(57)【要約】複数のマイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスであって、このマイクロチャンネル構造体は、入口ポートと、出口ポートと、その間に流体機能部品を含む構造ユニットと、を有する。マイクロチャンネル構造体は、ユニットの中から選択され、そのユニットは、ａ）アリクォートをマイクロ流体デバイス内で攪拌することにより形成された成分のｎｌの液体アリクォートを保持し（ユニットＡ）、ｂ）液体アリクォートを攪拌し（ユニットＢ）、ｃ）より多量の液体アリクォートをより少量のアリクォートに分割し、少量のアリクォートを同じマイクロ流体デバイスの異なるマイクロチャンネル構造体に個別に並行して分配し（ユニットＣ）、ｄ）マイクロチャンネル構造体の入口ポートに調剤された液体アリクォートをマイクロチャンネル構造体へ浸透させ（ユニットＤ）、ｅ）マイクロチャンネル構造体内で計量する（ユニットＥ）ことができる。
2005502031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチャンネル構造体を含むマイクロ流体デバイスであって、
マイクロチャンネル構造体は、（ａ）１つまたはそれ以上の入口ポート（２０５，２１５，２３７）、（ｂ）１つまたはそれ以上の出口ポート（２０７，２３８，２３９，２４０，２４１）、および（ｃ）前記ポートの少なくとも１つを有し得る１つまたはそれ以上の構造ユニットを含み、
構造ユニットは、
（ａ）前記１つまたはそれ以上の入口ポート（２０５，２１５，２３７）のうちの１つと、前記１つまたはそれ以上の出口ポート（２０７，２３８，２３９，２４０，２４１）のうちの１つと、の間に配置された保持用マイクロキャビティ（２１９）と、
（ｂ）保持用マイクロキャビティ（２１９）の上流側であって、前記入口ポート（２０５，２１５，２３７）のうちの１つの下流側に配置された攪拌ユニット（２０１＋２０２＋２０３）と、
（ｃ）保持用マイクロキャビティ（２１９）に直接的に接続され、入口ポートまたは出口ポート（２０５，２０７，２１５，２３７，２３８，２３９，２４０，２４１）と連通する、２つまたはそれ以上のマイクロコンジット（２１８，２２０，２４２）と、を備え、
保持用マイクロキャビティ（２１９）とマイクロコンジットの間の連結部においてアンチウィッキング手段（２２１ａ，ｅ）を有し、そして／または
ｉ）アンチウィッキング手段を有さず、ｂ）マイクロコンジットに直接的に固定された保持用マイクロキャビティ（２１９）から周辺大気に至る開口部までの距離（ｄ１）が、保持用マイクロキャビティ（２１９）に対する連結部でのマイクロコンジットの最大内側断面寸法の２０倍以上であることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ流体デバイスであって、
アンチウィッキング手段を有するマイクロコンジットは、液体フロー用のマイクロコンジットであり、
アンチウィッキング手段を有さないマイクロコンジットは、空気用のマイクロコンジットであることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロ流体デバイスであって、
（ａ）アンチウィッキング手段を有する少なくとも１つのマイクロコンジットは、保持用マイクロキャビティから連続的に延びる１つまたはそれ以上の長手エッジを有し、
（ｂ）少なくとも１つのマイクロコンジット内のアンチウィッキング手段は、１つまたはそれ以上のエッジの少なくとも１つにおける幾何学的および／または化学的な表面特性の変化を有することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ流体デバイスであって、
幾何学的変化は、窪みの形態を有することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
請求項３または４に記載のマイクロ流体デバイスであって、
化学的な表面特性は、親水性の内側表面を有する保持用マイクロキャビティからマイクロコンジット内に延びる際の疎水性表面ブレイクであることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１に記載のマイクロ流体デバイスであって、
幾何学的および／または化学的な表面特性の変化は、内壁に沿った２つのエッジ間に延びることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１に記載のマイクロ流体デバイスであって、
マイクロコンジット（２１８，２２０，２４２）の少なくとも１つは、本質的に保持用マイクロキャビティ（２１９）との連結部において非閉口式バルブ機能（２２１ａ，ｅ）を有し、
バルブ機能は、好適には、少なくとも部分的には、マイクロコンジットのアンチウィッキング手段を兼ねることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載のマイクロ流体デバイスであって、
バルブ機能（２２１ａ，ｅ）は、例えば、
ａ）バルブ機能における疎水性表面ブレイク、および／または
ｄ）幾何学的な表面特性および／またはバルブ機能を含むマイクロコンジット（２１８，２２０）における曲率の変化に起因する毛細管現象バリアに基づくことを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１に記載のマイクロ流体デバイスであって、
攪拌ユニットは、攪拌すべき２種類またはそれ以上の液体アリクォートのための少なくとも２つのマイクロコンジットを有し、
少なくとも２つの入口マイクロコンジットは、下流方向において保持用マイクロキャビティと連通する共通マイクロコンジットに合流し、
攪拌ユニットは、合流するマイクロコンジットの交差するところで、マイクロキャビティを有し、その全容量は、マイクロキャビティ内に入れようとする少なくとも２種類のアリクォートの合計容量と本質的に同量またはそれ以上であり、
共通マイクロコンジット内、および／または、存在するならば、マイクロキャビティ内の交差するところで攪拌が行われることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１に記載のマイクロ流体デバイスであって、
デバイスは、複数のマイクロチャンネル構造体を有することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロ流体デバイスであって、
（ａ）デバイスは、スピン回転軸と一致する対称軸を有し、
（ｂ）マイクロチャンネル構造体のそれぞれは、この軸に対して、上流部よりも軸から離れた下流部に配置され、
（ｃ）この軸の周囲にスピン回転させることにより、遠心力を加え、この遠心力により、各マイクロチャンネル構造体内に存在する液体アリクォートを付勢して、下流方向に並行に、好適には、保持用マイクロキャビティへ搬送し、保持用マイクロキャビティから搬送することができることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
マイクロチャンネル構造体を含むマイクロ流体デバイスであって、
マイクロチャンネル構造体は、（ａ）１つまたはそれ以上の入口ポート、（ｂ）１つまたはそれ以上の出口ポート、および（ｃ）前記ポートの少なくとも１つを有し得る１つまたはそれ以上の構造ユニットを含み、
先の明細書で定義されたユニットＢないしＥの中から選択されることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記ユニットの１つは、互いに混和性を有する２種類のアリクォート（アリクォート１およびアリクォート２）を攪拌できるユニットＢであって、このユニットは、
（ａ）出口開口部を含むマイクロキャビティ（２０３）と、
（ｂ）マイクロキャビティ（２０３）に接続されたインレット装置（２０１）と、
（ｃ）出口開口部（２２３）に接続された攪拌用マイクロコンジット（２０２）と、を有することを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記ユニットの１つは、より多量の液体を、個々のマイクロチャンネル構造体の下流部分に並行して導入されるより少量のアリクォートに分割できるユニットＣであって、このユニットは、
（ａ）各端部（端部３０２，３０３）における上側部分と、端部間で交互に現れる下側部分（３０４ａ，ｂ，ｃなど）および上側部分（３０５ａ，ｂ，ｃなど）と、を含む連続的なマイクロコンジット（３０１）と、
（ｂ）ｎを２以上の整数としたとき、上側部分の数がｎで、下側部分がｎ−１であり、
（ｃ）各上側部分（３０２，３０３，３０５ａ，ｂ，ｃなど）は、周辺大気に対するベント（上部ベント）（３０６）、および／または下側壁に沿った長手方向エッジにおけるアンチウィッキング手段（３２６ａ〜ｉ）を有し、
（ｄ）各下側部分（３０４ａ，ｂ，ｃなど）は、下流方向において、接続用マイクロコンジット（３０７）を介して、マイクロチャンネル構造体の保持用サブ構造体または別のマイクロチャンネル構造体の対応するサブ構造体に連通するエンプティ開口部を有し、
（ｅ）各接続用マイクロコンジット（３０７）は、バルブ（３０８）を有し、
（ｆ）入口ポート（３０９）は、上側部分（３０２，３０３，３０５ａ，ｂ，ｃなど）の１つにおいて、好適には１つの端部（３０２または３０３）を介して、連続的なマイクロコンジット（３０１）に直接的または間接的に接続され、
（ｇ）出口ポート（３１０）は、上側部分（３０２，３０３，３０５ａ，ｂ，ｃなど）の別の１つにおいて、好適には１つの端部（３０２または３０３）を介して、連続的なマイクロコンジット（３０１）に直接的または間接的に接続されることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記ユニットの１つは、入口ポートからマイクロチャンネル構造体への浸透を促進させるユニットＤであって、ユニットＤは、
（ａ）マイクロキャビティ（４０１）を含む入口ポートと、
（ｂ）マイクロキャビティ（４０１）の下流側に配置され、マイクロチャンネル構造体の内側と連通する入口コンジット（４０３）と、
（ｃ）マイクロキャビティ（４０１）の内壁において、入口コンジット（４０３）およびマイクロキャビティ（４０１）の間の連結部の方に向いた、１つ、２つまたはそれ以上の溝および／または突起（細長い谷部）（４０４）と、を備えることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
請求項１２に記載のマイクロ流体デバイスであって、
前記ユニットの１つは、マイクロチャンネル構造体内でアリクォートの容量を計量することができるユニットＥであって、このユニットＥは、
（ａ）容量計量用マイクロキャビティ（５０１）と、
（ｂ）マイクロキャビティ（５０１）の入口開口部を介してマイクロキャビティ（５０１）に接続された入口マイクロコンジット（５０２）と、
（ｃ）マイクロキャビティ（５０１）の出口開口部を介してマイクロキャビティ（５０１）と接続された出口マイクロコンジット（５０３）であって、
出口マイクロコンジット（５０３）とマイクロキャビティ（５０１）との間の連結部においてバルブ（５０６）を有する出口マイクロコンジット（５０３）と、
（ｄ）マイクロキャビティ（５０１）のオーバーフロー開口部に接続されたオーバーフローマイクロコンジット（５０４）であって、好適には、オーバーフローマイクロコンジット（５０４）とマイクロキャビティ（５０１）の間の連結部において収縮するオーバーフローマイクロコンジット（５０４）と、を備え、
オーバーフロー開口部は、出口開口部（５０３）より高いレベルにあり、
計量される容量は、バルブ（５０６）と、オーバーフローマイクロコンジット（５０４）およびマイクロキャビティ（５０１）の間の連結部と、の間の容量として計量されることを特徴とするマイクロ流体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、マイクロチャンネル構造体が設けられたマイクロ流体デバイスに関し、マイクロチャンネル構造体は、（ａ）１つまたはそれ以上の入口ポートと、（ｂ）１つまたはそれ以上の出口ポートと、（ｃ）流体機能を有し、１つの入口ポートと１つの出口ポートの間に配置される構造ユニットと、を有する。構造体ユニット（ｃ）が入口ポートおよび出口ポートを有していてもよい。
【０００２】
本発明によれば、構造ユニットは特定の革新的な構造体から選択され、その構造体は、ａ）アリクォートをマイクロ流体デバイス内で攪拌することにより形成された成分のｎｌの液体アリクォートを保持し（ユニットＡ）、
ｂ）液体アリクォートを攪拌し（ユニットＢ）、
ｃ）より多量の液体アリクォートをより少量のアリクォートに分割し、少量のアリクォートを同じマイクロ流体デバイスの異なるマイクロチャンネル構造体に個別に並行して分配し（ユニットＣ）、
ｄ）マイクロチャンネル構造体の入口ポートに調剤された液体アリクォートをマイクロチャンネル構造体へ浸透させ（ユニットＤ）、
ｅ）マイクロチャンネル構造体内で計量する（ユニットＥ）ことができる。
加えて、他の構造ユニットおよび／またはマイクロ流体の機能部品を設けてもよい。
【０００３】
マイクロチャンネル構造体は、１種類またはそれ以上の液体アリクォートを搬送および処理するためのものである（したがって、このデバイスはマイクロ流体デバイスと呼ばれる。）。好適な変形例においては、毛細管現象による力および遠心力を用いてアリクォートを搬送する。
【０００４】
「アリクォート」なる用語は、特に指定しなければ、液体のアリクォートを指す。
【０００５】
本発明は、マイクロ流体デバイス／マイクロチャンネル構造体を用いるさまざまな方法に関する。
【０００６】
ここで参照された特許出願および登録特許は、参考として統合される。
【０００７】
＜図面＞
構造ユニットを上から見た図である。マイクロコンジットおよびマイクロキャビティの断面積は、通常、矩形である。マイクロチャンネル構造体の深さは、通常一定で、１００〜１５０μｍの範囲にある。液体搬送用のマイクロコンジットの幅は、通常、１００〜３００μｍの範囲にあり、空気用のマイクロコンジットの幅は、通常、４０〜１００μｍの範囲にある。PCT/SE02/531,PCT/SE02/537,PCT/SE02/538およびPCT/SE02/539（すべてGyros AB）における、比較可能な寸法を有する他の構造体を示す図面を参照されたい。とりわけ、図２ｄおよび２ｅにおいて、イタリック体でミクロン単位の所定寸法が記載されている。円は、周辺大気に対する開口部（入口ポート、出口ポート、ベントなど）を示す。
【０００８】
＜背景技術＞
マイクロ流体構造体は、高度な同時並行性をもって実施される検定および化学合成などにおいて有望視されてきた。一般的に所望される要請は、マイクロ流体デバイス内でのサンプル処理を含む、テストプロトコルのステップからなる完結したシーケンスを実行することであった。これにより、平坦な基板（チップ）上の高密度のマイクロチャンネル構造体に対する要請が高まり、マイクロ流体デバイス内にバルブ機能部品、分離機能部品、および液体の移動手段を統合することに対する期待が高まってきた。巨視的な世界では、こうした種類の機能部品を容易にさまざまな形態の液体搬送システムに組み込むことができるが、微視的な世界において、巨視的な設計を微細化することは、費用が嵩み、信頼性が低くなってしまう。μｌ（マイクロリットル）からｎｌ（ナノリットル）のアリクォートを移動させるとき、あるいは１００μｍ（ミクロン）以上のマイクロチャンネル寸法から１００μｍ未満のマイクロチャンネル寸法に移動させるとき、こうした状況はなおいっそう悪くなる。その主な理由の１つは、容量がμｌの容量からｎｌ以下の容量まで小さくなったとき、例えば、５ｎｌ以下の容量となったとき、液体の表面張力が液体の挙動に対してより影響を受けやすくなることにある。典型的な具体例において、ウィッキング（浸潤：wicking）／インバイビング（吸水：imbibing）により、ｎｌの容器からの液体の搬送が促進され、こうした容器に特定容量の液体を保持することを困難にする。下記を参照されたい。
【０００９】
＜背景技術の刊行物：マイクロ流体デバイスにおいて液体を移動させる遠心力＞
マイクロ流体システムにおいて液体を移動させるために遠心力を用いることは、例えば、Abaxis Inc (WO 9533986, WO 956870, US 5,472,603)、Molecular devices (US 5,160,702)、Gamera Bioscience/Tecan (WO 9721090, WO 9807019, WO 9853311, WO0187486, WO 0187487)、Gyros AB/Amersham Pharmacia Biotech (WO 9955827, WO 9958245, WO 0025921, WO 0040750, WO 0056808, WO 0062042, WO 0102737, WO 0146465, WO 0147637, WO 0147638, WO 0154810, WO 0241997, WO 0241998, PCT/SE02/00531, PCT/SE02/00537, PCT/SE02/00538, PCT/SE02/00539)に開示されている。
【００１０】
さまざまな科学的会合でGyros ABによりなされたプレゼンテーションも参照されたい。
（１）マイクロ加工デバイスにおける大処理量検定ＳＮＰスコアリング。Nigel Tooke (1999年9月)
（２）回転ＣＤにおけるマイクロ流体学（Ekstrandら）、MicroTAS 2000, オランダ、エンスヘデー、2000年5月14〜18日
（３）（ａ）処分可能な微小加工ＣＤデバイスにおけるＳＮＰスコアリング（Eckerstenら）
（ｂ）固体相パイロシーケンス（登録商標）を組み合わせた処分可能な微小加工ＣＤデバイスにおけるＳＮＰスコアリング（Tookeら）、人ゲノム会合、HGM2000、カナダ、バンクーバー、2000年4月9〜12日
（４）集積化された試料生成、および改善された感度を有するマイクロ流体コンパクトディスク（ＣＤ）上のMALSI MS（Magnus Gustavssonら）ASMS 2001（2001年春）
Gyrosのプレゼンテーションに関する文書は、www.gyros.comで見ることができる。
【００１１】
＜背景技術の刊行物：ユニットＡ（ｎｌのアリクォートを保持するマイクロキャビティ＞
本発明の権利者は、昨年中に、ｎｌ容量の液体のためのマイクロキャビティを含む構造ユニットを有するマイクロ流体システムを開発した。例えば、WO9955827, WO9958245, WO0040750, WO0146465, WO0147638, WO0241997, WO0241997、およびGyros ABによりなされた科学的プレゼンテーション（上述）を参照されたい。角部周囲において、またはバルブとして好ましくない液体のクリーピングを防止するための疎水性表面ブレイクが、とりわけWO9958245で強調されている。また、PCT/SE02/00531, PCT/SE02/0537, PCT/SE02/00538およびPCT/SE02/0539を参照されたい。
【００１２】
＜背景技術の刊行物：ユニットＢ（攪拌ユニット）＞
マイクロ流体デバイス内でアリクォートを攪拌するためのユニットがこれまでに開示されている。こうしたユニットは、
（ａ）固定された滅菌ヒンダにより乱流を形成しながら、マイクロキャビティまたはマイクロコンジットを攪拌する際の機械的なミキサ（例えば、WO9721090およびUS4279862(Bretaudiereら)）と、
（ｂ）２つの流入液体フローによるマイクロキャビティ内の乱流の形成（例えば、WO9853311）と、
（ｃ）マイクロコンジットを攪拌し、マイクロコンジットを通って搬送される間に、拡散により攪拌する、入口端部における層流の形成（例えば、US5,637,469 (Wilding & Kricka)）と、
（ｄ）マイクロキャビティまたはマイクロコンジットにおいて層状アリクォートを往復するようにポンピングすることによる攪拌と、依拠している。これは、パルス化された遠心力を加えることにより実現され、この遠心力は、液体を一定の方向により高いスピンパルスで付勢し、逆方向により低いスピンパルスで付勢するスピンパルスにより得られ、高パルス時にシステム内に蓄積されたエネルギを用いて、低パルス時に液体を逆方向に付勢する。これは、包囲された空気バラストチャンバおよび／またはWO0187487で概説された疎水性／親水性を用いることにより実現することができる。往復するように搬送する原理は、PCT/SE02/00531（ユニット５）およびWO9958245に開示されている。
【００１３】
＜背景技術の刊行物：ユニットＣ（分配マニフォールド）＞
本発明者の知るところによれば、この主題に関する刊行物は少ない。US 6,117,396(Orchid)は、遠心力によらない重力に基づくマイクロ流体デバイスを与え、共通試薬チャンネルは、オーバーフローチャンネルおよび試薬充填チャンネルの両方として用いられる。並列した複数の容量測定用キャピラリは、異なる位置において、下方から試薬充填チャンネルに接続される。遠心力を用いたマイクロ流体システムのための分配マニフォールドが、WO995825およびWO0187486に開示されている。この後者の変形例は、環状の分配マイクロコンジットに基づいており、分注すべきアリクォート毎に少なくとも１つの廃液／オーバーフローマイクロコンジットを有する。
【００１４】
マイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスが、これまでに開示されており、マイクロチャンネル構造体は、より低いレベルに向かって折れ曲がる部分（下方湾曲部）と、より高いレベルに向かって折れ曲がる部分（上方湾曲部）と、を有する。下方湾曲部および上方湾曲部は、短いシリーズで互いに連結している。遠心力を基づくシステムのための湾曲構造体を用いて、液体やプロセスチャンバなどを計量する。
【００１５】
下方湾曲部は、遠心力と組み合わされて、例えば、化学的または生化学的反応、アフィニティ反応、測定操作、計量など、湾曲部内における異なるプロセスステップの対象となる液体を保持するために（バルブ機能）用いられる。例えば、パッシブバルブなどのバルブ機能をマイクロコンジット出口に設けることにより、下方湾曲部において処理されたアリクォートを制御された手法でさらに下流側に搬送することができる。
【００１６】
これまでに知られた湾曲構造体に関するさらなる詳細については、WO9958245, WO0147638, WO0146465, WO0040750, PCT/SE02/750, PCT/SE02/00531, PCT/SE02/00537, PCT/SE02/00538, PCT/SE02/00539, WO0214997およびWO0241998に開示されている。湾曲構造体は、Gyros ABによりなされた科学的なプレゼンテーションで示唆され、本明細書の他の箇所において開示されている。
【００１７】
＜背景技術の刊行物：ユニットＤ（入口ポート）＞
入口ポートに端部／角部構造体を備えることにより、マイクロチャンネル構造体内への液体の浸透を促進させるために、インバイビング法が用いられてきた。US 4,233,029（イーストマン・コダック）およびUS4,254,083（イーストマン・コダック）を参照されたい。
【００１８】
＜背景技術の刊行物：ユニットＥ（一体式の容量計量ユニット）＞
マイクロ流体システムにおける一体式の容量計量ユニットは、すでに知られている。例えば、US 6,117,396（Orchid）は、遠心力によらない重力に基づくマイクロ流体デバイスを開示し、共通試薬チャンネルは、オーバーフロー／充填チャンネルとして機能し、このチャンネルに沿って、μｌ容量の複数の容量測定用キャピラリが離間して配置される。オーバーフローチャンネルを用いた、遠心力によるシステムにおける容量測定用の一体式ユニットは、WO9853311, WO0146465およびWO0040750に開示されている。
【００１９】
＜目的＞
（主要目的）本発明は、上記「技術分野」で定義された種類のマイクロチャンネルシステムにおいて、μｌ容量の液体を搬送し、処理する際に用いることができる新規な流体工学的機能部品を提供する。とりわけ、機械的な可動部品を要することなく、例えば、バルブ機能、ポンプ機能、攪拌機能を実現し、マイクロチャンネルおよび／または基板と一体化できるような機能部品を実現しようとするものである。これらのさまざまな機能部品は、マイクロチャンネルの内壁の局所的な表面特性、および／または表面張力や濡れ性などの液体の特性に依拠するものである。
【００２０】
（他の目的）
第１の目的は、計量されたｎｌアリクォートを、所定延長時間、マイクロ流体デバイスのマイクロチャンネル構造体の所定のマイクロキャビティ（保持用マイクロキャビティ）内に保持できる機能部品を有する構造ユニットを提供することにある。件のｎｌアリクォートは、マイクロチャンネル構造体内でｎｌアリクォートを攪拌することにより得られる。「延長」なる用語は、液体が静止した流れのない状態で保持用マイクロキャビティ内に保持されることを意図している。その時間は、通常１５秒以上で、例えば３０秒、または１分以上、例えば５分以上、または１０分以上、例えば１時間以上、または１０時間以上である。この目的は、主に、攪拌されたｎｌアリクォート内で反応させ、測定される間、保管される間の放置時間、ウィッキングおよび／または蒸発によるｎｌ容量の保持用マイクロキャビティからの液体の損失を極力抑えることにある。許容可能な損失は、２０％以下で、例えば１０％以下、または５％以下である。
【００２１】
第２の目的は、マイクロ流体デバイスのマイクロチャンネル構造体内において、互いに混和性を有する２種類のアリクォートを簡便に、迅速に、安全に、再現性よく、高い信頼性で攪拌できる機能部品を有する構造ユニットを提供することにある。
【００２２】
第３の目的は、マイクロ流体デバイスの複数のマイクロチャンネル構造体の個々の構造体に並行して、簡便に、信頼性よく分配できる機能部品を有する構造ユニットを提供することにある。
【００２３】
第４の目的は、アリクォートをマイクロ流体デバイスのマイクロチャンネル構造体に迅速に導入することを支援する機能部品を有する構造ユニットを提供することにある。
【００２４】
第５の目的は、アリクォートをマイクロ流体デバイスのマイクロチャンネル構造体のさらなる下流側へ搬送する前に、マイクロチャンネル構造体内において、アリクォートを再現性よく計量できる機能部品を有する構造ユニットを提供することにある。
【００２５】
上述の目的に関連する副次的な目的は、マイクロ流体デバイスやマイクロ流体構造ユニットの使用方法および液体を搬送し、処理する方法に対応する。特に、第１の目的に対する副次的な目的は、参照されるｎｌアリクォートからのウィッキングによる蒸発を低減する方法を提供することである。
＜本発明＞
これらの目的が少なくとも部分的に「従来技術」と題したところで説明したタイプのマイクロ流体デバイスにおいて達成されることを我々は確認した。
【００２６】
本発明は、中でも、液体の表面張力がマイクロシステムにおいて液体フローを制御する上で重要であるという認識に基づいている。ナノリットル範囲のアリクォートを取り扱う場合、および／または機械式のバルブやポンプを用いることなく、すなわち毛細管現象の力および慣性力による本発明の機能ユニットを用いてアリクォートを搬送することにより制御がなされる場合、このことは当てはまる。慣性力の典型例は、重力および遠心力である。「液体フローを付勢するための手段」と題したところを参照されたい。
【００２７】
＜本発明の第１の主要な態様の要約＞
第１の主要な態様において、本発明は、「従来技術」と題したところで一般的に定義されたマイクロ流体デバイスに関する。本発明のこの態様の主要な特徴は、少なくとも１つの構造ユニットが、以下詳述される革新的ユニットＡないしユニットＥの中から選択されることである。機能部品を組み合わせたユニットおよび／またはユニットＡないしユニットＥのうちの２つまたはそれ以上からなる構造体も含まれる。革新的ユニットＡないしユニットＥのうちの少なくとも１つを有する限り、既に知られた、あるいは将来に知られることになる他のユニットも同様に含まれる。追加的なユニットについては、PCT/SE02/00531を参照されたい。
【００２８】
この態様に係る好適な変形例においては、構造ユニットに関して本明細書で引用される少なくとも１つのアリクォートは、５ｍＮ／ｍ以上、例えば１０ｍＮ／ｍ以上、または２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する。
【００２９】
＜本発明の第２の主要な態様の要約＞
第２の主要な態様において、「従来技術」と題したところで一般的に定義された、マイクロ流体デバイスのマイクロチャンネル構造体を通過する１つ、２つ、またはそれ以上のアリクォートを搬送させるための方法に関する。この方法は、
(i)マイクロ流体デバイスを用意するステップと、
(ii)１つ、２つ、またはそれ以上のアリクォートを用意するステップと、
(iii)デバイスの１つ、２つ、またはそれ以上のマイクロチャンネル構造体の入口ポートに各アリクォートを導入するステップと、
(iv)可動式の機会部品を含むバルブおよびポンプを用いることなく、入口ポートと出口ポートの間にある少なくとも１つの構造ユニットにアリクォートを搬送するステップと、
(v)マイクロチャンネル構造体の１つまたはそれ以上の出口ポートから処理された形態のアリクォートを収集するステップと、を有する。
【００３０】
第２の態様に係る１つの主要な特徴は、マイクロチャンネル構造体の入口ポートに導入すべき１つ、２つ、３つ、またはそれ以上のアリクォートは、５ｍＮ／ｍ以上、例えば１０ｍＮ／ｍ以上、または２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する。
【００３１】
ステップ(i)で用意されるマイクロ流体デバイスは、第１の主要な態様に係るものである。
【００３２】
ステップ(ii)において、少なくとも１つのアリクォートは、ナノリットル範囲の容量を有する。
【００３３】
ステップ(iii)において、２つまたはそれ以上のアリクォートを同一の、または異なる入口ポートに導入してもよい。
【００３４】
ステップ(iv)において、アリクォートを搬送するための付勢力は、一般に、毛細管現象による力、および／または慣性力であって、本明細書の他のところで説明した他の種類の力を排除するものではない。
【００３５】
ステップ(iii)およびステップ(iv)は、さまざまなアリクォートが意図されたプロトコルに従って処理されることを含み、例えば、搬送ステップ（ステップ(iv)）は、マイクロチャンネル構造体に導入されたアリクォートを、所定位置（構造ユニット）に搬送し、そして／または次のアリクォートが導入される前に所定の手法で処理してもよいことを含む。ステップ(iii)およびステップ(iv)からなる部分的シーケンスを、実施すべき調剤ステップ、プロセスステップなどのために中断してもよいし、サブステップに分割してもよい。本明細書の他の部分でも記載したように、例えば、２種類の反応物を同一または異なる入口ポートに個別に調剤して、個々の攪拌ユニット内で攪拌してもよい。攪拌した後、反応混合物は、反応用マイクロキャビティに搬送され、所望のプロトコルに従って処理するために反応が許容される間、マイクロキャビティ内に保持される。その後、反応物が同じマイクロキャビティ内、マイクロチャンネル構造体の下流または外側で分析される。この分析は、生成物の決定／検出、または１つまたはそれ以上の反応物の消失を含んでいてもよい。システムを正確に設計することにより、マイクロキャビティの壁を介して反応物の処理を続けて行ってもよい。すなわち、複数のサブステップ（測定ステップおよび放置ステップ）を並行して行ってもよい。
【００３６】
ステップ(v)において、「処理された形態」なる用語は、アリクォートが構造体を通過して、１つまたはそれ以上の所定の処理にさらされた、ということを意味する。化学的成分が変化し、そして／またはアリクォートを攪拌してもよい。
【００３７】
少なくとも１つのアリクォートは、通常、水性であり、そして／または水などの液体の表面張力を増減させる１つの多はそれ以上の表面活性剤を含んでいてもよい。表面張力を低減する典型的な活性剤は、陽イオン性、陰イオン性、両性、または非イオン性の洗剤である。表面活性剤は、好適には、水と混和可能な有機溶媒を含む。具体例として、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ホルムアミド、アセトニトリルなどがある。帯電した、または帯電可能なポリマ、たん白質などの生体分子、特定の糖も同様に、表面活性剤として機能する。
【００３８】
＜マイクロ流体デバイス＞
本発明のマイクロ流体デバイスは、通常、１組、２組、３組、４組またはそれ以上の組のマイクロチャンネル構造体を有し、このチャンネル構造体内において、アリクォートが、例えば、分析目的または合成目的などのさまざまな目的で搬送され、処理される。「微小」なる接頭句によれば、個々のマイクロチャンネル構造体が、１０３μｍ以下、例えば１０２μｍ以下の深さおよび／または幅を有する１つ以上のキャビティおよび／またはチャンネルを有することを想定している。幅／広さに関する下限値は、通常、マイクロチャンネルを通過すべきアリクォートの最大の試薬および成分の大きさよりも実質的に大きい。マイクロキャビティひいては搬送および処理されるアリクォートの容量は、通常１０００ｎｌ以下、例えば５００ｎｌ以下、１００ｎｌ以下、または５０ｎｌ以下である。ｎｌの範囲は、特に指定しなければ、５０００ｎｌ未満の容量であって、例えば、先の文章で特定した範囲にある。また、例えば、１〜１０μｌ、１〜１００μｌおよび１〜１０００μｌの範囲（μｌ範囲）の容量を有する、例えば入口ポートに直接的に接続されたより大きなキャビティであってもよい。通常、マイクロチャンネル構造体内で濃縮されるべきサンプルまたは洗浄液などを導入するために、これらのキャビティが用いられる。
【００３９】
「マイクロコンジット」なる用語は、マイクロチャンネル構造体の一部を意味する。
【００４０】
マイクロコンジットは、液体をマイクロチャンネル構造体から搬出し、構造体内へ搬入するためのものであるか（液体用マイクロコンジット）、あるいは空気をマイクロチャンネル構造体から搬出し、構造体内へ搬入するためのもの（空気用マイクロコンジット）である。２種類の寸法が異なっていてもよく、例えば、空気用マイクロコンジットは、液体フロー用マイクロコンジットと比較して、より小さい断面積および／またはより大きなアスペクト比（深さ：幅）を有していてもよい。空気用マイクロコンジットが１以上のアスペクト比を有する一方、液体フロー用マイクロコンジットは１以下のアスペクト比を有していてもよい。あるいは、アスペクト比は、マイクロコンジットの用途に関係なく同じであってもよい。本明細書の他の部分でも記載したように、空気用マイクロコンジットが疎水性の内壁を有する一方、液体フロー用マイクロコンジットは、親水性の内壁を有する。また、マイクロチャンネル構造体の中へ、または構造体から外へ空気を出し入れするために、液体フロー用マイクロコンジットを用いてもよい。
【００４１】
「入口ポート」および「出口ポート」なる用語は、空気用ポートおよび液体用ポートを意味する。
【００４２】
マイクロチャンネル構造体は、所定の実験プロトコルを構造体内部で実施するために必要な数多くの機能ユニットを有していてもよい。すなわち、マイクロチャンネル構造体は、入口ポート、出口ポート、試料、液体、および／または試薬を個々のマイクロチャンネル構造体および液体搬送用のマイクロコンジットに分配するためのユニット、液体の容量を計量するためのユニット、バルブユニット、大気との換気ユニット、液体攪拌用ユニット、化学反応または生化学反応を実行するためのユニット、可溶性成分または粒子材料を液相から分離するためのユニット、廃液キャビティおよびオーバーフローチャンネルを含む廃液ユニット、検出ユニット、構造体内で処理され、分析用デバイスなどの別のデバイスに搬送されるアリクォートを回収するためのユニット、液体フローを合流または分流させるためのブランチユニットなど、の中から選択された１つ、２つまたは３つのユニットを有していてもよい。１つの同じマイクロチャンネル構造体によれば、マイクロコンジットを介して異なるまたは同一の下流位置においてメインフロー流路に接続される複数の入口ポートおよび／または複数の出口ポートが設けられてもよい。同様に、これらのマイクロコンジットは、上述したタイプの機能性ユニットを有していてもよい。
【００４３】
マイクロ流体デバイスは、一般に、マイクロ流体デバイス当たり、全体で５０以上、例えば、１００以上または２００以上のマイクロチャンネル構造体を有する。これら一連のマイクロチャンネル構造体は、本質的に同一であって、基板の共通表面に延びていてもよいし、延びていなくてもよい。一連のマイクロチャンネル構造体のそれぞれの間を液体連通させるチャンネル、および／または同一デバイス上に形成され得る複数組のマイクロチャンネル構造体の間を液体連通させるチャンネルを設けてもよい。マイクロチャンネルは、通常、流れを制御し、蒸発作用を抑えるために、カバーされ、すなわち壁または他の手段により包囲される。一般に、入口ポート、出口ポート、換気孔などには、適宜、開口部が設けられる。
【００４４】
マイクロチャンネルの断面は、全体に丸みを帯びた形状、すなわち円形形状、楕円形状を有していてもよい。同様に、マイクロチャンネルは、内側のエッジを有し、すなわち三角形、正方形、矩形、部分的な円形、平面などの断面を有していてもよい。マイクロキャビティまたは微小チャンバは、包囲するマイクロコンジットと比較して、同一または異なる断面形状を有していてもよい。
【００４５】
マイクロコンジットの「エッジ」なる用語は、特に指定されない限り、マイクロコンジットの２つの内壁の交差線を示す。この種のエッジは、流れの方向に沿って実質的に並行に延びる（長手方向のエッジ）。矩形の断面（１０１）と、４つの壁の交差線またはエッジ（１０３）を含む４つの内壁（１０２）と、を有するマイクロチャンネルを示す図１を参照されたい。矢印（１０５）は、流れの方向を示す。
【００４６】
マイクロチャンネルの周辺領域を同様に図１に示す。それは、マイクロチャンネルの内壁における内側表面領域（１０４）であって、フロー方向（１０５）の周囲にスリーブ状に延びている。この種の領域の長さは、少なくとも０．１〜１０、０．１〜１００、０．１〜１０００、またはこの領域の上流端部におけるマイクロチャンネル／マイクロコンジットの幅または深さの何倍もある。
【００４７】
マイクロ流体デバイスは、ｎ本の対称軸（Ｃｎ）を有していてもよく、ｎは２から無限大までの間の整数で、好適には６、７，８、それより大きく、無限大であってもよい。好適な事例において、このようなマイクロ流体デバイスは、円筒、球、または円錐の対称性を有していてもよく（Ｃ無限大）、および／またはディスク上であってもよい。対称軸の周囲をスピン回転させることにより形成される、液体フローをマイクロチャンネル構造体に流すための遠心力を用いることと、対称軸を組み合わせてもよい。
【００４８】
マイクロ流体デバイスは、通常、ディスク平面に対して並行な平面に延びるマイクロチャンネル構造体を含むディスクの形態を有する。
【００４９】
このデバイスは、PCT/SE02/00531で要約されたように製造することができる。
【００５０】
このデバイスは、好適には、従来式のＣＤと同様の寸法を有するが、例えば、従来式のＣＤより１０％小さくてもよいし、例えば、従来式のＣＤの２００％または４００％以上であってもよい。これらのパーセンテージの値は、半径を意味する。
【００５１】
好適な変形例では、マイクロチャンネル構造体は、例えば、WO0056808に開示されているように、親水性化された内側表面を有する。必要ならば、例えば、WO0056808およびUS 5,773,488（Gyros AB）で開示されているように、非イオン性親水性ポリマを内側表面にコーティングしてもよい。液体が一旦入口を通過すると、例えば、毛管現象により液体が構造ユニットに導入されるような濡れ性において、好適な変形例は、これらの刊行物で開示されたものと同様である。適当ならば、WO9958245およびPCT/SE02/00531で概説されたように、疎水性表面ブレイクが導入される。同様に、WO0185602（Amic ABおよびGyros AB）を参照されたい。
【００５２】
マイクロチャンネル構造体の内側表面の液体接触角（親水性／疎水性）に対する正確な要請は、異なる機能ユニットに対して変化し得る。局在的な疎水性表面ブレイクを除いて、特定の位置におけるマイクロコンジットの少なくとも２つまたは３つの内壁に対する液体接触角は、搬送すべき液体に対して濡れ性（親水性）を有し、液体接触角は、好適には、６０°以下、例えば５０°以下、４０°以下、３０°以下、または２０°以下である。１つ以上の壁がより大きい液体接触角を有する場合において、例えば、非濡れ性（疎水性）を有する場合、これは、残りの壁に対する、より小さい接触角により補償され得る。このことは、開口した親水性のマイクロチャンネル構造体をカバーするために、非濡れ性を有する蓋が用いられた場合、とりわけ重要である。上述の値は、使用温度において、搬送される液体に関して、上述の機能ユニットに対して適用される（局在的な疎水性表面ブレイクを除いて）。上述の範囲に入る水の接触角を有する表面は、しばしば、他の水性液体に対して用いられる。
【００５３】
「濡れ性を有する表面」および「親水性表面」なる用語は、ほとんどの場合、９０°以下の液体接触角を有する表面（とりわけ、水および他の水性媒体に対して）を意味する。「非濡れ性を有する」および「親水性」表面は、通常、９０°以上の液体接触角を有する。通常の場合における液体接触角は、平衡接触角と呼ばれ、測定の目的に応じて、後退接触角および／または前進接触角と呼ばれることもある。本発明の文脈において、平衡接触角が主に実施される。
【００５４】
＜バルブ機能＞
マイクロ流体デバイスに関して先に提案されたバルブに関する３つのカテゴリは、以下の通りである。
１．機械的バルブ
２．交差するチャンネルとその形状を特定する手段とを備えたバルブであって、このチャンネル内で液体フローが形成されるバルブ
３．内側バルブ、液体の流れの有無が液体の物理的および／または化学的特性、および内側バルブの位置におけるマイクロコンジットの内壁表面にある材料に依存する内側バルブ
【００５５】
タイプ１のバルブによれば、通常、マイクロコンジットを物理的に閉じる必要があり、「閉口式バルブ」と呼ばれる。これらは、しばしば、マイクロコンジットを閉口するための機械的な可動部品を有する。
【００５６】
タイプ２のバルブは、閉口せずに機能することから「非閉口式」バルブである。典型的な具体例は、電極をスイッチングすることで２つのチャンネルが交差するところで、動電学的フローを制御することである。例えば、US 5,716,825（ヒューレッド・パッカード）およびUS 5,705,813（ヒューレッド・パッカード）を参照されたい。
【００５７】
タイプ３のバルブにおいては、液体の流れの有無が以下のものに依拠している。
（ａ）マイクロコンジットの壁材料に対する入力エネルギを変化させることにより、マイクロコンジット内のバルブ位置における断面積を変化させること（閉口式バルブ）、
（ｂ）貫通フローのアリクォートとマイクロコンジットの間のバルブ位置における交差エネルギを局在的に変化させること（非閉口式バルブ）、および／または
（ｃ）マイクロコンジットのバルブ位置における適当な曲率（幾何学的バルブ、非閉口式バルブ）
【００５８】
タイプ３（ａ）のバルブは、バルブ機能を有する刺激感応式ポリマ（知能ポリマ）が提案されたWO0102737（Gyros AB）で開示され、さらにバルブ機能を有する非平衡ポリマ構造体および溶解性ワックスプラグを弛緩させることを提案するWO9721090で開示されている。
【００５９】
タイプ３（ｂ）のバルブにおいて、バルブ位置におけるマイクロコンジットは、液体が制止された場合であっても、開口している（キャピラリバルブを含む内側バルブ、パッシブバルブと呼ばれる）。この種のバルブにおける貫通フローは、液体に付勢する力を単に増大させることにより実現される。疎水性表面ブレイク（化学的な表面特性の変化）をバルブとして用いることが、例えば、WO9958245, WO0146465, WO0185602（Amic ABおよびGyros AB）WO01847486およびPCT/SE02/00531に開示されている。幾何学的な表面特性における変化を用いることが、例えば、WO9615576（David Sarnoff Res. Inst.）, EP305210（Biotrack）およびWO9807019に開示されている。タイプ３（ｂ）のバルブは、アンチウィッキング手段（非浸潤手段）として開示されたように、エッジにおける化学的および／または幾何学的な表面特性における変化を用いた場合に、アンチウィッキング機能を有する。
【００６０】
タイプ３（ｃ）のバルブは、遠心力を用いたシステムにおける下方湾曲部を直ぐ下流側にあるマイクロチャンネルの上方湾曲部に連結することにより実現することができる。これはWO0146465に開示され、上方湾曲したマイクロコンジットを下流方向にＵ／Ｙ形状を有するマイクロコンジットに接続することが提案されている。
【００６１】
＜アンチウィッキング手段＞
アンチウィッキング手段は、一般に、ウィッキング／インバイビングを相殺する局在的な表面変形である。
【００６２】
インバイビング（ウィッキング）とは、液体搬送がマイクロチャンネルのエッジで生じることを意味する。例えば、Dongら（J. Coll. Interface Science 172 (1995) 278-288）およびキムら（J. Phys. Chem. B 101 (1997) 855-863）を参照されたい。マイクロコンジットがマイクロキャビティに直接的に接続された長手方向に延びるエッジを有する場合、インバイビングにより、所望するマイクロキャビティ内の規定された容量の液体を、より長い時間保持することが困難となる。これは、とりわけ容量が５μｌ以下であるとき、例えばｎｌ以下の範囲であるとき当てはまる。マイクロコンジットが、例えば入口ポートを介して大気と連通する場合、インバイビングにより蒸発作用が促進され、事前供給された容量の液体が不可逆的に損なわれる。
【００６３】
アンチウィッキング手段は、一般に、マイクロコンジットの内側エッジにおける幾何学的および／または化学的な表面特性などの表面特性の変化を有する。エッジは、通常、マイクロキャビティ内で始まり、マイクロコンジットに拡がる。アンチウィッキング手段は、液体を保持することを意図されたマイクロキャビティの上流側または下流側に配置してもよい。アンチウィッキング機能性は、本質的に、内側エッジにおける疎水性表面ブレイクの有無に依存する内側バルブ内に設けてもよい。
【００６４】
幾何学的表面形状の変化は、通常、局在的なものであって、窪み、突起部（突出部）、長手方向の内側エッジを規定する２つの内壁間の角度の増大から選択してもよい。ほとんどの場合、こうした変形は、この種のエッジで形成された壁の内部および／またはその壁に亙って拡張され、例えば、変形する２つのエッジにより確定された壁の内部および／またはその壁に亙って拡張される。窪みおよび突起部は、それぞれ谷部／溝部およびリッジ部を意味する。２つの交差する壁の間の角度の増大は、極端な場合、内側エッジがアンチウィッキング手段を実現する領域において湾曲するが、この領域とマイクロキャビティの間では湾曲しないことを意味する。マイクロコンジットは、局部的に円筒形状であってもよい。同様に、エッジの他の物理的変形により、アンチウィッキングが得られる。
【００６５】
窪みの形態を有する変形は、例えば、本明細書の図面で示すように「耳状」（２１４，４０６，５０９）であってもよいし、PCT/SE02/00531の図１３（１３１２）で図示されたような三角溝と同様のものであってもよい。
【００６６】
アンチウィッキングの文脈において、化学的な表面特性の変化（表面ブレイク）とは、主に、マイクロチャンネル構造体の内壁表面の親水性／疎水性における変化を意味する。通常、マイクロコンジットの内側表面が親水性であったものが、アンチウィッキングが実現されると、上述のように疎水性に変化する。
【００６７】
同様に、幾何学的な表面特性における変化に関して、化学的な表面特性の変化が、マイクロコンジットの内壁表面および／またはその壁に亙って延伸する。
【００６８】
幾何学的および化学的な表面特性における変化は、マイクロコンジットの内側表面と完全または部分的に一致する。したがって、内壁に亙って拡張する窪み等は、その目的がバルブ効果を回避するものならば、化学的な表面特性の変化を有する必要がある。例えば、図４を比較されたい（４０６および４０７）。
【００６９】
内側エッジを含む周辺領域におけるアンチウィッキング手段は、周辺領域の他方のエッジにあるアンチウィッキング手段の位置と比較される少なくとも１つにおいて、異なる位置に存在する（あるいは欠落する）。例えば、マイクロコンジットは、４つのエッジを有する断面（矩形）を有する場合、４つのエッジがマイクロキャビティ内に延び、対向する内壁は、通常、対をなすように、マイクロキャビティから異なる距離において表面特性における変化を有していてもよい。例えば、図４を比較されたい。
【００７０】
ここで開示されるアンチウィッキング手段は、５ｍＮ／ｍ以上、例えば１０ｍＮ／ｍ以上または２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有するアリクォートのウィッキングを阻止するように構成されている。ここで開示されるマイクロ流体デバイスにおいて、アンチウィッキング手段を備える重要性は、主に、５μｌ以下のアリクォート、例えばｎｌ範囲のアリクォートを取り扱うことに関連する。アンチウィッキング手段に関する、内側バルブ機能と組み合わせることが可能な多様な種類のさらなる情報がPCT/SE02/00531に開示されている。
【００７１】
＜液体フローを付勢するための手段＞
マイクロチャンネル構造体を含む基板上に配置されるか、基板の外側に設けられる個別の手段を用いて、本発明のマイクロ流体デバイスにおける液体フローが付勢される。前者の変形例は、通常、基板上に配置された微小ポンプまたはガス膨張による電気浸透により形成された液体フローを意味する。後者の変形例は、通常、マイクロチャンネル構造体と流体連通する液体フローを形成する外部圧力形成手段を意味する。別の択一例は、毛細管現象による力および重力や遠心力などの慣性力などの力を用いる。この場合、マイクロチャンネル構造体またはマイクロチャンネル構造体を有する基板において、流体を移動させるための手段を必要としない。
【００７２】
上述のように、マイクロチャンネル構造体が基板の対称軸などのスピン回転軸に対して内側位置から外側位置に向かって配向される変形例は、通常、基板を、対称軸と一致し得るスピン回転軸の周りにスピン回転させることが可能なスピン回転装置と組み合わされる。有用なスピン回転装置は、マイクロチャンネル構造体の少なくとも一部に液体を移動させるために必要な遠心力を形成することができなければならない。第２の液体アリクォートと組み合わせて遠心力を用いて、構造体内において十分な局在的な流体静力学的圧力を形成して、第１のアリクォートをマイクロチャンネル構造体の外側湾曲部（下方部品）および／または内側湾曲部（上方部品）を通って移動させてもよい。例えばWO0146465を参照されたい。通常、スピン回転速度は、５０〜２５０００ｒｐｍの範囲、例えば５０〜１５０００ｒｐｍの範囲に入る。所与のプロトコルにおけるスピン回転速度は、例えば、液体が通過すべき部分的構造に依存させてもよい。マイクロ流体デバイスが並行して延伸すべき複数のマイクロチャンネル構造体を含む場合、高速スピン回転の短いパルスで、液体を特定の構造ユニットに通過させた後、より低速のスピン回転させることが有益であり得る。
【００７３】
＜マイクロ流体デバイスの配向および配置＞
本発明は、主に、幾何学的構成に関して意図されたものであり、マイクロチャンネル構造体は基板内に設けられ、通常基板を貫通する対称軸（スピン回転軸）の周囲に配置される。「半径距離」になる用語は、対称物と対称軸および／または回転軸の間の最短距離を意味する。入口ポートおよび構造ユニットに関する半径距離は同じであってもよいが、入口ポートは、構造ユニットと比較してより短い、またはより長い半径距離にあってもよい。通常の場合、液体のための出口ポートは、構造ユニットの下流側にあって、ほとんどの場合、入口ポートより長い半径距離に配置される。マイクロチャンネル構造体は、対称軸と垂直な平面に配向させておいてもよい。レベル／位置に関して、「より高い」および「上方の」なる用語は、対象物が、「より低い」レベル／位置（外側位置）にある場合と比べて、より短い半径距離（内側位置）にあることを意味する。同様に、「上」、「上方」、「内側の」および「下」、「下方」、「外側」などの用語は、それぞれ、スピン回転軸に向かって、およびスピン回転軸からの方向を意味する。特に指摘がなければ、このように文言が適用される。他の構成／基板および従来式の付勢力、すなわち重力、外部から加えられる圧力、電気浸透的に（動電学的に、電気浸透により）付勢されるフローなどに関して、これらの用語は従来式の意味を有する。
【００７４】
「下流」および「上流」なる用語は、プロセスプロトコルおよび液体フローに関連する。これらの用語は、ユニット、部品、プロセスステップなどが利用される順序を指す。下流位置は、上流位置の後に来る。
【００７５】
＜本発明の主要な態様（構造ユニットＡないしＥ）に関する詳細説明＞
入口ポートは、通常、適用される液体をポート内に導入する疎水化領域を有する。水性液体に対する疎水性を有する局在的な表面ブレイクは、直線または湾曲した矩形により表される。これらは、例えば、バルブ（内側バルブ）、アンチウィッキング手段、ベント内において、液体フローを制御するためのものであって、入口ポート内の液体を構造体内部に案内するためのものである。
【００７６】
＜ユニットＡ（保持用マイクロキャビティユニット）＞
本発明の第１の態様は、マイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスであって、第１の目的で説明したように、ｎｌの液体アリクォートをマイクロキャビティ（保持用キャビティ）内に保持する構造ユニットがマイクロチャンネル構造体内に設けられている。ｎｌのアリクォートは、２種類の液体アリクォートをマイクロチャンネル構造体内で攪拌することにより得られ、以下、これを「混合ｎｌ−アリクォート」または「混合アリクォート」という。
【００７７】
本発明者は、例えば、入口ポートまたは出口ポートなどの周辺大気と直接的に連通するマイクロチャンネル構造体の他の部分に対して、または液体を含まない他のマイクロキャビティに対して開放的に接続されていた場合、流れのない静止した状態で、マイクロチャンネル構造体のマイクロキャビティ内にｎｌ−アリクォートを配置しておくと、ｎｌ−アリクォートがマイクロキャビティから消失し得ることを認識していた。本発明者は、この効果は内側エッジにおけるウィッキングに関連し、ウィッキングされた液体が出口ポートおよび／または入口ポートから蒸発し得る場合、この効果はさらに助長されることを発見した。本発明者は、この問題に対する解決手段をここに提示する。混合ｎｌ−アリクォートに対する解決手段は、ａ）正確に計量された液体アリクォートを保持するためのマイクロキャビティに直接接続されるマイクロコンジット内に、アンチウィッキング手段を配置すること、および／またはｂ）マイクロキャビティおよび各出口ポートの間のマイクロチャンネル構造体の距離を十分な長さとすること、である。
【００７８】
本発明の第１の態様による構造ユニットは、図２ａおよび図２ｂおよび図２ｄおよび図２ｅに図示されている。このユニットは、以下のものを含むことで特徴付けられる。
（ａ）マイクロキャビティ（保持用マイクロキャビティ）（２１９）であって、流れのない静止した状態で、ｎｌの液体アリクォート（混合アリクォート）を保持するためのもので、上記１つまたはそれ以上の入口ポート（２０５，２１５，２３７）のうちの少なくとも１つと、上記１つまたはそれ以上の出口ポート（２０７，２３８，２３９，２４０，２４１）のうちの少なくとも１つと、の間に配置されるマイクロキャビティ。
（ｂ）攪拌ユニット（３０２＋３０３＋３０１）であって、保持用マイクロキャビティ（２１９）の上流側で、少なくとも１つの入口ポート（２０５，２１５，２３７）の下流側に配置され、２つまたはそれ以上のアリクォート（アリクォート１，アリクォート２）が攪拌されて、混合アリクォートが形成される攪拌ユニット。
（ｃ）保持用マイクロキャビティ（２１９）と直接的に接続され、入口ポートおよび出口ポート（２０５，２０７，２１５，２３７，２３８，２３９，２４０，２４１）の１つと連通する２つまたはそれ以上のマイクロコンジット（２１８，２２０，２４２）。
【００７９】
マイクロコンジット（２１８，２２０，２４２）のそれぞれは、保持用マイクロキャビティ（２１９）とマイクロコンジットの間の連結部において、アンチウィッキング手段（２２１ａ，２２１ｅ）を有する。択一的には、マイクロコンジットが保持用マイクロキャビティ（２１９）に直接的に固定され、アンチウィッキング手段を有さない場合、保持用マイクロキャビティ（２１９）から入口ポートまたは出口ポート（２０５，２０７，２１５，２３７）の周辺大気の開口部までの距離（ｄ１）は、
【００８０】
択一例が可能である場合、距離（ｄ１）は最短距離である。この距離は、マイクロチャンネル構造体の内部で測定され、関与するマイクロコンジットの長さを有する。断面寸法を内側寸法という。
【００８１】
アンチウィッキング手段のない場合、この距離（ｄ１）がさらに増大すると、保持用マイクロキャビティ（２１９）に対する連結部におけるマイクロコンジットの断面寸法の例えば２０倍以上、５０倍以上、１００倍以上、５００倍以上、１０００倍以上、５０００倍以上に増大すると、周辺大気に対する蒸発を低減する効果がさらに改善される。
【００８２】
原理的に、アンチウィッキング手段を有さないマイクロコンジットに関する上記条件は、アンチウィッキング手段を有するマイクロコンジットに適用することができる。したがって、保持用マイクロキャビティ（２１９）に接続された任意のマイクロコンジットは、両方のアンチウィッキング手段を有していてもよく、距離（ｄ１）に関する条件を満足させる。
【００８３】
保持用マイクロキャビティに接続されたマイクロコンジットは、空気用マイクロコンジット（２４２、図２ｄ）または液体用マイクロコンジット（２１８，２２０、図２ａおよび図２ｂ、図２ｄおよび図２ｅ）のいずれであってもよい。後者は、流入する液体により置換される空気を排気するマイクロコンジットとして機能する。さらに、２種類のマイクロコンジットの間の差異について、「マイクロ流体デバイス」と題するところで説明する。
【００８４】
保持用マイクロキャビティ（２１９）に直接的に接続された、１つ、２つまたはそれ以上のすべてのマイクロコンジット（２１８，２２０，２４２）は、保持用マイクロキャビティから連続的に延びる１つまたはそれ以上の長手延伸エッジを有する。これらのエッジのそれぞれは、アンチウィッキング手段を有することが好ましい。連結部において疎水性の内側表面を有する空気用マイクロキャビティ（２１９）は、本質的に、アンチウィッキング手段を有する。詳細につき、「アンチウィッキング手段」と題したところを参照されたい。
【００８５】
同様に、保持用マイクロキャビティ（２１９）に直接的に接続された液体フロー用マイクロコンジット（２１８，２２０）は、通常、マイクロコンジット（２１８，２２０）とマイクロキャビティ（２１９）との間の連結部において非閉口式のバルブ機能部品を有する。このバルブ機能部品は、図２ａ、図２ｂおよび図２ｅに示すように（マイクロコンジット２２０）、幾何学的および／または化学的な表面特性の変化、および／またはこれらのフローマイクロコンジット（上方湾曲部）の好適な曲率に基づいている。アンチウィッキング手段およびバルブ機能部品は、図２ａ、図２ｂおよび図２ｅに示すように（マイクロコンジット２２０）、幾何学的および／または化学的な表面特性の変化、および／またはこれらのフローマイクロコンジット（上方湾曲部）の好適な曲率に完全に依拠している。アンチウィッキング手段およびバルブ機能部品は、液体フロー用マイクロコンジット（２１８，２２０）と完全にまたは部分的に一致している。詳細につき、「バルブ機能」と題したところを参照されたい。
【００８６】
マイクロチャンネル構造体の攪拌ユニットは、原理的には、この種のマイクロ流体構造体に適用され得る任意のタイプの攪拌ユニットであってもよい。これは、「背景技術の刊行物：ユニットＢ（攪拌ユニット）」と題するところで説明した攪拌ユニット、および以下詳述する革新的なユニットＢを含む。すなわち、攪拌ユニットは、攪拌すべきアリクォート（アリクォート１、アリクォート２）のために、２つの入口マイクロコンジット（２２４，２２５）を有していてもよい。これらの入口マイクロコンジットは、下流方向にある保持マイクロキャビティ（２１９）と連通する共通マイクロコンジット（３０２）へ下流方向において合流する。２つの入口マイクロコンジット（２２４，２２５）が交差するところで、攪拌され、入口マイクロコンジットを介して導入すべきアリクォートの全容量と本質的に同じか、それよりも大きい全体容量を有するマイクロキャビティ（３０３）を設けてもよい。また、アリクォート１およびアリクォート２に追加的なアリクォートを攪拌するための、交差するところまたはその他のところで交流する入口マイクロコンジットを設けてもよい。共通マイクロコンジット（３０２）（攪拌マイクロコンジット）、またはマイクロキャビティ（３０３）（攪拌マイクロキャビティ）の中で攪拌を行ってもよい。好適な攪拌ユニットは、下記のユニットＢによる。
【００８７】
上述のように、複数のマイクロチャンネル構造体は、スピン回転軸の周囲に配置され、スピン回転軸の周囲にスピン回転させることにより形成される遠心力を用いて、構造体を通して、液体フローを並列に付勢する。遠心力を毛細管現象による力と組み合わせてもよい。同様に、この構成および他の構成において、他の力を用いてもよい。例えば、「液体フローを付勢するための手段」と題するところを参照されたい。
【００８８】
とりわけ、スピン回転軸と一致する対称軸を有するマイクロ流体デバイスの上に、複数のマイクロチャンネル構造体を配置してもよい。この変形例において、マイクロチャンネル構造体は、通常、個々のマイクロチャンネル構造体における液体フローを並列に付勢するために、遠心力を用いることができるように構成される。上記の「マイクロ流体デバイス」と題したところを参照されたい。
【００８９】
保持用マイクロキャビティ（２１９）は、当業者に知られているような異なる形態を有していてもよい。好適な変形例は、しばしばＵ／Ｙ形状の構造体の一部を形成し、これは、反応用マイクロキャビティに関して上述したようなＵ／Ｙの上方向に向いたシャンクのいずれか一方または両方において、上方湾曲マイクロコンジットに接続できる（WO0040750, WO0146465）。Ｕ字状構造体は、図２ｅでも示されており、反応用マイクロキャビティによりＵが形成され、マイクロキャビティは、２つの上方向に向いたシャンクを有し、シャンクの上側部分がアンチウィッキング手段／バルブ（２２１ｅ，２２１ａ）を含むマイクロコンジット（２１８，２２０）に接続されている。マイクロコンジット（２１８）および保持用マイクロキャビティ（２１９）の最下流部分は、バルブ機能を有する上方湾曲部を構成する。混合アリクォートが構造体内のさらなる下流側に搬送されるとき、後者の変形例は好都合であり得る。図２ａ、図２ｂおよび図２ｅを参照されたい。別の変形例において、マイクロキャビティ（２１９）は円状であり、下流側または上流側のマイクロコンジットがこの種の湾曲部を形成することなく固定される。例えば、図２ｅを参照されたい。一方のマイクロコンジット（２４２）は、純粋な空気用チャンネルであって、これは疎水性の内側表面を有し、疎水性の内側表面は、事実上、アンチウィッキング効果を奏し、液体が通過することを困難にする。
【００９０】
混合アリクォートは、化学反応、および／または生化学反応、および／または流れのない静止した状態にある混合アリクォートの１つまたはそれ以上の化学的または物理的パラメータのマイクロキャビティ（２１９）における高精度測定などのさまざまな目的で、マイクロキャビティ（２１９）内で保持される（これより、ウィッキングおよび蒸発が生じることを許容した場合、液体の損失および濃度変化の問題が生じる。）。通常、反応および／または測定は、混合アリクォートまたはマイクロチャンネル構造体に供給された他のアリクォートの中に存在する成分を決定／検出するための分析処理の一部である。また反応は、合成の目的のために行ってもよい。生化学反応は、酵素反応、細胞反応などを含む生体親和性反応（例えば、抗原／ハプテン−抗体、酵素基質、共同因子、補基質など、相補的核酸、レクチン炭水化物の間の反応）を含む。この反応は、相同の液相で行われるか、あるいは固相反応物および溶解反応物または懸濁形態の反応物の間の反応（異相反応）を含んでいてもよい。混合アリクォートを保管するために保持してもよく、第１の目的で概説したように、保持中に用いられるマイクロ流体デバイスの外側または内側で、他のアリクォートに対して実施される所定のプロセスステップを待機する。保持期間が終了した後、液体アリクォートのさらなる処理が反応用マイクロキャビティ（２１９）またはさらに下流側のマイクロチャンネル構造体内で実施される。
【００９１】
液体の表面張力、マイクロチャンネル構造体の内側表面の液体接触角、液体の種類は、選択され、「マイクロ流体デバイス」、「バルブ機能」、「アンチウィッキング手段」と題したところに開示されている。
【００９２】
ユニットＡの使用方法は、本発明の第２の主要な態様に関する方法により定義され、さらに、攪拌サブユニットを用いる攪拌ステップと、上述の任意の理由により実施され得る混合アリクォートのプロセスステップと、を有する。
【００９３】
＜ユニットＢ（攪拌ユニット）＞
本発明の第２の態様は、「技術分野」と題したところで定義されたマイクロ流体デバイスであって、アリクォートの攪拌を実現する構造ユニットが設けられたマイクロチャンネル構造体を有する（ユニットＢ）。
【００９４】
この態様は、好適には相系を形成しながら、アリクォートをマイクロキャビティに収集した後、均一な攪拌が可能となるように、アリクォートを十分な長さのマイクロチャンネルの中に通過可能にすることにより、混和性アリクォートを迅速に、効率的に、そして信頼性高く攪拌することができる、という我々の認識に基づいている。
【００９５】
攪拌ユニットの好適な変形例は、図２ａないし図２ｃに図示されている。図示された変形例は、上述のように、スピン回転可能な基板の上に構成されている（アーク状の構成と比較されたい。）。図２ａおよび図２ｂは、共通分配チャンネルにより互いに接続された４つのマイクロチャンネルを有する。
【００９６】
ユニットＢは、一般に、これまでの刊行物で開示されたようなインレット装置（２０１）と、攪拌用マイクロコンジット（２０２）と、を有する。インレット装置（２０１）および攪拌用マイクロコンジット（２０２）の間において、我々は、攪拌マイクロコンジット（２０２）内で攪拌すべきアリクォートを事前収集するためのマイクロキャビティ（２０３）を導入した。事前収集用マイクロキャビティ（２０３）は、下側部分において開口部（２０３）を有し、その開口部は、攪拌マイクロコンジット（２０２）と接続されている。この事前収集用マイクロキャビティは、さまざまなデザインを有していてもよく、その１つの特徴は、攪拌すべき２種類のアリクォートの間の液体界面を形成することができる。流れの方向は、界面において本質的に垂直であって、９０°±４５°である。
【００９７】
このような攪拌ユニットに加えて、図２ａおよび図２ｂは以下のものを図示している。
（ａ）ユニットＣに関して下記するような上述の共通分配チャンネル（２０４）。
共通分配チャンネルは、ユニットＤに関して上述したようなリッジ／突起部（２０６，２１６）を有する入口ポート（２０５）と、出口ポート（２０７）と、共通換気（ベント）チャンネルおよび空気入口（２３７）を介して周辺大気に至る入口ベント（２０８）と、を有する。分配チャンネルに液体が充填され、下流方向の付勢力が加えられると、液体は、分配チャンネル（２０４）に接続したマイクロコンジットを介してマイクロキャビティ（２０３）に押し出される。これと同時に、ベント（２０８）から空気が入る。
（ｂ）出口ポート（２３８）を有する共通廃液チャンネル（２１０）。
（ｃ）ユニットＥに関して説明するような容量計量ユニット（２１３）。
容量計量ユニットは、上述のようなアンチウィッキング手段（２１４，２２１ｇ）と、ユニットＤに関して上述したようなリッジ／突起部（２０６，２１６）を有する入口ポート（２０５）と、共通廃液チャンネル（２１０）内にある出口に至るオーバーフローチャンネル（２１７）と、を有する。
（ｄ）本明細書の他の部分でも記載したように、多様なプロセスを実施できるマイクロキャビティ（２１９）と、出口（２１１）を介して共通廃液チャンネル（２１０）に合流する拡大廃液出口コンジット（２２０）。
【００９８】
表面ブレイク（非濡れ性を有する）は、直線矩形またはアーク状矩形（例えば、２２１ａ，ｂ，ｃ，２２２）により表されている。
【００９９】
本発明の攪拌ユニットは、以下のものを有することにより特徴付けられる。
（ａ）通常、下側部分において、出口開口部（２２３）を有するマイクロキャビティ（２０３）。
（ｂ）マイクロキャビティ（２０３）に連結されたインレット装置。
（ｃ）出口開口部（２２３）に接続された攪拌用マイクロコンジット（２０２）
マイクロキャビティ（２０３）は、攪拌すべきアリクォートを同時に含む上で十分な容量を有する必要がある。
【０１００】
インレット装置は、マイクロキャビティ（２０３）の上側部分または下側部分に接続されている。好適には、攪拌用コンジット（２０２）に付随して、好適にはマイクロキャビティ（２０３）の連結部に近接してバルブが設けられる。このバルブ機能部品は、好適には、本明細書の他の部分でも記載したような、例えば表面ブレイク（非濡れ性を有する）の形態を有するものと同じ種類の内側バルブである。
【０１０１】
インレット装置は、いくつかのアリクォートのための共通の入口マイクロコンジット（図示せず）、および／または個々のアリクォートのための個別の入口マイクロコンジット（２２４，２２５）を有する。これらのマイクロコンジットと入口開口部との間の連結部は、事前収集用マイクロキャビティ（２０３）の上側部分に配置されることが好ましい。上流方向において、これらの入口マイクロコンジット（２２４，２２５）の各々は、入口ポート（２０５，２１５）と連通している。各入口マイクロコンジット（２２４，２２５）は、マイクロキャビティ（２０３）の下方へ搬送する前に、アリクォートをマイクロチャンネル構造体に個別に事前供給できるサブマイクロキャビティを有していてもよい。図２ａおよび図２ｂにおいて、これらのサブマイクロキャビティの１つが、容量計量ユニット（２１３）のマイクロキャビティ（２２６）であり、他のＹ字状構造体（２２７）の一部が共通分配チャンネル（２０４）に属する。各サブマイクロキャビティ（２２６，２２７）およびマイクロキャビティ（２０３）の間には、バルブ機能（それぞれ２２１ｄ，２２１ｃ）を設けてもよく、これにより、サブマイクロキャビティ（２２６，２２７）内のアリクォートを漏らすことなくマイクロキャビティ（２０３）に搬送することができる。これらの位置におけるバルブ機能部品は、例えば、表面ブレイク（非濡れ性を有する）（２２１ａ，２２１ｂ）のような攪拌用マイクロコンジット（２０２）に付随したバルブ機能部品として説明したものと同じ種類の内側バルブであることが好ましい。
【０１０２】
図２ａおよび図２ｂに図示したように、攪拌用コンジット（２０２）は、さまざまな形態を有し得る。コンジットは、図２ａに示唆されているように、スペースを小さくするために、曲がりくねった、あるいは渦巻状の単一チャンネルであってもよい。同様に、コンジットは、図２ｂに示唆されているように、内部連結された小さいマイクロキャビティ（２２８）の鎖として構成されてもよい。各マイクロキャビティ（２２８）は、入口端部から断面積が緩やかに増大し、出口端部に近づくとき断面積が緩やかに減少する。また図２ｂは、これらの小さいマイクロキャビティは、入口端部から連続的に増大する幅を有し、出口端部から急激に増大する（雫のような形状）。
【０１０３】
アリクォートがマイクロキャビティ（２０３）内に導入されると、相系がマイクロキャビティ内に形成される。各アリクォートは、液相で提示される必要がある。マイクロキャビティ（２０３）から流れ出すフローの方向は、相間の界面に対し実質的に垂直となる必要がある。相系が攪拌用マイクロコンジット（２０２）を通過する間、上方相は、通常、マイクロコンジットの中心を通り、下方相は内壁に隣接する。おそらく、攪拌用コンジットの中心にある液体フローが内壁に隣接する周辺部よりも速い流速を有するという事実から、マイクロコンジット（２０２）を通過中に攪拌作用が生じる。これは、２種類のアリクォートが、攪拌用マイクロコンジットを通過中、交互に前方位置が置き換わることを意味する。これが本発明の攪拌構造体で実現される迅速かつ有効な攪拌の根拠であり得る。攪拌用マイクロコンジット（２０２）がアリクォートの流速および成分に関して十分な長さを有するならば、攪拌用マイクロコンジット（２０２）の終端においては完全な攪拌が実現される。十分な長さとは、通常、相系が攪拌用マイクロコンジット（２０２）の容量よりも小さい容量を有することを意味する。
【０１０４】
図２ｃは、本発明の攪拌ユニットの第３の変形例を示す。この変形例は、図２ａおよび図２ｂのマイクロキャビティ（２０３）に対応するマイクロキャビティ（２２９）を有する。マイクロキャビティ（２２９）は、上側の下方湾曲部（２３０）および下側の下方湾曲部（２３１）および上側湾曲部（２３０）の下側部分から下側湾曲部（２３１）の下側部分へ延びるチャンネル部分（２３２）を有する。下側湾曲部（２３１）の下側部分において、攪拌用マイクロコンジット（２３４）に至る開口部（２３３）が設けられている。好適には、攪拌用マイクロコンジット（２３４）内に、通常、開口部（２３３）に隣接してバルブ（２３５）が設けられる。このバルブは、好適には、内側バルブであって、例えば、表面特性における変化（非濡れ性を有する表面ブレイク）を有する。さらに図２ｃは、湾曲部の上部位置において、周辺大気に対する入口ベント（２３６ａ〜ｄ）を図示する。下方湾曲部をそれぞれアリクォート１およびアリクォート２で充填すると、液体界面が連通マイクロコンジット（２３２）内に形成され得る。下方向の付勢力が加えられることにより、２種類のアリクォートが、図２ａおよび図２ｂで説明した変形例と同様に、攪拌用マイクロコンジット内に移動する。
【０１０５】
図２ｃの変形例において、図２ａおよび図２ｂのインレット装置は、事前収集用のマイクロキャビティ（２０３）と完全に一体に形成され、したがって実質的に識別不可能である。
【０１０６】
図２ｃのマイクロキャビティ（２２９）は、図２ａおよび図２ｂで概説したのと同様の種類の２つの位置合わせされた共通分配チャンネルの一部であってもよい。
【０１０７】
好適な変形例において、ユニットＢを有するマイクロチャンネル構造体は、スピン回転軸の周囲に配向してもよく、スピン回転軸は、本明細書の他の部分でも記載したように、スピン回転可能な基板／デバイスの対称軸と一致させてもよい。マイクロキャビティ（２０３）の出口開口部を流れるフローの方向は、通常、対称軸（スピン回転軸）に対して実質的に外側方向に配向させる。
【０１０８】
ユニットＢの使用方法は、マイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスにおいて、２種類またはそれ以上のアリクォートを攪拌させるステップを有する。アリクォートは、同じか、または異なる容量および／または成分を有していてもよい。この方法は、以下のステップを有することで特徴付けられる。
(i)上記で定義されたユニットＢを含むマイクロチャンネル構造体を用意するステップ。
(ii)好適にはマイクロキャビティ（２０３）内に相系を形成するために、ユニットＢのインレット装置を介して、アリクォートをマイクロキャビティ内に導入するステップ。
(iii)相系を攪拌用マイクロコンジット（２０２）に搬送するために、付勢力を加えるステップ。
(iv)さらなる搬送およびマイクロチャンネル構造体内での処理のために、均一に攪拌されたアリクォートを攪拌用マイクロコンジット（２０２）の終端で収集するステップ。
【０１０９】
サブマイクロキャビティ（２２６，２２２）がインレット装置内に設けられ、事前収集用マイクロキャビティ（２０３）へ搬送するための付勢力を加える前に、攪拌すべきアリクォートを、個々にこれらのサブマイクロキャビティに事前に供給してもよい。
【０１１０】
付勢力を選択するルールは上述したものと同様である。スピン回転可能な基板に対しては、遠心力が好ましい。
【０１１１】
少なくとも１つのアリクォートは、５ｍＮ／ｍ以上、例えば１０ｍＮ／ｍ以上、または２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有していてもよい。
【０１１２】
共通廃液チャンネル：図２ａおよび図２ｂにおいて、共通廃液チャンネル（２１０）は、チャンネルの幅に起因して崩壊するリスクを極力抑えるための支持手段を有する。表面ブレイク（２２７）は、オーバーフローチャンネル（２１７）を空にすることを改善し、再充填を支援する。
【０１１３】
＜ユニットＣ（マイクロ流体デバイス内で計量された複数のアリクォートを形成するためのユニット、分配マニフォールド）＞
本発明の第３の態様は、１種類、２種類、３種類、またはそれ以上のアリクォートを計量する構造ユニット（ユニットＣ）が設けられたマイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスである（２種類またはそれ以上＝複数のアリクォート）。
【０１１４】
この態様は、マイクロ流体デバイスの個々のマイクロチャンネル構造体に対して、少量のアリクォート、とりわけｎｌ容量のアリクォートを供給する際に、蒸発による液体の相対的損失が実質的なものとなる、という我々の認識に基づくものである。複数の計量用マイクロキャビティに並行して計量を行う共通試薬充填チャンネルを用いた従来式のシステムにおいて、チャンネルの断面寸法がμｍ範囲の下方の値であるとき、そして／または容量がｎｌ範囲まで小さくなったとき、このシステムは不十分なものであることを、我々は発見した。
【０１１５】
ユニットＣは、これらの問題に対する解決手段を提供し、同じマイクロ流体デバイス内で数多くのより少量のアリクォートを再現性よく計量し、これらのアリクォートをマイクロ流体デバイスの個々のマイクロチャンネル構造体または同じマイクロチャンネル構造体の個々の部品に並行に搬送することができる。アリクォートは、容量、成分などに関して同一であってもよいし、異なっていてもよく、通常、上述のようにｎｌの範囲にある。
【０１１６】
ユニットＣは、図３ａないし図３ｃに示され、上述のように対称軸と一致させてもよいスピン回転軸の周囲に構成された変形例が図示されている。これらの図面において、このような分配ユニットは包囲されている（３００）
【０１１７】
図３ａおよび図３ｂによれば、このユニットは以下のものを有する。
（ａ）各端部（端部３０２，３０３）における上側部分と、端部間で交互に現れる下側部分（３０４ａ〜ｈ／ｆ）および上側部分（３０５ａ〜ｅ）と、を含む連続的なマイクロコンジット（３０１）。
（ｂ）端部を含む上側部分の数がｎで、下側部分がｎ−１であって、ｎが２より大きい整数、例えば３以上の整数である。
（ｃ）各上側部分（３０２，３０３，３０５ａ〜ｅ／ｇ）は、周辺大気に対するベント手段（上部ベント、入口ベント）（３０６ａ〜ｇ／ｉ）、および／または下側壁に沿った長手方向エッジにおけるアンチウィッキング手段（３２６ａ〜ｉ）を有する。
（ｄ）各下側部分（３０４ａ〜ｆ／ｈ）は、下流方向において、接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）を介して、マイクロチャンネル構造体のサブ構造体および／または別のマイクロチャンネル構造体の対応するサブ構造体に連通するエンプティ開口部を有する。
（ｅ）各接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）は、バルブ（３０８ａ〜ｆ／ｈ）、すなわち接続用マイクロコンジットと対応する下側部分の間の連結部に隣接したバルブ機能を有する。
（ｆ）入口ポート（３０９）は、上側部分（３０２，３０３，３０５ａ〜ｅ／ｇ）の１つにおいて、好適には１つの端部（３０２または３０３）を介して、連続的なマイクロコンジット（３０１）に直接的または間接的に接続される。
（ｇ）出口ポート（３１０）は、上側部分（３０２，３０３，３０５ａ〜ｅ／ｇ）の別の１つにおいて、好適には１つの端部（３０２または３０３）を介して、連続的なマイクロコンジット（３０１）に直接的または間接的に接続される。（これは、好適には入口ポートに接続されることなく、入口ポートおよび出口ポートは、同じ上側部分に接続されることはない。）
【０１１８】
下側部分（３０４ａ〜ｆ／ｈ）において、連続的なマイクロコンジット（３０１）は、好適には下方湾曲部として形成される。この種の湾曲部は、湾曲部におけるマイクロコンジットがマイクロキャビティに対して拡大されることを含む。同様に、上側部分は、好適には上方湾曲部の形態を有するが、下方湾曲部に存在し得るタイプの拡大部を有さない。
【０１１９】
連続的なマイクロコンジット（３０１）の端部（３０２，３０３）間の最小断面積は、上側部分にあるべきであり、好適には、上部ベント（３０６ａ〜ｇ／ｉ）および／またはアンチウィッキング手段（３２６ａ〜ｉ）に関連して設けられる。連続的なマイクロコンジット（３０１）の断面積は、その長手方向に沿って一定の寸法および／または形状を有していてもよい。
【０１２０】
入口ポート（３０９）および出口ポート（３１０）は、通常、上方湾曲部の最高位置より低い位置にあり、下方湾曲部および／または下側部分（３０４）の下流側にある個々のマイクロチャンネル構造体の所望の部分の最低位置よりもさらに低い位置にあってもよい。
【０１２１】
液体アリクォートは、好適には、毛細管手段により連続的なマイクロコンジット（３０１）の入口ポート（３０９）から出口ポート（３１０）まで搬送される。マイクロチャンネル構造体のこの部分における液体接触角は、連続的には、９０°より十分小さく、好適には４０°以下、例えば３０°以下、または２０°以下とする必要がある。連続的なマイクロコンジット（３０１）の毛細管現象により、マイクロコンジット（３０１）の入口ポートからの自発的な吸引により、バルブ（３０８ａ〜ｆ／ｈ）に対する充填を可能にする。
【０１２２】
好適な変形例において、連続的なマイクロコンジット（３０１）が曲がりくねった形状を有する。
【０１２３】
整数ｎは、好適には２より大きく、例えば３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２またはそれ以上である。
【０１２４】
接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）と下側部分（３０４ａ〜ｆ／ｈ）の間の連結部は、好適には同じレベルおよび／または下方湾曲部の下側部分に配置される。接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）におけるバルブ（３０８ａ〜ｆ／ｈ）は、好適には、開口式または非開口式の内側バルブである。
【０１２５】
上部ベント（３０６ａ〜ｇ／ｉ）のそれぞれは、好適には、上方湾曲部（３０２，３０３，３０５ａ〜ｅ／ｇ）上の同一レベルにある。各上部ベント（３０６ａ〜ｇ／ｉ）は、連続的なマイクロコンジット（３０１）の上側部分（３０２，３０３，３０５ａ〜ｅ／ｇ）に設けた開口部およびマイクロコンジットを有する。各上部ベントは、内側バルブを有していていもよく、そして／または上部ベントがインバイビングおよび液体の蒸発を促進する長手方向エッジを有する場合、アンチウィッキング手段を備えていてもよい。アンチウィッキング手段は、本明細書の他の部分で説明した。上部ベントを、共通換気用チャンネル（３１１）およびインレット（３２５）を介して周辺大気に接続してもよい。
【０１２６】
上側部分にある上部ベントに設けた開口部は、図３ａないし図３ｃで図示されたように上方向に向いていてもよいが、例えば図２ｃに示すように（２３６ａ〜ｄ）、他の方向に向いていてもよい。
【０１２７】
ユニットＤに関して概説したように、ユニットＣの好適な変形例は、Ａ）供給されたアリクォートをポートの開口部に案内する入口開口部の縁部において、疎水性表面ブレイクとして設計された入口ポート（３０９）と、Ｂ）上側部分を入口ポート（３１０）に接続するマイクロコンジットにおける内側バルブと、を有する。同様に、PCT/SE02/00538およびPCT/SE02/00537のそれぞれの図７および図８を参照されたい。
【０１２８】
本発明によれば、端部（３０２，３０３）の一方または両方を、PCT/SE02/00537の図２で示したように、別の分配ユニットＣに接続してもよい。
【０１２９】
ユニットＣは、（ｎ−ｌ）個のアリクォートを（ｎ−ｌ）個のマイクロチャンネル構造体またはマイクロチャンネル構造体の（ｎ−ｌ）個の一部構造体に分配するためのものである。２つの接近した上部ベント（３０６a〜ｅ／ｇ）間の容量は、ほとんどの変形例において、これらの上部ベント（セグメント）の間の接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）を介して調剤されるアリクォートの容量を決定する。異なるセグメントの深さおよび／または幅を変化させることにより、異なる接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）を介して調剤される容量を制御しながら変化させることができる。
【０１３０】
例えば自己吸引により、端部（３０２および３０３）の間にある連続的なマイクロコンジット（３０１）に液体を充填した後、液体が接続用マイクロコンジット（３０７）を通過するように液体を付勢することにより、上部ベント間で計量された液体が個々の接続用マイクロコンジットに流れ込む。上部ベントに起因して、そして／または上側部分の下側壁に沿ったエッジにあるアンチウィッキング手段（３２６）の存在により連続的なマイクロチャンネル（３０１）の隣接するセグメント間であふれ出すものは極力抑えられる。
【０１３１】
例えば１つのステップで、同じ液体でセグメントを充填することにより、同じ成分のアリクォートがすべてのエンプティ開口部に調剤される。
【０１３２】
図３ｂは、曲折しない形態を有するユニットＣ（直線的形態）を示し、下側部分（３０４ａ〜ｈ）は、上側部分（３０５ａ〜ｇ）を介して互いに接続されたマイクロキャビティの形態を有する。連続的なマイクロコンジット（３０１）の端部において、上側部分（３０２，３０３）が設けられ、これらを介して、入口ポートおよび出口ポートが接続される（それぞれ３０９および３１０）。連続的なマイクロコンジット（３０１）を換気する手段（３０６ａ〜ｉ）は、連続的なマイクロコンジットの上側部分、例えば、コンジット部分（３０５ａ〜ｇ）および／または端部（３０２，３０３）と関連させてもよい。各マイクロキャビティ（３０４ａ〜ｈ）の下側部分は、バルブ機能（３０８ａ〜ｈ）を有する接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｈ）が関連する出口開口部を有する。同様に、隣接するマイクロキャビティ／下側部分（３０４ａ〜ｈ）に下方へ延びるエッジにおいて、各マイクロキャビティ（３０４ａ〜ｈ）の両側にアンチウィッキング手段（矩形、３２６ａ〜ｉ）を設けてもよい。アンチウィッキング手段は、本明細書の他で説明したのと同様のものであってもよい。１つの変形例がPCT/SE02/00538の図７およびPCT/SE02/00539の図８に図示されている。中央に配置された入口ポート、および上述したが上部ベントを有さない、エッジにあるアンチウィッキング手段（３０６ａ〜ｇ）を有する分配マニフォールドが図示されている。
【０１３３】
図３ｃは、個々のマイクロチャンネル構造体に異なる成分のアリクォートを分配できる変形例を示す。このような分配ユニットが丸（３００）で囲まれている。分配ユニット（３００）の上流側には、マイクロチャンネルサブ構造体（３１１）が設けられており、これにより、異なる成分のアリクォートを含む連続的なマイクロチャンネル（３０１）の最上部付近ベント（３０６ａ〜ｄ）の間のセグメントを充填することができる。これを実現するために、サブ構造体（３１１）は、連続的なマイクロチャンネル（３０１）の２つの最上部付近ベント（３０６ａ〜ｄ）の間にあるセグメントの容量と同じ液体容量を計量することができる計量ユニット（３１２）を有する。セグメントの容量が異なる場合、異なる容量を計量するサブユニットをサブ構造体（３１１）内に含んでいてもよい。図３ｃにおいて、分配ユニット（３００）の上流側にあるサブ構造体（３１１）は、さらなる機能性を有していてもよい。すなわち、サブ構造体（３１１）は、第１の下方湾曲部（３１３）を有し、その一方のシャンクが連続的なマイクロチャンネル（３０１）の端部（３０２）に接続され、他方のシャンク（３１５）が第２の下方湾曲部（３１６）の下側部分に接続され、ひいては一方のシャンク（３１７）の上側部分において計量ユニット（３１２）の計量部に接続されている。第２の下方湾曲部（３１６）の他方のシャンク（３１８）は、インレット（３２７）を介して周辺大気に連通させてもよい。図示された計量ユニット（３１２）の計量部は、ユニットＥと同様のもので、オーバーフローシステムおよびユニットＤと同様の入口ポート（３１９）を有する。計量ユニット（３１２）の計量用マイクロキャビティ（３２０）の容量は、２つの最上部付近ベント（３０６ａ〜ｄ）の間にあるセグメントの容量と同じである。図３ｃのサブ構造体（３１１）は、（ａ）第１の下方湾曲部（３１３）の下側部分において比較的に広い開口部（３２２）を有する大容量廃液チャンバ（３２１）と、（ｂ）第１および第２の下方湾曲部（３１３，３１６）の間の連結部に設けたバルブ機能と、を備える。廃液チャンバ（３２１）の大きさのため、チャンバの上部と下部を互いに離間させて保持するための、柱状物（３２４）の形態を有する支持手段が設けられる。
【０１３４】
図３ｃに示す種類の設計によれば、連続的なマイクロコンジット（３０１）の上部ベント（３０６ａ〜ｄ）の間のセグメントを、異なる成分のアリクォートで引き続いて充填し、接続用マイクロコンジット（３０８ａ〜ｃ）を介して、異なる成分のアリクォートをユニットＣに接続された個々のサブ構造体に分配することができる。図３ｃを参照すると、（廃液チャンバ（３２１）が閉じるか、ないものと仮定すると）これは次のものを意味する。
ステップ１：計量ユニット（３１２）内でアリクォート１を計量し、ユニットが円形ディスクであってもよいスピン回転可能な構造体上に配置された場合、例えばスピン回転させて、遠心力による流体静力学的圧力により、アリクォート１を下方湾曲部（３１３）に搬送する。
ステップ２：計量ユニット（３１２）内でアリクォート２を計量し、下方湾曲部（３１３）に搬送する。これにより、アリクォート１を連続的なマイクロコンジット（３０１）の（上部ベント４０６ａおよび４０６ｂの間にある）セグメント１に押し出す。
ステップ３：計量ユニット（３１２）内でアリクォート３を計量し、下方湾曲部（３１３）に搬送する。これにより、アリクォート１を第２の（隣の）セグメントに押し出し、アリクォート２を第１のセグメントに配置する。
好ましい数のセグメントが充填され、下方に向いた付勢力が加えられて、アリクォートを各接続用マイクロコンジット／バルブ（３０７ａ〜ｃ／３０８ａ〜ｃ）に通過させる。
【０１３５】
図３ｃの単純化された変形例は、例えば、連続的なマイクロコンジット（３０１）オーバーフローシステムを、シャンク（３１５）において、上部ベント（３０６ａ〜ｄ）と同じレベルに配置することにより、第１の下方湾曲部（３１３）が計量ユニットとして設計される。
【０１３６】
例えば、ユニットＣの前方に反応領域に至る入口ポートを有するサブ構造体の形態において、化学的な機能部品を導入することにより、反応領域を通過した液体から、連続的なマイクロコンジット（３０１）の隣接する上部ベントのそれぞれの対の間で、異なる留分を収集するために、ユニットＣを用いることができる。こうして、収集された留分を、接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｃ）を介してマイクロチャンネル構造体へ下方に搬送することにより、例えば分析するなどして、さらに処理することができる。図３ｃに関して、こうした領域は、好適には、第１および第２の下方湾曲部（それぞれ３１６および３１３）の間に配置され、例えばバルブ（３２３）に組み合わされる。
【０１３７】
反応領域は、例えば、（ａ）酵素などの触媒、（ｂ）この領域を通過する液体の成分と結合可能なリガンド、（ｃ）リガンドとバインダなどの間の親和性複合体、から選択された固定された反応物を有する。収集された留分内に特定の成分が存在することに起因して、このような領域または適用された液体に関連した特長、例えば領域および／または留分内に存在する成分の特長について分析することができる。
【０１３８】
ユニットＣは、好適には、本明細書の他の部分でも記載したような種類のスピン回転可能なマイクロ流体デバイスに設けられる。連続的なマイクロコンジット（３０１）は、スピン回転軸の周囲に環状に配向され、連続的なマイクロコンジットにより画定される環状領域の少なくとも１つのセクタを占有する。このセクタは、通常、スピン回転軸および／または対称軸に対して、少なくとも０．５〜１．０°および多くとも３６０°をカバーする。このユニットの下側部分（３０４）は、スピン回転軸から外側方向に向けられ、上側部分（３０２，３０３，３０５）は、スピン回転軸に向かって内側に向けられる。
【０１３９】
上述したマイクロ流体デバイスと同様の原理に従って、付勢力が選択されるが、連続的なマイクロコンジット（３０１）を充填するためには毛細管現象による力、そして接続用マイクロコンジット（３０７ａ〜ｆ／ｈ）にあるバルブ機能（３０８ａ〜ｆ／ｈ）を克服するためには遠心力が用いられる。
【０１４０】
適用されるアリクォートは、５ｍＮ／ｍ以上、例えば１０ｍＮ／ｍ以上、または２０ｍＮ／ｍ以上の表面張力を有する必要がある。
【０１４１】
＜ユニットＤ（マイクロチャンネル構造体への液体の侵入を支持するための手段を有するインレットユニット）＞
本発明は、本発明と同様のマイクロ流体デバイスに調剤されたアリクォートの好ましくない蒸発作用に対する時間を低減するという改善に関するものである。その利点は、主に、ｎｌのアリクォートをマイクロ流体デバイスに調剤し、そして／またはｎｌのアリクォートを計量することに関連する。本発明の第４の態様は、マイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスであって、その内部に、マイクロチャンネル構造体への液体の侵入を促進するインレットユニットが設けられる。
【０１４２】
このユニットは、図４ａおよび図４ｂに図示されている。このユニットは、
（ａ）マイクロキャビティ（４０１）および入口開口部（４０２）を含む入口ポートと、
（ｂ）マイクロキャビティ（４０１）の下流側に配置され、マイクロチャンネル構造体の内側と連通する入口コンジット（４０３）と、を有する。
マイクロキャビティ（４０１）の内壁は、入口コンジット（４０３）およびマイクロキャビティ（４０１）の間の連結部の方に向いた、１つまたはそれ以上の溝および／または突起（隆起部／谷部）（４０４）を有する。マイクロキャビティ（４０１）は、入口マイクロコンジット（４０３）に近づくにつれて傾斜する（狭くなる）。
【０１４３】
この溝および／または突起の主な目的は、入口ポート内における毛細管現象による吸引力を増大させることにある。これにより、液体の浸透速度を上げ、調剤処理中、好ましくない蒸発および液体の損失のための時間を低減する。
【０１４４】
このようなマイクロキャビティ（４０１）の狭くする設計によれば、液体の浸透を促進すること、そしてマイクロチャンネル構造体のカバーされた部分の中で調剤されたアリクォートを保持することが支援される。
【０１４５】
図４ｂは、非濡れ性を有する表面ブレイク（４０５）を有する変形例を図示し、表面ブレイクは、入口開口部（４０１）のリムに配置され、入口ポートがスピン回転する基板上に配置される場合、主に、スピン回転軸に最も近いサイドにある。この図は、ユニットＤの変形例を示し、入口開口部（４０１）の下流側にアンチウィッキング手段を有する。これらの手段は、幾何学的な表面特性（４０６）および／または化学的な表面特性（４０７）における変化を有し得る。
【０１４６】
調剤されたアリクォートをマイクロチャンネル構造体のカバーされた部分内に完全に引き込むために、毛細管現象の十分な動作（自己吸引力）が入口ポート内で維持される限り、この突起は、マイクロキャビティ（４０１）の深さと同じ最大高さを有するが、実質的により低い。
【０１４７】
導入される液体は、通常、上述のような表面張力を有する。
【０１４８】
入口開口部の幅は、通常、図４ａおよび図４ｂに図示するようにマイクロキャビティ（４０１）の幅より小さい。
【０１４９】
入口開口部（４０２）は、好適には開口部に垂直な合計ｎ本の対称軸を含む、ポートの内側に向かう１つまたはそれ以上のエッジを有し、ｎは７以下の整数で、例えば、３，４，５または６である。例えば、US 4,233,029（Eastman Kodak）およびUS 4,254,083（Eastman Kodak）を参照されたい。
【０１５０】
ユニットＤは、通常、ｎｌ範囲のアリクォートを入口ポートに調剤できるディスペンサと組み合わされる。このディスペンサは、本明細書の他の部分で一般的に記載したようなディスペンサであってもよい。
【０１５１】
毛細管現象による力以外の力を用いて、例えば、遠心力を含む慣性力を用いて、入口ポートへの浸透を促進させてもよい
【０１５２】
ユニットＤを含むマイクロチャンネル構造体は、好適な変形例では、本明細書の他の部分でも記載したように、スピン回転可能な基板上に配置される。
【０１５３】
この種のインレットユニットは、とりわけ、粒子懸濁液の形態を有するアリクォートを収容するように構成されている。
【０１５４】
＜ユニットＥ（アリクォートの容量の計量）＞
μｌ範囲のアリクォートを計量するための既知のデバイスにもよらず、特に、ｎｌ範囲に関して改善する必要が依然としてある。その理由は、より多量のアリクォートと比較して、より少量のアリクォートに対し、（相対的な損失容量に関して）制御されない蒸発がより大きな影響を与えるためである。これは、アリクォートがマイクロ流体デバイス内でさらに処理される前に、数多くのアリクォートが連続して調剤される場合さらに強調される。
【０１５５】
本発明者は、これらの問題を認識しつつ、ｎｌ容量の液体を計量するための容量計量ユニット（ユニットＥ）を考案した。このユニットは、マイクロ流体デバイスのマイクロチャンネル構造体に一体に組み込むことができる。
【０１５６】
本発明の第５の態様は、マイクロ流体デバイス内で少量、主にｎｌ容量を正確に計量することができる容量計量ユニットが設けられたマイクロチャンネル構造体を有するマイクロ流体デバイスである。
【０１５７】
ユニットＥが図５に図示されている。ユニットＥは、
（ａ）容量計量用マイクロキャビティ（５０１）と、
（ｂ）マイクロキャビティ（５０１）上の入口開口部を介してマイクロキャビティ（５０１）に接続された（このマイクロキャビティとインレットマイクロキャビティの間の連結部における）入口マイクロコンジット（５０２）と、
（ｃ）マイクロキャビティ（５０１）の出口開口部を介して、マイクロキャビティ（５０１）と接続された（このマイクロキャビティとアウトレットマイクロキャビティの間の連結部における）出口マイクロコンジット（５０３）と、
（ｄ）マイクロキャビティ（５０１）のオーバーフロー開口部に接続された（このマイクロキャビティとオーバーフローマイクロコンジットの間の連結部における）オーバーフローマイクロコンジット（５０４）と、を有する。
【０１５８】
入口開口部とオーバーフロー開口部は、通常、マイクロキャビティ（５０１）上の同一レベルにある。オーバーフロー開口部は、出口開口部より高いレベルにあり、これら２つの開口部の間の容量は、容量計量用マイクロキャビティ（５０１）で計量すべき容量を決定する。計量された容量は、通常、先に説明したようにｎｌ範囲であるが、１０μｌ以上、１００μｌ以上、または１０００μｌ以上であってもよい。
【０１５９】
この液体は、通常、上述のような表面張力を有する。
【０１６０】
オーバーフローマイクロコンジット（５０４）は、通常、廃液チャンバまたは廃液コンジット（５１１）を介して、オーバーフローマイクロコンジット（５０４）の端部における拡大部を介して周辺大気と連通している。オーバーフローマイクロコンジット（５０４）と拡大部の間の連結部は、オーバーフローマイクロコンジット（５０４）と容量計量用マイクロキャビティ（５０１）の最下部の間の接続部より低いレベルにある（現実には、バルブ機能（５０６）が容量計量用マイクロキャビティの出口開口部のところにある。）。
【０１６１】
出口マイクロコンジット（５０３）を用いて、計量された液体アリクォートをマイクロチャンネル構造体の中へさらに搬送する。
【０１６２】
容量計量用マイクロキャビティ（５０１）は、異なる形態を有していてもよく、例えば、
（ａ）１つまたはそれ以上の毛細管と、
（ｂ）下方湾曲部構造と、を備え、下方湾曲部構造は、入口として機能する一方のシャンクと、上方ベントに至るオーバーフローマイクロコンジットとして用いられる他方のシャンクと、下方ベントの下側部分で連結され、計量されたアリクォートをマイクロチャンネル構造体のさらなる下流へ搬送するための出口マイクロコンジット（５０３）と、を有する。
【０１６３】
容量計量用マイクロキャビティ（５０１）のオーバーフロー開口部における断面積（ａ１）は、好適な変形例において、オーバーフロー開口部と出口開口部の間の最大断面積（ａ２）より小さい。ａ１／ａ２の比は、通常１／３以下で、例えば１／１０以下である。これは、オーバーフローマイクロコンジット（５０３）とマイクロキャビティ（５０１）の間の連結部、すなわち入口マイクロコンジット（５０２）と容量計量用マイクロキャビティ（５０１）の間の連結部におけるマイクロキャビティ（５０１）の実質的なくびれを意味する。
【０１６４】
オーバーフロー開口部の上流側にある入口マイクロコンジット（５０２）は、通常、ユニットＤのように、例えば入口ポート（５０５）に向かって拡がっている。
【０１６５】
容量計量ユニットと真の入口ポートの間には、例えば、粒子材料を除去するための試料を処理するためのユニットなどの他の構造的／機能的ユニットを設けてもよい。
【０１６６】
ユニットＥは、次のものの中から少なくとも１つに設けられたバルブ機能を有する。
（ａ）マイクロキャビティ（５０１）の出口開口部と、
（ｂ）オーバーフロー開口部の直ぐ上流側にある入口マイクロコンジット（５０２）と、
（ｃ）オーバーフローマイクロコンジット（５０４）と、を備え、好適には、その下側部分が廃液コンジット／チャンバ（５１１）との連結部に付随する。
【０１６７】
これらのバルブは、機械的なバルブまたは上述の他の任意のタイプのバルブであってもよいが、好適には、先に強調された閉口式または非閉口式の内側バルブである。
【０１６８】
入口マイクロコンジット（５０２）、出口マイクロコンジット（５０３）、およびオーバーフローマイクロコンジット（５０４）の少なくとも１つは、本明細書の他の部分で説明したようなアンチウィッキング手段を有していてもよい。図５に示す変形例は、入口マイクロコンジット（５０２）の内側エッジにアンチウィッキング手段（５０９）を有する。一般的に云えば、アンチウィッキング手段は、上述のように、相当する内壁に亙って拡張する。
【０１６９】
ユニットＥを有するマイクロチャンネル構造体は、好適な変形例において、バルブ機能（５０６，５０８）、好適な非閉口式の内側バルブを備えていてもよく、さらに、本明細書の他の部分で説明したように、スピン回転可能な基板上に配置されている。計量されたアリクォートが出口マイクロコンジット（５０３）から放出される前に、液体をオーバーフローチャンネルから押し出す意図があるならば、容量計量用マイクロキャビティ（５０１）のオーバーフロー開口部と、廃液チャンバ（５１１）内のオーバーフローマイクロコンジット（５０４）の端部（５１２）との間における半径方向の距離の差異（ｒ１）が、オーバーフロー開口部と出口マイクロコンジット（５０３）内のバルブ（５０６）の間における半径方向の距離の差異（ｒ２）と比較して十分に大きいことが重要である。ｒ１をｒ２より本質的に大きくする必要がある。出口マイクロコンジット（５０３）内のバルブ機能（５０６）が非開口式の内側バルブであるとき、このことは特に重要である。ｒ１＞ｒ２、例えばｒ１＞１．２５ｒ２、ｒ１＞１．５ｒ２、ｒ１＞２ｒ２、ｒ１＞５ｒ２、またはｒ１＞１０ｒ２、と適当に選択することにより、容量計量用マイクロコンジット内の液体をバルブ（５０６）に通過させるのに必要な付勢力よりも小さい下方の付勢力で（例えば、下方のスピン回転速度）オーバーフローマイクロコンジット（５０４）内の液体を通過させることができる。２つの距離の間の最適な関係は、関与する液体の表面張力、密度などと同様に、関与するマイクロコンジットの幅、広さ、濡れ性、粗さなどのさまざまなファクタに依存する。
【０１７０】
１つの変形例が下方湾曲部を有するスピン回転可能な基板に適用でき、このとき容量計量用マイクロキャビティは、湾曲部の下側部分の一部である。オーバーフローマイクロコンジットは、通常、下方湾曲部の一方のシャンクに接続され、このシャンクと協働して上側湾曲部を形成する。同じシャンクの上側部分は、周辺大気と連通している（入口ベント）。試料に対する入口ポート（５０５に相当）を、同じ下方湾曲部の他方のシャンクと接続してもよい。周辺大気に対するベントは、試料／液体の機能に関連して設計してもよい。バルブを有する出口コンジットは、下方湾曲部の下側部分（それぞれ５０３および５０６に相当）に接続される。オーバーフローマイクロコンジット（５０４に相当）は、バルブ機能（５０８に相当）を有する廃液チャンネルまたは廃液チャンバまで延びている。
【０１７１】
マイクロキャビティ（５０１）の出口マイクロコンジット（５０３）に接続された出口開口部を、容量計量用マイクロキャビティの下側部分より若干高くすることにより、利点が得られる。こうした変形例において、出口開口部の下方に少量が存在し、粒子物質を沈澱させ、収集し、容量が計量された上澄み液だけを出口マイクロコンジット（５０３）を通過させることができる。沈澱化は、遠心力（スピン回転）を用いて支援される。
【０１７２】
ユニットＥを利用することにより、計量されたアリクォートをマイクロチャンネル構造体に導入する方法が確立される。この方法は、
(i)ユニットＥと、このユニットで計量される容量より多量のアリクォートと、を有するマイクロチャンネル構造体を用意するステップと、
(ii)ユニット内に液体のアリクォートを導入するステップと、
(iii)過剰な液体をオーバーフローマイクロコンジット（５０４）から排出するように第１の付勢力を加え、計量された容量を、出口マイクロコンジット（５０３）を介してマイクロチャンネル構造体の他の部分に移動させるために第２の付勢力を加えるステップと、を有する。
【０１７３】
付勢力は、基板がスピン回転可能である場合、遠心力を含む慣性力の有無により、他のユニットに関して上述したようなものが選択される。
【０１７４】
本発明は、本明細書の一部である添付クレームで定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】図１は、「エッジ」と「周辺領域」の定義を図示する。
【図２ａ】図２ａは、ユニットＡおよびユニットＢの革新的な変形例である。
【図２ｂ】図２ｂは、ユニットＡおよびユニットＢの革新的な変形例である。
【図２ｃ】図２ｃは、ユニットＡおよびユニットＢの革新的な変形例である。
【図２ｄ】図２ｄは、ユニットＡおよびユニットＢの革新的な変形例である。
【図２ｅ】図２ｅは、ユニットＡおよびユニットＢの革新的な変形例である。
【図３ａ】図３ａは、ユニットＣの革新的な変形例である。
【図３ｂ】図３ｂは、ユニットＣの革新的な変形例である。
【図３ｃ】図３ｃは、ユニットＣの革新的な変形例である。
【図４ａ】図４ａは、ユニットＤの革新的な変形例である。
【図４ｂ】図４ｂは、ユニットＤの革新的な変形例である。
【図５】図５は、ユニットＥの革新的な変形例である。
【符号の説明】
【０１７６】
２０１  インレット装置、２０３  マイクロキャビティ、２０５，２１５，２３７  入口ポート、２０７，２３８，２３９，２４０，２４１  出口ポート２１９  保持用マイクロキャビティ、２１８，２２０，２４２  マイクロコンジット、２２１ａ，ｅ  アンチウィッキング手段、２２３  出口開口部、３０１  連続的なマイクロコンジット、３０７  接続用マイクロコンジット、３０８  バルブ、３０９  入口ポート、４０１  マイクロキャビティ、４０３  入口コンジット、５０１  容量計量用マイクロキャビティ、５０２  入口マイクロコンジット、５０３  出口マイクロコンジット、５０４  オーバーフローマイクロコンジット。
【国際公開パンフレット】
2005502031.tif 000003
2005502031.tif 000004
2005502031.tif 000005
2005502031.tif 000006
2005502031.tif 000007
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【国際調査報告】
2005502031.tif 000060
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