(57)【要約】  本発明は、少なくとも１種類の第２の流体の滴もしくは泡（５）を搬送する第１の流体の流れのための少なくとも１つのマイクロチャンネル（２）を具備するマイクロ流体回路（１）において、前記マイクロチャンネル（２）の高さ（ｈ）が、滴もしくは泡（５）を、滴もしくは泡の移動の間に押し潰すように設定されていることと、前記マイクロチャンネル（２）が、前記第１の流体の流れ（Ｆ）の方向に少なくとも部分的に延びている少なくとも１つの流路（３）、もしくは滴もしくは泡を捕らえるためのトラップ領域（２８）を有しており、前記トラップ領域（２８）もしくは前記流路（３）は、前記マイクロチャンネル中の前記第２の流体の少なくとも一定の滴もしくは泡（５）が前記流路もしくは前記トラップ領域中に引っ張られて案内されるように、前記マイクロチャンネル（２）の高さ（ｈ）より高い高さ（ｈｃ）を有していることとを特徴とする、マイクロ流体回路に関わる。【選択図】図１
2013505827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類の第２の流体の滴もしくは泡（５）を搬送する第１の流体の流れのための少なくとも１つマイクロチャンネル（２）を具備するマイクロ流体回路（１）において、  
前記マイクロチャンネル（２）の高さ（ｈ）が、前記滴もしくは泡（５）を、滴もしくは泡（５）の移動の間に押し潰すように設定されていることと、前記マイクロチャンネル（２）は、前記第１の流体の流れ（Ｆ）の方向に少なくとも部分的に延びている少なくとも１つの流路、もしくは、滴もしくは泡を捕らえるためのトラップ領域を有しており、前記トラップ領域（２８）もしくは前記流路（３）は、前記マイクロチャンネル（２）中の前記第２の流体の少なくとも一定の滴もしくは泡が前記流路（３）もしくは前記トラップ領域中に引っ張られて案内されるように、前記マイクロチャンネル（２）の高さより高い高さ（ｈｃ）を有していることとを特徴とする、マイクロ流体回路。
【請求項２】
前記マイクロチャンネル（２）は、２つの平行した壁（４、８）によって規定されており、前記流路は、前記マイクロチャンネル（２）の少なくとも一方の前記壁（４）の流路（３）によって、もしくは前記マイクロチャンネル（２）の前記一方の壁の２つの平行なリブ（６）間に、形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
少なくとも２つの異なる種類の泡もしくは滴（１４、１５）が、前記第１の流体によって搬送されることと、  
前記流路（３）は、第１の種類の泡もしくは滴（１５）のみが前記流路（３）中に案内されるように、泡もしくは滴を分別即ち分類するための手段を構成していることとを特徴とする、請求項１又は２に記載の回路。
【請求項４】
前記異なる種類の泡もしくは滴（５）は、異なる大きさ、もしくは粘性、もしくは表面張力を有することを特徴とする、請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記流路（３）は、異なる高さ及び／もしくは幅の少なくとも２つの連続した部分（１７、１８、１９、２０）を有しており、これらの部分のうち、大きい高さ及び／幅の部分が、小さい高さ及び／もしくは幅の部分より、前記第１の流体の流れの方向で、前に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１に記載の回路。
【請求項６】
前記第１の流体の流れに対して異なる幅、及び／もしくは異なる傾斜の複数の流路（３）を具備することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１に記載の回路。
【請求項７】
前記マイクロチャンネル（２）もしくは前記流路（３）中の滴もしくは泡（５）の通路の断面の拡大によって、又は、前記マイクロチャンネル（２）及び／もしくは前記流路（３）の表面エネルギーの部分的な変更によって、形成されている、滴もしくは泡（５）を捕らえるための複数のトラップ領域（２８）を具備することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１に記載の回路。
【請求項８】
前記トラップ領域（２８）の少なくともいくつかは、互いに独立していることを特徴とする、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記トラップ領域（２８）の少なくともいくつかは、前記マイクロチャンネル（２）によって、もしくは前記流路（３）によって、直列に、もしくは並列に接続されていることを特徴とする、請求項７に記載の回路。
【請求項１０】
障害物（３２）が、前記トラップ領域中に引き込まれた泡もしくは滴を前記トラップ領域中に保持するように、一定のトラップ領域の下流に形成されていることを特徴とする、請求項７乃至９のいずれか１に記載の回路。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの流路（３）は、前記流路（３）中に存在する泡もしくは滴（５）を減速させるための手段（２５）、もしくは加速させるための手段（２６）を有しており、前記減速させるための手段（２５）、もしくは前記加速させるための手段（２６）は、前記流路（３）の幅もしくは高さの変形によって、もしくは、減速もしくは加速のための所定の領域に沿って形成された、対応した前記マイクロチャンネルの壁のレールもしくはリブによって、形成されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１に記載の回路。
【請求項１２】
異なる性質の滴もしくは泡（２１、２２、２３、２４）の平行な流れをマイクロチャンネル（２）中に供給するための手段（３８）と、異なる性質の滴もしくは泡を前記マイクロチャンネル（２）中に導入するための平行手段（３９）と、  
前記導入するための手段（３９）の各々から出た滴もしくは泡を、前記導入するための手段（３９）によって前記マイクロチャンネル（２）の所定の領域まで案内するように、このマイクロチャンネル中に形成されている流路（３）と、  
を具備することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種類の第２の流体の滴もしくは泡の動きを与える第１の流体が中を流れている少なくとも１つのマイクロチャンネルを具備する、マイクロ流体回路に関わる。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流体回路は、同出願人の名義の特許文献１に開示されている。このマイクロ流体回路は、代表的に約１００μｍの幅及び約５０μｍの深さのマイクロチャンネルを具備する、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）のような適切な材料によって形成されている。このようなマイクロチャンネル中には、空気、水、油、試薬などのような流体の非常に低速の流れが、通り得る。
【０００３】
回路を構成している材料によって波長が吸収されないレーザービームが、マイクロチャンネル中で第１の流体を流すか流れを停止させるために、もしくは第１の流体を滴へと押し潰すために、もしくは第１の流体を第２の流体に混ぜるために、マイクロチャンネル中を流れる第１の流体と、このマイクロチャンネル中に少なくとも部分的に存在する第２の流体とのインターフェースに、収束される。このレーザービームを前記流体のインターフェースに収束させることによって、このインターフェースに沿って温度勾配が発生され、熱毛管流動伝達による流体の動きが誘起される。
【０００４】
同様に同出願人の名義の特許文献２に知られているように、この技術は、滴が通る少なくとも１つのマイクロチャンネルを有するマイクロ流体回路中の滴を処理するために、使用されている。使用されている方法は、滴を分類するために、大きいサイズの滴から超微小の滴を形成するために、もしくは、接触した滴を融合させてこのような滴中に含まれている流体間の反応を誘起するために、レーザービームを、搬送流体中の滴のインターフェースに、もしくは接触した滴のインターフェースに作用させることを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】WO2006/018490
【特許文献２】WO2007/138178
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、前述の従来の処理技術と組み合わせて使用され得る、マイクロ流体回路中の滴を処理する他の方法を提供することである。
【０００７】
この趣旨で、本発明は、少なくとも１種類の第２の流体の滴もしくは泡を搬送する第１の流体の流れのための少なくとも１つのマイクロチャンネルを具備するマイクロ流体回路において、前記マイクロチャンネルの高さが、滴もしくは泡を、滴もしくは泡の移動の間に押し潰すように設定されていることと、前記マイクロチャンネルが、前記第１の流体の流れの方向に少なくとも部分的に延びている少なくとも１つの流路、もしくは滴もしくは泡を捕らえるためのトラップ領域を有しており、前記トラップ領域もしくは前記流路は、前記マイクロチャンネル中の前記第２の流体の少なくとも一定の滴もしくは泡が前記流路もしくは前記トラップ領域中に引っ張られて案内されるように、前記マイクロチャンネルの高さより高い高さを有していることとを特徴とする、マイクロ流体回路を提供する。
【０００８】
流体中へ滴が導入された場合、このような滴の表面エネルギーは、外面が小さい場合より一層低い。従って、最小のエネルギーが、球形状の滴によって得られ、滴がこの形状から変化するのに従って、連続的に増加する。この表面エネルギーは、マイクロチャンネル中のいかなる位置に関しても、周知の量の滴のために算出され得る。従って、この滴が所定の流路によって案内されるか否かが、遊びでの力と比較することによって、予測され得る。
【０００９】
マイクロチャンネル中に位置され、押し潰された滴は、実質的な外面を有している。このような滴は、自然と滴の外面を減じようとし、このような外面は、滴が前記マイクロチャンネルと流路との間の分岐部分に到達した時に、より高い流路へと移動するように滴を導く。
【００１０】
かくして、滴は、前記流路によって引っ張られ、第１の流体によって前記流路に沿って移動される。
【００１１】
前記流路の方向が、マイクロチャンネル中の前記第１の流体（搬送流体）の流れの方向と平行でない場合、前記流路の部分的な方向に直交する方向に前記第１の流体によって滴に与えられる粘性の牽引力（viscous drag force）が、滴を変形させて押し潰された形状に戻すために必要な牽引力よりも弱い限り、滴は、前記流路中に位置される。
【００１２】
この現象は、種々のパラメータ、例えば、搬送流体の粘性、滴の流体の粘性、滴の大きさ、搬送流体の速度、表面張力、流路の形状、マイクロチャンネルの厚さなどによって、影響される。
【００１３】
当然、本発明の動作を変更しないで、滴もしくは泡を普通に使用することが可能である。
【００１４】
本発明の特徴に従えば、マイクロチャンネルは、２つの平行な壁によって規定されており、前記流路は、前記マイクロチャンネルの少なくとも一方の前記壁の溝によって、もしくは、前記マイクロチャンネルの前記一方の壁の２つの平行なリブの間に、形成されている。
【００１５】
少なくとも２つの異なる種類の泡もしくは滴が、前記第１の流体によって搬送され、前記流路が、第１の種類の泡もしくは滴のみが前記流路中に案内されるように、泡もしくは滴を分別即ち分類するための手段を構成していることが、有効である。
【００１６】
前述のように、前記流路によって引っ張られる滴は、前記第１の流体によって各滴に与えられる粘性の力が、滴を変形させて押し潰された形状に戻すために必要な力よりも弱い滴である。
【００１７】
逆に、前記流路を通らないで搬送流体の方向に流れる滴は、前記第１の流体によって滴に与えられる粘性の力が、滴を変形させて押し潰された形状に戻すために必要な力よりも強い滴である。
【００１８】
この結果として、大きな滴もしくは非常に粘性の強い滴は、小さい滴もしくはほとんど粘性のない滴より、流路の軌道を通る傾向がない。
【００１９】
本発明の可能性に従えば、異なる種類の泡もしくは滴は、異なる大きさ、もしくは粘性、もしくは表面張力を有しており、このことによって、これら泡もしくは滴を互いに分別することが、可能となる。
【００２０】
一実施形態では、流路が、異なる高さ及び／もしくは幅の少なくとも２つの連続した部分を有しており、これら部分のうち、大きい幅及び／もしくは高さの部分が、小さい幅及び／もしくは高さの部分より、第１の流体の流れの方向で、前に配置されている。
【００２１】
この種類の流路は、２種類の泡もしくは滴を容易に分別することが可能である。例によると、強い粘性を有するもしくは大きな泡は、搬送流体によって流路から排出される前に、流路の高い部分のみに沿って流れ、一方で、弱い粘性を有するもしくは小さい泡は、より流路の高い部分のみに沿ってではなく、低い部分にも沿って流れる。
【００２２】
本発明の他の特徴に従えば、回路は、第１の流体の流れに対して異なる傾斜、及び／もしくは異なる幅を備えた複数の流路を有しており、このことによって、異なる種類の泡もしくは滴を区別することが可能である。
【００２３】
前記回路は、滴もしくは泡を捕らえるための複数のトラップ領域を有しており、このような領域は、前記マイクロチャンネルもしくは前記流路中の、滴もしくは泡の通路の断面を拡大することによって、又は、前記マイクロチャンネル及び／もしくは前記流路の表面エネルギーを部分的に変更することによって、形成されていることが、有効である。
【００２４】
前記回路は、流路がない場合でも、マイクロチャンネル中にトラップ領域を有し得る。そして、搬送流体によって搬送される滴もしくは泡は、これらの軌道に位置されている前記トラップ領域中に捕らえられる。
【００２５】
更に、このようなトラップ領域は、捕らえられる滴もしくは泡の大きさより小さくても良い。
【００２６】
このようなトラップ領域は、単一の種類の泡に適合され得、及び／もしくは、所定数の泡、例えば１つもしくは２つの泡のみを収容し得る。
【００２７】
前記トラップ領域は、単一のもしくは複数の滴を移動不可能にすることが可能であり、このことによって、例えば顕微鏡によってこれら滴を調べること、及び／もしくは、一定の時間の間に、領域内での反応の展開を追跡することが、可能となる。
【００２８】
前記トラップ領域の少なくともいくつかは、互いに独立し得る。
【００２９】
もしくは、前記トラップ領域の少なくともいくつかは、前記マイクロチャンネルもしくは前記流路によって、直列に、もしくは並列に接続されている。
【００３０】
前記トラップは、前記トラップ領域中の滴の存在によって後続の滴の搬送を強制的に継続させ、下流に位置されているトラップを充填するように、製造され得る。
【００３１】
捕らえられた滴は静止しているが、滴の含有物は、前記搬送流体の流れによって運動状態に位置され続ける。このようにして、前記滴の含有物は、滴が静止している時でも、混ぜられ得る。このような現象は、生物学的な培養（biological incubation）の分野で、もしくは化学反応のセットアップ（setting up of a chemical reaction）のために、特に重要な役割を果たし得る。
【００３２】
かくして、滴を互いに近接させるか互いに接触させ、滴を融合させて化学反応を生じさせること、もしくは、これらの含有物を比較することが、可能である。
【００３３】
トラップ領域が互いに直列に接続されている場合、１つもしくは複数の滴を一方のトラップ領域から他のトラップ領域へとジャンプさせることによって、カスケード効果により、下流に位置されている領域に捕らえられた滴の移動を生じさせ得る。
【００３４】
本発明の他の特徴に従えば、障害物が、トラップ領域中に引き込まれた泡もしくは滴を前記トラップ領域中に保持するように、一定のトラップ領域の下流に形成されている。
【００３５】
少なくとも１つの流路は、前記流路中に存在する泡もしくは滴を減速もしくは加速させるための手段を有していることが、有効である。このような減速もしくは加速させるための手段は、前記流路の幅もしくは高さの変形によって、もしくは、減速もしくは加速のための所定の領域に沿って形成された、対応したマイクロチャンネルの壁のレールもしくはリブによって、形成されている。
【００３６】
本発明の他の特徴に従えば、回路は、異なる性質の滴もしくは泡の平行した流れをマイクロチャンネル中に供給するための手段と、異なる性質の滴もしくは泡を前記マイクロチャンネル中に導入するための平行手段と、前記導入するための手段の各々から出た滴もしくは泡を、前記導入するための手段によって前記マイクロチャンネルの所定の領域まで案内するように、このマイクロチャンネル中に形成されている流路と、を有している。
【００３７】
かくして、各種類の滴が、前記マイクロチャンネルの所定の位置に移動される。そして、周知の性質の一連の滴を前記マイクロチャンネルの種々のレベルに配置することが、可能である。
【００３８】
添付の図面を参照して、非制限的な例によって為される以下の説明を読むことによって、本発明は、より良く理解され得、他の詳細部、特徴、本発明の他の効果が、明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、マイクロチャンネルの断面を示している概略図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施形態を示している、図１に対応した図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態を示している、図１に対応した図である。
【図４】図４は、流路が設けられているマイクロチャンネルを示す上面図である。
【図５】図５は、流路のネットワークが設けられているマイクロチャンネルを示す上面図である。
【図６】図６は、異なる性質の滴を分別するための、本発明の実施形態に係るマイクロチャンネルの上面図である。
【図７】図７は、異なる性質の滴を分別するための、本発明の実施形態に係るマイクロチャンネルの上面図である。
【図８】図８は、異なる性質の滴を分別するための、本発明の実施形態に係るマイクロチャンネルの上面図である。
【図９】図９は、異なる性質の滴を分別するための、本発明の実施形態に係るマイクロチャンネルの上面図である。
【図１０】図１０は、滴を減速させるための手段を備えた流路が設けられているマイクロチャンネルの上面図である。
【図１１】図１１は、滴を加速させるための手段を備えた流路が設けられているマイクロチャンネルの上面図である。
【図１２】図１２は、主要な流路の滴を減速させるように主要な流路と分岐された流路とが設けられているマイクロチャンネルの上面図である。
【図１３】図１３は、流路がなく、泡を捕らえるためのトラップ領域が設けられているマイクロチャンネルの上面図である。
【図１４】図１４は、泡を捕らえるためのトラップ領域が設けられている流路の上面図である。
【図１５】図１５は、泡を捕らえるためのトラップ領域が設けられている流路の上面図である。
【図１６】図１６は、障害物を有する流路のネットワークの上面図である。
【図１７】図１７は、濡れ領域を有する流路のネットワークの上面図である。
【図１８】図１８は、マイクロ反応装置を形成している流路の上面図である。
【図１９】図１９は、直列に配置されているトラップ領域が設けられている流路を有するマイクロチャンネルの上面図である。
【図２０】図２０は、トラップ領域のマトリックス配列の上面図である。
【図２１】図２１は、異なる性質の滴の平行な流れを供給するための手段を有するマイクロチャンネルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本発明に係るマイクロ回路１の第１の実施形態を概略的に示している。
【００４１】
前記マイクロ回路１は、前述の従来技術で知られているように、順応性のあるリソグラフィの一般的な技術を使用して、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）のような適切な材料によって、プレートに形成されている。
【００４２】
１つもしくは複数のマイクロチャンネル２は、例えばガラス製の顕微鏡用スライドが上に接着されている前記プレートの一面に、形成され得る。
【００４３】
図１から判るように、前記マイクロチャンネル２は、矩形の断面を有しており、この断面の幅Ｌは、水平な横方向のディメンションによって、即ちマイクロ回路１の平面に、規定されており、前記断面の高さｈは、垂直方向のディメンションによって、即ちマイクロ回路１の前記平面に直交する方向に、規定されている。
【００４４】
当然、前述の条件は、図面の参照によってのみ使用され、マイクロ回路の方向付けに関わらず、有効である。
【００４５】
長方形もしくは正方形の断面を有する溝３が、前記マイクロチャンネル２を規定する２つの水平の壁４の一方に、配置されている。本発明の他の実施形態に従えば、第２の溝が、前記一方の壁４の向かいの、反対側の水平の壁に、配置され得る。
【００４６】
前記溝３は、前記マイクロチャンネル２の残りの部分より大きい断面の流路を形成している。
【００４７】
搬送流体と称される第１の流体が、この第１の流体とは異なる性質の第２の流体の滴５を第１の流体と共に引っ張ることにより、前記マイクロチャンネル２中を、矢印Ｆによって示されている方向に、循環する。
【００４８】
以下では、第２の流体が、本発明の動作を変更しないで、滴もしくは泡の形態となり得る。
【００４９】
前記マイクロチャンネルの狭い領域中に流れた滴５は、押し潰される。前記滴５が流路３中に到達した時、滴５は、あまり押し潰されていない形態、例えば球形状、もしくはほぼ球形状であり、押し潰された形態より低い表面エネルギーを必要とする。前記滴は、前記流路によって案内されている間にも押し潰され続け得ることに、注意されたい。判断基準は、前記流路中の滴の表面エネルギーが、前記流路の外より、即ち、このエネルギーの最低値に対応する範囲より低いことである。
【００５０】
そして、前記流路３に到達した滴５は、この流路３に沿って、この流路３から搬送流体によって運び出されるように、循環する。
【００５１】
前記滴は、前記流路３より大きくとも小さくとも良い。
【００５２】
図２は、本発明の他の実施形態を示しており、流路３を規定している溝が、凹んだ、もしくは曲線的な形状を有している。
【００５３】
更なる他の実施形態が、図３に示されており、水平の壁４の一方には、２つの平行なリブ６が設けられている。これらリブ６は、互いに離間されており、マイクロチャンネル２の内部へと延びており、これらリブ６の間に流路３を規定している。
【００５４】
このようにして、前記リブ６の上部と、反対側の壁８との間で押し潰された滴５は、流路３中に、もしくは前記リブ６の両側に位置するマイクロチャンネル２の他の領域に、導かれる。このような領域で、前記滴５は、球形状もしくはほぼ球形状に戻り、従って表面エネルギーが低くなる。このようにして、前記リブは、一定の滴を他の滴と分別することを可能にするバリアを形成している。
【００５５】
図４は、流路３の形態を上面図に示している。この例では、前記流路３は、マイクロチャンネルの軸Ａに従って、即ち搬送流体の流れＦの軸に従って延びている少なくとも１つの部分９、前述の軸Ａに対して斜めに延びている少なくとも１つの部分１０、及び／もしくは正弦曲線形状の少なくとも１つの部分１１を、有している。
【００５６】
前述の部分の各々には、前記流路３に沿って循環する滴５の軌道が、前記滴５が搬送流体によって前記流路３、即ちマイクロチャンネル２の上流から下流へと常に引っ張られるように、前記搬送流体の流れの方向に従って構成部材を有している。
【００５７】
斜めに延びている部分１０、もしくは、正弦曲線形状の部分１１の場合、特に、前記滴５のマイクロチャンネル２中の移動時間が、より長い。かくして、前記滴５の含有物は、観察領域が長い時間に渡って変更される必要なく、長い時間に渡って顕微鏡によって観察され得る。
【００５８】
図５は、マイクロチャンネル２の方向に延びている中央の流路１２を有する流路のネットワークを示している。この中央の流路１２の両側には、複数の補助の流路１３が、延びている。これら補助の流路１３の各々は、前記中央の流路１２から延びており、分岐された流路のように、この中央の流路１２に再度合流している。
【００５９】
図５の場合、前記滴５は、例えば水を含んでおり、搬送流体は、パラフィンである。前記マイクロチャンネル２の幅は、３ｍｍであり、前記流路１２、１３の幅は、７０μｍである。前記マイクロチャンネルの高さは、５０μｍであり、前記流路１２、１３の高さは、３５μｍである。前記滴は、矢印Ｆの方向に、左から右へと流れる。
【００６０】
図６は、第１の種類及び第２の種類の滴のための搬送流体を為している第１の流体が中を循環しているマイクロチャンネル２を、示している。第１の種類の滴１４は、第２の種類の滴１５より大きい。
【００６１】
前記マイクロチャンネル２には、矢印Ｆによって示されている搬送流体の循環の方向に対して、上流から下流へと斜めに延びている流路３が、設けられている。前記流路３の高さ及び／もしくは幅は、大きい滴１４が前記矢印Ｆの方向に搬送流体と共に搬送されるように、また、小さい滴１５が流路３中に引っ張られて、前記流路に沿って上流から下流へと進み、前記搬送流体によって前記流路から引っ張られるように、調整されている。
【００６２】
前記流路３の下流端部１６には、搬送流体によって与えられる粘性の力が前記滴１５を押し潰すために必要な力より大きくなるように、高さもしくは幅が減じられている部分が設けられており、かくして、搬送流体は、前記滴を前記マイクロチャンネル２中に再度引っ張る。前記滴１４、１５は、前記流路３の下流で、前記搬送流体の流れと平行であり互いに離間されている２つの軸Ｂ、Ｃに沿って、循環する。
【００６３】
このようなマイクロチャンネルは、異なる性質を有する２種類の滴を分類することを可能にする。
【００６４】
図７は、図６のマイクロチャンネルに類似したマイクロチャンネル２を示しており、このマイクロチャンネル２では、第１の種類の滴１４が、非常に粘性が強く、第２の種類の滴１５は、ほぼ粘性がない。
【００６５】
前記流路３の高さ及び／もしくは幅は、粘性の強い滴１４が搬送流体と共に搬送されるように、また、粘性の弱い滴１５が前記流路中に引っ張られて、前記搬送流体によって引っ張られることによって前記流路３に沿って上流から下流へと進み、流路３の下流端部のところで前記流路３から出るように、調整されている。
【００６６】
滴の粘性が強いほどに、この力が滴を前記流路から排出させるように前記搬送流体によって滴に与えられる力が強くなることに、注意されたい。
【００６７】
また、このようなマイクロチャンネル２は、異なる表面張力を有する滴を分類するために、使用され得る。
【００６８】
図８は、図６及び図７のマイクロチャンネルと同じ種類のマイクロチャンネルを示している。このマイクロチャンネルでは、流路が、上流から下流に、高さ及び／もしくは幅が徐々に縮小されている領域１７、１８、１９、２０を有している。
【００６９】
各領域は、特定の種類の滴を分類することが可能であるように、大きさが設定されている。
【００７０】
図８に示されている場合では、搬送流体が、異なる大きさもしくは異なる粘性の４つの種類の滴を、第１の領域１７、即ち最も幅が広く深いところに位置する領域から引っ張る。
【００７１】
第１の種類の滴２１、即ち最も大きく最も粘性の強い滴が、搬送流体によってこの領域１７から引っ張られる。このような滴２１の軌道は、流路３の存在によってほとんど影響を受けない。
【００７２】
第１の種類の滴２１より小さいかもしくは粘性が弱い第２の種類の滴２２、第３の種類の滴２３、第４の種類の滴２４は、前記流路３の前記第１の領域１７によって引っ張られ、搬送流体によって搬送されるようにこの領域を上流から下流へと通り、そして、より狭い及び／もしくは低い第２の領域１８に到達する。
【００７３】
前記第２の領域１８は、第２の種類の滴２２がこの領域を通過し得ないように、大きさが設定されている。従って、このような滴２２は、前記流路３から排出され、そして、最初の循環の軸とは別の、搬送流体の流れに平行な軸に沿って、マイクロチャンネル２中を循環する。
【００７４】
前述と同じ方法で、前記流路３の他の領域１９及び２０は、第３の種類の滴２３が、前記流路３から出る前に前記第１、第２、第３の領域中を連続して循環するように、また、第４の種類の滴２４が、前記流路３の下流端部１６のところから出る前に前記流路３の各領域１７、１８、１９、２０中を循環するように、大きさを設定されている。
【００７５】
このようにして、各種類の滴２１、２２、２３、２４は、前記流路３の下流を、互いに平行であり且つ互いに離間した循環の軸にそれぞれ沿って、循環する。
【００７６】
従って、このようなマイクロチャンネルは、異なる性質の４種類の滴を分類することを、可能にする。
【００７７】
当然、前記流路の異なる領域の数は、必要に応じて調整され得る。
【００７８】
また、図９に示されているように、搬送流体の流れＦの方向に対して異なるディメンション及び／もしくは傾斜を有する異なる流路３をマイクロチャンネル中に配置することによって、種々の種類の滴を分別することが、可能である。
【００７９】
この図では、前記マイクロチャンネル２には、４つの連続した流路３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが形成されており、第１の流体の流れに対するこれら流路の傾斜は、徐々に小さくなっている。最も急な傾斜を有している第１の流路３ａは、最も小さい滴２４を分別し、第２の流路３ｂは、やや大きい滴２３を分別し、第３の流路３ｃは、更に大きい滴２２を分別し、第４の流路３ｄは、最も大きい滴２１を分別する。
【００８０】
前記マイクロチャンネル２には、例えば搬送流体の循環の軸に従って延びている流路３が設けられ得、また、幅及び／もしくは高さが減じられている部分（縮小部分）２５が設けられ得る。この縮小部分２５は、段、もしくは不連続の段、もしくは、図１０から判るような連続した形状を有し得る。
【００８１】
このようにして、前記流路中を流れて搬送流体によってこの流路から搬送される滴５は、前記縮小部分２５を通る時に、減速される。
【００８２】
搬送流体の速度が０である場合、前記流路の幾何学的性質は、滴を搬送するためのエンジンとして、使用され得る。このようにして、本発明は、搬送流体の流れがない場合でも、二次元の領域で滴を移動させることが可能である。本発明は、搬送流体の流れに関連して流れ（current）に逆らって滴を移動させるように、使用され得る。
【００８３】
逆に、図１１に示されているように、徐々に即ち段階的に拡大している領域２６が、流路３中を循環する滴５がこの領域を通る時に加速されるように、前記流路３に設けられている。
【００８４】
滴５の減速が、滴が中を循環している前記流路３の両側に第２の流路２７を配置することによって、果たされ得る（図１２）。第２の流路２７は、前記マイクロチャンネル２の断面を部分的に拡大する機能を有している。これは、搬送流体の循環の速度と、従って、滴５の循環の速度とを、部分的に減速する効果を有する。
【００８５】
当然、前記第２の流路２７の数と、形と、位置とが、必要に応じて変更され得る。重要な点は、前記マイクロチャンネルの断面が部分的に拡大していることである。この逆の効果は、前記第２の流路２７を、前記マイクロチャンネル２の断面を部分的に縮小しているリブに置き換えることによって、得られる。
【００８６】
図１３は、マイクロチャンネル２の壁に形成されているポケットもしくはキャビティ２９によって形成されている、滴を捕らえるためのトラップ領域２８を有するマイクロチャンネル２を示している。この実施形態では、マイクロチャンネルに、流路が設けられておらず、トラップ領域が滴の軌道に位置されている場合、搬送流体の流れＦによって搬送される滴が、１つもしくは複数のトラップ領域で捕らえられる。前記トラップ領域２８は、適用に応じて、滴もしくは泡の性質に応じて、捕らえられる滴もしくは泡より小さくとも大きくとも良い。
【００８７】
図１４は、流路３の一方の側に形成されたポケットもしくはキャビティによってマイクロチャンネル２の壁４に形成されている滴を捕らえるためのトラップ領域２８が設けられている流路３を示している。
【００８８】
このポケット２９は、口部分３０によって前記流路３に接続されており、所定の数の滴を捕らえ得る。図１３の場合、この領域は、単一の滴５のみを収容することを可能にする。
【００８９】
前記口部分３０の断面は、適用に応じて構成され得る。前記口部分３０が前記流路３より大きい断面を有している場合、１つもしくは複数の滴５が、前記トラップ領域２８中に自動的に引っ張られ得る。
【００９０】
前記口部分３０が前記流路３の断面より小さい断面を有しているか、前記流路３の断面とほぼ同じ断面を有している場合、滴５を前記トラップ領域２８中に強制的に入らせることが必要となり得る。このことは、特許文献１と特許文献２とに開示されている方法を特に使用して、いかなる適切な手段によっても果たされ得る。このような方法は、滴の移動に影響を与えるように、滴と搬送流体との間の、もしくは、２つの滴の間のインターフェースに導かれるレーザービームを使用する。
【００９１】
滴５は、搬送流体の流れを増加させることによって、もしくは、滴５を前述の方法を使用して排出させることによって、前記トラップ領域２８から引き出され得る。
【００９２】
図１５は、互いに離間されており交互に配置されている複数のトラップ領域２８、２９が両側に形成されている流路３を示している。各トラップ領域２８、２９は、所定の数の滴５を捕らえるように、例えば、トラップ領域２８の場合は１つの滴を、トラップ領域３１の場合は２つの滴を捕らえるように、及び／もしくは特定の性質の滴を捕らえるように、大きさを設定され得る。
【００９３】
図１６から判るように、前記マイクロチャンネル２には、主要の流路３によって形成されている流路のネットワークが設けられ得る。このネットワークを通って、滴が到達し、このネットワークから、１つもしくは複数の分岐された流路３１が延びており、前記分岐流路３１には、滴５を対応した分岐流路３１中に少なくとも一時的に保持することを可能にする障害物３２が、配置されている。そして、前記障害物３２は、トラップ領域を形成している。前記分岐流路３１は、前記障害物３２の下流に延びていても、延びていなくとも良い。
【００９４】
本発明の更なる他の実施形態に従えば、図１７から判るように、分岐流路３１には、濡れ領域３３が設けられ得る。濡れ領域は、壁４の濡れ性が変更された領域によって、形成されている。
【００９５】
このことは、例えば、親水性の領域中で停止もしくは減速される水の滴によって、果たされ得る。濡れ性の変更は、化学的な方法、例えばシラン処理（silanisation）もしくはプラズマエッチングによって、もしくは、物理的な方法、例えば親水性のラグを導入し、滴がこれに定着すること（ファキア効果（fakir effect））によって、果たされ得る。
【００９６】
また、トラップ領域は、マイクロ反応装置を形成するように、もしくは化学的及び／もしくは生物学的分子の存在を、当該の１つもしくは複数の滴中で検出するように、滴の含有物と反応することを目的とした要素を有し得る。例によると、相補的な配列が対応したトラップ領域の壁に部分的に位置されている場合、ＤＮＡ配列が、検出され得る。
【００９７】
いくつかの滴は、図１８に示されているように、互いに近接され得、もしくは互いに接触され得る。このために、マイクロチャンネルは、例えば２つの平行な流路３４、３５を有している。これら流路３４、３５の各々は、特定の種類の滴３６、３７の循環のためのものであり、これら流路３４、３５から、分岐された流路３１が延びており、前記分岐流路３１の下流端部が、トラップ領域２８を形成している。
【００９８】
前記トラップ領域２８は、第１の種類の滴３６が第２の種類の滴３７と近接するか接触するように、互いに対して近接するか当接して配置されている。
【００９９】
かくして、前記２種類の滴３６、３７を融合することと、これらの含有物を反応させること、もしくはこれらの含有物を相互に比較することとが、可能である。
【０１００】
図１９は、直列に配置されている複数の連続したトラップ領域２８が設けられている流路３を有するマイクロチャンネル２を示している。
【０１０１】
滴５が前記トラップ領域２８の各々の中に捕らえられ、更なる滴が前記流路３から到達すると、この更なる滴は、上流のトラップから滴を退出させ、この退出させられた滴は、この上流のトラップより下流に直接に位置されているトラップから、滴を退出させる。この結果、カスケード効果によって、すべての滴５の、一方のトラップ領域２８から他方のトラップ領域への移動が、もたらされる。
【０１０２】
前記トラップ領域２８は、マイクロチャンネルの拡大された部分によって規定されている緩衝領域Ｔを形成しており、この緩衝領域Ｔ内では、前記滴５は、化学反応もしくは生物学的反応を生じさせ、及び／もしくはこれらの観察を可能にするために必要な所定の所要期間の間、この領域内に位置する。
【０１０３】
また、前記トラップ領域２８は、図２０に示されているように、主要な流路３と、各々所定の数のトラップ領域２８に接続されており互いに平行な分岐された複数の流路３１との組み合わせによって、マトリックスのレイアウトを有し得る。
【０１０４】
図２１は、異なる性質の滴２１、２２、２３、２４の平行な流れを供給する手段３８と、異なる性質の滴をマイクロチャンネル２に導入するための平行手段３９と、前記導入するための手段の各々から出た前記滴２１、２２、２３、２４を前記導入するための手段３９によってマイクロチャンネル２の所定の領域まで案内するように、前記マイクロチャンネル２中に形成されている複数の流路３とを有している、マイクロチャンネル２を示している。かくして、異なる滴の平行な流れが、前記マイクロチャンネル中に形成される。
【０１０５】
搬送流体中の滴の処理のための前述のマイクロチャンネルは、泡の処理のために使用されても良い。
【０１０６】
本発明は、特に、試料のプレパラート（preparation）をマイクロ流体チップ中に組み込むことと、単純且つ確実な方法で試料を観察点に与えることとを、可能にする。
【０１０７】
本発明に係るマイクロ流体回路は、生物工学もしくは「化学技術（chimietech）」の分野に適用され得るが、流体ディスプレイの分野、及び極小の滴中での反応の観察の分野にも適用され得る。
【０１０８】
このようなマイクロ流体回路は、「マイクロアレイ」もしくはバイオチップ、例えば、蛋白質チップもしくはＤＮＡチップ、もしくは細胞培養チップ（cell culture chips）のような、今日標準となった形態を有し得る。
【０１０９】
このようなバイオチップは、表面が生体分子によって機能化されているマトリックス領域によって構成されており、このような領域間の大きさ及び距離は、マイクロ流体の滴及び流路の大きさとほぼ同じである。本発明は、周知の含有物を有する特定の滴を、機能化された場所に持っていくことと、生物学的な測定を可能にする交配（hybridization）を生じさせるために、前記滴を前記表面に接触させることとを、可能にする。このようにして、本発明は、バイオチップの技術をマイクロ流体中の流体の取り扱いの効果と合わせることを可能にする。
【０１１０】
前述のように、滴の軌道は、滴をトラップ中に、もしくはマイクロチャンネルの所定の領域中に持っていくように、レーザーによって活発に変更され得る。
【０１１１】
複数の流路を有するマイクロチャンネルの場合、このような方法は、滴を一方の流路から他方の流路に導き、例えば滴が通り得る軌道を種々の軌道から選択するように、使用され得る。
【０１１２】
このために、流体が通常の熱毛管流動を有する場合、レーザーの波長が、波長が搬送流体によって吸収されるように、選択されなければならない。搬送流体は、必要である場合、レーザーの波長を吸収する着色材（例えば黒のインク）を含み得る。この場合、流路中で、もしくは流路の付近で、搬送流体をレーザーによって部分的に加熱することによって、滴をこの流路中に誘導する。加熱は、滴を所定の流路中に誘導するように、滴と搬送流体との間のインターフェースのところで、果たされ得る。
【０１１３】
流体が異常な熱毛管流動を有する場合、レーザーは、滴の進行をブロックし、滴を他の流路中に迂回させるように、位置づけされ得る。
【０１１４】
また、加熱は、電気加熱部材によって、部分的にもしくは全体的に与えられ得る。
【０１１５】
更に、使用される流体がレーザーを吸収しない場合、このような吸収は、マイクロチャンネルを構成している材料によって直接に果たされ得るか、レーザー放射を吸収する材料の層もしくは粒子をマイクロチャンネルもしくは流路中に堆積させることによって、果たされ得る。
【０１１６】
また、誘電泳動力（dielectrophoretic forces）が、滴の軌道に影響を与えるように、もしくは滴を捕らえるように、使用され得る。
【図１】
2013505827.tif 000003
【図２】
2013505827.tif 000004
【図３】
2013505827.tif 000005
【図４】
2013505827.tif 000006
【図５】
2013505827.tif 000007
【図６】
2013505827.tif 000008
【図７】
2013505827.tif 000009
【図８】
2013505827.tif 000010
【図９】
2013505827.tif 000011
【図１０】
2013505827.tif 000012
【図１１】
2013505827.tif 000013
【図１２】
2013505827.tif 000014
【図１３】
2013505827.tif 000015
【図１４】
2013505827.tif 000016
【図１５】
2013505827.tif 000017
【図１６】
2013505827.tif 000018
【図１７】
2013505827.tif 000019
【図１８】
2013505827.tif 000020
【図１９】
2013505827.tif 000021
【図２０】
2013505827.tif 000022
【図２１】
2013505827.tif 000023
【国際調査報告】
2013505827.tif 000024
2013505827.tif 000025
2013505827.tif 000026
2013505827.tif 000027
2013505827.tif 000028
2013505827.tif 000029