(57)【要約】親水性マイクロチャンネル構造体を含むマイクロ流体装置であって、前記構造体には、(a)分別液を搬送することを目的とし、(b)入り口端部と出口端部とを備え、これらの間に毛管弁Iが存在するマイクロ管Iを含む機能ユニットが存在し、前記弁は、局所的な非濡れ性表面範囲の存在に基づく弁であることが好ましく、  前記マイクロ管Iが、１または複数のさらなる毛管弁、典型的には１つの追加弁(毛管弁I´)を有する点を特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性マイクロチャンネル構造体(２)を含むマイクロ流体装置(１)であって、前記構造体(２)には、
(a)分別液を搬送することを目的とし、(b)入り口端部(１６)と出口端部(１８)とを備え、これらの間に毛管弁I(２４)が存在するマイクロ管I(１７)を含む機能ユニットが存在し、前記弁は、局所的な非濡れ性表面範囲の存在に基づく弁であることが好ましく、
前記マイクロ管I(１７)が、１または複数のさらなる毛管弁(２５)、典型的には１つの追加弁(毛管弁I´)を有する点を特徴とするマイクロ流体装置。
【請求項２】
前記毛管弁I(２４)は、局所的な非濡れ性表面範囲の存在に基づく点を特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項３】
前記毛管弁I(２４)は、フィンガ弁である点を特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ流体装置。
【請求項４】
前記毛管弁I´(２５)は、局所的な非濡れ性表面範囲の存在に基づく点を特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項５】
前記毛管弁I(２４)は、マイクロ管I(１７)の範囲内に配置され、前記毛管弁I´(２５)は、前記毛管弁I(２４)の上流、特に、マイクロ管I(１７)の入り口端部(１６)に配置される点を特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項６】
前記装置(１)は、回転軸(３)を中心として回転されることができる点、および、前記の回転の結果として発生した遠心力は、液体を入り口端部(１６)からマイクロ管I(１７)を通って、特にその内部にある毛管弁(２４，２５)を通して移送することを補助することができる点を特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項７】
前記入り口端部(１６)は、前記出口端部(１８)よりも高部位にある点を特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項８】
前記の追加毛管弁I´(２５)は、マイクロ管I(１７)の水平区間または上向き区間(２３a)または下向き区間(２３b)内に配置される点を特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項９】
毛管弁IおよびI´は、上流区間(２３a)または下流区間(２３b)にある点を特徴とする請求項８に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１０】
毛管弁I(２４)は、毛管弁I´(２５)の下流にある点、および、マイクロ管I(１７)の入り口端部(１６)は、前記マイクロ管I(１７)と材料搬送路(９〜４b)の間の交差部の一部であり、前記搬送路においては、毛管弁I(２４)の効率を低下させる材料含有液体が、マイクロ管I(１７)の入り口端部(１６)をバイパスして搬送路の下流部分(４b)に通す点を特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１１】
下記の(a)(b)を特徴とする請求項１０に記載のマイクロ流体装置。
(a)前記搬送路は、装置を回転軸を中心に回転させることによって上位の低密度位相と下位の高密度位相を形成することができる高密度または低密度の材料を含有する液体用のマイクロキャビティ(４a＋b)を備え、
(b)マイクロ管I(１７)は、前記マイクロキャビティの液体出口(６)において搬送路と交差しており、前記出口は、マイクロキャビティ(４)の頂部(７)と底部(８)の間の中間の部位に位置する
【請求項１２】
前記マイクロ管Iの各種部分は、本明細書のユニットＡ〜Ｆで説明した機能として、またはこれを含むように、あるいはこれに直接または間接的に結合するように設計されている点を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載のマイクロ流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本明細書で見られる１つ以上の革新的なマイクロ流体機能またはユニットを備えた１つ以上の疎水性マイクロチャンネル構造を内蔵しているマイクロ流体装置と、これらの機能性またはユニットを利用した流体方法または操作とに関する。
【０００２】
本発明のマイクロ流体装置は、それぞれが本発明の１つ以上の機能ユニットを備えた１つ以上のマイクロチャンネル構造を有する：
Ａ．  液体の正面が弁（キック弁）を通過すると、液体の分別部分を下流へ搬送するために回転を低減させることができる毛管弁ユニット。
【０００３】
Ｂ．  液体の正面が毛管弁（上向き屈曲弁）を通過できるようにするために、回転の加速を維持する必要がある毛管弁ユニット。
【０００４】
Ｃ．  毛管停止ユニット（フィンガ弁および／またはフィンガ通気部）。
【０００５】
Ｄ．  保護された毛管弁ユニット。
【０００６】
Ｅ．  典型的には液体位相である上方位相を、典型的に微粒子材料を備えたこれよりも高密度の位相から分離するユニット。
【０００７】
Ｆ．  検出ユニット
全てのユニットＡ〜Ｆは主に遠心力ベースのマイクロ流体装置と考慮される。ユニットＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆも、液体の流れを毛管力を含む他の力によって駆動するシステムに使用することができる。
【０００８】
本文において明白でない場合には、用語「上方」および「より高い」対「より低い」、「上向き」対「下向き」、「内部」対「外部」、「よりも上」対「下」その他は、マイクロチャンネル構造の主要部分内、例えば主要な流路内での液体の下流への搬送または流れを駆動するために使用された主力の方向に関連した場所を意味する。これは、遠心力ベースのシステムの場合には、「より高い」または「上方」の高さ／位置（内部位置）が、「より低い」高さ／位置（外部位置）と比べより短い半径距離にあることを意味する。高さ／位置の半径距離とは、装置が内部で使用する遠心力を作り出すために周囲を回転する回転軸に関連した高さ／位置から最短の経路のことである。同様に、用語「上」、「上向き」、「内部」、「下」、「下向き」、「外部」などは、それぞれ回転軸に向かう、およびこれから離れることを意味する。「高さ」とは、底部高さが外部の／より低い高さである状態で、２つの高さの間の半径位置または距離の差として考慮される。
【０００９】
先の段落で説明した用語は、単純に、様々な機能ユニットが流路内に現れる順序、および／または、様々なステップのプロトコルを実行する順序を意味する用語「上流」または「下流」と混同されるべきではない。換言すれば、下流は「以後」を、上流は「以前」を意味する。
【００１０】
親和性マイクロチャンネル構造は１つ以上のマイクロ管／マイクロチャンネル、および／またはマイクロキャビティのシステムを備えており、これらは、液体表面、主に分別部分が構造内に設けた弁機能または入口開口を通過し始めると、弁機能および／または通気部によってそうされない限り、あるいは、例えば通気されていない内部範囲内の空気によって作り出された反対圧力、またはこれ以外の手段によってそうされない限り、液体が自己吸引または毛管力（受動的）によってさらにシステムに浸透するという意味において親和性／濡れ性である。弁機能の下流における親和性は、所望であれば、液体表面が弁を通過した後に受動的な液体搬送を再開できるというものである。自己吸引の原理は、本明細書で説明している革新的なユニットと、乾燥状態にある構造／ユニットとに特に当てはまる。マイクロチャンネルはまた、液体搬送を目的としていないマイクロ管／マイクロチャンネルも含んでいる。これら後者のマイクロ管／マイクロチャンネルは、少なくとも、液体の搬送を目的としている構造の親和性部分と接続する部分において疎水性である。
【００１１】
マイクロチャンネル構造の２つの部分が相互に流体または液体連通しているということは、液体がこの２つの部分の間で搬送されることを意味する。
【００１２】
本明細書中で引用している全ての特許および特許出願の全体は本明細書に組込まれる。
【背景技術】
【００１３】
毛管弁は、毛管力ベースのマイクロ流体装置内での液体の搬送を制御するために有効である。主な利点の１つに、この種の弁または遠心力のいずれも、マイクロ流体装置内に機械的手段を必要としないことが挙げられる。毛管弁は、液体の流れ／搬送の停止部であり、流れは許容するが流量を低減する（流れを妨害する）流れ規制部と混同されるべきではない。液体表面が毛管弁を突破した後は、原則的には進行中の流れ、または停止後の再開を妨害するものはない（液体との接触が維持されている場合に限る）。
【００１４】
遠心力ベースのマイクロ流体システムへの、毛管力や、弁、通気部、抗ウィッキング手段などの形態の表面引張停止機能の使用が、とりわけ以下のガメラ・バイオサイエンス・アンド・ジャイロスＡＢ（Gamera Biosciences and Gyros AB）による出願に記述されている：国際公開公報第９８５３３１１号、国際公開公報第００７８４５５号、国際公開公報第０１８７４８６号、国際公開公報第００７９２８５号、国際公開公報第０１８７４８７号、国際公開公報第２００４０５８４０６号、国際公開公報第９８０７０１９号（全てティーカントレーディング／ガメラバイオサイエンス（Tecan Trading/Gamera Biosciences））、また、国際公開公報第９９５８２４５号、国際公開公報第００４０７５０号、国際公開公報第０１４７６３８号、国際公開公報第０１８５６０２号、国際公開公報第０２７４４３８号、国際公開公報第０２７５３１２号、国際公開公報第０３０１８１９８号、国際公開公報第０３０２４５９８号、国際公開公報第０４１０３８９０号、国際公開公報第０４１０３８９１号など（全てジャイロスＡＢ（Gyros AB））。
【００１５】
ガメラ／ティーカン（Gamera/Tecan）の刊行物によれば、親水性のマイクロチャンネル内に毛管弁を得るために断面寸法を増加する場合、これは連続的な増加から突然の増加までのいずれであってもよい。本発明者らは、マイクロ流体装置を用いる作業を、主に、プラスチック材料で複製した装置によって実施した。本発明者らの経験では、断面寸法の増加に基づく毛管弁で流れを調節するためには、国際公開公報第９８０７０１９号では見られないタイプの急激かつ明確な変化が必要となる。そのため、断面寸法の変化に基づくマイクロ流体弁を製造する場合、従来のエンボス加工、射出成形など、またこれ以外の複製技術では不十分であるように思われる。この増加／変化を「急激」と表現し、弁によって流れの調整効果を発生させる変化と他の変化とを区別することで、急激な変化を、弁による流れ調節効果のない、あるいは小さい他の変化と比較している。
【００１６】
別の遠心力ベースのアプローチがアバクシス（Abaxis）から提案されている。例えば米国特許第５，１８６，８４４号、米国特許第５，２４２，６０６号、米国特許第５，６９３，２３３号、米国特許第５，１６０，７０２号その他、さらに、Ｊ．オートム・ケム（J.Autom.Chem）１７（３）（１９９５）９９−１０４（Ｓｃｈｅｍｂｒｉら）を参照できる。アバクシス社のシステムでは、容器間に設けたチャンネル内の流れ抵抗部が、内部容器と外部容器の間の流れを制御する。さらに、米国特許第６，６３２，６５６号（ジャイロスＡＢ）を比較する。いくつかの例では、内部容器と外部容器の間の流れは、いわゆるサイフォンによって制御される。即ち、該当のチャンネルは、外部容器内で終了する前に内方屈曲（肘）を行うことで内部容器から開始するタイプの毛管寸法である。十分に高い回転速度で回転することで、遠心力が、液体が肘の先端へ運ばれることを防止する。回転速度が低下および／または停止すると、ウィッキングによって液体が先端へ搬送され始める。回転を再開すると、この液体搬送はさらに補助される。内部容器は、例えば細胞のような懸濁した微粒子材料を血液のような液体から分離するための分離ユニットとして設計されている。微粒子材料を容器内に安全に保持するためには、容器の外部と内部の間に輪郭を描く堰を容器の底部に設けて、回転が低下または停止した際には微粒子材料が外部に留まるようにする。混合室内に２種類の分別部分を収容し、前方回転と後方回転のサイクル、または加速と減速回転のサイクルを実施することで混合を達成できる。
【特許文献１】国際公開公報第９８５３３１１号
【特許文献２】国際公開公報第００７８４５５号
【特許文献３】国際公開公報第０１８７４８６号
【特許文献４】国際公開公報第００７９２８５号
【特許文献５】国際公開公報第０１８７４８７号
【特許文献６】国際公開公報第２００４０５８４０６号
【特許文献７】国際公開公報第９８０７０１９号
【特許文献８】国際公開公報第９９５８２４５号
【特許文献９】国際公開公報第００４０７５０号
【特許文献１０】国際公開公報第０１４７６３８号
【特許文献１２】国際公開公報第０１８５６０２号
【特許文献１３】国際公開公報第０２７４４３８号
【特許文献１４】国際公開公報第０２７５３１２号
【特許文献１５】国際公開公報第０３０１８１９８号
【特許文献１６】国際公開公報第０３０２４５９８号
【特許文献１７】国際公開公報第０４１０３８９０号
【特許文献１８】国際公開公報第０４１０３８９１号
【特許文献１９】米国特許第５，１８６，８４４号
【特許文献２０】米国特許第５，２４２，６０６号
【特許文献２１】米国特許第５，６９３，２３３号
【特許文献２２】米国特許第５，１６０，７０２号
【特許文献２３】米国特許第６，６３２，６５６号
【特許文献２４】国際公開公報第２００２０７４４３８号
【特許文献２５】米国特許第２００４０１２１４４９号
【特許文献２６】国際公開公報第０２０７４４３８号
【特許文献２７】国際公開公報第０２０７５３１２号
【特許文献２８】国際公開公報第０３０９３８０２号
【特許文献２９】国際公開公報第０３０１８１９８号
【特許文献３０】国際公開公報第０４５０２４７号
【特許文献３１】国際公開公報第０３０２４５９８号
【特許文献３２】国際公開公報第０４０８３１０８号
【特許文献３３】国際公開公報第０４０８３１０９号
【特許文献３４】国際公開公報第０４１０６９２６号
【特許文献３５】国際公開公報第０００７８４５５号
【特許文献３６】国際公開公報第０００７９２８５号
【特許文献３７】国際公開公報第０１０８７４８７号
【特許文献３８】PCT/SE２００５/００１８８７
【特許文献３９】PCT/SE２００６/００００７１
【特許文献４０】PCT/SE２００６/００００７２
【特許文献４１】国際公開公報第９９５５８２７号
【特許文献４２】国際公開公報第０２０７５７７５号
【特許文献４３】国際公開公報第０２０７５７７６号
【特許文献４４】国際公開公報第９１０１６９６６号
【特許文献４５】国際公開公報第０３０８６９６０号
【特許文献４６】国際公開公報第００５６８０８号
【特許文献４７】国際公開公報第２００４１０６９２６号
【特許文献４８】国際公開公報第２００６００９５０６号
【特許文献４９】国際公開公報第０１０４７６３７号
【特許文献５０】国際公開公報第２００５０９４９７６号
【特許文献５１】ＵＳ  ＳＮ１１/？？？？？号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
結論：
・ジャイロスのシステムは、主に、試薬を含有した液体のｎｌ分別部分を、親水性のマイクロ管内で遠心力および／または毛管力を使用して処理することを考慮している。例えば分析対象物質のような特徴付けされていない実体を含有した開始分別部分はμｌ範囲内、例えば≦３０μｌまたは≦２０μｌであってもよい。原則として地球の重力は重要ではない。
【００１８】
・アバクシスのシステムは、非常に大きな容量と寸法を、遠心力および重力と共に利用する。チャンネルの濡れ性と毛管力の重要性は低い（上述のサイフォンの場合は除く）。特徴付けされていない実体と試薬分別部分を含有した開始分別部分は、一般にｎｌ範囲よりもずっと上、例えば≧１０μｌ、≧３０μｌ≧３０μｌである。多くの場合、チャンネルは、気泡が混入する危険なく、液体が通気部のない容器に入れるよう十分に大きく設けられる（１本のチャンネル全体にわたり、充填と換気は平行する）。
【００１９】
・ティーカンのシステムは、ジャイロスとアバクシスのシステムの中間である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の様々な態様の目的
ユニットＡ：  技術上の問題および／または利点：
多くの場合、遠心力ベースのシステムが２つの毛管弁（Ｉ、ＩＩ）を連続的に結合して、上方毛管弁Ｉを通過する液体が下方毛管弁ＩＩで収集されるようにする必要がある。この弁ＩＩでの液体の収集は液体プラグ高さが蓄積することを意味し、したがって、弁ＩＩで液体が収集される一方で、この同じ弁から液体が漏出する危険が増すことを意味する。未制御の流通の危険は、制御された流れを要する別の流通機能ユニットにとっても身近であり、上方弁Ｉの下流に存在している。典型的な例は、液体中に溶解した反応物が弁Ｉからマイクロキャビティに入る流れ条件下で、固体位相（例えば多孔床）を、活動停止した反応物と共に収容している反応マイクロキャビティである。
【００２１】
本発明者らは、出口端部よりも高い位置に入口端部を有するマイクロ管Ｉ内に弁Ｉを配置し、さらに、弁Ｉから、マイクロ管Ｉ内の、入口端部よりも低い位置にある液体表面にまで連続的に下流方向に延びる液体プラグの形成を支持するようにマイクロ管を設計するとで、これらの危険を低減することに成功した。液体表面と入口端部の間に正しいプラグ高さを作成することで、液体の下流搬送が支持および促進される。この結果、弁（＝弁ＩＩ）または下流の多孔床を通る望ましくない流れが生じる危険を低減しながら、マイクロ管Ｉの入口に接続した液体出口Ｉを有する上流マイクロキャビティＩから液体を搬送するために回転速度を低減することが可能となった。
【００２２】
さらに、ユニットＡをユニットＢ〜Ｆの少なくとも１つに結合する、またはユニットＡが機能ユニットＢ〜Ｆの少なくとも１つの特徴特性を備える場合には、適切な追加の効果を達成できることを知得した。
【００２３】
ユニットＢ：  技術上の問題および／または利点：
毛管弁製造にとっては、製造中に、液体の流れを前進させる回転速度／遠心力を所定の方法で変更する単純な方法を有することが有益である。この問題を解決するには、マイクロ管の上向き区間内に毛管弁を配置する。マイクロ管は、これの上流方向において、液体を収容しているマイクロキャビティと液体連通しており、マイクロキャビティの上方高さはマイクロ管の最上高さと同じ高さ、またはほぼ同じ高さにある。液体が弁を突破するために必要な遠心力／回転速度は、回転軸に対する弁の高さに依存する。弁を上向き区間内のより高い位置に配置した場合には、弁をこれよりも低い位置に配置した場合よりも高い回転速度を必要とする。
【００２４】
本発明者らはさらに、ユニットＢが、機能ユニットＡ、Ｃ〜Ｆの少なくとも１つの、１つ以上の特徴特性に結合している、あるいはこの特徴特性を備えている場合には、さらなる利点を達成できることを知得した。
【００２５】
ユニットＣ：  技術上の問題および利点：
本発明者らは、液体がマイクロ管内の毛管弁を通過した後に、下向きの親和性マイクロ管内に液体プラグを作成することが問題に関連することを確認した。問題は、気泡が容易に作成され、表面搬送（ウィッキング）がプラグ搬送よりも速いなどである。本発明者らは、マイクロ管を弁位置において２本またはこれ以上のマイクロチャンネル（＝フィンガ）に分割して、時間単位毎にプラグ形成に利用可能となる液体量を増加することで、これらの問題を最小化することに成功した。マイクロチャンネルは、停止機能／弁機能の両側から開始しているか、または、この両側において、全マイクロチャンネルに共通の空間内へと開口している。少なくとも２本のマイクロチャンネルは、本明細書中の他の部分で定義しているように、液体表面がマイクロチャンネルを通って平行に破壊される意味において機能上等しい。マイクロチャンネルの断面範囲の合計が、マイクロチャンネルの下流におけるマイクロ管の断面範囲よりも狭い場合には、さらなる改善を達成できる。本発明者らはまた、これと類似する設計が、使用中にマイクロ流体装置内で作成された過剰圧力／副圧力を均一化するための通気機能にも好適であることを確認した。
【００２６】
また、このユニットが機能ユニットＡ〜Ｂ、Ｄ〜Ｆの少なくとも１つの、１つ以上の特徴特性に結合している場合、または、この特徴特性を備える場合には、さらなる改善を達成できることも確認した。
【００２７】
ユニットＤ：  技術上の問題および／または利点：
毛管弁の効率は、このタイプの弁に悪影響を及ぼす可能性のある材料、例えば界面活性材料や、マイクロチャンネル内に沈殿する、および／またはマイクロチャンネルに目詰まりを起こす可能性のある材料を含有した液体と接触すると低下する傾向にある。ユニットＣで定義したフィンガ弁は特に目詰まりを起こし易い。そのため、毛管弁をこのタイプの液体との不要な接触から保護することが有利である。
【００２８】
本発明者らは、被保護毛管弁が配置されているのと同一のマイクロ管内に追加の毛管弁機能を導入することにより、このタイプの保護を達成した。この追加の弁は、被保護弁の上流にある。
【００２９】
また、ユニットＤが、機能ユニットＡ〜Ｃ、Ｅ〜Ｆの少なくとも１つの、１つ以上の特徴特性に結合している、あるいは、この特徴特性を備えている場合には、さらなる改善を達成できることも確認した。
【００３０】
ユニットＥ：  技術上の問題および／または利点：
このユニットは分離マイクロキャビティＩを備えている。分離マイクロキャビティＩの内部において、高密度の材料を含有した液体を軽量の材料から遠心力によって分離することで、下方位相と上方位相を備えた位相システムが得られる。高密度の材料は、下方位相との間の仕切りになる。これは細胞のような粒子、粒子形態の固体位相、これ以外の、液体位相において不安定となり、液体位相よりも高密度である微粒子材料であってもよい。より軽量の材料は上方位相との間の仕切りとなり、一般にこの材料は、材料が溶解した液体位相、即ち、粒子が激減した液体であり、これには例えばプラズマ、細胞培養からの浮遊物、細胞ホモジャネート、細胞ホモジャネート、およびこれ以外の、生物学的に導出した、微粒子材料を含有する流体が含まれる。これについては、例えば国際公開公報第２００２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第９８５３３１１号（ティーカントレーディング／ガメラバイオサイエンス社、米国特許第２００４０１２１４４９号（ベイヤーヘルスケア社（Bayer Healthcare）、米国特許第５，１８６，８４４号、米国特許第５，２４２，６０６号、米国特許第５，６９３，２３３号その他（アバクシス）、さらに、Ｊ．オートム・ケム１７（３）（１９９５）９９〜１０４（Schembriら）を参照できる。遠心分離後、上方位相が液体出口Ｉを介して分離マイクロキャビティ上へ搬送され、また、出口マイクロ管Ｉを介して分離マイクロキャビティＩＩへ搬送され、さらなる処理が実施される。国際公開公報第２００２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）は、マイクロ管Ｉの、毛管弁によって分離マイクロキャビティと接続している部分を若干外方へ向けることを提案している。この毛管弁は、上記接続に関連した疎水性破壊形態のものである。国際公開公報第９８５３３１１号（ガメラバイオサイエンス）は、上方プラズマ位相を分離マイクロキャビティＩＩへ選択的に搬送する以下の２つの変形例を提案している：ａ）閉鎖弁（ワックス弁、図９）。または、位相システムの形成後に（図１０）上方プラズマ高さが上方へ調整される変形例。米国特許第２００４０１２１４４９号（ベイヤーヘルスケア）は、親水性または疎水性の停止部を設けた、下向きの出口マイクロ導管を提案している。大容量型システムを有するアバクシス社は、上方位相用の排出マイクロ管Ｉをとりわけ接線方向、または内方／外方へ向けられると提案している（米国特許第５，１８６，８４４号、米国特許第５，２４２，６０６号、米国特許第５，６９３，２３３号、その他。さらに、Ｊ．オートム・ケム（３）（１９９５）９９〜１０４（Schembriら））。
【００３１】
本発明者らは、以下を行うために、マイクロ流体分離ユニットに改善が必要であることを確認した：
ａ）  十分に高品質な粒子激減部分を準備する。
【００３２】
ｂ）  粒子が激減した液体の準備を、精密な測定および／またはマイクロ流体装置内でのさらなる処理と統合する。
【００３３】
最初に懸濁粒子を含有している液体中の粒子の量を減少させるには高い重力／回転速度が必要であり、また、マイクロ流体装置内の分離ユニットの下流にある弁と他の流動機能ユニットが不調を生じる危険性が高い。この不調には、とりわけ沈殿、および／または、フィンガ弁、多孔床、狭いマイクロ管などの目詰まりがある。これについては上のユニットＡの説明を参照できる。
【００３４】
本発明者らは、マイクロ管Ｉが液体出口Ｉに接続しており、この液体出口Ｉが、好ましくは毛管弁が関連した上向き区間を隣りに備えている場合には、改善を達成できることを確認した。これは、好ましくは、液体出口Ｉが、マイクロキャビティＩの内壁の上向き部分内に配置されるべきであることを意味する。換言すれば、液体出口Ｉを通る搬送方向は上向きでなければならない。本発明者らの革新的な概念によれば、液体出口Ｉを通る別の搬送方向についても利点を達成できる。毛管弁は液体出口Ｉに直接関連していてよく、またフィンガ弁であることが好ましい。
【００３５】
本発明者らは、ユニットＤが機能ユニットＡ〜Ｆ、Ｅ〜Ｆのすくなくとも１つの、１つ以上の特徴特性に結合している、またはこれを備えている場合には、さらなる改善が達成できることも確認した。
【００３６】
ユニットＦ：  技術上の問題および／または利点：
マイクロ流体検出マイクロキャビティは、上流反応マイクロキャビティ内で生じた結果を溶液中に読むためのものであり、一般にその形態はマイクロ管または室であった。多くの場合、検出マイクロキャビティは、反応マイクロキャビティから入ってきた溶液によって押し出される液体を収容しており、また、この結果を反応した分子実体を収容している。従来タイプのマイクロ流体検出マイクロキャビティにおいて、このタイプの設計は、入って来た溶液が先に検出マイクロキャビティ内に収容されていた液体と混合してしまう危険を意味する。この悪影響は、遠心力ベースのシステムでは特に邪魔であることがわかった。この段階での混合は、被検出／被検出実体の濃度を低下させるため望ましくない。
【００３７】
本発明者らは、このタイプの望ましくない混合を減少させる、遠心力ベースのマイクロ流体装置に適した方法を確認した。本発明者らの提案は、検出マイクロキャビティを、入口部分、出口部分、１つ以上の蛇行部を有するマイクロ管として設計するというものである。上記蛇行部は２つの出口の間に画定されており、各蛇行部は少なくとも２つのリターンを備えている。２つのリターン間の区間は中間区間と呼ばれ、最初と最後のリターンの間のリターンは中間リターンと呼ばれる。蛇行部は上向きであってよく、この場合には主要な流れの方向も上向きとなる。即ち、入口部分は出口部分よりも下に位置する（上方蛇行部）。あるいは蛇行部は下向きであってもよく、この場合には主要な流れの方向も下向きとなる。即ち、入口部分が出口部分よりも上に位置する（下方蛇行部）。
【００３８】
横に並んだ蛇行部を備え、分配マニホルドとして使用されるマイクロ管が、国際公開公報第０２０７４４３８号、国際公開公報第０２０７５３１２号、国際公開公報第０３０９３８０２号、国際公開公報第０３０１８１９８号、国際公開公報第０３０２４５９８号、国際公開公報第０４５０２４７号、国際公開公報第０４０８３１０８号、国際公開公報第０４０８３１０９号、国際公開公報第０４１０６９２６号（全てジャイロスＡＢ）において説明されている。直立した蛇行部分を備え、混合マイクロ管として使用されるマイクロ管が、国際公開公報第０００７８４５５号、国際公開公報第０００７９２８５号、国際公開公報第０１０８７４８７号（全てガメラバイオサイエンス／ティーカントレーディング（Gamera Biosciences/Tecan Trading））において説明されている。国際公開公報第０１０８７４８７号によれば、測定および／または反応の実行も蛇行型混合マイクロ管内で実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本件発明
本発明は、マイクロ流体装置に関する技術分野と概略のタイトルの下で説明されているタイプのマイクロ流体装置である。本装置の特徴的な特性は、装置の少なくとも１つ、２つまたはこれ以上のマイクロチャンネル構造は、本明細書中で説明している少なくとも１つの機能ユニットＡ〜Ｆを備えている。
【００４０】
各ユニットについて、本発明の１つ以上の液体の分別部分を搬送および／または処理するための装置および／またはマイクロチャンネル構造および／または機能ユニットを使用する革新的な方法も存在する。分別部分の少なくとも１つは、準備、合成、検定的処理プロトコルの反応物を含んでいる。この反応物は、特徴付けされていない実体（分析対象物質）や、処理サンプル（分別部分）に含有された試薬であってもよい。このプロトコルは、化学、生物学、機械、その他の分野で一般的なものである。
【００４１】
様々な発明的ユニットにおけるマイクロ管ＩまたはＩＩのようなマイクロ管はマイクロチャンネル構造の一部であり、１つの入口端部と１つの出口端部を備えている。このような明記がない場合には、マイクロ管は、上述した反応物の１つ以上を含有した液体の１つ以上の分別部分の搬送に用いられる。液体搬送マイクロ管の入口端部と出口端部の間には、毛管弁または毛管通気孔の形態の毛管停止機能を設けることができるが、マイクロキャビティ（毛管弁または通気孔を画定するためのみに使用された場合は除く）や、他の液体搬送マイクロ管が関与した分岐はない。１つ以上の通気孔マイクロ管を液体搬送マイクロ管に接続できる。このような明記がない場合には、通気孔マイクロ管は、液体の搬送および／または処理中にマイクロチャンネル構造内で作られる過剰圧力または副圧力の均一化を目的とした空気／気体の搬送のみに使用される。通気孔マイクロ管の端部間には微キャビティ共振器を設けてもよい。
【００４２】
マイクロキャビティの液体排液部に直接接続しているマイクロ管の入口端部では、端部と出口が一致する。そのため、マイクロキャビティの液体出口に直接接続しているマイクロ管入口端部内またはこれに配置されている弁または通気孔は、液体出口内またはこれにも配置されている。同様に、これは、マイクロキャビティの液体入口に直接取り付けられたマイクロ管の出口端部にも当てはまる。
【００４３】
停止毛管弁の場合のこの位置は、表面メニスカス(meniscus)が停止する位置であると考えられる。
【００４４】
毛管弁のような非閉鎖弁も通気機能を備えている。
【００４５】
Ａ．  駆動液体プラグを作成することで毛管弁からの下方搬送を支持するユニット
この機能用ニットは以下を備える。
【００４６】
ａ）  液体入口Ｉ（５）と液体出口Ｉ（６）を具備した上流マイクロキャビティＩ（４）、
ｂ）  入口端部（１６）と出口端部（１８）を有するマイクロ管Ｉ（１７）、および、
ｃ）  マイクロ管Ｉ（１７）に関連した毛管弁Ｉ（２４）。
【００４７】
上流マイクロキャビティ（４）は、これの内部に上方液位Ｉを画定する液体分別部分を保持するためのものである。この上方液位は、マイクロキャビティ（４）（一般に、液体入口Ｉ（５）の高さに配置されている）の最上部分の高さと等しいかこれよりも下、あるいは、液体出口Ｉ（６）の高さよりも上である。
【００４８】
このユニットを内蔵している装置（１）およびマイクロチャンネル構造（２）、さらにこのユニット自体は、回転軸（３）周囲で回転することで、上流マイクロキャビティ（４）内の液体を移動させて液体出口Ｉ（６）を介して排出させ、さらにマイクロ管Ｉ（１７）を介して下流へ流すように設計されている。この搬送を行うのは、主に、回転、および／または回転中に個々のマイクロチャンネル構造内に生じた静水圧、および／または毛管力によって生じた遠心力である。搬送に十分な回転および／または静水圧がある場合、これは例えば非回転または低回転状態にある場合や、特に液体分別部分または少なくともこれの表面メニスカスが、回転軸（３）により接近した位置へ移動される、および／または、マイクロチャンネル構造（１）（ポート（９、５１、５２、５３）＝装置の構造の開口部）の液体流入ポート（９、５１、５２、５３）から第１弁または通気孔（９のための１５ａ、１５ｂ、２４、２５；５１５１のための５４、５７；５２のための５５；５３のための５６、５８）にまで移動される場合には、自己吸引を生じさせるのに十分な毛管力を補助として使用することができる。
【００４９】
主な特徴的特性を以下に示す。
【００５０】
ｉ）  マイクロ管Ｉ（１７）の液体出口Ｉ（６）と、したがってさらに入口端部（１６）は、マイクロ管Ｉの出口端部（１８）よりも回転軸（３）に接近する。
【００５１】
ｉｉ）  毛管弁Ｉ（２４）は、ａ）液体出口Ｉ（６）、またはｂ）マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部と出口端部（それぞれ１６、１８）の間に配置される。
【００５２】
ｉｉｉ）  上流マイクロキャビティ（４）の液体出口（６）または弁Ｉ（２４）と、マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）の間の半径距離の差は、一般に、上方液位Ｉと液体出口Ｉ（６）または弁Ｉ（２４）との間の半径距離の差と同様に、上流マイクロキャビティ（４）と液体出口Ｉ（６）または弁Ｉ（２４）の最上部分（７）との間の半径距離の差の≧５％、例えば≧１０％、≧５０％、≧１００％、≧２００％、≧５００％である。
【００５３】
上方液位Ｉは、マイクロキャビティ（４）の最上部分（７）の高さと常に等しい、またはこれよりも低い。
【００５４】
マイクロ管Ｉ（１７）の、弁Ｉ（２４）の下流にあたる部分は、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）（さらに弁Ｉ（２４））から、マイクロ管（１７）内の液体の表面（表面メニスカス）にまで、およびマイクロ管（１７）の入口端部（１６）の高さ以下にまで延びた連続的な液体プラグとしての液体搬送を支持できるように設計される。したがって、搬送開始時の上方液位Ｉは、最初は上流マイクロキャビティ（４）内を下方へ移動し、次に、マイクロ管Ｉ（１７）の形状に応じてこれの上方／下方へ移動する裏面メニスカスと関連する。このプラグの最大高さは、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）および出口端部（１８）の直径位置の差と等しいが、実際には、マイクロ管の相互寸法、液体の種類、流量などのような要素の数に依存する。メニスカスが弁Ｉ（２４）と上流先端（２２）（在る場合のみ）とを超えると、プラグが下方へ延び、回転速度が低下する。このタイプのプラグ搬送を得るための必須条項は次に示す要因の数に依存する：上流マイクロキャビティ・マイクロ管Ｉ・マイクロキャビティの液体出口の寸法・位置・形状；液体の表面張力；付加された遠心力、寸法を含む毛管弁の種類；上流マイクロキャビティおよびマイクロ管Ｉの内面の濡れ性など。様々な特徴の数値の最適な組み合わせについては、図面と、本明細書の他の部分とに示している。マイクロ管および／またはこれの出口端部（１８）の拡張は、液体プラグの延長に反作用する。それぞれの特定のケースについて実験試験を行う必要がある。これについては実験部分を参照できる。
【００５５】
液体入口Ｉ（５）は、典型的には上流マイクロキャビティ（４）の頂部（７）に設けられ、さらに、上流方向において液体流入ポート（５）、即ち液体導入用装置の表面の開口部と連通する流入マイクロ管（８ａ）に直接接続されている。流入マイクロ管（８ａ）は、液体入口Ｉ（５）と同じ高さに溢出開口部（１０）を設けていることが好ましい。溢出開口部（１０）を設ける場合には、これが上流マイクロキャビティ（４）の頂部または最上部（７）を画定する。これについて以下に詳細に説明する。
【００５６】
一般に、液体入口Ｉ（５）は液体出口Ｉ（６）の高さよりも上の位置にある。そうでない場合には、ユニットは、上流マイクロキャビティが所望高さ（＝上方液位Ｉ）まで充填された後、液体が液体入口Ｉから逆流することを防止するための適切な弁機能を含んでいる。
【００５７】
弁Ｉ（２４）が受動弁のような非閉鎖弁である場合には、上流マイクロキャビティの液体出口Ｉ（６）内に固有の通気機能が設けられる。また、上流マイクロキャビティ内に１つ以上の通気機能を追加して、マイクロキャビティ内部における望ましくない気泡の形成を防止することもできる（図示はない）。こうした他の通気機能は、純粋ガス通気孔または追加の液体入口に関連していてもよい。これについては以下を参照できる。
【００５８】
液体出口Ｉ（６）からの排出を開始する液体の流れは、液体出口Ｉ（６）における遠心力に関連して様々な方向に向く。この流体方向は、（ａ）下流／外方成分（外方半径成分）、（ｂ）上方／内方成分（内方半径成分）、（ｃ）本質的に接線（水平）方向を備えていてもよい。そのため、液体出口Ｉ（６）における遠心力の方向に関連した流れの方向は、変形例（ａ）では遠心力と少なくとも部分的に同じ方向に向き（沿い）、変形例（ｂ）では少なくとも部分的に遠心力と対向し、変形例（ｃ）では遠心力に本質的に直交する。液体出口Ｉにおける遠心力の方向に対する角度は（α）で表され、これは変形例（ａ）では０°≦α≦９０°、例えば０°≦α≦８５°（遠心力に沿う）、変形例（ｂ）では９０°≦α≦１８０°、例えば９５°≦α≦１８０°（遠心力に対抗する）、変形例（ｃ）では８０≦α≦１００°、例えば８５°≦α≦９５°、特に９０°（遠心力に直交する）であってもよい。
【００５９】
液体出口Ｉと液体出口Ｉおよび／または開口部の内壁との間の遠心力角度（α’）は、変形例（ａ）では０≦α’９０°、例えば１０°≦α’ ≦９０°、変形例（ｂ）では０≦α’≦９０°、例えば１０≦α’≦９０°、変形例（ｃ）では０°≦α’≦１０°、例えば０°≦α’≦５°、特にα’＝０°であってもよい。これらの間隔は、マイクロキャビティの内部から見られる角度に関連し、下方／上方と考慮される。
【００６０】
マイクロ管Ｉ（１７）の、上流マイクロキャビティの液体出口Ｉ（６）と隣り合った部分は、この液体出口（６）を通る複数の主要方向から選択した方向を設けていてもよいが、２つの方向が同方向である必要はない。
【００６１】
マイクロ管Ｉ（１７）は連続的に下方に向いていてよく、例えば、ａ）直線的に延びて、回転軸からマイクロ管Ｉ（１７）の液体出口Ｉ／入口端部（６／１６）までの直線（半径）と一致するか、この直線（半径）に対して角度をなす、ｂ）曲線、例えば、伸開線内にあるような蛇行変形例または単曲線変形例を含む。あるいは、マイクロ管Ｉ（１７）は、１つ以上の上向き区間（２３ａ）と１つ以上の下向き区間（２３ｂ）を含んでいてよく、両区間の間には上方または下方屈曲("elbows")区間、および／または水平区間を設けていてもよい。
【００６２】
特定の変形例では、マイクロ管Ｉ（１７）は１つの上方屈曲部を備えている。この上方屈曲部は、液体出口Ｉ（６）の高さと上流マイクロキャビティ（４）の上方部分（７）との間、典型的には液体出口Ｉ（６）と上方液位Ｉの間における中間高さに上方先端("elbows")（２２）を有する。別の好ましい変形例では、上方先端（２２）の高さは、上方液位Ｉよりも上またはこれと等しくてよく、例えば、上流マイクロキャビティ（４）の最上部（７）の高さよりも上、またはこれと等しくてもよい。この段落内の変形例における、入口端部（１６）と上方先端（２２）の間に在るマイクロ管Ｉ（１７）の全部品は、一般には連続的に上方へ向かうマイクロ管区間（２３ａ）として、液体出口Ｉ（６）の高さよりも上に位置していることが好ましい。同様に、上方先端（２２）と出口端部（１８）の間に位置するマイクロ管Ｉ（１７）の部品（２３ｂ）は、連続的に下方へ向いていることが好ましい。
【００６３】
下向き区間、上向き区間、水平区間、上方屈曲部、下方屈曲部、その他は、ユニットＢ、Ｃで説明しているとおりのもの、および／または関連する使用態様についての説明したとおりのものであってもよい。
【００６４】
毛管弁Ｉ（２２）は、ａ）マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）（液体出口Ｉ（６）と一致する）、ｂ）マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）と出口端部（１８）の間、ｃ）マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）に位置している。
【００６５】
弁Ｉ（２４）は、上方先端（２２）の前後のいずれに配置されていてもよい。マイクロ管Ｉ（１７）が単一の下方区間である場合は、弁Ｉ（２４）は、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）の高さ（液体出口I（６）の高さ）か、この高さの下に位置する。マイクロ管Ｉ（１７）が上方先端（２２）を設けた上方屈曲部である場合には、弁Ｉ（２４）は、ユニットＥでの説明にあるように、屈曲部の上方区間（２３ａ）の最上部分に位置していることが好ましい。弁Ｉ（２４）はまた、下方区間（２３ｂ）に配置してもよい。上方先端（２２）が上方弁Ｉ（２４）の高さよりも上、または、上流マイクロキャビティ（４）の最上部分（７）の高さよりも上に在る場合には、弁Ｉ（２４）は、これら高さのうち関連するものの下に配置されるか、あるいは、ユニットの使用時に上流マイクロキャビティ（４）内の裏面メニスカス上に液体を追加することで十分な静水圧が作られることが好ましい。一般に、弁Ｉ（２４）は、液体出口Ｉ（６）に関連した高さ、即ち、例えばマイクロ管Ｉ（１７）の上方屈曲部（肘）の上方区間（２３ａ）の一部としての、入口端部（１６）（＝液体出口Ｉ（６））と上方先端（２２）との間の約２５％以上の最上部分の高さに配置される。この間隔内における弁の好ましい関連位置はさらに高い、例えば入口端部（１６）と上方先端（２２）の間の５０％以上または７５％以上の最上部分にあることが好ましい。これについては、他の関連位置についても挙げているユニットＢ、Ｃ、ＥとユニットＡ〜Ｃ、Ｅの使用態様とをさらに参照できる。
【００６６】
ユニット内の毛管弁、例えば弁Ｉ（２４）は、一般に、この分野で周知の原理に従った化学および／または幾何学的内面特徴の変化に基づく。この変化は、マイクロ管の断面寸法の急激な増加または減少（横方向の変化）、および／または、親水性マイクロ管の内面の非濡れ性の急激な上昇であってもよい。いずれの場合も、変化は流れの方向に向かう。この変化は一般には局所的（破壊）であり、例えば、親水性の流路に生じた非濡れ性／疎水性の表面破壊である。これについては「マイクロ流体装置の概略（General about Microfluidic Devices）」、さらにこれに参照されている背景技術および文献を参照できる。弁Ｉ（２４）は、本明細書中の、ユニットＣ、Ｅの部分で定義しているフィンガ弁であることが好ましい。
【００６７】
マイクロ管内に弁Ｉが設けられており、特に弁Ｉがフィンガ弁である場合には、マイクロ管Ｉ（１７）は、弁Ｉ（２４）の上流に追加の毛管弁（２５）を含むことができる。これについてはさらにユニットＤを参照できる。ユニットＥで説明するように上流マイクロキャビティが別個のマイクロキャビティである変形例では、このタイプの追加の弁（２５）は、マイクロ管Ｉを通過して液体位相から分離される材料によって弁Ｉ（２４）が汚染されるおよび／または目詰まりを起こす危険を低減する。これについてはユニットＤ、Ｅを参照できる。
【００６８】
上流マイクロキャビティ（４）の断面範囲は、マイクロ管Ｉ（１７）内においてよりも液体出口Ｉ（６）の上流における方が、因数≧１、例えば≧２、または≧５、または≧１０を持って大きいことが好ましい。弁Ｉの上流におけるマイクロ管Ｉの断面範囲は弁の下流の断面範囲よりも、因数≧１、例えば≧２、または≧５、または≧１０をもって大きいことが好ましい。このような間隔は、弁Ｉが、ユニットＣで説明するフィンガ弁の形状をした毛管停止機能である場合には特に当てはまる。
【００６９】
特に、液体内のより高密度の材料を低密度の材料から分離するためにマイクロキャビティ（４）を使用する場合には、以降のユニットＥで説明しているように、上流マイクロキャビティ（４）を液体出口Ｉ（６）によって下方部分（４ｂ）と上方部分（４ａ）に分割することができる。典型的なケースでは、下方部分（４ｂ）は、上流マイクロキャビティ（４）の総容量の≧１０％、例えば≧２５％、または≧５０％、または≧７０％、または≧８０％を構成することができる。各部分の正確な相対容量は、液体出口から排出する位相の相対容量によって決定される。これについてはユニットＥを参照できる。
【００７０】
一般に、上流マイクロキャビティは液体出口Ｉ（６）の高さに向かって（または出力部（６）自体に向かって）先細りしているため、この高さにおける断面範囲は液体出口Ｉ（６）の上流における最大断面範囲よりも小さい。上流マイクロキャビティ（４）が上方部分と下方部分（４ａ、４ｂ）に分離される場合、一般に、マイクロキャビティ（４）に狭窄部が設けられて上方部分（４ａ）と下方部分（４ｂ）が画定される。この狭窄部は本質的には液体出口Ｉ（６）と同じ高さにあり、一般には、この高さに向かう上方および／または下方部分の先細りによって画定される。この変形例における先細り／狭窄は、液体出口Ｉ（６）における断面範囲が、上方および下方部分の一方または両方、好ましくは上方部分（４ａ）の最大断面範囲よりも小さいことを意味する。先細りは液体入口Ｉ（５）に向かっていてもよい。これに関するさらなる説明については以降およびユニットＥの説明を参照できる。
【００７１】
下方部分（４ｂ）（設けられている場合）は、この部分（４ｂ）に入った液体によって押し出された空気を排出させるためだけの目的で周囲大気内に開口した１つ以上の出口（１４）と連通している。このタイプの排出口のために装置表面に設けた開口部（ポート）（１４）は、上流マイクロキャビティ（４）の液体出口（５）よりも高い位置、また一般には、同じマイクロキャビティの関連する流入ポート（９）よりも高い位置に配置されることが好ましい。関連する装置表面の開口部が上流マイクロキャビティの液体入口の高さよりも低い位置にある場合には、このタイプの出口（１つ以上）（１４）に関連した毛管停止機能（下流端部）（１５ａ）を設けることができる。上流マイクロキャビティ（４）の上方部分（４ａ）は容量測定マイクロキャビティとして使用することができる。これについては以降を参照できる。下方部分（４ｂ）の通気機能に関連した毛管停止機能（１５ａ）が液体出口Ｉ（６）よりも低い位置に配置されている場合、上述の容量測定の精密度が増す傾向にある。さらなる詳細についてはユニットＤを参照できる。
【００７２】
下方部分（４ｂ）（設けられている場合）は、液体出口Ｉから上方部分の内容物を排出して空にした後に下方部分から材料を排出するための別個の液体出口Ｉ’（図示せず）を設けていてもよい。この場合、液体出口Ｉ’ は液体出口Ｉよりも下に位置する。
【００７３】
下方部分（４ｂ）用の出口に関連した毛管停止機能（１５ａ）は、例えば毛管弁または毛管通気孔（好ましくはユニットＣで説明したフィンガ通気孔）の形式の非閉鎖型であることが好ましい。これは、国際公開公報第０２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）の例えばユニット１２と比較することができる。
【００７４】
上流マイクロキャビティ（４）の総容量は、最上部分（７）の高さ（一般には液体入口Ｉ（５））と、最下部分の高さ、一般には液体出口Ｉ（６）との間に保持できる最大液体容量である。
【００７５】
機能ユニットＡはさらに、液体入口ＩＩを設けた下流マイクロキャビティＩＩ（２０）を備えており、液体入口ＩＩはマイクロキャビティＩ（１７）の出口端部と流体連通している。一般にマイクロキャビティ（２０）は、例えば以下に示すような出口を１つ以上備えている：
ａ）  液体排出配列ＩＩ。この配列は、マイクロキャビティＩＩ（２０）の液体出口ＩＩ（３２）と、排出マイクロ管ＩＩ（３５）を備え、これの内部において、マイクロキャビティから排出される材料の搬送の制御を行う。および／または、
ｂ）  １つ以上の通気機能。
【００７６】
配列ＩＩの搬送制御機能は、微粒子材料、例えば圧縮多孔床の粒子がマイクロキャビティＩＩ（２０）から逃げないように狭窄部（３３）を液体出口ＩＩ（３２）に配置したり、および／または配列ＩＩ内に液体流規制部を含める、および／または弁ＩＩ、一般には毛管弁を含めることで達成される。弁ＩＩは、マイクロ管ＩＩ（３５）内の、一般には液体出口ＩＩ（３２）に配置されている。多孔床（３４）の形式の流れ規制部を、マイクロキャビティ内、好ましくはこれの出口端部に配置できる（国際公開公報第０２０７５３１２号  ジャイロスＡＢ）。流れ規制部はまた、マイクロ管ＩＩ（３５）の設計の、例えば長くおよび／または狭い（国際公開公報第０３０２４５９８号  ジャイロスＡＢ）といった固有のものであってもよいし、および／または、粗い内面、多孔性プラグ、支柱、その他のように、妨害された流れを支持する他の特徴を含めることによって設けられてもよい。下流マイクロキャビティ（２０）はまた、１つ以上の通気機能と一致できる、あるいは一致できない１つ以上の追加の液体入口（５１、５２、５３）を設けていてもよい。これら１つ、２つもしくはこれ以上の追加の入口のそれぞれは、流入配列の一部であっても、そうでなくてもよく、この流入配列は、マイクロチャンネル構造１つにつき独立しているか、もしくは複数のマイクロチャンネル構造に共通しており、また、以降のマイクロ流体装置の概略でさらに説明しているように、マイクロチャンネル構造１つにつき、容量測定マイクロキャビティを具備した容量確定ユニットを提供する。
【００７７】
液体出口ＩＩ（３２）は一般に下流マイクロキャビティ（２０）の最下部分に配置されるが、最下部分と最上部分の間の中間の高さに配置して、下流マイクロキャビティを上方部分と下方部分に分割することもできる。この変形例では、下方部分は弁ＩＩ’ を備えた別個の液体出口ＩＩ’ を備えていてもよい。下流マイクロキャビティの液体入口、液体出口、弁、上方および下方部分、その他の設計は、上流マイクロキャビティについて上述したとおりであってもよい。
【００７８】
液体入口ＩＩ（２１）は、液体出口ＩＩ（３２）、ＩＩ’（設けられている場合のみ）のいずれよりも回転軸（３）に接近している。
【００７９】
液体出口ＩＩ（３２）は、例えば以降のユニットＦで定義しているように、検出ユニットと下流液体連通していてもよい。この液体出口の間には、上述で定義しているようなマイクロ管ＩＩ（３５）が設けられている。
【００８０】
上記の説明、マイクロ流体装置の概要、背景技術、これらの部分において参照した刊行物で述べているように、弁ＩＩと、さらに、もしあれば弁ＩＩ’とは受動弁であることが好ましい。これ以外のタイプの非閉鎖弁を使用することもできる。下流マイクロキャビティ（２０）上の液体出口に関連したこれら弁のうち１つ以上は、ユニットＣで説明したフィンガ弁であってもよい。
【００８１】
多孔床（３４）の形式の流れ規制部は、一般に下流マイクロキャビティ（２０）の液体出口（３２）の最下部に関連している。このタイプのベッドは、一般に、ベッドを通過する液体分別部分内に存在している反応物または汚染物質と相互作用する固体相として使用される。一般に、ベッドは多孔性のモノリシックプラグ形式であるか、または多孔性または非多孔性粒子の圧迫床である。反応物および汚染物質との相互作用は、ベッドの固体相材料に固着した反応物を介して起こる。これ以外のタイプの流れ規制は、一般に、マイクロキャビティ（２０）と、これに内設されている多孔床とを介して制御された流量が得られるように使用される。これにより、マイクロキャビティを通過する液体分別部分の流れ条件下で滞留時間を制御することが可能になり、したがって、マイクロキャビティ内（壁、多孔床、その他）に固着した反応物と、通過する反応物（国際公開公報第０２０７５３１２号（ジャイロスＡＢ）および国際公開公報第０３０２４５９８号（ジャイロスＡＢ））との間の接触時間を制御することも可能になる。「制御された滞留時間」という用語は、国際公開公報第０２０７５３１２号および国際公開公報第０３０２４５９８号で説明されているものと同じ意味で同時使用される、１つまたは２つのマイクロ構造（同一の装置）内の関連するマイクロキャビティについて、滞留時間が本質的に等しいことを含む。
【００８２】
マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）と出口端部（１８）の間の半径距離は以下の半径距離の差の≧１００％、例えば≧２００％、または≧５００％、または１０００％であることが好ましい：
ａ）  液体入口ＩＩ（２１）と、下流マイクロキャビティ（２０）に関連した最下液体出口（３２）または毛管弁または流れ規制部との間の半径距離の差。または、
ｂ）  下流マイクロキャビティ内の上方液位と、下流マイクロキャビティ（２０）に関連した最下液体排出弁（３２）または毛管弁または流れ規制部との半径距離の差。
【００８３】
これは、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）と出口端部（１８）の間の半径距離の差が、（ａ）または（ｂ）で定義した、例えば≧２５％または≧５０％または≧７５％といった≧１０％の差よりも短くなることを除外しない。（ｂ）の「上方液位」（＝上方液位ＩＩ）という用語は、所望の液体容量が上流マイクロキャビティ（４）から下流マイクロキャビティ（２０）まで搬送された後の、下流マイクロキャビティ（２０）内の液位を意味する。
【００８４】
下流マイクロキャビティ（２０）の高さの半分以下の容量は、マイクロキャビティの総容量の≧５０％、例えば≧６０％、または≧７５％であってもよい。
【００８５】
上流マイクロキャビティ（４）と同じ方法で、下流マイクロキャビティ（２０）も狭窄および／または先細りしていてもよい。
【００８６】
両方のマイクロキャビティ（４、２０）が先細りしている場合には、関連する流出部／入口の内壁のうち少なくとも１つ、２つまたはこれ以上が、先細りによって、搬送方向に対して鋭角（β＜９０°）を形成していることを意味する。この角度（β）は、例えば２０〜４０°、２５〜３５°のように１０〜５０°の間隔内にあることが好ましく、また、約３０°が好ましい。これらの間隔は純粋な通気出口にも適用できる。液体出口と純粋な通気出口に関して言えば、マイクロキャビティを液体で充填する最中の気泡の形成が先細りによって阻止される。
【００８７】
マイクロキャビティ（４、２０）が、入口／出口（５／６、３２）に関連した狭窄部および／または先細りを有する場合には、マイクロキャビティまたはこれの上方部分（４ａ）および／または下方部分（４ｂ）の最大断面範囲は、一般に、例えば≧１．２５、または≧１．５、または≧３．０、または≧５．０といった因数＞１に関連した出口／入口の高さにおける断面範囲よりも広い。
【００８８】
上流マイクロキャビティ（４）および／または下流マイクロキャビティ（２０）の上方部分（設けられている場合のみ）は、例えば国際公開公報第０２０７４４３８号または国際公開公報第０３０１８１９８号（両方ともジャイロスＡＢ）で略述されているタイプのような容量画定ユニットの一部であってもよい。
【００８９】
上流マイクロキャビティ（４）の場合には、前段落は、流入マイクロ管（８ａ）が、液体入口Ｉ（５）と同じ高さに溢出開口部（１０）を有することを意味する。この溢出開口部（１０）は、一般に、上流マイクロキャビティ（４）の液体出口（１つ以上 ）に関連していてもよい弁（１５ａ、１５ｂ、２４、２５）の上または下で終端した、下方に向かう溢出（１１）マイクロ管と接続している。上流マイクロキャビティ（４）の最上部分は、溢出開口部（１０）の高さで狭窄している、および／または、この高さに向かって先細りしている、即ち、同様に液体入口Ｉ（５）の高さにて、および／または、この高さに向かって先細りしていることが好ましい。これについてはさらに国際公開公報第０２０７４４３８号、国際公開公報第０２０１８１９８号（両方ともジャイロスＡＢ）を参照できる。
【００９０】
下流マイクロキャビティ（２０）はまた、容量画定機能（図示せず）備えていてもよい。これはマイクロキャビティが以下を有することを意味する：
ａ）  第１液体出口。これは溢出開口部であり、マイクロキャビティを上方部分と下方部分に分割する。第１液体出口はさらに第１出口と第１弁を設けている、第１出口は、溢出開口部に直接接続され、これの出口端部が下方に向かう溢出マイクロ管として設計されている。第１弁は、液体出口および／またはマイクロキャビティの下方部分の弁の高さよりも上または下にあってもよい。
【００９１】
ｂ）  第２液体出口。これはｉ）マイクロキャビティの下方部分にあり、ｉｉ）マイクロチャンネル構造の下流部分と下流液体連通している第２排出マイクロ管の入口端部に接続しており、ｉｉｉ）第２液体出口および／または第２マイクロ管内にある第２弁と関連している。
【００９２】
この設計では、マイクロキャビティの下方部分は容量測定マイクロキャビティと関連し、第１液体出口は図中の液体出口ＩＩ（３２）と関連している。第２液体出口はこの図面の変形例には示されていない。第１および第２弁のような弁は一般に非閉鎖弁であり、例えば、本明細書の他の部分で考慮しているように設計されていることが好ましい毛管弁であってもよい。
【００９３】
狭窄部および先細りは、上流マイクロキャビティ内の関連部分について略述したとおりである。これについては上述と、さらにユニットＥを参照できる。
【００９４】
この革新的な装置のマイクロチャンネル構造は、上流ユニットの下流マイクロキャビティが、最も近い下流ユニットの上流マイクロキャビティと液体連通できるように相互に連続結合した少なくとも２つのユニットを備えていてもよい。この連続結合したユニットは、上流ユニットの上流または下流マイクロキャビティにおいて、これに関連する下流ユニットのマイクロキャビティと同じ動作が行われない点で異なっていてもよい。上流ユニットの下流マイクロキャビティは、これに最も近い下流ユニットの上流マイクロキャビティと一致することができる。２つの連続ユニットの上流および下流マイクロキャビティが一致しない場合には、これらの間に他の機能ユニットを挿入することができる。
【００９５】
上流マイクロキャビティ（４）は以下を備えていてもよい：ａ）混合および／または希釈機能。この場合は、一般に、マイクロキャビティ上に２つまたはこれ以上の液体入口が設けられている。ｂ）以降のユニットＥで述べるように、高密度の材料からこれよりも密度の低い材料を分離する機能。ｃ）細胞または細胞の一部、酵素反応、親和性反応、その他が関与する反応の中から選択された１つ以上の生化学反応を実行する機能。上流マイクロキャビティ（４）の機能は、下流マイクロキャビティ（２０）と同じ機能（上述を参照）の中から選択でき、下流マイクロキャビティ（２０）についてはこの逆が当てはまる。２つのマイクロキャビティの機能は、各内部で何が実行されるかによって異なる。上流マイクロキャビティ（４）は、下流マイクロキャビティ（２０）について上述した流入配列の一部である１つ、２つ、３つ、またはこれ以上の入口を装備していてもよい。
【００９６】
マイクロキャビティが、上で挙げたタイプの反応を実行するように設計されている場合には、これらの反応は、溶解した反応物どうしの間、および／または、１つ以上の溶解した反応物と、これに関係するマイクロキャビティ内の固体相に関連した反応物／複数の反応物との間にある。上流マイクロキャビティが、上記およびユニットＥで説明したような分離または分留機能を備えている場合には、下流マイクロキャビティに反応が生じる。この内容で使用している「溶解した反応物」という用語は、懸濁した反応物、例えば細胞あるいは細胞の一部、マイクロキャビティ内に保持された懸濁している微粒子固体相に固着した反応物、その他を含む。用語「保持された」とは、反応の最中、また、反応中に存在する液体を少なくとも部分的に除去した後に、マイクロキャビティ内に固体相が維持された状態を意味する。一般に、こうした固体相は、マイクロキャビティの下流端部、および／または、例えばマイクロ管Ｉ、ＩＩ、ＩＩ’のような排出マイクロ管内に配置された、内壁、例えば多孔性モノリスのような多孔床、粒子の充填ベッドである。多孔床が出口に関連している場合には、この出口に関連した別個の弁機能はない。マイクロキャビティ内で反応が生じる可能性は、同じマイクロキャビティまたは上流マイクロキャビティ（設けられている場合）内での事前段階における混合および／または希釈の実行と組み合わせられる。
【００９７】
ユニットＡに関連した本発明の１つの態様はマイクロ流体装置の利用方法であり、この方法ではマイクロ構造は革新的なユニットＡを備えている。この方法は以下のステップを備える。
【００９８】
ｉ）  マイクロ流体装置（１）を提供するステップ。この装置には、上で定義したとおりのユニットＡを備えたマイクロチャンネル構造（２）が内蔵されており、上記ユニットの上流マイクロキャビティは上方液位Ｉまで液体で充填されている。即ち、マイクロ管Ｉ（１７）の上方液体レベルでは裏面メニスカスによって、弁Ｉ（２４）では正面メニスカスによって充填されている。
【００９９】
ｉｉ）  回転軸（３）の周囲で装置（１）を或る回転速度で回転させることで、正面メニスカスを、弁Ｉ（２４）を通過できるように移動させるステップ。
【０１００】
ｉｉｉ）  正面メニスカスがマイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）に向かって下流へ移動する状態で、液体プラグが弁Ｉ（２４）からマイクロ管Ｉ（１７）内に連続して延びることができるように回転速度を調整し、これにより、裏面メニスカスがマイクロ管Ｉ（１７）内に移り、可能であればこの内部を通ることができるようにして、マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部を介して液体を上流マイクロキャビティ（４）から排出することにより、マイクロキャビティ（４）を液体入口Ｉ（５）まで空にするステップ。
【０１０１】
マイクロキャビティ（４）が下方第１部分（４ｂ）を有する場合には、マイクロキャビティ内の液体出口（６）の高さに新たなメニスカスが作成される。マイクロ管Ｉが、上方液体レベルＩよりも上にある上方先端（２２）を備え、弁Ｉ（２４）が上方先端（即ち、上方液位Ｉの下）の上流に位置決めされている場合には、連続「（ｉｉ）と（ｉｉｉ）」は以下のステップを備える：
（ｉｉ．ａ）  装置を回転させることで正面メニスカスを弁Ｉ（２４）へと移動し、正面メニスカスに弁を通過させるステップ。
【０１０２】
（ｉｉ．ｂ）  正面および裏面メニスカスが同じ高さに並ぶように、回転によって液体を平衡状態に保つステップ。
【０１０３】
（ｉｉ．ｃ）  正面メニスカスにて毛管力が遠心力よりも大きくなるように、可能であれば必要に応じて回転を停止して、正面メニスカスが裏面メニスカスの高さ以下になるまで上方先端（２２）への毛管液搬送を可能にすることにより回転速度を調整するステップ。
【０１０４】
（ｉｉｉ’）  マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）から液体を排出することで、上流マイクロキャビティ（４）を液体出口Ｉ（６）の高さにまで空にするステップ。
【０１０５】
ステップ（ｉｉ．ｂ）の最中、回転速度が、制限するものが主にマイクロ流体装置の材料の性質だけの状態で大きく増加する。これにより、上流マイクロキャビティ内で、より軽量の材料から上方および下方位相までの低密度の材料の非常に効率的な遠心力ベースの分留が達成される。あるいはステップ（ｉｉｉ）、（ｉｉｉ’）は、必ずしも弁Ｉから液体プラグが連続して形成される必要のない液体搬送を備えていてもよい。
【０１０６】
１つ以上のステップにおいて、駆動プラグの高さ（正面メニスカスと裏面メニスカスの間）が延びる際に、回転速度／遠心力が連続低下、または低下する。これにより、化流マイクロキャビティ（２０）の液体出口ＩＩ（３２）からの望ましくないおよび／または未制御の液体搬送の危険が低下する。この危険は、下流マイクロキャビティ（２０）へ搬送された液体により生じた液位／静水圧の増加によって生じる。理想的なケースでは、ユニットＡの回転速度と設計は相互に適合され、搬送の後半の少なくとも一部の実行中に、下流マイクロキャビティ内の液体の高さが、上流マイクロキャビティ（４）およびマイクロ管Ｉ（１８）内の駆動液位の合計よりも、例えば≦０．７５、≦０．５、≦０．２５、≦０．１というように因子Ｆ≦１で低くなる。理想的なケースでは、搬送時全体にかけてこの条件が満たされることが望ましい。この実行ステップ（ｉｉｉ）および／または（ｉｉｉ’）の方法は次の場合に支持される：
ａ）  上流マイクロキャビティ（４）の高さが下流マイクロキャビティ（２０）の高さよりも、例えば≧１．５、≧３、≧５、≧１０というように因子Ｆ’≧１で高くなる場合。
【０１０７】
ｂ）  下流マイクロキャビティ（２０）の例えば高さ６０％未満の最大断面範囲が、上流マイクロキャビティ（４）の最大断面範囲よりも大きい場合。
【０１０８】
ｃ）  下流マイクロキャビティの容量が上流マイクロキャビティ（４）の容量よりも、例えば≧１．５、≧２、≧５といったように因子Ｆ”≧１で大きい場合。
【０１０９】
これにより、上流マイクロキャビティ（４）の高さは、最上部（７）の高さと、例えば液体出口Ｉ（６）のような毛管弁を備えた最下液体出口の高さとの間にあると考えられる。これに従えば、下流マイクロキャビティ（２０）の高さは、液体入口ＩＩ（２１）の高さと、例えば液体出口ＩＩ（３２）のような毛管弁を備えた最下液体出口との間にあると考えられる。これは、上流マイクロキャビティの高さが下流マイクロキャビティの高さ未満であってもよい場合、Ｆ’＜１、例えば≦０．７５、≦０．５０、≦０．２５である場合を除外しない。先の説明のいずれかの部分、およびユニットＢ、Ｃ、Ｄの部分で説明したように、マイクロ管Ｉ内に上方先端がある場合には、ユニットＡのこの部分の本発明の態様も支持される。
【０１１０】
異なるステップで必要とされる実回転速度（回転プログラム）は複雑な形で多数の因子によって異なり、また、一般に実処理プロトコルが実施される前に決定される。ステップ（ｉｉｉ）および（ｉｉｉ’）の場合は、比較的高い回転速度でステップを開始し、次に或るステップで、回転速度を因子≧０．１０、例えば≧０．２０またはこれ以上にて低減させ、その後、数ステップかけて、または連続的により滑らかに低減させることで、回転速度を連続的に低減することが常に有利である。回転速度の連続的な低減は、ユニットが、上述した毛管弁が関連した下流マイクロキャビティ（２０）を備えている場合に特に有利である。
【０１１１】
上流マイクロキャビティ（４）またはこれの上流部分（４ｂ）は、上流マイクロキャビティの液体入口Ｉ（５）の高さにおいて結合した溢出マイクロ管（１１）を有する容量画定ユニットの容量測定マイクロキャビティであってもよい。このケースでは、ステップ（ｉ）は以下を備える：
ａ）  上流マイクロキャビティ（４）内に過剰な液体を提供する。マイクロキャビティ（４ａ〜４ｂ）が満たされて、過剰液体が溢出マイクロ管（１１）内に配置され、これの内部の溢出弁（１５ｂ）へ落ちて流入マイクロ管（８ａ）へ移動するステップ。
【０１１２】
ｂ）  液体が上流マイクロキャビティ内に残っている間に、液体を溢出マイクロ管（１１）および排出マイクロ管（８ａ）へ強制的に移動させ、溢出弁（１５ｂ）から排出させる速度にて、装置を回転軸周囲で回転させるステップ。
【０１１３】
この回転速度は、弁Ｉ（２４）（さらに、設けられている場合には弁Ｉ’（２５））から液体を排出させるのに必要な速度よりも低い。これは、溢出マイクロ管（１１）内の弁（１５ｂ）が、上流マイクロキャビティに関連した他の液体排出弁（２４、さらに、設けられている場合には２５）よりも弱く設計されているためである。これについては、例えば国際公開公報第０２０７５３１２号、国際公開公報第０２０７５７７５号、国際公開公報第０４０８３１０８号（全てジャイロスＡＢ）その他を参照できる。これはまた、ステップ（ｉｉ．ｂ）後の背面メニスカスが上流マイクロキャビティ（４）の液体流入／排出開口部（５、１０）よりも下にあってもよいことを意味する。
【０１１４】
上述した、液体出口Ｉ（５）が上流マイクロキャビティ（４）を上方部分（４ａ）と下方部分（４ｂ）に分割するユニットＡの変形例を、このユニットを含んでいる装置を回転軸周囲で回転させて、より高密度の材料とより低密度の材料（軽量な材料）を含有した液体を、より軽量の材料を含有した上方位相と、より高密度の材料を含有した下方位相とに分離するために使用することも可能である。実際の２つの位相への分離は、上述のステップ（ｉｉ．ｂ）の最中に回転によって最も効率的に実行される。ステップ（ｉｉ．ｂ）とは即ち、マイクロ管Ｉ（１７）が、上流マイクロキャビティ（４）内の上方液位Ｉよりも上（図示せず）にあり、弁Ｉ（２４）が先端の上流と上方液位Ｉの下とに配置された上方先端（２２）を備えている状態である。ユニットＡの他の変形例では、２つの位相への実際の分離はステップ（ｉ）と（ｉｉ）の間において、液体を弁Ｉ（２４）を通過させるのに必要な回転速度よりも低いが、ステップ（ｉ）で使用される回転速度よりも高い速度で、また多くの場合、ステップ（ｉｉｉ）で使用されるものよりも高い回転速度で装置を回転させることで実行される。この方法変形例では、マイクロ管Ｉ（１７）は、上方液位Ｉよりも下の上方先端（２２）を有し、この先端（２２）の上流、および上方液位Ｉよりも下の高さに弁Ｉ（２４）が配置されていることが好ましい。この段落で説明している遠心分離は、（１）溶解した反応物を、微粒子携帯の懸濁した固体相に固着した反応物によって反応させることで反応混合物と、（２）細胞培養浮遊物、細胞ホモジェネート、全血、その他といった細胞または細胞の一部を含有したサンプル。これについては、ユニットＥの説明および使用も参照できる。
【０１１５】
Ｂ．  上向きマイクロ管内の毛管弁を具備した機能ユニット
このユニットは、入口端部（１６）および出口端部（１８）と、さらに両端部の間の毛管弁Ｉとを設けた液体搬送マイクロ管Ｉ（１７）を備えている。
【０１１６】
特徴的な特性は、マイクロ管Ｉ（１７）が、これの一部または全長にかけて延びた、上向き区間（２３ａ）を備えていることである。好ましい変形例では、毛管弁Ｉ（２４）はこの上向き区間（２３ａ）内にある。
【０１１７】
この革新的なマイクロ管は、マイクロ流体装置（１）内のマイクロチャンネル構造（２）の一部である。この装置、マイクロチャンネル構造、ユニットは、回転軸（３）周囲で回転することで、例えば、弁Ｉ（２４）の上流側に隣接した液体分別部分を、弁を通過し、さらに、弁Ｉ（２４）の下流にあたる構造物の部分内へ搬送され、ここで処理されるように移動させる力、例えば遠心力および／または静水圧を作成できるように設計されている。例えば非回転状況または低速度回転状況時に、また特に液体分別部分あるいはこれの表面メニスカスを下方高さから上方高さへ、および／またはマイクロチャンネル構造の液体流入ポート（ポート＝装置表面に設けた開口部）から第１弁位置へ搬送するために、自己吸引形態の毛管力を搬送の補助として用いることができる。またこのユニットをマイクロ流体装置内に設けて、上述した以外の力が、弁Ｉを介した液体の搬送、および／または、マイクロチャンネル構造の異なる部品内あるいは部品間での液体の搬送に利用されるようにしてもよい。このような上述以外の力には地球の重力などがある。
【０１１８】
マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）は出口端部（１８）よりも高い位置にあり、いくつかの変形例では、より高い位置にある出口端部とより低い位置にある入口端部とが逆であってもよい場合を除外していない。
【０１１９】
マイクロ管Ｉ（１７）は連続的に上方に向いているか、あるいは、連続的に上方または下向き互い違いの２つまたはこれ以上の区間を含んでいてもよい。入口端部（１６）および／または出口端部（１８）は、上向き区間、下向き区間、水平区間の一部であってもよい。用語「水平」は、区間全体が一定の高さにあることを意味し、遠心分離機ベースのシステムの場合には、これは、セクションの中心を通る半径に対して接線／直交方向に向いた直線を含んだ、本質的に一定の半径距離（弧状）にあることを意味する。水平区間の角度長さが在る場合には、弧度≦π／２０、≦π／４０、≦π／８０となる。「連続的に上向き」、「連続的に下向き」は、区間が「水平な」伸張（＝区間の一部）を設けていてもよいことを含む。水平区間は上方区間と下方区間の間に在る。隣り合った上方および下向き区間（２３ａ、２３ｂ）の間には、恐らくは上方先端（２２）または下方先端と共に上方または下方屈曲部（「肘」）をそれぞれ形成する水平区間が設けられている。好ましい変形例では、マイクロ管Ｉ（２４）は上方屈曲部の形状をしており、この上方屈曲部は、出口端部（１８）の上または下の高さに入口端部（１６）を設け、これら端部の一方または両方における水平区間と共に形成されている。
【０１２０】
ユニットＢの毛管弁Ｉと他の毛管弁は、ユニットＡのものと同タイプのものであってもよい。これについてはユニットＡ、マイクロ流体装置の概要、背景技術、さらに本明細書中のこれらの部分で引用した刊行物を参照できる。好ましい実施形態では、毛管弁ＩはユニットＣで定義したフィンガ弁である。
【０１２１】
毛管弁Ｉ（２４）は、上方区間（２３ａ）の上方または（もしあれば）水平伸張部分の中、および／または、入口端部（１６）と同じまたはこれよりも高い位置に配置されていることが好ましい。この上方区間（２３ａ）は、上方先端を設けた上方屈曲部と、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）よりも低い位置にある出口端部（１８）との一部であってもよい。マイクロ管Ｉ（１７）が下向き区間を含んでいる、例えば入口端部（１６）よりも低い高さに出口Ｉ（１８）を含んでいる場合には、毛管弁Ｉ（２４）を下向き区間内の、入口端部（１６）の高さよりも上または下に配置することができる。
【０１２２】
また、毛管弁Ｉ（２４）がマイクロ管（１７）内に位置している場合には、マイクロ管Ｉ（１７）は、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）に１つ以上の追加の毛管弁、例えば弁（２５）を備えていてもよい。これについてはユニットＤ、さらにユニットＡ、ユニットＣも参照できる。
【０１２３】
マイクロ管（１７）の入口端部（１６）は、以下に示す上流マイクロキャビティＩ（４）に接続することができる：
ａ）  例えばユニットＡ、ユニットＥで説明したタイプの分離マイクロキャビティ。
【０１２４】
ｂ）  測定された分別部分の下流搬送を制御するために使用される、液体出口に関連した弁Ｉに対応している弁を設けた、例えばユニットＡ、国際公開公報第０２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）で説明されているタイプの容量測定マイクロキャビティ（４ａ）。
【０１２５】
ｃ）  混合および／または反応マイクロキャビティといった液体保持マイクロキャビティ。こうした液体保持マイクロキャビティは、例えば国際公開公報第２００３０１８１９８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第２００５０９４９７６号（ジャイロスＡＢ）、ＰＣＴ／ＳＥ２００５／００１８８７、さらに、Ｇｙｒｏｓ  Ｐａｔｅｎｔ  ＡＢの名義で２００５年１２月１２日に提出された、タイトル「マイクロ流体検定およびマイクロ流体装置（Microfluidic Assays and Microfluidic Devices）」のＵＳ  ＳＮ  １１／？？？？？で提案されているタイプのものであり、１つ、２つまたはこれ以上の入口が、流入機能と、マイクロキャビティと、液体出口に設けた弁（弁Ｉに関連）との間の弁の有無に関係なく機能するタイプのものである。
【０１２６】
ｄ）  国際公開公報第０２０７５３１２号で説明されているタイプの反応マイクロキャビティ。このタイプは、それぞれが弁と関連していてもいなくてもよい１つ以上の液体入口と、マイクロキャビティおよび／または液体入口内の弁を通る液体の流れを制御する流れ規制部に関連している液体出口とを有する。
【０１２７】
ｅ）  その他。
【０１２８】
一般的な保持マイクロキャビティについては、例えば国際公開公報第０３０１８１９８号（ジャイロスＡＢ）に説明されている。流れ規制手段は、狭く比較的長い排出マイクロ管、多孔床、反応マイクロキャビティ内の膜、その他を含んでいる。これについては、国際公開公報第０２０７５３１２号（ジャイロスＡＢ）と、国際公開公報第０３０２４５９８号（ジャイロスＡＢ）を参照できる。毛管弁は、例えば本明細書に記載の革新的なタイプのフィンガ弁や、反応マイクロキャビティ、分離マイクロキャビティ、混合マイクロキャビティの排出機能に好ましい。
【０１２９】
あるいはマイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）は、ａ）液体搬送を目的とする他のマイクロ管の２つまたはこれ以上の入口端部および／または出口端部を備えた、分岐型マイクロ管の一部であるか、または、ｂ）マイクロチャンネル構造の液体流入ポート（即ち、ユニットを含む機械構造を含んだ装置の表面の開口部）に直接または間接的に接続していてもよい。
【０１３０】
ユニットＡ、Ｅで述べているように、さらに、マイクロ管Ｉ（１７）がマイクロキャビティＩＩ（２０）の液体流入機能の一部であるという条件付きで前出の段落での上流マイクロキャビティ（４）で述べているように、マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）は、反応マイクロキャビティ、分離マイクロキャビティ、容量画定ユニット／容量測定マイクロキャビティ、その他であってもよい下流マイクロキャビティＩＩ（２０）に直接接続していてもよい。
【０１３１】
あるいはマイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）は、ａ）液体搬送を目的とした他のマイクロ管の２つまたはこれ以上の入口端部および／または出口端部を備えた分岐型マイクロ管の一部であるか、または、ｂ）マイクロチャンネル構造液体排出ポート（即ち、ユニットを含む機械構造を含んだ装置の表面の開口部）に直接または間接的に接続していてもよい。
【０１３２】
ユニットＢに関する１つの革新的な態様は、このユニットを備え、マイクロ流体装置内に設けられているマイクロチャンネル構造内で液体を搬送する方法である。この方法は次のステップを備えている：
ｉ）  ユニットＢを備えたマイクロチャンネル構造（２）が内蔵されているマイクロ流体装置を提供するステップ。ユニットＢは、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）に接続した上流マイクロキャビティ（４）と、マイクロ管Ｉ（１７）内の毛管弁Ｉ（２４）の上流に位置した０、１つ、２つまたはこれ以上の毛管弁と、マイクロ管Ｉ（１７）内の毛管弁における液体の分別部分の正面メニスカスと、一般に弁Ｉ（２４）よりも上に位置している入口端部（１６）の上流に配置された裏面メニスカスとを設けている。
【０１３３】
ｉｉ）  液体分別部分に駆動力を付加し、毛管弁Ｉ（２４）にて正面メニスカスを停止させることで、正面メニスカスを、毛管弁Ｉ（２４）の上流にあるマイクロ管Ｉ（１７）の毛管弁にかけて連続的に移動させるステップ。このステップは、マイクロ管Ｉ（１７）内の毛管弁Ｉ（２４）の上流に１つ以上の毛管弁が設けられている場合のみ実行されるという条件が付く。
【０１３４】
ｉｉｉ）  
ａ）  上流毛管弁Ｉ（２４）内に毛管弁がない（即ち、毛管弁Ｉがマイクロ管Ｉ内の第１毛管弁である）場合にはステップ（ｉ）の後に、
ｂ）  マイクロ管Ｉ内に上記１つ以上の毛管弁が設けられている場合にはステップ（ｉｉ）の後に、
正面メニスカスを毛管弁にかけて移動させる際に分別部分に十分な駆動力を付加することで、正面メニスカスを毛管弁Ｉ（２４）にかけて移動させるステップ。
【０１３５】
ｉｖ）  分別部分に十分な駆動力を付加して、これを少なくとも毛管弁Ｉへ運ぶことにより、分別部分の少なくとも一部を、マイクロ管Ｉ（１７）の、毛管弁Ｉ（２４）の下流に当たる部分、また一般にマイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）の下流にあたる部分へ移動させるステップ。
【０１３６】
ステップ（ｉ）の背面メニスカスは、概して、正面メニスカスと同じ分別部分のメニスカスである。背面メニスカスは、一般に上流マイクロキャビティ（４）（設けられている場合）内に在る。最も一般的な変形例では、マイクロ管Ｉ（１７）内の毛管弁Ｉ（２４）の上流に毛管弁はない。こうした毛管弁（１つ以上）がある場合には、これらの１つがマイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）に配置されていることが好ましい。
【０１３７】
好ましい変形例はさらに、ステップ（１）で提供されたマイクロ管装置（１）が回転軸（３）周囲で回転され、これにより、回転中に構造内で作られた静水圧と組み合わさった遠心力が、正面メニスカスを押圧してマイクロ管Ｉ（１７）内の毛管弁（１つ以上）にかけて移動させ、弁（ステップ（ｉｉ））間における、および毛管弁Ｉ（２４）（ステップｉｖ）後の下流搬送を可能にする駆動力を作り出せることを包括する。静水圧との組み合わせは、例えばマイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）を包括する、上向き区間（２３ａ）に配置された弁（１つ以上）にとって重要である。１つの弁を通過した後、次の毛管弁に到達するために、あるいは、ステップ（ｉｖ）にあるようにマイクロ管Ｉ（１７）内の最後の毛管弁を通過した後の下流搬送を行うために、毛管力を遠心力の代替物および／または補助として使用することが可能である。後者の下流搬送は、上向き区間（２３ａ）が、初期の背面メニスカスよりも上、あるいは、例えば上流マイクロキャビティ（４）の最上部分（７）というように上流マイクロキャビティ（４）内の上方液体レベルＩよりも上に位置した上方先端（２２）を有する上向き屈曲部の一部である場合には特に適合する。これについてはユニットＡを参照できる。
【０１３８】
方法態様の特定の変形例では、マイクロ管Ｉ（１７）は上向き屈曲部と、この屈曲部の上向き区間（２３ａ）内の弁Ｉ（２４）とを有する。そのため、正面メニスカスによって弁Ｉ（２４）から下向き区間内へ連続した液体プラグを形成することが有利である。この下向き区間は、例えば、上流マイクロキャビティ（４）内の背面メニスカスの高さよりも下、および／または、屈曲部の最上部分（２２）の上方液位Ｉよりも下、および／または、マイクロ管Ｉの入口端部（１６）の高さよりも下（＝上流マイクロ管（４）の液体出口（６））である。この液体プラグが搬送を補助することで、正面メニスカスがマイクロ管Ｉ（１７）の最上高さ／上方先端（２２）を通過した後に回転速度を低減することができる。詳細についてはユニットAを参照できる。
【０１３９】
ユニットＣ。毛管停止機能（フィンガ弁、フィンガ通気部など）
このユニットは、入口端部（１６）と出口端部（１８）と毛管停止機能とを設けたマイクロ管Ｉ（１７）を備えている。マイクロ管Ｉ（１７）は、これの設計と、マイクロチャンネル構造内における位置とに応じて、液体搬送用マイクロ管または通気用マイクロ管として使用できる。
【０１４０】
マイクロ管Ｉ（１７）の分割部分（４６）は、幾何表面特徴の急激な変化を含んでいることにより毛管停止機能（２４）を画定する。この変化には、断面寸法の急激な変化（横方向の変化。図示せず）、および／または化学表面特徴における濡れ性の急激な増加がある。この変化および／または増加は、分割部分）４６）がマイクロ管Ｉ全体またはこれの一部を包括する特定の長さを有しているという意味で、一般にマイクロチャンネル表面の局所（４４aまたは４４ｂ）で生じる。そのため、この分割部分内には、マイクロ管Ｉの端部が全く包括されない、または一端または両端が包括される。これは、非濡れ特徴の増加の場合には、背景技術、マイクロ流体装置の概略、本明細書中のこれらの部分で参照した刊行物に記載されているように、マイクロ管の内壁の少なくとも１つ、２つまたはこれ以上がこのタイプの変化を備えていることを意味する。
【０１４１】
マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）は、出口端部（１８）よりも高い位置にあり、これは、いくつかの変形例において、より高い位置の出口端部（１８）とより低い位置の入口端部（１６）が逆であってもよい場合を除外しない。
【０１４２】
このユニットの毛管停止機能の主な用途は次の２つである：ａ）気体／空気の流入および排出のみを目的とした通気部、ｂ）マイクロ管を通って搬送された液体の停止／流動弁。用途（ａ）は、出口端部（１８）が空気／気体のみと接触する一方で、マイクロ管Ｉの入口端部（１６）が液体と接触することを意図したものである。用途（ｂ）は、両端部が液体と連続的および／または随伴的に接触することを意図している。
【０１４３】
特徴的特性として、分割部分の少なくとも１部が２つまたはこれ以上のマイクロチャンネル（フィンガ）（４２）に分割されており、したがって、本発明による毛管停止機能（２４）がフィンガ弁またはフィンガ通気部であることが挙げられる。表面特徴の変化によって画定された内面範囲がマイクロチャンネル（４２）内に位置しているか、または、マイクロチャンネル（４２）の入口（４５）および／または出口（４３）に隣接している、あるいはこれらを被覆している。幾何表面特徴の急激な変化には、例えば、マイクロチャンネル（４２）の入口端部（４５）または出口端部（４３）によって画定された横断面寸法の急激な変化が含まれる。非濡れ性（４４ａ）が増加した内面範囲は、マイクロチャンネル（４２）の入口端部（４５）および／または出口端部（４３）にて開始および／または終端していてよく、および／または、完全にマイクロチャンネル内に含まれている、および／またはマイクロチャンネル（４２）の入口端部（４５）と出口端部（４３）の一方（４４ｂ）または両方を被覆していてもよい。またこの非濡れ性が増加した範囲は、例えば、マイクロチャンネルの入口端部に１つの副範囲、出口端部に別の１つの副範囲というように、同一の停止機能に関連した２つまたはこれ以上の副範囲に細分することができる。マイクロチャンネルのこうした２つの副範囲の間の内面は一般に濡れ可能である。入口（４５）のみまたは出口のみに隣接する、またはこれを被覆し、対向する両端は、親水性に維持することで利点が得られることが多い（以下を参照）。
【０１４４】
上記の革新的な毛管停止機能（２４）で定義した分割部分（４６）は以下において延びている：
ａ）  マイクロチャンネル（４２）の上流端部（４５）の最上流部分と、非濡れ性表面範囲（４４ａまたは４４ｂ）の上流端部（４７）との間。
【０１４５】
ｂ）  マイクロチャンネル（４２）の下流端部（４３）の最下流部分と、非濡れ性表面範囲（４４ａまたは４４ｂ）の下流端部（４８）との間。
【０１４６】
一般に、マイクロチャンネル（４２）の数は２本、３本、４本、５本、６本またはこれ以上であり、上方制限部は１５個、２０個、３０個、４０個またはこれ以上である。本発明による毛管停止機能内のマイクロチャンネルのうち少なくとも２つは、以下の意味において機能的に等しい：ａ）機能が純粋に換気のみである場合には、いずれのマイクロチャンネルからも液体が通過しない、ｂ）機能が停止／流動弁である場合には、平行した（実際には、使用時にマイクロチャンネル間を前進するのに許容される時間変化は０秒から最大で１５秒であるため本質的に平行している）マイクロチャンネルのうち少なくとも２本、例えば全てを液体が通過できる。これには、それぞれのマイクロチャンネル（４２）が、本質的に、長さ、湾曲、さらに奥行・幅・範囲などの断面寸法、縦方向への変化その他から選択した特徴の１つ以上に関連して同形状でなければならないことが含まれる。したがって、フィンガタイプの毛管停止機能のマイクロチャンネル（４２）は、従来の多孔性プラグ、床、膜、フィルタのように方向のスペクトルおよび交差を持ったランダムな孔でないという意味において明確であり十分に画定されている。
【０１４７】
変化した表面特徴の範囲は、例えば、マイクロ管Ｉの入口端部（１６）の開始時、これの前後、および／または、出口端部（１８）の終了時、これの前後に、マイクロ管Ｉ（１７）を部分的または完全に被覆することができる。
【０１４８】
マイクロチャンネル（４２）の長さ、奥行、幅は、とりわけ弁または通気である停止機能、マイクロチャンネルの前および／または後のマイクロ管の断面寸法の大きさおよび形状、それぞれのマイクロチャンネルの断面寸法、マイクロチャンネルの前または後の望ましい流量、遠心分離機ベースの装置の回転速度を含む望ましい駆動力、装置上の位置、製造技術などに依存する。
【０１４９】
それぞれのマイクロチャンネル（４２）の長さは、２本またはこれ以上、例えば全部について異なっていても等しくてもよい。マイクロチャンネルの典型的な長さは≧０．１であり、例えば≧０．５、≧０．７５、≧１、≧３、≧５、≧１０であってよく、および／または、マイクロチャンネルの幅および奥行の最も長いものの≦１０２倍、≦１０３倍、≦１０４倍、≦１０５倍である。マイクロチャンネルの長さに沿って幅と奥行が変化する場合には、最も長い幅および奥行を比較する。絶対値において、典型的な長さは≧５μｍの間隔内、例えば≧１０μｍ、≧５０μｍ、≧１００μｍ、≧５００μｍ、≧１０００μｍ、≧３０００μｍ、および／または、≦５００００μｍの間隔内、例えば≦２５０００μｍ、≦１００００μｍ、≦５０００μｍ、≦１０００μｍであってもよい。
【０１５０】
奥行および／または幅は、２本またはこれ以上、例えば全部のマイクロチャンネル（４２）について異なっていても等しくてもよい。絶対値において、典型的な奥行および／または幅は≧１μｍであり、例えば≧５μｍ、≧１０μｍ、≧２０μｍ、≧５０μｍであってよく、および／または、≦５００μｍであり、例えば≦２００μｍ、≦１００μｍ、≦５０μｍ、≦２０μｍであってもよい。
【０１５１】
マイクロチャンネル（４２）がマイクロ管Ｉよりも短い場合には、上流端部（４５）および／または下流端部（４３）におけるマイクロチャンネル（４２）のオープンな断面範囲（Ａｓｕｍ）の合計は、分割部分の直前および／または直後のマイクロ管（４２）のオープンな断面範囲（Ａｂｅｆｏｒｅ、Ａａｆｔｅｒ）と等しい、またはこれよりも大きいあるいは小さい。一般に、Ａｓｕｍ／Ａｂｅｆｏｒｅ（および／またはＡｓｕｍ／Ａａｆｔｅｒ）の比率は≧１の間隔内にあり、例えば≧２、≧５、≧１０であってよく、および／または≦１の間隔内にあり、例えば≦０．５、≦０．２、≦０．１であってもよい。特定の位置において奥行および／または幅が異なる場合には、この間隔はその位置における最大奥行と最大幅を参照する。台形または三角形の断面と比較する。
【０１５２】
ユニットＣの弁の変形例では、ユニットＡ、Ｂ、Ｅで記載しているように、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）および／または出口端部（１８）は分岐部の一部であるか、またはマイクロキャビティに接続している。あるいは、入口端部（１６）を、同一のマイクロ管の、排出ポートと類似した流入ポートおよび出口端部に直接または間接的に接続してもよい。原則的には、本明細書の他の部分で参照したとおりの任意の機能の組み合わせは、本発明によるフィンガ弁を適切な適合後に備えたマイクロ管Ｉに関連していてもよい。
【０１５３】
ユニットＣの通気部の変形例では（図示せず）、マイクロ管Ｉの入口端部は、液体を収容するマイクロキャビティ、または液体の搬送に使用するマイクロ管に直接結合している。これにより、マイクロ管Ｉの出口端部が、恐らくは１またはこれ以上の空気／気体マイクロ管を介して、および／または、同じマイクロチャンネル構造の他の部分、あるいは同一のマイクロ流体装置上の他のマイクロチャンネル構造の部分により、周囲の空気と直接または間接的に連通できるようになる。この他の部分も、空気／気体用のマイクロキャビティ／マイクロ管として考慮される。革新的なフィンガ通気機能は、マイクロ管Ｉの入口端部に配置されることが好ましく、またあるいは、マイクロ管Ｉは、上記位置に配置された追加の毛管停止機能を備えている。この追加の毛管停止機能はフィンガ換気部であっても、そうでなくてもよい。
【０１５４】
マイクロ管Ｉ（１７）はフィンガ機能（２４）の下流または上流に位置していてよく、このフィンガ機能（２４）は、この機能の反対側においてよりも断面範囲が大きいまたは小さい区間を有しており、また、フィンガ機能の上流よりも下流においてこの断面範囲が小さいことが好ましい。これは、フィンガ機能がフィンガ弁である場合に特に当てはまる。これについてはユニットＡと比較できる。
【０１５５】
マイクロ管Ｉ（１７）は、１つ以上の追加の毛管弁を含んでいてもよい。これら追加の弁のうち１つ（２５）は、本明細書の他の革新的なユニット（特にユニットＤ）について説明したように、フィンガ弁（２４）の上流に配置されることが好ましく、さらに入口端部（１６）に位置することが好ましい。これら追加の弁のうち１つは、背景技術、マイクロ流体装置の概要、本明細書中の他の部分で参照している刊行物に記載されているタイプのフィンガ弁あるいは毛管弁であってもよい。
【０１５６】
革新的なフィンガ弁が以下のとおりである場合には、興味深いフィンガ弁を達成できる：
ａ）  マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１６）に、典型的にはマイクロ管Ｉの入口端部（１６）から出口端部（１８）へ延びた形で配置されている（区間（４６）＝マイクロ管（１７））場合。
【０１５７】
ｂ）  非濡れ性範囲（４３ａ）がマイクロチャンネル（４２）の上流端部（４７）に隣接している、あるいはこれを被覆しているが、同一のマイクロチャンネルの下流端部（４８）には隣接しても、被覆してもおらず、また、マイクロチャンネルの下流端部が、マイクロ管Ｉ／マイクロチャンネルのこの端部からマイクロチャンネル内部を選択的に湿らすことができる手段と流体連通している場合。
【０１５８】
特に好ましい（ａ）の変形例では、弁Ｉ（＝区間）とマイクロ管Ｉが一致し、また、弁Ｉ／マイクロ管Ｉの入口端部が上流マイクロキャビティに直接取り付けられており、弁Ｉ／マイクロ管Ｉの出口端部が下流マイクロキャビティに直接取り付けられている。これらマイクロキャビティの両方を、ユニットＡの上流マイクロキャビティ（４）および下流マイクロキャビティ（２０）について概略したとおりに選択することができる。これについては上述を参照できる。
【０１５９】
上述の変形例（ｂ）で、用語「選択的に濡らす手段」とは：ａ）マイクロ管Ｉの出口端部と流体連通している濡れ入口を有する下流マイクロキャビティを含み、さらに、ｂ）マイクロ管Ｉの出口端部が、内部においてマイクロチャンネルの下流端部に別個に提供することができるマイクロ管の端部を備えた分岐部分の一部であることを含む。このタイプの湿れ手段を介して液体を提供する場合、液体は親水性のマイクロチャンネル内の非濡れ部分にまで吸引される。このタイプの弁の場合、液体圧力が増加することによって、液体がこの弁を下流方向へ突破でき、さらに、反応マイクロキャビティ、混合室、さらにこれ以外の圧力下で液体を保持する保持マイクロキャビティの出口端部内で使用するように適合できることが予想される。多様なマイクロキャビティについてはマイクロ流体装置の概略を参照できる。
【０１６０】
ユニットＣのマイクロ管Ｉ（１７）は、ユニットＢの部分で説明した１つ以上の上方区間（２３ａ）を設けていてよく、これら上方区間の少なくとも１つにはフィンガ弁（２４）が内蔵されていることが好ましい。上方区間（２３ａ）は、本明細書の他の部分で説明したように、上方屈曲部の一部であってもよい。マイクロ管Ｉは、ユニットＡ〜Ｂで説明したように、これ以外の形状であってもよい。
【０１６１】
ユニットＣに関連した本発明の１つの態様は、このユニットを備えたマイクロチャンネル構造が内蔵されたマイクロ流体装置を利用する方法である。この方法は、液体をユニットＣの毛管停止機能にかけて搬送する方法である。この方法は以下のステップを備える：
ｉ）  マイクロチャンネル構造が内蔵されたマイクロ流体装置を提供するステップ。このマイクロチャンネル構造はユニットＣを備え、ユニットＣは、上で定義したとおり、毛管停止機能（２４）の上流位置における液体の分別部分の正面メニスカスと、入口端部（１６）の上流、および毛管停止機能（２４）の高さよりも上に位置した裏面メニスカスとを設けている。
【０１６２】
ｉｉ）  駆動力を付加して正面メニスカスを以下のとおり移動させるステップ：
ａ）  機能が弁である場合には、恐らくはまず停止機能において正面メニスカスを停止し、その後移動を再開させることで、毛管停止機能へ、またこれにかけて移動させるステップ。
【０１６３】
ｂ）  機能が通気部である場合はこの機能へ移動させるステップ。
【０１６４】
ステップ（ｉ）では、裏面メニスカスは表面メニスカスと同一の分別部分のメニスカスである。また一般に、裏面メニスカスは上流マイクロキャビティ（４）（設けられている場合）内に存在する。
【０１６５】
ステップ（ｉ）、（ｉｉ）での駆動力は、分別部分の裏面メニスカスに印加された空気／気体の過剰圧力または静水圧、あるいは遠心力などであってもよい。毛管停止機能（２４）への搬送／移動にも毛管力を利用できる。毛管停止機能（２４）を通過するには駆動力を活発に増加させる必要があり、これは、この場合適切でない毛管力を除外した、初期移動の時と同じ複数の力から駆動力を選択できることを意味している。装置が遠心力を利用すするように設計されている場合には、回転を増加することが好ましい。ステップ（ｉｉ）の後、ステップ（ｉｉ）以外の駆動力、または力の組み合わせを使用して、分別部分またはこれの一部をさらに下流のマイクロチャンネル構造内へ移動させることができる。遠心力は例えば、毛管力および／または静水圧で代用および／または補助することが可能である。フィンガ弁がユニットＡ〜Ｆのいずれかに結合している、またはこれの一部である場合には、ステップ（ｉ）、（ｉｉ）は関連する方法のステップの要求に適合される。
【０１６６】
ユニットＤ  保護された毛管弁ユニット
このユニットは、入口端部（１６）と出口端部（１８）を設けた液体搬送マイクロ管（１７）を備え、また毛管弁Ｉ（２４）を備えている。
【０１６７】
マイクロ管が１つ以上の追加の毛管弁（２５）を備えていることが特徴特性である。毛管弁Ｉ（２４）は典型的にはユニットＣで定義されたフィンガ弁であり、弁Ｉの上流に１つ以上の追加の弁が配置されていることが好ましい。また、追加の毛管弁はフィンガ弁であるか、あるいは本明細書中の他の部分、背景技術、マイクロ流体装置の概要、これらの部分で参照した刊行物において他のユニットに関連して述べたタイプの弁であってもよい。追加の弁（２５）のうち１つは、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）に配置されることが好ましい。この場合には、次に弁Ｉ（２４）をマイクロ管内に配置するという条件が付く。
【０１６８】
革新的なマイクロ管Ｉ（１７）は、ユニットＡ〜Ｃ、Ｅ〜Ｆで説明したものと同じタイプのマイクロ流体装置内に設けられたマイクロチャンネル構造の一部である。
【０１６９】
マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）は典型的には出口端部（１８）よりも上に位置しており、この場合、いくつかの変形例では、より高い位置にある出口端部（１８）とより低い位置にある入口端部（１６）が逆になっていてもよいことを除外しない。
【０１７０】
ユニットＢ、Ｃで説明したように、マイクロ管Ｉ（１７）は、１つ以上の上方区間（２３ａ）、および／または１つ以上の下方区間（２３ｂ）、および／または１つ以上の水平区間、１つ以上の上方屈曲部、１つ以上の下方屈曲部、上方先端（１つ以上）（２２）などを含んでいてもよい。これらの部分の内部、最も一般的には上方屈曲部の上方または下方区間内に、例えばフィンガ弁の形状をした毛管弁Ｉを、各特定のケース望ましい機能毎に相当の注意をもって設けてもよい。詳細についてはユニットＢ、Ｃを参照できる。
【０１７１】
ユニットＤでは、マイクロ管（１７）の入口端部（１６）または出口端部（１８）は、ユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｅで説明しているように、分岐部の一部であるか、またはマイクロキャビティに接続している。マイクロ管Ｉの入口端部（１６）は、流入ポートおよび出口端部（１８）、排出ポートに直接または間接的に接続していてもよい。原則的に、適切な適合が行われる場合には、参照した機能の任意の組み合わせはユニットＤのマイクロ管Ｉに関連していてもよい。
【０１７２】
ユニットＤの１つの本発明による態様は、ユニットＤを備えたマイクロチャンネル構造内で液体を搬送する方法である。この方法は、ユニットＢ、Ｃが上述したとおりの２つまたはこれ以上の毛管弁を備えている場合には、これらのユニットにも適用できる。この方法は以下のステップを備える：
ｉ）  ユニットＤを含むマイクロチャンネル構造を含んだマイクロ流体部を提供するステップ；
ｉｉ）  毛管弁の最上流に隣接した液体分別部分（＝弁１、弁１における正面メニスカス）を提供するステップ；
ｉｉｉ）  駆動力を増加することにより、また、恐らくはメニスカスが弁１を通過した後に駆動力を低減することで、次の毛管弁（弁２）でメニスカスを停止させることにより、弁１にかけて分別部分またはこれの一部（正面メニスカス）を移動させるステップ；
ｉｖ）  駆動力を増加することにより、また、恐らくはメニスカスが弁２を通過した後に駆動力を低減することで、次の毛管弁（弁３）（設けられている場合）でメニスカスを停止させることにより、弁２にかけてメニスカスを移動させるステップ；
ｖ）  メニスカスがマイクロ管Ｉの全ての毛管弁を通過するまでステップ（ｉｉｉ）、（ｉｖ）を繰り返すステップ；
ｖｉ）  メニスカスをマイクロ管Ｉの出口端部を通って移動させるステップ。
【０１７３】
またこの方法では、背面メニスカスが、ユニットＢ、Ｃの方法態様について説明したとおりに配置される。
【０１７４】
マイクロ管（自己吸引型）の親水性により、メニスカスがそれぞれの毛管弁を通過した後に駆動力が低減される。即ち、弁どうしの間の毛管搬送（通過）に部分的または全体的に依存することができる。
【０１７５】
好ましい変形例では、装置は、これの回転によって得た遠心力を使用するように適合されている。駆動力を増加させることは回転の増加を意味する。本明細書で説明しているユニットＤを他の任意のユニットに組み込んだ変形例では、上述の方法を、これらユニットの方法に適合することが可能である。
【０１７６】
本明細書の他のユニットについての部分で説明しているように、マイクロ管Ｉ（１７）は最大で２つの毛管弁（２５、２４）を備えており、このうち最も上流にあるもの（２５）が毛管非フィンガ弁で、入口端部（１６）に配置されていることが好ましく、次の弁（２４）は毛管フィンガ弁であることが好ましい。
【０１７７】
好ましい変形例では、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）が、マイクロ管Ｉと搬送経路の間の交差部分を画定しており、この搬送経路内では、毛管弁の効率を低下させる可能性のある材料を含有し、第１毛管弁の下流に位置している液体が搬送され、マイクロ管の入口端部をバイパスすることで経路の下流部分へ流れられるようになる。これらの下流部分は、マイクロ管Ｉ内に分岐している経路の下流部分とは一致しない。これについてはユニットＡ〜Ｅの変形例についての説明を参照できる。これらの説明では、恐らく設けられている上流マイクロキャビティ（４）が下方部分（４ｂ）を有し、この下方部分（４ｂ）が、例えば目詰まりや吸収によって毛管弁に害を及ぼす可能性のある材料を搬送する搬送経路の下流部分に関連している。害を及ぼす材料の典型的なものは、本発明による問題解決の部分と、特定のユニットの部分において説明されている。
【０１７８】
ユニットＥ  一般に微粒子材料を含有した位相から一般に液体位相である上方位相を分離するユニット
このユニットは以下を備えている：
ｄ）  液体入口Ｉ（５）と液体出口Ｉ（６）を設けた分離マイクロキャビティ（４）。液体入口Ｉ（５）は液体出口Ｉ（６）よりも高い位置にある。
【０１７９】
ｅ）  液体出口Ｉ（６）に直接接続した入口端部（１６）と、これ（および液体出口Ｉ）よりも低い位置にある出口端部（１８）とを有する液体搬送マイクロ管Ｉ（１７）。
【０１８０】
分離マイクロキャビティはユニットＡ内の上流マイクロキャビティに関連している。液体出口Ｉ（６）は、分離マイクロキャビティ（４）の最下部分（８）の高さと頂部（７）（最上部分）の高さの間の中間に配置されており、マイクロキャビティ（４）の下方部分（４ｂ）と上方部分（４ａ）を画定している。
【０１８１】
分離マイクロキャビティ（４）は所定の液体容量を保持することができ、これにより、内部に上方液位Ｉが画定される。この上方液位はマイクロキャビティの最上部分（７）の高さと等しいかこれよりも低く、また、液体出口Ｉ（６）の高さよりも高い。
【０１８２】
このユニットが一部をなすマイクロチャンネル構造を含んだマイクロ流体装置は、回転軸周囲で回転することで、高密度の材料と軽量の材料を含有した液体を上方位相と下方位相に分離し、液体出口Ｉ（６）とマイクロ管Ｉ（１７）を介してこの上方位相をマイクロチャンネル構造の下方部分へ排出するように設計されている。下流部分への排出には、回転によって作られた遠心力、および／または回転中にマイクロチャンネル構造内に蓄積した静水圧、および／または毛管力を利用する。例えば動電力といったこれ以外の力を、上で挙げたばかりの力の１つ以上と組み合わせて使用することも可能である。これについてはさらに「マイクロ流体装置の概要」を参照できる。
【０１８３】
このユニットの特徴特性は以下のとおりである。
【０１８４】
ａ）  マイクロ管Ｉ（１７）は弁Ｉ（２４）、好ましくは毛管弁Ｉに関連している。
【０１８５】
ｂ）  液体出口Ｉ（６）を通る流れの方向は上方に向いている。および／または、
ｃ）  液体出口Ｉ（６）は、分離マイクロキャビティ（４）の内壁の下方向きの屈曲部内に配置されている。および／または
ｄ）  マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）と隣り合っているマイクロ管部分は上方に向いている。
【０１８６】
弁Ｉ（２４）はマイクロ管Ｉの流入または出口端部（１６または１８）内部、またはこの位置に配置でき、現在のところ、殆どの変形例で、ユニットＣで説明したタイプのフィンガ弁が好ましいと見られている。多くの変形例において、マイクロ管Ｉの断面寸法は、例えば≧２、≧５、≧１０といった因数≧１をもって、弁Ｉの場合下流よりも上流において大きい。これは、弁Ｉがフィンガ弁であり、および／または、使用時にマイクロ管内に液体駆動高さ／プラグの産物が形成される場合には特に当てはまる。これについてはユニットＡ〜Ｃを参照できる。
【０１８７】
マイクロ管Ｉ（１７）は、入口端部（１６）（液体出口Ｉ（６））、またはマイクロ管の内部のいずれかに配置されていることが好ましい上方先端（２２）を典型的に有する（上方先端＝上向きの肘）。この上方先端（２２）は、分離マイクロキャビティ（４）の液体出口Ｉ（６）と同じ高さにあってよく、この場合、好ましい変形例ではマイクロ管Ｉは第１の短い水平区間を設け、次に、出口端部（１８）へ下方に向かう下向き区間を設けている。あるいは、上方先端（２２）は液体出口Ｉ（６）よりも上に位置していてよく、例えば分離マイクロキャビティ（４）の上方液位Ｉより上、さらには分離マイクロキャビティ（４）の頂部（７）よりも上にあってもよい。これら後者の変形例では、上方先端（２２）は、上向き区間（２３ａ）から開始し、区間どうしの間の継手部分が上方先端（２２）を画定している下向き区間（２３ｂ）へと続くマイクロ管Ｉ（１７）の変形例に含まれる。このタイプの上方先端では、上向き区間と下向き区間の間に水平区間を備えていてもよい。この段落で説明した変形例では、弁Ｉ（２４）は上方先端（２２）、また可能であればこれの上流（即ち、上流区間（２３ａ）内）、また上方液位Ｉの上下、例えば、入口端部（１６）と上方先端（２２）の間の高さの２５％以上の位置に配置されている。上流区間（２３ａ）内における弁の好ましい相対位置はこれよりもさらに高い、例えば入口端部（１６）と上方先端（２２）の間の高さの約５０％以上または７５％以上であることが好ましい。
【０１８８】
最も好ましい実施形態のうちの１つでは、弁Ｉ（２４）は上向き区間（２３ａ）内の、上方液位Ｉと上方先端（２２）の高さよりも下の位置に配置されている。マイクロキャビティ（４）を所定の液体容量で充填することで、背面メニスカスが上方液位Ｉに配置され、正面メニスカスがマイクロ管（１７）内の第１弁（これは例えば、本明細書中で説明したこれ以外の弁が存在していない場合には弁Ｉ（２４））に配置される。これに続く装置の回転によって、背面メニスカスと正面メニスカスが、弁Ｉ（２４）よりも上の同じ高さに平衡維持される。回転毛管力を遅速化させると、正面メニスカスが上方先端（２２）へ移動し、その後、高速度を再開すると、分離マイクロキャビティ（４）の上方部分（４ａ）の内容物が液体出口Ｉ（６）の高さにまで迅速に排出されて空になる。ユニットＡでは、正面メニスカスが下方へ移動して連続した液体プラグが維持される場合には、上方部分を空にしている最中に回転速度を低減できる。これには、分離マイクロキャビティ（４）とマイクロ管Ｉ（１７）の寸法、形状、内部容量などが正確に相互適合していることが好ましいことが含まれる。これについては、ユニットＡ〜Ｃの説明と、他の相対位置が挙げられている関連した方法態様も参照できる。
【０１８９】
弁Ｉ（２４）はまた、上方先端の下流に配置してもよい。
【０１９０】
また、弁Ｉ（２４）が毛管フィンガ弁、あるいは目詰まりし易いか、使用の液体によって害を受けやすいタイプの弁である場合には特に、マイクロ管Ｉ（１７）は  弁Ｉ（２４）の上流に配置された弁（２５）を追加で含んでいてもよい。この追加の弁は、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）に配置され、使用の液体による害を受け難い弁として選択されることが好ましい。この変形例はまた、マイクロ管Ｉ（１７）が下向き屈曲部や、弁Ｉ（２４）の上流の位置において微粒子材料および液体の収集を促進する他の形状を含んでいる場合にも有効である。
【０１９１】
マイクロ管Ｉの別形状と、これの内部における弁の位置とについてはユニットＡ〜Ｄを参照できる。
【０１９２】
ユニット内の毛管弁、例えば弁Ｉ（２４）は、一般に、この分野で周知の原理に従ったユニットの疎水性流れ経路内における化学的および／または幾何学的な内面特徴変化に基づく。この変化は、マイクロ管の断面寸法内における急激な増加（横方向への変化）、および／または、マイクロ管の内面の非濡れ性の急激な増加であってよく、いずれの場合も変化は流れの方向に起こる。またこの変化は一般に局所的（破壊）であり、例えば、親水性である流れ経路における非濡れ性／疎水性の表面の破壊である。非濡れ性の内面は表面を粗くする、および／またはフッ化炭化水素基を露出させることができる。これについてはさらに、背景技術、マイクロ流体装置の概略、これらのタイトルの下で参照した刊行物を参照できる。
【０１９３】
液体出口Ｉ（６）から排出され始めた液体の流れは、液体出口Ｉ（６）における遠心力に関連して様々な方向に向かう。この流れの方向は、（ａ）上向き／内方成分（内方半径成分）を備える、または（ｂ）本質的に接線方向（水平方向）にあってもよい。したがって、液体出口Ｉ（６）における遠心力の方向に対する流れの方向は、代替形（ａ）では少なくとも部分的に遠心力に対向する方向、代替形（ｂ）では遠心力と本質的に直交する方向であってもよい。これは、液体出口Ｉにおける遠心力の方向に対する角度（α）として表され、代替形（ａ）では例えば９５°≦α≦２６５°のように、９０°≦α≦２７０°であってよく（対抗）、また、代替形（ｂ）では例えば９０°≦α≦９５°のように９０°≦α≦１００°であってよく、および／または、２６５°≦α≦２７０°のように、２６０°≦α≦２７０°（直交）であってもよい。
【０１９４】
液体出口Ｉ（６）における遠心力と液体出口Ｉ（６）周囲の内壁との間の角度（α’）は、代替形（ａ）では、例えば−９０°≦α’≦−５および／または５°≦α’≦９０°のように、−９０°≦α’≦０°および／または０°≦α’≦９０°であってよく、代替形（ｂ）では、例えば−５°≦α’≦５°のように−１０°≦α’≦１０°であってよく、または特にα’＝０°であってもよい。代替形（ｂ）における内壁の方向および／または関連する開口部の方向は、本質的に遠心力の方向と一致する。
【０１９５】
マイクロ管Ｉ（１７）の、分離マイクロキャビティ（４）の液体出口Ｉ（６）と隣り合っている部分は、この液体出口内における主な流れ方向の中から選択した方向と対抗する方向を有することが好ましいが、これら２つの流れは同じ方向でなくてもよい。
【０１９６】
上のユニットＡで説明したように、液体出口Ｉ（６）は、分離マイクロキャビティ（４）を下方部分（４ｂ）と上方部分（４ａ）に分離する。典型的なケースでは、下方部分（４ｂ）は、分離マイクロキャビティ（４）の総容量の≧１０％、例えば≧２５％、≧５０％、≧７０％、≧８０％を構成する。これら部分の正確な相対容量は、装置回転によりこれら部分が形成された後に得られた位相の相対容量によって決定される。多くの場合、下方部分（４ｂ）が少なくとも下方位相と同じ位相を有するべきであることが重要である。そのため、液体出口Ｉ（６）から排出される位相の下方面は、液位をこの下方面と液体出口Ｉ（６）の間に維持することで、この出口よりも低い位置になければならず、≧１０μｍ、≧５０μｍ、≧１００μｍ、≧２００μｍとなる。
【０１９７】
分離マイクロキャビティ（４）は、入口（５）および／または出口（６）の高さ、またはこの入口および出口自体に向かって先細りしていてもよい。先細りとは、対象の出口／入口における少なくとも１つ、２つまたはこれ以上の内壁が、先細り部を通る主な流れの方向と共に、または、回転軸から対象の出口へ向かう直線（半径）と共に鋭角（β＜９０°）を形成することを意味する。この角度（β）は、好ましくは１０〜６０°の間隔内、より好ましくは２５〜３５°といった２０〜４０°の間隔内にあり、また、約３０°を選択することが好ましい。これらの間隔は純粋な通気出口にも適用できる。先細りは、液体出口と純粋な通気出口に関連して、マイクロキャビティを液体で充填する最中に気泡の形成を阻止する。
【０１９８】
分離マイクロキャビティ（４）は液体出口（６）の高さにおいて狭窄していてもよい。この狭窄は、先の段落で説明した先細りによって画定できる。
【０１９９】
狭窄および／または先細りとは、マイクロキャビティの、またはこれの上方および／下方部分の最大断面範囲が、対象の出口／入口の高さにおける断面範囲よりも、因数＞１、例えば≧１．２５、≧１．５、≧３．０、≧５．０をもって大きいことを意味する。
【０２００】
好ましい設計では、上流マイクロキャビティ内の断面範囲は、マイクロ管Ｉ（１７）においてよりも液体出口Ｉ（６）の上流において、例えば因数≧１、例えば≧２、≧５、≧１０をもってより大きい。
【０２０１】
先細りと狭窄についてはユニットＡでさらに詳細に説明している。
【０２０２】
分離マイクロキャビティ（４）の下方部分（４ｂ）は、この部分に入ってきた液体によって押し出された空気を排気するためだけに周囲の空気内に開口した１つ以上の出口（１４）に連通している。装置表面に設けられた実際のこのタイプの排出用開口部（１４）（通気排出ポート）は、好ましくは液体入口Ｉ（５）よりも上に配置されており、さらに、この排出用開口部に関連している、最初に液体を導入するために装置表面に設けられた実際の流入開口部（９）（液体流流入ポート）よりも上に配置されている。装置表面に設けた関連する通気排出開口部（１４）が上流マイクロキャビティ（４）の液体入口（４）よりも低い位置にある場合には、上記タイプの出口（１つ以上）に関連して毛管停止機能（１５ａ）（下流端部）を設けることができる。これによって、分離マイクロキャビティ（４）は、Ｕ字型または下向きの屈曲マイクロキャビティを形成できるようになる。マイクロキャビティの下流部分（４ｂ）に複数の通気排出開口部（１４）がある場合には、この部分（４ｂ）を２つまたはこれ以上のフィンガに分割できる（フィンガマイクロキャビティ）。
【０２０３】
液体入口Ｉ（５）の高さに例えば溢出開口部（１０）を設けている場合には、上流マイクロキャビティ（４）の上方部分（４ｂ）を容量測定マイクロキャビティとして使用できる。これについては以下を参照できる。この測定は、液体出口Ｉ（５）よりも下に、説明したタイプの通気排出機能（１４）に関連した毛管停止機能（１５ａ）を設けている場合には、精密度が増すようである。毛管停止機能（１５ａ）は、ユニットＣで説明したフィンガ通気部であることが好ましい。これについてのさらなる説明はユニットＡを参照できる。
【０２０４】
下方部分（４ｂ）には、上方部分が液体出口Ｉ（図示せず）を介して空にされた後に、下方部分から材料を排出するための液体出口Ｉ’を有する。このケースでは、液体出口Ｉ’は液体出口Ｉよりも下にある。
【０２０５】
分離マイクロキャビティ（４）の上方部分（４ｂ）は容量画定ユニットの一部であってもよい。この容量画定ユニットは、例えば、ユニットＡの上流および下流マイクロキャビティについて略述した、あるいは、国際公開公報第０２０７４４３８号、国際公開公報第０３０１８１９８号（両方共ジャイロスＡＢ）で説明されているタイプのものであってもよい。これは、簡潔には、液体入口Ｉ（５）が、これと同じ高さに溢出開口部（１０）を設けた流入マイクロ管Ｉ（８ａ）に接続していることを意味する。溢出開口部（１０）は下方に向いた溢出マイクロ管（１１）に接続しており、この溢出マイクロ管（１１）は、流入マイクロ管から追加され余分となった液体を、装置を適切に回転させることで選択的に廃棄することができる。
【０２０６】
また上方部分（４ｂ）は、ユニットＡで示した１つ以上の追加の液体入口を含んでいてもよい。
【０２０７】
マイクロ管Ｉ（１７）の出口端部（１８）は、ユニットＡで示したタイプおよび機能の下流マイクロキャビティ（２０）に直接接続することができる。
【０２０８】
液体入口、出口、通気部、弁などと、これらの位置とを含む、マイクロ管Ｉ（１７）と分離マイクロキャビティ（４）の相対寸法を、ユニットＡで略述したように、マイクロ管Ｉ内に駆動プラグ高さを作成するように好ましく適合することができる。
【０２０９】
ユニットＥの本発明による態様はマイクロ流体方法をさらに備えており、この方法は、より高密度、および低密度の材料を含有した液体の分別部分を、低密度の上方位相と高密度の下方位相に遠心分留し、その後、分離の実行中に、上方搬送の少なくとも一部を同じマイクロチャンネル構造の下流部分へ搬送する。この方法は原則的にユニットＡで説明した方法の変形例であり、十分に回転させることで、分離後には原則的に下方位相のみに見られるようになる材料でマイクロ管Ｉを汚染することなく、上流マイクロキャビティ内の液体を高密度の下方位相と低密度の上方位相に遠心分留できるようにする。ユニットＤのこの方法態様は、下流へ搬送された上方分別部分を、例えば希釈のための混合、別の分別部分を含有した反応物との混合によりさらに処理するステップと、酵素検定プロトコル、親和性検定プロトコルなどのような検定プロトコルに含まれる生物反応を実行するステップとを含んでいる。これらの検定プロトコルには、異酵素検定プロトコル、サンドイッチ検定のような同種非競合検定プロトコル、異種競合検定プロトコルなど、また関連する同種反応および検定プロトコルが関係していてもよい。これらの検定プロトコルを実行することで、サンプル中の特徴付けされていない実体の特徴付け、例えば分析対象物質の総量の量的または質的決定を行うことができる。
【０２１０】
Ｆ．  検出ユニット
ユニットＦは、検出マイクロキャビティ（４９）が内蔵されたマイクロチャンネル構造の一部である。検出マイクロキャビティの上流方向には、液体（３５）を検出マイクロキャビティ（４９）へ搬送するための流入マイクロ管（搬送マイクロ管）が取り付けられている。検出マイクロキャビティは、検出マイクロキャビティ（４９）の上流にある検出マイクロキャビティ内または反応マイクロキャビティ（２０）内で起こった反応結果の検出に使用される。マイクロキャビティ間での、およびこれを介した液体の搬送には遠心力を使用している。この特徴特性では、検出マイクロキャビティ（４９）は検出マイクロ管を備えており、検出マイクロ管は入口部分（３６）、出口部分（３２）、さらにこれらの間の上向きまたは下向き蛇行部（３９）を設けている。
【０２１１】
図４に蛇行マイクロ管（３９）を示す。蛇行マイクロ管は複数の連続リターン（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８...）を備えており、さらに、蛇行部分に沿って隣接した２つの連続リターン（ｒ１、ｒ２；ｒ２、ｒ３；ｒ３、ｒ４；ｒ４、ｒ５...）の間に中間区間（ｒ１−２、ｒ２−３、ｒ３−４、ｒ４−５、ｒ５−６、ｒ６−７、ｒ７−８）を備えている。リターンと中間区間の縦位置は蛇行部分の縦方向（蛇行部分の主流方向）に向かって増加し、一方、リターンの横位置は緯度方向中心周囲で交互に配置されており、これは２つまたはこれ以上の連続リターンを備えた蛇行部の全体または一部において共通している。２つおきの中間区間内における流れ方向（＝区間の方向）（ｒ１−２、ｒ３−４、ｒ５−６、ｒ７−８、...またはｒ２−３、ｒ４−５、ｒ６−７、ｒ８−９...）は左方向または右方向のいずれかであり、一方、連続した２つの中間区間の各対（ｒ１−２、ｒ２−３；ｒ２−３、ｒ３−４；ｒ３−４、ｒ４−５；...）では、第１区間内における流れの方向は左方向または右方向であり、第２区間内における流れの方向はこれと反対（中間区間の交互の横方向）である。右左は蛇行部の主方向に対するものである。
【０２１２】
遠心力ベースのシステムにおいて、下向きおよび上向きの蛇行部とは、蛇行部を通る流れの主方向が、遠心力に向かう成分または遠心力に沿った成分のそれぞれを含んでいることを意味する。換言すれば、第１リターンは下向き蛇行部の最終リターンよりも高い位置にあり、上向き蛇行部の場合はこの反対となる。好ましいケースでは、下向きおよび上向き蛇行部は垂直であってよく、これは、蛇行部の主方向（縦方向）が遠心力の方向と一致することを意味する。上向きの垂直蛇行部を図示した図４を参照できる。
【０２１３】
優先権日付において、典型的な蛇行部は、上向き蛇行部の場合には１４５°≦γ≦２２５°の間隔にある角度γを遠心力と共に形成し、下向きの蛇行の場合には−４５°≦γ≦４５°の間隔にある角度γを形成する主流方向を設けている。垂直上向き蛇行部と垂直下向き蛇行部（γはそれぞれ１８０°、０°）に関連し、主に上向き蛇行部が好ましいが、これは上向き蛇行部が小型のマイクロチャンネル構造を容易に製造し易いためである。これについては図２、図４を比較できる。
【０２１４】
好ましい変形例では、蛇行部は２つ、３つ、４つ、５つまたはこれ以上のリターンを備えている。リターンの上限は異なっていてもよいが、典型的には≦５０、例えば≦２５または≦１０である。
【０２１５】
革新的な蛇行部の典型的な変形例では、それぞれの中間区間は伸張部を含み、この伸張部は別の区間の対応する伸張部と平行している。好ましい変形例ではこの平行関係は２つの区間ごとに生じており、さらに、図４に示すように各区間に平行関係が生じることが絶対的に好ましい。
【０２１６】
上向き方向の蛇行部では、連続リターン（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８...）の２つ毎のリターン（ｒ１、ｒ３、ｒ５、ｒ７、...またはｒ２、ｒ４、ｒ６、ｒ８...）、例えば各連続リターン（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８...）の高さ位置（＝縦位置）は、流れ方向に従って増加している。下向き方向の蛇行部では、高さ位置は、リターンの対応する組み合わせの流れ方向に従って減少している。これらのうち最も単純な変形例では、蛇行部に沿った増加／減少は、連続リターンの任意の対（ｒ１、ｒ２；ｒ２、ｒ３；ｒ３、ｒ４；ｒ４、ｒ５...）における第１リターンと第２リターンの間、あるいは、連続リターンの任意の３つ組（ｒ１、ｒ２、ｒ３；ｒ２、ｒ３、ｒ４；ｒ３、ｒ４、ｒ５...）における第１リターンと第３リターンの間で一定である。
【０２１７】
検出マイクロキャビティ（４９）は、２つまたはこれ以上の直列結合した同形状または異なる形状の、２つまたはこれ以上の蛇行部（図示せず）であってもよい。したがって、検出マイクロ管は３つ、４つまたはこれ以上の蛇行部を備えていてよく、この場合、これら蛇行部の上流蛇行部の下流端部は、これに最も近い下流蛇行部の上流端部と液体連通した状態にある。この液体連通は、結合マイクロ管部分を介している。隣り合った２つの蛇行部の縦方向は、例えば一方は下向きで他方は上向きというように異なっているか、あるいはこの反対であってもよい。このタイプの検出マイクロキャビティの場合、１つ、２つまたはこれ以上、あるいは全ての追加の蛇行部は典型的に下向きまたは上向きである。
【０２１８】
検出マイクロキャビティ（４９）は、反応結果を表す信号を検出できるセンサ（図示せず）と関連しているか、あるいは関連することが可能である。このセンサは、例えば蛍光法や化学発光法（生化学発光法、熱量測定法、比濁法、吸光度、その他を含む）のような分光法、熱量測定法、伝導測定法その他に基づいていてもよい。一般に、利用する感知原理は、検出マイクロ管の内壁と検出マイクロキャビティにおける装置外面との間の材料と適合する。これは、例えば、検出マイクロキャビティに関連した検出器（センサ）が信号を検出ために、透明または半透明な材料で構成することで得られる。したがって、この材料は、熱、および／またはＵＶ範囲、ＩＲ範囲、および／または可視範囲内の放射線のために透明または半透明であってもよい。また、多くの場合、材料はプラスチック材料であってもよい。
【０２１９】
検出マイクロキャビティ（４９）の上流、また、検出マイクロキャブティ（４９）と反応マイクロキャビティ（２０）の間の、例えば検出マイクロキャビティ内の測定によって反応が監視される部分に、正確な処理を行い、および／または検出マイクロキャビティに入る前の液体を搬送するための様々な機能を設けることができる。したがって、ａ）検出マイクロキャビティに危害を及ぼす可能性のある液体分別部分が検出マイクロキャビティを通過することを防止するルーティング機能、ｂ）液体から妨害物質を中和させる試薬を備えた反応室、ｂ）停止／流動弁、ｃ）反応マイクロキャビティを通過する液体の流れを妨げる流れ規制機能であってもよい。こうした多様な機能はこの分野で周知の機能であり、また、本明細書中でも説明または参照している。革新的なユニットにおける停止／流動弁の主な機能と、流れ規制機能とは、反応物間の適切な反応、および／または、マイクロチャンネル構造の上流部分と検出マイクロキャビティの間の搬送を含む他の処置間の適切な反応を安定させるためのものである。好ましい弁は、毛管弁のような非閉鎖弁である。流れ規制機能には、反応マイクロキャビティ内に配置された多孔床、膜、その他が含まれる。さらに、反応マイクロキャビティの下流にある狭くおよび／または長いマイクロ管も十分な流れ規制として機能する。流れ規制機能の内面は、多孔床と類似の方法で、所望の反応物（１つ以上）内で使用する１つ以上の不動化した反応物に対して固体相として機能することができる。この所望の反応物には、例えば、規制マイクロ管または多孔床の内面、膜、プラグ、その他がある。上で参照したタイプの固体相は、反応マイクロキャビティ（２０）の一部であることが好ましい。
【０２２０】
毛管弁のような非閉鎖弁については、背景技術、マイクロ流体装置の概略、本明細書のこれらの部分で参照した刊行物の下で説明している。とりわけ、国際公開公報第０２０７５３１２号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０２４５９８号（ジャイロスＡＢ）には、様々な流れ規制手段または機能が挙げられている。
【０２２１】
検出マイクロキャビティの上流にあるマイクロキャビティ（２０）は、様々な幾何学的形状をしていてもよい。断面寸法が変化しない、あるいは拡大部分（マイクロキャビティ）を設けた非分岐型のマイクロ管であってもよい。これは混合マイクロキャビティ、反応マイクロキャビティ、その他であってよく、あるいは、希釈を含む、マイクロキャビティ内の同量または異なる容量の２種またはこれ以上の液体分別部分の混合を行うための１つ、２つまたはこれ以上の液体入口を含んでいてもよい。少なくとも１つの分別部分は、反応／検出マイクロキャビティ（２０／４９）内で起こる反応（１つ以上）に使用される１つ以上の反応物を含有している。上流において、マイクロキャビティ（２０）の各液体入口は、入口ポートを備えた容量画定ユニットを、恐らくは入口配列内の１つ以上のマイクロ管用の容量画定ユニットを間に挟んで、液体入口配列に直接または間接的に結合している。例えば、国際公開公報第０２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０１８１９８号（ジャイロスＡＢ）を参照できる。
【０２２２】
ユニットＦは、マイクロ流体装置のマイクロチャンネル構造に見られ、回転軸周囲で回転して遠心力を作り出す。この遠心力は、液体をマイクロチャンネル構造の上流部分から検出キャビティ内を通って移動させる際に補助となる。この搬送は、主に、回転よって作り出された遠心力、および／または、回転中にマイクロチャンネル構造内に蓄積した静水圧、および／または毛管力（自己吸引）によって起こる。これについてはマイクロ流体装置の概略を参照できる。
【０２２３】
ユニットＦの本発明による部分はさらに、検出マイクロキャビティ（４９）内、および／または、同一のマイクロチャンネル構造（２）内の検出マイクロキャビティの上流にある反応マイクロキャビティ（２０）内で生じた反応の結果を溶液内で検出する方法を備えている。この方法は、
ａ）  ユニットＦを装備したマイクロチャンネル構造を備えたマイクロ流体装置を提供するステップを備え、
ｂ）  検出に必要な液体Ｉを検出マイクロキャビティ内へ搬送するステップをさらに備え、この搬送には、搬送に使用する遠心力を作り出すための装置の回転が含まれ、
ｃ）  検出マイクロキャビティ内で上記結果を検出するステップをさらに備える。
【０２２４】
好ましい変形例では、反応は処理プロトコルの一部であり、検出マイクロキャビティの蛇行部は、ステップ（ｉｉｉ）以前に液体ＩＩを収容している。ステップ（ｉｉｉ）では、液体Ｉが液体ＩＩに交換されるが、一般にこれらは相互に混合することはない。
【０２２５】
マイクロ流体装置の概略
マイクロ流体装置は、１つ、２つまたはこれ以上のマイクロチャンネル構造を備えた装置であり、これの内部において、例えば分析対象物質、試薬、生成物、サンプル、緩衝剤および／またはその他を含む多様な反応物を含有した、μｌ範囲内、一般にはナノリットル（ｎｌ）範囲内の１つ以上の液体分別部分の処理を行う。各マイクロチャンネル構造は、マイクロ流体装置内で行われるべき実験を実行するのに必要な機能を全て備えている。μｌ範囲内の液体分別部分の容量は≦１０００μｌであり、例えば≦１００μｌまたは≦１０μｌであってよく、５０００ｎｌの上端を設けたｎｌ範囲を含んでいる。この上端は、多くの場合、≦１０００ｎｌの容量、例えば≦５００ｎｌ、≦１００ｎｌに関連している。ｎｌ範囲はピコリットル（ｐｌ）範囲を含む。マイクロチャンネル構造は、断面寸法が≦１０３μｍ、好ましくは≦５×１０２μｍ、例えば≦１０２μｍである、１つ以上のキャビティおよび／またはキャビティを備えている。
【０２２６】
そのため、マイクロチャンネル構造は、以下から選択した１つ、２つ、３つまたはこれ以上の機能部分を備えていてもよい：
ａ）  例えば１つ以上の入口ポート／入口開口部を、可能であれば容量測定マイクロキャビティと共に備えた入口配列、
ｂ）  液体搬送用のマイクロ管、
ｃ）  反応マイクロキャビティ／ユニット、
ｄ）  例えば本明細書中の他の部分で説明したマイクロキャビティを備える混合ユニット、
ｅ）  液体から微粒子物質を分離させるマイクロキャビティ用のユニット、
ｆ）  例えば毛管電気泳動法、クロマトグラフィ、その他によって、サンプル中の溶解、分散／懸濁した成分を互いに分離させるユニット、
ｇ）  検出マイクロキャビティ／ユニット、
ｈ）  廃棄物用コンデュイット／マイクロキャビティ／ユニット、
ｉ）  弁、
ｊ）  周囲の空気内に開口した換気部、
ｋ）  抗ウィッキング機能
ｌ）  液体誘導機能、その他。
【０２２７】
１つの機能部分は、以下のような２つまたはこれ以上の機能性を設けることができる：
１．  反応マイクロキャビティおよび検出マイクロキャビティが一致する。
【０２２８】
２．  容量測定機能は１つ以上の弁機能、測定マイクロキャビティ、および／または抗ウィッキング機能を備えていてもよい。
【０２２９】
３．  反応マイクロキャビティは、１つ以上の弁機能、および／または抗ウィッキング機能を備えていてもよい。
【０２３０】
４．  非濡れ表面破壊に基づく受動弁機能（毛管弁）は抗ウィッキング機能などを備えていてもよい。
【０２３１】
本明細書中で説明した上流および下流マイクロキャビティのようなマイクロキャビティは、反応マイクロキャビティ、分離マイクロキャビティ、容量マイクロキャビティ、混合マイクロキャビティ、また例えば、流通を制御する流れ規制手段に関連した流通マイクロキャビティ、あるいはこれ以外の、上で挙げた間隔内から選択した容量を有する保持液体マイクロキャビティなどを含む。マイクロチャンネル構造内で濃縮を実施する前の分析対象物質、希釈液、洗浄液を含有した液体サンプルにはこれよりも大きな容量、例えば≧５μｌ、≧１０μｌのように≧１μｌであるが、しかし例えば≦１００μｌ、≦５０μｌ、≦２５μｌのように≦１０００μｌが考えられる。そのため、これらの範囲を満たすより大容量のマイクロキャビティは、マイクロチャンネル構造の上流部分に配置され、一般に容量測定マイクロキャビティ、分析対象物質を含有したサンプルから微粒子を除去（分離）する分離マイクロキャビティ、分析対象物質を含有したサンプルを希釈液で希釈したり、試薬と混合するための混合マイクロキャビティ、希釈液収容および／または測定マイクロキャビティ、洗浄液収容および／または測定マイクロキャビティ、その他となる。試薬を含有したサンプルまたは液体分別部分の保持を目的としたマイクロキャビティは一般に容量が小さく、≦５μｌ、≦１μｌ、０．５μｌ、０．１μｌ、即ちｎｌ範囲内である。
【０２３２】
革新的なユニットの部分、背景技術、本明細書のこの部分、国際公開公報第０３０１８１９８号（ジャイロスＡＢ）（保持マイクロキャビティ）などにおいて説明したマイクロキャビティは、原則的には、マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）または出口端部（１８）と直接または間接的に流体連通した革新的なマイクロ流体装置のマイクロチャンネル構造／ユニット内に設けられている。
【０２３３】
以下の出願では、ジャイロスＡＢ／アメルシャム・ファーマシア・バイオテックＡＢによってマイクロ流体装置内の多種の機能ユニットが説明されている：国際公開公報第９９５５８２７号、国際公開公報第９９５８２４５号、国際公開公報第０２０７４４３８号、国際公開公報第０２７５３１２号、国際公開公報第０３０１８１９８号、国際公開公報第０３０２４５９８号など。さらに、以下の出願では、ティーカン／ガメラバイオサイエンスによって同様の機能ユニットが説明されている：国際公開公報第０１８７４８７号、国際公開公報第０１８７４８６号、国際公開公報第００７９２８５号、国際公開公報第００７８４５５号、国際公開公報第００６９５６０号、国際公開公報第９８０７０１９号、国際公開公報第９８５３３１１号。
【０２３４】
入口配列は、入口ポートと少なくとも１つの容量測定マイクロキャビティを備えている。マイクロチャンネル構造１つにつき別個の入口配列を１つ設けてもよい。また、装置の全てまたはサブセットのマイクロチャンネル構造に共通した入口配列を設けることもできる。この後者の配列は、共通の入口ポートと分配マニホルドを備えており、分配マニホルドは、サブセットの各マイクロチャンネル構造１つに付き容量測定マイクロキャビティを１つ設けている。これについては、例えば国際公開公報第０２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０１８１９８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０８３１０８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第２００５０９４９７６号（ジャイロスＡＢ）などを参照できる。容量測定マイクロキャビティは、例えば混合マイクロキャビティ、反応マイクロキャビティ、分離マイクロキャビティなどのような、関連するマイクロチャンネル構造の下流部分と連通している。共通の入口配列および／または共通の分配マニホルドによって結合されたマイクロチャンネル構造は、装置のマイクロチャンネル構造のサブセット／サブグループを画定する。
【０２３５】
いくつかの入口配列は、容量画定能力を設けず、入口ポートから分注された液体分別部分を初期収容するためのみに使用されるマイクロキャビティを含んでいる。
【０２３６】
上述した入口配列内のマイクロキャビティはＵ字型であり、また、回転軸から外方に向き、弁機能、一般には毛管弁に関連した液体出口を装備した下方部分を設けていてもよい。液体出口は、分注された分別部分を、入口配列が関連しているマイクロチャンネル構造の下流部分へ搬送するために使用できる。これについては例えば国際公開公報第０１４６４６５号（ジャイロスＡＢ）を参照できる。
【０２３７】
マイクロキャビティ、例えば容量測定マイクロキャビティ、混合マイクロキャビティ、反応マイクロキャビティなどは、対象のマイクロキャビティから排出された液体からの流れの逸脱を制御する弁または流れ規制手段を有する。弁はこの位置においては受動であり、例えば、親水性表面と疎水性表面の間の境界（疎水性表面破壊）（国際公開公報第９９０５８２４５号（アメルシャム・ファーマシア・バイオテックＡＢ（Amersham Pharmacia Biotech AB）））のような、出口端部における化学表面特徴、および／または幾何学的／物理的表面特徴（国際公開公報第９８００７０１９号（ガメラ））の変化を利用する。疎水性表面破壊に基づいた好ましい弁については、国際公開公報第０２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０４１０３８９０号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０４１０３８９１号（ジャイロスＡＢ）も参照できる。流れ規制手段は多孔床、膜、その他の形態、あるいは、比較的長く狭いマイクロ管（規制マイクロ管）の形態であってもよい。これについては例えば国際公開公報第０２０７５３１２号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０２４５９８号を参照できる。
【０２３８】
また、国際公開公報第０２０７５７７５号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０２０７５７７６号（ジャイロスＡＢ）も参照できる。
【０２３９】
マイクロ流体装置はまた、異なるマイクロチャンネル構造を接続する、上記以外の共通のマイクロチャンネル／マイクロ管を備えていてもよい。入口ポート、出口ポート、通気部、その他といった様々な部品を含んだ共通のチャンネル／コンデュイットは、これらが共通する各機械構造の一部として考慮される。
【０２４０】
各マイクロチャンネル構造は、液体用の少なくとも１つの入口開口部と、過剰な空気、および恐らくはさらに過剰な液体を排出するための少なくとも１つの出口開口部を設けている。
【０２４１】
マイクロチャンネル構造／装置の数は一般に≧１０、例えば≧２５、≧９０、≧１８０、≧２７０、≧３６０である。装置上のマイクロ機械構造の少なくとも１つ、好ましくは２つまたはこれ以上、例えば全てまたはサブセットは、本明細書中の少なくとも１つの革新的ユニットを含んでいる。
【０２４２】
マイクロ機械構造のサブグループは、例えば４〜２５個のマイクロチャンネル構造に共通する共通入口配列のような共通の機能によって結合したマイクロチャンネル構造を備えている。こうしたサブグループの全てのマイクロチャンネル構造は、本質的に、本発明による（ユニットＡ〜Ｆより選択された）同一のユニット（１つ以上）を含んでいる。こうしたサブグループ内のマイクロチャンネル構造は一般に機能的に同等である。即ち、これらは、少なくとも発生する革新的ユニット（１つ以上）に関連して時間的に平行な方法で使用される。
【０２４３】
異なる原理を利用して、マイクロ流体装置／マイクロチャンネル構造内の、上述した１つ以上の機能部分の間で液体を搬送することもできる。
【０２４４】
例えば以降の段落で説明するようにディスクを回転させて発生した惰性力を利用することができる。これ以外の有効な力には動電力、また、毛管力や静水圧などのような非動電力がある。
【０２４５】
マイクロ流体装置は一般にディスク形状をしている。好ましい形状は、ディスク平面に対して垂直、またはこれと一致する対称的（Ｃｎ）な軸を設けている。前者のケースでは、ｎは整数≧２、３、４、５であり、好ましくは∞（Ｃ∞）である。後者のケースでは、ｎは２である。換言すれば、ディスクは四角形や、これ以外の多角形といった矩形であってもよい。また、ディスクは円形であってもよい。適切なディスク形状が選択されると、次に、例えば、ディスク平面に対して垂直または平行な回転軸の周囲で装置を回転させて発生させた遠心力を用いて、液体の流れを駆動する。この内容で用いている平行には、回転軸がディスク平面と一致することも含まれる。優先日において最も明白である変形例では、回転軸が上述の対称軸と一致する。国際公開公報第０４０５０２４７号（ジャイロスＡＢ）には、回転軸がディスク平面に対して垂直でない好ましい変形例が挙げられている。
【０２４６】
好ましい遠心力ベースの変形例では、各マイクロチャンネル構造は、回転軸に関連して下流区間よりも短い半径距離にある上流区間を備えている。この回転軸周囲で装置を回転させることで、液体が、例えばユニットＡ〜Ｅのマイクロ管Ｉを介して上流区間から下流区間へ、あるいはユニットＦの蛇行部内へ搬送される。
【０２４７】
好ましい装置は、従来のＣＤと類似したサイズと形状のディスク状であり、例えばサイズは、従来のＣＤ半径（約１２ｃｍ）の１０〜３００％であるＣＤ半径に関連している。ディスクの上方および／下方側部は平坦または非平坦であってもよい。
【０２４８】
マイクロチャンネル構造、またはこれの部品、例えばユニットＡ〜Ｅのマイクロ管ＩやユニットＦの蛇行部は、ユニットＡ〜Ｅのマイクロ管Ｉの少なくとも一部、またはユニットＦの蛇行部の少なくとも一部を画定する露出したマイクロ構造を呈した本質的に平坦な基板表面と、これとは別の、マイクロ管Ｉの残りの部分や蛇行部の残りの部分を呈した本質的に平坦な基板表面とによって製造されることが好ましい。被覆された形態のマイクロ管またはこれの一部、あるいは被覆された形態の蛇行部分またはこれの一部は、２つの基板表面を並列させて所望の構造を画定することで得られる。これについては例えば、国際公開公報第９１０１６９６６号（ファーマシア・バイオテックＡＢ（Pharmacia Biotech AB））、国際公開公報第０１０５４８１０号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第４０５０２４７号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０５５７９０号（ジャイロスＡＢ）などを比較できる。両基板とも、例えばプラスチック重合体材料のようなプラスチック材料で製造することが好ましい。
【０２４９】
内面のファウリング性および疎水性は、用途に応じてバランスを保つ必要がある。これについては、例えば国際公開公報第０１４７６３７号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０３０８６９６０号（ジャイロスＡＢ）を参照できる。
【０２５０】
内壁に関連した「濡れ性」、「非濡れ性」という用語は、内壁の内面に≦９０°または≧９０°の水接触角度をそれぞれ有したものを考慮する。異なる機能部分間での液体の効率的な搬送を促進するために、それぞれの部分の内面が、好ましくは接触角≦６０°、例えば≦５０°、≦４０°、≦３０°、≦２０°を伴った濡れ性である必要がある。これらの濡れ性値は、マイクロ管少なくとも１つ、２つ、３つ、４つの内壁に適用される。例えば本質的に非濡れ性であるために、１つ以上の内壁の水接触角度がこれよりも大きい場合には、別の内壁（１つ以上）のこれよりも小さい水接触角度によって補正できる。特に入口配列における濡れ性は、内面が乾燥した状態において液体がキャビティ内に入り始めると、水性液体が毛管作用（自己吸引）によって目的のマイクロキャビティ／マイクロ管を充填できるように適合されるべきである。マイクロチャンネル構造内の親水性の内面は、親水性の内面における１つ以上の局所的な疎水性表面破壊を、例えば受動弁、抗ウィッキング機能、周囲の空気に開口した通気部としての通気限定機能、その他の一部として備えていてもよい。好ましい疎水性表面破壊については、国際公開公報第９９０５８２４５号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０２０７４４３８号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０４１０３８９０号（ジャイロスＡＢ）、国際公開公報第０４１０３８９１号（ジャイロスＡＢ）を参照できる。
【０２５１】
革新的なマイクロ流体装置、マイクロチャンネル構造およびユニットで処理した液体は一般に水性であり、１つ２つまたはこれ以上の水混和性または水非混和性の有機溶液を含有していてもよい水混和性溶液と混合した水を含有している。上記有機溶液には、低級アルコール（メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ブタノール、ペンタノール、その他、エチレングリコール、グリコール、その他の液体ポリアルコールなど）、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アクリロニトリル、ダイオキシン、さらに、ジオキサンやジメトキシエチレンのような低級アクリルポリエステルなどが含まれる。プラスチック材料を被処理液体混合する際には、装置が被処理液体によって溶解、変形、あるいは破壊しないよう相当に注意する。
【０２５２】
革新的なユニット、マイクロチャンネル構造、マイクロ流体装置は、生命科学を用いた検定、例えば免疫検定や核酸検定などのような受容体リガンド検定、酵素検定、細胞ベースの検定などに使用できる。こうしたタイプの検定の典型的な変形例が国際公開公報第９９５５８２７号、国際公開公報第００４０７５０号、国際公開公報第０２０７５３１２号、国際公開公報第０３０９３８０２号、国際公開公報第２００４０８３１０８号、国際公開公報第２００４０８３１０９号、国際公開公報第２００４１０６９２６号、国際公開公報第２００６００９５０６号、ＰＣＴ／ＳＥ２００５／００１８８７（２００６年１２月１２日付けのＵＳ  ＳＮ１１「マイクロ流体検定およびマイクロ流体装置」に関連）、ＰＣＴ／ＳＥ２００６／００００７１、ＰＣＴ／ＳＥ２００６／００００７２など（全てジャイロスＡＢ/Gyros Patent AB）に説明されている。これらの全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０２５３】
実験部分
使用される装置
図面は、ユニットＡ〜Ｆの機能を全て備えたマイクロチャンネル構造を図示している。この構造は、全血からプラズマを収集するために使用されてきた。
【０２５４】
図１に示す装置（１）の正常なサイズは、直径１２ｃｍの従来のＣＤと同じである。図１中のサイズから、マイクロチャンネル構造の各部分の幅は、直径が１２ｃｍであるということを念頭におけば算出することができる。各部分の奥行は概して１００μｍであるが、特定の位置ではこれよりも狭いこともあり得る（例えば、packed微粒子の床（列）（３３）、弁Ｉ（２４）内のマイクロチャンネル（４２））の形態をした、固体位相を保持するための二重奥行／バリア）。装置（１）は、２７のマイクロチャンネル構造（２）を有する。この装置は、装置の中心（３）を通る回転軸の周囲で回転するようになっている。
【０２５５】
この構造は、液体入口Ｉ（５）と液体出口Ｉ（６）を設けた上流マイクロキャビティＩ（４ａ＋ｂ）を備えている。液体入口Ｉ（５）は上流マイクロキャビティの頂部（７）にあり、液体出口Ｉ（６）は、上流マイクロキャビティの頂部（７）と底部（８）の間の中間位置にあり、上流マイクロキャビティを上方部分（４ａ）と下方部分（４ｂ）に分割している。流入マイクロ管（８ａ）は、上流マイクロキャビティの頂部（７）における液体入口Ｉ（５）に接続している。流入マイクロ管（８ａ）は、上流マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の頂部（７）の高さより上にある入口ポート（９）（＝装置の表面に設けた開口部）から開始している。流入マイクロ管（８ａ）の、液体入口Ｉ（５）と同じ高さには、溢出開口部（１０）が設けられている。溢出開口部（１０）は、追加された余分な液体（溢出開口部よりも上に位置する液体）を溢出マイクロキャビティ（１１ａ）内へ流下させる下向きの溢出マイクロ管（１１）に接続している。溢出マイクロキャビティ（１１ａ）は、装置（１）の表面に通気部（１３）を設けている。上流マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の下方／下流部分（４ｂ）は、液体出口Ｉ（６）の高さよりも下において２つのＵ字型フィンガマイクロ導管（４ｂ）に分割されている。各フィンガマイクロ管の下向き部分は、上方に屈曲（１２）するまで狭く／先細り（角度β）している。各上向き部分（１２）は、装置（１）表面の、液体入口Ｉ（５）の高さよりも上にあたる部分に設けた通気開口部（１４）にて終端している。Ｕ字型で先細りしたフィンガマイクロ管の設計により、上流マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の充填中における気泡の封じ込めが減少すると考えられる。非濡れ性表面範囲（１５ａ）（例えば、フィンガ通気ユニットＣ）の形状をした弁／通気孔をフィンガマイクロ管内に配置することで、液体が装置（１）の表面に設けた通気開口部（１３、１４）から漏出する危険を最小化することができる。これらの弁／通気孔を液体出口Ｉ（６）の高さよりも下に配置すると、上流マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の上方部分（４ｂ）で実施される容量測定の制御度が高まる傾向にある。さらに、通気開口部（１３、１４）も入口ポート（９）と溢出開口部（１０）液体入口Ｉ（５）よりも下に配置することができる。非濡れ性表面範囲（１５ｂ）（弁）も、これと類似の理由で、溢出マイクロ管（１１）よりも下、例えば溢出マイクロキャビティ（１１ａ）との接続部分に配置できる。
【０２５６】
上流マイクロキャビティの液体出口Ｉ（６）はマイクロ管（１７）の入口端部（１６）に接続している。このマイクロ管は、入口端部（１６）よりもずっと高い位置（液体出口Ｉ（６）の高さ）にある出口端部（１８）にて終端している。図示の構造では、この出口端部（１８）は、下流マイクロキャビティＩＩ（２０）の液体流入機能（１９）にて開始し、同じ下流マイクロキャビティＩＩ（２０）の液体入口ＩＩ（２１）にて終端する流路が関係した分岐または交差の一部である。マイクロ管Ｉ（１７）の入口端部（１６）は、出口端部（１８）よりも高い位置にあり、上方先端（２２）を設けた上向き屈曲部を有する。マイクロ管Ｉ（１７）の上向き区間（２３ａ）内には、図３に示したタイプのフィンガ弁（ユニットＣ）であることが好ましい毛管弁（２４）が設けられている。装置の製造中に、マイクロ管Ｉ（１７）内、特にこれの上向き区間（２３ａ）内で毛管弁Ｉ（２４）の位置を変えると、突破に必要な回転速度を簡単に変更することができる。毛管弁Ｉ（２４）の下流に毛管弁Ｉ’（２５）をさらに追加することで（非濡れ性表面破壊として）、本明細書中で述べた利点が得られる。上流マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の頂部（７）の高さよりも上に上方先端（２２）を配置し、頂部（７）の高さよりも下に毛管弁Ｉ（２４）を配置すると、本明細書中の他の部分で述べたように、低密度の材料から高密度の材料を分離させ、それぞれを下方および上方位相に分ける利点が得られる。
【０２５７】
下流マイクロキャビティＩＩ（２０）は、図示にあるように、液体入口ＩＩ（２１）の他にも多数の液体入口ＩＩ’、ＩＩ’’、ＩＩ’’’（２５ａ、２６、２７）を設けることができる。これらのいくつかは（２５ａ、２７）、溢出マイクロキャビティ（３０、３１）にて終端する溢出マイクロ管（２８、２９）を含んだ容量画定ユニットを設けていてもよい。下流マイクロキャビティの液体出口ＩＩ（３２）に関連し、毛管弁を設けるか、または図示の構造の場合には、マイクロキャビティ（２０）からの材料の排出を制御する手段を設けることができる。そのため、マイクロキャビティ（２０）の下方部分を狭窄するバリア（３３）を設け、粒子をこのバリア（３３）に対して充填床（３４）として微粒子固体位相の形態で収集することができる。
【０２５８】
下流マイクロキャビティＩＩ（２０）の下流には、本発明のユニットＦ用に画定されたとおりの、検出マイクロキャビティへ続く搬送マイクロ管（３５）を設けていてもよい。即ち、検出マイクロキャビティは入口部分（３６）、出口部分（３７）、蛇行部を画定するマイクロ管（３９）を備えている。図に示すように、蛇行部は垂直上向き方向（４０）、即ち蛇行部の縦方向に向いていてよく、また、蛇行部内の中間流れ方向は、実際には、蛇行部内の液体を上流へ移動させるために付加した遠心力（４１）とは完全に反対の方向に向かう。蛇行部は、多数の連続リターン（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８...）を有する。隣接したリターンの各対（ｒ１、ｒ２；ｒ２、ｒ３；ｒ３、ｒ４；ｒ４、ｒ５...）内には中間区間（ｒ１−２、ｒ２−３、ｒ３−４、ｒ４−５、ｒ５−６、ｒ６−７、ｒ７−８...）が存在し、好ましい変形例では、これは、例えば各区間毎（ｒ１−２、ｒ２−３、ｒ３−４、ｒ４−５...）のように２区間毎（ｒ１−２、ｒ３−４、...）に類似性を示す。
【０２５９】
この装置は底部基板に蓋を取り付けて製造されており、この場合、マイクロチャンネル構造は射出成形によって複製されている（国際公開公報第０１０５４８１０号（ジャイロスＡＢ）。蓋を取り付ける前に、表面にプラズマ処理を施し（国際公開公報第００５６８０８号（ジャイロスＡＢ））、局所的に非濡れ性表面範囲を導入している（国際公開公報第９９０５８２４５号、国際公開公報第０４１０３８９１号（ジャイロスＡＢ）。その後、内面を非イオン性の親水性ポリマーでコーティングしている（国際公開公報第０１０４７６３７号（ジャイロスＡＢ））。
【０２６０】
変形例Ａ
分離マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）（ユニットＥ）を含んだマイクロチャンネル構造（２）を使用して、全血を無細胞系プラズマに分離する。全血を入口ポート（９）から、構造内の、溢出開口部（１０）よりも上の高さにまで充填する。分離後に、プラズマが、フィンガ弁（２４）（ユニットＡ〜Ｃ）が内蔵されたマイクロ管Ｉ（１７）を通って列（３４）にまで搬送される。マイクロ管Ｉ（１７）の内部では、非濡れ性表面（４４）がフィンガ弁（２４）のマイクロチャンネル（４２）を完全に被覆している。分離マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の充填中に、血液の正面メニスカスが弁Ｉ（２４）の下流端部にて停止する。
【０２６１】
血液を分離するには、次の回転シーケンスを用いる：（ｉ）１０００ｒｐｍ、３０秒間、（ｉｉ）１５００ｒｐｍ、１８０秒間、（ｉｉｉ）４０００ｒｐｍ、４秒間、（ｉｖ）２０００ｒｐｍ、１０秒間。
【０２６２】
ステップ（ｉ）、（ｉｉ）はプラズマから赤血球と白血球を分離するために用いる。この場合、第１ステップはさらに、溢出マイクロ管（１１）を作動させることで血液容量の画定を行う。ステップ（ｉｉｉ）は、マイクロ管Ｉ（１７）内で、プラズマの無い細胞を毛管弁（２４）を通って上方先端（２２）、さらに下流マイクロキャビティ（反応マイクロキャビティ）（２０）、列（３４）へと搬送するために用い、最終ステップ（ｉｖ）は、上流マイクロキャビティ（４ａ＋ｂ）の上方部分（プラズマ室）（４ｂ）を空にするために用いる。次に、細胞の無いプラズマをさらに処理するために列を通って回転させる。
【０２６３】
変形例Ｂ
局所的な非濡れ性表面範囲（４４ｂ）を下方端部（４５）にかけて、あるいはフィンガ／マイクロチャンネル（４２）内に配置した場合、フィンガの上方端部（４３）は完全に親水性のまま保たれ、液体の表面が弁の局所的な非濡れ性表面範囲を通過すると、毛管搬送され易くなる。この非濡れ性の位置決めにより、実際の（２相への）分離ステップの最中に、より高速の回転速度と重力が可能となるため、分離の効率性が向上する。例えば以下が可能になる：（ｉ）２０００ｒｐｍ、１０秒間、（ｉｉ）４０００ｒｐｍ、５０秒間、（ｉｉｉ）９０００ｒｐｍ、１５秒間、（ｉｖ）０ｒｐｍ、１５秒間、（ｖ）２０００ｒｐｍ、１０秒間。回転速度２０００〜９０００ｒｐｍを用いて、血液をプラズマ部分と細胞部分に分離する。回転速度９０００ｒｐｍで、プラズマが弁（２４）の親水性バリアを破壊する。しかし、プラズマは、回転速度がゼロに低減され、毛管力が排水チャンネル（マイクロ管Ｉ（１７）の下流／下方区間）内に到着するまでは排水チャンネル内に入らない。その後、回転速度を２０００ｒｐｍにまで上昇すると、排水チャンネルを満たしていた液体が駆動プラグを形成し、プラズマ室を空にする上で補助となる。
【０２６４】
概説
本発明の特定の革新的態様は、添付の請求の範囲にてより詳細に定義されている。本発明とこれの利点について詳細に説明したが、添付の請求の範囲によって定義された本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、様々な変更、代用、代替が可能であることが理解されるべきである。さらに、本願の範囲は、本明細書中で説明した処理、機械、製造、組成物、手段、方法、ステップの特定の実施形態に限定されるものではない。当業者が本発明の開示から容易に理解するように、ここで説明した関連の実施形態と実質的に同一の機能を実行できる、あるいは実質的に同一の結果を達成できる、既存の、または後に開発される処理、機械、製造、組成物、手段、方法、ステップを、本発明に従って利用することが可能である。したがって、添付の請求の範囲は、これの範囲内に処理、機械、製造、組成物、手段、方法、ステップを含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】以下に示す実際の実験を実行したマイクロ流体装置を示す。
【図２】マイクロチャンネル構造の１つの拡大図である。
【図３】ユニットＣの重要部分の拡大図を示す。
【図４】図２に示した構造の下方部分である。この図はユニットＦに注目する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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