(57)【要約】  本発明は、例えば加熱を目的として、マイクロ流体素子にマイクロ波放射線を供給する方法及びシステムに関する。本発明のマイクロ流体素子は、マイクロ流体素子内の特定の領域にマイクロ波放射線を供給するためのマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を有する。この回路は、好ましくは、マイクロ流体素子の一表面上の伝送路と、対向する表面上の基平面とを有する。本発明の方法は、マイクロ領域と該マイクロ領域上に配置されるマイクロ波回路とを有するマイクロ流体素子を提供する段階と、前記マイクロ領域内に試料を提供する段階と、前記マイクロ領域に約５００ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数でマイクロ波放射線を加える段階と、を含む。
2008525182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体素子上のマイクロ加熱領域に加熱を行う、又は、マイクロ波放射線を照射する方法であって、
（ａ）マイクロ領域と該マイクロ領域上に配置されるマイクロ波回路とを有するマイクロ流体素子を提供する段階と、
（ｂ）前記マイクロ領域内に試料を提供する段階と、
（ｃ）前記マイクロ領域に約５００ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数でマイクロ波放射線を加える段階と、を含む方法。
【請求項２】
前記マイクロ波放射線の周波数は、水の共振周波数未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マイクロ領域は、試料積載容器、熱サイクルチャンバ、及び、流体的に互いに接続する回収容器からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記マイクロ領域のインピーダンスは、前記マイクロ波回路の伝送路のインピーダンスと略同一である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロ領域は、ＰＣＲチャンバである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロ領域は、生体反応用または化学反応用のチャンバである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
マイクロ流体素子であって、
少なくとも１つのマイクロ領域と、
前記素子上に配置されるマイクロ波回路または前記素子に隣接したマイクロ波回路であって、約５００ＭＨｚから１０ＧＨｚで動作するように設計されているところのマイクロ波回路と、を含むマイクロ流体素子。
【請求項８】
前記マイクロ波放射線の周波数は、水の共振周波数未満である、請求項７に記載のマイクロ流体素子。
【請求項９】
前記マイクロ領域は、試料積載容器、熱サイクルチャンバ、回収容器、反応チャンバ、電気泳動モジュール、マイクロチャネル、及び、液貯めからなる群から選択される、請求項７に記載のマイクロ流体素子。
【請求項１０】
前記マイクロ領域は、前記マイクロ波回路の伝送路のインピーダンスと略同一のインピーダンスを有する、請求項７に記載のマイクロ流体素子。
【請求項１１】
前記マイクロ領域は、ＰＣＲチャンバである、請求項７に記載のマイクロ流体素子。
【請求項１２】
前記マイクロ領域は、生体反応用または化学反応用のチャンバである、請求項７に記載のマイクロ流体素子。
【請求項１３】
熱サイクル用システムであって、
マイクロ波源に操作可能に接続された請求項７に記載のマイクロ流体素子と、
前記少なくとも１つのマイクロ加熱領域を冷却するための冷却源と、
前記少なくとも１つのマイクロ加熱領域の温度を測定するための温度センサと、を含む、熱サイクル用システム。
【請求項１４】
前記冷却源は、強制空冷、接触冷却、ペルチェ冷却、受動的冷却、及び、化学冷却からなる群から選択される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記温度センサは、熱電対または遠隔温度センサである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記マイクロ波放射線の周波数は、水の共振周波数未満である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記マイクロ領域は、試料積載容器、熱サイクルチャンバ、回収容器、反応チャンバ、電気泳動モジュール、マイクロチャネル、及び、液貯めからなる群から選択される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記マイクロ領域は、前記マイクロ波回路の伝送路のインピーダンスと略同一のインピーダンスを有する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記マイクロ領域は、ＰＣＲチャンバである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マイクロ領域は、生体反応用または化学反応用のチャンバである、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱用途及び非熱用途におけるマイクロ流体素子にマイクロ波放射線を供給する方法及びシステムに関する。より詳しくは、本発明は、試料の加熱用途及び非加熱用途におけるマイクロ流体素子上に集積されたマイクロ波回路及びマイクロ流体素子の加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅処理を小型化し、基板上に多重化することに対する継続的な要求がある。すなわち、高速で、便利で、より安価にすることに対する要求がある。マイクロリットルのプレートフォーマットは、高い処理能力のＰＣＲに対して主たる貢献をもたらすが、依然として通常の蓄熱ヒーターまたは強制空気熱サイクルを利用する。同時にサイクルすることができる試料の数（９６、３８４、１５３６）には驚くが、増幅速度は遺憾な点が多い。過去の通常の熱サイクルに関連する限界は、主に温度を変化させるときの速度であったが、それらがあるべき速度ほどではない増幅時間をもたらす。結果的に、以前として１時間又はそれ以上のオーダーの増幅時間が一般的である。
【０００３】
ＰＣＲに加えて、多くの解析方法は、試料が特定の温度まで加熱されることを必要とする。しばしば、熱サイクルとして知られる順次的な加熱及び冷却段階が要求される。様々な方法は、異なる温度を用いた２つ又はそれ以上の段階の全てを介するサイクルを必要とし、及び／又は、次の段階に移動する前の所定の期間にわたって特定の温度段階に試料を維持することを必要とする。したがって、試料の熱サイクルは、時間のかかるやり方である。さらに、これらの方法は、しばしば、そのサイクルの各段階において温度の正確な制御を必要とし、所望の温度を超えると不正確な結果をもたらすことになる。
【０００４】
一般に、反応温度の増加は、反応速度の増加に置き換えられる。反応の活性化、反応構成要素の溶解の増加、基板の脱溶媒和及び触媒作用の選択性は、温度に依存する。反応温度の正確な又は略正確な維持は、それらの正常終了を保証するために生物化学／生物学の処理において重要である場合が多い。したがって、反応中の温度条件を制御するために化学／生物学の研究所の日常の業務として大変な努力がなされている。より良い温度制御は、ほとんどの反応の性能を増加させる。例えば、タンパク質反応の選択性を増加させる。
【０００５】
マイクロチップ熱サイクラーは、加熱用のいくつかの新規な方法の使用を引き起こすための能力と同様に必要とされるより小さい容積の結果として、通常の蓄熱ヒーター熱サイクラーに対する有益な代替物を提供する。小容積の水溶液を加熱する手法には、レーザー（Slyadnev et al., Anal. Chem.73:4037-4044, 2001; Lagally et al., Sensor Actuat B-Chem.63:138-146, 2000）、抵抗加熱（Northrup et al., Anal. Chem. 70:918-922, 1998）、ポリシリコンヒーター（Oda et al., Anal. Chem.70: 4361-4368, 1998）、等温温度領域（Kopp et al., Science 280: 10460-1048, 1998）、及び、タングステンランプ（Swerdlow et al., Anal Chem.69(5):848-55, 1997;Huhmer et al., Anal. Chem.72:5507-5512, 2000; Giordano et al., Anal. Biochem.291:124-132, 2001; 米国特許番号６，２１０，８８２；米国特許番号６，４１３，７６６）が含まれている。これらの手法のうち、抵抗加熱手法は、マイクロエレクトロニクス業界の発展の結果として、マイクロチッププラットフォームの方向統一（ディレクションインテグレーション）に最も伝導的である。しかしながら、本来非接触であり、チップから物理的に離隔した加熱源を有する加熱手法の使用における有効な正当化がある。これらの手法は、加熱または温度検出に関する複雑性が、マイクロチップではなく器具類を組み立てることを可能にし、それはよりコスト的に効果的なマイクロチップに置き換わる。多くの加熱方法は、この領域に分類される。ある方法は、マイクロチップ内の小さな容積の水溶液の加熱を促進するために赤外線（ＩＲ）の使用を必要とし、それは可能であることが示されており（Huhmer et al.; Giordano et al.; 米国特許番号６，２１０，８８２、６，４１３，７６６）、事実、小容積の試料を用いて非常に効率的である（Giordano et al.）。簡易で高価なタングステンランプ（５０ワット）を用いて、小容積の水溶液は、非常に急速に加熱することができる。これに対する原理は、タングステンフィラメントランプから放出される光の波長と水の吸収特性との間の優れた重畳である。標準的なタングステンランプは、一般に３５０ｎｍから３μｍの波長範囲をカバーする電磁スペクトラムの可視光及び赤外部分を放出する。この範囲は、水に対する特定のＩＲの能動的吸収帯、具体的には２．６６μｍから２．７８μｍの吸収帯を含む。結果的に、より高い光のエネルギー波長（６００ｎｍ未満）がフィルタされるＩＲ源としてのタングステンランプの使用は、水が最大限に吸収し、水が水分子の振動遷移をもたらす１から４μｍの範囲の効果的なエネルギー源を提供する。さらに、この領域の光がその溶液を含む容器によって効果的に吸収されない場合、その溶液（マイクロチップではない）の選択的な加熱は、急速加熱及び急速冷却の補助をもたらす。この方法は、マイクロチップを用いて使用されており、今まで文献で見られる最も速いＰＣＲ増幅を示している。
【０００６】
ＩＲ−ＰＣＲは、サイクルシーケンス反応において蛍光タグの付いているプライマーを用いた増幅と同様にタグの付いていないプライマーセットを用いた標準的な単一増幅または多重増幅を含む様々な異なるフォーマットのＤＮＡの増幅において効果的であることが現在分かっているが、多重フォーマットにおいてそのようにすることは難しい状況である。高速サイクル時間は、適度に効率的なＤＮＡ増幅を用いて実現することができるが、この新規な手法を多重化する作業には課題が残っている。ラガリー（Lagally et al., Lab on a Chip, 1:102-107, 2001）らは、抵抗加熱ベースのマイクロチップＰＣＲを多重化するために金属をマイクロチップ上に堆積することができ、また、マイクロチップ構造体内に堆積することができるというこの容易さを利用した。他の手法、例えば、コップ（Kopp）の流水式ＰＣＲは、確かに多重化に影響を受け易いかもしれない。
【０００７】
マイクロ波が介在するＰＣＲは、２．５ｍＬのマクロ容積（Orrling et al., Chem. Comm. 2004, 790-791）と１００μＬの反応容積（Fermer et al, European Journal of Pharamaceutical Sciences 18:129-132, 2003）を用いて説明された。これらの場合、マイクロ波出力を試料に供給するために単一モードマイクロ波キャビティが用いられ、加熱される比較的大きな容積の液体のために、これらのシステムは、相当な時間にわたってその溶液を加熱するために非常に高いマイクロ波強度を必要とする。このような高い強度は、一般に、５００から１０００ワットの出力のマグネトロン源と比較的大きい空洞共振器を使用して達成される。しかしながら、マイクロチップシステムにおいては、溶液の容積は、数百マイクロリットルほどの大量から数ナノリットルないしそれ未満ほどの少量の範囲でありえる。このような小容積は、溶液の温度を例えば６０℃から９５℃まで上げるのに実質的にエネルギーを必要としない（１５ジュールのオーダー）。従って、通常マイクロ波加熱用途に使用されるマグネトロン源は必要とされず、マイクロチップ上でのマイクロ波の照射は可能である。
【０００８】
バーレンバーグ（Barenburg）らに与えられた米国特許番号６，６０５，４５４は、参照することによってここに含まれるが、マイクロ流体素子内に導入された試料を加熱し、マイクロ波放射線を加えることによって試料のセルの溶解に影響を与えるために、その中に配置されるモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を有するマイクロ波素子を開示する。効率的な加熱のために、この特許は、１８から２６ＧＨｚの範囲の水の双極子共鳴周波数を明らかに対象としている。従って、この方法は、特に生物の主要成分である水の加熱と、マイクロ流体素子で研究されるほとんどの化学システムに対して効率的である。しかしながら、この手法を用いて要求される高い周波数は、そのシステムを動作及び製造するために費用がかかるものとする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、経済的且つ効率的な方式でマイクロ流体素子に熱を送る、マイクロチップ上の小さな試料を多重加熱するための改善された方法及びシステムに対する要求がある。このような方法及び装置には、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅、結合反応、化学合成、化学解析及びその類似物などの小型化された熱サイクルを用いるというさらなる要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法及びシステムの目的は、マイクロ素子の特定の領域にマイクロ波が介在する加熱を行うためのマイクロ波伝送路を利用することである。より詳細には、本発明は、他の事項も含むが、マイクロ流体素子のインシチュ熱効果及び非熱効果のための高密度のマイクロ波出力の供給に関する。
【００１１】
本発明の他の目的は、マイクロ流体素子内の特定の領域にマイクロ波放射線を加えるためのマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を有するマイクロ流体素子を提供することである。
このＭＭＩＣは、マイクロストリップデザイン、スロットデザイン、または、コプラナーデザインでありえる。ある実施形態では、ＭＭＩＣは、マイクロ流体素子の試料を加熱するために使用される。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、低コストで小容積の水を効率的に加熱するマイクロ流体を提供することである。このＭＭＩＣは、好ましくは、水の双極子共鳴の周波数よりも非常に低い周波数でマイクロ波放射線を供給する。本発明のＭＭＩＣは、約６００ＭＨｚから１０ＧＨｚの範囲の周波数のマイクロ波放射線を供給する。比較的低い周波数は、本発明が安価に製造され及び動作することを可能にする。これらの周波数は、水の共振周波数よりも低いが、加熱効率は、満たされた反応チャンバのインピーダンスを伝送路のインピーダンスに適合させるような、ＭＭＩＣの回路設計を介して改善することができる。
【００１３】
本発明の用途には、限定されないが、生体反応または化学反応（例えば、ＰＣＲ）、有機／無機化学合成、分光法、及び、マイクロチップ技術プラットフォームの生物学が含まれる。マイクロチップの表面に直接積層され又は近接して位置されたマイクロ波伝送路とトランジスタベースのマイクロ波出力源とを使用して、コンパクトで非常に効率的なマイクロ波加熱源がマイクロチップシステム用に構築することができる。容積が小さいので、要求される出力は小さい。マイクロ波加熱は、溶液温度を直接監視するか溶液温度を遠隔で監視することによって制御することができる。本発明の少なくともいくつかの実施形態に関連する利点のいくつかには、限定されるものではないが、標準的な加熱源（レーザー、ＩＲランプ）を用いた生体反応または化学反応を多重化するのに関係する障害を克服する能力が含まれ、これらは、コスト、複雑化された多重化または複雑な光学系を含む不利点に関係する。本発明のいくつかの実施形態は、単一のマイクロ波源を用いてマイクロチップ上の多重領域にマイクロ波出力が独立して供給されることを可能にするマイクロ波制御電気回路に関係するだろう。その結果、ほんの数分でマイクロチップベースの化学反応炉を多重化する能力をもたらす。マイクロ素子の特定の領域にマイクロ波加熱を行うための能力は、マイクロスケール素子上でのマイクロ波の適用（生体反応、化学反応、生物学研究）の実施を可能にするだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、一般に、マイクロ波放射線を用いてマイクロチップまたはマイクロ流体装置上にある小容積の試料を加熱し、及び／又は、熱サイクルする装置及び方法を対象とする。ここで使用される“小容積”という用語は、ピコリットル（ｐＬ）からマイクロリットル（μＬ）の範囲の容積を意味する。これは、好ましくは約１００ｐＬから約１００μＬであり、より好ましくは約１ｎＬから約１０μＬである。ここで使用される“マイクロ流体”という用語は、小容積の試料の解析用の装置を意味し、導管（チャネル）、ポンプ、微量反応（マイクロリアクション）チャンバ、電気泳動モジュール、マイクロチャネル、液貯め、検出器、バルブ、または、混合器などの流動体処理用のマイクロスケールの構成部品を含む。これらのマイクロ流体装置は、微小化学物質分析システム（μＴＡＳ）とも呼ばれる。ここで使用される“マイクロ”は、小さな構成部品を意味し、ミクロンないしマイクロリットルスケールに限定されないだけでなく、ナノメートルないしナノリットル範囲のより小さな構成部品をも意味する。
【００１５】
本発明のマイクロ波加熱方法の用途は非常に多く、一般に、試料の温度を制御及び／又は変更するあらゆるシステムを包含する。本発明は、ある温度から次の温度への高速変化または超高速変化が必要とされる分析システム、及び、正確またはある程度正確な温度が達成されることが重要である分析システムに特に適用可能である。
【００１６】
例えば、本装置及び方法は、分子生物学試験室または臨床用検診学的設備で通常解析される生体サンプルの試験、培養（インキュベーション）及び処理に相応しい。本発明の加熱方法の精度によれば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）による核酸複製の使用に特に相応しい。正確な温度制御、急速加熱冷却、継続的な温度傾斜、または、他の温度パラメータないし変数によって恩恵を受けるあらゆる反応は、ここで検討されるこの方法を用いて達成することができる。他の用途には、限定されないが、化学反応及び化学合成、酵素反応の活性化及び促進、酵素の非活性化、タンパク質−タンパク質複合体、核酸−タンパク質複合体、核酸−核酸複合体、薬剤（ドラッグ）を有するこれらの生体分子の何れかの複合体、及び／又は、他の有機又は無機化合物の処理／培養が含まれる。それは、このような複合体のフォールディング／アンフォールディング及びアソシエーション／ディソシエーションをもたらす。以下の用途は、この熱サイクル装置及び方法の実用性を示し、可能な用途の一部のみを表す。
【００１７】
分子生物学のプロトコルにおける常法は、熱を用いたタンパク質の非活性化である。分子生物学における最も基本的な手順の１つは、トリプシンなどのプロテアーゼ／消化酵素によるタンパク質及びペプチドの分離した破片への分裂である。熱サイクル手段は、通常、高温で酵素を活性化するために使用され、次いで、酵素触媒反応を維持するためにその反応中に酵素が培養され、次いで、その酵素が熱によって不活性化され、次いで、室温で最終的な処理／解析が行われる。一般に、この反応要素は、制御されない状態で不特定の分裂を防止するために酵素活性が停止された後、反応が完了するまで６０分間にわたり４０℃で培養される。トリプシンなどの多くの酵素は、９５度程度の高温で１０分間培養することによって不可逆的に非活性化することができる。次いで、この試料は、冷却して室温に戻され、下流の解析に用意される。酵素のこのような非活性化は、例えば、「タンパク質とペプチドの連鎖」（生物化学及び分子生物学の検査手技、Ｇ．Ａｌｌｅｎ、頁７３−１０５）に教示されている。
【００１８】
短いＤＮＡ配列を認識し、その認識配列内又は認識配列に隣接する特定の部位にあるダブルスタンダードＤＮＡを開裂する制限エンドヌクレアーゼを不活性化するために、その熱不活化の同様の原理は使用することができる。適切な検定条件（例えば、４０℃、６０分間）を用いて、消化反応は推奨時間で行うことができる。この反応は、６５℃で１０分間、この試料を培養することによって停止する。ある酵素は、６５℃における熱不活化に対して部分的に又は完全に耐性でありえ、それらは７５℃における１５分間の培養によって不活性化される。このような方法は、例えば、オースベルらによる「分子生物学におけるショートプロトコル」（Ausubel et al. Short Protocols in Molecular Biology, 3rd Ed., John Wiley & Sons, Inc. (1995)）と「分子クローニング」（Molecular Cloning: A Laboratory Manual, J.Sambrook, Eds. E.F.Fritsch, T.Maniatis, 2nd Ed.）に教示されている。
【００１９】
酵素活性の制御におけるタンパク質の熱不活性化と同様に、電気泳動分析用のタンパク質の試料処理は、ゲル電気泳動やキャピラリー電気泳動などの電気泳動による分離が行われる前に、しばしばそのタンパク質／ペプチド検体の変性を必要とする。例えば、変性試薬が存在する又は存在しない水性緩衝液中での９５℃での５分間の熱変性（タンパク質／ペプチドの三次構造または二次構造の破壊をもたらす）は、電気泳動手段によってタンパク質及びペプチドのサイズに依存する分離を可能にする。それは、例えば、「タンパク質のゲル電気泳動」（Gel Electrophoresis of Proteins: A Practical Approach, Eds.B.D.Hames and D.Rickwood, page 47, Oxford University Press (1990）)に教示されている。
【００２０】
試料の熱サイクルは、酸または塩基（例えば、１１０℃で６ＭのＨＣＬ、２４時間）の存在中でのアミノ酸への加水分解によるタンパク質／ペプチド配列などの多くの非酵素的な処理で使用される。生体分子と薬剤及び／又は薬剤候補（ドラッグキャンディデート）との相互作用の調査を含む研究は、正確な温度制御を必要とする条件下で動的結合／解離定数などの結合特性を得るために頻繁に行われている。
【００２１】
本発明によって教示される加熱及び／又は熱サイクルにおけるそれらの用途は、例えば、患者から得られる試料の特定の遺伝的特徴を同定するためのような病院や研究所における診断ツールとしての使用、新薬の開発や所望の遺伝的特徴の同定などのためのバイオテクノロジー研究での使用、バイオテクノロジー業界全体の用途での使用、化学合成での使用、例えば細胞や生体分子におけるマイクロ波周波数の影響の調査のような医療研究での使用、または、他の化学的な研究及び開発努力における使用を見出すであろう。
【００２２】
本発明は、実質的に局在化したマイクロ波放射線をマイクロ流体素子の試料に適用する装置及び方法を提供する。より詳しくは、本発明は、その素子に集積されたマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を有するマイクロ流体装置またはマイクロ流体素子を提供する。このＭＭＩＣは、そこで行われる反応を高め又は処理に影響を与えるために、その素子によって画定されるマイクロ加熱領域またはマイクロ波放射領域にマイクロ波放射線を加えるために使用される。さらに、ここに記載のように、本発明の素子は、限定されるものではないが、以下の構成、すなわち、試料操作、廃棄物または試薬用の１つ又は複数のウェル、試料調製または電気泳動分離マトリクスを有するマイクロチャネルを含む、これらのウェルに接続されるマイクロチャネル及びこれらのウェル間にあるマイクロチャネル、流体運動を制御するためのバルブ、及び、内臓ポンプを含むことができる。本発明の素子は、１つ又は複数の試料を操作するように配置することができる。
【００２３】
本発明のＭＭＩＣデザインは、限定されないが、マイクロストリップデザイン、スロットデザイン、コプラナーデザインを含む。“Gallium Arsenide Technology, Chs.6-7 edited by David Kerry (Howard W.Sams & Co. 1985)”、“Microwave Circuit Analysis and Amplifier Design, Liao S.(Prentice-Hall, 1987)”、“Computer Aided Design of Microwave Circuits, Gupta et al.(Artech House 1981)”を参照いただきたい。これらの全ては参照することによってここに含まれる。
【００２４】
好ましい実施形態では、本発明のＭＭＩＣデザインは、高い周波数吸収を与える。本発明によるマイクロ流体素子への適切なマイクロ波回路の統合によって、このマイクロ流体素子の試料への正確で信頼性のある実質的に局所的なマイクロ波放射線の適用が可能となる。当業者が理解するように、これは、マイクロ流体素子内での多くのタイプの反応を高め、処理を可能とする。例えば、限定されることなく、マイクロ波放射によって、微生物からの核酸抽出を改善することが見られ、マイクロ波放射は、多くの生体化学または生体医学で必須のステップである。
【００２５】
したがって、本発明は、ＭＭＩＣ素子を提供する。ここで使用されるように、“モノリシックマイクロ波集積回路”または“ＭＭＩＣ”は、基板上に集積された相互接続されたマイクロ波回路要素の組み合わせを意味する。
【００２６】
この集積回路は、基板上に位置する。固体基板の組成は、この素子を作成するために使用される技術、この素子の用途、試料の組成、検出される検体、ウェル及びマイクロチャネルの大きさ、電子部品の存否を含む様々な因子に依存する。一般に、本発明の素子は、その上、容易に除菌されるべきである。この集積回路と流体は、同一基板または異なる基板に形成することができる。
【００２７】
好ましい実施形態では、固体基板は、限定されないが、シリコンウエハなどのシリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン、セラミック、ガラス及び溶融石英、ガリウム砒素、インジウムリン、アルミニウム、セラミック、ポリイミド、石英、複合材、グラスファイバー、ＦＲ−４、プラスチック、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、アクリル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン及び他のスチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンを含む樹脂及び高分子、超合金、コバール（ＫＯＶＡＲ）、ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）、カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）、マイラー（ＭＹＬＡＲ）、サファイヤなどの多種の材料から形成することができる。試料の操作ステップが光ベースの技術を必要とする場合には、高い融点のホウケイ酸塩や溶融シリカなどの高品質ガラスは、それらの紫外線の透過性のために好ましい。さらに、ここに記載されるように、この素子の内部表面の部分は、必要であれば多くの被膜を用いて被覆することができ、生体適合性及び粘性のために非特異性の結合剤を減少させ、結合リガンドの付着を可能にする。より好ましくは、基板はガラスまたはプラスチックで作られる。
【００２８】
マイクロ流体素子を製造するために多くのフォーマット、材料及びサイズスケールがある。一般的なマイクロ流体素子は、ハンディキュー（Handique）らに与えられた米国特許番号６，６９２，７００、オコーナー（O’Conner）らに与えられた米国特許番号６，９１９，０４６、ワイルディング（Wilding）らに与えられた米国特許番号６，５５１，８４１、パース（Parce）らに与えられた米国特許番号６，６３０，３５３、ウォルク（Wolk）らに与えられた米国特許番号６，６２０，６２５、コッフシル（Kopf-Sill）らに与えられた米国特許番号６，５１７，２３４に開示されている。これらの全ては、参照することによってここに含まれる。典型的には、マイクロ流体素子は、共に結合される２つ又はそれ以上の基板から作られる。流体を処理するためのマイクロスケールの構成要素は、１つ又はそれ以上の基板の表面に配置される。これらのマイクロスケールの構成要素は、限定されないが、マイクロ反応チャンバ、固相抽出モジュール、電気泳動モジュール、マイクロチャネル、液貯め、検出器、バルブまたは混合器を含む。複数の基板が結合されると、マイクロスケールの構成要素は、それらの基板の間で取り囲まれ、挟まれる。多くの実施形態では、システムから流体を導入したり排出したりするために少なくとも入口と出口がその素子に設計されている。マイクロスケールの構成要素は結合されており、化学解析または生体学的解析用の流体ネットワークを形成する。当業者は、シリコン、ガラス、セラミック、プラスチック、高分子、金属及び／又は石英から構成される基板が本発明の背景において受容可能であることを理解するだろう。さらに、マイクロ流体ネットワークのデザイン及び構造は、実行される解析に依存するものであり、当業者の能力の範囲内である。
【００２９】
この装置は、マイクロ波放射線の透過用の導線（コンダクター）を含んでもよい。適切な透過ラインは、限定されないが、マイクロチップラインコンタクター及びスロットラインコンダクターを含み、それらの何れの技術的に周知である。
【００３０】
コンタクターの位置、向き及び数は、当業者に理解されるように広範に変えることができる。好ましい実施形態では、このコンダクターは、マイクロ波放射線が必要とされるマイクロ領域に隣接して配置される。ここで“隣接”とは、このコンダクターが所望のマイクロ領域内の試料にマイクロ波放射線を送るための十分に近いことを意味する。
【００３１】
マイクロ加熱領域または放射領域に加えて、本発明の素子は、他の構成要素を含むことができる。試料操作、廃棄物または試薬用の１つ又は複数のウェル、試料調製または電気泳動分離マトリクスを有するマイクロチャネルを含む、これらのウェルに接続されるマイクロチャネル及びこれらのウェル間にあるマイクロチャネル、流体運動を制御するためのバルブ、電気浸透ポンプ、電気流体力学ポンプまたは導電学的ポンプなどの内臓ポンプ、及び、光学的検出システムまたは電気的検出システムなどの検出システムを含むことができる。本発明の素子は、１つ又は複数の試料または検体を操作するように配置することができる。その上、これらの他のマイクロスケールの構成要素のうちには、マイクロ波回路を用いて処理されることができるものもある。マイクロ流体チップは、複数のマイクロ加熱領域または放射領域を含むことができる。
【００３２】
ある実施形態では、固体基板は、複数の標的分析物を含むことができる単一の試料を取り扱うことができるように構成されている。すなわち、単一の試料はその素子に結合され、その試料は、検体の検出用の並行処理のためにアリコートされるか、連続形式で検出される個々の標的分析物を用いて連続して処理される。さらに、試料は、周期的に除去されることができ、線抽出法用の異なる位置からのものである。
【００３３】
好ましい実施形態では、固体基板は、複数の試料を取り扱うことができるように構成されており、それらの各々は、１つ又はそれ以上の標的分析物を含んでもよい。一般に、この実施形態では、各々の試料は、個々に取り扱われ、すなわち、操作及び解析は、好ましくはそれらの間に関連や混成がない状態で並行して行われる。あるいは、一般にいくつかの段階がありえ、例えば、それは、異なる試料を個々に処理することが望まれるが、単一の検出領域の標的分析物の全てを検出することが望まれる。
【００３４】
さらに、ここで議論されたほとんどの事項は、マイクロチャネル及びウェルを有する平坦な基板の使用を対象としているが、他の配置も同様に使用することができることを理解すべきである。例えば、２つ又はそれ以上の平坦な基板を積層して３次元素子を生成することができ、その３次元素子は、一平面内に又は複数の平面間に流出することができるマイクロチャネルを含むことができる。従って、例えば、基板の両面は、マイクロチャネルを有するように食刻することができる。例えば、米国特許番号５，６０３，３５１、米国特許番号５，６８１，４８４を参照して頂きたい。これらの何れも参照することによってここに含まれる。
【００３５】
従って、本発明の素子は、試料の入口からそのシステムの他の構成要素またはモジュールへの試料の流出を可能する少なくとも１つのマイクロチャネルまたは流路チャネルを含む。マイクロチャネルまたはウェルの集合は、この分野で“微小化学物質分析システム（μＴＡＳ）”、または、より大きい容積で使用される場合には“中規模フローシステム”と呼ばれることがある。当業者に理解されるように、流路チャネルは、チャネルの用途に依存して多種の方法で配置されることができる。例えば、試料入口から開始する単一流路チャネルは、並行処理または平行解析のために元の試料を個別のサブ試料に分離するように、より小さい多くのチャネルに分離することができる。あるいは、異なるモジュール、例えば、試料入口及び試薬保管モジュールからのいくつかの流路チャネルは、混合チャンバまたは反応チャンバに共に供給することができる。当業者に理解されるように、多くの可能な配置があり、重要であることは、流路チャネルが素子のある部分から他の部分への試料や試薬の移動を可能にするということである。例えば、流路チャネルの通路長さは必要に応じて変えることができ、例えば、混合／時間反応が必要とされる場合、より長い、場合によっては曲がりくねった流路チャネルを使用することができる。
【００３６】
一般に、本発明のマイクロ流体素子は、マイクロスケール素子と通常呼ばれるが、ナノスケールまたは“メソスケール”素子も採用されることができる。ある実施形態では、大きな試料（例えば、数ｃｃの試料）がこの素子で減溶されて後続の解析のために小容積にされることができるが、この素子は、ここでは通常微量試料を解析するために適切なスケールに設計される。すなわち、ここで使用される“マイクロスケール”は、０．１から３０００μｍ２のオーダーの断面積を有するチャンバ及びマイクロチャネルを意味する。マイクロスケールの流路チャネルとウェルは、０．１から５００μｍのオーダーの好ましい深さを有する。このチャネルは、０．２から１０００μｍ、より好ましくは３から１００μｍのオーダーの好ましい幅を有する。多くの用途では、５から５００μｍのチャネルが有用である。しかしながら、多くの用途では、ミリメートルのスケールのより大きい“メソスケール”寸法を用いることができる。同様に、基板内のチャンバは、しばしば、１から３ｍｍ（幅及び深さ）のスケールのマイクロチャネルより大きな寸法を有するだろう。非常に小さな容積の試料が使用される場合、ナノスケール素子は有用である。
【００３７】
この流路チャネルシステムに加えて、本発明の素子は、その用途に応じて与えられたあらゆる素子上に存在する１つ又はそれ以上の多様な構成要素を含むように配置される。これらの構成要素には、限定されないが、試料入口、試料導入モジュール又は試料収集モジュール、セルハンドリングモジュール（例えば、細胞溶解（ここに記載されるようなマイクロ波細胞溶解を含む）、細胞除去、細胞濃度、細胞分離または細胞捕獲、細胞成長など）、例えば、電気泳動、ゲル濾過、イオン交換／親和性クロマトグラフィ（捕獲及び放出）などの分離モジュール、標的分析物の増幅（例えば、標的分析物が核酸の場合、増幅技術が有用であり、限定されないが、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リアルタイムＰＣＲ、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、ストランド置換増幅（ＳＤＡ）、全ゲノム増幅（ＷＧＡ）、及び、核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ））、標的分析物の化学的、物理的または酵素的な分裂または変性、または、標的分析物の化学修飾を含む、試料の化学的な又は生物学的な反応又は変性用の反応モジュール、流体ポンプ、流体バルブ、加熱冷却用熱モジュール、検定試薬用の保管モジュール、混合チャンバ、及び、検出モジュールが含まれる。
【００３８】
本発明の素子は、試料をその素子に導入するための少なくとも１つの試料入口を含むことができる。これは、試料導入モジュールまたは試料収集モジュールの一部でありえ、または、分離されうる。すなわち、この試料は、分離チャンバに試料入口から直接供給されることができ、または、試料収集ウェルまたはチャンバ内で前処理されうる。
【００３９】
本発明の素子は、試料収集モジュールを含むことができ、必要があれば、試料収集モジュールは、その試料を凝縮または濃縮するために使用することができる。例えば、米国特許番号５，７７０，０２９を参照いただきたい。それは、参照することによってここに含まれる。
【００４０】
本発明の素子は、セルハンドリングモジュールを含むことができる。試料が標的分析物を有するセルを含むか、標的分析物を検出するために除去されなければならない場合に、これは特に有用である。従って、例えば、血液中の特有の抗体の検出は、効率的な解析のために血液細胞の除去を必要とし、あるいは、その細胞（及び／又は細胞核）は、検出前に溶解されなければならない。この状況で、“細胞”は、ここに記載されるような真核細胞及び原核細胞と、標的配列の検出前におけるウィルス粒子からの核酸の放出などの解析前における処理を必要とするウィルス粒子とを含む。さらに、セルハンドリングモジュールは、細胞の存否を決定するための下流の手段（downstream means）を利用することもできる。適切なセルハンドリングモジュールは、限定されないが、細胞溶解モジュール、セル除去モジュール、セル濃度モジュール、及び、セル分離モジュールまたはセル捕獲モジュールを含む。さらに、本発明のモジュールの全てに関しては、セルハンドリングモジュールは、流路チャネルを介して本発明の少なくとも１つの他のモジュールと流体伝達状態にある。
【００４１】
好ましい実施形態では、本発明の素子は、分離モジュールを含む。これは、標的分析物の分離又は隔離、または、分析に依存して標的分析物の解析を妨げる汚染物の除去を含む。分離モジュールは、限定されないが、結合リガンドなどの逆相材料、イオン交換材料、親和性クロマトグラフィ材料などを含む吸収性の相材料などのクロマトグラフィタイプの分離媒体を含む。米国特許番号５，７７０，０２９を参照いただきたい。それは参照することによってここに含まれる。分離モジュールは、結合リガンドを利用することができる。この実施形態では、結合リガンドは、分離モジュール内（この場合も同様に、そのモジュールの内部表面上、または、例えばフリットを使用してそのモジュール内に捕らえられたビーズ、フィラメントまたはキャビラリーなどの粒子上に）に固定されるのが好ましい（この場合も同様に、以下に記載される物理吸収または共有結合の何れかによって）。適切な結合部分は、隔離され又は除去される試料構成要素に依存するだろう。ここで使用される“結合リガンド”は、汚染物質（除去用）または標的分析物（濃縮用）の何れかであるその試料の構成要素を結合するために使用される化合物を意味する。結合リガンドは、分析物に結合することによって標的分析物の存在を立証するために使用することができる。
【００４２】
本発明の素子は、反応チャンバを含むことができる。これは、１つ又はそれ以上の試料構成要素の化学的、物理的、又は、生物学的な変性を含むことができる。あるいは、それは、その標的分析物が次いで検出されることができる第２部分を変性するような反応チャンバを含んでもよい。例えば、標的分析物が酵素である場合、反応チャンバは、標的分析物による変性の後に次いで検出されることができる酵素基質を含んでもよい。この実施形態では、反応モジュールは、必要な試薬を含んでもよく、あるいは、必要な試薬は貯蔵モジュールに格納されていてもよく、必要に応じて反応モジュールに汲み上げられる。
【００４３】
本発明の素子は、試料の標的分析物を検出するために使用される検出モジュールを含んでもよい。ここで、“標的分析物”または“検体”は、検出されるあらゆる分子、化合物または粒子を意味する。標的分析物は、完全に上述されているように、結合試薬に結合することが好ましい。検出モジュールは、この素子に含まれる検出器を含むことができ、または、この素子に含まれない検出器と位置合わせされることができる。ある場合には、検出部は、熱サイクル反応が行われる流路チャネルを含む。他のデザインにおいては、検出部はその素子の他の部分、典型的には熱サイクルが生じる流路チャネルに接続された出口の下流に位置する。ここで提供されるマイクロ流体素子は光学的に透明な材料から形成することができるので、この素子は、シリコンから製造される通常の素子を用いて利用することができない特定の光学検出システムと共に使用することができる。多数の検体は、本方法を用いて検出することができ、結合試薬が作られるためのあらゆる標的分析物は、本発明の方法を用いて検出することができる。ＰＣＲまたは他の増幅関連反応における検出方法は、米国特許番号６，９６０，４３７に開示されており、参照することによってここに含まれる。当業者に理解されるように、採用される特有の検出方法は、反応物質の性質及び／又は検出される生成物に依存する。
【００４４】
本発明の素子は、ランダーズ（Landers）らに与えられた米国特許番号６，４１３，７６６に開示されたような冷却装置とともに使用されることが好ましい。これは、参照することによってここに含まれる。所望の温度への冷却は、一段階で達成することもでき、または、各温度段階に適切な滞留時間を有して段階的低下で達成することもできる。冷却は、限定されないが、強制空冷、接触冷却、ペルチェ冷却、受動的冷却（パッシブクーリング）、及び、化学冷却を含むあらゆる方法によって達成することができる。ポジティブ冷却は、容器に向けて空気を送る又は容器を横切るように空気を送る非接触空気源を用いて達成することが好ましい。他の空気源も使用することができるが、好ましくは、その空気源は圧縮空気源である。ポジティブ冷却が単にその容器を放熱によって所望の温度まで冷却するのよりも急速な冷却をもたらすことは、当業者に理解されるであろう。選択領域自体よりも大きな表面を有する放熱板と選択領域を接触することによって冷却を加速することができ、その放熱板は、非接触冷却源を介して冷却される。非接触冷却源からの空気が室温より低い温度の場合、冷却効果もより急速なものとなりえる。
【００４５】
したがって、非接触冷却源は、所望のレベルの放熱をもたらすのに十分に接近するように、試料または反応容器に遠隔で位置合わせされるべきである。加熱源及び冷却源の何れも、試料容器上の取り得る最大の表面領域を覆うように位置合わせされるべきである。加熱源及び冷却源は、試料の温度を制御するために交互に作動することができる。１つ以上の冷却源を使用することができることが理解されるであろう。
【００４６】
反応容器のポジティブ冷却は、大気の使用より急速に放熱する。この冷却手段は、単独で用いることもでき、放熱板と共に用いることもできる。特に好ましい冷却源は、圧縮空気源である。例えば、選択領域に向けられる又は選択領域を横切る圧縮空気の流れを調整するソレノイドバルブを使用して、圧縮空気は、試料の冷却が必要とされる際に選択領域に向けられる。圧縮空気源を出る空気の圧力は、例えば１０から６０ＰＳＩの間の圧力を有する。より高い圧力またはより低い圧力も使用することができる。この空気の温度は、熱サイクル処理における最適な動作を実現するために調整することができる。ほとんどの場合には室温における圧縮空気は、十分な冷却効果をもたらすことができ、試料をより急速に冷却し、または、ある用途において望まれることがある室温以下に試料を冷却するために冷却されて圧縮された空気の使用をもたらす。
【００４７】
試料の温度を監視する装置及び試料の加熱及び冷却を制御するための装置が提供されることができる。一般に、このような監視及び制御は、温度を監視し、温度を調整ないし変化させるようにプログラムされたマイクロプロセッサまたはコンピュータを使用して実現する。このようなプログラムの例は、ラブビュー（Labview）プログラム（National Instruments, Austin, TX）である。熱電対または遠隔温度センサなどの温度検出装置からのフィードバックは、コンピュータに送られる。ある実施形態では、温度検出装置は、コンピュータまたは他のコントローラーに電気入力信号を送る。その信号は試料の温度に相当する。好ましくは、熱電対は、被覆されたり被覆されていなかったりするが、急速的な加熱及び／又は冷却が必要とされるマイクロ流体素子の選択領域に隣接して位置する。あるいは、熱電対は、マイクロスケール構成要素に直接位置することもできる。ただし、熱電対が特定の反応を妨げたり、熱サイクルに影響を与えたりしないようにし、また、使用される熱電対が大きな放熱板として作用しないようにする。本発明で使用されるのに相応しい熱電対は、銅コンスタンタン熱電対である。
【００４８】
好ましい実施形態では、遠隔温度検出手段を用いて温度が監視されて制御される。例えば、光学検出装置は、熱サイクルされる試料を含む反応容器上に位置することができる。このような装置は、チャンバ内の温度又はチャンバの表面温度を検出することができ、ここで、選択領域から遠隔で位置合わせされる場合には試料反応チャンバである。
【００４９】
最も単純な形態の本発明のマイクロ流体素子が図１から３に示される。マイクロ流体素子１０は、上部基板１２、下部基板１４、及び、以下に詳細に記載されるマイクロストリップＭＭＩＣを含む。上部基板１２及び下部基板１４は、マイクロチャネル１６及びチャンバ１８を画定する。このＭＭＩＣは、コンタクター２０及び２２の間にある材料と共にマイクロストリップの伝送路２０及び基平面コンダクター２２によって画定される。マイクロストリップの伝送路２０は、マイクロ流体素子１０の上部表面２６上に形成することができ、基平面は、マイクロ流体素子１０の下部表面２８上に形成することができる。
【００５０】
当業者に理解されるように、ここに記載されたＭＭＩＣは、それに接続されるマイクロ波源を有する。好ましくは、増幅器及び／又は結合器は、マイクロ波源と当業者に周知のＭＭＩＣとの間に接続される。このマイクロ波源は、コンパクトな表面積層マイクロ波発信器と、その後ろにある５Ｗの出力を出すことができる電力増幅チップとからなる。このマイクロ波源及び電力増幅器は、５００ＭＨｚから１０ＧＨｚ、好ましくは８００ＭＨｚから８ＧＨｚ、最も好ましくは１ＧＨｚから５ＧＨｚの範囲の周波数で動作する。このマイクロ波源は、ナノ秒時間のレジームでスイッチすることができる高速マイクロ波スイッチを使用して急速に制御することができることが好ましい。マイクロ波出力は、チップ上に積層された又はチップに近接されたマイクロストリップの伝送路を介してマイクロ装置の特定の領域に送られるだろう。これらの伝送路は、非常に小さな損失を有し、適切なデザインで、オンチップＰＣＲチャンバなどの特定な領域へのマイクロ波出力の効率的な供給を可能にする。さらに、マイクロストリップの伝送路は、チップの一方にある固体の金属基平面とチップの他方にある金属ストリップを必要とする非常に簡易な構造体である。したがって、使い捨てのチップへのこれらの伝送路の付加は、チップ全体のコストを大きく増加しないだろう。この小型のマイクロ波出力供給は、チップ（例えば、マイクロチャンバ）の単一のマイクロ領域に適用することができるが、マイクロ構造体の密度である限定のみを有して明らかにチップの複数の領域に当てはめることができる。
【００５１】
反応チャンバへのマイクロ波エネルギーの効率的な供給において、充填された反応チャンバへのインピーダンスを伝送路のインピーダンスに適合させる必要がある。実験例として、純水で満たされた１μＬのチャンバの場合を検討する。
【００５２】
２５℃、９００ＭＨｚで、純水の複素誘電率εは、ε＝（７８−ｊ３．４）ε０（ここでε０は、自由空間の誘電率である）である。それは、マイクロ波エネルギーを熱に変換する虚数成分である。この値を用いて、伝送路によって見られるように、マイクロチャンバにおける等価抵抗は、以下の式で計算することができる。
σ＝（２π）（９００ＭＨｚ）（３．４ε０）＝０．１６８Ｓ／ｍ
Ｒ＝ｌ／（σＡ）
１×１０−６Ｌの円筒状のマイクロチャンバにおいて、寸法は、以下の通りである。
深さ：ｌ＝１００μｍ
半径：ｒ＝１．９ｍｍ（Ａ＝πｒ２＝１１．３×１０−６ｍ２）
これは、Ｒ＝５２．７Ωの等価抵抗をもたらす。
この抵抗は、マイクロ波回路デザインで使用される標準的な伝送路のインピーダンス（５０Ω）に非常に近い。これの重要性は、マイクロ波出力をマイクロチャンバ内の水に非常に効率的に供給することができることである。
【００５３】
等価抵抗に加えて、複素誘電率の実成分（７８ε０）のために同時に等価静電容量もある。この静電容量は、伝送路と反応チャンバとの間の効率的な適合を維持するために、並列インダクタンスを用いて消失することができる。
【００５４】
さらに、コンピュータまたはオンチップＣＰＵは、チャンバ内のパラメータ（温度など）を監視し、チャンバにおける所定のパラメータを達成するためのマイクロ波源と増幅器とを制御するために使用することが好ましい。このコンピュータは、マイクロ流体素子の動作における温度や他のパラメータを制御するために使用することもできる。
【００５５】
本発明は、ＭＭＩＣを含むマイクロ流体素子を製造する微細加工処理も提供する。本発明の素子は、当業者に理解されるように、様々な方法で製造することができる。例えばＷＯ９６／３９２６０を参照いただきたい。それは、流体密封の電線用導管の形成を対象とするものである。シーリングを対象とする５，７４７，１６９、ＥＰ０６３７９９６Ｂ１、ＥＰ０６３７９９８Ｂ１、ＷＯ９６／３９２６０、ＷＯ９７／１６８３５、ＷＯ９８／１３６８３、ＷＯ９７／１６５６１、ＷＯ９７／４３６２９、ＷＯ９６／３９２５２、ＷＯ９６／１５５７６、ＷＯ９６／１５４５０、ＷＯ９７／３７７５５、ＷＯ９７／２７３２４、米国特許番号５，３０４，４８７、５，０７１，５３１、５，０６１，３３６、５，７４７，１６９、５，２９６，３７５、５，１１０，７４５、５，５８７，１２８、５，４９８，３９２、５，６４３，７３８、５，７５０，０１５、５，７２６，０２６、５，３５，３５８、５，１２６，０２２、５，７７０，０２９、５，６３１，３３７、５，５６９，３６４、５，１３５，６２７、５，６３２，８７６、５，５９３，８３８、５，５８５，０６９、５，６３７，４６９、５，４８６，３３５、５，７５５，９４２、５，６８１，４８４、及び、５，６０３，３５１を参照いただきたい。これらの全ては参照することによってここに含まれる。繰り返しになるが、相応しい製造技術は、基板の選択に依存するだろうが、好ましい方法には、限定されないが、スピンコーティング、化学気相蒸着、レーザーファブリケーション、フォトリソグラフィ技術、および、湿式化学処理またはプラズマ処理の何れかを用いた他のエッチング技術、エンボス加工、射出成形及び結合技術などの膜蒸着処理を含む多様なマイクロマシニング技術、微細加工技術が含まれる（米国特許番号５，７４７，１６９を参照いただきたい。これは参照することによってここに含まれる）。さらに、所望の流体ガイド通路を生成するための印刷技術がある。すなわち、印刷された材料のパターンは、方向性のある流体移動を可能にする。米国特許番号５，７９５，４５３を参照していただきたい。それは、参照することによってここに含まれる。
【００５６】
基板をエッチングするフォトリソグラフィ方法は、これらの基板のマイクロファブリケーションに特に適しており、それは本技術でよく知られている。例えば、基板の第１シートは、フォトレジストで覆われることができる。放射線は、フォトリソグラフィのマスクを用いてフォトレジストをシートの表面にあるチャンバ及び／又はチャネルのパターンを反映したパターン状に露光するために適用することができる。露光されたフォトレジストを除去した後、露出された基板は、エッチングされて所望のウェル及びチャネルが形成される。一般に、好ましいフォトレジストは、半導体産業で広範に使用されるフォトレジストを含む。このような材料には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びその誘導体、及び、ポリオレフィンスルホン及びその類似物などの電子線レジストが含まれる（より完全に検討されている“VLSI Fabrication Principles”（Wiley(1983) Chapter 10）を参照していただきたい。それは参照することによってここに含まれる。）。
【００５７】
本発明の現在のある好ましい実施形態がここに明確に記載されているが、ここに記載されて示された様々な実施形態の変化または変更が本発明の精神や目的から逸脱しないで行われるということを本発明が付随することを当業者は理解することができるであろう。したがって、本発明は、添付された特許請求の範囲によって要求される内容と適用法令とによってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態の平面図である。
【図２】Ａ−Ａ面に沿った断面図である。
【図３】Ｂ−Ｂ面に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  マイクロ流体素子
１２  上部基板
１４  下部基板
１６  マイクロチャネル
１８  チャンバ
２０  マイクロストリップ伝送路
２２  基平面コンダクター
【図１】
2008525182.tif 000003
【図２】
2008525182.tif 000004
【図３】
2008525182.tif 000005
【国際調査報告】
2008525182.tif 000006