(57)【要約】  第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８）を有するキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システムにおいて少なくとも１つの第１のマイクロドロップ（２０）および少なくとも１つの第２のマイクロドロップ（２５）を取り扱う方法であって、該方法は、（ｉ）第１の捕捉ゾーン（１５）に第１のマイクロドロップ（２０）を捕捉するステップと、（ｉｉ）第２の捕捉ゾーン（１８）に第２のマイクロドロップ（２５）を捕捉するステップとからなるステップを含み、第１および第２の捕捉ゾーンは、第１および第２のマイクロドロップ（２０；２５）が互いに接触するように配置され、第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８）は、前記マイクロドロップ（２０）の１つに作用する捕捉力が異なるように適合される。
2019532805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を有するキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備えるマイクロ流体システムにおいて、少なくとも１つの第１の液体マイクロドロップ（２０）と、好ましくは第１のマイクロドロップ（２０）より小さいサイズおよび／または小さい体積の少なくとも１つの第２の液体マイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）とを操作する方法であって、前記方法が、
（ｉ）前記第１の捕捉ゾーン（１５）に第１のマイクロドロップ（２０）を捕捉するステップと、
（ｉｉ）前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）を捕捉するステップと、からなるステップを含み、
第１および第２のマイクロドロップ（２０；２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が互いに接触するように第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が配置されており、
前記マイクロドロップ（２０、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の１つに及ぼされる捕捉力が異なるように前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が構成されており、
流体の配向された流れ（Ｆ１；Ｆ２）によって、前記マイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が前記マイクロ流体システム内を移動する、方法。
【請求項２】
前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が前記第１のマイクロドロップ（２０）に及ぼす捕捉力より大きい捕捉力で、前記第１のマイクロドロップ（２０）が前記第１の捕捉ゾーン（１５）に捕捉される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１および第２のマイクロドロップ（２０；２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が異なり、特に異なるサイズを有し、特に前記第１のマイクロドロップ（２０）が、前記第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）より大きいサイズおよび／または大きい体積を有する、および／または異なる内容物を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が複数の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含み、ステップ（ｉｉ）が、第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）当たり１つの第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）を捕捉することからなり、各第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が第１または第２のマイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の少なくとも１つと接触するように、前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｉｉ）が、流体の第１の方向の流れ（Ｆ１）の影響下で、第２の捕捉ゾーンの１つまたはいくつか（１８ｍ）に第２のマイクロドロップ（２５ｍ）を捕捉することからなるサブステップ（ｉｉ’）と、流体の第２の方向の流れ（Ｆ２）の影響下で、第２の捕捉ゾーンの別の１つの部分またはいくつかの部分（１８ｖ）に第２のマイクロドロップ（２５ｖ）を捕捉することからなるサブステップ（ｉｉ’’）とを含み、流体の第１および第２の流れは異なる向き（Ｆ１、Ｆ２）である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）またはそれらの各々に捕捉された前記第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）またはそれらの各々を前記第１のマイクロドロップ（２０）と融合させることからなるステップ（ｉｉｉ）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｉｉｉ）の後に、第１および第３のマイクロドロップ（２０；８５）が互いに接触するように、第２のマイクロドロップを有さない１つまたは複数の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に第３のマイクロドロップ（８５）を捕捉することからなるステップ（ｖ）を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
マイクロドロップ（２０；２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ；８５）が捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に無作為に供給される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の捕捉ゾーン（１５）の高さ（ｈ１）が、前記第１の捕捉ゾーンの体積が前記第１のマイクロドロップの体積と同等またはそれより大きくなるものである、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
‐前記キャピラリトラップの前記第１の捕捉ゾーンに前記第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、前記第１のマイクロドロップが第１のゾーンに捕捉され続けるように、第１のゾーンによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ１が、配向された流れによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ１より大きく、抗力Ｆｔ１がＦ１とＦ２との間にあり、Ｆ２が前記キャピラリトラップの前記第２の捕捉ゾーンによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力を表す、ステップと、
‐次いで、前記キャピラリトラップの前記第２の捕捉ゾーンに前記第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第２のゾーンに前記第２のマイクロドロップを装填する間に、配向された流れによって前記第２のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ２がＦ２とＦ３との間にあり、Ｆ３が好ましくはＦ１未満であり、Ｆ３が前記キャピラリトラップの前記第２のゾーンによって前記第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力である、ステップと、
を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第１の捕捉ゾーン（１５）に捕捉された第１の液体マイクロドロップ（２０）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に捕捉された第２の液体マイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が、キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）内で互いに接触するように配置された、第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｍ，１８ｖ）を有するキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を特に実施するための、マイクロドロップを捕捉するマイクロ流体装置であって、第１および第２のキャピラリトラップ（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が、前記マイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の１つに作用する捕獲力が異なるように構成されており、前記マイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が、流体の配向された流れ（Ｆ１；Ｆ２）によって前記マイクロ流体装置内で移動する、装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が空洞である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）は、それらの寸法の少なくとも１つが異なる、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が異なる高さ（ｈ１；ｈ２）を有し、前記第１の捕捉ゾーン（１５）が特に前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）より高い、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が、上から見たときに異なる形状を有し、前記第１の捕捉ゾーン（１５）が、前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）より大きな面積を有する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が、前記第１の捕捉ゾーン（１５）に近づくにつれて少なくとも一方向に広くなる、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が、捕捉された第２のマイクロドロップ（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の各々が前記キャピラリトラップに捕捉された第１のマイクロドロップ（２０）または第２のマイクロドロップ（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の少なくとも１つと接触するように配置された複数の第２の捕捉ゾーン（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
各々が第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む複数のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備え、好ましくは、前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に捕捉された前記第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が前記キャピラリトラップ（２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の前記第１の捕捉ゾーン（１５）に捕捉された前記第１のマイクロドロップ（２０）と接触するように第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が配置されている、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
１平方センチメートル当たり少なくとも１０個のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、より好ましくは１平方センチメートル当たり少なくとも１００個のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
ｎ個の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む第１のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、ｐ個の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む第２のキャピラリトラップとを備え、ｎがｐとは異なる、請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
捕捉チャンバ（３０）を有するチャネル（９）を含み、１つまたは複数のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が前記捕捉チャンバ（３０）内にある、請求項１１から２０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体システムの少なくとも１つのキャピラリトラップ内でいくつかのマイクロドロップを処理するためのマイクロ流体方法に関する。本発明はまた、前記方法を実行するためのマイクロ流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各捕捉ゾーンが所定数のマイクロドロップを捕捉するように寸法決めされているほぼ円形または楕円形のトラップ内の１つまたは複数のマイクロチャネル内を循環するマイクロドロップの捕捉は、特許出願ＦＲ２９５０５４４から知られている。
【０００３】
マイクロ流体システムのほぼ円形の浅いトラップにおけるほぼ同一または異なるサイズのマイクロドロップの捕獲および融合は非特許文献１および２からも知られている。１つのトラップに捕捉されるマイクロドロップは異なる。
【０００４】
この種のトラップは、特に異なるサイズのマイクロドロップにトラップを適合させるために、捕捉されたマイクロドロップを正確に操作および／または制御することができず、空間的に事前定義された方法でマイクロドロップを捕捉することもできない。
【０００５】
非特許文献３には、トラップをゴーグル形にするように部分的に重なり合うほぼ円形の２つの同一のゾーンを有する浅いトラップが記載されている。２つのゾーンはそれぞれ１つのマイクロドロップを捕捉することを可能にする。トラップの形状は、捕捉された２つのマイクロドロップを互いに接触させ続けてそれらを単一のマイクロドロップに融合させることを可能にする。この種のトラップは、ほぼ同じサイズの２つのマイクロドロップの処理に限定され、多数のマイクロドロップの処理には適さず、応用の可能性が低くなる。
【０００６】
さらに、２つのマイクロドロップを固定して融合させるためのＣ字形のトラップが、非特許文献４から知られている。このトラップは、マイクロドロップの流れを妨げるレリーフを突出させることによって形成されている。しかしながら、マイクロドロップの操作は、特にトラップの形状によって制限されており、マイクロドロップをトラップ内に保持することは、正確な方向に向けられた流体の流れの存在を必要とする。
【０００７】
ＷＯ２０１６／０５９３０２には、マイクロ流体システムにおいてマイクロドロップを取り扱う方法が記載されており、この方法は、マイクロドロップをキャピラリトラップ内に捕捉するステップと、マイクロドロップまたはそれらの環境を少なくとも部分的にゲル化するステップとを含んでいる。キャピラリトラップは、捕捉されるマイクロドロップの直径よりも大きいその深さにいくつかのマイクロドロップを収容することができる。しかしながら、マイクロドロップ、特に捕捉されたものの深さ方向の操作は制限される。
【０００８】
ＵＳ２０１５／０２５８５４３は、異なる流体を接触させてそれらの間の反応を得ることを可能にし、この反応の動力学の分析を可能にする方法を提案している。そこに開示されているマイクロ流体回路は、マイクロドロップを一度に１つずつ、キャピラリトラップとして機能するキャビティに入れることができる。体積の異なる２つのマイクロドロップを接触させて８字型のキャビティに入れることができる。それぞれの８の字のループに対応する２つの捕捉ゾーンの寸法は、そこに収容されるマイクロドロップの寸法に対応する。これらの異なる捕捉ゾーンの間には、キャビティの形状に関連したエネルギー障壁がある。たとえば、右側から供給されたマイクロドロップは、８の字型のキャビティのため、右側の捕捉ゾーンに残る。
【０００９】
ＵＳ２０１０／０１９０２６３には、２つの基板を分離する中空領域を有する液滴のアクチュエータが記載されている。これらの基板は、液滴を中空領域に輸送するための電極を含む。アクチュエータの目的は、これらの中空領域に気泡を形成して保持することである。
【００１０】
非特許文献５および６には、マイクロチャネル内の流体の流れにさらされたマイクロドロップの捕捉に関連した物理学が記載されている。捕捉力は、トラップの形状およびサイズ、マイクロチャネルの深さ、マイクロドロップのサイズ、ならびに存在する流体の物理的および物理化学的特性、例えば粘度、表面張力などに由来し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２９５０５４４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／０５９３０２号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０２５８５４３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１０／０１９０２６３号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｅ．  Ｆｒａｄｅｔ，  Ｃ．  ＭｃＤｏｕｇａｌ，  Ｐ．  Ａｂｂｙａｄ，  Ｒ．  Ｄａｎｇｌａ，  Ｄ．  ＭｃＧｌｏｉｎ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  「Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｒａｉｌｓ  ａｎｄ  ａｎｃｈｏｒｓ  ｗｉｔｈ  ｌａｓｅｒ  ｆｏｒｃｉｎｇ  ｆｏｒ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈｉｎ  ２Ｄ  ｄｒｏｐｌｅｔ  ａｒｒａｙｓ」  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  Ｖｏｌ．１１，  Ｎｏ．２４，  ｐｐ．４２２８−３４，  Ｄｅｃ．  ２０１１
【非特許文献２】Ｊ．  Ｔｕｌｌｉｓ，  Ｃ．Ｌ．  Ｐａｒｋ，  ａｎｄ  Ｐ．  Ａｂｂｙａｄ，  「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｕｓｉｏｎ  ｏｆ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｖｉａ  Ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ」  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  ２０１４
【非特許文献３】Ｅ．  Ｆｒａｄｅｔ，  Ｐ．  Ａｂｂｙａｄ，  Ｍ．Ｈ．  Ｖｏｓ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  「Ｐａｒａｌｌｅｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｕｓｉｎｇ  ｕｌｔｒａｌｏｗ  ｖｏｌｕｍｅｓ」  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  Ｖｏｌ．１３，  Ｎｏ．２２，  ｐｐ．４３２６‐３０，  Ｏｃｔ．  ２０１３
【非特許文献４】Ａ．Ｍ．  Ｈｕｅｂｎｅｒ，  Ｃ．  Ａｂｅｌｌ，  Ｗ．Ｔ．Ｓ．  Ｈｕｃｋ，  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  ａｎｄ  Ｆ．  Ｈｏｌｌｆｅｌｄｅｒ，「Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  ａｔ  Ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｐｉｃｏｌｉｔｅｒ  Ｖｏｌｕｍｅｓ」，  Ａｎａｌ  Ｃｈｅｍ．  ２０１１  Ｆｅｂ  １５；  ８３（４）：  １４６２−８
【非特許文献５】Ｄａｎｇｌａ，  Ｒ．，  Ｌｅｅ，  Ｓ．  ＆  Ｂａｒｏｕｄ，  Ｃ．Ｎ．「Ｔｒａｐｐｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｄｒｏｐｓ  ｉｎ  ｗｅｌｌｓ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｎｅｒｇｙ」  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．  １０７，  １２４５０１  （１−４）  （２０１１）
【非特許文献６】Ｙａｍａｄａ，  Ａ．，  Ｌｅｅ，  Ｓ．，  Ｂａｓｓｅｒｅａｕ，  Ｐ．  ＆  Ｂａｒｏｕｄ，  Ｃ．Ｎ．「Ｔｒａｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｏｆ  ｇｉａｎｔ  ｕｎｉｌａｍｅｌｌａｒ  ｖｅｓｉｃｌｅｓ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｗｅｌｌｓ」  Ｓｏｆｔ  Ｍａｔｔｅｒ  １０，  ２６−２８  （２０１４）
【非特許文献７】Ｅ．  Ｆｒａｄｅｔ，  Ｐ．  Ａｂｂｙａｄ，  Ｍ．Ｈ．  Ｖｏｓ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  「Ｐａｒａｌｌｅｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｕｓｉｎｇ  ｕｌｔｒａｌｏｗ  ｖｏｌｕｍｅｓ」  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  Ｖｏｌ．  １３，  Ｎｏ．  ２２，  ｐｐ．  ４３２６‐３０，  Ｏｃｔ．  ２０１３
【非特許文献８】Ｐａｎ，  Ｍ．，  Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，  Ｌ．，  Ｋｉｍ，  Ｍ．，  Ｘｕ，  Ｍ．，  Ｌｉｎ，  Ｅ．，  Ｄｅｒｄａ，  Ｒ．，  ＆  Ｔａｎｇ，  Ｓ．Ｋ．Ｙ．  （２０１４）  「Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｐｉｃｋｅｒｉｎｇ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ  Ｉｍｐｅｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ａｎｄ  Ｆｏｒｍ  Ｒｉｇｉｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ａｎｃｈｏｒａｇｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｃｅｌｌｓ」  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＆  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，  ６，  ２１４４６‐２１４５３
【非特許文献９】Ｓ．Ｌ．  Ａｎｎａ，  Ｎ．  Ｂｏｎｔｏｕｘ  ａｎｄ  Ｈ．Ａ．  Ｓｔｏｎｅ，  「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  ‘Ｆｌｏｗ−Ｆｏｃｕｓｉｎｇ’  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ」，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ８２，  ３６４  （２００３）
【非特許文献１０】Ｒ．  Ｓｅｅｍａｎｎ，  Ｍ．  Ｂｒｉｎｋｍａｎｎ，  Ｔ．  Ｐｆｏｈｌ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ，  「Ｄｒｏｐｌｅｔ  ｂａｓｅｄ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ」  Ｒｅｐ．  Ｐｒｏｇ．  Ｐｈｙｓ．，  Ｖｏｌ．７５，  Ｎｏ．１，  ｐ．０１６６０１，  Ｊａｎ．  ２０１２
【非特許文献１１】Ｖ．  Ｃｈｏｋｋａｌｉｎｇａｍ，  Ｓ．  Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｓｅｅｍａｎｎ，  「Ｓｅｌｆ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ  ｐａｉｒｗｉｓｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ  ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｂｙ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｓｔｅｐ  ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ」  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．９３，  Ｎｏ．２５，  ｐ．２５４１０１，  ２００８
【非特許文献１２】Ｇ．Ｆ．  Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  ａｎｄ  Ｓ．Ｌ．  Ａｎｎａ，  「Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｄｒｏｐｌｅｔ  ｓｔｒｅａｍｓ」  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｄ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  Ｖｏｌ．４０，  Ｎｏ．１９，  ｐｐ．Ｒ３１９‐Ｒ３３６，  Ｏｃｔ．  ２００７
【非特許文献１３】Ｒ．  Ｄａｎｇｌａ，  Ｓ．Ｃ．  Ｋａｙｉ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  「Ｄｒｏｐｌｅｔ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ  ｄｒｉｖｅｎ  ｂｙ  ｇｒａｄｉｅｎｔｓ  ｏｆ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ」  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  Ｕ．Ｓ．Ａ．，  Ｖｏｌ．  １１０，  Ｎｏ．３，  ｐｐ．８５３‐８，  Ｊａｎ．  ２０１３
【非特許文献１４】Ａ．  Ｆｕｎｆａｋ，  Ｒ．  Ｈａｒｔｕｎｇ，  Ｊ．  Ｃａｏ，  Ｋ．  Ｍａｒｔｉｎ，  Ｋ．Ｈ．  Ｗｉｅｓｍｕｌｌｅｒ，  Ｏ．Ｓ．  Ｗｏｌｆｂｅｉｓ，  ａｎｄ  Ｊ．Ｍ．  Ｋｏｈｌｅｒ，  「Ｈｉｇｈｌｙ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｄｏｓｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｄｒｕｇ−ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ｂｙ  ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ  ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｆｌｏｗ」  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，  Ｂ  Ｃｈｅｍ．，  Ｖｏｌ．１４２，  Ｎｏ．１，  ｐｐ．６６‐７２，  ２００９
【非特許文献１５】Ｅ．  Ｆｒａｄｅｔ，  Ｃ．  ＭｃＤｏｕｇａｌ，  Ｐ．  Ａｂｂｙａｄ，  Ｒ．  Ｄａｎｇｌａ，  Ｄ．  ＭｃＧｌｏｉｎ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  「Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｒａｉｌｓ  ａｎｄ  ａｎｃｈｏｒｓ  ｗｉｔｈ  ｌａｓｅｒ  ｆｏｒｃｉｎｇ  ｆｏｒ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈｉｎ  ２Ｄ  ｄｒｏｐｌｅｔ  ａｒｒａｙｓ」  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  Ｖｏｌ．１１，  Ｎｏ．２４，  ｐｐ．４２２８‐３４，  Ｄｅｃ．  ２０１１
【非特許文献１６】Ｅ．  Ｆｒａｄｅｔ，  Ｐ．  Ａｂｂｙａｄ，  Ｍ．Ｈ．  Ｖｏｓ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  「Ｐａｒａｌｌｅｌ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｕｓｉｎｇ  ｕｌｔｒａｌｏｗ  ｖｏｌｕｍｅｓ」  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  Ｖｏｌ．１３，  Ｎｏ．２２，  ｐｐ．４３２６‐３０，  Ｏｃｔ．  ２０１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、捕捉されたマイクロドロップを容易に制御し、空間的に事前定義された方法で捕捉することを可能にするマイクロドロップを処理する方法が必要とされている。マイクロドロップの連続的操作を可能にする方法もまた必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
＜Ｉ．第１の態様‐操作方法＞
この目的のために、本発明の第１の態様によれば、本発明は、第１の捕捉ゾーンと第２の捕捉ゾーンとを有するキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システムにおいて少なくとも１つの第１のマイクロドロップおよび少なくとも１つの第２のマイクロドロップを操作する方法であって、
（ｉ）第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップと、からなるステップを含み、
第１および第２の捕捉ゾーンは、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップが互いに接触するように配置され、
第１および第２の捕捉ゾーンは、第１および第２の捕捉ゾーンによって同一の第１または第２の液体マイクロドロップに及ぼされ得る捕捉力が異なるように構成されている、方法を提案する。
【００１５】
「マイクロ流体システム」とは、少なくとも１つの製品の輸送を伴うシステムであって、少なくとも１つの部分に、一方の端部から反対側の端部まで直線で測定される少なくとも１つの寸法が１ミリメートル未満である部分を含むシステムを意味する。
【００１６】
「マイクロドロップ」とは、１μＬと同等またはそれ未満、より好ましくは１０ｎＬと同等またはそれ未満の体積を有するドロップを意味する。マイクロドロップは液体、気体または固体であり得る。
【００１７】
「キャピラリトラップ」とは、マイクロ流体システム内を循環する１つまたは複数のマイクロドロップの一時的または永久的な固定化を可能にする、マイクロ流体システムの空間ゾーンを意味する。キャピラリトラップは、１つまたは複数のレリーフ、特に中空のレリーフによって、および／またはマイクロドロップと接触する表面の１つまたは複数の局所的修飾、特にマイクロドロップの内容物の少なくとも一部との表面の親和性の１つまたは複数の修飾によって形成され得る。
【００１８】
「第１および第２の捕捉ゾーンによって同一の第１または第２の液体マイクロドロップに加えられ得る捕捉力が異なる」とは、第１のマイクロドロップが第１の捕捉ゾーンのみに捕捉される場合、第２の捕捉ゾーンがこの同一の第１のマイクロドロップに対して及ぼす捕捉力と異なる捕捉力を有するキャピラリ現象によって保持されることを意味する。したがって、最小の捕捉力を及ぼす捕捉ゾーンから第１のマイクロドロップを解放することはより容易である。同じ論法が第２のマイクロドロップにも適用され得る。捕捉ゾーンの捕捉力は、捕捉されるマイクロドロップの特にその形状、マイクロドロップと接触するその表面、および／または特性、特に寸法に依存する。
【００１９】
キャピラリトラップが、マイクロドロップの１つに及ぼす捕捉力が異なる２つのゾーンを有することにより、捕捉されるマイクロドロップの選択性および空間的選択性の両方を有し、特に第１のマイクロドロップが第２の捕捉ゾーンを占有すること、すなわち、第２のマイクロドロップがこの第２の捕捉ゾーンに捕捉されることを妨げることを避けることが可能となる。これは、複数の第１および第２のマイクロドロップがマイクロ流体システムに導入されるときに特に有利である。
【００２０】
第１および第２のマイクロドロップが接触することにより、それらが相互作用するかまたは融合することが可能となる。
好ましくは、第１のマイクロドロップは、第２の捕捉ゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力より大きい捕捉力で第１の捕捉ゾーン内に捕捉される。したがって、第１のマイクロドロップは、第１の捕捉ゾーンによって捕捉されるのが好ましい。
【００２１】
変形例として、第２のマイクロドロップは、第１の捕捉ゾーンによって第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力より小さい捕捉力で、第２の捕捉ゾーン内に捕捉される。この場合、第１および第２のマイクロドロップは、マイクロ流体システムにおいて順に導入および捕捉されることが好ましい。
【００２２】
好ましくは、第２のマイクロドロップがマイクロ流体システム内の第２の捕捉ゾーンによって捕捉される前に、第１のマイクロドロップがマイクロ流体システム内の第１の捕捉ゾーンによって捕捉される。したがって、第２のマイクロドロップが導入されるときに、第１の捕捉ゾーンはすでに第１のマイクロドロップによって占有されているため、第１の捕捉ゾーンを占有することはできない。
【００２３】
第２の捕捉ゾーンの捕捉力より大きく、第１の捕捉ゾーンの捕捉力と同等またはそれ未満の連行力が、ステップ（ｉ）で第１のマイクロドロップに加えられ得る。例えば、第２の捕捉ゾーンの形状は、第２のゾーンの捕捉力が連行力よりも小さくなるように選択される。言い換えれば、マイクロドロップには、第２の捕獲ゾーンによる捕獲に対抗する連行のための流体力学的な力が及ぼされる。マイクロドロップを運搬する流体によって及ぼされる抗力は、マイクロドロップのサイズおよび瞬間的な形状、流体の物理的および物理化学的特性（粘度、表面張力など）ならびに流速に依存し得る。第１のドロップは第１の捕捉ゾーンにのみ捕捉される。
【００２４】
連行力は、少なくとも部分的に以下のものによって加えられ得る。
‐マイクロ流体システムを流れる流体の配向された流れ。特に、マイクロドロップシステムは、流体の配向された流れによってマイクロ流体システム内を移動させることができ、マイクロドロップは、好ましくは、非混和性であり、流体の流れは、特に、第１のマイクロドロップが第１の捕捉ゾーンによってのみ捕捉されるような流量および方向を有する。移動する流体が第１のドロップに及ぼす力は、第１のドロップが第２の捕捉ゾーンに捕捉されることを防止する。
‐第１のマイクロドロップが自体の重量によってマイクロ流体システムの傾斜に沿って動かされる重力。したがって、マイクロ流体システムの傾斜に起因する第１のマイクロドロップが第１の捕捉ゾーンに到達する速度に応じて、第１のマイクロドロップは第１の捕捉ゾーンによって保持されるかまたは保持されない。
‐第１のマイクロドロップの表面張力を最小にする傾向。特に、マイクロ流体システムは、第１のマイクロドロップを動かす起伏、特にキャピラリトラップに向かってより広がる溝を含むことができる。
【００２５】
好ましくは、第２のマイクロドロップには、第１のマイクロドロップに関して記載されたような、第２の捕捉ゾーンの捕捉力と同等またはそれ未満の連行力が及ぼされる。流体の配向された流れによって第２のマイクロドロップに連行力が及ぼされる場合、第１の捕捉ゾーンに捕捉された第１のマイクロドロップに流体の流れが及ぼす力は、第１のマイクロドロップを第１の捕捉ゾーンから取り出すのに不十分であることが好ましい。
【００２６】
第２のマイクロドロップに対する連行力が流体の配向された流れによって及ぼされる場合、流体は、第２のマイクロドロップが、特に流体の流れの方向に対して第１の捕捉ゾーンの上流に配置された、流れの方向に対して特定の方向を有する第２の捕捉ゾーンにのみ捕捉されるように配向され得る。
【００２７】
マイクロドロップは、流体の流れによって複数の捕捉ゾーンに運ばれ、捕捉ゾーンにランダムに導かれ、かつエネルギーの観点から捕捉ゾーンの中で最も有利な場所を自然に占有することが好ましい。マイクロドロップは自力で捕捉ゾーンに留まる。このようにマイクロドロップをランダムに配置することにより、多数のマイクロドロップを同時に捕捉することが可能となり、スクリーニング能力が向上する。
【００２８】
実施形態において、本方法は、以下のステップを含む：
‐キャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップが第１のゾーンに捕捉され続けるように、第１のゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ１が、流れ（すなわち、マイクロドロップを運ぶ流体の配向された流れ）によって第１のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ１より大きく、抗力Ｆｔ１がＦ１とＦ２との間にあり、Ｆ２がキャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力を表す、ステップと、
‐次いで、キャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第２のゾーンに第２のマイクロドロップを装填する間に、流れによって第２のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ２がＦ２とＦ３との間にあり、Ｆ３が好ましくはＦ１未満であり、Ｆ３がキャピラリトラップの第２のゾーンによって第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力である、ステップと、
を含む。
【００２９】
［マイクロドロップ］
好ましくは、第１の捕捉ゾーンが第１のマイクロドロップに及ぼす捕捉力は、それが第２のマイクロドロップに及ぼす捕捉力とは異なり、第２の捕捉ゾーンが第２のマイクロドロップに及ぼす捕捉力は、それが第１のマイクロドロップに及ぼす捕捉力とは異なる。実際、捕捉力は捕捉ゾーンの形状と関連して捕捉されるマイクロドロップの形状にも依存する。これにより、第１および第２のマイクロドロップの順次の捕捉が容易になる。
【００３０】
好ましくは、第１の捕捉ゾーンは、それが第２のマイクロドロップに及ぼす捕捉力より大きい捕捉力を第１のマイクロドロップに及ぼす。これにより、第２のマイクロドロップが第１のマイクロドロップを追い出して取って代わるのを防ぐことができる。
【００３１】
第１および第２のマイクロドロップは異なり得、特に異なるサイズであってよく、特に、第１のマイクロドロップは、第２のマイクロドロップより大きいサイズおよび／またはより大きい体積である、かつ／または異なる内容物を有する。これは、第１の捕捉ゾーンが第２のマイクロドロップに及ぼす力より大きい捕捉力を第１のマイクロドロップに及ぼすことを保証する。その結果、第１の捕捉ゾーンには単一のマイクロドロップのみが存在する。
【００３２】
第１の捕捉ゾーンは、１つまたは複数の第１のマイクロドロップを捕捉することができる。
第２の捕捉ゾーンは、１つまたは複数の第２のマイクロドロップを捕捉することができる。
【００３３】
変形として、第１および第２のマイクロドロップは、それらの特性のうちの少なくとも１つ、特に粘度および／または界面張力および／または少なくとも１つの捕捉ゾーンの特定のコーティングとの親和性において異なる。
【００３４】
好ましくは、第１の捕捉ゾーンは第１のマイクロドロップのみを捕捉し、かつ／または第２の捕捉ゾーンは第２のマイクロドロップのみを捕捉する。特に：
‐上から見た捕捉されたときの第１のマイクロドロップの最大寸法は、上から見た第１の捕捉ゾーンの最大寸法と同等またはそれより大きく、かつ／または
‐上から見た捕捉されたときの第２のマイクロドロップの最大寸法は、上から見た第２の捕捉ゾーンの最大寸法と同等またはそれより大きく、かつ／または
‐捕捉されたときに、第１のマイクロドロップは、第１の捕捉ゾーンの体積の少なくとも７０％、より好ましくは８０％、さらに好ましくは９０％を満たし、かつ／または
‐捕捉されたときに、第２のマイクロドロップは、第２の捕捉ゾーンの体積の少なくとも７０％、より好ましくは８０％、さらに好ましくは９０％を満たし、かつ／または
‐捕捉されたときに、第１のマイクロドロップの体積は、第１の捕捉ゾーンの体積と同等またはそれより大きいため、第１のマイクロドロップは第１の捕捉ゾーンの外側に部分的に広がり、かつ／または
‐捕捉されたときに、第２のマイクロドロップの体積は、第２の捕捉ゾーンの体積と同等またはそれより大きいため、第２のマイクロドロップは第２の捕捉ゾーンの外側に部分的に広がる。
【００３５】
第１のマイクロドロップまたは第２のマイクロドロップの１つは、空気のマイクロバブルであり得る。
【００３６】
［複数の第２および／または第１の捕捉ゾーン］
キャピラリトラップは複数の第２の捕捉ゾーンを含むことができ、ステップ（ｉｉ）は、第２の捕捉ゾーン当たり１つの第２のマイクロドロップを捕捉することからなり、第１および第２の捕捉ゾーンは、第２のマイクロドロップの各々が第１または第２のマイクロドロップの少なくとも１つと接触するように配置される。
【００３７】
キャピラリトラップは複数の第１の捕捉ゾーンを含むことができ、ステップ（ｉ）は、第１の捕捉ゾーン当たり１つの第１のマイクロドロップを捕捉することからなり、第１および第２の捕捉ゾーンは、第１のマイクロドロップの各々が第２のマイクロドロップまたは第１のマイクロドロップの少なくとも１つと接触するように配置される。
【００３８】
好ましくは、各第２のマイクロドロップは、第１のマイクロドロップまたはそれらの各々に結合されている。
「結合されている」とは、各第２のマイクロドロップが、前記第１のマイクロドロップと直接接触しているか、または前記第１のマイクロドロップとそれ自体が接触している別の第２のマイクロドロップもしくは一連の第２および／または第１のマイクロドロップと接触していることを意味する。
【００３９】
「一連のマイクロドロップ」とは、互いに接して直線または曲線を形成している複数のマイクロドロップを意味する。
第２のマイクロドロップは全て、前記キャピラリトラップに捕捉された少なくとも１つの第１のマイクロドロップと接触していてもよい。
【００４０】
少なくとも２つの第２の捕捉ゾーンは、それらが前記第２の液体マイクロドロップの１つに及ぼす捕捉力が異なるように構成され得る。少なくとも２つの第２の捕捉ゾーンによって捕捉される第２のマイクロドロップは、それらの特性の少なくとも１つ、特にそれらの最大寸法に関して異なり得る。
変形例として、キャピラリトラップの全ての第２の捕捉ゾーンは同一である。
【００４１】
［複数のキャピラリトラップ］
マイクロ流体システムは、各々が第１の捕捉ゾーンと第２の捕捉ゾーンとを含む複数のキャピラリトラップを備えてよく、ステップ（ｉ）は、各キャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉することからなり、ステップ（ｉｉ）は、各キャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉することからなり、複数のキャピラリトラップの各キャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、前記キャピラリトラップに捕捉された第１および第２のマイクロドロップが互いに接触するように配置される。
各キャピラリトラップは、上述の特徴のうちの１つ以上を含み得る。
【００４２】
マイクロ流体システムのすべてのトラップは、それぞれ、前記キャピラリトラップに捕捉された第１および第２のマイクロドロップが互いに接触するように配置された第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを含み得る。
【００４３】
変形例として、マイクロ流体システムのキャピラリトラップのうちのいくつかだけが、それぞれ、前記キャピラリトラップに捕捉された第１および第２のマイクロドロップが互いに接触するように配置された第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを含む。
【００４４】
本方法は、第１または第２の捕捉ゾーンのうちの１つにガス、特に空気のマイクロバブルを捕捉することからなるステップを含み得る。これにより、その捕捉ゾーンを休止状態にすることができる。実際、ガスのマイクロバブルの存在により、第１または第２のマイクロドロップはその捕捉ゾーンに捕捉されない。
【００４５】
［流体の配向された流れ］
ステップ（ｉｉ）は、第１の方向を有する流体の流れの影響下で、第２の捕捉ゾーンのうちの１つまたはいくつかに第２のマイクロドロップを捕捉することからなるサブステップ（ｉｉ’）と、第２の方向を有する流体の流れの影響下で、第２の捕捉ゾーンの別の１つまたはいくつかに第２のマイクロドロップを捕捉することからなるサブステップ（ｉｉ’’）とを含み得、第１および第２の流体の流れは異なる方向である。
【００４６】
ステップ（ｉｉ’）および（ｉｉ’’）の第２のマイクロドロップは、特にそれらの特性および／または内容物のうちの少なくとも１つによって異なり得る。ステップ（ｉｉ’）および（ｉｉ’’）の第２の捕捉ゾーンは同一であり得る。
【００４７】
したがって、流体の流れの方向を選択することによって、２つの捕捉ゾーンのうちの１つに選択的にマイクロドロップを捕捉することが可能であり、これにより、互いに接触するマイクロドロップの所定の空間的配置が可能になる。次いで、特にコンビナトリアルケミストリの文脈において、第１のマイクロドロップを、制御された方法で、別々の第２のマイクロドロップと接触させることが可能である。ゲルを含むマイクロドロップでは、融合後に制御された形状および組成のマイクロドロップが得られるように、キャピラリトラップ内のゲルマイクロドロップの空間的配置を制御することも可能である。
【００４８】
［融合］
本方法は、第１のマイクロドロップと、第２の捕捉ゾーンまたはそれらの各々に捕捉された第２のマイクロドロップまたはそれらの各々とを融合することからなるステップ（ｉｉｉ）を含み得る。このような融合は、特に、２つのマイクロドロップの内容物を混合することを可能にする。
【００４９】
前記融合は選択的であってよく、すなわち、例えば、参照により内容が組み込まれる非特許文献７に記載されているような赤外線レーザ、キャピラリトラップのレベルに配置されたアドレス可能な電極、または機械波を使用することによって、後者と融合させたい第１のマイクロドロップと接触している１つまたは複数の第２のマイクロドロップを選択することができる。
【００５０】
変形例として、マイクロドロップの融合は非選択的であり、すなわち、特にこの融合を促進する製品をキャピラリトラップの環境に加えること、または、機械波、圧力波、温度変化もしくは電場などの外部の物理的刺激の印加によって、キャピラリトラップの第２のマイクロドロップの全てが第１のマイクロドロップと同時に融合する。
【００５１】
［第２のマイクロドロップの解放］
変形例として、ステップ（ｉｉｉ）は、キャピラリトラップの外側の第２の捕捉ゾーンに捕捉された１つまたは少なくとも１つの第２のマイクロドロップを移動させることからなる。ステップ（ｉｉｉ’）は、１つまたは複数の第２のマイクロドロップに、第２の捕捉ゾーンの捕捉力よりも大きい連行力を及ぼすように構成された流体の方向を有する流れを印加することからなり得、前記流体の流れは、１つまたは複数の第１のマイクロドロップに第１の捕捉ゾーンの捕捉力と同等またはそれ未満の連行力を及ぼすように構成されているため、１つまたは複数の第１のマイクロドロップは第１の捕捉ゾーンに捕捉されたままである。
【００５２】
このステップでは、第２の捕捉ゾーンから１つまたは複数の第２のマイクロドロップを移動させることが可能であり、キャピラリトラップは、その向きにより、流体の流れが第２の捕捉ゾーンに異なる連行力を及ぼすように構成され、この方法は、少なくとも１つの他の捕捉ゾーンから少なくとも１つまたは複数の第２のマイクロドロップを移動させるように流体の流れの方向を変更することからなるステップ（ｉｖ）を含むことが好ましい。これは第２のマイクロドロップの選択的解放を可能にする。したがって、特に第１のマイクロドロップと１つまたは複数の第２のマイクロドロップとの間の相互作用のために、１つまたは複数の第２のマイクロドロップに変更、例えば内容物の変更が施され、次いで分析のために解放されるように十分な定義された時間にわたって、第１のマイクロドロップおよび１つまたは複数の第２のマイクロドロップは互いに接触され得る。これにより、マイクロドロップの融合の前にプロトコルのエラーが発生した場合に、第２のマイクロドロップを他の第２のマイクロドロップに変更することが可能となる。
【００５３】
［第３のマイクロドロップ］
この方法は、ステップ（ｉｉｉ）または（ｉｉｉ’）の後に、第１および第３のマイクロドロップが互いに接触するように、第２のマイクロドロップをもはや有しない１つまたは複数の第２の捕捉ゾーンに第３のマイクロドロップを捕捉することからなるステップ（ｖ）を含み得る。第３のマイクロドロップは、第２のマイクロドロップと同一でも異なっていてもよい。第２のマイクロドロップについて上述したように、第３のマイクロドロップは、第１の捕捉ゾーン内に捕捉されたマイクロドロップと融合されるかまたは解放され得る。ステップ（ｖｉ）は数回繰り返されてもよい。これにより、例えば以下のことが可能となる。
‐第１または第２のマイクロドロップの内容物を順に希釈する、
‐第１の捕捉ゾーンに捕捉された１つまたは複数の第１のマイクロドロップの内容物に追加の試薬を供給する、
‐第１の捕捉ゾーンに捕捉された細胞を含む１つまたは複数の第１のマイクロドロップの培地を数回更新する、
‐病原体または病気の細胞を含む１つまたは複数の第１のマイクロドロップに、所与の時間間隔で、医薬品を供給して治療のための薬量を評価する、または、
‐いくつかの細胞層を有する微小組織を形成するために、細胞を数回供給する。
【００５４】
［キャピラリトラップの解放］
本方法は、特に、マイクロドロップに及ぼされる捕捉力よりも大きい連行力を及ぼす流体の流れを用いて、キャピラリトラップ内に存在する全てのマイクロドロップをキャピラリトラップの外側に移動させることからなるステップ（ｖｉ）を含み得る。このようなステップはマイクロドロップを分析のために解放することを可能にする。
本方法は、マイクロ流体システムの状態を測定することからなるステップを含み得る。この測定は、ドロップの融合および／または解放の前および／または後に実行され得る。
【００５５】
好ましくは、得られた１つまたは複数の最終的なマイクロドロップは、それらの内容物を識別する手段、特に多数のビーズもしくは粒子の存在による、多様な色もしくは形状の存在による、および／または第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップの１つに含まれる化合物の初期濃度に比例する比色もしくは蛍光シグナルによる標識を含み得る。
上記の方法は、以下に記載されるマイクロ流体システムを用いて実施され得る。
【００５６】
［追加のステップ］
本方法は、以下の追加のステップを含み得る：
‐インキュベーション、および／または
‐特にイメージング、比色法、蛍光法、分光法（ＵＶ、ラマン）または温度測定による観察または測定。
【００５７】
これらのステップは、マイクロドロップの融合の前および／または後に実施され得る。
観察または測定のステップは、融合の前および／または後に各マイクロドロップの内容物を決定すること、および例えば融合の後に生じた変化を決定することを可能にし得る。
観察ステップは、例えば、融合の前に様々なマイクロドロップをマッピングするために異なるマイクロドロップのライブラリを使用することに関して特に有用である。
【００５８】
＜ＩＩ．マイクロ流体装置＞
本発明はまた、特に、特許請求の範囲に記載の方法を実施するためにマイクロドロップを捕捉するためのマイクロ流体装置に関し、該装置は、第１の捕捉ゾーン内に捕捉された第１のマイクロドロップと第２の捕捉ゾーン内に捕捉された第２のマイクロドロップとがキャピラリトラップ内で互いに接触するように配置された第１の捕捉ゾーンと第２の捕捉ゾーンとを有するキャピラリトラップを含み、第１の捕捉ゾーンによって、および第２の捕捉ゾーンによって、同一の第１または第２の液体マイクロドロップに及ぼされ得る捕捉力が異なり得るように第１および第２の捕捉ゾーンが構成されている。
【００５９】
１つのマイクロドロップに加えられる捕捉力が異なる２つのゾーンをキャピラリトラップが有するという事実は、特に第１のマイクロドロップが第２の捕捉ゾーンを占有して第２のマイクロドロップが第２の捕捉ゾーンに捕捉されることを妨げることを避けるために、捕捉されたマイクロドロップの選択性およびマイクロドロップの空間的に事前定義された方法での両方の捕捉を有することを可能にする。これは、マイクロ流体システムに複数の第１および第２のマイクロドロップが導入されたときに特に当てはまる。
第１および第２のマイクロドロップが接触していることにより、それらが相互作用することまたは容易に融合することを可能にする。
【００６０】
［捕捉ゾーン］
第１および第２の捕捉ゾーンは好ましくは空洞である。空洞の形態の捕捉ゾーンの使用は、マイクロドロップの操作、特にそれらを捕捉および／または解放することを容易にする。
第１および第２の捕捉ゾーンは分離されていてよい。
変形例として、第１および第２の捕捉ゾーンは結合されている。
【００６１】
キャピラリトラップは、上から見たときに回転対称性を欠くことが好ましい。この異方性により、空間的に事前定義された方法でマイクロドロップを捕捉することが可能となる。
好ましくは、第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンは、上から見たときに並んで配置されている。
【００６２】
第１および第２の捕捉ゾーンは、それらの寸法の少なくとも１つが異なることが好ましい。特に、第１および第２の捕捉ゾーンは異なる高さを有し、特に第１の捕捉ゾーンは第２の捕捉ゾーンよりも高く、または第１および第２の捕捉ゾーンは上から見たときに異なる形状であり、特に第１の捕捉ゾーンは第２の捕捉ゾーンよりも大きな断面を有する。捕捉力の差は、捕捉ゾーンのサイズ、特に上から見たときの高さまたは断面と少なくとも部分的に関連する。
「捕捉ゾーンの高さ」とは、断面におけるマイクロ流体システムの捕捉ゾーンの平均高さを意味する。
【００６３】
第２の捕捉ゾーンは、第１の捕捉ゾーンに近づく少なくとも一方向において広がり得る。これにより、第２のマイクロドロップを第１のマイクロドロップの方向に案内して接触させ続けることが可能になる。実際には、その表面エネルギーを最小にするために、第２のマイクロドロップは、第２の捕捉ゾーンに沿ってより大きな寸法を有するゾーンに向かって移動する傾向にある。
【００６４】
上から見たときに、第２の捕捉ゾーンは第１の捕捉ゾーンに近づくにつれて広くなり得る。好ましくは、発散角αは、第２のマイクロドロップがそれを画定する２つの対向する壁と常に接触しているような角度である。第２の捕捉ゾーンは、ゼロではない発散角α、特に１０°から１２０°の間で広がり得る。第２の捕捉ゾーンは、ほぼ三角形または切頭三角形の形状を有し得る。
【００６５】
第２の捕捉ゾーンは、第１の捕捉ゾーンの方向に増加する高さを有し得る。
好ましくは、第２の捕捉ゾーンの高さは、第１の捕捉ゾーンの最大寸法と同等またはそれ未満、より好ましくは第１の捕捉ゾーンの最大寸法の半分と同等またはそれ未満である。第２の捕捉ゾーンの高さが制限されていることによって、第２のマイクロドロップが捕捉されるのを妨げるまで第２の捕捉ゾーンによって流体の動線が乱されるのを回避することを可能にする。
【００６６】
第１の捕捉ゾーンの高さは、第１の捕捉ゾーンの体積が第１のマイクロドロップの体積と同等またはそれより大きくなるようなものであり得る。これは、高い捕捉力を有する第１の捕捉ゾーンを有することを可能にし、この場合、第１のマイクロドロップは、特に凹状の下部界面を有するようにわずかに変形し、沈降後に封止された要素を接触させて例えば細胞のクラスタを形成してスフェロイドを形成することを促進し得る。
【００６７】
［複数の第２および／または第１の捕捉ゾーン］
キャピラリトラップは、捕捉された各第２のマイクロドロップが、キャピラリトラップ内に捕捉された第１または第２のマイクロドロップの少なくとも１つと接触するように配置された複数の第２の捕捉ゾーンを含み得る。
【００６８】
キャピラリトラップは、捕捉された各第１のマイクロドロップが、キャピラリトラップ内に捕捉された１つもしくは複数の第２のマイクロドロップまたは第１のマイクロドロップの少なくとも１つと接触するように配置された複数の第１の捕捉ゾーンを含み得る。
【００６９】
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、各第２のマイクロドロップが第１のマイクロドロップの１つまたはそれらの各々と結合されるように配置される。
第１および第２の捕捉ゾーンは、第２のマイクロドロップがすべて前記キャピラリトラップ内に捕捉された少なくとも１つの第１のマイクロドロップと接触するように配置されてもよい。
【００７０】
少なくとも２つの第２または第１の捕捉ゾーンは、それらが第２の液体マイクロドロップの１つに及ぼす捕捉力が異なるように構成されてもよい。少なくとも２つの第２の捕捉ゾーンによって捕捉された第２のマイクロドロップは、それらの特性の少なくとも１つ、特にそれらの最大寸法に関して異なり得る。
変形例として、キャピラリトラップのすべての第２の捕捉ゾーンは同一である。
【００７１】
［複数のキャピラリトラップ］
好ましくは、本装置は、好ましくはキャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンに捕捉された第２のマイクロドロップが前記キャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに捕捉された第１のマイクロドロップと接触するように配置された第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンをそれぞれ含む複数のキャピラリトラップを備える。
【００７２】
各キャピラリトラップは、上述の特徴のうちの１つ以上を含み得る。
装置のすべてのキャピラリトラップは、それぞれが少なくとも１つの第１の捕捉ゾーンと少なくとも１つの第２の捕捉ゾーンとを含み得る。
【００７３】
変形例として、いくつかのキャピラリトラップは、それぞれが少なくとも１つの第１の捕捉ゾーンと少なくとも１つの第２の捕捉ゾーンとを含み、いくつかのキャピラリトラップは単一の捕捉ゾーンのみを含み、単一の第１のマイクロドロップを捕捉することを可能にする。単一の捕捉ゾーンを含むこれらのキャピラリトラップは、実験の間に対照として機能し得る。
【００７４】
装置は、１平方センチメートル当たり少なくとも１０個のキャピラリトラップ、より好ましくは１平方センチメートル当たり少なくとも１００個のキャピラリトラップを備え得る。多数のキャピラリトラップは、特にがん治療の場合、コンビナトリアルケミストリを行うこと、医薬品のスクリーニングを行うこと、タンパク質結晶化を研究すること、化学種の滴定を行うこと、または特にがん治療の場合に治療を個別化することを可能にする。
【００７５】
少なくとも２つのキャピラリトラップは異なってもよい。例えば、本装置は、ｎ個の第２の捕捉ゾーンを含む第１のキャピラリトラップと、ｐ個の第２の捕捉ゾーンを含む第２のキャピラリトラップとを備え、ｎは、ｐとは異なる。この種のキャピラリトラップは、第２のマイクロドロップと第１のマイクロドロップとの融合後に、異なる濃度および／またはサイズのドロップを有する第１の捕捉ゾーンに捕捉されたマイクロドロップを提供することができる。マイクロ流体システムは、いくつかの濃度および／またはサイズのマイクロドロップ、特に濃度および／またはサイズの勾配を有するマイクロドロップを生成するために、異なる量の第２の捕捉ゾーンを有する２つより多くのキャピラリトラップを有し得る。異なる濃度を有する得られたマイクロドロップは、タンパク質結晶化の研究、化学種の滴定の実施、または特に癌の場合の治療の個別化のためのコンビナトリアルケミストリの分野で有用なマイクロドロップのパネルを形成することができる。
【００７６】
変形例として、キャピラリトラップは全て同一である。
本装置は、捕捉チャンバを有するチャネルを備えてもよく、１つまたは複数のキャピラリトラップは捕捉チャンバ内にある。
【００７７】
＜ＩＩＩ．第２の態様‐操作方法＞
第２の態様によれば、本発明は、少なくとも２つの異なる方向に分配された複数のキャピラリトラップを含む捕捉チャンバを有するチャネルを備えるマイクロ流体システム内の複数の第１のマイクロドロップおよび複数の第２のマイクロドロップを操作する方法に関し、各キャピラリトラップは第１の捕捉ゾーンと第２の捕捉ゾーンとを有し、前記方法は、
（ｉ）各キャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）各キャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップと、
かなるステップを含み、１つの同じキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップがキャピラリトラップ内で互いに接触するように配置され、キャピラリトラップはそれぞれが異方性形状を有する。
【００７８】
キャピラリトラップが複数存在することにより、同時に第１および第２のマイクロドロップの複数の対を形成することが可能になる。別々の対の第１および第２のマイクロドロップは、異なっても同一であってもよい。
キャピラリトラップが異方性であることにより、マイクロドロップが捕捉ゾーンによって捕捉されると、マイクロドロップは予め定められた空間的位置を有することが可能となる。
【００７９】
好ましくは、各キャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼし得る捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
【００８０】
本方法は、少なくとも２つの異なる方向に分配された複数のキャピラリトラップを含む捕捉チャンバを有するチャンネルを備えるマイクロドロップを捕捉するためのマイクロ流体システムを使用して実施することができ、各キャピラリトラップは、同じキャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに捕捉された第１のマイクロドロップおよび第２の捕捉ゾーンに捕捉された第２のマイクロドロップが互いに接触するように配置された第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを有し、キャピラリトラップはそれぞれ異方性形状を有する。
【００８１】
好ましくは、各キャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼし得る捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様によるマイクロ流体システムに関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様によるマイクロ流体システムに適用することができる。
【００８２】
＜ＩＶ．第３の態様‐操作方法＞
第３の態様によれば、本発明はまた、第１の捕捉ゾーンと第２の捕捉ゾーンとを有するキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システムにおける少なくとも１つの第１のマイクロドロップおよび少なくとも１つの第２のマイクロドロップを操作する方法に関し、第２の捕捉ゾーンは第１の捕捉ゾーンに近づくにつれて少なくとも１つの寸法が広くなり、前記方法は、
（ｉ）第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップと、
からなるステップを含み、
１つの同じキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップがキャピラリトラップ内で互いに接触するように配置されている。
【００８３】
第２の捕捉ゾーンが第１の捕捉ゾーンに近づくにつれて少なくとも１つの寸法において広がることにより、捕捉する間に第２のマイクロドロップを第１のマイクロドロップに向けて案内し、第１のマイクロドロップと接触させ続けることを可能にする。実際には、その表面エネルギーを最小にするために、第２のマイクロドロップは、第２の捕捉ゾーンに沿ってより大きな寸法を有するゾーンに向かって移動する傾向がある。
【００８４】
第２の捕捉ゾーンは、好ましくは、第１の捕捉ゾーンに近づくにつれて、上から見てより広くなる。
第２の捕捉ゾーンは、１０°から１２０°の間の発散角αで広がり得る。
第２の捕捉ゾーンは、第１の捕捉ゾーンの方向に増加する高さを有し得る。
【００８５】
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼし得る捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
【００８６】
本方法は、同じキャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに捕捉された第１のマイクロドロップおよび第２の捕捉ゾーンに捕捉された第２のマイクロドロップが互いに接触するように配置され、第２の捕捉ゾーンが第１の捕捉ゾーンに近づくにつれて少なくとも１つの寸法において広がっている第１の捕捉ゾーンと第２の捕捉ゾーンとを有するキャピラリトラップを備えるマイクロドロップを捕捉するためのマイクロ流体システムを用いて実施することができる。
【００８７】
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼし得る捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様によるマイクロ流体システムに関連して上述した１つ以上の特徴は、本発明のこの態様によるマイクロ流体システムに適用することができる。
【００８８】
＜Ｖ．第４の態様‐細胞アセンブリ方法＞
第４の態様によれば、本発明はまた、第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システムにおける第１の細胞を含む少なくとも１つの第１のマイクロドロップおよび第２の細胞を含む少なくとも１つの第２のマイクロドロップの細胞アセンブリ方法に関し、前記方法は、
（ｉ）第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、１つの同じキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップがキャピラリトラップ内で互いに接触するように配置されている、ステップと、
（ｉｉｉ）第１のマイクロドロップと第２のマイクロドロップを融合させて第１および第２の細胞の接着による微小組織を形成するステップと、
からなるステップを含む。
【００８９】
そのような方法は、インビボで遭遇する条件を非常に忠実に模倣するため、制御された構成を用いてインビトロで微小組織を作製することを可能にし得る。実際、体内では、器官のレベルでの機能の再形成を最適に再現することが重要であるという特定のアーキテクチャに従って、異なる細胞型がしばしば組織内に配置されている。制御された構成を有するこの三次元培養は、患者への移植を目的として使用され得る。例えば、グルカゴン産生アルファ細胞およびインスリン産生ベータ細胞を培養して、糖尿病を治療するために患者の膵臓に移植することができるランゲルハンス島を作り出すことが可能である。同様に、肝細胞および星状細胞は、肝移植の状況において組み合わせることができる。
【００９０】
ステップ（ｉｉ）は、第１の細胞の凝集後、特に第１の細胞同士の接着によって形成される第１のスフェロイドの形成後に実施することができる。第１のスフェロイドを含む第１のマイクロドロップが液体である場合、２つのマイクロドロップの融合後、第２の細胞は第１のマイクロドロップの内容物と混合され、その後沈降して第１のスフェロイドが直接得られる。第２の細胞が第２のスフェロイドを形成する時間がある前にステップ（ｉｉｉ）が行われる場合、それらは最初に第１のマイクロドロップにおいて第１のスフェロイドの表面上に沈降した後に堆積され得る。
【００９１】
ステップ（ｉｉｉ）は、第２の細胞の凝集後、特に第２の細胞の接着によって形成される第２のスフェロイドの形成後に実施され得る。したがって、第１および第２のスフェロイドは互いに融合され得る。
従って得られた微小組織の構成は実験条件に依存する。
【００９２】
本方法は、第１のマイクロドロップのゲル化の追加のステップを含んでもよく、前記ステップはステップ（ｉｉｉ）の前、好ましくはステップ（ｉｉ）の前に行われる。これにより、細胞を区画化することが可能になる。実際、スフェロイドを含む第１のマイクロドロップが、第２のマイクロドロップの到着前にゲル化された場合、含まれる第２の細胞は、融合後、第１のスフェロイドと直接接触することができなくなる。例えば哺乳動物細胞は、０．９重量％のアガロースマトリックスを通過することができない。第１および第２の細胞は、パラクリン経路によってのみ互いに通じることができる。
【００９３】
第１および第２の細胞は異なる細胞型であり得る。
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼす捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
本方法は、前述の態様によるマイクロ流体システムの１つを使用して実行され得る。
【００９４】
＜ＶＩ．第５の態様‐細胞培養方法＞
第５の態様によれば、本発明はまた、細胞培養物を含有する少なくとも１つの第１のマイクロドロップおよび培養培地を含有する少なくとも１つの第２のマイクロドロップのマイクロ流体システムにおける細胞培養の方法に関し、マイクロ流体システムは、第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップを備え、前記培養方法は、
（ｉ）第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップがキャピラリトラップ内で互いに接触するように、１つの同じキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンが配置されている、ステップと、
（ｉｉｉ）第１のマイクロドロップを第２のマイクロドロップと融合させて、第１のマイクロドロップで行われた細胞培養の培地を更新するステップと、
からなるステップを含む。
【００９５】
例えば第１のマイクロドロップで細胞を培養することを可能にするために、培地の逐次注入によって数回更新することが可能となる。
第２のマイクロドロップは、医薬品の投与の断続的な性質をモデル化するために試験されるべき活性成分を含み得る。例えば、哺乳動物細胞のスフェロイドを含有するドロップは、試験されるべき活性成分、特に医薬品を含有するマイクロドロップと６時間毎に融合され得る。
【００９６】
この方法は、ステップ（ｉｉｉ）の後に、ステップ（ｉｉ）および（ｉｉｉ）を繰り返すことからなるステップ（ｉｖ）を含み、第１のマイクロドロップで行われた細胞培養物の培地がさらに更新される。
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼす捕捉力が異なるように構成される。
【００９７】
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
本方法は、前述の態様によるマイクロ流体システムの１つを使用して実行され得る。
【００９８】
＜ＶＩＩ．第６の態様‐ゲル化マイクロドロップの形成方法＞
第６の態様によれば、本発明は、第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システムにおいて、液体形態である第２のゲル化培地の少なくとも１つの第２のマイクロドロップおよび第１のゲル化培地の少なくとも１つの第１のマイクロドロップの多層ゲル化マイクロドロップを形成する方法に関し、前記方法は、
（ｉ）第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）第１の捕捉ゾーンにおいて第１のゲル化培地をゲル化するステップと、
（ｉｉｉ）第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、１つの同じキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップがキャピラリトラップ内で互いに接触するように配置されている、ステップと、
（ｉｖ）第１のマイクロドロップと第２のマイクロドロップを融合するステップと、
からなるステップを含む。
【００９９】
これにより、可変の形状および／または機械的性質、例えば多孔性および／または剛性、および／または化学的性質、例えば組成および／または濃度を有する複雑なゲルマイクロドロップを形成することが可能となる。
本方法は、ステップ（ｉｖ）の前または後に行われ、第２のゲル化培地をゲル化することからなるステップ（ｖ）を含み得る。
【０１００】
ステップ（ｖ）がステップ（ｉｖ）の後に行われる場合、ゲル化は、第１のマイクロドロップ上に第２のゲルの外層を形成することが可能となる。これにより、半径方向に可変の機械的性質および／または化学的性質を有する複雑なゲルマイクロドロップを形成することが可能になる。これらのゲルのマイクロドロップは、その分化がゲルの剛性によって制御される幹細胞と共に使用することができる。異なる細胞型を含む異なるヒドロゲルの層を有するゲルのマイクロドロップはまた、美容試験において皮膚の異なる層をモデル化することを可能にし得る。コラーゲンコアおよび十分に小さい孔を有するアガロース外層を有するマイクロドロップは、ニューロンのスフェロイドを作製するために使用され得、その軸索投射のみが外層の孔を介して抽出され得る。
【０１０１】
ステップ（ｖ）がステップ（ｉｖ）の前に行われる場合、第２のゲル化培地は第２の捕捉ゾーンにおいてゲル化される。これにより、半径方向に可変の形状、および／または機械的および／または化学的性質を有する複雑なゲルマイクロドロップを形成することが可能になる。形成されたマイクロドロップはその後、融合前の第１および第２のマイクロドロップの形状および配置を維持する。したがって、異なる捕捉ゾーンの配置、形状、および数によって、最終的なマイクロドロップの形状を直接制御することが可能になる。この種のマイクロドロップは複雑な形状をモデル化することを可能にする。マイクロドロップの制御された形状は、マイクロドロップの識別子としても役立ち得る。
【０１０２】
ステップ（ｖ）は、第２の捕捉ゾーンに捕捉するステップ（ｉｉｉ）の前または後に行われてもよい。
ステップ（ｉｉ）は、第１の捕捉ゾーンに捕捉するステップ（ｉ）の前または後に行われてもよい。
【０１０３】
本方法は、好ましくは、ステップ（ｉｉｉ）から（ｖ）を繰り返すことからなるステップ（ｖｉ）を含む。
第１および第２のゲル化培地は異なってもよい。
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼし得る捕捉力が異なるように構成される。
【０１０４】
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
本方法は、前述の態様によるマイクロ流体システムの１つを使用して実行され得る。
【０１０５】
＜ＶＩＩＩ．第７の態様‐細胞封入方法＞
第７の態様によれば、本発明はまた、第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システム内に少なくとも１つの第１のマイクロドロップおよび少なくとも１つの第２のマイクロドロップを封入する方法に関し、第１のマイクロドロップおよび第２のマイクロドロップの一方はゲル化培地を含み、他方は複数の細胞を含む。前記方法は、
（ｉ）第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップと第２のマイクロドロップがキャピラリトラップ内で互いに接触するように、１つの同じキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンが配置されている、ステップと、
（ｉｉｉ）第１のマイクロドロップを第２のマイクロドロップと融合するステップと、
（ｉｖ）ゲル中に複数の細胞を封入するためにゲル化培地をゲル化するステップと、
からなるステップを含む。
【０１０６】
この方法は、生物ヒドロゲル中に封入されたスフェロイドを得ることを特に可能にする。実際、制御された方法でマイクロドロップ中にスフェロイドを形成することができるようにするためには、スフェロイドを形成する間に液滴の内容物を保持することが可能でなければならない。アガロースは感熱性ヒドロゲルであるため、このプロトコルに非常に適している。アガロースは３７℃で液体であり、そして次に４℃で３０分後に凝固し、そして３７℃に戻した後に凝固状態を維持する。しかしながら、哺乳動物細胞はアガロースに付着することができず、そしてそれを消化することもできない。したがって、このマトリックスは体内で遭遇する細胞外マトリックスとは大きく異なる。例えばＩ型コラーゲン、フィブロネクチン、Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）またはゼラチンなどのヒドロゲルの使用は、自然条件のより良好なシミュレーションのためには好ましいかもしれない。しかしながら、それらのゲル化を制御することはより困難である。例えば、Ｉ型コラーゲンは、細胞培養にとって好ましい条件（低温または酸性ｐＨ）では長時間液体に保つことができない。細胞が互いに接着してスフェロイドを形成するのではなく、細胞を捕捉した後に急速にゲル化されるコラーゲンのドロップに細胞が封入されている場合、細胞はコラーゲンに接着してその繊維に沿って個々に移動する。
【０１０７】
この問題は、前述の方法によって解決することができる。実際に、細胞は、スフェロイドを形成するように、第１の捕捉ゾーン内の第１の液体マイクロドロップに封入され得る。次いで、第２のマイクロドロップが供給されてもよく、これは第２の捕捉ゾーンに留まり、そして特に高濃度で上記の生物ヒドロゲルの１つを含む。これらの第２のマイクロドロップが捕捉されると、接触している第１および第２のマイクロドロップは直ちに融合され、依然として液体である生物ヒドロゲルはスフェロイドを含む第１のマイクロドロップと混合される。次いでゲル化が起こり、それによって、スフェロイドをインビボで遭遇する生物学的状態を表す細胞外マトリックス中にスフェロイドが封入される。
【０１０８】
ステップ（ｉｉ）は、第１の細胞の凝集後、特に第１の細胞同士の接着によって形成されたスフェロイドの形成後に実施されてもよい。
好ましくは、第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼす捕捉力が異なるように構成される。
【０１０９】
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
方法は、前述の態様によるマイクロ流体システムの１つを使用して実行され得る。
【０１１０】
＜ＩＸ．第８の態様‐希釈方法＞
第８の態様によれば、本発明はまた、第１の捕捉ゾーンおよびｎ個の第２の捕捉ゾーンを含む第１のキャピラリトラップと、第１の捕捉ゾーンおよびｐ個の第２の捕捉ゾーンを含む第２のキャピラリトラップとを備えるマイクロ流体システムにおける対象化合物の希釈方法に関する。ｎはｐとは異なり、前記方法は、
（ｉ）各第１の捕捉ゾーンに対象化合物を含む第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップが同じ濃度の対象化合物を有する、ステップと、
（ｉｉ）各第２の捕捉ゾーンに希釈化合物の第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、１つのキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、各第２のマイクロドロップが同じ第１または第２のキャピラリトラップの第１または第２のマイクロドロップの少なくとも１つと接触し、それにより第１および第２のキャピラリトラップの各々において、少なくとも１つの第２のマイクロドロップが同じ第１または第２のキャピラリトラップの第１のマイクロドロップと接触するように配置されている、ステップと、
（ｉｉｉ）第１および第２のキャピラリトラップにおいて異なる濃度のマイクロドロップを得るために、互いに接触している第１および第２のマイクロドロップを融合させるステップと、
からなるステップを含む。
【０１１１】
第１のドロップが一定の濃度で対象化合物を含む場合、濃度の空間勾配は、例えば希釈剤を含み得る第２のマイクロドロップとの融合後に得られ得る。このような方法では、同じ濃度のマイクロドロップから始めて、制御された異なる濃度のマイクロドロップのパネルを得ることが可能であり得る。これは、例えば、コンビナトリアルケミストリ、タンパク質結晶化の調査、化学種の滴定のためのその後の方法、または特にがんの場合の治療の個別化における応用のための異なる濃度のマイクロドロップのパネルを形成するために有利であり得る。
【０１１２】
好ましくは、各キャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼす捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
【０１１３】
この方法は、第１の捕捉ゾーンおよびｎ個の第２の捕捉ゾーンを含む第１のキャピラリトラップと、第１の捕捉ゾーンおよびｐ個の第２の捕捉ゾーンを含む第２のキャピラリトラップとを備える、マイクロドロップの希釈のためにマイクロ流体システムによって使用され得る。マイクロ流体システムにおいて、ｎはｐとは異なり、第１および第２のキャピラリトラップは、第２の捕捉ゾーンのそれぞれに捕捉された第２のマイクロドロップが、第１および第２のキャピラリトラップ内の対応する第１の捕捉ゾーンに捕捉された第１のマイクロドロップと接触するように構成される。
【０１１４】
好ましくは、各キャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼす捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様によるマイクロ流体システムに関連して上述した１つ以上の特徴は、本発明のこの態様によるマイクロ流体システムに適用することができる。
【０１１５】
＜Ｘ．第９の態様‐スクリーニング方法＞
第９の態様によれば、本発明はまた、複数のキャピラリトラップを備えるマイクロ流体システムにおいて、複数の第１のマイクロドロップを複数の第２のマイクロドロップとスクリーニングする方法に関し、各キャピラリトラップが第１の捕捉ゾーンおよび第２の捕捉ゾーンを有し、第１のマイクロドロップが、同一であるかまたは少なくともｙが異なる第１のマイクロドロップのパネルを形成し、第２のマイクロドロップが、少なくともｚが異なる第２のマイクロドロップのパネルを形成し、前記方法は、
（ｉ）各第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップと、
（ｉｉ）各第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、各キャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンが、前記キャピラリトラップ内に捕捉された第１および第２のマイクロドロップがそこで互いに接触するように配置されている、ステップと、
（ｉｉｉ）マイクロ流体システムにおいて、第１および第２のマイクロドロップの異なる可能な組み合わせのうちの１つの組み合わせにそれぞれ対応するマイクロドロップのパネルを得るために、各第１のマイクロドロップを接触している第２のマイクロドロップを融合させるステップと、
からなるステップを含む。
【０１１６】
このような方法は、単一のマイクロ流体システムにおける多数の反応条件の迅速なスクリーニングを可能にする。
マイクロドロップが反応の間に静的であるため、動的データを得ることがより容易になる。非常に少量のマイクロドロップの使用による化合物の経済的利点もある。
【０１１７】
第１のマイクロドロップのパネルは、少なくともそれらの含有量、特に対象の第１の化合物の濃度において異なるマイクロドロップを含んでもよい。
第２のマイクロドロップのパネルは、少なくともそれらの含有量、特に対象の第２の化合物の濃度において異なるマイクロドロップを含んでもよい。
【０１１８】
第１または第２のマイクロドロップは、本発明の第９の態様による方法によって得ることができる。
第１および第２の化合物は、互いに反応し、その初期濃度を最適化することが望ましい化合物であり得る。したがって、最良の結果を与える化合物の初期濃度を決定するために、少量で並行していくつかの反応を実施することが可能であろう。
【０１１９】
好ましくは、本方法は、ステップ（ｉｉｉ）の前に、観察または測定、特にイメージング、比色分析、蛍光測定、分光測定（ＵＶ、ラマン）または温度測定による追加のステップ（ｉｖ）を含む。そのようなステップは、異なるマイクロドロップの配置をマッピングすることを可能にする。
【０１２０】
好ましくは、本方法は、ステップ（ｉｉｉ）の後に、観察または測定、特にイメージング、比色測定、蛍光測定、分光測定（ＵＶ、ラマン）または温度測定による追加のステップ（ｖ）を含む。
【０１２１】
変形例として、第１のマイクロドロップのパネルはタンパク質を含み、第１のマイクロドロップは同一のものであり、そして第２のマイクロドロップのパネルはタンパク質結晶化を可能にする異なる濃度の溶液、特に食塩水を含む。本方法は、結晶化溶液の濃度によるタンパク質結晶化を研究することを可能にし得る。実際、最適な結晶化条件はタンパク質ごとに異なる。
【０１２２】
更なる変形例として、第１のマイクロドロップのパネルは化合物を含み、第１のマイクロドロップは同一であり、第２のマイクロドロップのパネルは異なる濃度の滴定種を含む。この応用は、高価であるかまたは少量入手可能である試薬のアッセイの場合に特に有利であり得る。
さらなる変形例として、第１のマイクロドロップのパネルは１つまたは複数の細胞を含み、第２のマイクロドロップはそれぞれ規定濃度でスクリーニングされる医薬品を含む。
【０１２３】
同様の構成で、肝細胞は第１のマイクロドロップでスフェロイドの形態で培養され、毒性を評価すべき医薬品を異なる濃度で含む第２のマイクロドロップが第２の捕捉ゾーンの各々に供給される。
マイクロドロップの融合から数日後の生存率の結果を分析することによって、細胞集団の半分を殺傷する濃度を決定することが可能である。
【０１２４】
本方法はまた、異なる抗生物質間の相互作用を評価することを可能にし得る。異なる濃度の抗生物質ＡおよびＢを有するマイクロドロップのパネルを形成するマイクロドロップを作成し、それらを細菌を含むマイクロドロップと融合させることが可能である。細菌を含有するマイクロドロップは、様々な濃度の細菌を有するマイクロドロップのパネルを形成し得る。これにより、単一の捕捉チャンバ内で３つの異なるパラメータ、すなわち抗生物質Ａの濃度、抗生物質Ｂの濃度および細菌の初期濃度を変えることが可能になる。
【０１２５】
マイクロ流体技術を使用することによって、非常に少量を使用することが可能であり、生検から得られる細胞などの希少なサンプルの状況において非常に有利であり得る。本システムは、例えば個別化医療およびがん治療の状況において使用され得る。このシステムを用いて、例えば第１のマイクロドロップのスフェロイドの形態で、生検を受けた患者からの腫瘍細胞を培養し、第２のマイクロドロップを供給することによってそれらを様々な活性物質に供することが可能である。細胞と活性物質を含むマイクロドロップの対を融合した後、単一のチップおよび生検から得た最小数の細胞を使用して、特定の患者にとってどの活性物質がどの濃度で最も有効であるかを決定することが可能である。
【０１２６】
好ましくは、同一のキャピラリトラップの第１および第２の捕捉ゾーンは、同じ第１または第２の液体マイクロドロップに対して第１および第２の捕捉ゾーンが及ぼす捕捉力が異なるように構成される。
本発明の前述の態様による方法または装置に関連して上述した１つまたは複数の特徴は、本発明のこの態様による方法に適用することができる。
方法は、前述の態様によるマイクロ流体システムのうちの１つを使用して実行され得る。
【０１２７】
本発明は、添付の図面を参照しながら、本発明の非限定的な実施形態の例に関する以下の説明を読むことでよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１Ａ】本発明によるキャピラリトラップの断面図を示す。
【図１Ｂ】図１ＡのキャピラリトラップのＩに沿った上面図である。
【図２】２つのマイクロドロップを捕捉した後の図１のキャピラリトラップの概略上面図である。
【図３】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図５Ａ】キャピラリトラップの変形例を断面図で示す。
【図５Ｂ】図５ＡのキャピラリトラップのＶに沿った上面図である。
【図６】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図７】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図８】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図９】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１０】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１１】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１２】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１３】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１４】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１５】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１６】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１７】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１８】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図１９】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２０】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２１】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２２】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２３】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２４】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２５】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２６】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２７】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２８】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図２９】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３０】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３１】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３２】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３３】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３４】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３５】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３６】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３７】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３８】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図３９】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４０】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４１】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４２】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４３】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４４】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの上から見た変形例である。
【図４５】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの断面の変形例である。
【図４６】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの断面の変形例である。
【図４７】マイクロドロップを有するキャピラリトラップの断面の変形例である。
【図４８】キャピラリトラップの断面における変形例を示す。
【図４９】上から見た捕捉チャンバを概略的に示す。
【図５０】上から見た捕捉チャンバの概略図である。
【図５１】キャピラリトラップの断面図である。
【図５２】本発明による方法の概略図である。
【図５３】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図５４】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図５５】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図５６】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図５７】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図５８】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図５９】本発明によるキャピラリトラップ内のマイクロドロップを操作する方法の変形例を示す。
【図６０】本発明の実施形態の例を示す。
【図６１】本発明の実施形態の例を示す。
【図６２】本発明の実施形態の例を示す。
【図６３】上から見たキャピラリトラップの変形例を示す。
【図６４】上から見たキャピラリトラップの変形例を示す。
【図６５】上から見たキャピラリトラップの変形例を示す。
【図６６】第１および第２のマイクロドロップに異なる捕捉力を及ぼす２つのゾーンを含むキャピラリトラップの例によるマイクロドロップの捕捉を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１２９】
本発明は、マイクロ流体システムにおいて少なくとも１つの第１および第２のマイクロドロップを操作するための方法に関する。
マイクロ流体システム５は上壁７および下壁８を備え、それらの間にマイクロドロップの循環のためのチャネル９および少なくとも１つのキャピラリトラップ１２を形成する。
【０１３０】
＜キャピラリトラップ＞
図１Ａおよび図１Ｂに示す例では、キャピラリトラップ１２は、マイクロ流体システムの断面において、マイクロドロップが収容され得る一定の高さの下壁８内に空洞を形成する。上から見ると、それは円形の第１の捕捉ゾーン１５を有し、それに隣接する三角形の第２の捕捉ゾーン１８を有する。
【０１３１】
第１および第２の捕捉ゾーン１５および１８は、特にそれらの形状の違いのために、マイクロドロップに異なる捕捉力を及ぼす。ここで、第１の捕捉ゾーン１５は、第２の捕捉ゾーン１８よりも大きな捕捉力を及ぼす。
【０１３２】
第１のマイクロドロップ２０がマイクロ流体システムに導入されると、このマイクロドロップに対して最大の捕捉力を有する捕捉ゾーン、この場合には第１の捕捉ゾーン１５に捕捉される。図２に示されているように、第２のマイクロドロップ２５が導入されると、空いている捕捉ゾーン、ここでは第２の捕捉ゾーン１８に捕捉される。
【０１３３】
図面において、第１のマイクロドロップ２０は黒で示され、第２のマイクロドロップ２５は透明で示されているが、これは２つのマイクロドロップの間の内容の特定の違いを表すものではない。
第１の捕捉ゾーン１５は、第１のマイクロドロップ２０が第１の捕捉ゾーンに捕捉されると、第１のマイクロドロップ２０の上から見た見かけの直径Ｄ１とほぼ等しい直径ａを有する。
【０１３４】
２つの捕捉されたマイクロドロップ２０および２５は、特に２つのマイクロドロップ２０および２５の直径に対して２つの捕捉ゾーン１５および１８の間の距離が小さいために互いに接触している。さらに、２つのマイクロドロップ２０および２５は、第２の捕捉ゾーン１８の三角形の形状によって接触し続ける。実際には、第２のマイクロドロップ２５は、第１の捕捉ゾーン１５の方向に互いに離れる第２の捕捉ゾーン１８の２つの対向する壁２７および２８と接触しており、その表面エネルギーを常に最小にするというその自然な傾向により、壁２７および２８の広がりの方向、すなわち第１の捕捉ゾーン、したがって第１のマイクロドロップ２０に向かって２つの対向する壁２７および２８の間で並進移動する。
【０１３５】
図１Ａおよび図２において、２つの壁２７および２８はそれらの間に約４５°に等しい発散角αを形成する。
図２に示す例では、第１のマイクロドロップ２０は、第２のマイクロドロップ２５の直径Ｄ２よりも大きい直径Ｄ１を有する。
【０１３６】
第２の捕捉ゾーン１８は、第１のマイクロドロップ２０に及ぼす捕捉力より大きい捕捉力を第２のマイクロドロップ２５に及ぼす。実際には、第２の捕捉ゾーンの設計は、マイクロドロップの直径にかかわらず同じであるが、第２のマイクロドロップ２５の直径は、第１のマイクロドロップ２０よりも第２の捕捉ゾーン１８の形状およびサイズにより良く適合する。しかしながら、それ以外は同じであり、第２のマイクロドロップ２５は第１のマイクロドロップ２０と同じ直径であり得る。
【０１３７】
変形例として、第１のマイクロドロップ２０および第２のマイクロドロップ２５は、それらの他の特性、特に表面状態、粘度または重量に関して互いに異なる。
【０１３８】
図３および図４に示す変形例として、キャピラリトラップ１０は、円形の第１の捕捉ゾーン１５および三角形の第２の捕捉ゾーン１８をそれぞれ形成する２つの並置された別々の空洞を備える。キャピラリトラップの２つの捕捉ゾーン１５および１８は、２つの捕捉されたマイクロドロップ２０および２５が互いに接触するように十分に近い。好ましくは、捕捉ゾーン１５および１８の重心間の距離ｅは、図４に示されるように、２つのマイクロの半径の合計ＳＲより短いか、または図３に示されるように等しい。
【０１３９】
変形例として、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１の捕捉ゾーンは六角形の形状であってよく、第１の捕捉ゾーン１５は第２の捕捉ゾーン１８の高さｈ２とは異なる高さｈ１を有してよく、特にｈ１はｈ２より大きい。第１の捕捉ゾーン１５は、第２の捕捉ゾーン１８よりも大きな捕捉力を発揮する。
【０１４０】
図６に示す変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は、ほぼ１０°に等しい小さな発散角αを有する長い三角形の形状を有し、これにより、一連の第２のマイクロドロップ２５、ここでは互いに接触している２つの第２マイクロドロップ２５ａおよび２５ｂを捕捉することが可能になる。第２の捕捉ゾーン１８は実際には２つの第２の捕捉ゾーン１８ａおよび１８ｂから構成されているため、それぞれ第２のマイクロドロップ２５ａおよび２５ｂを捕捉することができると考えることができる。この場合、第２のマイクロドロップ２５ａは、第２のマイクロドロップ２５ｂを介して第１のドロップ２０に結合されている。第２の捕捉ゾーン１８ａおよび１８ｂが第２のマイクロドロップ２５ａおよび２５ｂに及ぼす捕捉力は、それらの位置に応じて異なり得る。ここでは、第２の捕捉ゾーン１８ｂは、第１の捕捉ゾーン１５に最も近い第２のマイクロドロップ２５ｂに対してより強い捕捉力を及ぼす。しかしながら、第２の捕捉ゾーン１８の形状によっては、そうでない場合もある。
【０１４１】
図示されていない変形例として、２つの第２の捕捉ゾーン１８ａおよび１８ｂは、捕捉された第２のマイクロドロップ２５ａおよび２５ｂに同一の力を及ぼし得る。
図示されていない変形例として、キャピラリトラップは、第２のマイクロドロップの少なくとも１つを介して第１の捕捉ゾーンに捕捉された第１のマイクロドロップとそれ自体が接触している捕捉された一連の第２のマイクロドロップを形成するように構成される。
【０１４２】
したがって、捕捉されたマイクロドロップがすべて直接または他のマイクロドロップを介して互いに結合されるように構成された複数の捕捉ゾーンを含むより複雑な形状のキャピラリトラップを想定することが可能である。
【０１４３】
図７から図９に示す変形例として、キャピラリトラップ１２は、第２の捕捉ゾーン１８の１つによって捕捉された各第２のマイクロドロップ２５が第１の捕捉マイクロドロップ２０と接触するように第１の捕捉ゾーン１５の周りに分布する複数の同一の第２の捕捉ゾーン１８を有する。
図示されるように、第２の捕捉ゾーン１８は、第１の捕捉ゾーン１５の周りに一様に分布していてもよい。しかしながら、それ以外の場合もあり得る。
【０１４４】
図１０に示す変形例として、キャピラリトラップ１２は、第１の捕捉ゾーンによって捕捉された第１のマイクロドロップがそれぞれ少なくとも１つの他の第１のマイクロドロップと接触するように配置された複数の第１の捕捉ゾーン１５と、複数の第２の捕捉ゾーン１８とを有する。ここで、キャピラリトラップ１２は、２つの融合された第１の捕捉ゾーン１５と２つの第２の捕捉ゾーンを有し、第２の捕捉ゾーンは各第１の捕捉ゾーンに融合している。
【０１４５】
図１１に示す変形例として、キャピラリトラップ１２は、異なる形状の複数の第２の捕捉ゾーン１８ａおよび１８ｂを有することができる。第２の捕捉ゾーンは、異なる第２のマイクロドロップ２５ａおよび２５ｂを収容するように意図されていてもよい。例えば、図示のように、キャピラリトラップは、第１の捕捉ゾーン１５と１つの空洞を形成する第２の捕捉ゾーン１８ａと、第１の捕捉ゾーン１５から離れた第２の捕捉ゾーン１８ｂとを有する。第２の捕捉ゾーン１８ａおよび１８ｂは、全く同じマイクロドロップに異なる捕捉力を及ぼす。第２の捕捉ゾーン１８ａは、第２の捕捉ゾーン１８ｂによって捕捉された第２のマイクロドロップ２５ａよりも大きい直径を有する第２のマイクロドロップ２５ａを捕捉するためのものである。
【０１４６】
本発明は、上述したキャピラリトラップ１２の形状の例に限定されない。キャピラリトラップ１２は、特に必要とされる用途に応じて様々な形状を有することができる。考えられる形状を図１２から４５に示す。
【０１４７】
例えば、図１２に示すように、第１の捕捉ゾーン１５は多角形、特に正方形であってよく、第２の捕捉ゾーン１８は三角形であり、正方形の一辺に融合され得る。
図１３に示される変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は、第１の捕捉ゾーン１５を形成する正方形の角に融合される。
【０１４８】
図１４に示す変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は長方形、特に正方形である。
図１５に示されるように、第２の捕捉ゾーン１８は、第１の捕捉ゾーン１５の方向に広くなり、上面図で湾曲した輪郭を有する対向する壁２７および２８を有し、第２の捕捉ゾーン１８はその端部に向かって細くなり得る。
【０１４９】
図１６に示すように、キャピラリトラップ１２はハート型であり、ハート型の丸い突出部が２つの第１の捕捉ゾーン１５を形成し、ハート型の先端が第２の捕捉ゾーン１８を形成している。
図１７に示すように、第１の捕捉ゾーン１５は五角形の形状であってよく、第２の捕捉ゾーン１８は五角形の角から延びている。
【０１５０】
図１８に示すように、キャピラリトラップ１２は六角形の形状であってよく、第２の捕捉ゾーン１８は六角形の側面から延びている。
第１の捕捉ゾーン１５は、図１９に示すように正方形でも、図２０に示すように円形でもよく、第２の捕捉ゾーン１８は円形でもよい。
【０１５１】
変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は三角形の形状であるが、図２１に示すように、その角の１つによって第１の捕捉ゾーン１５に接合されている。したがって、第２の捕捉ゾーン１８は外側に広くなる。
【０１５２】
さらなる変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は、図２２に示されるように、多角形、特に六角形である。
さらなる変形例として、キャピラリトラップ１２は、図３３に示すように、第１の捕捉ゾーン１５の対向する角に融合された２つの第２の捕捉ゾーン１８を含むことができる。
【０１５３】
図２３に示すように、キャピラリトラップ１２は、楕円形の第１の捕捉ゾーン１５と、第１の捕捉ゾーンに融合されて楕円形の長側面から互いに反対側に延びる２つの三角形の第２の捕捉ゾーン１８とを有し得る。
【０１５４】
図３４に示す変形例として、第２捕捉ゾーン１８は、図１５と同じ形状である。
図２４に示すように、キャピラリトラップ１２は、第１の捕捉ゾーン１５の周囲に均一に分布せずそれらの間に間隔角度βを形成する２つの第２の捕捉ゾーン１８を有することができる。
【０１５５】
第１の捕捉ゾーン１５は長方形であってよく、正方形の第２の捕捉ゾーン１８は長方形の短辺によって第１の捕捉ゾーン１５に融着されている。第１のマイクロドロップ２０のサイズに応じて、第１の捕捉ゾーン１５は、図２５に示すように単一の第１のマイクロドロップ２０、または図２６に示すように複数の第１のマイクロドロップ２０を捕捉することができる。
【０１５６】
図２７に示される変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は、長方形の長辺の１つによって第１の捕捉ゾーン１５に融合されてもよい。
図２８に示されるように、第１の捕捉ゾーン１５は楕円形であり、第２の捕捉ゾーン１８はその長辺から始まって第１の捕捉ゾーンに融合されてもよく、または図２９に示されるようにその短辺によって融合されてもよい。
【０１５７】
キャピラリトラップは、図３０に示されるように、特にそれらのサイズにおいて少なくとも２つが異なる複数の第２の捕捉ゾーン１８を含むことができる。
図３１に示す例では、キャピラリトラップ１２は、そのベースが第１の捕捉ゾーン１５を形成し、ヘッドが第２の捕捉領域１８を形成するひょうたん形の形状を有する。
【０１５８】
図３２に示す変形例として、キャピラリトラップ１２は三角形の形状であり、より広い底部付近の部分が第１の捕捉ゾーン１５を形成し、頂点が第２の捕捉ゾーン１８を形成する。
【０１５９】
図３５に示す例では、第１の捕捉ゾーン１５は正方形であり、キャピラリトラップ１２は、それぞれが第１の捕捉ゾーン１５の角にそれらの角の１つによって融合された同一の正方形形状の２つの第２の捕捉ゾーン１８を有する。
【０１６０】
図３６から４１に示す例では、キャピラリトラップ１２は３つの第２の捕捉ゾーン１８を有し、第１および第２の捕捉ゾーン１５および１８はそれぞれ上述のすべての形状を有してもよい。
【０１６１】
図４２から４４に示す例では、キャピラリトラップ１２は、形状の異なる複数の第２の捕捉ゾーンを有する。例えば、図４２に示すように、第２の捕捉ゾーン１８ａの１つは三角形であり、他の第２の捕捉ゾーン１８ｂは長方形であり、長方形は複数の第２の捕捉ゾーンを形成して一連の第２のマイクロドロップ２５を捕捉するのに十分な長さであるか、または第２の捕捉ゾーンは上述の形状を有することができる。
【０１６２】
断面において、第１の捕捉ゾーン１５および第２の捕捉ゾーン１８は、それらの全幅にわたって一定の高さであり得る。
図４５に示す変形例として、第１の捕捉ゾーン１５は、断面において、空洞の底部に向かって傾斜する縁部を有する。
【０１６３】
図４６に示すさらなる変形例として、第２の捕捉ゾーン１８は、第１の捕捉ゾーンに向かって傾斜した壁を有する。これにより、特に、第２のマイクロドロップ２５を第１のマイクロドロップ２０と接触させ続けることが可能になる。
図４７に示すさらなる変形例として、第１および第２の捕捉ゾーンは少なくとも１つの傾斜した壁を有する。
【０１６４】
図４８に示す変形例として、キャピラリトラップ１２は、少なくとも部分的にマイクロ流体システムの上壁７の空洞によって形成されている。
変形例として、キャピラリトラップ１２は、少なくとも部分的にマイクロ流体システムの側壁の１つの空洞によって形成される。
図４７に示す変形例として、キャピラリトラップは、下壁８と上壁７の両方の空洞によって形成される。
【０１６５】
図６３から６５に示す変形例として、キャピラリトラップは異方性であり、同一の捕捉力を有する複数の捕捉ゾーンを含み、キャピラリトラップはその種々のゾーンにおいて同一の複数のマイクロドロップを捕捉することができる。例えば、図６１および６２に図示するように、キャピラリトラップ１２はほぼ三角形の形状であってよく、マイクロドロップのサイズに応じて、３つまたは４つの同一のマイクロドロップを捕捉し得る。図６３に示す変形例として、キャピラリトラップ１２は５つのアームを有する星形を有し、５個または６個の同一のマイクロドロップを捕捉することができる。
【０１６６】
＜マイクロ流体装置＞
マイクロドロップを循環させるためのチャネル９は、複数のキャピラリトラップ１２を含み得る。
特に、チャネル９は、図４９に示されるように、キャピラリトラップ１２がテーブルまたはマトリックスにおいて２つの空間方向に従って空間的に分配されている二次元捕捉チャンバ３０を含むことができる。この図において、キャピラリトラップ１２は複数のアレイの形態で互いに等間隔で配置されているが、そうでなくてもよい。それらは周期的またはそうでない任意のスキームに従って配置され得る。
【０１６７】
捕捉チャンバ３０内のキャピラリトラップ１２の数は、１チャンバ当たり１つのものから１平方センチメートル当たり数千の範囲であり得る。
キャピラリトラップ１２の重心間に画定される距離ｐは、捕捉されることが意図される最大のマイクロドロップのサイズと同等またはそれより大きく、特にキャピラリトラップの外側の壁７および８の間のチャネル内に閉じ込められた第１のドロップの上から見た見かけの直径と同等またはそれより大きいサイズであることが好ましく、例えば２０μｍから１ｃｍの間である。
【０１６８】
キャピラリトラップの数は、１ｃｍ２当たり２００と同等またはそれより多いキャピラリトラップ、より好ましくは１ｃｍ２当たり２０００と同等またはそれより多いキャピラリトラップであり得る。したがって、マイクロドロップの制御された組み合わせは、同じ捕捉チャンバ３０内で数百、さらには数万の捕捉において並行して実行され得る。
キャピラリトラップ１２は上記の通りであり得る。
キャピラリトラップ１２は全て同一であり得る。
【０１６９】
変形例として、少なくとも２つのキャピラリトラップ１２は、特にそれらの形状、サイズ、高さもしくは向き、または第１および第２の捕捉ゾーン１５および１８の数、形状、高さもしくは向きが異なり得る。これにより、キャピラリトラップ１２の機能として異なる条件を有することが可能となる。
【０１７０】
図示されていない変形例として、チャネル９は一次元的であり、その長さに沿って分配されたキャピラリトラップ１２のアレイを含むことができる。
本発明は、上述のマイクロ流体システムの形状に限定されない。マイクロ流体システムは、特に必要とされる用途に応じて、異なる形状を有することができる。
【０１７１】
＜マイクロドロップ＞
好ましくは、チャネル９は、マイクロドロップが混和しない流体で充填される。この流体は静止していても動いていてもよい。流体が動いているとき、流体の流れは好ましくは流体循環ライン（図示せず）に沿って配向され、流体入口３１から流体出口３２へと循環する。
【０１７２】
マイクロドロップは、例えば、油性液体中の水性マイクロドロップまたは水性液体中の油のマイクロドロップである。
好ましくは、第１および第２のマイクロドロップ２０および２５は、マイクロメートルのオーダー、特に２０から５０００μｍの間の直径Ｄ１およびＤ２を有する。
【０１７３】
第１のマイクロドロップ２０は、特にそれらのサイズおよび／またはそれらの組成に関して、第２のマイクロドロップ２５とは異なるのが好ましい。
第１のマイクロドロップ２０、または第２のマイクロドロップ２５は、それらの少なくとも一定数が異なるマイクロドロップのパネルを形成することができる。
【０１７４】
第１および／または第２のマイクロドロップ２０および２５は、接触している第１および第２のマイクロドロップ２０および２５の融合の前、最中および／または後にそれらを識別することを可能にする識別化合物を含み得る。１つまたは複数の識別化合物は、例えば、一定数のビーズもしくは粒子、様々な色もしくは形状の化合物、またはマイクロドロップ中のそれらの濃度に比例する比色または蛍光シグナルを発する化合物であり得る。異なる濃度の化合物および／または異なる化合物を含む第１のマイクロドロップのパネルおよび／または第２のマイクロドロップのパネルの場合には、捕捉チャンバに捕捉されたマイクロドロップをマッピングするために、捕捉チャンバ内の第１および／または第２のマイクロドロップの位置をその組成と関連付けることが可能である。
【０１７５】
変形例として、第１のマイクロドロップの識別化合物は、融合後に得られたマイクロドロップの識別を可能にするように、第２のマイクロドロップの１つまたは複数の識別化合物と相互作用する。例えば、マイクロドロップの融合は化学反応を引き起こす可能性があり、そのうちの少なくとも１つの生成物を識別することができる。
【０１７６】
好ましくは、チャネル９は界面活性剤を含有する流体で満たされる。界面活性剤は、マイクロドロップの安定化およびそれらの構成の再現性を可能にする。さらに、界面活性剤は、製造装置からキャピラリトラップへと運ばれる間またはキャピラリトラップ内で接触した場合のマイクロドロップの自発的融合を防ぐことを可能にする。
【０１７７】
水性マイクロドロップの場合、界面活性剤は、例えば、フッ素化油中のＰＥＧ−ｄｉ−Ｋｒｙｔｏｘまたは鉱油中のＳＰＡＮ（登録商標）８０から選択される化合物である。油のマイクロドロップの場合、界面活性剤は、例えばドデシル硫酸ナトリウムである。
【０１７８】
変形例として、マイクロドロップは他の手段によって安定化され、特にマイクロドロップはゲル化されてもよく、または非特許文献８に記載されているように両親媒性ナノ粒子の吸着によって安定化されてもよく、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０１７９】
＜操作方法＞
第１および第２のマイクロドロップを操作する方法の例を図５２に示す。
ステップ４０において、第１のマイクロドロップ２０が生成される。移動相においてこれらの第１のマイクロドロップを形成するための多くの方法がすでに提案されている。例えば、以下の方法の例が挙げられる：
ａ）例えばＳ．Ｌ．  Ａｎｎａ，  Ｎ．  Ｂｏｎｔｏｕｘ  ａｎｄ  Ｈ．Ａ．  Ｓｔｏｎｅ，  「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  ‘Ｆｌｏｗ−Ｆｏｃｕｓｉｎｇ’  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ」，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ８２，  ３６４  （２００３）（非特許文献９）に記載された「フローフォーカシング（ｆｌｏｗ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ）」と呼ばれる方法であって、参照により本明細書に組み込まれる。
ｂ）例えばＲ．  Ｓｅｅｍａｎｎ，  Ｍ．  Ｂｒｉｎｋｍａｎｎ，  Ｔ．  Ｐｆｏｈｌ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ，  ｉｎ  「Ｄｒｏｐｌｅｔ  ｂａｓｅｄ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ．」  Ｒｅｐ．  Ｐｒｏｇ．  Ｐｈｙｓ．，  Ｖｏｌ．  ７５，  Ｎｏ．  １，  ｐ．  ０１６６０１，  Ｊａｎ．  ２０１２（非特許文献１０）に記載された「段階乳化（ｓｔｅｐ  ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」と呼ばれる方法であって、参照により本明細書に組み込まれる。
ｃ）例えばＶ．  Ｃｈｏｋｋａｌｉｎｇａｍ，  Ｓ．  Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｓｅｅｍａｎｎ，  ｉｎ  「Ｓｅｌｆ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ  ｐａｉｒｗｉｓｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ  ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｂｙ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｓｔｅｐ  ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，」  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．  ９３，  Ｎｏ．  ２５，  ｐ．  ２５４１０１，  ２００８（非特許文献１１）に記載された「フローフォーカシング」および「段階乳化」の方法を組み合わせた方法であって、参照により本明細書に組み込まれる。
ｄ）例えばＧ．Ｆ．  Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  ａｎｄ  Ｓ．Ｌ．  Ａｎｎａ，  ｉｎ  「Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｄｒｏｐｌｅｔ  ｓｔｒｅａｍｓ，」  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｄ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  Ｖｏｌ．  ４０，  Ｎｏ．  １９，  ｐｐ．  Ｒ３１９‐Ｒ３３６，  Ｏｃｔ．  ２００７（非特許文献１２）に記載された「Ｔジャンクション（Ｔ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）」と呼ばれる方法であって、参照により本明細書に組み込まれる。
ｅ）例えばＲ．  Ｄａｎｇｌａ，  Ｓ．Ｃ．  Ｋａｙｉ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｎ．  Ｂａｒｏｕｄ，  ｉｎ  「Ｄｒｏｐｌｅｔ  ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ  ｄｒｉｖｅｎ  ｂｙ  ｇｒａｄｉｅｎｔｓ  ｏｆ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ，」  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  Ｕ．Ｓ．Ａ．，  Ｖｏｌ．  １１０，  Ｎｏ．  ３，  ｐｐ．  ８５３‐８，  Ｊａｎ．  ２０１３（非特許文献１３）に記載された「閉込め勾配（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）」と呼ばれる方法であって、参照により本明細書に組み込まれる。または
ｆ）例えばＡ．  Ｆｕｎｆａｋ，  Ｒ．  Ｈａｒｔｕｎｇ，  Ｊ．  Ｃａｏ，  Ｋ．  Ｍａｒｔｉｎ，  Ｋ．Ｈ．  Ｗｉｅｓｍｕｌｌｅｒ，  Ｏ．Ｓ．  Ｗｏｌｆｂｅｉｓ，  ａｎｄ  Ｊ．Ｍ．  Ｋｏｈｌｅｒ，  ｉｎ  「Ｈｉｇｈｌｙ  ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｄｏｓｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｄｒｕｇ−ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ｂｙ  ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ  ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｆｌｏｗ，」  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，  Ｂ  Ｃｈｅｍ．，  Ｖｏｌ．  １４２，  Ｎｏ．  １，  ｐｐ．  ６６‐７２，  ２００９（非特許文献１４）に記載された「マイクロ分割フロー（ｍｉｃｒｏ−ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｆｌｏｗｓ）」の方法であって、制御された異なる比率の２つの溶液を、マイクロ流体システムの外の機能のレベルで混合して、不混和相によって分離されたマイクロリットルのドロップを形成し、次にこれらのドロップを例えば傾斜を含むマイクロ流体システムに注入することによってマイクロドロップに分割する方法であって、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１８０】
これらの方法は、ほぼ等しい寸法の複数のマイクロドロップを形成することを特に可能にする。得られるマイクロドロップの寸法は、マイクロドロップの形成パラメータ、特に装置内の流体の循環速度および／または装置の形状を変更することによって制御することができる。
【０１８１】
第１のマイクロドロップ２０は、方法と同じマイクロ流体システムまたは異なる装置で製造され得る。後者の場合、第１のマイクロドロップ２０は、マイクロ流体システムに注入される前に、１つまたは複数の外部容器に貯蔵され得る。これらの第１のマイクロドロップ２０は、全て同一であってもよく、またはそれらのうちのいくつかは異なる組成、濃度および／またはサイズのものであってもよい。
【０１８２】
これらの第１のマイクロドロップ２０の形成後、第１のマイクロドロップは流体の流れによる連行によって、および／またはチャネル９のレールの形態の傾斜もしくは起伏によって、キャピラリトラップ１２に運ばれ得る。いずれの場合においても、レールを追加することにより、例えば、非特許文献１５に記載されるように、赤外レーザの使用と組み合わせて選択的にキャピラリトラップ１２の充填を最適化することが可能となる。
【０１８３】
マイクロドロップの製造がマイクロ流体システムの外部で行われる場合、それらは、例えば製造システムと捕捉システムとを接続する管を介して直接、またはシリンジを用いた吸引および注入によって、貯蔵容器からマイクロ流体システムに輸送され得る。
【０１８４】
第１のマイクロドロップ２０は、それらが受ける連行力が第１のマイクロドロップ２０に対する第１の捕捉ゾーン１５の捕捉力よりも小さくなるように、マイクロ流体システムにおいて連行される。次に、ステップ４２において、特に第１の捕捉ゾーン１５において、第１のマイクロドロップ２０がキャピラリトラップ１２に捕捉される。連行流が第１のマイクロドロップ２０に及ぼす連行力が第２の捕捉ゾーン１８の捕捉力よりも大きい場合、第１のマイクロドロップは、空の第２の捕捉ゾーン１８に捕捉されない。
【０１８５】
そうでなければ、特にトラップおよび液滴の大きさが適切であるならば、第１のマイクロドロップ２０は第２の捕捉ゾーン１８に捕捉され得る。次いで、例えば流体の流速を増大させることによって、または流体の流れがない場合にはステップ４４において流体の流れを追加することによって、第１のマイクロドロップ２０のすべてに加えられる連行力を増大させることによって第２の捕捉ゾーンからそれらを除去することが可能である。
【０１８６】
変形例として、第１のマイクロドロップ２０は、例えばＷＯ２０１６／０５９３０２に記載されている「キャピラリトラップ内のドロップの破壊」と呼ばれる方法によって形成することができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。この場合、第１マイクロドロップ２０は第１の捕捉ゾーン１５内に直接形成される。
【０１８７】
ステップ４６において、第２のマイクロドロップ２５が生成される。このステップはステップ４４の後に示されているが、それは事前に行われてもよい。第２のマイクロドロップ２５は、第１のマイクロドロップ２０に関連して上述したように生成されてマイクロ流体システムに導入され得る。
【０１８８】
第２のマイクロドロップ２５は、それらが受ける連行力が第２のマイクロドロップ２５に対する第２の捕捉ゾーン１８の捕捉力よりも小さくなるように、マイクロ流体システムにおいて連行される。次に、ステップ４８において、第２の捕捉ゾーン１８に第２のマイクロドロップ２５が捕捉される。第２のマイクロドロップ２５が流体の流れによって連行されるときに、流体の流れは、第１のマイクロドロップが捕捉され続けるように、第１の捕捉ゾーン１５に捕捉された第１のマイクロドロップ２０に対して、好ましくは第１のマイクロドロップ２０に対する第１の捕捉ゾーン１５の捕捉力と同等またはそれ未満の連行力を及ぼす。
【０１８９】
各段階において、本方法は、システムの状態を初期測定するステップを含み得る。この測定は単純なイメージング、または例えば比色、蛍光、分光（ＵＶ、ラマン）または温度測定であり得る。この測定は、上記のような識別化合物を含む異なる第１および／または第２のマイクロドロップ２０のパネルを使用することに関して特に有用であり得る。
【０１９０】
いくつかのマイクロドロップが同一のトラップ内で接触しているとき、ステップ５０において、それらの内容物を混合するために制御された方法でそれらを融合させることが可能である。この融合は選択的であってもなくてもよい。
【０１９１】
マイクロ流体システム、特に捕捉チャンバ３０内で接触しているすべてのマイクロドロップを融合させるために、捕捉チャンバは界面活性剤を含まない流体で灌流される。マイクロ流体システムの流体中の界面活性剤の濃度は減少し、それにより界面における界面活性剤の吸着の平衡を脱着の方へシフトさせることが可能となる。マイクロドロップは安定化効果を失い、接触しているマイクロドロップと自発的に融合する。
【０１９２】
変形例として、マイクロ流体システムは不安定化剤を含む流体で灌流される。不安定化剤は、水性マイクロドロップの場合には、例えば、フッ素化油中の１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ‐ペルフルオロオクタン‐１‐オールである。
【０１９３】
さらなる変形例として、マイクロ流体システム、特に捕捉チャンバ３０内で接触している全てのマイクロドロップは、機械波、圧力波、温度変化または電場などの外部からの物理的刺激を加えることによって融合される。図５０に示されるように、接触しているすべてのマイクロドロップを融合させるために、捕捉チャンバの両側に電極３５が配置され得る。
【０１９４】
マイクロドロップを選択的に融合するために、非特許文献１６に記載されるように、赤外レーザを使用してよく、または図５１に示すように捕捉ゾーン間のマイクロドロップの界面のレベルで局在化電極３７を活性化させてもよく、１つまたは複数の点にまたは機械波を集中させてもよい。
【０１９５】
本発明は、上述の融合の例に限定されない。接触している２つのマイクロドロップ間の界面を不安定化することを可能にする任意の方法が、マイクロドロップを融合するために使用され得る。
【０１９６】
次いで、得られたマイクロドロップの状態を測定すること、および／またはそれをリアルタイムで観察することが可能である。これは、例えば、化学反応または生化学反応の動態を研究することを可能にする。
【０１９７】
＜選択的捕捉＞
１つまたは複数のキャピラリトラップ１２が複数の第２の捕捉ゾーン１８を有する場合、第２のマイクロドロップ２５に及ぼされる連行力の方向およびセンスに対する１つまたは複数の第２の捕捉ゾーン１８の位置は、選択的捕捉を実施することを可能にする。
【０１９８】
図５３に示すように、２つの第２の捕捉ゾーン１８ｍと１８ｖが第１の捕捉ゾーン１５の両側に配置され、加えられる連行力の方向に並んでいるキャピラリトラップの場合を考える。ステップ４４に従って第１の捕捉ゾーン１５のレベルに第１のマイクロドロップ２０を捕捉した後、ステップ４８ａに従って第２のマイクロドロップ２５ｍに方向Ｆ１に向けられた連行力が供給される。第２の捕捉ゾーン１８ｍおよび１８ｖにおける捕捉力が十分に小さい場合、方向Ｆ１に関して捕捉された第１のマイクロドロップ２０の上流に位置する第２の捕捉ゾーン１８ｍにのみ第２のマイクロドロップ２５ｍが捕捉される。下流の第２の捕捉ゾーン１８ｖが同一であっても、第１のマイクロドロップ２０を迂回する第２のマイクロドロップ２５の循環ラインは第２の捕捉ゾーン１８ｖを避けるため、第２のマイクロドロップ２５ｍに関する状況は異なる。さらに、第２のマイクロドロップ２５ｍを上流に捕捉し続けることは、接触し得る捕捉された第１のマイクロドロップ２０が存在することによって促進される。上流に第２のマイクロドロップ２５ｍを捕捉した後、ステップ４８ｂに従って、第２のマイクロドロップ２５ｖにＦ１と反対の方向Ｆ２に向けられた連行力を加えて、マイクロドロップ２５ｖの１つを第２の捕捉ゾーン１８ｖ捕捉することが可能である。
【０１９９】
図５４に示すように、例えば、１つまたは複数の第２の捕捉ゾーン１８に別の異なる第２のマイクロドロップ２５を捕捉するために、第２のマイクロドロップ２５に及ぼされる連行力の方向およびセンスに対する１つまたは複数の第２の捕捉ゾーン１８の位置を使用して選択的解放を実行することも可能である。前述のキャピラリトラップの場合を考えると、ステップ４８ａにおいて、第２の捕捉ゾーン１８ｍおよび１８ｖにおける捕捉力が、第２のマイクロドロップ２５ｍに及ぼされる連行力の方向に関係なく十分強力である場合、ステップ５２に従って下流に捕捉された第２のマイクロドロップ２５ｍを選択的に解放するために、方向Ｆ３に向けられた連行力が加えられた場合に方向Ｆ３に関して上流の第２のマイクロドロップ２５ｍは下流よりもより保持されるという事実が利用され得る。実際には、第２のマイクロドロップ２５ｍは変形して第１の捕捉ゾーン１５に捕捉された第１のマイクロドロップ２０に支えられ得るので、下流の第２のマイクロドロップ２５ｍを解放するよりもそれを解放するために強い力が必要である。そして、解放された第２の捕捉ゾーン１８ｖに、ステップ４８ｂにおいて既に捕捉された第２のマイクロドロップ２５ｍとは異なる第２のマイクロドロップ２５ｖを捕捉することが可能となる。
【０２００】
＜マイクロドロップ捕捉の時系列の例＞
縦軸に流体力学的抗力と比較した捕捉力の強度、横軸に時間を示す図６６に示す実施形態の例では、２つの捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップについて、方法は以下のステップを含む。
‐キャピラリトラップの第１のゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップが第１のゾーンに捕捉され続けるように、第１のゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ１が、流れによって第１のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ１より大きく、抗力Ｆｔ１がＦ１とＦ２の間であり、Ｆ２がキャピラリトラップの第２のゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕獲力を表す、ステップ、
‐次に、キャピラリトラップの第２のゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第２のゾーンに第２のマイクロドロップを入れる間の流れによって第２のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ２の力がＦ２とＦ３の間であり、好ましくはＦ３がＦ１未満であり、Ｆ３が第２のゾーンによって第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力である、ステップ。抗力Ｆｔ２はＦ１未満である。
このようにして、それぞれキャピラリトラップの２つのゾーンに２つのマイクロドロップの選択的捕捉が得られる。
【０２０１】
＜マイクロドロップのサイズによる捕捉＞
同一のマイクロ流体システム内の様々なキャピラリトラップ１２の第２の捕捉ゾーン１８は、異なる特性、特に異なるサイズを有することができる。これにより、例えば、異なるキャピラリトラップ１２内に異なる第２のマイクロドロップ２５を捕捉して異なるマイクロドロップを得ることが可能になる。例えば、第２のマイクロドロップに含まれる要素の所与の濃度に関して、第２のマイクロドロップに含まれるその要素の量は、前記第２のマイクロドロップのサイズに依存する。したがって、例えば同じ捕捉チャンバ３０内に異なるサイズの第２の捕捉ゾーン１８を生成することによって、第２のマイクロドロップ２５のサイズが第２の捕捉ゾーン１８の各サイズに対応するように異なるサイズの第２のマイクロドロップ２５を選択的に捕捉することが可能である。
【０２０２】
図５５は、異なるサイズの第２の捕捉ゾーン１８ａ、１８ｂおよび１８ｃを有する３つのキャピラリトラップ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃを示す。第１の捕捉ゾーン１５には、第１のマイクロドロップ２０が充填されている。全て同じ濃度であるがサイズが異なる第２のマイクロドロップ２５ａ、２５ｂおよび２５ｃが供給される。第２の捕捉ゾーン１８ａ、１８ｂ、および１８ｃはそれぞれ第２のマイクロドロップのサイズに対応し、第２のマイクロドロップ２５ａ、２５ｂ、および２５ｃはそれらに最もよく対応する第２の捕捉ゾーン１８ａ、１８ｂ、または１８ｃに捕捉される。
【０２０３】
キャピラリトラップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、最大の第２のマイクロドロップ１８ａに対する第２の捕捉ゾーン１８ａ、１８ｂ、１８ｃの捕捉力が、マイクロ流体システムにおいて第２のマイクロドロップの連行力の方向に、特に流体の流れの方向に増大するように配置することが好ましい。したがって、第２のマイクロドロップ２５ａ、２５ｂおよび２５ｃは、最初に、最小の第２のマイクロドロップ２５ｃのみが捕捉される第２の捕捉ゾーン１８ｃ、次に、第２のマイクロドロップ２５ｂのみが捕捉される第２の捕捉ゾーン１８ｂ、最後に、最大の第２マイクロドロップ２５ａが捕捉される第２の捕捉ゾーン１８ａに遭遇する。
【０２０４】
変形例として、マイクロドロップ２５ａ、２５ｂ、および２５ｃは、それらのパラメータの別のものが異なり、特に異なる要素を含む。
これにより、特に化合物の濃度および／または組成に関して、それらの少なくともいくつかが異なるマイクロドロップのパネルを得ることが可能になる。
【０２０５】
＜連続的融合＞
図５６に示すように、ステップ４６、４８、および５０を繰り返して、連続的融合を実行することができる。各キャピラリトラップ１２において、ステップ５０の後に得られたマイクロドロップは、その体積として１つまたは複数の第１のマイクロドロップ２０の体積と、キャピラリトラップ１２内で融合した１つまたは複数の第２のマイクロドロップ２５の体積との和を有する新たな第１のマイクロドロップ８０となる。１つまたは複数の第２の捕捉ゾーン１８が再び空になると、初期の１つまたは複数の第２のマイクロドロップ２５と同一のまたは異なる１つまたは複数の第３のマイクロドロップ５８が供給され、新たな融合が実行されてそれ自体が新たな第１のマイクロドロップとなるというように、新たなマイクロドロップ９０が得られる。連続する融合では、第２の捕捉ゾーン１８における新たなマイクロドロップの捕捉が妨げられる程度に大きくなるまで、さまざまな体積の融合したマイクロドロップの追加により、マイクロドロップは大きくなる。同じキャピラリトラップ１２内で実施され得る最大の融合の回数は、連続して融合されたマイクロドロップの体積に依存する。
【０２０６】
融合ステップが外部相からの界面活性剤の除去または化学的不安定化からなる場合、それぞれの融合の間に安定化ステップが必要であり得ることに留意されたい。実際には、１つまたは複数の新たなマイクロドロップをキャピラリトラップに入れる前に、界面活性剤を含むマイクロドロップと不混和性の流体で捕捉チャンバを灌流することが必要である。
【０２０７】
連続的融合を実行する機能にはいくつかの用途がある。キャピラリトラップ１２の第１の捕捉ゾーン１５に捕捉された第１のマイクロドロップ２０が細胞（例えば、細菌、酵母または哺乳動物細胞）を含む場合、連続的融合により、培地を含む第２のマイクロドロップ２５を所定の時間に連続的に融合することによって、培地を数回更新することができる。
【０２０８】
これはまた、医薬品の投与の断続的な性質をモデル化するのに役立ち得る。例えば、哺乳動物細胞のスフェロイドを含みキャピラリトラップ１２に捕捉された第１のマイクロドロップ２０は、６時間毎に医薬品の第２のマイクロドロップ２５と融合される。
【０２０９】
＜ドロップ濃度勾配＞
捕捉チャンバ３０内のキャピラリトラップ１２は異なってもよく、それらの位置は制御され得る。例えば、異なる数の第２の捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップ１２を有することが可能である。
【０２１０】
図５７に示すように、捕捉チャンバ３０は、第１の捕捉ゾーン１５の周りに一様に分布した１つ、２つ、３つおよび４つの同一の第２の捕捉ゾーン１８をそれぞれ有するキャピラリトラップ１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄを含み得る。第１のマイクロドロップ２０が同一でありかつ対象化合物を含む場合、例えば希釈剤を含み得る捕捉された第２のマイクロドロップ２５との融合後、マイクロ流体チャンバ内でマイクロドロップ１００、１０５、１１０、および１１５を得ることが可能であり、ここでは異なるグレー度合いによって表示された対象化合物の４つの濃度の空間勾配を形成する。
【０２１１】
＜マイクロドロップのパネル＞
上述のようにキャピラリトラップ１２を含むチャンバ内に異なる化合物および／または異なる濃度を含むマイクロドロップのパネルを注入することは、多くの用途を提供する。
【０２１２】
第１および第２のマイクロドロップ２０および２５をそれぞれ捕捉することを可能にする１０００個のキャピラリトラップを有する２ｃｍ２の捕捉チャンバの例を取り上げる。第１のマイクロドロップ２０は、２０の異なる濃度の第１の化合物を含むマイクロドロップのパネルを形成する。第２のマイクロドロップ２５は、１０の異なる濃度の第２の化合物を含有する。第１および第２のマイクロドロップ２０および２５をキャピラリトラップ１２内で融合することによって、それぞれが第１および第２のマイクロドロップ２０および２５の２００の可能な組み合わせのうちの１つの組み合わせに統計的に対応するマイクロドロップのマトリックスを得ることができる。
【０２１３】
マイクロドロップが静的であるという事実もまた、動的データを取得することをより容易にする。マイクロドロップでの非常に少量の使用により、試薬の経済性の利点もある。
捕捉チャンバ３０は２ｃｍ２より大きい表面積を有してもよく、マイクロ流体システムにおいて並行して実施することができる異なる反応の数をさらに大幅に増加させる。
【０２１４】
第１および第２のマイクロドロップ２０および２５に含まれる化合物は、互いに反応し得る化学分子であってよく、その初期濃度の最適化が必要である。上記の方法は、大規模なコンビナトリアルケミストリを実施することを可能にする。その場合、マイクロドロップは、１つまたは複数の識別手段を含み得る。これにより、例えば蛍光または分光法により、例えば最終生成物の濃度を測定することが可能になる。
変形例として、第１および／または第２のマイクロドロップ２０および／または２５は、タンパク質、酵素、および細胞を様々な濃度で含み得る。
【０２１５】
マイクロ流体システムおよび上記の方法は、タンパク質結晶化の調査を可能にし得る。実際、タンパク質の精製溶液から結晶を得ることは、Ｘ線回折パターンを得ることを可能にするため、その三次元構造を決定するための必須のステップである。しかしながら、タンパク質は常に非常に少量で入手され、最適な結晶化条件はタンパク質ごとに異なる。
【０２１６】
例えば、それぞれが第１および第２のマイクロドロップ２０および２５を捕捉することを可能にするいくつかのキャピラリトラップ１２を有する捕捉チャンバ３０の使用は、異なる濃度の生理食塩水を含む第１のマイクロドロップパネルおよび異なる濃度の対象のタンパク質を含む第２のマイクロドロップパネルを与える。第１および第２のマイクロドロップ２０および２５をキャピラリトラップ１２内で融合することによって、濃度を決定してタンパク質結晶化を最適化することができるように、異なる濃度の生理食塩水およびタンパク質の条件を表すマイクロドロップのマトリックスを得ることが可能である。
【０２１７】
キャピラリトラップ１２上に、捕捉チャンバ全体において同一濃度の対象元素を含む第１のマイクロドロップ２０を固定化し、それを異なる濃度の滴定種を含むマイクロドロップのパネルから得られる第２のマイクロドロップ２５と融合させることによって、第１のマイクロドロップ２０に含まれる対象の種の滴定を実行することが可能である。この用途は、高価であるかまたは少量しか入手できない試薬の場合に特に有利であり得る。
【０２１８】
本明細書に提示された方法は医薬品のスクリーニングにも非常に役立ち得る。例えば、がん細胞は、個別化された形態またはスフェロイドの形態で、キャピラリトラップ１２の第１の捕捉ゾーン１５のそれぞれに捕捉された第１のマイクロドロップ２０において培養され得、そして数日間の培養後、スクリーニング対象の医薬品を含む第２のマイクロドロップ２５と各トラップにおいて融合することができ、第２のマイクロドロップ２５は異なる医薬品を含むマイクロドロップのパネルから得られる。
【０２１９】
同様の構成において、我々は、捕捉された第１のマイクロドロップ２０内のスフェロイドの形態の肝細胞の培養およびその毒性が評価対象である医薬品を含む第２のマイクロドロップ２５の各キャピラリトラップ１２への供給を想定することができ、各マイクロドロップは、異なる濃度の医薬品を含むマイクロドロップのパネルから得られる。融合後数日の生存率についての結果を分析することによって、例えば、細胞集団の半分を殺傷する医薬品の濃度を推定することが可能である。
【０２２０】
この方法はまた、異なる抗生物質間の相互作用の評価を可能にし得る。異なる濃度の１つまたは複数の抗生物質を含む第２のマイクロドロップ２５のパネルを作成し、捕捉チャンバ３０内でそれらを細菌を含む第１のマイクロドロップ２０と融合させることが可能である。第１のマイクロドロップ２０は、異なる濃度の細菌を含み得る。これにより、３つのパラメータで空間を調査することができる。
【０２２１】
マイクロ流体の応用は、生検などの希少なサンプルの場合に非常に有利であり得る。マイクロ流体システムは、例えば、個別化医療およびがん治療において使用され得る。このシステムを用いて、例えば捕捉された第１のマイクロドロップ２０内のスフェロイドの形態で、生検を受けた患者からの腫瘍細胞を培養し、捕捉チャンバ３０に第２のマイクロドロップ２５を供給することによって、複数の濃度の異なる医薬品を適用することが可能である。細胞および医薬品を含む一対のマイクロドロップの融合後、特定の患者に対する最も有効な医薬品およびその濃度が、単一の捕捉チャンバ３０および生検から得られる最小数の細胞のみを用いて決定され得る。
【０２２２】
＜組織工学＞
上記の方法は、微小組織を正確に形成するために、異なる種類の細胞であってもなくてもよい細胞を含むマイクロドロップを融合することを可能にし得る。
【０２２３】
キャピラリトラップは、図５Ａおよび図５Ｂに示す通りであり得る。好ましくは、第１の捕捉ゾーン１５は、その体積が第１のマイクロドロップよりも大きくなるような高さを有するので、図５Ａに示すように、捕捉された第１のマイクロドロップ２０の底部は平坦ではなく、特に凸面を有する。したがって、ＷＯ２０１６／０５９３０２に記載されているように、前記第１のマイクロドロップ２０に含まれる細胞は、沈降する間にその界面に沿って滑動し、捕捉された第１のマイクロドロップ２０の底部で凝集し、スフェロイドを形成する。この内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０２２４】
第１のマイクロドロップ２０は、液体培地中に第１の細胞型の細胞を含んでよく、前記キャピラリトラップ１２の第１の捕捉ゾーン１５内に捕捉され、一日の固定化後、細胞の沈降により自発的に第１のスフェロイドを形成し得る。好ましくは、マイクロ流体システムは、第１のスフェロイドを形成する間にキャピラリトラップの近くに流体の流れを有さないので、第１のマイクロドロップ２０の液体は動かされない。液体培地中に第２の細胞型の細胞を含む第２のマイクロドロップ２５が第２の捕捉ゾーン１８に捕捉され得る。第１および第２のマイクロドロップの融合後、２つの異なる型の細胞の培養物が得られ、その構造は特に実験条件に依存する。
【０２２５】
第１のマイクロドロップ２０が液体である場合、第２のマイクロドロップ２５の細胞は、融合後、第１のマイクロドロップ２０の内容物と混合し、次いで定着し、第１の細胞型の細胞のスフェロイドを直接与える。
【０２２６】
第２のマイクロドロップ２５の細胞が、融合前に第２のスフェロイドを形成する時間があった場合、２つのマイクロドロップ２０および２５の融合は第１および第２のスフェロイドの融合をもたらす。
第２のマイクロドロップ２５の細胞がスフェロイドを形成する前に融合が起こると、細胞は第１のスフェロイドの表面に沈降後に堆積する。
【０２２７】
２つのマイクロドロップ２０または２５のうちの一方が融合操作の前にゲル化された場合、２つの細胞集団は区画化される。実際に、第２のマイクロドロップ２５が到着する前に第１のスフェロイドを含むマイクロドロップ２０がゲル化されると、マイクロドロップ２０と２５の融合後、第２の細胞型の細胞は、ゲルの存在により第１のスフェロイドと直接接触することができなくなる。例えば、哺乳動物細胞は０．９重量％のアガロースのマトリックスを通過することができない。２つの細胞群は、パラクリン経路によってのみ互いに通じることができる。
【０２２８】
ここに挙げた例は、第１および第２のマイクロドロップ２０および２５を捕捉するキャピラリトラップ１２に関するものであるが、２つより多くのマイクロドロップを捕捉することを可能にするキャピラリトラップ１２および／または流体の流れの方向を変更するかまたはしないことによって、いくつかのマイクロドロップを連続的に融合することからなる上述の方法を用いて、より複雑な構造の微小組織を得ることができる。上述のように複数のキャピラリトラップを使用して複数の微小組織を並行して形成することも可能である。
【０２２９】
微小組織を形成するためのこの技術は、インビボで遭遇する条件を非常に忠実に模倣するための制御された構造でインビトロで微小組織を作製することを可能にし得る。実際、体内では、器官のレベルで機能を再現するために重要な特定のアーキテクチャに従って、さまざまな種類の細胞が組織内に配置されることがしばしばある。
【０２３０】
後者はまた、患者への移植の目的のためにも使用され得る。例えば、グルカゴン産生アルファ細胞およびインスリン産生ベータ細胞を組み合わせて、糖尿病を治療するために患者の膵臓に移植することを目的としたランゲルハンス島を作り出すことができる。同様に、肝細胞および星状細胞は、肝移植の状況において組み合わせることができる。
【０２３１】
＜ヒドロゲル＞
上記の方法はまた、多層ゲルマイクロドロップを作製するために使用され得る。
キャピラリトラップ１２は、上記の通りであってよく、第１の捕捉ゾーン１５および第２の捕捉ゾーン１８を含み得る。
【０２３２】
図５８に示すように、第１のゲル化培地を含む第１のマイクロドロップ２０が第１の捕捉ゾーン１５に捕捉され、次に第１のゲル化培地がゲル化されて図５８に示されるように第１のゲルのマイクロドロップ２００を形成する。次いで、ステップ５８に従って、第１のゲル化マイクロドロップ２００は、第２のゲル化培地を含み、ステップ５６において第２の捕捉ゾーン１８に捕捉された第２のマイクロドロップ２５と融合され得る。この融合の後、第２のゲル化培地がゲル化されて第１のゲル上に第２のゲルの外層２０２を構成することができる。この操作を連続して数回繰り返して、第１のゲルのコアと他のゲルの複数の連続した外層とを有するマイクロドロップを形成することができる。
【０２３３】
図５９に示される変形例として、第２のマイクロドロップ２５に含まれる第２のゲル化培地は、第１のマイクロドロップと融合する前にゲル化されて第２のゲルのマイクロドロップ２０４を形成する。２つのマイクロドロップが融合されると、それらは融合前のそれらの形状および位置を保持し、捕捉ゾーンの形状、配置および数に依存する形状のゲル化マイクロドロップ２１０を形成する。
この方法はまた、生物学的ヒドロゲルに封入されたスフェロイドを得ることを可能にし得る。
【０２３４】
制御された方法でマイクロドロップにスフェロイドを形成するためには、スフェロイドが形成される間、マイクロドロップの液体の内容物を保持できることが必要である。アガロースは感熱性ヒドロゲルであるため、このプロトコルに非常に適している。それは３７℃で液体状態を維持し（超低ゲル化アガロース）、次に４℃で３０分後に固化しそして３７℃に戻した後に固化した状態を維持する。しかしながら、哺乳動物細胞はアガロースに付着することができず、それを消化することもできない。したがって、このマトリックスは体内で遭遇する細胞外マトリックスとは大きく異なる。例えばＩ型コラーゲン、フィブロネクチン、Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）またはゼラチンなどのヒドロゲルの使用は、自然条件のより良好なシミュレーションのためには好ましいかもしれない。しかしながら、それらのゲル化を制御することはより困難である。例えば、Ｉ型コラーゲンは、細胞培養に好ましい条件（低温または酸性ｐＨ）では長時間液体状態を維持することができない。細胞が、互いに付着してスフェロイドを形成するのではなく、捕捉後すぐにゲル化されるコラーゲンマイクロドロップに封入される場合、細胞はコラーゲンに付着してその繊維に沿って個々に移動する。
【０２３５】
この問題は、本発明による方法によって解決することができる。
キャピラリトラップは、図５Ａおよび図５Ｂに示す通りであり得る。好ましくは、第１の捕捉ゾーン１５は、図５Ａに示すように、第１の捕捉ゾーン１５は、捕捉された第１のマイクロドロップ２０が平らではなく特に凸状の底部を有するような高さを有し、国際出願２０１６／０５９３０２に記載されているように、前記第１のマイクロドロップ２０に含まれる細胞は、沈降する間にその界面に沿って前記第１のマイクロドロップ２０内で滑動し、捕捉された第１のマイクロドロップ２０の底部で凝集し、スフェロイドを形成する。この内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０２３６】
第１のマイクロドロップ２０は、液体培地中に第１の細胞型の細胞を含み得、前記キャピラリトラップ１２の第１の捕捉ゾーン１５内に捕捉され、１日の固定化後、細胞の沈降により自発的にスフェロイドを形成し得る。好ましくは、マイクロ流体システムは、スフェロイドを形成する間にキャピラリトラップの近くに流体の流れを有さないので、第１のマイクロドロップ２０の液体は動かされない。高濃度で上述の生物ヒドロゲルの１つを含む第２のマイクロドロップ２５は、第２の捕捉ゾーン１８に捕捉され得る。この第２のマイクロドロップが捕捉されると、２つのマイクロドロップは、液体状態のままである生物ヒドロゲルがスフェロイドを含む第１のマイクロドロップと混合されるように、直ちに融合される。次いでゲル化が起こり、スフェロイドはインビボで遭遇する生物学的条件を表す細胞外マトリックス中でカプセル化される。
【０２３７】
このスフェロイドのカプセル化技術は、上述の微小組織を形成するための技術と組み合わせて、より複雑な微小組織の構造を得ることを可能にし得る。
以下の非限定的な実施例は、上記のような本発明の実施形態の例を説明する。
【０２３８】
＜実施例１＞
本方法の実現可能性を実証するために実験を行った。
使用した捕捉チャンバ３０は２ｃｍ２のものであり、図１Ａ、１Ｂ、および２と同様の３９３個の同一のキャピラリトラップを含み、以下の寸法を有する。
ａ＝２５０μｍ
ｂ＝ｃ＝１５０μｍ
Ｈ＝１００ｍ
ｈ＝５０μｍ
キャピラリトラップ１２は、図４９に示すようにマトリックスに従って分布している。
【０２３９】
マイクロドロップは食用染料を含む。「マイクロ分割フロー」技術により、青から緑、そして黄色までの５つの異なる色を有する１μＬのドロップを形成した。これらの１μＬのドロップを、傾斜を用いて多くの第１の単分散ナノリットルマイクロドロップ２０に分画した（上記ｆ）に記載の方法）。次に、これらの様々な色の第１マイクロドロップ２０を混合して異なる色を含む第１のマイクロドロップのパネルを形成し、次にキャピラリトラップ１２を含む捕捉チャンバ３０に注入した。第１の捕捉ゾーン１５を完全に占有するように第１マイクロドロップ２０のサイズを調整した。第２の捕捉ゾーン１８は、空のままである。
【０２４０】
同様に、無色透明から赤色までの範囲の１μＬのドロップの５つの色相を形成し、異なるように設計された傾斜によって、第１のマイクロドロップよりも小さい第２のマイクロドロップに細分化した。これらの第２のマイクロドロップを混合して異なる色を含む第２のマイクロドロップのパネルを形成し、次いで、そこでそれらが空の第２の捕捉ゾーン２５に捕捉されるマイクロ流体チャンバに注入した。
【０２４１】
こうして、図６０ａ）に示すような第１および第２のマイクロドロップ２０および２５の対のマトリックスが得られる。したがって、２５種類のペアが可能である。接触している第１および第２のマイクロドロップ２０および２５は、２０体積％の濃度で１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ‐ペルフルオロオクタン‐１‐オールを含有するＨＦＥ‐７５００で捕捉チャンバ３０を灌流することによって融合される。図６０ｂ）に見られるように、各キャピラリトラップ内で接触している２つのマイクロドロップの色は混合されて、初期のマイクロドロップの色に応じて、２５の可能な色のうちの１つとなる。こうして、２５種類の色のマイクロドロップのマトリックスが得られる。
【０２４２】
この実験は、異なる組成物の対の融合の後に、捕捉チャンバ３０内で、同一のトラップ内で異なる濃度の異なる試薬を並行して組み合わせることが可能であることを実証している。
【０２４３】
＜実施例２＞
別々のスフェロイドの２回の連続融合から生じるスフェロイドを得るための実験を行った。
マイクロ流体システムは、以下の寸法を有する図５Ａおよび５Ｂに示すようなキャピラリトラップのマトリックスを有する捕捉チャンバ３０を備える。
Ｈ＝１６５μｍ
ｈ１＝３８８μｍ、
ｈ２＝８０μｍ
ｃ＝２００μｍ
ａ＝４００μｍ
【０２４４】
最初に、ラット肝細胞（Ｈ４ＩＩＥＣ３）を第１のマイクロドロップ２０に封入した。第１のマイクロドロップ２０を第１の捕捉ゾーン１５に捕捉し、沈降後、細胞を各ドロップの底に集めて第１のスフェロイド１３０を形成した。図６１Ａに見られるように、これらの第１のスフェロイドの形成に必要な１日の後、第２のマイクロドロップ２５を第２の捕捉ゾーン１８に捕捉した。後者もまたＨ４ＩＩＥＣ３細胞を含むが、第１のマイクロドロップとは対照的に、それらは蛍光マーカー（ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ  Ｒｅｄ（登録商標））で赤色に着色した。第２のマイクロドロップ２５の赤色の細胞が各第２のマイクロドロップ２５の底に集まり第２のスフェロイド１３５を形成するように、第１および第２のマイクロドロップ２０および２５のこれらの対を１日そのままに維持した。次いで、接触している第１および第２のマイクロドロップを、２０体積％の濃度で１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ‐ペルフルオロオクタン‐１‐オールを含有するＨＦＥ‐７５００（フッ素化油）でチャンバを灌流することによって融合した。
【０２４５】
図６１Ｂに見られるように、各トラップでの融合の後、第２のスフェロイド１３５が沈降し、新たな第１のマイクロドロップ１４０内の第１のスフェロイド１３０と第１のマイクロドロップの底部で接触する。接触しているこれらの２つのスフェロイドは、蛍光画像によって明確に識別される互いに付着および融合して２つの部分１３０および１３５を有する新たな単一のスフェロイドを形成する（第２のスフェロイド由来の細胞は融合スフェロイドにおいて赤く見え続ける）。残りの実験のために新しい第１のマイクロドロップの安定性を回復するために、チャンバを界面活性剤を含む油で灌流する。
【０２４６】
次いで、今度は、図６１Ｃに見られるように、緑色（ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ  Ｇｒｅｅｎ（登録商標））に着色したＨ４ＩＩＥＣ３細胞を封入した第３のマイクロドロップ８５を用いてこの操作を繰り返した。同様に、図６１Ｄに示すように、第３のマイクロドロップ８５に第３の緑色スフェロイド１４５を形成し、次いで、図６１Ｅに示すように、第３のマイクロドロップ２５を新たな第１のマイクロドロップ２５と融合させた。接触している第３の緑色スフェロイド１４５および新たなスフェロイド１４０は互いに付着および融合して蛍光画像によって明確に識別可能な３つの部分を有する単一のスフェロイドを形成する。
【０２４７】
したがって、図６２に示すように、３色のスフェロイドのマトリックスが最終的に得られ、それぞれ異なる色の３つのスフェロイドを識別できる。
この実験は、組織工学と関連した用途に対するこの技術の可能性を実証している。実際、同じ種類の細胞で異なる色のスフェロイドを融合するのではなく、補完的な細胞型のスフェロイドを融合して、明確に定義された構成を持つ機能的な微小組織を作成することが容易に想像できる。
【０２４８】
＜実施例３＞
単一のマイクロ流体システムにおいて、医薬品（アセトアミノフェン）が肝細胞（ラット肝細胞がん、Ｈ４ＩＩＥＣ３細胞）に対して毒性となる濃度を決定する実験を行った。
使用したマイクロ流体チャンバは、図５Ａおよび５Ｂにおける２ｃｍ２上に２５２個の同一のトラップを含む。
【０２４９】
Ｈ４ＩＩＥＣ３細胞を含む培地中に０．９重量％で希釈された３７℃で液体であるアガロース（超低ゲル化）の第１のマイクロドロップ２０を第１の捕捉ゾーン１５に捕捉し、第２の捕捉ゾーン１８は空の状態とした。次いで、第１のマイクロドロップ２０を１日間培養して、細胞を互いに付着させて第１のマイクロドロップ２０によるスフェロイドを形成させた。次いで、第１のマイクロドロップ２０に４℃の温度を３０分間加えることによってゲル化させた。
【０２５０】
並行して、アセトアミノフェンを培地に高濃度で溶解した。高濃度のフルオレセインをこの溶液に添加した。得られた溶液を純培地で異なる濃度に希釈して、異なる濃度の１μＬのドロップを形成した。次いで、これらのドロップを傾斜によって第２のマイクロドロップ２５に細分化し、次いで混合された後、第１のマイクロドロップ２０を含む捕捉チャンバ３０に注入した。これらの第２のマイクロドロップ２５は、第１のマイクロドロップ２０よりも小さく、第２の捕捉ゾーンの１８に捕捉された。
【０２５１】
融合前に蛍光画像を撮影することによって、第２のマイクロドロップ２５における医薬品の濃度と相関する異なるレベルの蛍光を識別することができた。これらのドロップがトラップ内でランダムに固定化されていたとしても、各スフェロイドに対応して、それがキャピラリトラップ１２内で組み合わされたアセトアミノフェンの濃度を見つけることが可能である。
【０２５２】
接触しているマイクロドロップを融合するために、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ‐ペルフルオロオクタン‐１‐オールを２０体積％の濃度で含有するＨＦＥ‐７５００（フッ素化油）でチャンバを灌流した。こうして、アセトアミノフェンは、ゲル化アガロースを通して拡散され、細胞に作用した。アセトアミノフェンに１日間曝露した後、ＷＯ２０１６／０５９３０２に記載されているように、マイクロドロップを互いに分離する油を水相と交換して、水相中に存在する蛍光生存率マーカーでスフェロイドを着色する。最終的なマトリックスの画像を撮影することによって、生存率が最も影響を受けたスフェロイドを決定することができた。アセトアミノフェンの濃度が高いほど、生き残る細胞が少なくなることがわかった。したがって、生存率の結果と第２のマイクロドロップにおけるアセトアミノフェンの濃度との相関関係から、これらの肝細胞に対するアセトアミノフェンの毒性の範囲は、１日の静的曝露で１０から３０ｍｍｏｌ／Ｌであると判断できる。
【０２５３】
本発明に至った研究は、欧州研究会議から第７次フレームワークプログラム（ＦＰ７／２００７−２０１３）／ＥＲＣ助成契約第２７８２４８号において資金を受けた。
【符号の説明】
【０２５４】
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  キャピラリトラップ
１５  第１の捕捉ゾーン
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ  第２の捕捉ゾーン
２０  第１のマイクロドロップ
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ  第２のマイクロドロップ
３０  捕捉チャンバ
【図１Ａ】
2019532805.tif 000003
【図１Ｂ】
2019532805.tif 000004
【図２】
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【図３】
2019532805.tif 000006
【図４】
2019532805.tif 000007
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2019532805.tif 000009
【図６】
2019532805.tif 000010
【図７】
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【図８】
2019532805.tif 000012
【図９】
2019532805.tif 000013
【図１０】
2019532805.tif 000014
【図１１】
2019532805.tif 000015
【図１２】
2019532805.tif 000016
【図１３】
2019532805.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2019532805.tif 000019
【図１６】
2019532805.tif 000020
【図１７】
2019532805.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2019532805.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2019532805.tif 000039
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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2019532805.tif 000047
【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
2019532805.tif 000065
【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
2019532805.tif 000067
【図６１Ｃ】
2019532805.tif 000068
【図６１Ｄ】
2019532805.tif 000069
【図６１Ｅ】
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【図６２】
2019532805.tif 000071
【図６３】
2019532805.tif 000072
【図６４】
2019532805.tif 000073
【図６５】
2019532805.tif 000074
【図６６】
2019532805.tif 000075
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月30日(2019.5.30)
【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】
第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を有するキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備えるマイクロ流体システムにおいて、少なくとも１つの第１の液体マイクロドロップ（２０）および少なくとも１つの第２の液体マイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）を操作する方法であって、前記方法が、
（ｉ）前記第１の捕捉ゾーン（１５）に第１のマイクロドロップ（２０）を捕捉するステップと、
（ｉｉ）前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）を捕捉するステップと、からなるステップを含み、
第１および第２のマイクロドロップ（２０；２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が互いに接触するように第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が配置されており、
同一の第１または第２の液体マイクロドロップ（２０、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）に対して前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が及ぼす捕捉力が異なるように前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が構成されており、
流体の配向された流れ（Ｆ１；Ｆ２）によって、前記マイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が前記マイクロ流体システム内を移動する、方法。
【請求項２】
前記第２の液体マイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の少なくとも１つが前記第１のマイクロドロップ（２０）より小さいサイズまたは小さい体積を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が前記第１のマイクロドロップ（２０）に及ぼす捕捉力より大きい捕捉力で、前記第１のマイクロドロップ（２０）が前記第１の捕捉ゾーン（１５）に捕捉される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２のマイクロドロップ（２０；２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が異なるものであるか、または異なる内容物を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が複数の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含み、ステップ（ｉｉ）が、第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）当たり１つの第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）を捕捉することからなり、各第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が第１または第２のマイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の少なくとも１つと接触するように、前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｉｉ）が、流体の第１の方向の流れ（Ｆ１）の影響下で、第２の捕捉ゾーンの１つまたはいくつか（１８ｍ）に第２のマイクロドロップ（２５ｍ）を捕捉することからなるサブステップ（ｉｉ’）と、流体の第２の方向の流れ（Ｆ２）の影響下で、第２の捕捉ゾーンの別の１つまたはいくつかの部分（１８ｖ）に第２のマイクロドロップ（２５ｖ）を捕捉することからなるサブステップ（ｉｉ’’）とを含み、流体の第１および第２の流れは異なる向き（Ｆ１、Ｆ２）である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）またはそれらの各々に捕捉された前記第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）またはそれらの各々を前記第１のマイクロドロップ（２０）と融合させることからなるステップ（ｉｉｉ）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｉｉｉ）の後に、第１および第３のマイクロドロップ（２０；８５）が互いに接触するように、第２のマイクロドロップを有さない１つまたは複数の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に第３のマイクロドロップ（８５）を捕捉することからなるステップ（ｖ）を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
マイクロドロップ（２０；２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ；８５）が捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に無作為に供給される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の捕捉ゾーン（１５）の高さ（ｈ１）が、前記第１の捕捉ゾーンの体積が前記第１のマイクロドロップの体積と同等またはそれより大きくなるものである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
‐前記キャピラリトラップの前記第１の捕捉ゾーンに前記第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、前記第１のマイクロドロップが第１のゾーンに捕捉され続けるように、第１のゾーンによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ４が、配向された流れによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ４より大きく、抗力Ｆｔ４がＦ４とＦ５との間にあり、Ｆ５が前記キャピラリトラップの前記第２の捕捉ゾーンによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力を表す、ステップと、
‐次いで、前記キャピラリトラップの前記第２の捕捉ゾーンに前記第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第２のゾーンに前記第２のマイクロドロップを装填する間に、配向された流れによって前記第２のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ５がＦ５とＦ３との間にあり、Ｆ３が前記キャピラリトラップの前記第２のゾーンによって前記第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力である、ステップと、
を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャピラリトラップの前記第２のゾーンによって前記第２のマイクロドロップに及ぼされる前記捕捉力Ｆ３が、前記第１のゾーンによって前記第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ４未満である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の捕捉ゾーン（１５）に捕捉された第１の液体マイクロドロップ（２０）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に捕捉された第２の液体マイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が、キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）内で互いに接触するように配置された、第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｍ，１８ｖ）を有するキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備える、マイクロドロップを捕捉するマイクロ流体装置であって、第１および第２のキャピラリトラップ（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が、前記第１および第２のキャピラリトラップによって同一の第１または第２の液体マイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）に及ぼされる捕獲力が異なるように構成されており、前記マイクロドロップ（２０、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が、流体の配向された流れ（Ｆ１；Ｆ２）によって前記マイクロ流体装置内で移動する、装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法を実施するためのものである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が空洞である、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）は、それらの寸法の少なくとも１つが異なる、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が異なる高さ（ｈ１；ｈ２）を有し、前記第１の捕捉ゾーン（１５）が特に前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）より高い、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１および第２の捕捉ゾーン（１５；１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が、上から見たときに異なる形状を有する、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の捕捉ゾーン（１５）が、前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）より大きな面積を有する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が、前記第１の捕捉ゾーン（１５）に近づくにつれて少なくとも一方向に広くなる、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が、捕捉された第２のマイクロドロップ（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の各々が前記キャピラリトラップに捕捉された第１のマイクロドロップ（２０）または第２のマイクロドロップ（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）の少なくとも１つと接触するように配置された複数の第２の捕捉ゾーン（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
各々が第１の捕捉ゾーン（１５）および第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む複数のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備える、請求項１３から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）に捕捉された第２のマイクロドロップ（２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｍ、２５ｖ）が前記キャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の前記第１の捕捉ゾーン（１５）に捕捉された第１のマイクロドロップ（２０）と接触するように前記第１の捕捉ゾーン（１５）および前記第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）が配置されている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
１平方センチメートル当たり少なくとも１０個のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を備える、請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
ｎ個の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む第１のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、ｐ個の第２の捕捉ゾーン（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｍ、１８ｖ）を含む第２のキャピラリトラップとを備え、ｎがｐとは異なる、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
捕捉チャンバ（３０）を有するチャネル（９）を含み、１つまたは複数のキャピラリトラップ（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が前記捕捉チャンバ（３０）内にある、請求項１３から２５のいずれか一項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
実施形態において、本方法は、以下のステップを含む：
‐キャピラリトラップの第１の捕捉ゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップが第１のゾーンに捕捉され続けるように、第１のゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ４が、流れ（すなわち、マイクロドロップを運ぶ流体の配向された流れ）によって第１のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ４より大きく、抗力Ｆｔ４がＦ４とＦ５との間にあり、Ｆ５がキャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力を表す、ステップと、
‐次いで、キャピラリトラップの第２の捕捉ゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第２のゾーンに第２のマイクロドロップを装填する間に、流れによって第２のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ５がＦ５とＦ３との間にあり、Ｆ３が好ましくはＦ４未満であり、Ｆ３がキャピラリトラップの第２のゾーンによって第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力である、ステップと、
を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２００】
＜マイクロドロップ捕捉の時系列の例＞
縦軸に流体力学的抗力と比較した捕捉力の強度、横軸に時間を示す図６６に示す実施形態の例では、２つの捕捉ゾーンを有するキャピラリトラップについて、方法は以下のステップを含む。
‐キャピラリトラップの第１のゾーンに第１のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第１のマイクロドロップが第１のゾーンに捕捉され続けるように、第１のゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力Ｆ４が、流れによって第１のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ４より大きく、抗力Ｆｔ４がＦ４とＦ５の間であり、Ｆ５がキャピラリトラップの第２のゾーンによって第１のマイクロドロップに及ぼされる捕獲力を表す、ステップ、
‐次に、キャピラリトラップの第２のゾーンに第２のマイクロドロップを捕捉するステップであって、第２のゾーンに第２のマイクロドロップを入れる間の流れによって第２のマイクロドロップに及ぼされる流体力学的抗力Ｆｔ５の力がＦ５とＦ３の間であり、好ましくはＦ３がＦ４未満であり、Ｆ３が第２のゾーンによって第２のマイクロドロップに及ぼされる捕捉力である、ステップ。抗力Ｆｔ５はＦ４未満である。
このようにして、それぞれキャピラリトラップの２つのゾーンに２つのマイクロドロップの選択的捕捉が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６６】
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【国際調査報告】
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