(57)【要約】  本体内に形成された少なくとも１本のマイクロチャネル（７４）と該マイクロチャネルに連通するポンプ（７２）とを有する閉ループマイクロ流体デバイス。ポンプは外部駆動力によって作動し、マイクロチャネル内の流体の押進及び牽引を行う。試薬を貯蔵するために、マイクロチャネルに連通する複数のチャンバ（７３，７６）が形成される。試薬はポンプによってマイクロチャネル内を移動させられる。マイクロチャネルには複数の活性区域（７０，７１）も形成される。様々な反応及び診断は活性区域において行なわれる。試料はシール可能な流入ポート（７７）を介してマイクロチャネルへ導入される。マイクロチャネルは、すべての必要な試薬及び診断装置を閉ループマイクロ流体デバイス内に収容して、閉ループを形成する。試料は、完全に閉ループマイクロチャネル内で処理され分析される。
2008514901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力を受ける少なくとも１つのポンプと
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上の活性区域をさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料を保存する貯蔵区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を捕捉する捕捉区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料又はその成分を捕捉する捕捉区域からなり、かつ前記１つ以上の活性区域の少なくとも１つが、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記１つ以上のチャンバのうちの少なくとも１つは、ポンプの作用下において少なくとも１本のマイクロチャネルを通って移動可能である少なくとも１つの試薬を収容する、請求項７に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記ポンプは磁性流体ポンプであり、前記外部駆動力は磁場である、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記シール可能な流入ポートを１つ以上のチャンバ及び１つ以上の活性区域に接続する、複数のマイクロチャネルを備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記シール可能な流入ポートは、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに定量の試料を供給する、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
前記シール可能な流入ポートに連通する圧力閉じ込め構造をさらに備え、該圧力閉じ込め構造は、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料が供給されるときに圧力を吸収する、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記シール可能な流入ポートに連通する吸引機構をさらに備え、該吸引機構は、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を引き込む、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
１つ以上のシール可能な廃棄物ポートをさらに備える請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの信号を検出する電極である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、磁気捕捉区域である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
データ転送手段をさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの光活性粒子による信号を検出する光検出区域である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
２本の接続されたマイクロチャネルを備え、各マイクロチャネルにはそれぞれ１つのポンプが連通される、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２０】
前記本体内に位置する少なくとも２つのチャンバを備え、１つのチャンバは各マイクロチャネルに連通し、１つのチャンバは緩衝液を収容し、もう１つのチャンバは洗浄剤を収容する、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２１】
閉ループマイクロ流体デバイスにおいて試料を処理する方法であって、
前記デバイスの本体内に形成され、かつ閉ループを形成するマイクロチャネルに、流入ポートを介して定量の前記試料を引き込む工程と、
前記流入ポートをシールして前記デバイスを閉鎖する工程と、
ポンプに外部駆動力を付与して、前記試料を流入ポートから少なくとも１つの活性区域に移動させる工程であって、前記ポンプは、マイクロチャネル内の試料を牽引及び押進する力を付与することと
を含む方法。
【請求項２２】
第１の活性区域において試料を捕捉する工程と、
前記デバイスに予め貯蔵された試薬を用いて前記試料を処理する工程と
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
外部駆動力を作動させて、事前貯蔵チャンバから第１の活性区域に前記試薬を移動させる工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
第１の活性区域において試料を捕捉する工程と、
前記デバイスに予め貯蔵された試薬を用いて前記試料を処理する工程と、
前記試料を第２の活性区域において分析する工程と
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記外部駆動力を作動させることにより、前記試薬を事前貯蔵チャンバから第１の活性区域に移動させるとともに、前記試料を第１の活性区域から第２の活性区域に移動させる工程をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の活性区域が捕捉区域であり、かつ前記第２の活性区域が検出区域である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の活性区域及び第２の活性区域が、捕捉及び検出区域として同一の場所に配置される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記試料を移動させる方向を反転させるために、外部駆動力を反転させる工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
第２のポンプに外部駆動力を付与して、第２のマイクロチャネル内で試薬を移動させ、該試薬を前記試料と反応させる工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記ポンプ及び前記第２のポンプのいずれかに外部駆動力を付与して、前記試薬をチャンバから前記活性区域に移動させる工程をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ポンプ及び前記第２のポンプに外部駆動力を順次付与して、前記マイクロチャネル及び前記第２のマイクロチャネル内で前記試料及び試薬を制御された方式で移動させる工程をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する第１のマイクロチャネルと、
前記本体内に形成され、かつ第１のチャネルに連通して閉ループを形成する第２のマイクロチャネルと、
前記第１のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバと、
前記第２のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバと、
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれか一方に試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記第１のマイクロチャネルに連通するとともに、外部駆動力を受けると前記第１のマイクロチャネル内で流体を移動させる第１のポンプと、
前記第２のマイクロチャネルに連通するとともに、外部駆動力を受けると前記第２のマイクロチャネル内で流体を移動させる第２のポンプと、
前記本体内に位置し、前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルの少なくとも一方に連通する１つ以上の活性区域と
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３３】
前記第１のマイクロチャネルに緩衝剤貯蔵チャンバを備える、請求項３２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３４】
前記第２のマイクロチャネルに洗浄剤貯蔵チャンバを備える、請求項３２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３５】
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルは共有チャネル部分を有する、請求項３２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３６】
前記共有チャネル部分に捕捉区域を備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３７】
前記捕捉区域は磁気捕捉区域である、請求項３６に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３８】
前記共有チャネル部分に検出区域を備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３９】
前記検出区域は前記試料からの信号を検出する電極を備える、請求項３８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４０】
閉ループマイクロ流体デバイスのための読取り装置であって、前記閉ループマイクロ流体デバイスは、
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給するためのシール可能な流入ポートと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力を受ける少なくとも１つのポンプと、
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上の活性区域とを備える形態の閉ループマイクロ流体デバイスであることと、
前記読取り装置は、
前記閉ループマイクロ流体デバイスを受容する隔室と、
前記外部駆動力を提供する１つ以上のアクチュエータと、
前記１つ以上の活性区域のうち少なくとも１つと信号接続され、かつ該活性区域から前記試料を示す信号を受信するコネクタと、
前記アクチュエータを制御する信号を提供し、前記コネクタから受信した信号を分析して前記試料の特性を明らかにする信号プロセッサと
を備える読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ流体デバイスに関する。より詳細には、本発明はループを通して流体試料を移動させるための一つ以上のポンプを組み込んだ閉ループデバイスに関する。該デバイスは小型バイオアッセイチップ用として特定の用途を有する。
【背景技術】
【０００２】
バイオアッセイ装置における昨今の開発は、マイクロ流体工学、すなわち、マイクロチャネルをめぐる小量の試料及び試薬の動きに焦点を当てている。そのような装置の一つが、発明者ホウ（Ｈｏ）による特許文献１に記載されている。特許文献１には、複数の反応ウェル及び複数の密封型試薬キャビティを有する複合バイオアッセイチップの構造について開示している。該バイオチップは、試薬キャビティのシールを破って試薬を反応ウェルに放出するマイクロキャップ装置とともに機能する。特許文献１に記載の装置においては、マイクロポンプを用いることができないため、極めて簡単な用途での使用に限定される。
【０００３】
特許文献２において発明者コー（Ｋｕｏ）が説明しているシステムは、使用可能な試薬の数の点においてはかなり簡略なものであるが、ダイヤフラムマイクロポンプを組み込んでいることにより、試料及び試薬をマイクロチップ上の複数の区域間で移動させることが可能である。多くのマイクロチップシステムのように、特許文献２に記載のシステムでは、移動している流体の背後に真空が生じるため、チップをめぐるように流体を移動させることが困難である。このため、特許文献２に記載のシステムは、一部が開放されたシステムを有する。開放システムはほとんどのバイオアッセイ用途に適しておらず、特に、長期間の保管が意図される用途や危険なアッセイ（発癌性物質等）を伴う用途には適していない。
【０００４】
実行可能な（あるいはその可能性がある）システムの最も包括的な記述は、発明者シン（Ｓｉｎｇｈ）による特許文献３及び特許文献４を含むパテントファミリーに記載されている。シンは、試料を装填され、読取り装置内に配置される使い捨て可能なマイクロ流体バイオチップについて記述している。該バイオチップは、読取り装置内の電磁石によって磁気的に作動させられる複数の逆止弁及びダイヤフラムポンプを有する。静的な電磁石及び逆止弁を用いることにより、シンのシステムではバイオチップの汎用性が制限されている。
【０００５】
ポンプ輸送の効果的な形態は、発明者カムホルツ（Ｋａｍｈｏｌｚ）による特許文献５及び特許文献６に記載されており、これらの特許文献中には様々な参考文献が列挙されている。カムホルツは、磁場を用いて磁性ゲル（ｆｅｒｒｏｇｅｌ）の小塊（ｓｌｕｇ）をマイクロチャネルに沿って移動させることにより、前記小塊の前方及び後方へ流体を移動させる磁性流体ポンプについて記述している。カムホルツは、流体が装置を通過して流れるように、少なくとも一つの流体流入口と少なくとも一つの流体流出口とを有する装置のみを開示しており、閉ループ装置については開示していない。
【０００６】
アイ−スタット  コーポレイション（Ｉ−Ｓｔａｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された特許文献７は、手持ち式の読取り装置及び使い捨てマイクロチップを用いた流体分析用システムについて記載している。該マイクロチップは毛管作用を用いて試料をチップ内に引き込み、押圧可能な空気袋を用いてその試料をセンサ上に流れさせる。特許文献７に記載の装置は閉鎖された装置ではなく、長期の保存には適していない。その構造は、流体の単純な移動を可能にするに過ぎない。
【０００７】
ＮＴＵベンチャーズ  プライベート  リミテッド（ＮＴＵ  Ｖｅｎｔｕｒｅｓ  Ｐｔｅ  Ｌｔｄ）に譲渡された特許文献８には別の構造が記載されている。特許文献８に記載の装置は、閉ループ型ではなく貫流型のものであり、試料、緩衝剤、流動促進流体等を添加及び除去するための多数の流入口及び流出口が設けられている。特許文献８に記載の装置は、一部の試薬が装置上に予め備えられているとしても、診断試験を行うために、利用者との継続的なやり取りを要する。該装置はまた、望ましくないチャネル及びチャンバへの流入を防止するために弁の配置を必要とする。
【０００８】
モトローラ  インコーポレイテッド（Ｍｏｔｏｒｏｌａ  Ｉｎｃ）に譲渡された特許出願である特許文献９は、複数の捕捉結合リガンド部位を備えたマイクロ流体デバイスについて記載している。特許文献９では、弁を用いて、結合部位を複数回にわたって通過させるように試料の再循環を制御して、主に信号強度を改善することについて説明されている。マイクロ流体デバイスに弁を組み込むことにより、デバイスが複雑になるとともにコストが増大することになる。
【０００９】
ヒューレット−パッカード  カンパニー（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）に譲渡された特許出願である特許文献１０は、基本的には受動的なマイクロ流体デバイスについて開示している。特許文献１０に記載の装置は、専ら毛管作用に頼って、該デバイス内において流体試料を移動させている。毛管作用を効率的に行うためには、空気管理チャンバが必要となる。毛管作用に依存することにより、該デバイスの汎用性及び有効性が大幅に制限されることになる。
【００１０】
マイクロチャネル技術の別の興味深い応用が、ストリーン  オスターガード（Ｓｔｒｅｅｎ  Ｏｓｔｅｒｇａｒｄ）及びゲルト  ブランケンシュタイン（Ｇｅｒｔ  Ｂｌａｎｋｅｎｓｔｅｉｎ）による特許文献１１に見られる。特許文献１１に記載されるデバイスは、場を用いて粒子を複数の活性区域の間で移動させる「非流動」マイクロチャネルシステムである。一例として、試料を電磁ビーズに結合した試薬と相互作用させ、磁場を用いて、チャネルを介して、ひいては緩衝剤及び試薬を介して電磁ビーズを移動させることが挙げられる。
【００１１】
入手可能なマイクロ流体デバイスには様々なものがあるが、試料をデバイスに挿入した後に、利用者が介入することなく試料を分析するために必要な処理工程の全てを実施できる装置が必要とされている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１３２２１８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０２３３８２７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／００９８１２２号明細書
【特許文献４】国際公開第０２／０５７７４４号パンフレット
【特許文献５】米国特許第６４０８８８４号明細書
【特許文献６】米国特許第６４１５８２１号明細書
【特許文献７】米国特許第５０９６６６９号明細書
【特許文献８】国際公開第２００３／０３５２２９号パンフレット
【特許文献９】米国特許出願公開第２００５／０００９１０１号明細書
【特許文献１０】米国特許公開第２００４／０２４８３０６号明細書
【特許文献１１】国際公開第９９／４９３１９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、閉ループマイクロ流体デバイスを提供することを目的とする。
さらなる目的は以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一形態において、本発明は以下の閉ループマイクロ流体デバイスに属するものであるが、該形態は必ずしも唯一の形態又は最も広義の形態であるとは限らない。前記デバイスは、本体と、前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給するための少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力を受ける少なくとも１つのポンプとを備える。
【００１４】
好ましくは、前記デバイスは、本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する少なくとも１つの捕捉区域をさらに備える。
前記デバイスは、好ましくは、前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する少なくとも１つの検出区域も備える。検出区域及び捕捉区域は、両機能を行う単一の区域であることが好適である場合もある。
【００１５】
本体内のチャンバには少なくとも１つの試薬が収容され得る。その試薬は、ポンプの作用下で、少なくとも１本のマイクロチャネルを通って移動可能である。
好適には、前記ポンプは磁性流体ポンプであり、外部駆動力は磁場である。前記ポンプは、マイクロチャネルを通して流体を牽引及び押進する力を加える。
【００１６】
前記デバイスは、好ましくは、前記シール可能な流入ポートを１つ以上のチャンバ及び１つ以上の区域に接続する複数のマイクロチャネルを有する。
さらなる形態において、本発明は、閉ループマイクロ流体デバイスにおいて試料を処理する方法に関する。該方法は、前記デバイスの本体内に形成され、かつ閉ループを形成するマイクロチャネルに、流入ポートを介して、定量の前記試料を引き込む工程と、前記流入ポートをシールして前記デバイスを閉鎖する工程と、ポンプに外部駆動力を付与して、試料を流入ポートから少なくとも１つの活性区域に移動させる工程であって、前記ポンプはマイクロチャネルを通して試料を牽引及び押進する力を加える工程とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の理解を助けるために、添付の図面を参照しながら、好ましい実施形態について説明する。
本発明の異なる実施形態について記載する際に、類似する特徴を記述するために共通の符号を使用する。
【００１８】
図１を参照すると、本体１１及び閉ループマイクロチャネル１２を備えるマイクロ流体デバイス１０の概略図が示されている。ポンプ１３は、流体試料１４にループ内を移動させる。マイクロチャネルが閉ループであるため、ポンプは、矢印で示されるように、試料の押進及び牽引の双方を行う。
【００１９】
ポンプ１３は種々の好適なポンプから選択することができる。好ましいポンプは、マイクロチャネルを通って強磁性小塊を移動させるために磁場を使用する磁性流体ポンプである。他の好適なポンプとしては、蠕動ポンプ、シリンジピストン、マイクロカンチレバー、及びマイクロロータインペラが挙げられる。
【００２０】
図２に示されるように、ポンプ１３の停止中に、注入ポート１５ａ，１５ｂからなる試料流入ポート１５を介して流体試料１４をマイクロチャネル１２へ導入することができる。非作動状態のポンプは、注入ポート１５ａ，１５ｂの間以外において流体試料がマイクロチャネルを通って移動することを防止する。一方のポート、すなわちポート１５ａへ流体試料を注入することにより、空気がマイクロチャネルから他方の注入ポート１５ｂを介して排出される。この構成により、導入される試料の量が注入ポート１５ａ，１５ｂ間のマイクロチャネルの容積以内となり得るので、定量の流体試料をマイクロ流体デバイスに導入することが可能となる。
【００２１】
一旦流体試料１４がマイクロチャネル１２に充填されると、注入ポート１５ａ，１５ｂは、図３に示されるように、例えばキャップ１６ａ，１６ｂによってシールされる。ポンプ１３を作動させて、試料１４を、マイクロチャネルを介して、例えば活性区域１７に移動させる。
【００２２】
注入ポート１５ａ，１５ｂがキャップ１６ａ，１６ｂによってシールされると、前記デバイスは完全に閉鎖されることが分かるであろう。これは、発癌性又は病原性の試料の分析を行うために本デバイスを使用する場合に特に有益である。しかしながら、本デバイスは、必ずしもこの目的のために使用しなくてもよい。本デバイスは、生体試料の長期間の保存に特に有用であり得る。一旦試料がマイクロ流体デバイスに導入されると、その試料を長期間にわたって汚染されない状態に維持することができる。前記デバイスの好ましい実施形態は、絶対零度近傍の温度で、又は真空下において保管できる医療用プラスチックから構成される。本デバイスは、血液等、生体試料の長期保存に非常に有用であると考えられる。
【００２３】
上述したように、図２の好ましい実施形態は活性区域１７を備え、活性区域１７は一実施形態において保存区域とすることができる。長期保存のために、試料１４は区域１７に残しておいてもよいが、通常は、図４に示されるように、ポンプ１３が試料１４に区域１７を通過して移動させ続け、区域１７に目的の成分１８を残すことが好ましい。この場合、区域１７は、試料１４から得られた目的の成分１８を捕捉し、保持するための捕捉区域であると考えられる。これらの目的の成分１８は閉鎖されたマイクロ流体デバイスにおいて無期限に保存することが可能である。
【００２４】
図２乃至４の実施形態は、試料を長時間にわたって保存するとともに、試料から目的の成分を抽出して保存することを可能にする。本デバイスは、血液の保存、保存用血液成分の抽出、天然抽出物又は合成抽出物の保存といった用途に用いることができるものと考えられる。試料は核酸を含んでいてもよく、核酸は、遺伝子型決定法、識別又は法医学的分析等、後に行う分析のために、捕捉して劣化から保護することが可能である。本デバイスは、刑事訴訟において使用される遺伝学的証拠の長期保存に特に有用である。
【００２５】
多くの用途において、マイクロ流体デバイス１０に内蔵された試薬を用いて試料を処理することが望ましいであろう。図５の実施形態は、試料１４を導入する前に、試薬１９をマイクロチャネル１２に配置できることを示している。先の説明から明らかなように、ポンプ１３が停止されて所定の位置にロックされている間、試料１４は、試薬１９に支障を生じさせることなく、注入ポート１５ａ，１５ｂを介して導入することができる。注入ポート１５ａ，１５ｂをシールしてポンプ１３を作動させると、試料１４はマイクロチャネル１２内を移動する。試薬１９も同じ速さでマイクロチャネル１２内を移動する。図６に示されるように、目的の成分１８は区域１７内に捕らえられ、試薬１９によって洗浄される。ポンプ１３を続けて作動させることにより、目的の成分１８を通過した試薬１９がポンプ１３近傍の位置に移動され、試料１４は注入ポート１５ａ，１５ｂ近傍の位置に移動される。
【００２６】
図７は、本体２１及び閉ループマイクロチャネル２２を備えるマイクロ流体デバイス２０の第２実施形態を示す。ポンプ２３は、流体試料２４をループ２２内において区域２７を通って移動させる。
【００２７】
ポンプ２３の停止中に、流体試料２４は試料注入ポート２５を介してマイクロチャネル２２に導入される。流体がポート２５に注入される際、圧力は圧力閉じ込め構造２６により吸収される。圧力閉じ込め構造は、様々な形態をとり得るが、１つの好適な形態は、図８に最もはっきり示されるように、本体２１に形成されたキャビティ２８の上に封止された変形可能なダイヤフラムである。
【００２８】
図７の実施形態において、試料２４がマイクロチャネル２２に注入されると同時に、圧力閉じ込め構造が変形する。図９は改変された実施形態を示す。該実施形態においては、圧力閉じ込め構造２６が予め変形されており、吸引機構として用いることができる。使用者が注入ポート２５を満たし、前記構造２６が（手動により又は自動的に）解放されると、図１０に示されるように、試料２４をキャビティ２８に引き込む。
【００２９】
図１乃至１０に示された一般的な動作原理は、より複雑な構造に適用することができる。図１１は、ポンプ５３を備えた第１のループ５２ａと、ポンプ５４を備えた第２のループ５２ｂとを有する二重ループマイクロチャネル５２を備えるマイクロ流体デバイス５０の一実施形態を示している。第１の流体小塊５５は第１のループ５２ａ内に位置し、第２の流体小塊５６は第２のループ５２ｂ内に位置する。流体小塊は上述した方法のうちの１つを用いて導入される試料であってもよく、あるいは前記ループに予め配置された試薬であってもよい。
【００３０】
第２のポンプ５４が停止された状態で第１のポンプ５３を作動せると、第１の流体小塊５５は、矢印にて示されるように、ループ５２ａ内で推進される。小塊５５は、図１２に示されるように、ループ内をめぐって移動する。ポンプ５３は、第２のループ５２ｂ内の圧力と比較すると、より高い圧力を小塊５５の後方において生成し、前方においてより低い圧力を生成するため、小塊５５は第２のループ５２ｂ内には移動しない。
【００３１】
図１３に示されるように、第２の流体小塊５６は、第１のポンプ５３を停止して第２のポンプ５４を作動させることにより、ループ５２ｂをめぐるように移動させることができる。いずれかのポンプにより、ループ間で共有するマイクロチャネルを介して流体小塊を移動させることが可能であることが理解されるであろう。第１の流体小塊５５が第２のループ５２ｂへ移動したならば、第２のポンプ５４を停止し、第１のポンプ５３を逆方向に再び作動させることができる。これにより、図１４に示されるように、流体小塊５６は第１のループ５２ａへと推進される。
【００３２】
図１１乃至１４に示される一連の動作は、閉ループマイクロ流体デバイスが、可動部（磁性流体ポンプを用いた場合）又は機械弁を有することなく、流体試料を操作するためにどのように使用されるかを示すものである。流体試料と、捕捉、複雑な処理及び分析を行うための複数の試薬とを移動させるために、複合デバイスが構成されてもよい。なお、該複合デバイスはすべて本発明の範囲内に含まれるものである。
【００３３】
図１５には、チャンバを備えた複合バイオアッセイチップが概略的に示されている。前記バイオアッセイチップは、全体が符号６０として示されており、複数のチャネル６２及び複数のチャンバ６３が形成されたプラスチック本体６１から成る。各チャネル及びチャンバの目的については、図１７に示すチップ読取り装置８０に関連するチップ６０の動作を参照しながら、以下でより詳細に説明する。いくつかの実施形態においては、コネクタ６４は、チップ６０と読取り装置８０との間において電気信号を伝える。
【００３４】
図１６には、バイオアッセイチップの一実施形態のレイアウトの詳細な概略図が示されている。この実施形態において、チップは、小量の化学薬品試料又は生体試料を分析して、１つ以上の標的物質を検出するために構成される。チップは、磁気捕捉区域７０と、本実施形態においては捕捉区域から放出された荷電粒子からの信号を検出する電極構成である電気活性検出区域７１とを備えるように構成される。第１の磁性流体ポンプ７２は、第１のチャンバ７３から、チャネル７４等の様々なチャネルを介して溶液を移動させる。第２の磁性流体ポンプ７５は、別の溶液をチャネルを介して第２のチャンバ７６から移動させる。試料はポート７７においてチップ６０に導入される。
【００３５】
バイオアッセイチップは、個々のチャンバに試薬を閉じ込めることを可能にする複数の受動的な止め構造を組み込んでいる。一般論として、第２のチャネルに流体が存在しない場合には、第１のチャネルから止め構造を介して第２のチャネルへ流体が吸い上げられることを毛管力の差によって防止するように、止め構造の最小横断面寸法は、第２のチャネルの最小横断面寸法より十分に小さい。
【００３６】
従来技術において知られているように、磁性流体ポンプは、磁場の影響下で移動される強磁性流体の液滴によって形成される。好ましい実施形態においては、磁性油滴７２ａ，７５ａは、可動磁石によって生成されるような印加磁場の影響下において、チャンバ７２ｂ，７５ｂ内を移動する。
【００３７】
以下において、チップ６０について、特定の用途に関してより詳細に説明する。上述したように、チップ６０は閉鎖システムとして作動する。試料がチップ６０に導入されると、外部からの試料への接触は一切ない。磁性流体ポンプはチップ内において試料及び溶液を移動させるように作動し、信号はコネクタによって収集される。
【００３８】
チップ読取り装置８０は、チップ６０を受容する隔室８１を有している。コネクタ６４は読取り装置内の対応するコネクタ８２と整合する。ドア８３が閉鎖されると、表示装置８４において利用可能な試験のメニューが見られ、ボタン８５を使用してメニューを選択することができる。試験が完了すると、使用済みのチップ６０は、ボタン８６を押すことにより取り出される。チップ６０は使い捨てであることが予想されるが、再使用可能なチップも想定される。
【００３９】
図１８は、チップ読取り装置８０の機能要素の概略ブロック図を示す。読取り装置の中核をなすのは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又は他の処理要素９０である。全ての制御及び分析工程は該要素で行なわれる。図面では単一の要素として示されているが、当業者であれば、その機能は通常、多数の集積回路及び個別素子によって提供されることが理解されるであろう。一対のアクチュエータ９１，９２は、油滴７２ａ，７５ａを、チャンバ７２ｂ，７５ｂに沿って移動させるための駆動力を提供する。一つの単純な実施形態において、前記アクチュエータはアッセイチップ６０の下方で直線的に動かされる磁石である。磁場はまた電気的に生成されてもよい。単純な直線運動ではなく、より複雑な運動をさせることについても想定される。検出区域７１からの信号は、コネクタ６４，８２によってＤＳＰ９０に送信される。試験の結果は、表示装置８４において見ることができる。読取り装置はまた、より詳細なオフライン分析を行うコンピューターに接続するために外部アクセスポート（図示しない）を有していてもよい。
【００４０】
上述したように、読取り装置及びチップは特定の検出方法に限定されるものではない。読取り装置は、フォトダイオード９３等、他の任意の光学的な検出装置を備えることができる。このような実施形態においては、信号は読取り装置によって直接読取られ、コネクタ６４，８２を必要としない。
【００４１】
アッセイチップ６０の動作の理解をより高めるために、図１９乃至２３に示されるチップのレイアウトを参照しながら、特定の例について説明する。チップ６０は初期状態において、緩衝剤チャンバ７３に緩衝液１００が充填されており、洗浄剤チャンバ７６に洗浄液１０１が充填されている。ポンプチャンバ７２ｂ，７５ｂには、それぞれ油滴７２ａ，７５ａが収容されている。
【００４２】
使用時には、読取り装置において試験メニューの中から試験が選択される。試料１０２は、試験瓶中でレポーター種及び磁気ビーズと数分間混合することにより調製される。レポーター種及び磁気ビーズは双方とも試料中の被分析物を認識し捕捉することができる化学的又は生物学的レセプターで被覆されている。被分析物は磁気ビーズとレポーター種との間に捕らえられる。好適なレポーター種としては、デンドリマー、ラテックスビーズ、リポソーム、コロイド状の金、蛍光物質、可視材料、生物発光物質及び化学発光物質、酵素、核酸、ペプチド、タンパク質、抗体、並びにアプタマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。レセプターは、化学的レセプターに加えて、生体細胞、タンパク質、抗体、ペプチド、抗原、核酸、アプタマー、酵素、又はその他の生物学的レセプターであってもよい。
【００４３】
好ましい実施形態においては、レポーター種は多数のマーカー分子で満たされたリポソームであり、被分析物分子はそれぞれ多数のマーカー分子を間接的に保持している。マーカー分子は、溶解剤でリポソームを溶解した後に放出されて、直接的な信号の増幅を生じる。リポソームに封入される好適なマーカーとしては、蛍光染料、可視染料、生物発光物質及び化学発光物質、酵素基質、酵素、放射性物質、並びに電気活性物質が挙げられる。好適な溶解剤としては、オクチルグルコピラノシド、ドデシル硫酸ナトリウム、ジオキシコール酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｉｏｘｙｃｈｏｌａｔｅ）、トゥイーン（登録商標、Ｔｗｅｅｎ）−２０及びトリトン（登録商標、Ｔｒｉｔｏｎ）  Ｘ−１００といった界面活性剤が挙げられる。これに代えて、補体溶解（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ  ｌｙｓｉｓ）を用いてもよい。
【００４４】
磁気ビーズ以外の捕捉システムを使用することができること、及び特定の調製は試験の性質及び試料の性質に依存するであろうことは理解されるだろう。本発明は、特定の試験構成に限定されるものではなく、直接的及び間接的な競合及び非競合アッセイを含む。更に、本発明は特定の試験又は試験の組み合わせに限定されるものではない。時間の経過とともに利用可能な試験の範囲が広がることが予想されるが、本説明においては、特定の試料の調製に基づき説明している。
【００４５】
図１９に示されるように、試料１０２はポート７７に添加される。試料１０２がチャネル１０５を通って押し出されて試料チャンバ１０６を充填するように、キャップ１０３が付けられて押圧される（符号１０４）。過剰な試料は、通気口１０８を介して空気を排出しながら、廃棄物チャンバ１０７に充填される。通気口１０８は閉鎖され、密封されたアッセイチップ６０は、読取り装置８０に配置される。
【００４６】
読取り装置８０内の磁気アクチュエータ９１を作動させて、油滴７２ａをチャンバ７２ｂ内で推進する。これにより、図２０に示されるように、緩衝液１００を受動的な止め構造１１０内へ、さらにはチャネル１１１内を通るように押し進める。緩衝液は試料チャンバ１０６に流入して、試料１０２を磁気捕捉区域７０に向かって押し進める。図２１に示されるように、ビーズ及びリポソーム粒子１０９は磁気捕捉区域７０で捕捉され、緩衝液１００によって洗浄される。緩衝液は緩く結合した粒子を洗い流すため、低バックグラウンド信号を保証する。
【００４７】
第１の磁気アクチュエータが依然作動している間、読取り装置８０内の第２の磁気アクチュエータ９２を作動させて、油滴７５ａをチャンバ７５ｂに沿って移動させることによって、洗浄液１０１をチャンバ７６からチャネル１２０へ追い出す（図２１）。チャネル１２０が洗浄剤で満たされると、磁気アクチュエータ９１は停止される。従って、洗浄剤１０１は区域７０に向かって流れる。洗浄剤１０１が磁気捕捉区域７０に到達すると、該洗浄剤はリポソームを破裂させる（図２２）。電気活性な荷電粒子１１２が電極７１上に逆流して、診断信号が生成される（図２３）。前記信号はコネクタ６４及びコネクタ８２を介して読取り装置８０内のＤＳＰ９０によって受信される。
【００４８】
磁性流体ポンプ７２，７５の作動タイミングは、本アッセイチップの動作にとって重要である。第２のポンプ７５は、第１のポンプ７２のストロークの終了直前に始動される。これにより、気泡が混入する危険性を低減することが保証される。ポンプ７２がまだ作動している間に洗浄剤がチャネル１３１に進入する。したがって、図２２に示されるように、一部の洗浄剤が緩衝剤の背後を流れて、気泡１３２を捕らえる。ポンプ７２が停止されると、ポンプ７５の継続作動により、洗浄剤１０１は捕捉区域７０を越えて押し進められる。
【００４９】
検出器７１は、アッセイチップ６０で行なわれる特定の試験に適するように構成される。好ましい実施形態において、検出器は、検出された信号を最大化するように構成された交互配置（櫛形）電極を有する電極アレイであり、かつ、レポーター種は電気活性マーカーを封入したリポソームである。
【００５０】
好ましい実施形態は２つの磁性流体ポンプを使用するが、本発明がこれに限定されるものではないことは理解されるであろう。図２４は、単一の磁性流体ポンプ２１０を使用するチップ２００の概略図である。更に、該チップは電気活性物質の検出に限定されない。図２４の実施形態は、光活性試料がウィンドウ２１２を通過すると、光活性試料が読取り装置のフォトダイオード９３によって検出される光検出技術を用いる。
【００５１】
第１実施形態と同様に、チップには緩衝剤２０１及び試薬２０２が予め充填されている。試料２０３を調製して、ポート２０４に導入する。キャップ２０７によって圧力が加えられるにつれ、試料が気泡トラップ２０５を満たすとともに、過剰な試料は廃棄物チャンバ２０６に流入する。図２５に示されるように、通気口２０８は閉鎖され、通気口２０９は開放される。図２５に示されるように、磁性流体ポンプ２１０を作動させて、緩衝剤２０１をチャネル２２１内に送り込むことにより、試料２０３を、捕捉区域２１１を越えて廃棄物チャンバ２２２内へ押し進める。同時に、試薬２０２は止め構造２２４に引き込まれる。
【００５２】
符号２２０にて示されるようなチャネルは十分に小さいため、相当の表面張力が存在する。したがって、通気口２０９が開放されている間は、試料２０３及び緩衝剤２０１が廃棄物チャンバ２２２に流れ込む。
【００５３】
緩衝剤２０１が廃棄物チャンバ２２２に到達すると、通気口２０９は閉鎖される。磁性流体ポンプ２１０は、試薬２０２を気泡トラップ２２５及びチャネル２２６を通って捕捉区域２１１に押し進めるように、逆に作動させられる。試薬２０２は捕捉区域２１１で粒子と反応して化学発光を生じ、その化学発光はウィンドウ２１２を介して検出される。
【００５４】
特定の用途には、他の磁性流体ポンプ方式が必要とされることが予想される。
電気検出及び光検出システムにマイクロ流体デバイスを適用する場合について説明してきたが、本発明は、特定の検出システムにも限定されるものではない。事実、前述したように、本発明のデバイスは、検出システムを有さず、保存のみに使用されてもよい。本発明は、マイクロチャネルの特定の数又は構成に限定されないことも理解されたい。実施形態は１つ又は２つのマイクロチャネルループを備えるものとして説明したが、当業者であれば、本発明を互いに連通した多数のループにまで様々な程度に拡張され得ることは明らかであろう。
【００５５】
本明細書の全体にわたって、本発明を任意の一実施形態又は特徴の特定の集合に限定することなく、本発明の好ましい実施形態について記載することを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】閉ループマイクロ流体デバイスの動作原理を示す概略図。
【図２】ある区域を備えた閉ループマイクロ流体デバイスの第１実施形態への試料の導入を示す概略図。
【図３】前記区域への試料の移動を示す図。
【図４】前記区域を通過した試料の移動を示す図。
【図５】デバイスに収容されている試薬を示す図。
【図６】前記区域を通過した試薬の移動を示す図。
【図７】閉ループマイクロ流体デバイスの別の実施形態の概略図。
【図８】図７の実施形態のＡ−Ａ線における断面図。
【図９】予め変形された圧力構造を備えた図８の実施形態を示す図。
【図１０】試料を充填した図９の実施形態を示す図。
【図１１】２つのマイクロチャネルループを有する閉ループマイクロ流体デバイスの第３実施形態を示す図。
【図１２】第１のポンプの作用下において、図１１のデバイス内で移動される流体試料を示す図。
【図１３】第２のポンプの作用下において、図１１のデバイス内で移動される流体試料を示す図。
【図１４】再度第１のポンプの作用下において、図１１のデバイス内で移動される流体試料を示す図。
【図１５】バイオアッセイチップの概略図。
【図１６】バイオアッセイチップの一実施形態の詳細な概略図。
【図１７】バイオアッセイチップ読取り装置のイメージを示す図。
【図１８】バイオアッセイチップ読取り装置の動作の概略を示す図。
【図１９】図１６のバイオアッセイチップの動作の第１工程を示す図。
【図２０】図１６のチップの動作の第２工程を示す図。
【図２１】図１６のチップの動作の第３工程を示す図。
【図２２】図１６のチップの動作の第４工程を示す図。
【図２３】図１６のチップの動作の第５工程を示す図。
【図２４】バイオアッセイチップの第２実施形態の動作の第１工程を示す図。
【図２５】図２４のチップの動作の第２工程を示す図。
【図２６】図２４のチップの動作の第３工程を示す図。
【図１】
2008514901.tif 000003
【図２】
2008514901.tif 000004
【図３】
2008514901.tif 000005
【図４】
2008514901.tif 000006
【図５】
2008514901.tif 000007
【図６】
2008514901.tif 000008
【図７】
2008514901.tif 000009
【図８】
2008514901.tif 000010
【図９】
2008514901.tif 000011
【図１０】
2008514901.tif 000012
【図１１】
2008514901.tif 000013
【図１２】
2008514901.tif 000014
【図１３】
2008514901.tif 000015
【図１４】
2008514901.tif 000016
【図１５】
2008514901.tif 000017
【図１６】
2008514901.tif 000018
【図１７】
2008514901.tif 000019
【図１８】
2008514901.tif 000020
【図１９】
2008514901.tif 000021
【図２０】
2008514901.tif 000022
【図２１】
2008514901.tif 000023
【図２２】
2008514901.tif 000024
【図２３】
2008514901.tif 000025
【図２４】
2008514901.tif 000026
【図２５】
2008514901.tif 000027
【図２６】
2008514901.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月6日(2006.4.6)
【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】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力として磁場を受ける少なくとも１つの磁性流体ポンプと
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上の活性区域をさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料を保存する貯蔵区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を捕捉する捕捉区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料又はその成分を捕捉する捕捉区域からなり、かつ前記１つ以上の活性区域の少なくとも１つが、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記１つ以上のチャンバのうちの少なくとも１つは、ポンプの作用下において少なくとも１本のマイクロチャネルを通って移動可能である少なくとも１つの試薬を収容する、請求項７に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記シール可能な流入ポートを、１つ以上のチャンバ及び１つ以上の活性区域に接続する、複数のマイクロチャネルを備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記シール可能な流入ポートは、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに定量の試料を供給する、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記シール可能な流入ポートに連通する吸引機構をさらに備え、該吸引機構は、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を引き込む、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
１つ以上のシール可能な廃棄物ポートをさらに備える請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの信号を検出する電極である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、磁気捕捉区域である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
データ転送手段をさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの光活性粒子による信号を検出する光検出区域である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
２本の接続されたマイクロチャネルを備え、各マイクロチャネルには１つのポンプが連通される、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力を受ける少なくとも１つのポンプと、
前記シール可能な流入ポートに連通し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料が供給されるときに圧力を吸収する圧力閉じ込め構造と
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上の活性区域をさらに備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２０】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料を保存する貯蔵区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２１】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を捕捉する捕捉区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２２】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料又はその成分を捕捉する捕捉区域からなり、かつ前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２４】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバをさらに備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２５】
前記１つ以上のチャンバのうちの少なくとも１つは、ポンプの作用下において少なくとも１本のマイクロチャネルを通って移動可能である少なくとも１つの試薬を収容する、請求項２４に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２６】
前記シール可能な流入ポートを、１つ以上のチャンバ及び１つ以上の活性区域に接続する、複数のマイクロチャネルを備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２７】
前記シール可能な流入ポートは、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに定量の試料を供給する、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２８】
前記シール可能な流入ポートに連通する吸引機構をさらに備え、該吸引機構は、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を引き込む、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２９】
１つ以上のシール可能な廃棄物ポートをさらに備える請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３０】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの信号を検出する電極である、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３１】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは磁気捕捉区域である、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３２】
データ転送手段をさらに備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの光活性粒子による信号を検出する光検出区域である、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３４】
２本の接続されたマイクロチャネルを備え、各マイクロチャネルには１つのポンプが連通される、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３５】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する第１のマイクロチャネルと、
前記本体内に形成され、かつ第１チャネルに連通して閉ループを形成する第２のマイクロチャネルと、
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれか一方に試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記第１のマイクロチャネルに連通する第１のポンプであって、作動時には外部駆動力を受けて前記第１のマイクロチャネル内で流体を移動させ、非作動時には前記第１のマイクロチャネル内で流体が移動することを防止する、第１のポンプと、
前記第２のマイクロチャネルに連通する第２のポンプであって、作動時には、外部駆動力を受けて前記第２のマイクロチャネル内で流体を移動させ、非作動時には前記第２のマイクロチャネル内で流体が移動することを防止する、第２のポンプと
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３６】
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルは共有チャネル部分を有する、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３７】
前記第１のマイクロチャネルに貯蔵チャンバを備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３８】
前記第２のマイクロチャネルに貯蔵チャンバを備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３９】
前記共有チャネル部分に捕捉区域を備える、請求項３６に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４０】
前記捕捉区域は磁気捕捉区域である、請求項３９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４１】
前記共有チャネル部分に検出区域を備える、請求項３６に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４２】
前記検出区域は、前記試料からの信号を検出する電極を備える、請求項４１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４３】
前記第１のポンプ及び第２のポンプは磁性流体ポンプである、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４４】
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれかに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記シール可能な流入ポートに連通し、かつ前記前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれかに試料が供給されるときに圧力を吸収する圧力閉じ込め構造と
をさらに備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４５】
前記本体に形成された複数の追加マイクロチャネルをさらに備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月8日(2007.6.8)
【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】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力として磁場を受ける少なくとも１つの磁性流体ポンプと
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上の活性区域をさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料を保存する貯蔵区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を捕捉する捕捉区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料又はその成分を捕捉する捕捉区域からなり、かつ前記１つ以上の活性区域の少なくとも１つが、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
前記１つ以上のチャンバのうちの少なくとも１つは、ポンプの作用下において少なくとも１本のマイクロチャネルを通って移動可能である少なくとも１つの試薬を収容する、請求項７に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
前記シール可能な流入ポートを、１つ以上のチャンバ及び１つ以上の活性区域に接続する、複数のマイクロチャネルを備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１０】
前記シール可能な流入ポートは、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに定量の試料を供給する、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記シール可能な流入ポートに連通する吸引機構をさらに備え、該吸引機構は、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を引き込む、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１２】
１つ以上のシール可能な廃棄物ポートをさらに備える請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの信号を検出する電極である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１４】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、磁気捕捉区域である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１５】
データ転送手段をさらに備える、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの光活性粒子による信号を検出する光検出区域である、請求項２に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１７】
２本の接続されたマイクロチャネルを備え、各マイクロチャネルには１つのポンプが連通される、請求項１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１８】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する少なくとも１本のマイクロチャネルと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通し、かつ外部駆動力を受ける少なくとも１つのポンプと、
前記シール可能な流入ポートに連通し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料が供給されるときに圧力を吸収する圧力閉じ込め構造と
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項１９】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上の活性区域をさらに備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２０】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料を保存する貯蔵区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２１】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を捕捉する捕捉区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２２】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料又はその成分を捕捉する捕捉区域からなり、かつ前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つが、試料の１つ以上の成分を検出する検出区域からなる、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２４】
前記本体内に位置し、かつ前記少なくとも１本のマイクロチャネルに連通する１つ以上のチャンバをさらに備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２５】
前記１つ以上のチャンバのうちの少なくとも１つは、ポンプの作用下において少なくとも１本のマイクロチャネルを通って移動可能である少なくとも１つの試薬を収容する、請求項２４に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２６】
前記シール可能な流入ポートを、１つ以上のチャンバ及び１つ以上の活性区域に接続する、複数のマイクロチャネルを備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２７】
前記シール可能な流入ポートは、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに定量の試料を供給する、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２８】
前記シール可能な流入ポートに連通する吸引機構をさらに備え、該吸引機構は、前記少なくとも１本のマイクロチャネルに試料を引き込む、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項２９】
１つ以上のシール可能な廃棄物ポートをさらに備える請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３０】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの信号を検出する電極である、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３１】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは磁気捕捉区域である、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３２】
データ転送手段をさらに備える、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３３】
前記１つ以上の活性区域のうちの少なくとも１つは、前記試料からの光活性粒子による信号を検出する光検出区域である、請求項１９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３４】
２本の接続されたマイクロチャネルを備え、各マイクロチャネルには１つのポンプが連通される、請求項１８に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３５】
本体と、
前記本体内に形成され、かつ閉ループを形成する第１のマイクロチャネルと、
前記本体内に形成され、かつ第１チャネルに連通して閉ループを形成する第２のマイクロチャネルと、
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれか一方に試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記第１のマイクロチャネルに連通する第１のポンプであって、作動時には外部駆動力を受けて前記第１のマイクロチャネル内で流体を移動させ、非作動時には前記第１のマイクロチャネル内で流体が移動することを防止する、第１のポンプと、
前記第２のマイクロチャネルに連通する第２のポンプであって、作動時には、外部駆動力を受けて前記第２のマイクロチャネル内で流体を移動させ、非作動時には前記第２のマイクロチャネル内で流体が移動することを防止する、第２のポンプと
を備える、閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３６】
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルは共有チャネル部分を有する、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３７】
前記第１のマイクロチャネルに貯蔵チャンバを備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３８】
前記第２のマイクロチャネルに貯蔵チャンバを備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項３９】
前記共有チャネル部分に捕捉区域を備える、請求項３６に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４０】
前記捕捉区域は磁気捕捉区域である、請求項３９に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４１】
前記共有チャネル部分に検出区域を備える、請求項３６に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４２】
前記検出区域は、前記試料からの信号を検出する電極を備える、請求項４１に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４３】
前記第１のポンプ及び第２のポンプは磁性流体ポンプである、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４４】
前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれかに試料を供給する少なくとも１つのシール可能な流入ポートと、
前記シール可能な流入ポートに連通し、かつ前記前記第１のマイクロチャネル及び第２のマイクロチャネルのいずれかに試料が供給されるときに圧力を吸収する圧力閉じ込め構造と
をさらに備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４５】
前記本体に形成された複数の追加マイクロチャネルをさらに備える、請求項３５に記載の閉ループマイクロ流体デバイス。
【請求項４６】
閉ループマイクロ流体デバイスにおいて試料を処理する方法であって、
前記デバイスの本体内に形成され、かつ閉ループを形成するマイクロチャネルに、流入ポートを介して、定量の前記試料を引き込む工程と、
前記流入ポートをシールして前記デバイスを閉鎖する工程と、
磁性流体ポンプに外部駆動力を付与して、前記試料を前記流入ポートから少なくとも１つの活性区域に移動させる工程であって、前記ポンプはマイクロチャネル内で試料を牽引及び押進する力を加える工程と
を含む方法。
【請求項４７】
前記試料を第１の活性区域において捕捉する工程と、
前記デバイス内に予め貯蔵された試薬で前記試料を処理する工程と
を更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記外部駆動力により、試薬を事前貯蔵チャンバから前記第１の活性区域に移動させる工程を更に含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記試料を第１の活性区域において捕捉する工程と、
前記デバイス内に予め貯蔵された試薬で前記試料を処理する工程と
前記試料を第２の活性区域において分析する工程と
を更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記外部駆動力により、
前記試薬を事前貯蔵チャンバから前記第１の活性区域まで移動させる工程と、
前記試料を前記第１の活性区域から前記第２の活性区域まで移動させる工程と
を更に含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１の活性区域が捕捉区域であり、前記第２の活性区域が検出区域である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１の活性区域及び第２の活性区域が、捕捉及び検出区域として同一の場所に配置される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
前記外部駆動力を逆方向に作動させて、前記試料の移動方向を反転させる工程を更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５４】
外部駆動力を第２のポンプに付与して試薬を第２のマイクロチャネル内で移動させ、前記試料と反応させる工程を更に含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項５５】
前記ポンプ又は前記第２のポンプに外部駆動力を付与して、試薬をチャンバから前記活性区域まで移動させる工程を更に含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
外部駆動力を前記ポンプ及び前記第２のポンプに順次付与することにより、前記マイクロチャネル及び前記第２のマイクロチャネル内において、前記試料及び前記試薬を制御して移動させる工程を更に含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
閉ループマイクロ流体デバイスにおいて試料を処理する方法であって、
前記デバイスの本体内に形成され、かつ閉ループを形成するマイクロチャネルに、流入ポートを介して、定量の前記試料を引き込む工程と、
前記流入ポートをシールして前記デバイスを閉鎖する工程と、
ポンプに外部駆動力を付与して、前記試料を前記流入ポートから少なくとも１つの活性区域に移動させる工程であって、前記ポンプはマイクロチャネル内で試料を牽引及び押進する力を加えることと、前記シール可能な流入ポートに連通する圧力閉じ込め構造が、前記試料が前記マイクロチャネルに供給されたときに圧力を吸収することと
を含む方法。
【請求項５８】
前記試料を第１の活性区域において捕捉する工程と、
前記デバイス内に予め貯蔵された試薬で前記試料を処理する工程と
を更に含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記外部駆動力により、試薬を事前貯蔵チャンバから前記第１の活性区域に移動させる工程を更に含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記試料を第１の活性区域において捕捉する工程と、
前記デバイス内に予め貯蔵された試薬で前記試料を処理する工程と
前記試料を第２の活性区域において分析する工程と
を更に含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記外部駆動力により、
前記試薬を事前貯蔵チャンバから前記第１の活性区域まで移動させる工程と、
前記試料を前記第１の活性区域から前記第２の活性区域まで移動させる工程と
を更に含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記第１の活性区域が捕捉区域であり、前記第２の活性区域が検出区域である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記第１の活性区域及び第２の活性区域が、捕捉及び検出区域として同一の場所に配置される、請求項６０に記載の方法。
【請求項６４】
前記外部駆動力を逆方向に作動させて、前記試料の移動方向を反転させる工程を更に含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
外部駆動力を第２のポンプに付与して試薬を第２のマイクロチャネル内で移動させ、前記試料と反応させる工程を更に含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６６】
前記ポンプ又は前記第２のポンプに外部駆動力を付与して、試薬をチャンバから前記活性区域まで移動させる工程を更に含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
外部駆動力を前記ポンプ及び前記第２のポンプに順次付与することにより、前記マイクロチャネル及び前記第２のマイクロチャネル内において、前記試料及び前記試薬を制御して移動させる工程を更に含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
閉ループマイクロ流体デバイスにおいて試料を処理する方法であって、
前記デバイスの本体内に形成される第１又は第２のマイクロチャネルに、流入ポートを介して、定量の前記試料を引き込む工程と、前記第１及び第２のマイクロチャネルは、互いに連通し、かつ閉ループを形成することと、
前記流入ポートをシールして前記デバイスを閉鎖する工程と、
（ａ）第１のポンプに外部駆動力を付与して、前記試料を前記流入ポートから少なくとも１つの活性区域に移動させる工程であって、該ポンプは、作動時においては前記第１のマイクロチャネル内で試料を牽引及び押進する力を加え、非作動時においては前記第１のマイクロチャネル内で流体が移動することを防止する工程と、（ｂ）第２のポンプに外部駆動力を付与して、前記試料を前記流入ポートから少なくとも１つの活性区域に移動させる工程であって、該ポンプは、作動時においては前記第２のマイクロチャネル内で試料を牽引及び押進する力を加え、非作動時においては前記第２のマイクロチャネル内で流体が移動することを防止する工程とのうち、工程（ａ）又は（ｂ）のいずれかを行うことと、
を含む方法。
【請求項６９】
前記試料を第１の活性区域において捕捉する工程と、
前記デバイス内に予め貯蔵された試薬で前記試料を処理する工程と
を更に含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記外部駆動力により、試薬を事前貯蔵チャンバから前記第１の活性区域に移動させる工程を更に含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記試料を第１の活性区域において捕捉する工程と、
前記デバイス内に予め貯蔵された試薬で前記試料を処理する工程と
前記試料を第２の活性区域において分析する工程と
を更に含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
前記外部駆動力により、
前記試薬を事前貯蔵チャンバから前記第１の活性区域まで移動させる工程と、
前記試料を前記第１の活性区域から前記第２の活性区域まで移動させる工程と
を更に含む、請求項７１に記載の方法。  
【請求項７３】
前記第１の活性区域が捕捉区域であり、前記第２の活性区域が検出区域である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
前記第１の活性区域及び第２の活性区域が、捕捉及び検出区域として同一の場所に配置される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
前記外部駆動力を逆方向に作動させて、前記試料の移動方向を反転させる工程を更に含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７６】
外部駆動力を第２のポンプに付与して試薬を第２のマイクロチャネル内で移動させ、前記試料と反応させる工程を更に含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７７】
前記ポンプ又は前記第２のポンプに外部駆動力を付与して、試薬をチャンバから前記活性区域まで移動させる工程を更に含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
外部駆動力を前記ポンプ及び前記第２のポンプに順次付与することにより、前記マイクロチャネル及び前記第２のマイクロチャネル内において、前記試料及び前記試薬を制御して移動させる工程を更に含む、請求項７６に記載の方法。
【国際調査報告】
2008514901.tif 000029
2008514901.tif 000030
2008514901.tif 000031