群との間の“付随性”は、各電極が少なくとも１つの発振器に連結され、その逆も然りであることを表す。典型的に、各フィールド電極は１つの付随発振器に連結され、各発振器は１つの電極、又は幾つかの電極から成る１つのグループに連結される。また、用語“ローカル”は、各発振器がそれが付随する電極（群）の近傍に好ましく位置することを指し示す。故に、発振器群は典型的に、電極群と同様のアレイの形態で分布させられる。
【０００９】
上述のマイクロエレクトロニクスデバイスは、フィールド電極群の、付随のローカル発振器群への結合が、交流電界の生成を容易にするという利点を有する。電極群と発振器群との空間的な近接配置は、特に、高周波電界の生成を可能にする。長距離にわたる高周波信号の伝播に伴うクロストークや同様の悪影響が回避されるからである。
【００１０】
本発明の更なる展開によれば、マイクロエレクトロニクスデバイスは、発振器群／電極群を個々に制御するように、あるいは幾つかの発振器／電極から成る複数のグループを個々に制御するように（共通に制御される電極グループは、例えば、四重極を構成し得る）、ローカル発振器群及び／又はフィールド電極群に接続された制御ユニット（フィールド電極群と同一の基板に一体化されていてもよいし、それの外部にあってもよい）を有する。発振器群／電極群の個別制御は、柔軟性を最大化し、ポンプ動作、粒子の濃縮、及び粒子の分離などの様々な応用を実現する。
【００１１】
上述のように、各ローカル発振器は１つのみのフィールド電極に結合されてもよい。しかしながら、好適な一実施形態においては、少なくとも１つのローカル発振器は２つ以上のフィールド電極に共有される。この実施形態において、好ましくは、ローカル発振器の各々が幾つかのフィールド電極によって供給される。このようにローカル発振器を共有することは、特に、（例えば四重極において）結合された電極群が協働する場合に可能であり、設計を簡略化することを可能にする。
【００１２】
フィールド電極群は、特に、（ＡＣ又はＤＣの）電気浸透、電気泳動、誘電泳動、電気流体力学、及び／又はこれらの効果の組み合わせにより、サンプルチャンバー内の対象物及び／又は流体に力を及ぼすように用いられてもよい。誘電泳動の場合、現実のサンプル内の生体粒子は恐らくは操作するには小さ過ぎるので、より大きい直径の、所望の電気特性を有する粒子が混合を容易にするために液体に付加され得る。
【００１３】
マイクロエレクトロニクスデバイスは、必要に応じて、個々に異なる且つ／或いは時間的に異なる周波数でフィールド電極群を駆動するように適応されてもよい。これは、特に、ローカル発振器群及び結合される制御ユニットを適切に設計することによって達成される。電極群を個々に異なる周波数で駆動する場合、誘電泳動力のような周波数依存効果に空間パターンを生成することができる。フィールド電極群を時間的に異なる周波数で駆動する場合、周波数依存効果を要求通りに経時変化させることができる。個々に異なる周波数での動作と時間的に異なる周波数での動作との双方が可能な場合、周波数依存効果の空間的制御及び時間的制御を同時に行うことにより、最大の柔軟性が達成される。
【００１４】
本発明の他の一実施形態において、マイクロエレクトロニクスデバイスは、フィールド電極群のアレイ内に電気的活性度の移動パターン、特に進行波、を生成するように適応される。用語“電気的活性度”は、ここでは、最も一般的な意味で理解されるべきであり、例えば、個々の振幅及び／又は周波数の或る電気的なポテンシャルを表す。この移動パターンは、例えば、フィールド電極群により生成される電界の周波数分布や、或る特定の位置に電界が集められ、それが電界０の領域によって囲まれている分布を有してもよい。粒子又は流体に力を及ぼすために電界が用いられる場合、方向付けられた粒子又は流体の流れを誘起するために移動パターンを用いることができる。
【００１５】
他の特定の一実施形態において、フィールド電極群は、サンプルチャンバー又はその少なくとも一部を構成する微小流体チャネルの少なくとも一方側に、２次元パターン状に配列される。この実施形態においては、サンプルは微小流体チャネル内で操作されることができ、特に、流れの構築及び維持を行うように駆動され得る。
【００１６】
本発明の他の特定の一実施形態によれば、マイクロエレクトロニクスデバイスは、隣接し合うように並べられたフィールド電極群を有し、このフィールド電極群は、この並びに沿って連続的に増大する周波数群で作動される。従って、誘電泳動力のような周波数依存効果は、電極群の並びに沿って変化し、例えば、相異なる電気特性を有する粒子群を空間的に分離することが可能になる。
【００１７】
サンプルチャンバーとフィールド電極群のアレイとの接合面は、例えばフィールド電極群のパターンに対応するパターンで、化学的に被覆されていてもよい。故に、電極群の効果が化学的効果と組み合わされ得る。化学的被覆は、特に、サンプル内の標的分子に特異的に結合する結合サイト又はハイブリダイゼーション（hybridization）スポットを含み得る。細胞の場合、細胞接着層が用いられてもよい。結合サイト、ハイブリダイゼーションスポット、及び／又は細胞接着層は、特に、効果の中心に入り且つサンプル物質がフィールド電極の電界によって捕獲され得るように、フィールド電極の近く、あるいはその上方に配置され得る。また、電極の上方に配置することは、電極群の間に、例えば背景光源からの光が通過し得る自由空間を残すという利点を有する。故に、フィールド電極群は、更なる分析のためにサンプルを接触面に結合させる処理を支援することが可能である。その後、力の極性は、非結合物質を除去するために反転され得る。他の一実施形態においては、フィールド電極群を用いて及ぼされた力は、非結合物質を混合するように変更される。その後、フィールド電極群は再び捕獲のために用いられてもよい。
【００１８】
また、フィールド電極群の少なくとも一部は、場合により、好ましくは四重極、六重極又は八重極である、多重極として配列されていてもよい。このような設計は、サンプルの一定の焦点位置（群）に粒子を集めることに有利となり得る。
【００１９】
マイクロエレクトロニクスデバイスの他の一実施形態においては、ローカル発振器群の少なくとも１つは、好ましくは弛張（relaxation）発振器又はリング発振器である同調発振器である。同調発振器の出力周波数は外部コマンドによって要求通りに調整されることができ、多様な興味深い応用が可能になる。
【００２０】
この実施形態において、好ましくは、同調ローカル発振器（群）の周波数は、例えば制御電流又は制御電圧である、外部制御信号によって制御される。この制御信号は、その周波数を有する信号そのものではなく所望の発振周波数の値を伝達すればよいので、ＤＣ又は低周波数の信号とし得る。これは、特に、高い出力周波数が望まれる場合に好ましい。これらの高い周波数は、フィールド電極群に可能な限り近く配置されたローカル発振器群によって生成されることができ、より長い距離にわたって進行する必要がないからである。
【００２１】
この実施形態において制御電流が用いられる場合、好ましくは、この電流はアドレッシングユニットによって付随の周波数発振器にミラーリングされる。
【００２２】
本発明の他の一実施形態において、マイクロエレクトロニクスデバイスは、出力信号の周波数に依存しない振幅を有する、例えば電圧又は電流である出力信号を生成するよう、ローカル発振器群に結合されたローカル出力バッファ群を有する。故に、発振器の特定のハードウェア実装にてしばしば存在する出力信号の周波数依存性が排除される。
【００２３】
マイクロエレクトロニクスデバイスは更に、ローカル発振器群の出力電圧又は入力電圧を電流に変換する、あるいはローカル発振器群の出力電流又は入力電流を電圧に変換するローカル変換器群を有していてもよい。故に、ローカル変換器群は、利用可能な発振器の出力／入力信号を、フィールド電極群によって必要とされる信号形態に変換することを可能にする。
【００２４】
マイクロエレクトロニクスデバイスの他の一実施形態において、各フィールド電極にローカルに、アドレッシングユニット、駆動ユニット、及び／又はメモリユニットが結合される。メモリユニットは、例えば、制御信号の電圧を記憶するキャパシタによって実現され得る。このメモリは、付随する制御配線の接続を解除して該制御配線をその他の電極を制御するために再び使用しながら、命令されたフィールド電極の動作を継続させることを可能にする。
【００２５】
マイクロエレクトロニクスデバイスは、必要に応じて、サンプルチャンバー内のサンプルの特性を検知する、好ましくは光学的、磁気的あるいは電気的なセンサー素子である、少なくとも１つのセンサー素子を有し得る。磁気センサー素子を備えたマイクロエレクトロニクスデバイスは、国際公開第２００５／０１０５４３号及び第２００５／０１０５４２号のパンフレットに記載されている。このデバイスは、磁気ビーズで標識化された生体分子の検出用の微小流体バイオセンサーとして使用される。これは、磁場生成用の配線と磁化ビーズにより生成された漂遊磁場の検出用の巨大磁気抵抗デバイス（ＧＭＲ）とを有するセンサーユニット群のアレイを備える。
【００２６】
本発明の更なる一展開例において、マイクロエレクトロニクスデバイスは、電気エネルギーで駆動されたときにサンプルチャンバーの少なくとも一部領域と熱を交換する少なくとも１つの加熱電極を有し、該加熱電極は好ましくはフィールド電極を兼ねる。“加熱電極”という名称は、この電極が電気エネルギーを、サンプルチャンバー内に輸送される熱に好適に変換することを指し示す。しかしながら、加熱電極（例えば、ペルチェ素子）が、電気エネルギーの消費下で、サンプルチャンバーから熱を吸収し、それを何処か別のところに移送することも可能である。加熱電極の存在は、サンプルチャンバー内の温度を制御し得るという利点を有する。サンプルチャンバー内の温度制御は、多くの生体サンプル及び分析にとって極めて重要である。
【００２７】
本発明の更なる一展開例において、マイクロエレクトロニクスデバイスは、サンプルチャンバーの少なくとも一部領域の温度を測定する少なくとも１つの温度検知素子を有し、該温度検知素子は好ましくはフィールド電極を兼ねる。温度検知素子の存在は、該温度検知素子からのサンプルチャンバー温度に関する信号を、例えば外部ヒータ又は上述の種類の加熱電極を駆動するために使用することにより、サンプルチャンバー内の温度をフィードバック制御し得るという利点を有する。
【００２８】
他の一実施形態によれば、マイクロエレクトロニクスデバイスは、サンプルチャンバー内の例えばサンプル流体である物質の導電率を測定する少なくとも１つの導電率検知素子を有していてもよい。そして、測定された導電率は、例えば、フィールド電極群の駆動電子装置へのフィードバックとして戻される。これは、特に、誘電泳動への適用に好ましい。この場合、媒体（これはサンプルごとに異なり得る）の導電率はクロスオーバー周波数にとって重要だからである。
【００２９】
マイクロエレクトロニクスデバイスは、必要に応じて、サンプルチャンバーの少なくとも一部領域を照明する少なくとも１つの光源を有していてもよい。このような照明は、例えば、蛍光検出又はサンプルの光散乱特性の検出に基づく検査に必要となり得る。
【００３０】
フィールド電極群は好ましくは、薄膜電子技術にて実現されてもよい。さらに、電極群にコンタクトを形成するために、好ましくはアクティブマトリクス手法である大面積電子技術（ＬＡＥ）マトリクス手法が用いられてもよい。ＬＡＥの技術、具体的には、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス技術は、例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ及び電気泳動式ディスプレー等の平面パネルディスプレーの製造に適用される。
【００３１】
本発明は更に、上述のマイクロエレクトロニクスデバイスを、分子診断、生体サンプル分析、化学的サンプル分析、食品分析、及び／又は法医学分析に使用することに関する。特に、上述のマイクロエレクトロニクスデバイスは、分子診断に基づく臨床応用に用いられ得る。分子診断は、例えば、標的分子に直接的あるいは間接的に取り付けられた磁気ビーズ又は蛍光粒子を用いて達成され得る。
【００３２】
本発明の上記態様及びその他の態様は、以下にて説明される実施形態を参照することにより明らかになる。これらの実施形態は添付の図面を用いて例として説明されるものである。図面において、似通った参照符号は同一あるいは類似の要素を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
例えば分子診断などの（生）化学分析は、多様な医療、臨床、法医学及び食品の用途で重要なツールになろうとしている。一般的に、バイオチップはバイオセンサーを有し、殆どのバイオセンサーでは、標的分子（例えば、蛋白質、ＤＮＡ）が、捕獲を行う捕獲分子を備えた生化学的表面に固定され、その後、例えば光学的、磁気的あるいは電気的な検出技術を用いて検出される。磁気的なバイオチップの例は、国際公開第２００３／０５４５６６号、国際公開第２００３／０５４５２３号、国際公開第２００５／０１０５４２号、国際公開第２００５／０１０５４３号、及び国際公開第２００５／０３８９１１号のパンフレットに記載されている。なお、これらの文献は参照することにより本願に組み込まれる。
【００３４】
図１は、これに関し、本発明に従ったマイクロエレクトロニクスデバイスの概略的な断面図を示している。このデバイスは、検査するサンプルを供給し得るサンプルチャンバー（ＳＣ）を有している。このデバイスはまた、サンプルチャンバーの底壁を構成する基板ＳＵ（例えば、ガラス板）を有するチップを含んでいる。チップとサンプチャンバーＳＣとの接合面ＩＮは、好ましくは、サンプルの標的分子（必要に応じて、検出可能なマーカーで標識化される）が特異的に結合することが可能な結合サイト（図示せず）で覆われている。
【００３５】
基板ＳＵ上にフィールド電極ＦＥの１次元アレイ又は２次元アレイが配置されており、各フィールド電極は付随するローカル発振器ＯＳに結合されている。発振器ＯＳ群は更に、個々にアドレス指定（アドレッシング）されることができるように、（外部）制御ユニットＣＵに結合されている。結合した標的分子の検出用のセンサー素子のような、マイクロエレクトロニクスデバイスの必要に応じての更なる要素は、簡略化のため図１には示していない。このデバイスはまた、基準電圧を提供するグランドか、ＤＣ電圧を印加するために使用される電極か、の何れかである電極群を含んでいてもよい。ローカル発振器ＯＳは、選択された周波数の電気信号でフィールド電極ＦＥを駆動し、それに対応して、サンプルチャンバーＳＣ内に交流電界Ｅが生成される。発振信号はＤＣ成分を含んでいてもよい。これらの電界Ｅの周波数及び空間分布は、外部制御ユニットＣＵによって制御されることが可能である。
【００３６】
多数の電極が用いられるとき、外界との接続を過度に多くせずに電極群の個別アドレッシングを可能にするには、従来からの大面積電子技術が用いられるべきである。
【００３７】
図２に示す実施形態においては、ローカル発振器ＯＳ群（又はフィールド電極群）に必要な電気信号を、中央ドライバＣＵから個々の電源配線ｉＰＬを介してローカル発振器ＯＳ群に送るための配信網として、アクティブマトリクスが使用される。この例においては、ローカル発振器ＯＳ群は、相等しいユニット群から成る規則的なアレイとして設けられ、これらのユニットはアクティブマトリクスのトランジスタＴ１を介してドライバＣＵに接続されている。これらのトランジスタのゲートは選択ドライバ（例えば、アクティブマトリクス型液晶ディスプレーＡＭＬＣＤで使用される標準的なシフトレジスタ型ゲートドライバ）に接続されており、ソースは電極ドライバ（例えば、一組の電圧ドライバ又は電流ドライバ）に接続されている。このアレイの動作は以下の通りである：
−  所与のローカル発振器ＯＳを活性化するため、該発振器を組み入れている行区画全体のトランジスタＴ１群が、（例えば、選択ドライバからゲートに正電圧を印加することによって）導通状態に切り替えられる。
−  該ローカル発振器が位置する列の個別の電源配線ｉＰＬ上の信号が、その所望値に設定される。この信号は導通状態のＴＦＴを通って該発振器に送られる。
−  その他全ての列の駆動信号は、発振器の動作を引き起こさない電圧又は電流（典型的に、０Ｖ又は０Ａ）に保持される。
【００３８】
斯くして、このマトリクスは、ＣＭＯＳベースのデバイスにより採用される通常のランダムアクセス手法とは異なり、“行単位”のアドレッシング方式を用いて好ましく動作する。
【００３９】
アレイ内の２つ以上の列に信号を印加することによって、所与の行内の２つ以上の発振器を同時に活性化することも可能である。（ゲートドライバを用いて）別の行を活性化し、且つアレイ内の１つ以上の列に信号を印加することによって、異なる行内の電極群を順番に活性化することが可能である。
【００４０】
図２の実施形態においては、ドライバは（必要であれば）アレイの全ての列に個別の信号を供給することが可能なものと考えられるが、デマルチプレクサの機能を備えた、より単純なドライバと考えてもよい。
【００４１】
本発明の他の一実施形態においては、（抵抗性）電極ＦＨＥ（すなわち、加熱及び温度検知のため、図３ａ）、及び電極ＦＨＥ群の間（すなわち、流体／生体分子の電気的操作のため、図３ｂ）に電圧を順次印加することによって、流体／生体分子の温度制御及び電気的操作の双方に、単一のパターニングされた電極層ＦＨＥを用いることが提案される。パターニングされた電極層は、（部分的に）電気絶縁性の層（例えば、ＳＵ−８、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ＳｉＯ２、金属の自然酸化物）及び／又は生体適合性の層（例えば、ＳＵ−８、ポリカーボネート、ポリプロピレン）で覆われていてもよい。各電極ＦＨＥは少なくとも２つのコンタクトを有する。少なくとも２つのコンタクトは、この（抵抗性）電極が加熱又は温度検知のために使用される場合（図３ａ）に用いられる。この電極が流体／生体分子の電気的操作に使用される場合（図３ｂ）、少なくとも１つのコンタクトを介して（異なる）電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が印加される。（図３ｂの最も右側の電極で示すように）２つ以上のコンタクトを介してこれらの電圧を印加することは、電極全体を所望の電位にするために掛かる時間を短縮すること、及び配線に沿って起こり得る電圧降下を抑制することに有利となり得る。
【００４２】
上述のマイクロエレクトロニクスデバイスのフィールド電極群によって生成される交流電界は、様々な目的に使用され得る。以下の例において、これらの電極は、サンプルチャンバー内の粒子又は流体に力を及ぼすために使用される。この場合、特に、生体物質の横方向の輸送及び（例えば、サンプルの背面照明、すなわち、電極構造を含んだ基板を通しての照明に適した位置での）物質の蓄積を可能にするために、バイオセンサー又は生化学反応チャンバー内の生体物質の操作に適した電極構造を提供することが狙いとなる。
【００４３】
生体物質を含有する液体に電界が印加されたとき、様々な力が生じ得る。これらの力には、電気泳動力（誘電泳動力）、電気浸透力、電熱力、クーロン力、及び誘電力が含まれる。これらのうちの第１の力である電気泳動力（誘電泳動力）は、液体又は液体内のイオンではなく生体粒子に直接的に作用する力であり、故に、選択的な粒子操作に適している。
【００４４】
誘電泳動力（ＤＥＰ）力を用いて生体物質の操作を分析することには、水媒体内に懸濁された球状の均質な誘電体粒子をモデルとして用いることができる。この粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰは：
【数１】
2009530634.tif 000003
によって与えられる。ただし、εｍは媒体の誘電率、ａは粒子の半径であり、Ｋ（ω）は：
【数２】
2009530634.tif 000004
によって与えられるクラウジウス−モソッティ（Clausius-Mossotti）因子である。ただし、バー付きのεｐ及びバー付きのεｍは、それぞれ、粒子及び媒体の複素誘電率である。等方的で均質な誘電体の場合、複素誘電率は：
【数３】
2009530634.tif 000005
である。ただし、σは誘電体の導電率、ωは印加電界の周波数である。ＤＥＰ力は印加電界の周波数及び得られるＲｅ［Ｋ（ω）］の符号に応じて正又は負の何れにもなり得る。正のＤＥＰ力では粒子は基板上の高電界強度領域に引き付けられ、負のＤＥＰ力は粒子を低電界領域に集めることになる。負のＤＥＰ力と正のＤＥＰ力との間の遷移周波数は、クロスオーバー周波数として知られており、導電率、媒体及び粒子の誘電率、並びに粒子の大きさに依存して、数百ｋＨｚから何ＭＨｚの間で変わり得る。例えば２０ｎｍの蛋白質といった小さい粒子の操作を可能にするには高周波電界が必要であり、故に、電圧を印加するために使用される電極群が低い抵抗を有すると、すなわち、透明な導電性酸化物（例えば、ＩＴＯ）等の材料ではなく金属材料から成ると有利である。
【００４５】
続いて、交流電界及びＤＥＰ力の様々な適用と、それらに特有の問題とを検討する。これらの適用の具体的な問題の全てを解決するため、標準的な大面積電子技術（large  area  electronics；ＬＡＥ）で見込まれるガラス基板上に、各電極が個々にアドレッシングされ得るように電極構造を形成することを提案する。標準的な大面積電子技術では、ガラス基板上に低温ポリＳｉ（ＬＴＰＳ）又はアモルファスＳｉの何れかが堆積される。大面積電子装置とフィールド電極との間には、例えばＢＣＢ（ビスベンゾシクロブタン）等の平坦化材料が存在してもよい。標準的にビアが用いられ、これは追加のコストをもたらす。また、好ましくは、堆積されたハイブリダイゼーション（hybridization）スポット群が電極構造に整列させられる。更に好ましくは、金属電極が光の照明／検出を妨げることなく使用され得るように、ハイブリダイゼーションスポット群は電極群に隣り合うように配置される。
【００４６】
第１の適用例：四重極
第１の適用例は、例えば粒子を閉じ込めるため、四重極（quadrupole）の使用に頼るものである。低い周波数の電界においては、正のＤＥＰが生成され、粒子は四重極の電極群付近の高電界領域に引き付けられる。十分に高い周波数においては、負のＤＥＰが観測され、粒子は四重極の中心に格納される。この挙動は、例えば、標的生体物質を検出するために蛍光マーカーが使用される場合に活用され得る。これらのマーカーは、ＤＮＡ増幅において用いられる光ビーコン、標識化された蛋白質、及び表面上の固定あるいは混成（標識化）された核酸とし得る。単一の結合事象感度を有するアレイベースのバイオセンサーの場合、大きい生体分子はｐＭＯｌ程度の低い濃度を有し、結合反応速度は拡散律速となる。例えば四重極構造を用いた電気的操作は、表面への分子の結合反応速度に影響を及ぼすことを可能にし、測定速度を高めることを可能にする。このことは、より低濃度のバイオマーカーが測定されることになる将来の世代において非常に重要となる。
【００４７】
四重極のクロスオーバー周波数は粒子に依存する。異なるチャンバー内で異なる分子が検出される（例えば、バイオチップにおける）マルチチャンバー検出の場合、捕獲とその後の粒子操作は、各四重極が個々にアドレッシング可能であることを必要とする。このことは、四重極に必要とされる電気接続の数はチャンバー数の４倍（反対極同士が接続される場合には２倍）に等しいということに帰結する。さらには、チャンバーごとに１つの周波数発振器が必要である。四重極のアレイでは、ビア又はクロスオーバーの形成も必要である。提案するＬＡＥの使用により、これらの要求の全てを好ましく満たすことができる。
【００４８】
ビアが用いられる場合、配線がそれに隣接する四重極と干渉することなく、密な四重極アレイが形成され得る。各四重極は特定の分子を捕獲するために必要とされる周波数で駆動されることが可能である。マトリクスを用いると、接続の数は、チャンバー数の４倍ではなく、行数と列数との和の４倍である。この接続数はもはや危機的なものではないので、極数を増やして六重極又は八重極を形成することが可能である。より多くの極を有することの利点は、電極構造の中心から同一の半径において∇｜Ｅｒｍｓ｜２が大きくなり、それによりＤＥＰ力も強くなることである。
【００４９】
四重極の中心に置かれたハイブリダイゼーションスポットに生体物質を集めることは、検出されるべき物質の濃度を局所的に高めることになる。また、周波数を切り替えることによって四重極を負のＤＥＰと正のＤＥＰとの間で切り替えることにより、如何なる非結合物質をも流すことができ、ノイズを更に低減し得る。
【００５０】
さらに、ガラス基板上の四重極の電極群（又は別の電極構造）の間へのハイブリダイゼーションスポット群の堆積は、電極が存在しない領域にサンプルが集められるので有利である。故に、金属電極を使用することができる。このことは、ハイブリダイゼーションスポットを堆積することに最大の自由度を与えるだけでなく、電極が障害物とならないことにより、背面照明及びエバネセント場検出の選択を可能とする。他の例では、電極群からの余分な反射なしで、正面側からの照明を用いることもできる。
【００５１】
第２の適用例：電気的塗布（粒子分類）
ＤＥＰ力はまた、生体物質を仕分けするために使用され得る。この一例は、図４に示すような細胞群の電気的塗布（smearing）である（D.Homes等、IEEE  Engineering  in  medicine  and  biology  magazine、2003年、p.85-90も参照）。サンプルチャンバーＳＣ内でＤＥＰ生成フィールド電極ＦＥの上方に細胞ＰＡ群の流れが生成される。ＤＥＰ電極ＦＥは、相異なる周波数の電気信号が印加され得る領域群に分割されている。粒子群がチャンバーＳＣに入った直後の左側では、数ｋＨｚの周波数ｆ１の信号が印加される。印加される信号の周波数ｆ２、ｆ３、・・・、ｆｎは、チャンバーの右側に移るにつれて高くなる。細胞ＰＡの表面特性（表面電荷、誘電率の実部及び虚部の双方、等）に応じて、負のＤＥＰ力（−ＦＤＥＰ）が沈殿力を相殺する周波数が、細胞が底表面に接触する位置を指定する。この表面は細胞捕獲物質で覆われている。この技術は、細胞群を分類するためだけでなく、大きさ、表面電荷、誘電率、又は誘電率の不均一性に起因して異なるＤＥＰ力を受ける如何なるその他の粒子群を分類するためにも使用することができる。
【００５２】
電気的塗布の分解能は、サンプルに印加されて様々な大きさのＤＥＰ力を作り出し得る相異なる周波数の数によって決定される。高い分解能の塗布では、必要とされる接続は過多になる。しかしながら、マトリクス構成は、直接的な配線が用いられる場合に可能な接続リード数をゆうに超えて接続リード数を増大させることを可能にする。
【００５３】
第３の適用例：粒子の横方向制御
例えば微小流体チャネルに沿って生体物質を輸送するには、生体物質の横方向運動が必要とされる。しかしながら、電極群によってチャネルの両側の（小さい）側面にて生成されるＤＥＰ力を用いることは、典型的に３００μｍの幅を有する幅広チャネルにおいては不十分である。この力が非常に強くなるのは、電極群付近、すなわち、約０．１μｍから１０μｍの範囲においてのみだからである。
【００５４】
図５によれば、本発明によって提供される解決手段は、微小流体チャネルＳＣの頂面側又は底面側の全幅にわたって分布されたフィールド電極ＦＥのアレイを有する。これは、電位アイランド群を形成することによって実現され、故にビア構造を必要とする。この場合も各アイランドを電圧を用いてアドレッシング可能なことが必要なので、外界への接続の数が過多にならないように、マトリクスを用いることが重要である。図５の電極構造の使用はまた、ｘ方向に電気信号の進行波を与えるだけでなく、例えばｙ軸に沿った負のＤＥＰ力を作り出す進行波を与えることによって、ｙ方向に粒子を操作する機会を提供する。説明された適用例の電極構造の位置に単純にスイッチを組み込むことも可能であるが、ここでは、各電極の位置でガラス上に周波数発振器ＯＳを組み込むことを提案する。これは四重極の場合に特に好ましい。小さい粒子の閉じ込めのために高周波数（＞１ＭＨｚ）が必要なことがよくあり、また、ローカルの周波数発振器を用いると配線キャパシタンスがもはや関係なくなる（故に、より高い周波数が可能になるとともに、電力消費が有意に削減される）からである。さらに、（ＲＣ遅延及び電力が小さいため、）より高抵抗の透明電極を使用することが可能になる。
【００５５】
一般的に、各フィールド電極、又はグループ分けされた電極群の部分集合は、図６に示すように、アクティブマトリクス回路に結合され、アドレッシング要素、発振要素（典型的に同調発振器）、メモリ機能、必要に応じて駆動機能、及び１つ以上の電極を構成する。これらの機能のうち、アドレッシング要素は単純なスイッチであってもよく、メモリ機能は通常、蓄積キャパシタである。
【００５６】
同調発振器を作り出すことには数多くの方法が存在する。弛張（relaxation）発振器として知られる種類の発振器は、一体化された電子装置に供給される電流を変化させることによって周波数同調可能である。この種類の発振器ＯＳの一例を図７に示す。この例においては、データ電流がスイッチングキャパシタＣを充填する速度が発振周波数を決定する。この発振器の実施形態の利点は、全てのＴＦＴが同一極性を有し、回路をａ−Ｓｉ技術で実現可能なものにすることである。
【００５７】
この種類の発振器においては、発振器の周波数を設定するために必要な電流は、データ駆動回路によって直接的に供給されることができ、また、図８及び９に示す回路を用いて、（必要に応じてのドライバ及びフィールド電極に関連付けられた）発振器ＯＳにミラーリングされることが可能である。図８の回路の動作は以下の通りである：
サンプル動作：Ｓ１及びＳ２を閉じる。Ｔ１に電流Ｉ１が流れ、Ｔ２及び発振器ＯＳに電流Ｉ２（＝ｋ・Ｉ１）が流れる；
ホールド動作：Ｓ１及びＳ２を開く。Ｔ２及び発振器ＯＳに電流Ｉ２が流れ続ける。
【００５８】
図９の回路の動作は以下の通りである：
１．Ｔ１及びＴ２を閉じる。Ｔ４に電流Ｉ１が流れる；
２．Ｔ１及びＴ２を開く；
３．Ｔ３を閉じる。Ｔ４及び発振器ＯＳに電流Ｉ１が流れる。
【００５９】
図８は伝統的な電流ミラー回路を示しているが、図９における電流ミラーは、データドライバ電流のサンプリングと発振器の駆動とのために同一のトランジスタＴ４を用いている。この単一ＴＦＴの電流ミラー回路は、自己補償式であり、ＴＦＴ特性（例えば、移動度及び閾値電圧）の如何なる変動をも補正するという利点を有する。このことは、ｐ−ＳｉのＴＦＴが用いられる場合に重要である。ｐ−ＳｉのＴＦＴでは、かなりの移動度変動（５−１０％）及び閾値電圧変動（±１Ｖ）が見受けられるからである。駆動電流の不均一性は、発振器周波数の対応するシフトに反映されることになる。
【００６０】
代替的に、データは電圧の形態でアドレッシングされてもよく、この電圧は、図１０及び１１に示す電流源回路を用いて、発振器のレベルで必要な電流に変換される。これらの回路において、データ電圧は電流源のＴＦＴのゲートに印加され、その相互コンダクタンス特性が電流を規定するために使用される（ソース−ゲート間電圧が増大するにつれて電流が増大する）。図１１は、水平クロストークの影響を受けにくくした（電源配線に沿った電圧降下のため、基板を横切って進むと出力電流が減少する）、基本回路の改良例を示している。
【００６１】
ｎ型及びｐ型の双方のトランジスタが利用可能な場合（例えば、ｐ−Ｓｉ技術又はＣＭＯＳ技術）、より少ないＴＦＴで発振器を形成することが可能である。これは、基板上の空き空間を背面照明及び検出のために使用し得るので有利である。このような発振器の例はエレクトロニクスの参考図書に記載されている。
【００６２】
図７に示した種類の弛張発振器は、通常、出力信号の振幅が出力周波数とともに変化するという特徴を有する（図７の例においては、電圧は電流に反比例する）。多くの用途では、周波数に関係なく、一定振幅の出力電圧を確保すること、又は、より一般的には、出力電圧が可変であることを確保することの何れかが必要となる。これらの状況は何れも、出力バッファを用いることによって実現可能である。図７の弛張発振器の実施形態の、一定出力電圧バッファを備えた例の１つを図１２に示す。図１２は、ｐ−Ｓｉ回路の実例を示している（すなわち、電流源及び抵抗はＴＦＴによって定められる）。回路要素は更に、３００Ｈｚ−１０ｋＨｚの帯域幅での発振をもたらすような寸法にされている。もっとも、その他の要素の選択により、その他の帯域幅も可能である。周波数と出力電圧の振幅とが独立に可変な回路の一例を図１３に示す。この回路は２つのデータ信号、すなわち周波数用（電流）の１つ及び電圧用の１つ（電圧）を必要とする。
【００６３】
ローカルの同調発振器内に実装され得る更なる種類の発振器回路はリング発振器である。この種類の発振器の一例を図１４に示す。この例においては、周波数と出力電圧の振幅とは独立に可変である。この場合も、回路要素は３００Ｈｚ−１０ｋＨｚの帯域幅での発振をもたらすような寸法にされている。この帯域幅は、その他の要素を選択することによって変更することができる。
【００６４】
殆どの場合、発振器の出力（電圧）が、電極を駆動するために直接的に使用される。一部の場合には、電極は発振出力電流を必要とする。これは、やはり、図１０及び１１にて既に示したように、（例えば）電流源のＴＦＴの相互コンダクタンス特性を用いて、発振出力電圧を電流に変換することによって達成され得る。
【００６５】
概して、アドレッシング可能な電極の各々は１つのローカル発振器に結合され、駆動回路は、発振周波数（一般的に、少なくとも、正のＤＥＰ範囲にある１つの周波数及び負のＤＥＰ範囲にある１つの周波数）を定めるとともに（ＤＥＰ力ひいては粒子の運動速度に影響を及ぼすために）可変振幅を有する入力信号を供給することができる。しかしながら、場合により、２つ以上の電極間で単一のローカル発振器を共有してもよい。例えば、四重極の場合、対向し合う電極は一般的に同一の信号で駆動されるので、同一の発振器に結合されてもよい。また、電極が逆極性ながらも同一の周波数で駆動される場合、電極ＦＥ１、ＦＥ２を、図１５に示すように異なる大きさの２つの別個の出力バッファに接続するか、あるいは逆極性を実現するようにグランド接続に対して異なるように接続するかの何れかにより、同一の発振器ＯＳを用いることができる。何れの場合も、回路の複雑さが上述の実施形態より緩和される。
【００６６】
なお、最後に、本願において、用語“有する”はその他の要素又は段階を排除するものではない。また、用語“或る”は複数であることを排除するものではない。さらに、単一のプロセッサ又はその他のユニットが複数の手段の機能を果たしてもよい。本発明は、新規の特徴の各々及び全て、並びに、特徴群の組み合わせの各々及び組み合わせにある。また、請求項中の参照符号はその範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】フィールド電極及びローカルローカル発振器を有する本発明に従ったマイクロエレクトロニクスデバイスを概略的に示す図である。
【図２】マトリクスパターンのローカル発振器及びフィールド電極のアレイの接続を概略的に示す図である。
【図３ａ】場合により加熱電極として使用され得るフィールド電極の行を概略的に示す上面図である。
【図３ｂ】場合により加熱電極として使用され得るフィールド電極の行を概略的に示す上面図である。
【図４】異なる沈殿特性を用いた粒子群の分離に使用される本発明に従ったマイクロエレクトロニクスデバイスを概略的に示す断面図である。
【図５】フィールド電極の２次元アレイで覆われた微小流体チャネルを概略的に示す上面図である。
【図６】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する一設計を示す図である。
【図７】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図８】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図９】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１０】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１１】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１２】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１３】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１４】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１５】アドレッシング及びローカル発振器の制御に関する他の一設計を示す図である。
【図１】
2009530634.tif 000006
【図２】
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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】
2009530634.tif 000013
【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】
2009530634.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月24日(2008.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを操作するためのマイクロエレクトロニクスデバイスであって：
ａ）サンプルチャンバー；
ｂ）前記サンプルチャンバーの少なくとも一部内に交流電界を生成する、フィールド電極群のアレイ及びそれに付随するローカル発振器群のアレイ；
を有し、
個々に異なる周波数で前記フィールド電極群を駆動するように適応されている、
マイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２】
前記フィールド電極グループ群のグループを個々に制御するように前記ローカル発振器群及び／又は前記フィールド電極群に接続された制御ユニット、を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項３】
少なくとも１つのローカル発振器は２つ以上のフィールド電極に共有されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項４】
前記フィールド電極群は、電気浸透、電気泳動、誘電泳動、電気流体力学、及び／又はこれらの効果の組み合わせにより、前記サンプルチャンバー内の対象物及び／又は流体に力を及ぼすことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項５】
時間的に異なる周波数で前記フィールド電極群を駆動するように適応されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項６】
前記フィールド電極群のアレイ内に電気的活性度の移動パターン、特に進行波、を生成するように適応されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項７】
前記フィールド電極群は、微小流体チャネルの少なくとも一方側に２次元パターン状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項８】
行を成す連続するフィールド電極群が、次第に高くなる周波数群で作動されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項９】
前記サンプルチャンバーと前記フィールド電極群のアレイとの接合面が、前記フィールド電極群のパターンに整合されたパターンで、特に結合サイトにより、化学的に被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１０】
前記フィールド電極群は、好ましくは四重極、六重極又は八重極である、多重極として配列されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つのローカル発振器は、好ましくは弛張発振器又はリング発振器である、同調発振器であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１２】
前記同調発振器の周波数は、好ましくは制御電流又は制御電圧である、外部制御信号によって制御されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１３】
前記制御電流はアドレッシングユニットによって前記同調発振器にミラーリングされることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１４】
振幅が周波数に依存しない出力信号を生成するよう、前記ローカル発振器群に結合されたローカル出力バッファ群を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１５】
前記ローカル発振器群の出力電圧又は入力電圧を電流に変換する、あるいはこの逆の変換を行うローカル変換器群を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１６】
各フィールド電極にローカルに、アドレッシングユニット、ドライバユニット、及び／又はメモリユニットが結合されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１７】
前記サンプルチャンバー内のサンプルの特性を検知する、好ましくは光学的、磁気的あるいは電気的なセンサー素子である、少なくとも１つのセンサー素子を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１８】
電気エネルギーで駆動されたときに前記サンプルチャンバーの少なくとも一部領域と熱を交換する少なくとも１つの加熱電極を有し、該加熱電極は好ましくはフィールド電極を兼ねる、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項１９】
前記サンプルチャンバーの少なくとも一部領域の温度を測定する少なくとも１つの温度検知素子を有し、該温度検知素子は好ましくはフィールド電極を兼ねる、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２０】
前記サンプルチャンバー内の物質の導電率を測定する少なくとも１つの導電率検知素子を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２１】
前記サンプルチャンバーの少なくとも一部領域を照明する少なくとも１つの光源を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２２】
薄膜電子技術で形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２３】
前記フィールド電極群にコンタクトを形成するために、好ましくはアクティブマトリクスである、大面積電子技術が用いられることを特徴とする請求項２２に記載のマイクロエレクトロニクスデバイス。
【請求項２４】
請求項１乃至２３の何れかに記載のマイクロエレクトロニクスデバイスを使用した分子診断方法、生体サンプル分析方法、又は化学的サンプル分析方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献１は、発振をオフチップで生成し、所定方向に進行する高周波電界によって誘電体粒子を操作する方法を開示している。
特許文献２は、画素電極アレイと対電極とを備え、それらの間で分極性媒体が電界によって操作されるデバイスに関する。
また、電極群に外部波形発生器からの振動電界が供給される電極アレイを用いた、粒子の動電学的運動の研究が、非特許文献１及び２にて報告されている。
特許文献３は、第１の電極群のアレイと単一の第２の電極との間に単一の粒子を保持し得る閉鎖された誘電泳動ポテンシャルケージを生成するための装置を開示している。２つの相異なる周波数の電圧を生成する発振器が、電極アレイと同一チップ上に集積化される。
特許文献４には、電極アレイを選択的に制御して、電子の湿潤力（electro-wetting  force）によって液体を移動させる薄膜トランジスタ式のアクティブマトリクス型液晶ディスプレーを有する微小流体プラットフォームが記載されている。しかしながら、電子の湿潤効果は、移動すべき液体と特には気体である別の材料との接触部を必要とする。
【特許文献１】米国特許第６１４９７８９号明細書
【特許文献２】国際公開第２００４／０７４９１３号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０４７４５６号明細書
【特許文献４】国際公開第０３／０４５５５６号パンフレット
【非特許文献１】Ellerington等、「Electrokinetic  movement  of  micro-objects  in  fluids  using  microelectromechanical  system  electrode  arrays」、Journal  of  Vaccum  Science  and  Technology  A.  Vaccum，Surfaces  and  Films、米国物理学会、2004年5月、第22巻、第3号、p.831-836
【非特許文献２】Hagedorn等、「Traveling-wave  Dielectrophoresis  of  Microparticles」、Electrophoresis、Wiley-Vch  Verlag、独国、1992年1月、第13巻、第1/2号、p.49-54
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
マイクロエレクトロニクスデバイスは、個々に異なる周波数でフィールド電極群を駆動するように適応されており、必要に応じて、時間的に異なる周波数でフィールド電極群を駆動するように適応されてもよい。これは、特に、ローカル発振器群及び結合される制御ユニットを適切に設計することによって達成される。電極群を個々に異なる周波数で駆動する場合、誘電泳動力のような周波数依存効果に空間パターンを生成することができる。フィールド電極群を時間的に異なる周波数で駆動する場合、周波数依存効果を要求通りに経時変化させることができる。個々に異なる周波数での動作と時間的に異なる周波数での動作との双方が可能な場合、周波数依存効果の空間的制御及び時間的制御を同時に行うことにより、最大の柔軟性が達成される。
【国際調査報告】
2009530634.tif 000021
2009530634.tif 000022
2009530634.tif 000023