(57)【要約】  試料チップは、本体部と、本体部上に配置されるカバー部とを含み、本体部の上面は、物体が検査および操作のために光トラップにより導入される複数のマイクロチャネルを含む。１つの実施形態では、マイクロチャネルのうちの少なくとも１つは、物体を保持するバリアを含み、それにより、物体は光トラップにより保持および操作されることができる。別の実施形態では、マイクロチャネルのうちの少なくとも１つは、バリアが配置される試料チャンバを含む。マイクロチャネルの数およびその構成は変化してよく、マイクロチャネルは交差していてもよく、試料チャンバはその交点に配置される。バリアは、試料チャンバと一体形成されるかまたは試料チャンバに取り外し可能に配置される複数のバリア構造のうちの少なくとも１つを含む。バリア構造は、異なる形状をとってもよく、形状の任意の組み合わせであってもよい。
2005509883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
該本体部およびカバー部の内部に複数のマイクロチャネルが形成され、該本体部上に配置されているカバー部と、
物体が導入される試料チャンバであって、前記マイクロチャネルのうちの少なくとも１つに配置され、かつ光トラップを生成する装置の作業焦点領域内に位置付けられて、該物体の実験および操作が該光トラップにより行われる、試料チャンバと
を含む試料チップ。
【請求項２】
前記マイクロチャネルは、ある角度で交差して前記試料チャンバを形成する、少なくとも一対の物体供給マイクロチャネルおよび流体供給マイクロチャネルを含む、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項３】
前記少なくとも一対の物体供給マイクロチャネルおよび流体供給マイクロチャネルは、９０°で交差している、請求項２に記載の試料チップ。
【請求項４】
前記本体部が上に配置されているベース部をさらに含む、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項５】
前記カバー部は透明材料から形成されている、請求項４に記載の試料チップ。
【請求項６】
前記本体部および前記ベース部は透明材料から形成されている、請求項５に記載の試料チップ。
【請求項７】
前記本体部および前記ベース部は不透明材料から形成されている、請求項５に記載の試料チップ。
【請求項８】
前記本体部、前記カバー部、および前記ベース部のそれぞれを形成する材料は同じ材料である、請求項４に記載の試料チップ。
【請求項９】
前記本体部、前記カバー部、および前記ベース部のそれぞれを形成する材料は異なる、請求項４に記載の試料チップ。
【請求項１０】
前記透明材料は、前記試料チャンバに導入される物体の蛍光識別に使用される特定の波長を透過する、請求項９に記載の試料チップ。
【請求項１１】
前記本体部および前記カバー部は、前記試料チャンバに導入される物体および該物体を含む媒体に対して不活性である材料で構成されるものおよび覆われるもののいずれかである、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項１２】
前記本体部は、フォトリソグラフィ、湿式化学エッチング、レーザアブレーション、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、エアアブレーション法、射出成形、ＬＩＧＡ法、金属電鋳、およびエンボス加工からなる群からのものを含む微細加工技法に適合する材料で構成されている、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項１３】
前記本体部は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、およびポリシロキサンからなる群からのものを含む高分子材料で構成されている、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項１４】
前記ポリシロキサンはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である、請求項１３に記載の試料チップ。
【請求項１５】
前記カバー部は、予め形成されたガラス顕微鏡スライドカバーである、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項１６】
前記ガラス顕微鏡スライドカバーは１７０ミクロンの厚さを有する、請求項１５に記載の試料チップ。
【請求項１７】
前記ベース部はガラス顕微鏡スライドである、請求項４に記載の試料チップ。
【請求項１８】
前記マイクロチャネルのそれぞれは、入口部および出口部を有する、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項１９】
前記一対の前記物体供給マイクロチャネルおよび前記流体供給マイクロチャネルのそれぞれは、入口部および出口部を有する、請求項２に記載の試料チップ。
【請求項２０】
前記一対の物体供給マイクロチャネルおよび流体供給マイクロチャネルのそれぞれは、独立した物体制御および操作部を形成する、請求項１９に記載の試料チップ。
【請求項２１】
前記一対の物体供給マイクロチャネルおよび流体供給マイクロチャネルのそれぞれは、交差して実質的なＭ字形を形成する、請求項２０に記載の試料チップ。
【請求項２２】
前記入口部の数および前記出口部の数は異なる、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項２３】
前記マイクロチャネルは前記本体部に実質的なＴ字形で配置される、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項２４】
前記マイクロチャネルは互いに平行に配置される、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項２５】
前記マイクロチャネルは互いに近接して湾曲形で配置される、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項２６】
前記入口部および前記出口部のそれぞれは、前記本体部の１つの縁部から奥に離れて整列し、前記入口部および前記出口部を汚染および損傷から保護するシール領域を形成している、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項２７】
前記入口部および前記出口部のそれぞれは、１５０〜３５０ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項２８】
前記物体供給チャネルおよび前記流体供給チャネルのそれぞれは、前記試料チャンバのチャンバ進入チャネルにつながる先細り部を含む、請求項１９に記載の試料チップ。
【請求項２９】
前記チャンバ進入チャネルは、約５０ミクロンの幅を有する、請求項２８に記載の試料チップ。
【請求項３０】
前記チャンバ進入チャネルは、前記物体供給マイクロチャネルの前記出口部および前記流体供給マイクロチャネルの前記出口部につながるフレア部で終わる、請求項２８に記載の試料チップ。
【請求項３１】
前記マイクロチャネルのそれぞれの前記試料チャンバ内に配置されるチャンバ進入チャネルをさらに含む、請求項１８に記載の試料チップ。
【請求項３２】
前記試料チャンバ内の、前記物体供給マイクロチャネルおよび前記流体供給マイクロチャネルの交点に配置されるチャンバ進入チャネルをさらに含む、請求項１９に記載の試料チップ。
【請求項３３】
前記試料チャンバの前記チャンバ進入チャネルに形成されるバリアをさらに含む、請求項３１または請求項３２に記載の試料チップ。
【請求項３４】
前記バリアは、複数のバリア構造のうちの少なくとも１つから形成されている、請求項３３に記載の試料チップ。
【請求項３５】
前記バリア構造は、前記本体部および前記カバー部のうちの少なくとも一方と一体形成されたロッドから離れている、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項３６】
前記バリア構造は、前記チャンバ進入チャネルに取り外し可能に固定されたロッドから離れている、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項３７】
前記試料チャンバに導入される流体は、前記バリアを通って流れることができるが、前記試料チャンバに導入される物体は、前記バリアを通って流れることができない、請求項３３に記載の試料チップ。
【請求項３８】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルのそれぞれの前記チャンバ進入チャネルを介して物体の経路と整列している、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項３９】
前記ロッドは、前記物体供給マイクロチャネルのそれぞれの前記チャンバ進入チャネルを介して物体の経路と整列している、請求項３５に記載の試料チップ。
【請求項４０】
前記ロッドは、前記流体供給マイクロチャネルの前記チャンバ進入チャネルの幅の少なくとも一部に沿って延びている、請求項３５に記載の試料チップ。
【請求項４１】
前記ロッドは、前記マイクロチャネルのそれぞれの前記チャンバ進入チャネルの幅の少なくとも一部に沿って延びている、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項４２】
流体が、シリンジおよびＥＯＦの１つにより前記試料チャンバに導入される、請求項４に記載の試料チップ。
【請求項４３】
前記シリンジはモータにより駆動される、請求項４２に記載の試料チップ。
【請求項４４】
接着材料が、前記本体部から延びる前記シリンジの針に適用されて、前記針を前記ベース部および前記本体部に固定する、請求項４３に記載の試料チップ。
【請求項４５】
前記流体の流速は約１００ミクロン／秒である、請求項４２に記載の試料チップ。
【請求項４６】
前記光トラップは、前記物体を保持し、該物体を前記マイクロチャネルの所定の出口部のうちの少なくとも１つへ向ける、請求項１９に記載の試料チップ。
【請求項４７】
前記光トラップは、前記チャンバ進入チャネルの外側へ前記物体を移動させることができ、第１の流体が前記流体供給マイクロチャネルから押し流されて、第２の流体と入れ替わることができ、前記物体を、前記光トラップを用いて前記第２の流体と接触させることができる、請求項３２に記載の試料チップ。
【請求項４８】
前記光トラップは、前記試料チャンバに導入された物体を前記バリアの上流側に対して位置付けて保持する、請求項３３に記載の試料チップ。
【請求項４９】
前記バリアは、前記チャンバ進入チャネルの対向する下流壁の幅にわたって水平に延びる長さの少なくとも１つの細長いバリア構造からなる、請求項３３に記載の試料チップ。
【請求項５０】
前記細長いバリア構造は、少なくとも１つの光トラップにより所定位置に保持される、請求項４９に記載の試料チップ。
【請求項５１】
前記マイクロチャネルを通る流れに垂直な向きになるように前記バリア構造が取り付けられる、複数のバリア凹部をさらに含む、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項５２】
前記バリア構造のうちの少なくとも１つの形状に合わせて概ね構成され、前記バリアが必要ない場合に前記バリア構造の前記１つを格納することができる、少なくとも１つの格納凹部をさらに含む、請求項５１に記載の試料チップ。
【請求項５３】
前記バリア構造は細長い形状である、請求項５２に記載の試料チップ。
【請求項５４】
前記バリア構造は球状の形状である、請求項５２に記載の試料チップ。
【請求項５５】
前記バリア構造は、少なくとも１つの光トラップにより所定位置に保持される、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項５６】
前記バリア構造は、制御多孔質ガラス、セラミックス、ポリスチレン、メチルスチレン、アクリルポリマー、常磁性体、トリオゾル、カーボングラファイト、二酸化チタン、ラテックス、架橋デキストラン、ナイロン、架橋ミセル、プラスチック、ダイヤモンド、石英、およびシリコンからなる群からの材料からなる、請求項５５に記載の試料チップ。
【請求項５７】
前記バリア構造は異なる形状の組み合わせである、請求項５２に記載の試料チップ。
【請求項５８】
前記バリア構造は、前記バリア凹部に取り外し可能に取り付けられている、請求項５７に記載の試料チップ。
【請求項５９】
前記マイクロチャネルは、前記本体部の上面に配置される複数の溝により形成されている、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項６０】
前記カバー部は不透明材料から形成されている、請求項６に記載の試料チップ。
【請求項６１】
前記バリア構造は、所定サイズの前記物体が前記バリアを通過することを可能にし、外部から加えられる力により前記バリアにおいて前記所定サイズよりも大きいサイズの物体を保持する、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項６２】
前記外部から加えられる力は電界である、請求項６１に記載の試料チップ。
【請求項６３】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルにおける流れの中で前記物体を整列させるために用いられている、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項６４】
前記針は非除芯の針である、請求項４４に記載の試料チップ。
【請求項６５】
前記流体は、前記マイクロチャネル内の前記物体に影響を与えるか、または前記物体に所定の影響を与えるかのいずれかである、請求項４５に記載の試料チップ。
【請求項６６】
前記チャンバ進入チャネルは、前記バリア凹部およびビーズのいずれかを有して予め形成されている、請求項５１に記載の試料チップ。
【請求項６７】
前記バリア構造を前記バリア凹部に挿入するために光学渦が用いられている、請求項５１に記載の試料チップ。
【請求項６８】
前記バリア構造は、物体として前記試料チャンバに導入されている、請求項３４に記載の試料チップ。
【請求項６９】
前記バリアは、前記試料チャンバに導入された前記所定の物体への付着、前記物体の存在下での蛍光発光、物理的、化学的、および生物学的方法のいずれかでの前記物体への作用を含む、具体的な作業を行うように機能化されている、請求項３３に記載の試料チップ。
【請求項７０】
前記マイクロチャネルは、前記試料チャンバにつながる先細り部を含む、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項７１】
前記試料チャンバにはパターニングされた基板が設けられている、請求項１に記載の試料チップ。
【請求項７２】
前記パターニングされた基板は、窪み、凹部、穴、ウェル、スロット、リッジ、バリア、溝、ペグ、柱、隆起している特徴部および窪んでいる特徴部を含む群のうちの少なくとも１つである、請求項７１に記載の試料チップ。
【請求項７３】
前記パターニングは、フォトリソグラフィ法を用いて作成されている、請求項７２に記載の試料チップ。
【請求項７４】
前記パターニングされた基板は、前記試料チャンバ内の前記物体の位置付けを補助している、請求項７２に記載の試料チップ。
【請求項７５】
前記物体は、電気的、磁気的、重力的、または光学的力のうちの少なくとも１つにより、前記パターニングされた基板と相互作用するように位置決めされている、請求項７２に記載の試料チップ。
【請求項７６】
前記位置付けは永久的および一時的のいずれかである、請求項７５に記載の試料チップ。
【請求項７７】
前記物体には、前記物体が前記凹部に位置付けられるときに気体および液体のいずれかが逃げることを容易にする溝が設けられている、請求項５１に記載の試料チップ。
【請求項７８】
本体部およびカバー部の内部に物体が導入される複数のマイクロチャネルが形成され、本体部に配置されているカバー部と、
該光トラップを用いて物体が実験され操作されるように、光トラップを生成する装置の作業焦点領域において、該マイクロチャネルのうちの少なくとも１つに形成さているバリアと
を含む試料チップ。
【請求項７９】
前記マイクロチャネルのうちの前記１つに形成されるバリアをさらに含む、請求項７８に記載の試料チップ。
【請求項８０】
前記バリアは、複数のバリア構造のうちの少なくとも１つから形成される、請求項７９に記載の試料チップ。
【請求項８１】
前記バリア構造は、前記本体部および前記カバー部のうちの少なくとも一方と一体形成されるロッドから離れている、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項８２】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルの前記１つに取り外し可能に取り付されたロッドから離れている、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項８３】
前記マイクロチャネルに導入される流体は、前記バリアを通って流れることができるが、前記マイクロチャネルに導入される前記物体は、前記バリアを通って流れることができない、請求項３３に記載の試料チップ。
【請求項８４】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルを通って流れる前記物体の経路と整列している、請求項８３に記載の試料チップ。
【請求項８５】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルのそれぞれの幅の少なくとも一部に沿って延びている、請求項８４に記載の試料チップ。
【請求項８６】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルのそれぞれの対向する下流壁の幅にわたって水平に延びる長さの少なくとも１つの細長いバリア構造を含む、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項８７】
前記細長いバリア構造は、前記光トラップのうちの少なくとも１つにより所定位置に保持される、請求項８６に記載の試料チップ。
【請求項８８】
前記マイクロチャネルを通る流れに垂直な向きになるように前記バリア構造が取り付けられている、複数のバリア凹部をさらに含む、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項８９】
前記バリア構造のうちの少なくとも１つの形状に合わせて概ね構成され、前記バリアが必要ない場合に前記バリア構造の前記１つを格納することができる、少なくとも１つの格納凹部をさらに含む、請求項８８に記載の試料チップ。
【請求項９０】
前記バリア構造は細長い形状である、請求項８９に記載の試料チップ。
【請求項９１】
前記バリア構造は球状の形状である、請求項８９に記載の試料チップ。
【請求項９２】
前記バリア構造は、前記光トラップのうちの少なくとも１つにより所定位置に保持される、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項９３】
前記バリア構造は、制御多孔質ガラス、セラミックス、ポリスチレン、メチルスチレン、アクリルポリマー、常磁性体、トリオゾル、カーボングラファイト、二酸化チタン、ラテックス、架橋デキストラン、ナイロン、架橋ミセル、プラスチック、ダイヤモンド、石英、およびシリコンからなる群からの材料からなる、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項９４】
前記バリア構造は異なる形状の組み合わせである、請求項８９に記載の試料チップ。
【請求項９５】
前記バリア構造は、前記バリア凹部に取り外し可能に取り付けられている、請求項８８に記載の試料チップ。
【請求項９６】
前記バリア構造は、前記マイクロチャネルに導入された所定サイズの物体が前記バリアを通過することを可能にし、外部から加えられる力により前記バリアにおいて前記所定サイズよりも大きいサイズの物体を保持する、請求項８０に記載の試料チップ。
【請求項９７】
前記外部から加えられる力は電界である、請求項９６に記載の試料チップ。
【請求項９８】
前記流体は、前記マイクロチャネルに導入される前記物体に影響を与えるか、前記物体に所定の影響を与えるかのいずれかである、請求項８３に記載の試料チップ。
【請求項９９】
前記バリア構造を前記バリア凹部に挿入するために光学渦が用いられる、請求項８８に記載の試料チップ。
【請求項１００】
前記バリア構造は、物体として前記マイクロチャネルに導入される、請求項７９に記載の試料チップ。
【請求項１０１】
前記バリアは、前記マイクロチャネルに導入された前記所定の物体への付着、前記物体の存在下での蛍光発光、物理的、化学的、および生物学的方法のいずれかでの前記物体への作用を含む、具体的な作業を行うように機能化されている、請求項７９に記載の試料チップ。
【請求項１０２】
前記マイクロチャネルに導入された前記物体に、前記物体が前記凹部に位置決めされるときに気体および液体のいずれかが逃げることを容易にする溝が設けられている、請求項８８に記載の試料チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には、レーザ生成された光トラップを用いて小さい物体を制御しかつ操作するためのシステムの一部として用いられる試料チップに関する。
【０００２】
関連技術の説明
従来の試料チップは、実験または処理に用いられる試料または他の物質を含む溶液を導入して流すために用いられる。試料チップは、溶液が１つまたは複数の入口部から導入され、かつ１つまたは複数の出口部から排出される際に通る複数のマイクロチャネルを含む。溶液は、様々な手段により試料チップのマイクロチャネルにおいて検査や作用を受け得る複数の物体（すなわち、細胞、ビーズ、ワークピース等）を有する試料または他の材料を含む。検査後、物体は溶液と共に流れて、マイクロチャネルの出口部から排出される。
【０００３】
物体の検査および操作は、米国特許第４，８９３，８８６号においてAshkinにより教示される光「トラップ」（光「ピンセット」とも呼ばれる）を用いて物体または試料を保持しまたは動かすことにより行うことができることも、当該技術分野では既知である。Ashkinは、生体材料を操作するための光トラップの生成および使用を教示している。
【０００４】
複数の物体を、複数の同時生成および同時制御による独立可動式光トラップを用いて光学的に捕捉することも、当該技術分野では既知である（Grier & Dufresneに付与された米国特許第６，０５５，１０６号を一般的に参照されたい。これらの特許は、本発明が関連する従来技術をより十分に説明するために、参照により本明細書に援用される。）３次元のトラップの制御を用いた光学的捕捉による物体の巧みな操作は、例えばＢｉｏＲｙｘ（商標）２００システム（Arryx, Inc., Chicago, Illinoisから入手可能）を用いて行うことができる。
【０００５】
光トラップの操作モードの１つの説明は、物体を照射する光の集束ビームの勾配力が、その物体の誘電率に基づいてその物体を捕捉するというものである。周囲媒体の誘電率よりも高い誘電率を有する物体は、光トラップのうち光強度および電界が最高である領域の方向の力を受ける。
【０００６】
物体を光学的に操作するために用いることができる他のタイプの光トラップとしては、光学渦（optical vortices）、光学ボトル（optical bottles）、旋光器（optical rotators）、および光ケージ（light cages）が挙げられるがこれらに限定されない。光学渦は、ゼロ電界領域の周囲に勾配を生成し、これは、周囲媒体よりも低い誘電率を有する物体、または光トラップにより反発される反射性または他のタイプの物体を操作するのに有用である。このような物体は、そのエネルギーを最小にするために、電界が最低である領域、すなわち適切な形状のレーザビームの焦点のゼロ電界領域に移動する。光学渦は、ドーナツ（トロイド）の穴とよく似たゼロ電界領域を提供する。光勾配は、ドーナツの円周が最高の電界となる放射状である。光学渦は、ドーナツの穴の中に小さい物体を拘束する。拘束は、ゼロ電界のラインに沿って小さい物体全体に渦を滑らせることにより行われる。
【０００７】
一般的に、光トラップは、誘電性の物体のアレイを構成する領域などにおいて材料を操作するため、あるいは生体的または化学的材料を操作および／または調査するために用いられ、これは、「Configurable Dynamic Three Dimensional Array」と題する係属中の米国特許出願第０９／８８６，８０２号（２００１年６月２０日出願）で教示されており、当該出願は参照により本明細書中に援用される。
【０００８】
したがって、溶液中の物体は、試料または物体、あるいはその上の下部構造（substructure）が試料チップのマイクロチャネルにおいて検査、再形成、または操作され得るように、試料チップに導入される。
【０００９】
しかしながら、従来の試料チップには、検査の必要がある特定の物体を単離または操作するために、マイクロチャネルを通る溶液の流れが速すぎることが多いという欠点がある。
【００１０】
したがって、溶液の高速の流れの中にある物体または物体の下部構造を単離、再形成、調査、または操作することができる作業領域を含む試料チップが必要である。
【００１１】
［発明の概要］
本発明は、ユーザが集束レーザ光を用いて、溶液中の細胞およびビーズを含む誘電性の微小物体などの試料を正確に保持し移動させることを可能にする。
【００１２】
本発明は、ユーザが物体を高流量の領域に導入することを可能にするとともに、物体を保持し、観察し、後に回収する能力も維持する。したがって、本発明では、実験または処理で用いられる試料または他の材料を含む溶液を、マイクロチャネル内または交差するマイクロチャネルの試料チャンバ内に導入し、当該溶液を保持し、かつ流すために、試料チップが用いられる。マイクロチャネルまたは交差するマイクロチャネルの試料チャンバ内に目的の試料を抽出するために、レーザ生成された光トラップが用いられ、これは試料の操作を可能にする。
【００１３】
本発明の１つの実施形態では、試料チップは、本体部と、本体部上に配置されるカバー部とを含み、本体部の上面は、光トラップによる検査および操作のために物体が導入される複数のマイクロチャネルを含む。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、マイクロチャネルまたは試料チャンバのうちの少なくとも１つは、独立してまたは光トラップと組み合わせて物体を整列させ、支持し、保持し、または操作するバリアを含む。
【００１５】
マイクロチャネルの数およびその構成は様々であってよく、マイクロチャネルは交差していてもよく、試料チャンバがマイクロチャネルの交点に配置される。
【００１６】
バリアは、試料チャンバ内に一体形成されるかまたは取り外し可能に配置される複数のバリア構造のうちの少なくとも１つを含む。バリア構造は、異なる形状を取ることができ、形状の任意の組み合わせであってもよい。
【００１７】
１つの実施形態では、試料チップは、本体部と、本体部およびカバー部の中に複数のマイクロチャネルが形成されている、本体部上に配置されたカバー部と、マイクロチャネルのうちの少なくとも１つの中に配置されている試料チャンバとを含み、物体が導入される試料チャンバは、光トラップを生成する装置の作業焦点領域（working focal region）内に位置付けられて、上記光トラップにより上記物体が実験および操作される。
【００１８】
別の実施形態では、試料チップは、本体部と、本体部およびカバー部の中に複数のマイクロチャネルが形成されている、本体部上に配置されたカバー部と、マイクロチャネルのうちの少なくとも１つに、光トラップを生成する装置の作業焦点領域に形成されたバリアとを含む。
【００１９】
このように、以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解できるように、また当該技術分野への本発明の寄与がより高く評価されるように、本発明に関連するいくつかの特徴をかなり大まかに概説した。当然ながら、以下で説明し添付の特許請求の範囲の主題を形成する、本発明に関連するさらなる特徴もある。
【００２０】
この点で、本発明に関連する少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の用途が、以下の説明に記載されるかまたは図面に示されている構成の細部および構成要素の配置に限定されないことを理解するべきである。本発明に関連する方法および装置は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施および実行することができる。また、本明細書中および以下に含まれる要約書で用いられる表現および用語は、説明を目的としたものであり、限定とみなされるべきではない。
【００２１】
したがって、本開示の基となる概念を、本発明のいくつかの目的を実行するために他の構造、方法、およびシステムの設計の点から容易に利用することができることは、当業者には理解されよう。それゆえ、特許請求の範囲は、本発明に関連する方法および装置の精神および範囲から逸脱しない限り、かかる等価な構成を含むものとみなされることが重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、レーザ生成光トラップを用いて小さい物体を制御および操作するための、研究における、あるいは製造または処理環境におけるシステムの一部として用いられる試料チップを提供する。
【００２３】
上述のように、生物学的材料などの小さい物体を制御および操作するための光トラップおよび光トラップのアレイの生成は、当該技術分野では既知である。光トラップは複数であってもよく、また独立可動式であってもよい。本発明では、光トラップを用いることにより、試料物体を、流体が導入される試料チップまたはセルのマイクロチャネル内で捕捉、制御、および操作することができ、操作後に、試料物体を流体の流れに放出し、所望に応じて回収容器内に向けることができる。
【００２４】
図１を参照すると、試料チップまたはセル１０の断面図が示されている。試料チップまたはセル１０は通常、接合されると複数のマイクロチャネル１２を形成する２つ以上の別個の層を含む平面状または「チップ」構造を有する。図１に示すように、試料チップ１０の１つの実施形態は、カバー部１４および本体部１６を含み本体部１６に実質的にマイクロチャネル１２が画定される実施態様では、さらにベース部１８を含む。本体部１６は、２つの表面、すなわち上面２０および下面２２を含む。本体部１６の上面２０は、溝および凹部を含むように加工される。カバー部１４も２つの表面、すなわち上面２４および下面２６を含む。カバー部１４の下面２６は、本体部１６の上面２０と接合され、溝が試料チップ１０内のマイクロチャネル１２を画定するようになる。同様に、ベース部１８は、上面２８および下面３０を含む。ベース部１８の上面２８は、本体部１６の下面２２と接合することにより、ベース部１８が試料チップ１０を支持するようになる。
【００２５】
本体部１６、カバー部１４、およびベース部１８は、実質的に同じ材料から形成されていても異なる材料から形成されていてもよい。選択される材料は、光トラップを生成する光が試料チップ１０内に入ることを可能にしなければならず、他の点では光トラップの形成に干渉してはならない。
【００２６】
いくつかの実施形態では、カバー部１４のみが透明であることにより、光トラップ用のレーザ光がカバー部１４を通過することができ、ベース部１８および本体部１６は不透明であり得る。しかしながら、本体部１６およびベース部１８は、正常な明視野イメージングを可能にするよう透明であることが好ましい場合がある。他の実施形態では、本体部１６およびベース部１８（ある場合）がレーザ光に対して透過であり、カバー部１４が不透明であってもよい。
【００２７】
さらに、いくつかの実施形態では、制御および操作される物体の試料チップ１０における場所は蛍光分析法により決定され、使用者は、対物レンズの方向から照射および撮像する蛍光撮像を用いて物体を撮像してもよい。これらの実施形態では、本体部１６およびベース部１８またはカバー部１４のいずれかを形成するために用いられる材料は、蛍光識別に用いられる特定の波長に透過性であるべきである。
【００２８】
本体部１６およびカバー部１４は、また、物体および物体を含む媒体の両方に対して不活性である材料で構成されるか、または被覆されるべきである。例えば、細胞、タンパク質、およびＤＮＡなどの生物基質は、対象の試料チップ１０の表面に張り付くべきではなく、この材料により変化または破壊されてはならない。同様に、この材料は、対象のチップ１０が曝され得るあらゆる範囲の条件（ｐＨ、温度、および塩濃度を含む）下で劣化してはならない。
【００２９】
さらに、本体部１６は、既知の微細加工法、例えば、フォトリソグラフィ、湿式化学エッチング、レーザアブレーション、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、エアアブレーション法、射出成形、ＬＩＧＡ法、金属電鋳、エンボス加工、および他の技法、に適合する材料から構成されるべきである。
【００３０】
本体部１６に好ましい材料としては、高分子材料、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、またはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のようなポリシロキサン）が挙げられる。最も好ましい材料としては、ＰＤＭＳなどのエラストマー材料が挙げられる。
【００３１】
厚さ１７０ミクロンの予め形成されたガラスの顕微鏡スライドカバーが、カバー部１４に適している。ガラスの顕微鏡スライドが、ベース部１８に適している。このようなカバーおよび顕微鏡スライドは、Corning Inc.（Greenville, Ohio）から入手可能である。
【００３２】
図２Ａを参照すると、試料チップ１０の１つの実施形態の平面図が示されており、これは、複数の独立した粒子制御部および操作部３２、３４、３６、３８、４０、および４１を形成する複数のマイクロチャネル４２、４４を示す。各物体制御部および操作部３２、２４、３６、３８、４０、および４１は、一対のＵ字形のマイクロチャネル４２、４４（物体供給マイクロチャネル４２および流体供給マイクロチャネル４４）により形成されており、マイクロチャネル４２、４４はそれぞれ、実質的にウェルである入口部４６および出口部４８を有する。
【００３３】
本体部１６がＰＤＭＳのようなエラストマー高分子でできているような好ましい実施形態では、入口部４６および出口部４８は、平面状の本体部１６の１つの縁部９２から奥に離れて整列しているため、エラストマー材料は、試料チップ１０の使用準備ができるまで入口部４６および出口部４８を汚染および損傷から保護するシール領域９４を形成する。
【００３４】
本発明の１つの実施形態では、物体供給マイクロチャネル４２および流体供給マイクロチャネル４４の各対は、位置「Ａ」（図２Ａを参照）で交差して、独特な「Ｍ」字形を形成している。１つの実施形態では、マイクロチャネル４２、４４は９０°の角度で交差するが、マイクロチャネルが効果的に交差するには９０°である必要はない。マイクロチャネル４２、４４の交点Ａは、試料チャンバ５０と呼ばれる領域（図３を参照）を形成し、試料チャンバ５０は、光トラップを生成する装置の作業焦点領域内に位置付けられ得る（図６〜図８を参照）。試料チャンバ５０の利点は、光トラップを用いて物体を操作するためにそれを用いることができ、この操作がマイクロチャネル４２、４４自体内で行われないことである。また、２箇所の別個の独立した流入および２箇所の別個の流出も与えられる。
【００３５】
しかしながら、マイクロチャネル４２、４４の構成は必ずしも「Ｍ」字形である必要はなく、「Ｔ」字形または交差する他の形状を形成するように構成されてもよい（図２Ｂ（Ｉ）および図２Ｂ（ＩＩ）を参照）。さらに、マイクロチャネルの数は４より大きくてもよく、または入口部４６および出口部４８の数が異なっていてもよい（すなわち、３つの入口部４６および１つの出口部４８、または２つの入口部４６および３つの入口部４８など）（図２Ｃを参照）。さらに、マイクロチャネルは、全く交差せずに互いに並んで配置されるようなものであってもよい（図２Ｄ〜図２Ｅおよび以下の説明を参照）。このような実施形態では、マイクロチャネルは、Ｕ字形（図２Ｄを参照）などの任意の構成で配置されてもよく、あるいは垂直であるか水平であるか対角状であるかに関わらず本体部１６と平行線をなして配置されてもよい（代表的な図として図２Ｅを参照）。
【００３６】
さらに、試料チャンバ５０は、マイクロチャネルの光トラップの作業領域が位置する任意の地点に配置することができる。
【００３７】
代表的な試料チャンバ５０の拡大図を図３に示す。通常、マイクロチャネル４２、４４の入口部４６および出口部４８の幅は、約１５０ミクロン〜約３５０ミクロンであり、好ましくは約３００ミクロンである。しかしながら、マイクロチャネル４２、４４のサイズは、数ミクロン以下から数ミリメートル以上まで様々であってよい。
【００３８】
１つの実施形態では、物体供給マイクロチャネル４２および流体供給マイクロチャネル４４（図３を参照）はそれぞれ、交差するチャンバ進入チャネル５４につながる先細り部５２で終わる。チャンバ進入チャネル５４の幅は通常、約５０ミクロンである。チャンバ進入チャネル５４は、出口部４８につながるフレア部５６で終わる。
【００３９】
先細り部５２は、広いチャネル（すなわち、交点「Ａ」の前のマイクロチャネル４２、４４）の領域（ここでマイクロチャネル４２、４４の幅は、マイクロチャネル４２、４４の壁との物体の相互作用を最小にするとともに、マイクロチャネル４２、４４の詰まりを防ぐ）からチャネルが狭まった領域および小さい試料チャンバ５０まで移動するように存在している（注：試料チャンバ５０の光学的サイズは、通常、顕微鏡や光トラップ設備などの装置の作業領域により設定される）。
【００４０】
先細り部５２があることにより、試料チャンバ５０を通りチャンバ進入チャネル５４へ向かう媒体または溶液の流れが、狭窄により高速で行われ得る。しかしながら、物体が試料チャンバ５０に入った場合、上部マイクロチャネルから下部マイクロチャネルへの流れが物体５９を下部へ引き込むことを防ぐために、バリア（図４を参照）が試料チャンバ５０内に設けられる。したがって、光トラップにより物体を保持し操作することが可能となる。
【００４１】
図４は、バリア６２を有する試料チャンバ５０の１つの実施形態の平面図である。バリア６２は、本体部１６、カバー部（図示せず）、または両方と一体形成され得る一連の離間したロッド６４からなる。ロッド６４の間隔は、流体はバリア６２を通って流れることができるが制御および操作される物体５９は流れることができないようなものである。ロッド６４は、物体供給マイクロチャネル４２のチャンバ進入チャネル５４を通る物体５９の流れの経路と整列しており、ロッド６４は、流体供給マイクロチャネル４４のチャンバ進入チャネル５４の幅に広がっている。
【００４２】
１つの実施形態では、引き続きバリアについて考えると、流体（試料）チップにおける１つまたは複数の柱、ビーズ、または他の障害物は、流体または小さい粒子を通過させることにより、流体の流れを形成するような外部から加えられる力、電界、または他の外部から加えられる力でより大きい物体を保持するようにする。さらに、マイクロ流体チップで流れおよび柱の組み合わせを用いて物体を整列させることができる（すなわち、溶液中にある尾部を有する細胞はロッド６４に逆らって流れることができ、尾部はバリア６２を通過するが、頭部は通過しないため、尾部が流れの中でまっすぐになる）。
【００４３】
図４に関して、動作時には、流体溶液は、例えばシリンジ９５（図１を参照）により試料チャンバ５０に導入される。あるいは、流体は、ピペット、オープンウェル（open wells）、空気ポンプなどのような他の手段により導入されてもよい。図４に示す実施形態では、矢印は試料物体５９の流れおよび流体の流れを示す。
【００４４】
流体の導入に関して図１に戻ると、１つの実施形態では、流体を含むシリンジ９５が試料チップ１０に接続される。図１に示すように、ベース部１８は、シール領域９４（図２Ａを参照）を越えて延びる。微小穴チューブ６０の一端にある針９５ａがシール領域９４を貫通して、用いられる試料チップ１０のマイクロチャネル４２、４４の入口部４６または出口部４８のうちの一方に入る。次に、本体部１６から延びるシリンジ針９５ａに接着材料９０が設けられて、シリンジ針９５ａをベース部１８および本体部１６に固定する。シリンジ９５に接続されているシリンジ針９５ａは、微小穴チューブ６０に取り付けられ、微小穴チューブ６０は、入口部４６および出口部４８とシリンジ９５との間に流体接続を提供する。シリンジ９５は高精度シリンジポンプ７０により制御される。これは入口部４６および出口部４８の両方について行われる。
【００４５】
シリンジ針を試料チップ１０に押し通した時にチップ１０を構成している材料でシリンジ針が詰まることを避けるために、「Ｈｕｂｅｒ」針などの「ノンコア」針（すなわち詰まらない針）が用いられる。Ｈｕｂｅｒ針は曲がった先端を有するため、開口が針の前部先端ではなく側部にある。
【００４６】
いくつかの実施形態では、第２のシリンジから流体を押し出すのと同じ速度で１つのシリンジから流体を引き出すシリンジ押引きポンプ７０が用いられる。これらの実施形態では、押引きポンプ７０は、入口部４６および出口部４８の両方に動作可能に接続される。
【００４７】
他の実施形態では、技法の中でも特に「電気浸透流」すなわちＥＯＦと呼ばれる一般的な技法が、マイクロ流体チップ１０に流体を送り込むために用いられる。ＥＯＦはマイクロチャネルにわたって電圧を印加することにより行われる。本発明では、入口部４６はオープンウェルとなる場合がある。ウェルは流体で充填され、マイクロチャネル４２、４４は、マイクロチャネル４２、４４に流体を押し出すことにより準備される。次に、電極（好ましくは白金などの非腐食性金属）が４つのウェル４６、４８のそれぞれに挿入される。流速および流れの方向は、４つのリード電圧を制御することにより制御される。
【００４８】
図４を参照すると、試料物体５９が試料チャンバ５０に導入された後、物体５９のいくらかはバリア６２の上流にあり、いくらかは下流にあることに留意されたい。流体の流れがシリンジ９５により導入されると、バリア６２の下流の試料物体５９は、試料チャンバ５０から即座に排出される。バリア６２を形成しているロッド６４の間隔は、バリア６２の上流の試料物体５９が通過できないように選択される。結果として、上流の試料物体５９はバリア６２に突き当たって留まり、流体と接触する。
【００４９】
ベース部１８が顕微鏡のスライドであるような実施形態では、試料チップ１０は顕微鏡に配置され、それを通して１つまたは複数の光トラップ５００（図５および図６を参照）が試料チャンバ５０に向けられて、試料物体５９またはバリア物体を操作する際に用いられる。本発明の試料チップ１０を用いる代表的な方法では、物体供給入口チャネル４２が、比較的速い流速、例えば約１００ミクロン／秒の流速、で試料物体５９を含む流体を導入することにより準備される。準備後に、流速を調整して、流体中の試料物体５９が約１０ミクロン／秒の速度で物体供給入口チャネルを通って流れ、制御された速度で試料物体５９と接触する。この速度で、物体５９はバリア６２で保持され、従来の技法を用いて光トラップにより捕捉、制御、および操作される。
【００５０】
試料物体５９が試料チャンバ５０に含まれると、試料物体入口４６を通る流速が停止する。したがって、物体５９はシリンジ９５を準備することにより試料チャンバ５０内に移動することができ、物体５９の操作が行われている間は溶液の流れが停止するか、または溶液は試料チャンバ５０を通って流れ続けてもよい。バリア６２が物体５９を支持しているため、試料チャンバ５０から試料物体５９を駆動することなく流体供給流速は開始されて速い速度に増加させることができる。したがって、物体５９は最初の流体の流れと接触し得る。
【００５１】
十分な期間の検査および最初の流体接触が終了した後、試料物体５９は光トラップ５００から解放され、流体供給出口部４８を通って回収容器（図示せず）に流れる。実際には、物体５９は、回収容器が異なるタイプの物体５９を保持するか否かに応じて、１つの出口部４８または別の出口部４８に導かれ得る。
【００５２】
このように、本発明により、物体５９を保持し、観察し、その後回収する能力を維持しつつ、物体５９を高流量領域に導入することができる。例えば、使用者は、光トラップ５００を用いて、化学物質が周りに流れている状態で物体５９を所定位置に保持することができる。次いで、使用者は、第１の流体をマイクロチャネル４４から押し流し、別個の化学溶液を物体５９の周りに流し、変化（すなわち蛍光標識）を調査するが、このプロセスを必要な回数繰り返してもよく、または光トラップ５００を用いて流体と接触した物体５９を抽出し、システム（すなわち流体供給チャンバ進入チャネル）の外部でさらに研究してもよい。なお、本発明は、２つのマイクロチャネル４２、４４のうち一度に１つだけに流体を流すことが好ましい。流れが遅いかまたは停止している場合、光トラップ５００は物体５９を動かすために用いることができるが、高速な流れが生じている場合、バリア６２の使用のみが物体５９を保持するのに十分な強さを有する。
【００５３】
このように、光トラップは、物体５９の周りの溶液の流れの中で物体５９を保持して、物体５９に対する溶液の影響を調査するか、または所望の方法で溶液が物体５９に影響を与えるようにすることができる。
【００５４】
図５は、試料チャンバ５０のチャンバ進入チャネル５４にバリア７１を有する試料チャンバ５０の別の実施形態を示す。バリア７１は、一連の離間したロッド７２から形成され、ロッド７２は、本体部１６、カバー部（図示せず）、または両方と一体形成されてよく、かつ物体供給マイクロチャネル４２のチャンバ進入チャネル５４を通る流路と整列し得る。図５に示す実施形態では、バリア７１は、図４に示すようにチャンバ進入チャネル５４の全幅に沿うのではなく、流体供給マイクロチャネル４４のチャンバ進入チャネル５４の幅の一部のみに沿って延びる。
【００５５】
図５に示す実施形態では、バリア７１が形成された後、試料物体５９が試料チャンバ５０に導入される。図４に示すように、バリア７１の下流の試料物体５９は、試料チャンバ５０から即座に排出される。バリア７１を形成するロッド７２の間隔は、バリア７１の上流の試料物体５９が容易に通過できないように選択される。光トラップ５００は、バリア７１の上流側に対して試料物体５９を位置付けて保持するために用いられる。図４に関連して上述したように、次に、流体が、試料チャンバ５０に導入され、流体が出口４８から物体５９を排出する前に、このように確保された試料物体５９に所望の時間だけ接触させる。
【００５６】
図６は、バリア８４を有し、かつ、図５に示す装置の試料チャンバ５０と同様に動作する試料チャンバ５０の別の実施形態の斜視図を示す。バリア８４は、十分な長さの少なくとも１つの細長いバリア構造８６からなり、それにより、マイクロチャネル４２、４４が交差して試料チャンバ５０を形成する流体供給マイクロチャネル４４のチャンバ進入チャネル５４の下流壁８８の幅５４ａにわたって延びることができる。いくつかの実施形態では、細長いバリア構造８６は、図５に関して上述したような１つまたは複数の光トラップ５００により所定位置に保持される。
【００５７】
図７は、バリア９３を有する、図５〜図６に示す装置のものと同様に動作する試料チャンバ５０の別の実施形態の斜視図を示し、バリア９３は、一連の離間した細長いバリア構造１０１からなり、バリア構造１０１は、流体供給マイクロチャネル４４のチャンバ進入チャネル５４のバリア凹部１０２に取り外し可能に取り付けられ、かつマイクロチャネル４４を通る流体の流れに垂直に向けられている。バリア凹部１０２は、バリア構造１０１のそれぞれの少なくとも一端の断面に対応する外周を有する。試料チャンバ５０は、細長いバリア物体１０１の形状に合わせて概ね構成される格納凹部１０３（１つを示す）も含んでおり、バリア９３が必要ではない場合、この格納凹部１０３に細長いバリア構造１０１を格納することができる。
【００５８】
したがって、バリア構造１０１の挿入は、都合がよい任意の数で、任意の所望の構成で実施され得る。チャンバ進入チャネル５４は、凹部１０２を有して予め形成されていてもよく、それにより、バリア構造１０１がそこに挿入されて構造１０１が保持され、光トラップ５００によりアクセスされることができる。バリア構造１０１は、凹部１０２に摩擦取り付けまたは圧力取り付けされてもよいが、取り外すことができないほど強く嵌められてはならない。光学渦を用いて、バリア構造１０１を所定位置にねじ留めしてもよい。
【００５９】
図８は、バリア１１０を有する、図５〜図８の試料チャンバと同様に動作する試料チャンバ５０の別の実施形態の斜視図を示す。バリア１１０は、一連の離間したバリア構造１１１からなり、バリア構造１１１は、流体供給マイクロチャネル４４のチャンバ進入チャネル５４中のバリア凹部１１２に取り外し可能に取り付けられ、かつマイクロチャネル４４を通る流体の流れに垂直に向けられている。試料チャンバ５０は、球状のバリア構造１１１の形状に合わせて概ね構成される格納凹部１１３（１つを示す）も含んでおり、バリア１１０が必要ではない場合、この格納凹部１１３に球状のバリア構造１１１を格納することができる。
【００６０】
バリア構造１１１は、物体供給マイクロチャネル４２のチャンバ進入チャネル５４を通る物体５９の流れの経路と整列しており、流体供給マイクロチャネル４４のチャンバ進入チャネル５４の幅の少なくとも一部に延びている。バリア構造１１１の間隔は、流体はバリア１１０を通って流れることができるが制御および操作される構造１１１は流れることができないようなものである。
【００６１】
図８に示す装置の動作では、光トラップまたは一連の光トラップ５００は、球状のバリア構造１１１を捕捉し、構造１１１を格納バリア凹部１１２へ運んでそこに挿入することができる。いくつかの実施形態では、光トラップ５００は、バリア１１０をさらに支持するために、物体１１１がバリア凹部１１２内に位置付けられるとそれを保持し続ける。
【００６２】
バリア構造１１１は、光トラップ５００により容易に保持される材料からなることが有利である。好適な材料としては、限定はされないが、制御多孔質ガラス、セラミックス、ポリスチレン、メチルスチレン、アクリルポリマー、常磁性体、トリオゾル、カーボングラファイト、二酸化チタン、ラテックス、架橋デキストラン、例えばセファロース、セルロースなど、ナイロン、架橋ミセル、テフロン（登録商標）、プラスチック、ダイヤモンド、石英、およびシリコンが挙げられる。
【００６３】
図４〜図８に示す本発明の様々な実施形態に関して、バリア構造の構成は、所望のバリア構造のタイプおよび数に応じて変わり得る。例えば、球状のバリア構造を細長いバリア構造と組み合わせて用いてもよく、バリアは所望の組み合わせとなる。したがって、バリア構造は全て、本体部と一体形成する代わりに移動可能であってよい。
【００６４】
さらに、図７に示すものと類似の穴または凹部を本体部に予め形成することができ、それにより、ビーズをチャンバ進入チャネル５４に流入させて、光トラップを用いて凹部に移動させることができる。
【００６５】
さらに、バリア構造は、溶液中の物体として導入してもよい。他の実施形態では、バリアは、特定の物体への粘着、特定の物体の存在下での蛍光発光、特定の物理的、化学的、生物学的、または他の方法での物体への作用などの、具体的な作業を行うために機能化することができる。
【００６６】
本発明の他の実施形態では、上述のように、マイクロチャネルは交差している必要はなく、互いに並んで配置されてもよい（図２Ｄ〜図２Ｅを参照）。このような実施形態では、マイクロチャネルは、Ｕ字形（図２Ｄを参照）などの任意の構成で配置されてもよく、あるいは垂直であるか水平であるか対角状であるかに関わらず本体部１６中に平行線として配置されてもよい（代表的な図として図２Ｅを参照）。
【００６７】
図２Ｅの実施形態では、図９に示すように、物体１２２は入口部４６に導入され、バリア１２０はマイクロチャネル１２１に配置されて、物体１２２を保持し、光トラップ１２３がマイクロチャネル１２１において物体１２２を操作できるようにする。特に、図４〜図８に関して上述したように、バリア１２０のバリア構造１２４の構成は、所望のバリア構造１２４のタイプおよび数に応じて変わり得る（図１０を参照）。例えば、球状のバリア構造を、例えば細長いバリア構造と組み合わせて用いてもよく、バリアは所望の組み合わせとなる。したがって、バリア構造１２４の全ては、本体部１６と一体形成する代わりに移動可能であってよい。
【００６８】
さらに、図９に示す１つの実施形態では、マイクロチャネル１２１は、マイクロチャネル１２１の試料チャンバ部１２６につながる先細り部１２５も有することができ、ここで、光トラップ１２３はバリア構造１２４において物体１２２を操作する。物体１２２の検査後、光トラップ１２３は物体１２２を解放して、出口部４８から排出する。
【００６９】
別の実施形態では、試料チャンバ５０には、パターニングされた基板が設けられる。パターニングは、窪み、凹部、穴、ウェル、スロット、うね（ridge）、バリア、溝、釘（peg）、柱、あるいは隆起しているかまたは窪んでいる他の特徴部の形態であることができる。このようなパターニングは、標準的なフォトリソグラフィ法、または限定はされないが、エッチング、堆積、溶射（spraying）、およびスパッタリングを含む半導体業界では既知の他の技法、ならびに微細加工で一般に用いられる他の技法、例えば、成形、レーザまたは工具での切削、溶融、研磨、圧縮、きさげ仕上げ（scraping）、穿孔（drilling）、ねじ切り、および嵌入（impacting）（限定はされないがハンマリング（hammering）およびスタンピングなど）などを用いて作成することができる。
【００７０】
図７および図８に示すように、１つの実施形態では、基板のパターニングを用いて、パターニングと相互作用するのに都合がよい任意の形状であり得る物体を位置付けるのを補助することができる。例えば、限定はされないが、穴への挿入により相互作用するには柱または球体であるが、スロットへの挿入により相互作用するにはフランジでもよく、窪みに収まることにより相互作用するには円形構造であり、溝の幅と平行に平坦構造を向けるには溝であり、うねにより導かれることにより相互作用するには様々な形状の構造である。
【００７１】
１つの実施形態では、試料チャンバを通る物体の移動および基板のパターニングと相互作用する位置への物体の配置は、流体（例えば、限定はされないが、液体または気体）の流れ、電気的、磁気的、重力的、または光学的な力、あるいはこのような流体または力により動かされる担体との連係の１つまたは任意の組み合わせにより、開始または維持されることができる。パターニング内の物体の位置決めは、流体（例えば、限定はされないが、液体または気体）の流れ、電気的、電磁的、重力的、または光学的な力、あるいはこのような流体または力により動かされる道具との関連の１つまたは任意の組み合わせによるものであってよい。全体的に、光トラップは、移動または配置のために用いられることが好ましい。
【００７２】
１つの実施形態では、物体は、パターニング内に一時的に配置されてもよく、またはパターニングに永久に固着されてもよい。配置の手法の例としては、限定はされないが、摩擦、クリンプ加工、化学反応、物体の溶融、または物体の周囲での特徴物の収縮、磁気力、電気力、光学力、吸引、および流体圧力が挙げられる。
【００７３】
１つの実施形態では、限定はされないが、釘、球体、および柱を含む物体には、チャネル、溝、またはねじ穴が設けられて、そうでなければ穴内の物体の下に閉じ込められることにより背圧を生成する恐れがある気体または液体を逃がすことを容易にすることができる。
【００７４】
本明細書に関係する本発明の範囲から逸脱せずに、上記の試料チップに特定の変更を加えることができるが、添付図面、明細書、および特許請求の範囲に示されるように、上記説明に含まれる全ての事項は、限定としてはなく例示として解釈されるものとすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に関連する１つの実施形態による試料チップの側部断面図を示す。
【図２Ａ】本発明に関連する１つの実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの平面図を示す。
【図２Ｂ】（Ｉ）および（ＩＩ）は、本発明に関連するさらに他の実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの２つの平面図を示す。
【図２Ｃ】本発明に関連するさらに別の実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの平面図を示す。
【図２Ｄ】本発明に関連するさらに別の実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの平面図を示す。
【図２Ｅ】本発明に関連するさらに別の実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの平面図を示す。
【図３】本発明に関連する１つの実施形態による試料チャンバの平面図を示す。
【図４】本発明に関連する試料チャンバのさらに別の実施形態の平面図を示す。
【図５】本発明に関連する試料チャンバのさらに別の実施形態の平面図を示す。
【図６】本発明に関連する試料チャンバのさらに別の実施形態の斜視図を示す。
【図７】本発明に関連する試料チャンバのさらに別の実施形態の斜視図を示す。
【図８】本発明に関連する試料チャンバのさらに別の実施形態の斜視図を示す。
【図９】本発明に関連するさらに別の実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの平面図を示す。
【図１０】本発明に関連するさらに別の実施形態によるマイクロチャネルを有する試料チップの平面図を示す。
【図１】
2005509883.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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