(57)【要約】【課題】改良されたマイクロ流体デバイス及び工程を提供する。【解決手段】個々の生物学的微小物体は確定的に選択され、マイクロ流体デバイス内の保持ペン内へ移動され得る。第１の液状媒体の流れがペンに提供されてもよい。有形のペンが、第１の媒体と第２の媒体との拡散混合を可能にしつつ、第１の媒体がペン内の第２の媒体に直接流入することを妨げるように構成されてもよい。仮想のペンが、ペンのうち複数の一個一個への媒体の共通の流れを可能にしてもよい。【選択図】図１Ｂ
2019136040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物学的微小物体の処理方法であって、
マイクロ流体デバイス内の保持ペンの内部空間に個々の生物学的微小物体を能動的に置くことと、
ある期間にわたって前記ペンに第１の液状媒体の流れを提供することと、
前記流れを提供する一方で、前記流れからの前記第１の媒体が前記保持ペンの前記内部空間へ直接流入するのを妨げることと、
を備える、方法。
【請求項２】
前記妨げることは、実質的に前記流れからの前記第１の媒体と前記ペンの前記内部空間内の第２の媒体との拡散混合のみを可能にすることを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記期間中に前記ペン内の前記微小物体の特徴を監視することをさらに備える、請求項１の方法。
【請求項４】
前記特徴は、前記ペン内の前記微小物体の生物活動である、請求項３の方法。
【請求項５】
前記生物活動は、クローニングを含み、
前記監視することは、前記ペンの各々における前記微小物体の前記クローニングを監視することを含む、請求項４の方法。
【請求項６】
前記生物活動は、分泌物を分泌することを含み、
前記監視することは、前記ペンの各々の内部における前記微小物体の前記分泌物を監視することを含む、請求項４の方法。
【請求項７】
前記特徴は、前記ペン内の前記微小物体の生物学的状態である、請求項３の方法。
【請求項８】
前記第１の媒体は、前記第２の媒体とは異なる種類の媒体である、請求項１の方法。
【請求項９】
前記第１の媒体は、前記第２の媒体と同じ種類の媒体である、請求項１の方法。
【請求項１０】
前記マイクロ流体デバイス内の複数の前記微小物体から所定の特徴を有する前記微小物体のサブセットを選択することをさらに備え、
前記能動的に置くことは、前記微小物体の前記選択されたサブセットのみを前記ペン内に置くことを含む、請求項１の方法。
【請求項１１】
前記複数の微小物体は、前記マイクロ流体デバイス内の共通の場所にあり、
前記選択することは、前記共通の場所において前記選択されたサブセット中の前記微小物体の１つ１つを選択することを含み、
前記能動的に置くことは、前記選択されたサブセット中の前記微小物体の１つ１つを個々に前記共通の場所から前記ペンのうち１つに移動させることを含む、請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記能動的に置くことは、前記ペンの各々の内部に前記個々の微小物体のうち１つだけを置くことを含む、請求項１の方法。
【請求項１３】
前記能動的に置くことは、前記個々の微小物体にかかるＤＥＰ力を作り出す誘電泳動（ＤＥＰ）電極を活性化することを含む、請求項１の方法。
【請求項１４】
前記ＤＥＰ電極を活性化することは、光電子ピンセット装置によって前記ＤＥＰ電極を活性化することを含む、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記提供することは、開口部によって前記ペン内に前記第１の媒体を流すことを含む、請求項１の方法。
【請求項１６】
前記個々の微小物体を前記期間中前記ペン内で維持することをさらに備える、請求項１の方法。
【請求項１７】
前記置くことは、複数の異なる種類の前記微小物体の各々を前記ペンのうち１つの内部の複数の異なる保持空間の各々に置くことを含む、請求項１の方法。
【請求項１８】
基部上に配設された、第１の液状媒体のための流路を備えるハウジングと、
前記ハウジング内に配設された保持ペンと、を備え、
各前記ペンは、内部空間を取り囲む筐体を備え、
前記筐体は、第２の液状媒体中に懸濁された生物学的微小物体を保持するように構成されるとともに前記第１の媒体が前記内部空間内の前記第２の媒体へと直接流入するのを妨げる、
マイクロ流体装置。
【請求項１９】
各前記ペンは、前記筐体に、前記流路に隣接して配設され実質的に前記流路からの前記第１の液状媒体と前記内部空間内の前記第２の液状媒体との拡散混合のみを可能にするように構成された開口部をさらに備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２０】
前記媒体が配設されている前記基部の表面の誘電泳動（ＤＥＰ）電極を選択的に活性化及び非活性化する誘電泳動（ＤＥＰ）装置をさらに備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２１】
前記ペンは、前記ペンの前記開口部が前記流路にすぐ隣接するように前記ハウジング内に配設される、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２２】
前記流路は、前記ハウジング内に流体チャネルを備え、
前記ペンの前記開口部は、前記流体チャネルに直接接続される、請求項２１のマイクロ流体装置。
【請求項２３】
前記ペンのうち１つは、前記開口部から前記筐体内へと延びる内壁を備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２４】
前記内壁は、前記ペンの前記開口部と前記ペンの前記筐体内の内部収容空間との間のバリアを備える、請求項２３のマイクロ流体装置。
【請求項２５】
筐体と開口部とを備えた内ペンをさらに備え、
前記内ペンは、前記ペンのうち１つの前記筐体の内部に配設される、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２６】
前記ペンのうち１つは、前記ペンのうち前記１つの前記筐体の内部に配設された内壁により分離された保持空間を備え、
各前記保持空間は、前記微小物体のうち１つを保持するように構成される、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２７】
前記ペンの前記開口部のいずれかにおいて誘電泳動（ＤＥＰ）扉を選択的に作り出すとともに除去する手段をさらに備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２８】
前記流路へと続く前記ハウジングへの注入口と、
前記流路から続く前記ハウジングからの排出口と、
をさらに備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項２９】
前記ペンは、前記注入口と前記排出口との間の前記流路内に配設される、請求項２８のマイクロ流体装置。
【請求項３０】
前記注入口と前記ペンとの間の前記流路内に配設された気体交換器をさらに備える、請求項２９のマイクロ流体装置。
【請求項３１】
前記ハウジング内に配設された気体交換器をさらに備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項３２】
前記ペン内の前記微小物体の生物活動を監視する手段をさらに備える、請求項１８のマイクロ流体装置。
【請求項３３】
生物学的微小物体の処理方法であって、
保持ペンの形をした光のパターンをマイクロ流体デバイス内に向けることで誘電泳動（ＤＥＰ）電極を活性化することによりマイクロ流体デバイス内に仮想の保持ペンを作り出すことと、
個々の生物学的微小物体を、各々が前記保持ペンのうち前記１つの内部にある前記個々の微小物体のうちいずれか１つ以上を前記保持ペンのうち前記１つの外部の前記微小物体のすべてから隔離する前記保持ペン内に置くことと、
ある期間にわたって前記保持ペン内の前記微小物体に液状媒体の共通の流れを提供することと、
を備える、方法。
【請求項３４】
前記共通の流れの前記液状媒体は、前記保持ペンの内部の液状媒体とは異なる媒体である、請求項３３の方法。
【請求項３５】
前記期間中、前記保持ペン内の前記個々の微小物体の特徴を監視することをさらに備える、請求項３３の方法。
【請求項３６】
前記特徴は、前記保持ペン内の前記個々の微小物体の生物活動である、請求項３５の方法。
【請求項３７】
前記生物活動は、クローニングを含み、
前記監視することは、前記保持ペンの各々における前記個々の微小物体の前記クローニングを監視することを含む、請求項３６の方法。
【請求項３８】
前記生物活動は、分泌物を分泌することを含み、
前記監視することは、前記保持ペンの各々における前記個々の微小物体の前記分泌物を監視することを含む、請求項３６の方法。
【請求項３９】
前記特徴は、前記ペン内の前記個々の微小物体の生物学的状態である、請求項３５の方法。
【請求項４０】
前記保持ペンのうち対応する１つから、監視された特徴が所定の基準を満たす前記微小物体のうち１つを除去することをさらに備える、請求項３５の方法。
【請求項４１】
前記期間中、前記ペン内の前記個々の微小物体を維持することをさらに備える、請求項３３の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  生物科学の分野においては、細胞などの生物学的微小物体の活動がしばしば観察され分析される。例えば、少なくとも最小数のクローンを産生するか又は所望の物質を分泌する細胞は、医薬の製造又は疾病の研究に利用され得る。したがって、最低速度で又はそれを上回ってクローンを産生するか又は特定の物質を分泌する細胞を同定することは有利であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
[0001]  本発明の実施例は、選択された生物学的微小物体を保持ペン内に置き、ペン内の微小物体を調節し、ペン内での微小物体の生物活動を監視し、及び／又は生物活動が所定の閾値を満たす微小物体をさらなる利用又は処理のためにペンから移動させる、改良されたマイクロ流体デバイス及び工程に係る。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0002]  実施例によっては、生物学的微小物体の処理方法は、マイクロ流体デバイス内の保持ペンの内部空間に個々の生物学的微小物体を能動的に置くことと、ある期間にわたってペンに第１の液状媒体の流れを提供することと、を含んでもよい。またこの方法は、流れを提供する一方で、流れからの第１の媒体が保持ペンの内部空間へ直接流入するのを妨げることを含んでもよい。
【０００４】
[0003]  実施例によっては、マイクロ流体装置はハウジングと保持ペンとを備えていてもよい。ハウジングは基部上に配設されてもよく、ハウジングは第１の液状媒体のための流路を備えていてもよい。保持ペンはハウジング内に配設されてもよく、各ペンは内部空間を取り囲む筐体を備えていてもよい。筐体は、第２の液状媒体中に懸濁された生物学的微小物体を保持するとともに第１の媒体が内部空間内の第２の媒体へと直接流入するのを妨げるよう構成されていてもよい。
【０００５】
[0004]  生物学的微小物体の処理方法は、保持ペンの形をした光のパターンをマイクロ流体デバイス内に向けることで誘電泳動（ＤＥＰ）電極を活性化することによりマイクロ流体デバイス内に仮想の保持ペンを作り出すことを含んでもよい。また、この方法は、個々の生物学的微小物体を保持ペン内に置くことを含んでもよく、ここで、保持ペンの各々は、保持ペン内の個々の微小物体のうちいずれか１つ以上を保持ペンの外部の微小物体のすべてから隔離する。この方法は、ある期間にわたって保持ペン内の微小物体に液状媒体の共通の流れを提供することも含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】[0005]  本発明のいくつかの実施例によるマイクロ流体デバイスの一例を示す。
【図１Ｂ】[0006]  図１Ａのデバイスの側部断面図である。
【図１Ｃ】[0007]  図１Ａのデバイスの上部断面図である。
【図２】[0008]  本発明のいくつかの実施例による光電子ピンセット（ＯＥＴ）装置で構成されたデバイスの一例を示す、図１Ａのデバイスの断面側面図である。
【図３】[0009]  本発明のいくつかの実施例による図２のＯＥＴ装置と仮想のペンとで構成された図１Ａのデバイスの上部断面部分図である。
【図４】[0010]  本発明のいくつかの実施例による図２のＯＥＴ装置と有形のペン及び／又は仮想のペンとで構成された図１Ａのデバイスの上部断面部分図である。
【図５Ａ】[0011]  本発明のいくつかの実施例による、流体チャネル及びペンを規定する基部上に配設されたマイクロ流体構造の一例を示す。
【図５Ｂ】[0012]  図５Ａのマイクロ流体構造及び基部の上部断面図である。
【図６Ａ】[0013]  本発明のいくつかの実施例による、流体チャネル及びペンを規定する基部上に配設されたマイクロ流体構造の一例を示す。
【図６Ｂ】[0014]  図６Ａのマイクロ流体構造及び基部の上部断面図である。
【図７】[0015]  本発明のいくつかの実施例による、図６Ｂに示すペンの変形の一例を示す。
【図８Ａ】[0016]  本発明のいくつかの実施例によるペンの代替的な構成の例を示す。
【図８Ｂ】[0016]  本発明のいくつかの実施例によるペンの代替的な構成の例を示す。
【図９】[0016]  本発明のいくつかの実施例によるペンの代替的な構成の例を示す。
【図１０】[0016]  本発明のいくつかの実施例によるペンの代替的な構成の例を示す。
【図１１Ａ】[0017]  本発明のいくつかの実施例による、光トラップを用いた微小物体の選択及び移動を示す。
【図１１Ｂ】[0017]  本発明のいくつかの実施例による、光トラップを用いた微小物体の選択及び移動を示す。
【図１２Ａ】[0018]  本発明のいくつかの実施例による、仮想のバリアを用いた微小物体の選択及び移動を示す。
【図１２Ｂ】[0018]  本発明のいくつかの実施例による、仮想のバリアを用いた微小物体の選択及び移動を示す。
【図１３Ａ】[0019]  本発明のいくつかの実施例による、流体チャンバ及びペンを規定する基部上に配設されたマイクロ流体構造の一例を示す。
【図１３Ｂ】[0020]  図１３Ａのマイクロ流体構造及び基部の上部断面図である。
【図１４】[0021]  本発明のいくつかの実施例による、図１３Ｂのペンアレイの代替的な構成の例を示す。
【図１５】[0021]  本発明のいくつかの実施例による、図１３Ｂのペンアレイの代替的な構成の例を示す。
【図１６】[0022]  本発明のいくつかの実施例による、マイクロ流体デバイス中のペン内に生物学的微小物体を置くことを含む工程の一例を示す。
【図１７】[0023]  本発明のいくつかの実施例による、図２のＯＥＴ装置で構成された図１Ａのデバイスの動作の一例を示す工程を表す。
【図１８Ａ】[0024]  図１７のステップに従った細胞の処理の一例を示す。
【図１８Ｂ】[0024]  図１７のステップに従った細胞の処理の一例を示す。
【図１８Ｃ】[0024]  図１７のステップに従った細胞の処理の一例を示す。
【図１９】[0025]  図１７のステップに従い、ペン内のクローンが成長するにつれてペンを拡張する例を示す。
【図２０】[0026]  図１７のステップに従い、クローンの成長が遅すぎるペンをオフにするとともに、そうしたペン内のクローンを洗い流す例を示す。
【図２１】[0027]  図１７のステップに従い、娘クローン（daughter clones）を新たなペン内に置く例を示す。
【図２２】[0028]  本発明のいくつかの実施例による、図２のＯＥＴ装置で構成された図１Ａのデバイスの動作の別の例を表す工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0029]  本明細書は本発明の典型的な実施例及び適用を説明する。しかしながら、本発明はこれらの典型的な実施例及び適用、あるいは本明細書においてこれらの典型的な実施例及び適用がどのように動作するか又はどのように記載されているかに限定されるものではない。また、図面は簡略図又は部分図を示してもよく、図面中の要素の寸法は、明確にするために誇張されていても、又は釣り合いがとれていなくてもよい。そして、「〜の上に」、「〜に取り付けられた」、又は「〜に連結された」という用語が本明細書において用いられるときには、１つの要素（例えば材料、層、基板等）は、その１つの要素が直接的に別の１つの要素の上にあるか、これに取り付けられるか、連結されているか、それともその１つの要素とその別の１つの要素との間に１つ以上の介在する要素が存在するかにかかわりなく、その別の１つの要素「の上に」あり、「に取り付けられ」、又は「に連結され」得る。また、方向（例えば上方、下方、上部、底部、側部、上へ、下へ、下の、上の、上位の、下位の、水平の、垂直の、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」など）は、記載されている場合には、相対的であって単に例として説明及び検討を容易にするために記載されているもので、限定するためのものではない。さらに、要素の一覧（例えば要素ａ，ｂ，ｃ）を参照する場合には、そのような参照は、列挙された要素のいずれか１つのみ、列挙された要素のすべてよりも少ないものの組み合わせ、及び／又は列挙されたすべての要素の組合せを含むことが意図されている。
【０００８】
[0030]  「実質的に」及び「概ね」という語は、意図された目的のために役立つのに十分であることを意味する。「一個一個（ones）」という用語は１つよりも多いことを意味する。
【０００９】
[0031]  「細胞」という用語は生体細胞を指す。「クローン」という用語は、細胞に関連する場合、同一の細胞を意味する。なぜなら、各細胞は同じ親細胞から成長されたためである。したがって、クローンはすべて、同じ親細胞の「娘細胞（daughter cells）」である。
【００１０】
[0032]  本明細書において、「生物学的微小物体」という用語は、タンパク質、胚、プラスミド、卵母細胞、精子、遺伝物質（例えばＤＮＡ）、トランスフェクションベクタ、ハイブリドーマ、トランスフェクト細胞、及び類似のものなどといった生体細胞及び化合物、ならびに上記のものの組み合わせを含む。
【００１１】
[0033]  本明細書において、誘電泳動（ＤＥＰ）電極とは、液状媒体を収容するチャンバの内表面上の端子又は該内表面の一領域であって、媒体中の微小物体を引き付けるか又はこれに反発する媒体中のＤＥＰ力がそこで選択的に活性化及び非活性化されるものを指す。
【００１２】
[0034]  「流れ」という用語は、本明細書において液体又は気体に関連して用いられる場合、液体又は気体の継続的な、パルス状の、周期的な、無作為の、断続的な、又は往復の流れを制限なく含む。「対流」とは、圧力により駆動される液体又は気体の流れである。「拡散流」又は「拡散」とは、無作為な熱運動により駆動される液体又は気体の流れである。２つ以上の液体又は気体媒体との関連で用いられる「拡散混合」という用語は、無作為な熱運動の結果としての媒体の自然発生的な混在に起因する媒体の混合を意味する。本明細書において「対流」、「拡散流」、「拡散」、又は「拡散混合」と関連して用いられる「実質的に」という用語は、５０パーセントよりも高いことを意味する。
【００１３】
[0035]  「確定的（deterministic）」という用語は、微小物体を選択すること又は置くことを説明するために用いられる場合には、微小物体のグループから１つの具体的に特定された所望の微小物体を選択すること又は置くことを意味する。したがって、微小物体を確定的に選択すること又は置くことは、微小物体のグループ又はサブグループ中の微小物体のうち任意の１つにすぎないものを無作為に選択すること又は置くことは含まない。
【００１４】
[0036]  本明細書において、微小物体を「処理する」という用語の意味は、以下のうちいずれか１つ以上を含む。：（例えば液状媒体の流れの中で、ＯＥＴ装置又は類似のものにより）移動させること、分類すること、及び／又は微小物体のうち１つ以上を選択すること；微小物体のうち１つ以上を変形すること（ここで、そのような変形の例は、細胞又は他の生きている生物学的実体である微小物体の集団を成長させること、２つ以上のそのような微小物体を融合させること、及び１つ以上の微小物体をトランスフェクトすることを含む）；微小物体を監視すること；細胞又は他の生きている生物学的実体である微小物体の成長、分泌物などを監視すること；及び／又は、細胞又は他の生きている生物学的実体である微小物体を調節すること。
【００１５】
[0037]  本発明の実施例は、個々の生物学的微小物体をマイクロ流体デバイス中の保持ペン内に確定的に置くことを含む。ペンには第１の液状媒体の流れが提供されてもよいが、これらのペンは、流れの中の第１の媒体とペン内の第２の媒体との拡散混合を可能にしつつ、ペン内の第２の媒体への第１の媒体の直接の流入を妨げるように構成されていてもよい。
【００１６】
[0038]  図１Ａ乃至１Ｃは、本発明のいくつかの実施例によるマイクロ流体デバイス１００の一例を示す。図示するように、マイクロ流体デバイス１００は、ハウジング１０２と、電極機構１０８と、監視機構１１８と、を備えていてもよい。やはり図示するように、ハウジング１０２は１つ以上の液状媒体１１４を保持するための内部チャンバ１１０を備えていてもよく、該媒体中には複数の生物学的微小物体１１６が懸濁されてもよい。媒体１１４はチャンバ１１０の内表面１２０上に配設されてもよい。微小物体１１６用の複数の保持ペン１１２がチャンバ１１０内に配設されてもよい。見ていくように、各ペン１１２は、仮想のペンであっても、有形のペンであっても、及び／又は、仮想／有形のペンの組み合わせであってもよい。
【００１７】
[0039]  デバイス１００中の媒体１１４は、例えば第１の媒体１２２と第２の媒体１２４とを含んでいてもよい。第１の媒体１２２は流路１２６内にある媒体１１４であってもよく、第２の媒体１２４は保持ペン１１２の内部にある媒体１１４であってもよい。第１の媒体１２２は第２の媒体１２４と同一の種類の媒体であってもよい。代替的には、第１の媒体１２２は第２の媒体１２４とは異なる種類の媒体であってもよい。
【００１８】
[0040]  ハウジング１０２は、チャンバ１１０を規定する筐体を備えていてもよい。図示するように、ハウジング１０２は１つ以上の注入口１０４を備えていてもよく、これを通じて媒体１１４及び微小物体１１６がチャンバ１１０内に流入され得る。チャネル１１０内には媒体１１４用の１つ以上の流路１２６があってもよい。例えば図１Ｃに示すように、チャネル１１０は、注入口１０４から排出口１０６まで、媒体１１４用の流路１２６を備えていてもよい。
【００１９】
[0041]  注入口１０４は、例えば流入ポート、開口、弁、チャネル、又は類似のものであってもよい。ハウジング１０２は１つ以上の排出口も備えていてもよく、これを通じて媒体１１４及び微小物体１１６が除去されてもよい。微小物体１１６は、代替的には、他の手法でハウジング１０２から除去されてもよい。例えば、後述するように、針状の吸入器（図示せず）がハウジング１０２に穴を開けて、１つ以上の微小物体１１６が該吸入器によって除去されてもよい。排出口１０６は、例えば流出ポート、開口、弁、チャネル、又は類似のものであってもよい。別の一例として、排出口１０６は、２０１３年４月４日に提出された米国特許出願第１３／８５６，７８１号（代理人整理番号ＢＬ１−ＵＳ）に開示されている流出機構のうちいずれかのような液滴流出機構を備えていてもよい。ハウジング１０２の全部又は一部は、例えば、チャンバ１１０内の生物学的微小物体１１６を維持するために気体（例えば外気）がチャンバ１１０に出入りできるよう、気体透過性であってもよい。例えば、気体の流れはハウジング１０２の気体透過部に適用されてもよい。例えば、パルス状の、規制された、あるいは他の制御をされた気体の流れが必要に応じて（例えば試験が、ハウジング１０２内の微小物体（例えば細胞）が気体を必要としていることを示す場合に）適用されてもよい。
【００２０】
[0042]  図示はしないが、デバイス１００は、温度、媒体１１４の化学組成（例えば媒体１１４中の溶存酸素や二酸化炭素などのレベル）、媒体１１４のｐＨ、媒体１１４のオスモル濃度等といった、媒体１１４又はチャンバ１１０の関連の状態を検出するセンサ又は類似の構成要素を備えていてもよい。ハウジング１０２は、例えば、そのようなセンサ又は構成要素を備えていてもよく、これは媒体１１４の（上記の状態などの）特定の状態を一定に維持又は制御可能に調節するよう注入口１０４を通じた媒体１１４の流入を制御するコントローラ（図示せず）によって構成されていてもよい。
【００２１】
[0043]  電極機構１０８（図１Ｂに示す）は、媒体１１４中の微小物体１１６にかかる界面動電力を選択的に作り出すよう構成されてもよい。例えば、電極機構１０８は、上に媒体１１４が配設されているチャンバ１１０の内表面１２０の誘電泳動（ＤＥＰ）電極を、選択的に活性化（例えばオンにする）及び非活性化（例えばオフにする）よう構成されていてもよい。ＤＥＰ電極は、媒体１１４中に微小物体１１６を引き付けるか又はこれに反発する力を作り出すことができ、したがって電極機構１０８は媒体１１４中の微小物体１１６のうち１つ以上を選択及び／又は移動させることができる。例えば、実施例によっては、電極機構１０８は、内表面１２０のＤＥＰ電極との配線による電気的接続が個々のＤＥＰ電極を活性化及び非活性化できるように構成されてもよい。他の実施例においては、内表面１２０の個々のＤＥＰ電極は光学的に制御されてもよい。光電子ピンセット機構を備えた例を図２に示すとともに以下に記載する。
【００２２】
[0044]  例えば、電極機構１０８は、１つ以上の光学（例えばレーザ）ピンセット装置及び／又は１つ以上の光電子ピンセット（ＯＥＴ）装置（例えば米国特許第７，６１２，３５５号に開示のもの。同文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）を含んでいてもよい。さらに別の例として、電極機構１０８は、１つ以上の微小物体１１６が懸濁されている媒体１１４の液滴を移動させるための１つ以上の装置（図示せず）を含んでいてもよい。そのような装置（図示せず）は、光電子ウェッティング（ＯＥＷ）装置（例えば米国特許第６，９５８，１３２号に開示のもの）のようなエレクトロウェッティング装置を含んでいてもよい。このように、電極機構１０８は、実施例によってはＤＥＰ装置として特徴づけることができる。
【００２３】
[0045]  監視機構１１８は、媒体１１４中の個々の微小物体１１６を観察し、同定し、又は検出する任意の機構を備えていてもよい。実施例によっては、監視機構１１８は、ペン１１２内の微小物体１１６の生物活動又は生物学的状態を監視する機構も備えていてもよい。
【００２４】
[0046]  図２に示すように、監視機構１１８は撮像装置２２０を備えていてもよい。例えば、撮像装置２２０は、ペン１１２内を含め、チャンバ１１０内の微小物体１１６の像を撮像するためのカメラ又は類似の装置を備えていてもよい。やはり図示するように、コントローラ２１８が撮像装置２２０を制御し、撮像装置２２０により撮像された像を処理してもよい。図２においてはデバイス１０２の下方に配設されているものとして図示されているが、撮像装置２２０は、デバイス１０２の上方又は側方といった他の箇所に配設されてもよい。
【００２５】
[0047]  同じく図２に示すように、電極機構１０８はＯＥＴ装置を備えていてもよい。例えば、図示するように、電極機構１０８は、第１電極２０４と、第２電極２１０と、電極活性化基板２０８と、電源２１２と、を備えていてもよい。図示するように、チャンバ１１０内の媒体１１４と電極活性化基板２０８と電極２０４，２１０を分離してもよい。光源２１４からの光のパターン２１６が、チャンバ１１０の内表面１２０の所望のパターンの個々のＤＥＰ電極を選択的に活性化してもよい。すなわち、光パターン２１６の光が、チャンバ１１０の内表面１２０の小さな「電極」領域のパターンにおける電極活性化基板２０８の電気インピーダンスを、媒体１１４のインピーダンスよりも小さくなるまで低減させてもよい。上記のことにより、媒体１１４中に表面１２０の電極領域から第１電極２０４までの電場勾配が作り出され、これが順に、周辺の微小物体１１６を引き付けるか又はこれに反発する局所的なＤＥＰ力を作り出す。このように、媒体１１４中の微小物体１１６を引き付けるか又はこれに反発する様々なパターンの個々のＤＥＰ電極が、光源２１４（例えばレーザ源又は他の種類の光源）からマイクロ流体デバイス１００内へと投射される様々な光パターン２１６によって、チャンバ１１０の内表面１２０の多くの異なるそのような電極領域で選択的に活性化及び非活性化され得る。
【００２６】
[0048]  実施例によっては、電極活性化基板２０８は光導電性材料であってもよく、内表面１２０には特徴がなくてもよい。そのような実施例においては、ＤＥＰ電極は、光パターン１２６に従って、チャンバ１１０の内表面１２０上のどこにでも、任意のパターンで作り出され得る（図２を参照）。前述の米国特許第７，６１２，３５５号に例が示されており、ここで、上記の特許の図面に示された非ドープ非晶質シリコン材料２４は、電極活性化基板２０８を構成することのできる光導電性材料の一例であり得る。
【００２７】
[0049]  他の実施例においては、電極活性化基板２０８は、半導体の分野で知られているような半導体集積回路を形成する複数のドープ層と、電気絶縁層と、導電層と、を備えた半導体材料などの回路基板を備えていてもよい。そのような実施例においては、電気回路素子がチャンバ１１０の内表面１２０の電極領域と光パターン２１６のパターンを変更することにより選択的に活性化及び非活性化され得る第２電極２１０との間の電気的接続を形成してもよい。活性化されないときには、各電気的接続は、チャンバ１１０の内表面１２０の対応する電極領域から第２電極２１０までの電圧降下が第１電極２０４から媒体１１４を通って対応する電極領域までの電圧降下よりも大きくなるように、高いインピーダンスを有していてもよい。しかしながら、光パターン２１６の光により活性化されたときには、各電気的接続は、チャンバ１１０の内表面１２０の対応する電極領域から第２電極２１０までの電圧降下が第１電極２０４から媒体１１４を通って対応する電極領域までの電圧降下よりも小さくなるように、低いインピーダンスを有していてもよく、これが上述のように対応する電極領域のＤＥＰ電極を活性化する。このように、媒体１１４中の微小物体１１６を引き付けるか又はこれに反発するＤＥＰ電極は、光パターン２１６によって、チャンバ１１０の内表面１２０の多くの様々な「電極」領域において選択的に活性化及び非活性化され得る。電極活性化基板２０８のそのような構成の非制限的な例には、米国特許第７，９５６，３３９号の図２１及び２２に示されるフォトトランジスタベースのＯＥＴ装置２００がある。
【００２８】
[0050]  実施例によっては、概ね図２に示されるように、第１電極２０４はハウジング１０２の上壁２０２の一部であってもよく、電極活性化基板２０８及び第２電極２１０はハウジング１０２の下壁２０６の一部であってもよい。図示するように、上壁２０２及び下壁２０６がチャンバ１１０を規定してもよく、媒体１１４はチャンバ１１０の内表面１２０上に配設されてもよい。しかしながら、上記はほんの一例に過ぎない。他の実施例においては、第１電極２０４が下壁２０６の一部であってもよく、電極活性化基板２０８及び／又は第２電極２１０の一方又は両方が上壁２０２の一部であってもよい。別の一例として、第１電極２０４は、電極活性化基板２０８及び第２電極２１０と同一の壁２０２又は２０６の一部であってもよい。例えば、電極活性化基板２０８が第１電極２０４及び／又は第２電極２１０を備えていてもよい。また、光源２１４は代替的にはハウジング１０２の下方に位置していてもよく、及び／又は、撮像装置２２０及び光源２１４は代替的にはハウジング１０２の同じ側に位置していてもよい。
【００２９】
[0051]  既に述べたように、本発明のいくつかの実施例においては、各ペン１１２の一部又は全部が「仮想」であり得る。これは、本明細書においては、ペン１１２の一部又は全部が、有形のバリアではなく、（上述のように）チャンバ１１０の内部表面１２０の電極領域の活性化されたＤＥＰ電極からのＤＥＰ力を備えることを意味する。
【００３０】
[0052]  図３（同図はハウジング１０２の一部の部分上部断面図を示す）は図１Ａ乃至１Ｃのデバイス１００の一例を示しており、ここで、ペン１１２（図３においては３０２と指定されている）は、本発明のいくつかの実施例による仮想のペン３０２である。図３の仮想のペン３０２は、チャンバ１１０内において、例えば図２のＯＥＴ装置として構成された電極機構１０８によって作り出されてもよい。すなわち、仮想のペン３０２は、チャンバ１１０の内表面１２０の活性化されたＤＥＰ電極のパターンを備えていてもよい。各ペン３０２内には１つの微小物体１１６が図示されているが、代替的には各ペン内には１つよりも多くの微小物体１１６が存在していてもよい。
【００３１】
[0053]  図３に示すように、チャンバ１１０を通る媒体１１４の流れ３１４は流路１２６内に提供されてもよい。図３に例示するように、各ペン３０２は、ペン３０２内の（単数又は複数の）微小物体１１６を他のペン３０２内の微小物体１１６から隔離し得る。しかしながら、媒体１１４の流れ３１４は、ペン３０２のうちいくつか又はすべて、ひいてはペン３０２内の微小物体１１６に提供される共通の流れ３１４であってもよい。このように、図３に示すように構成されていることにより、各ペン３０２は、媒体１１４の共通の流れ３１４が複数のペン３０２に（対流により）流入及びそこから流出し、それによって例えば複数のペン３０２内の微小物体１１６に栄養素を供給するとともにそこから廃物を運び去ることを可能にしつつ、ペン３０２内の（単数又は複数の）微小物体１１６を、他のペン３０２内の微小物体１１６を含む該ペン３０２の外部の微小物体１１６から隔離することができ、したがって、ある特定のペン３０２の外部からの微小物体１１６がその特定のペン３０２の内部の（単数又は複数の）微小物体と混合することを防止することができる。
【００３２】
[0054]  仮想のペン３０２は、図２に示すようにマイクロ流体デバイス１００のハウジング１０２内に光源２１４により投射された光パターン２１６の光筐体から成っていてもよい。図２のＯＥＴの電源２１２は、各ペン３０２が微小物体１１６をペン３０２内に保持するように、各ペン３０２を規定する光筐体を微小物体１１６に対して反発させる周波数で構成されてもよい。また、仮想のペン３０２のうち１つ以上が、ハウジング１０２内に投射される光パターン２１６を変更することにより、移動され、拡張又は収縮され、あるいはオフにされるなどしてもよい。
【００３３】
[0055]  図３に示すように、図２に図示するＯＥＴ装置は、微小物体１１６を選択し移動させるために、微小物体１１６を捕捉する光トラップ３０４（例えばケージ）を作り出すこともできる。光トラップ３０４は、例えば、微小物体１１６を捕捉する光ケージであってもよい。図２の電源２１２の周波数は、光トラップ３０４が選択された微小物体１１６に反発する程度であってもよい。このように、微小物体１１６は、電極活性化基板２０８上の光トラップ３０４を移動させることにより、チャンバ１１０内において移動され得る。検出部２２０が、共有空間の一例であり得るチャネル１１０（例えば流路１２６）内の微小物体１１６の像を撮像してもよい。このようにして、微小物体１１６のうち特定の所望の一個一個が同定され、次いで（例えば図２のＯＥＴ装置として構成された）選択部１１８により、例えば図３及び４に関して後述する光トラップ３０２，４１２を用いて選択されてもよい。このように、検出部２２０及び（例えば図２のＯＥＴ装置として構成された）選択部１１８は、微小物体１１６のうち１つ以上を確定的に選択し又は置く手段の例であり得る。
【００３４】
[0056]  図３においては正方形として示されているが、ペン３０２は代替的には他の形状であってもよい。例えば、ペン３０２は、円形、楕円形、長方形、三角形等であってもよい。また、ペン３０２は完全に閉鎖されていなくてもよい。例えば、ペン３０２のうちいずれかが、図３のペン３０２ａにより示されるように、開口部３０８を有していてもよい。円形として示されてはいるが、光トラップ３０４は、正方形、楕円形、長方形、三角形等であってもよい。さらに、ペン３０２は異なる大きさであってもよく、異なる配向で配設されてもよい。
【００３５】
[0057]  図４（同図はハウジング１０２の一部の部分上部断面図を示す）は、図１Ａ乃至１Ｃのデバイス１００の構造の別の一例を示す。図４に例示する構造において、ペン１１２（図４においては４０２と指定されている）は完全に有形であっても、あるいは有形及び仮想の両方であってもよい。例えば、図示するように、各ペン４０２は（例えばハウジング１０２の一部として）有形のバリア４０４を備えていてもよく、これが、チャンバ１１０を通る媒体１１４の流れ３１４と流体連通（例えば接触）する、開口部４０８を有する筐体４０６を規定するか又はその一部であってもよい。
【００３６】
[0058]  概ね図３に関して述べたように、チャンバ１１０を通る媒体１１４の流れ３１４は流路１２６内に提供されてもよい。各ペン４０２はペン４０２内の（単数又は複数の）微小物体１１６を他のペン３０２内の微小物体１１６から隔離してもよい。例えば、各ペン３０２は、ペン３０２の外部のいずれかの微小物体１１６がペン３０２の内部の微小物体のいずれかと混合することを防止してもよい。しかしながら、媒体１１４の流れ３１４はペン４０２のすべて、ひいてはペン４０２内の微小物体１１６のすべてに提供される共通の流れ３１４であってもよい。もっとも、ペン４０２は、流れ３１４からの第１の媒体１２２はペン４０２のうちいずれにも直接流入しないが、ペン４０２の構造が流れ３１４からの第１の媒体１２２とペン４０２の内部の第２の媒体１２４との拡散混合を可能とすることができるように、構成されていてもよい。
【００３７】
[0059]  例えば、各ペン４０２のバリア４０４は、流路１２６内の流れ３１４からペン４０２内への第１の媒体１２２の直接の流入を妨げるように造形され配向されていてもよい。例えば、各ペン４０２は、有形のバリア４０４の一部は流れ３１４の方向に直接対向するが、開口部（例えば開口部４０８）はいずれも流れ３１４の方向に直接対向しないように造形され配向されていてもよい。このように、図４に示す例においては、ペン４０２の各々が、流路１２６内の流れ３１４からペン４０２内への第１の媒体１２２の直接の流入を妨げる。
【００３８】
[0060]  別の一例としては、バリア４０４は、流路１２６内の流れ３１４からペン４０２内への第１の媒体１２２の対流を防止するよう造形され配向されていてもよい。もっとも、各ペン４０２は、流路１２６内の流れ３１４からの第１の媒体１２２とペン４０２の内部の第２の媒体４２４との拡散混合のみが実質的に可能なように造形され配向されていてもよい。例えば、各ペン４０２は、そのような拡散混合を可能にするように造形され配向された開口部を備えていてもよい。
【００３９】
[0061]  しかしながら、実施例によっては、ペン４０２は、開口部４０８が媒体１１４の流れ３１４に対して任意の方向に向けられた状態で配向されてもよい。やはり図示するように、ペン４０２のうちいずれもが、有形のバリアと仮想の部分との両方を備えていてもよい。例えば、いくつかの実施例においては、チャンバ１１０の内表面１２０上の隣接する活性化されたＤＥＰ電極を備えた仮想扉４１０が、有形のバリア４０４のうち１つ以上の開口部４０８において作り出され、及び／又は除去されて、概ね図４に示すようにペン４０２を選択的に完全に閉鎖してもよい。仮想扉４１０は、電極活性化基板２０８上に投射される光パターン２１４の光に対応していてもよい（図２を参照）。
【００４０】
[0062]  同じく図４に示すように、ペン４０２のうち１つ以上が、１つよりも多くのそのような仮想扉４１０を備えていてもよい。例えば、図示するように、ペン４０２ａは、ペン４０２ａ内への１つよりも多くの開口部４０８ａ，４０８ｂを備えており、そのような開口部４０８ａ，４０８ｂの各々に仮想扉４１０ａ，４１０ｂがあってもよい。動作時には、第１の仮想扉４１０ａがオフにされている間に微小物体１１６が第１の開口部４０８ａを通じてペン４０２ａ内へと移動されてもよく、微小物体１１６は後で、第２の仮想扉４１０ｂがオフにされている間に、第２の開口部４０８ｂを通じてペン４０２ａの外へと移動されてもよい。
【００４１】
[0063]  光トラップ４１２（これは光トラップ３０４と類似又は同一のものであってもよい）は、チャンバ１１０の表面１２０上に、図２のＯＥＴ装置として構成された電極機構１０８によって作り出されてもよい。微小物体１１６を選択するために微小物体１１６を捕捉する光トラップ４１２が作り出されてもよい。図２の電源２１２の周波数は、光トラップ４１２が選択された微小物体１１６に反発する程度であってもよい。このように、微小物体１１６は、光導電層３０８上で光トラップ４１２を移動させることにより、チャンバ１１０内で移動され得る。例えば、微小物体１１６は、微小物体１１６を捕捉する光トラップ４１２を形成し、それから内表面１０２上で光トラップ４１２を移動させることによって、選択され、ペン４０２内に移動され、及び／又は、そこから流出されてもよい。
【００４２】
[0064]  図４においては部分的な正方形として示されているが、ペン４０２は代替的には他の形状であってもよい。例えば、ペン４０２は、部分的な円形、楕円形、長方形、三角形等であってもよい。光トラップ４１２も同様に、図示する円形以外の形状を有していてもよい。
【００４３】
[0065]  ペン３０２及び４０２のように、ペン１１２も、実施例によっては、流路１２６内の共通の流れ３１４からの第１の媒体１２２とペン１１２の内部の第２の媒体との拡散混合のみを実質的に可能にしつつ、流路１２６内の共通の流れからペン１１２内への第１の媒体１２２の直接の流れ（例えば対流）を妨げるように構成されていてもよい。
【００４４】
[0066]  しかしながら、ハウジング１０２は、媒体１１４用の単一の共有空間によって構成される必要はない。むしろ、ハウジング１０２は、媒体１１４を収容するとともに媒体１１４がそこを通って流れることができる１つ以上の相互接続されたチャンバ、チャンネル、又は類似のものを備えていてもよい。図５Ａ乃至７は例を示す。
【００４５】
[0067]  図５Ａ及び５Ｂに示されるように、デバイス１００（図１Ａ乃至１Ｃを参照）のハウジング１０２は基部（例えば基板）５０２を備えていてもよく、その上に１つ以上のマイクロ流体構造５００が配設される。基部５０２は、例えば、図２に関して上述した下壁２０６を備えていてもよく、マイクロ流体構造５００の上面の全部又は一部は、上述のいずれの変形をも含む上壁２０２を備えていてもよい。
【００４６】
[0068]  図示するように、マイクロ流体構造５００はチャネル５０４及びペン５０６を備えていてもよく、その各々が筐体５１０と、チャネル５０４への開口部５０８と、を備えていてもよい。図示するように、ペン５０６及びチャネル５０４は、基部５０２からの高さが同一又は異なっていてよい。チャネル５０４及びペン５０６は図１Ａ乃至１Ｃ及び図２のチャンバ１１０に対応していてもよく、基部５０２の表面５２２は図１Ａ乃至１Ｃ及び図２のチャンバ１１０の内表面１２０に対応していてもよい。したがって、ハウジング１０２が基部５０２と図２のＯＥＴ装置とを備えている本発明の実施例においては、ＤＥＰ電極は、チャンバ１１０の内表面１２０ではなく、基部５０２の表面５２２の光パターン２１６に従って活性化及び非活性化され得る。
【００４７】
[0069]  １つ以上の微小物体１１６は、ペン５０６の筐体５１０内への開口部５０８を通じてチャネル５０４（これは共有空間及び／又は流路の一例であり得る）から（例えば上述の検出部２２０及び選択部１１８を用いて）確定的に選択され移動されてもよい。（単数又は複数の）微小物体１１６は次いで一定の期間ペン５０６内に保持され得る。各ペンの開口部５０８及び筐体５１０の大きさ及び構成、ならびに、チャネル５０４における媒体１１４の流れ５２０の速さは、流れ５２０が筐体５１０の内部にはっきりと認識できる還流をほとんど又は全く作り出さない程度であってよい。したがって、一旦ペン５０６内に置かれると、（単数又は複数の）微小物体１１６は、ペン５０６から能動的に除去されるまで、ペン５０６内に留まる傾向がある。チャネル５０４内と筐体５１０内との媒体１１４の間での開口部５０８を通じた拡散が、ペン５０６内の（単数又は複数の）微小物体１１６のための栄養素のチャネル５０４から筐体５１０内への流入と、（単数又は複数の）微小物体１１６の廃物の筐体５１０からチャネル５０４内への流出と、をもたらしてもよい。
【００４８】
[0070]  ペン５０６は、チャネル５０４内の流れ５２０の第１の媒体１２２がペン５０６のうちいずれにも直接流入しないように構成されていてもよいが、このペン５０６の構造が、概ね上述のように、流れ５２０から開口部５０８を通じてペン５０６に流入する第１の媒体１２２とペン５０６の内部の第２の媒体１２４との拡散混合を可能にする。
【００４９】
[0071]  チャネル５０４及びペン５０６は、図５Ａ及び５Ｂに示すように有形の構造物であってもよい。例えば、マイクロ流体構造５００は、可撓性材料（例えばゴム、プラスチック、エラストマ、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）など）から成っていてもよく、また、実施例によっては気体透過性であってもよい。代替的には、マイクロ流体構造５００は、剛性材料などの他の材料から成っていてもよい。１つのチャネル５０４と３つのペン５０６とが図示されているが、マイクロ流体構造５００は、１つよりも多くのチャネル５０４及び３つよりも多い又は少ないペン５０６を備えていてもよい。図５Ｂに示すように、ペン５０６の各々の開口部５０８を開閉する仮想扉５１２が任意選択的に作り出されたり除去されたりしてもよい。そのような仮想扉５１２は、内表面１２０に関して概ね上述したように、基部５０２の表面５２２のＤＥＰ電極を活性化することにより作り出されてもよい。
【００５０】
[0072]  チャネル５０４及びペン５０６は図５Ａ及び５Ｂにおいては有形のものとして図示されているが、このチャネル５０４及びペン５０６は代替的には仮想のものであってもよい。例えば、チャネル５０４及び／又はペン５０６の全部又は一部は、概ね上述したように、基部５０２の表面５２２のＤＥＰ電極を活性化することにより作り出されてもよい。
【００５１】
[0073]  図６Ａ及び６Ｂに示す例においては、デバイス１００（図１Ａ乃至１Ｃを参照）のハウジング１０２は、図５Ａ及び５Ｂの基部５０２と、基部５０２の表面５２２上に配設されたマイクロ流体構造６０２と、を備えていてもよい。図６Ｂからわかるように、マイクロ流体構造６０２はペン構造６１２を備えていてもよく、該ペン構造はペン６０６を備えていてもよい。そのような各ペン６０６は、内部に微小物体１１６が置かれ一定の期間保持され得る筐体６１０を備えていてもよい。やはり図６Ｂに示すように、マイクロ流体構造６０２はチャネル６０４を規定してもよく、各ペン６０６の開口部６０８はチャネル６０４のうち１つの媒体１１４と流体連通（例えば接触）してもよい。
【００５２】
[0074]  １つ以上の微小物体１１６が（上述のように）確定的に選択され、チャネル６０４（これは共有空間及び／又は流路の一例であり得る）のうち１つから開口６０８を通じてペン６０６の筐体６１０内へと移動されてもよい。次いで、（１つ又は複数の）微小物体１１６は、一定の期間ペン６０６内に保持されてもよい。その後、（１つ又は複数の）微小物体１１６は筐体６１０から開口部６０８を通じてチャネル６０４内へと移動されてもよい。チャネル６０４内の媒体１１４の流れ６２０がチャネル６０４内において微小物体１１６を移動させてもよい。
【００５３】
[0075]  ペン６０６の開口部６０８がチャネル６０４と流体連通しているため、チャネル６０４内の媒体１１４の流れ６２０は、微小物体１１６がペン６０６内に保持されている期間中に、ペン６０６内の微小物体１１６に栄養素を提供することができるとともに、微小物体１１６からの廃物の流出を可能にする。このように、チャネル６０４内の流れ６２０はペン６０６への媒体１１４の共通の流れを構成してもよく、あるいは該ペンはペン５０６のように微小物体１１６を物理的に分離及び隔離してもよい。
【００５４】
[0076]  ペン６０６は、チャネル６０４内の流れ６２０の第１の媒体１２２がペン６０６のうちいずれにも直接流入しないように、しかしペン６０６の構造が流れ６２０から開口部６０８を通じてペン６０６内に流入する第１の媒体１２２とペン６０６内の第２の媒体１２４との拡散混合を可能にするように、構成されていてもよい。例えば、ペン６０６は（仮想のものではなく）有形のものであってもよく、ペン６０６の開口部６０８は、開口部６０８のいずれの部分も流れ６２０に直接向けられない限りは、任意の方向に配向されてもよい。このようにして、ペン６０６は、ペン６０６内への第１の媒体１２２の直接の流入を妨げることができる。
【００５５】
[0077]  ペン６０６は図６Ｂに示すように有形の構造物であってもよい。例えば、マイクロ流体構造６００は、図５Ａ及び５Ｂのマイクロ流体構造５００に関して上述した材料のうちいずれから成っていてもよい。図６Ｂには２つのチャネル６０４と１２個のペン６０６とが示されているが、マイクロ流体構造６０２は２つよりも多い又は少ないチャネル６０４及び１２個よりも多い又は少ないペン６０６を備えていてもよい。図示しないが、図５Ｂの扉５１２のような仮想扉が、ペン６０６のうち１つ以上の開口部６０８に任意選択的に作り出されてもよい。
【００５６】
[0078]  ペン構造６１２を含むマイクロ流体構造６０２は図６Ａ及び６Ｂにおいては有形のものとして示されているが、構造６０２のすべての部分は代替的には仮想のものであってもよく、したがって内表面１２０に関して上述したように基部５０２の表面５２２のＤＥＰ電極を活性化することにより作り出されてもよい。例えば、ペン構造６１２の全部又は一部は、有形のものではなく仮想のものであってもよい。
【００５７】
[0079]  図７は、図示するようにチャネル７０４（これは流路１２６の一例であり得る）がペン構造７１２の間に配設されている点を除き、図６Ｂと類似している。あるいは、各ペン７０６は各ペン６０６と類似していてもよい。例えば、各ペン７０６は、内部に微小物体１１６が置かれ保持され得る筐体７１０を備えていてもよい。やはり図７に示すように、各ペン７０６の開口部７０８は、チャネル７０４内の媒体１１４と流体連通（例えば接触）していてもよい。１つ以上の微小物体１１６が、上述のように確定的に選択され、チャネル７０４（これは共有空間の一例であり得る）から開口部７０８を通じてペン７０６の筐体７１０内へと移動され、そこで（単数又は複数の）微小物体１１６が一定の期間保持されてもよい。その後、（単数又は複数の）微小物体１１６は、筐体７１０から開口部７０８を通じてチャネル７０４内へと移動されてもよい。チャネル７０４内の媒体１１４の流れ７２０がチャネル７０４内の微小物体１１６を移動させてもよい。代替的に又はこれに加えて、微小物体１１６はＤＥＰ力、遠心力及び／又は類似のものにより移動されてもよい。
【００５８】
[0080]  ペン７０６の開口部７０８がチャネル７０４と流体連通しているため、チャネル内の媒体１１４の流れ７２０は、微小物体１１６がペン７０６内に保持されている期間中に、ペン７０６内の微小物体１１６に栄養素を提供することも、微小物体１１６からの廃物の流出を提供することもできる。このように、チャネル７０４内の流れ７２０はペン７０６のすべてへの媒体１１４の共通の流れを構成してもよい。
【００５９】
[0081]  ペン７０６は、チャネル７０４内の流れ７２０の第１の媒体１２２がペン７０６のうちいずれにも直接流入しないように、しかしペン７０６の構造が開口部７０８を通じてペン７０６内に流入するチャネル７０４内の第１の媒体１２２とペン７０６内の第２の媒体１２４との拡散混合を可能にするように、構成されていてもよい。例えば、ペン７０６は有形のものであってもよく、ペン７０６のいずれの開口部も流れ７２０に直接向かわないように配向されてもよい。
【００６０】
[0082]  図７には１つのチャネル７０４と１２個のペン７０６とが示されているが、これより多く又は少なくてもよい。図示しないが、図５Ｂの扉５１２のような仮想扉がペン７０６のうち１つ以上の開口部７０８に任意選択的に作り出されてもよい。ペン構造７１２は図７においては有形のものとして示されているが、ペン構造７１２の全部又は一部は代替的には仮想のものであってもよく、したがって内表面１２０に関して上述したように基部５０２の表面５２２のＤＥＰ電極を活性化することにより作り出されてもよい。
【００６１】
[0083]  図５Ａ乃至７に示されているペン５０６，６０６，７０６（又は本明細書に開示されている任意のペン）の形状及び構造は例に過ぎず、これらのペン５０６，６０６，７０６（又は本明細書に開示されている任意のペン）は他の形状及び／又は構造をとってもよい。例えば、ペン５０６，６０６，７０６（又は本明細書に開示されている任意のペン）のいずれもが、正方形又は長方形でなく、円形、楕円形、三角形等であってもよい。他の例として、ペン５０６，６０６，７０６（又は本明細書に開示されている任意のペン）は、図８Ａ乃至１０に示されているペン８０６，８２６，９０６，９２６に置き換えられてもよい。
【００６２】
[0084]  図８Ａに示すように、ペン８０６は、（例えば筐体５１０，６１０，７１０に対応する）筐体８１０の全幅よりも小さい（例えば開口部５０６，６０６，７０６に対応する）開口部８１２を備えていてもよい。同じく図８Ａに示すように、ペン８０６は１つ以上の二次開口部８１４を備えていてもよい（１つが示されているがもっと多くが存在してもよい）。開口部８１２は（図８Ａには図示しない）微小物体１１６よりも大きくてもよく、二次開口部８１４は、微小物体１１６より小さくてもよい。二次開口部８１４は、例えば（図８Ａには図示しない）媒体１１４をペン８０６に流入又はそこから流出させてもよい。例えば、媒体１１４は、開口部８１２を通ってペン８０６に流入し、二次開口部８１４を通ってペン８０６から流出してもよい。やはり図８Ａに示すように、ペンの壁は同一の厚さでなくてもよい。
【００６３】
[0085]  図８Ｂに示すように、ペン８２６は、（例えば筐体５１０，６１０，７１０に対応する）筐体８４０内に内部収容空間８３６を作り出すために、（例えば開口部５０８，６０８，７０８，８１２に対応する）開口部８３２から延びる内壁８３４を備えていてもよい。
【００６４】
[0086]  図９に図示するように、ペン９０６は１つ以上の追加的なペン９１６を備えていてもよい（１つが示されているがもっと多くがあってもよい）。例えば、開口部９２２と筐体９２０とを備えた１つ以上の内ペン９１６（１つが示されているがもっと多くがあってもよい）が外ペン９０６の筐体９１０の内部に配設されてもよく、該外ペンが開口部９１２を備えていてもよい。（図９には図示しない）１つ以上の微小物体１１６が各内ペン９１６及び外ペン９０６の筐体内に配設されてもよい。
【００６５】
[0087]  図１０に示すように、（開口部９３２及び筐体９３０を備えた）ペン９２６は、内壁９３４によって分離された複数の保持空間９３６を備えていてもよい（３つが示されているが、もっと多く又は少なくてもよい）。（図１０には図示しない）１つ以上の微小物体１１６が各保持空間９３６内に配設されてもよい。例えば、異なる種類の微小物体１１６が各保持空間９３６内に配設されてもよい。
【００６６】
[0088]  本明細書に開示されているペンのいずれもが、図８Ａ乃至１０に示すペン８０６，８２６，９０６，９２６のように、あるいはそれらの特徴のいずれかを有するように、構成されてもよい。
【００６７】
[0089]  ペンの構成に関係なく、微小物体１１６は、様々な機構のうちいずれかによって、確定的に選択され、チャネル５０４，６０４，７０４内の流れ５２０，６２０，７２０から図５Ａ乃至７のペン５０６，６０６，７０６（図８Ａ乃至１０に示すペン５０６，６０６，７０６の変化させたものを含む）内へと移動されてもよい。図１１Ａ乃至１２Ｂは、図２のＯＥＴ装置を用いてこれを行う例を示す。図１１Ａ乃至１２Ｂにおいて、チャネル１１０４は図５Ａ乃至７のチャネル５０４，６０４，７０４のうちいずれであってもよく、ペン１１０６はペン５０６，６０６，７０６のうちいずれであってもよく、媒体１１４の流れ１１２０は流れ５２０，６２０，７２０のいずれであってもよい。
【００６８】
[0090]  図１１Ａに示すように、微小物体１１６は、微小物体１１６を捕捉する（例えば光トラップ３０４のような）光トラップ１１０８を作り出すことによってチャネル１１０４内の流れ１１２０において確定的に選択されてもよく、これによってトラップ１１０８内に微小物体１１６を捕捉することができる。図１１Ｂに示すように、光トラップ１１０８は次いでチャネル１１０４からペン１１０６内へと移動されてもよく、そこで微小物体１１６が光トラップ１１０８から解放されてもよい。光トラップ１１０８は光トラップ３０４，４１２のようであってもよく、光トラップ３０４，４１２が上述のように内表面１２０上で作り出され移動されるのと同じように、図２のＯＥＴ装置により基部５０２の表面５２２上に作り出され移動されてもよい。
【００６９】
[0091]  図１２Ａに示すように、微小物体１１６は、チャネル１１０４内の微小物体１１６の経路に仮想のバリア１２０８を作り出すことによって、チャネル１１０４内の流れ１１２０において確定的に選択されてもよい。図１２Ｂに示すように、仮想のバリア１２０８が微小物体１１６をペン１１０６内へと偏向させてもよい。仮想のバリア１２０８は、概ね上述のように図２のＯＥＴ装置を用いて基部５０２の表面５２２上のＤＥＰ電極を活性化することにより作り出されてもよい。選択された微小物体１１６が一旦ペン１１０６内へと偏向されれば、仮想のバリア１２０８はチャネル１１０４から除去されてもよい。
【００７０】
[0092]  上述のように、微小物体１１６は本明細書に開示されているペンのうちいずれかの内部に一定の期間収容されてもよく、その後微小物体１１６はペンから除去されてもよい。実施例によっては、微小物体１１６は、図１１Ａ乃至１２Ｂに示す手法のうちいずれかによってペンから除去されてもよい。
【００７１】
[0093]  例えば、ペン１１０６内において微小物体１１６を捕捉する光トラップ１１０８が形成されてもよく、この光トラップ１１０８がペン１１０６からチャネル１１０４内へと持ち出されてもよい。これは、図１１Ａ及び１１Ｂに示す工程の逆転である。一旦チャネル１１０４に入れば、光トラップ１１０８はオフにされ、微小物体１１６をチャネル１１０４内の媒体１１４の流れ１１２０の中に解放してもよい。
【００７２】
[0094]  別の一例としては、図１２Ａ及び１２Ｂに示すバリア１２０８に類似の仮想のバリアがペン１１０６内に形成されて、微小物体１１６をペン１１０６から外へ、チャネル１１０４内の媒体１１４の流れ１１２０の中へと少しずつ動かしてもよい。上記は図１２Ａ及び１２Ｂに示す工程の逆転である。
【００７３】
[0095]  さらに別の一例としては、本明細書に開示されている有形のペンのいずれもが、前述の米国特許出願第１３／８５６，７８１号（代理人整理番号ＢＬ１−ＵＳ）に開示されている流出機構８００のように構成されてもよい。そのような構成においては、ペンは、上記の特許出願における圧搾機構８０４のように構成されてもよく、また、上記の特許における打撃機構８０２のような、ペンから微小物体１１６を圧搾するための打撃機構（図示せず）が提供されてもよい。
【００７４】
[0096]  図１３Ａ及び１３Ｂはマイクロ流体デバイス１３００を示す。これは図１Ａ乃至１Ｃのデバイス１００の一例であってもよく、ここで、基部５０２及びマイクロ流体構造１３０２はハウジング１０２の例であり、チャンバ１３０８はチャンバ１１０の例であり、注入口１３１４は注入口１０４の例であり、排出口１３１６は排出口１０６の例であり、ペン１３０６はペン１１２の例である。（図１Ａ乃至１Ｃと比較のこと。）
【００７５】
[0097]  図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、デバイス１３００は（図５Ａ及び５Ｂに関して上述した）基部５０２上に配設されたマイクロ流体構造１３０２を備えていてもよい。図１３Ｂからわかるように、マイクロ流体構造１３０２及び基部５０２が媒体１１４及び微小物体１１６用のチャンバ１３０８を規定してもよい。微小物体１１６を含む媒体１１４は、注入口１３１４を通じてチャンバ１３０８内へと流入され、排出口１３１６を通じてチャンバ１３０８から流出されてもよい。このようにして、チャンバ１３０８内に注入口１３１４から排出口１３１６への媒体１１４の流れ１３２０が提供されてもよい。注入口１３１４及び排出口１３１６は、上述の図１Ａ乃至１Ｃの注入口１０４及び排出口１０６と同一又は類似であってもよい。チャネル１３０４は媒体１１４用の共有空間及び／又は流路の例である。
【００７６】
[0098]  同じく図１３Ｂに示すように、気体交換器１３１０と、ペン１３０６及びチャネル１３０４のアレイ１３１２と、が、チャンバ１３０８内の注入口１３１４と排出口１３１６との間、したがって媒体１１４の流れ１３２０の中に配設されてもよい。よって、媒体１１４の流れ１３２０は、注入口１３１４から気体交換器１３１０を通り、ペンアレイ１３１２のチャネル１３０４を通って、排出口１３１６の外へと流出してもよい。代替的には、注入口１３１４は気体交換器１３１０とペン１３０４との間に位置していてもよく、したがって気体交換器１３１０が注入口１３１４の上流に位置していてもよい。
【００７７】
[0099]  チャネル１３０４及びペン１３０６は、本明細書において述べたチャネル及びペンのうちいずれのようであってもよい。例えば、チャネル１３０４は、変化させたものも含め上述したチャネルのチャネル５０４，６０４，７０４，１１０４，１２０４のうちいずれのようであってもよく、ペン１３０６は、変化させたものも含め上述したペン１１２，３０２，４０２，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６，１１０６，１２０６のうちいずれのようであってもよい。
【００７８】
[00100]  ペン１３０６の開口部はチャネル１３０４のうち１つと流体連通（例えば接触）していてもよい。（図１３Ａ及び１３Ｂには図示しない）微小物体１１６が媒体１１４の流れ１３２０とともに移動するにつれて、チャネル１３０４内の微小物体１１６の一個一個が選択され、ペン１３０６内へと移動されてもよい。微小物体１１６は、上述のいずれかの技術又は機構を用いて（例えば光トラップ３０４，４１２，１１０８のような光トラップ、バリア１２０８のような仮想のバリア、又は類似のものにより）、チャネル１３０４内において確定的に選択され、ペン１３０６内へと移動されてもよい。また、媒体１１４の流れ１３２０は、ペン１３０６内の微小物体１１６へと栄養素を運ぶとともにそこからの廃物の流出を提供する共通の流れであってもよく、そうでなければ該ペンが微小物体１１６を互いに隔離してもよい。さらに、ペン１３０６の各々は、チャネル１３０４内の流れ１３２０の媒体１１４（例えば図１Ｂ及び１Ｃに示す第１の媒体１２２）がペン１３０６のいずれにも直接流入しないように、しかし各ペン１３０６の構造が概ね上述のようにチャネル１３０４内の流れ１３２０からの媒体１１４とペン１３０６内の媒体１１４（例えば図１Ｂ及び１Ｃに示す第２の媒体１２４）との拡散混合を可能にするように、構成されていてもよい。
【００７９】
[00101]  図１３Ｂのペンアレイ１３１２の構成は一例に過ぎない。図１４及び１５は、代替的な構成の例を示す。
【００８０】
[00102]  図１４に示すように、ペンアレイ１４００はペン１４０２の行を備えていてもよく、ペン１４０２の開口部は単一のチャネル１４０４と流体連通（例えば接触）していてもよい。ペンアレイ１４００及びチャネル１４０４は図１３Ｂのペンアレイ１３１２及びチャネル１３０４に取って代わってもよく、図１３Ｂの媒体１１４の流れ１３２０はチャネル１４０４内を通ってもよい。
【００８１】
[00103]  図１５のペンアレイ１５００及びチャネル１５０４もまた、図１３Ｂのペンアレイ１３１２及びチャネル１３０４に取って代わってもよい。図１５に示すように、ペンアレイ１５００は、チャネル１５０４ｃと直接流体連通している開口部を有するペン１５０２の行を備えていてもよい。複数の第１の分流チャネル１５０４ｂが、流入チャネル１５０４ａを、ペン１５０２を直接通り過ぎて流れるチャネル１５０４ｃに接続してもよい。他の（第２の）分流チャネル１５０４ｄがチャネル１５０４ｃを流出チャネル１５０４ｅに接続してもよい。図１３Ｂの媒体１１４の流れ１３２０は、第１のチャネル１５０４ａに入り、分流チャネル１５０４ｂを通って、ペン１５０２と直接流体連通しているチャネル１５０４ｃへ、他の分流チャネル１５０４ｄを通って、第２のチャネル１５０４ｅへと流れてもよい。
【００８２】
[00104]  図１４及び１５のチャネル１４０４，１５０４は上述のチャネル１３０４のようであってもよい。ペン１４０２，１５０２も同様に、上述のペン１３０６のようであってもよい。チャネル１４０４，１５０４は共有空間及び／又は流路の例であり得る。各ペン１４０２，１５０２は、チャネル１４０４，１５０４内の流れの媒体１１４（例えば図１Ｂ及び１Ｃの第１の媒体１２２）が、ペン１４０２，１５０２内に直接流入はしないが各ペン１４０２，１５０２の構造が概ね上述のようにチャネル１４０４，１５０４内の流れからの媒体とペン１４０２，１５０２内の媒体（例えば図１Ｂ及び１Ｃの第２の媒体１２４）との拡散混合を可能にすることができるように、構成されていてもよい。
【００８３】
[00105]  図１６は、ペン内の生物学的微小物体を処理するための工程１６００の一例を示す。工程１６００は、上述のマイクロ流体デバイスのうちいずれか又は類似のデバイスを用いて実施することができる。例えば、工程１６００は、変化させたもの（例えば図２乃至１２Ｂ，１４及び１５に示す）も含め上述のマイクロ流体デバイス１００及び１３００を用いて実施することができる。
【００８４】
[00106]  図１６に示すように、ステップ１６０２において、工程１６００は、生物学的微小物体をマイクロ流体デバイス内に取り込んでもよい。例えば、工程１６００は、媒体１１４中の微小物体１１６を、注入口１０４を通じて図１Ａ乃至１Ｃのデバイス１００のチャンバ１１０内へと導入してもよい。別の一例としては、工程１６００は、媒体１１４中の微小物体１１６を、注入口１３１４を通じて図１３Ａ及び１３Ｂのデバイス１３００のチャンバ１３０８内へと導入してもよい。
【００８５】
[00107]  ステップ１６０４において、この工程は、ステップ１６０２で取り込まれた生物学的微小物体の一個一個を選択してもよい。例えば、工程１６００は、媒体１１４中の特定の特徴を有する微小物体１１６のうち全部よりも少ないサブセットを選択してもよい。微小物体１１６は、例えば図２の撮像装置２２０を用いて監視されてもよい。ステップ１６０４においては、ステップ１６０４の結果、複数のペンの各々の内部に１つの微小物体１１６のみがあることになるように、特定の所望の特徴を有する１つの微小物体１１６が確定的に選択され、１つのペン内に取り込まれてもよい。代替的には、１つよりも多くの微小物体１１６が１つのペン内に取り込まれてもよい。
【００８６】
[00108]  ステップ１６０６において、工程１６００は、ステップ１６０４で選択された微小物体１１６をマイクロ流体デバイスのペン内に置いてもよい。例えば、ステップ１６０６において、工程１６００は、上述の技術のうちいずれかを用いて、選択された微小物体１１６をペン１１２，３０２，４０２，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６，１１０６，１２０６，１３０６，１４０２，１５０２内に置いてもよい。上述し、また図面の全体を通じて示すように、上記のペンは微小物体１１６を互いに物理的に分離してもよい。すなわち、各ペンは、ペン内の１つの微小物体１１６又は複数の微小物体１１６を、マイクロ流体デバイス１００，１３００内のすべての他の微小物体１１６と物理的に分離してもよい。ステップ１６０６において選択された微小物体１１６をペン内に置いた後、工程１６００は、微小物体１１６をペン内に一定の期間保持してもよい。
【００８７】
[00109]  ステップ１６０８において、工程１６００は、液状媒体１１４の流れをペンに提供してもよい。ステップ１６０８は、上述のチャンバ１１０，１３０８又はチャネル５０４，６０４，７０４，１１０４内の流れ３１４，３１４，５２０，６２０，７２０，１１２０，１３２０のうちいずれかを提供することにより達成される。注意すべき点は、ステップ１６０６においては、個々の微小物体１１６が物理的に分離されたペン内に置かれることにより互いに物理的に隔離されてもよいが、ステップ１６０８においては、ペン内のこれらの微小物体１１６に媒体１１４の同じ流れが提供されてもよいということである。上述のように、ペン１１２，３０２，４０２，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６，１１０６，１２０６，１３０６，１４０２，１５０２は、流れ３１４，３１４，５２０，６２０，７２０，１１２０，１３２０からの媒体１１４（例えば図１Ｂ及び１Ｃに示す第１の媒体１２２）とペンの内部の媒体１１４（例えば図１Ｂ及び１Ｃに示す第２の媒体１２４）との拡散混合を可能にしつつ、チャンバ１１０，１３０８又はチャネル５０４，６０４，７０４，１１０４内の流れ３１４，３１４，５２０，６２０，７２０，１１２０，１３２０からペン１１２，３０２，４０２，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６，１１０６，１２０６，１３０６，１４０２，１５０２内への媒体１１４（例えば図１Ｂ及び１Ｃに示す第１の媒体１２２）の直接の流入を妨げるように構成されていてもよい。
【００８８】
[00110]  既に述べたように、ステップ１６０６においてペン内に置かれた微小物体１１６は、ステップ１６０８が微小物体１１６に媒体１１４の流れを提供し得る一定の期間、ペン内に保持されてもよく、これにより、上述の拡散混合を通じて、ペン内の微小物体１１６に栄養素が提供されるとともに、微小物体１１６からの廃物の流出が提供されてもよい。ステップ１６１０において、工程１６００は、ペン内の微小物体１１６の１つ以上の生物活動を監視してもよい。そのような生物活動の例は、クローン作製、特定の生体物質の分泌などを含み得る。ステップ１６１０における監視は、その期間中継続的に、その期間中周期的に、その期間の最後に、といったように行われてもよい。ステップ１６１０における監視は、微小物体１１６の生物活動の分析に適した任意の手法で実施され得る。例えば、ステップ１６１０における監視は、図２の撮像系２２０をペンの内部にある又はペンに隣接するセンサ（図示せず）とともに用いるなどして行うことができる。
【００８９】
[00111]  ステップ１６１２において、工程１６００は、ステップ１６１０で監視された生物活動又は状態に関連する所定の基準、閾値、又は条件を満たすペン内の微小物体１１６を選択してもよい。ステップ１６１２で選択された微小物体１１６は、さらなる処理又は利用のためにペンから除去されてもよい。例えば、選択された微小物体１１６は、上述のいずれかの技術又は処理を用いてペンから除去されてもよい。別の一例としては、１つ以上の微小物体１１６は、針状の吸入器（図示せず）でハウジングに穴を開け、該吸入器により微小物体１１６を除去することによって、ペンから除去されてもよい。特定の、制御された数の微小物体１１６が、例えばその数の微小物体１１６を選択及び除去することにより、あるいは、その微小物体１１６が生体細胞である場合には、クローン細胞のコロニが所望の数に達したときにその細胞のすべてを除去することにより、除去されてもよい。
【００９０】
[00112]  ステップ１６１４において、工程１６００は、ステップ１６１０で監視された生物活動又は状態に関連する所定の基準、閾値、又は条件を満たさない微小物体１１６である、ステップ１６１２で選択されなかった微小物体１１６を廃棄してもよい。
【００９１】
[00113]  図１７は、本発明のいくつかの実施例による、単一の親細胞からクローン細胞のコロニを成長させる工程１７００の例を示す。工程１７００は図１６の工程１６００の例であり得る。例えば、工程１７００は、図１６のステップ１６０２及び１６０４が実施された後で開始してもよい。ステップ１７０２乃至１７０６はステップ１６０６及び１６０８の最中に実施されてもよい。ステップ１７０８はステップ１６１０の例であってもよい。ステップ１７１０はステップ１６１４の例であってもよい。ステップ１７１２はステップ１６１２の例であってもよい。
【００９２】
[00114]  説明及び検討を容易にするために、工程１７００は以下においては、図３の仮想のペン３０２を作り出して操作する図２のＯＥＴ装置によって構成されたデバイス１００で実施されるものとして検討される。しかしながら、工程１７００は、ペンが仮想のペンであるデバイス１００又はデバイス１３００の他の構成で実施されてもよい。
【００９３】
[00115]  図１７に示すように、ステップ１７０２において、工程１７００はペン内の細胞を処理してもよい。そのような処理は、２つの細胞を融合して１つの細胞にすること、細胞中に生物学的ベクタを注入することにより細胞をトランスフェクトすること、などを含み得る。図１８Ａ乃至１８Ｃは例を示す。
【００９４】
[00116]  図１８Ａに示すように、２つの異なる種類の微小物体１１６及び１８０４がチャンバ１１０内の媒体１１４中に置かれ得る。図２のＯＥＴ装置が（例えば光トラップ３０４のような）光トラップ１８０６，１８０８を生成して、第１の細胞種類１１６のうち１つと第２の細胞種類１８０４のうち１つとを選択してもよい。次いで、第１の細胞種類１１６及び第２の細胞種類が図１８Ｂに示すように接触するよう、光トラップ１８０６及び１８０８が移動されて接触されてもよい。そのような対を成す細胞１８１０は、次に、対を成す細胞１８１０を融合して図１８Ｃに示す融合細胞１８１２を形成する１つ以上の処理（例えば流れ３１４に融合化学物質（例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、センダイウィルス、細胞１１６，１８０４のうち一方の膜に穴を開けること、電界、圧力など）を含めること）にさらされてもよい。すなわち、各融合細胞１８１２は、融合された第１の細胞種類１１６のうち１つと第２の細胞種類１８０４のうち１つとを備えていてもよい。光トラップ１８０６及び１８０８は、変化させたものを含めて上述の光トラップ３０４，４１２のようであってもよく、またそれらのように作り出され操作されてもよい。
【００９５】
[00117]  やはり図１８Ｃに示すように、個々の融合細胞１８１２は、仮想のペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０内に置かれてもよい。４つのペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０が図示されているが、もっと多く又は少なくてもよい。仮想のペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０は、上述の図３のペン３０２と同一又は類似のものであってもよい。
【００９６】
[00118]  代替的には、図１８Ａの要素１８０４は、微小物体１１６中にトランスフェクトされる生物学的ベクタであってもよい。そのような場合、図１８Ｃの各細胞１８１２は、ベクタ１８０４でトランスフェクトされた微小物体１１６のうち１つであってもよい。
【００９７】
[00119]  さらに別の代替案としては、図１８Ｃの細胞１８１２は（融合細胞であろうとトランスフェクトされた細胞であろうと）、別のデバイスにおいて処理されてからペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０内に置かれてもよい。そのような代替案においては、ステップ１７０２は図１７の工程には含まれない。さらなる代替案としては、細胞１８１２は、融合細胞又はトランスフェクトされた細胞ではなく、単純細胞であってもよい。
【００９８】
[00120]  再び図１７を参照すると、ステップ１７０４において、各ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０内ではペン内の細胞１８１２からクローンが成長されてもよい。これは、チャンバ１１４を通る流れ３１４に成長培地を含めることにより促進されてもよい。ステップ１７０６において、ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０は、各ペン内においてクローンが成長するにつれて拡張されてもよい。図１９は一例を示す。図１９に示すように、各ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０内の細胞１８１２の数が増加するにつれて、ペン１８１４’，１８１６’，１８１８’，１８２０’の大きさは、各ペン内で増大するクローン集団を収容するように拡張されてもよい。
【００９９】
[00121]  図１７のステップ１７０８において、各ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０が検査され、ペン内のクローン成長が分析されてもよい。例えば、クローンに結合する蛍光標識（例えば、刺激されたときなどに蛍光を発する生物学的蛍光性化合物）がチャンバ１１０を通る流れ３１４に含められてもよい。そして、各ペン内のクローン成長を判断するべく各ペン１８１４，１８１６，１８１０，１８２０が蛍光を発するレベルが分析されてもよい。
【０１００】
[00122]  ステップ１７１０において、クローン１８１２が最小量よりも少なく成長している（又は望ましくない）ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０内のクローンは廃棄されてもよい。図２０は一例を示す。図２０に示された例では、ステップ１７１０において、図１９のペン１８１４’，１８２０’内のクローン１８１２が最小閾値量よりも少なく成長し、廃棄されるべきものと判断されたものと推測される。図２０に示すように、ペン１８１４’，１８２０’がオフにされ、これらのペン内のクローン１８１２が解放されてもよい。ペン１８１４’，１８２０’は、図２においてハウジング１０２内に向けられている光パターン２１６からペン１８１４’，１８２０’に対応する光を単に除去することによってオフにされ得る。ペン１８１４’，１８２０’内にあった、今や解放されたクローン１８１２は、（例えば流れ３１４によって）チャンバ１１０の外に流し出され、廃棄されてもよい。
【０１０１】
[00123]  図１７に示すように、ペン１８１６’，１８１８’内のクローン１８１２の成長を継続するために、ステップ１７０４乃至１７１０が繰り返されてもよい。代替的には、ステップ１７１２において、ペン１８１４’，１８２０’からクローン１８１２の一個一個が選択され、娘クローンとして新たなペン内に置かれてもよく、新たなペン内の成長の遅いものを成長させ、試験し、廃棄するべくステップ１７０４乃至１７１０が繰り返されてもよい。図２１は、図２０のペン１８１６’，１８１８’からの個々の娘クローン１８１２が選択され、それぞれ新たなペン２１０２内に置かれる例を示す。新たなペン２１０２は、上述のペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０が作り出され操作されるのと同様に作り出され操作されてもよい。個々の娘クローン１８１２は、概ね上述のように（例えば図４の光トラップ３０４，４１２のような光トラップにより）選択され移動されてもよい。
【０１０２】
[00124]  図２２は工程２２００を示す。これは図１７の工程１７００を変化させたものである。
【０１０３】
[00125]  図２２に示すように、１つ以上の細胞がペン内に保持され分泌してもよい。例えば、図１８Ｃに示すように、ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０の各々の中に細胞１８１２が配設されてもよい。代替的には、各ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０内には１つよりも多くの細胞１８１２があってもよい。細胞１８１２は、図１８Ａ乃至１８Ｃに関して上述したように、融合細胞又はトランスフェクトされた細胞であってもよい。代替的には、細胞１８１２は、融合細胞又はトランスフェクトされた細胞ではなく、単純細胞であってもよい。
【０１０４】
[00126]  図２２のステップ２２０４においては、各ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０が検査されてもよく、そのペン内の細胞１８１２の生産性が分析されてもよい。例えば、１つ以上の細胞１８１２が各ペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０から除去されて、観察され、検査されるなどして除去された細胞１８１２の分泌物生産性が判断されてもよい。
【０１０５】
[00127]  ステップ２２０６において、閾値よりも低いレベルで細胞１８１２が分泌しているペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０は廃棄されてもよい。これは、概ね図２０に図示し上述したように達成され得る。すなわち、低産生細胞１８１２を含むペン１８１４，１８１６，１８１８，１８２０はオフにされてもよく、低性能細胞１８１２は概ね上記の図２０の議論に従って洗い流されてもよい。
【０１０６】
[00128]  再び図２２を参照すると、残っているペン内の細胞１８１２に分泌させ、各ペン内の細胞の分泌物生産性を試験し、低産生ペン内の細胞１８１２を廃棄することを継続するために、ステップ２２０２乃至２２０６が繰り返されてもよい。代替的には、ステップ２２０８において、（例えば概ね図２１に示す例に従って）高産生細胞１８１２の一個一個が選択され、新たなペン内に娘細胞として置かれてもよく、これらの娘細胞に新たなペン内において分泌させ、各ペン内の娘細胞の分泌物生産性を試験し、低産生ペン内の娘細胞を廃棄するために、ステップ２２０２乃至２２０６が繰り返されてもよい。
【０１０７】
[00129]  本明細書においては本発明の具体的な実施例及び適用を記載してきたが、これらの実施例及び適用は例示的なものに過ぎず、多くの変形が可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月16日(2019.5.16)
【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】
マイクロ流体デバイスであって、基板及び前記基板の表面上に配置されたマイクロ流体構造を備えるハウジングを備え、
前記基板及び前記マイクロ流体構造が、第１液状媒体及びそこに懸濁された生物学的微小物体を保持するための内部チャンバを規定し、
前記マイクロ流体構造が、（ｉ）前記第１液状媒体に流路を提供するチャネルと、（ｉｉ）複数の有形の保持ペンと、を備え、
前記複数の保持ペンのそれぞれの保持ペンが、筐体と開口とを備え、
前記筐体が、第２液状媒体中に懸濁された生物学的微小物体を保持するように構成された内部空間を囲み、
前記開口が、前記チャネルに向かって開口し、
前記開口が、いずれも部分も、前記チャネルの前記流路に直接向けられないよう配向され、それにより、前記チャネルが前記第１液状媒体の流れを含み、前記保持ペンが前記第２液状媒体を含むときに、前記第１液状媒体が、前記内部空間中の前記第２液状媒体に直接流入することが妨げられ、前記内部空間中で、前記第１液状媒体と前記第２液状媒体の拡散混合が許容される、
マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記複数の保持ペンの少なくとも一つの保持ペンが、前記開口から前記筐体に延伸する内壁を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも一つの保持ペンの前記内壁が、前記保持ペンの前記開口と、前記保持ペンの前記筐体内の内部収容空間と、の間のバリアを備える、請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記複数の保持ペンの少なくとも一つの保持ペンが、筐体及び開口を備える内ペンをさらに備え、前記内ペンが、前記少なくとも一つの保持ペンの前記筐体の内部に配置される、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記複数の保持ペンの少なくとも一つの保持ペンが、前記少なくとも一つの保持ペンの前記筐体の内部に配置された内壁によって分離された保持空間を備え、
前記保持空間のそれぞれが、前記生物学的微小物体の一つを保持するよう構成された、
請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記複数の保持ペンが、行に配置され、単一の屈曲するチャネルと直接流体連通する、請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
当該マイクロ流体デバイスが、分流チャネルのセットを備え、
前記複数の保持ペンのそれぞれが、前記分流チャネルのセットの一つのチャネルと直接流体連通する、
請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記基板の内表面に誘電泳動（ＤＥＰ）電極をさらに備え、
前記ＤＥＰ電極が選択的に活性化及び非活性化されるよう構成され、
前記複数の保持ペンの前記開口のいずれかにおいて、ＤＥＰ扉を選択的に作り出すとともに除去する手段をさらに備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記基板の内表面に誘電泳動（ＤＥＰ）電極をさらに備え、
前記ＤＥＰ電極が選択的に活性化及び非活性化されるよう構成され、
（ｉ）前記ＤＥＰ電極が、配線による電気的接続を備えるか、
（ｉｉ）前記ＤＥＰ電極が、光導電層を備えるか、又は
（ｉｉｉ）前記ＤＥＰ電極が、フォトトランジスタを備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記ＤＥＰ電極が光学的に制御される、請求項９に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
第１電極と、第２電極と、電極活性化基板と、を備える電極機構をさらに備え、
前記第１電極が、前記チャンバを規定する第１壁の一部であり、
前記第２電極及び前記電極活性化基板が、前記チャンバを規定する第２壁の一部である、
請求項１から１０のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
前記電極活性化基板が、
光導電性材料を備えるか、
半導体集積回路を形成する複数のドープ層、電気絶縁層、及び導電層を備える半導体材料を備えるか、又は
フォトトランジスタを備える、
請求項１１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記チャンバへと続く前記ハウジングへの注入口と、
前記チャンバから続く前記ハウジングからの排出口と、
を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記チャネル及び前記複数の保持ペンが、前記注入口及び前記排出口の間の前記チャンバに配置されている、請求項１３に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
前記ハウジングに配置された気体交換機をさらに備える、請求項１から１４のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
当該マイクロ流体デバイスが、複数の前記チャネルを備え、
前記複数のチャネルのそれぞれが、複数の前記保持ペンに流体連通する、請求項１から１５のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
前記ハウジングの全て又は一部が、気体透過性である、請求項１から１６のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
前記ペン中の前記微小物体の生物活動を監視するセンサをさらに備える、請求項１から１７のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
生物学的微小物体の処理方法であって、
請求項１から１８のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイスの保持ペンの内部空間に、個々の生物学的微小物体を能動的に配置することと、
ある期間にわたって、前記保持ペンに第１液状媒体の流れを提供することと、
前記流れを提供する間、前記流れから前記保持ペンの内部空間への前記第１媒体の直接流入を妨げることと、
を含む方法。
【請求項２０】
前記妨げることが、前記保持ペンの前記内部空間中で、前記流れからの前記第１液状媒体と前記第２液状媒体の拡散混合を許容することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ある期間、前記保持ペン中の前記微小物体の特徴を監視することをさらに含む、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記特徴が、前記保持ペン中の前記微小物体の生物活動である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記生物活動がクローニングを含み、
前記監視することが、前記保持ペン中の前記微小物体の前記クローニングを監視することを含む、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記生物活動が、分泌物を分泌することを含み、
前記監視することが、、前記保持ペン中の前記微小物体の前記分泌物を監視することを含む、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記特徴が、前記保持ペン中の前記微小物体の生物学的状態である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１媒体が前記第２媒体とは異なる種類の媒体である、請求項１９から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記マイクロ流体デバイス中の複数の前記微小物体から、所定の特徴を有する微小物体のサブセットを選択することをさらに含み、
前記能動的に配置することが、前記保持ペン中に前記微小物体の前記選択されたサブセットのみを配置することを含む、
請求項１９から２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の微小物体が、前記マイクロ流体デバイスの共通の場所にあり、
前記選択することが、前記共通の場所において前記選択されたサブセット中の前記微小物体の各１つを選択することを含み、
前記能動的に配置することが、前記選択されたサブセット中の前記微小物体の各一つを、前記共通の場所から前記保持ペンの一つに個々に移動させることを含む、
請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記能動的に配置することが、前記保持ペンのそれぞれに、前記個々の微小物体の１つのみを配置することを含む、請求項１９から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記能動的に配置することが、前記個々の微小物体に対する誘電泳動（ＤＥＰ）力を作りだすＤＥＰ電極を活性化することを含む、請求項１９から２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ＤＥＰ電極を活性化することが、パターン化された光で前記ＤＥＰ電極を活性化することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記提供することが、前記期間の間、前記保持ペン中に前記個々の微小物体を維持しながら、前記保持ペンの開口によって、前記第１媒体を流すことを含む、請求項１９から３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記配置することが、前記保持ペンの一つの複数の異なる保持空間のそれぞれに、複数の異なる種類の前記微小物体のそれぞれを配置することを含む、請求項１９から３２のいずれか１項に記載の方法。
【外国語明細書】
2019136040000001.pdf