(57)【要約】  本発明では，化学的な反応や生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）が提供される。ＬｏＣＤシステムの一例としては，微小流体用ＣＤであって，当該微小流体用ＣＤが，磁気駆動微小逆止弁と，試料容器と，反応室と，前記試料室と前記反応室とを接続する微小流路とを有しており，前記磁気駆動微小逆止弁が，前記微小流路における微小流体の流れを制御可能な位置に配置されている，微小流体用ＣＤと；磁力を提供するための磁気駆動磁気素子を有する支持ＣＤと；を備えている。これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記磁気素子が前記磁気駆動微小逆止弁を，前記微小流路における微小流体の流れを制御するように移動可能に構成されている。【選択図】図２
2010507802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，当該微小流体用ＣＤが，磁気的に駆動される少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁と，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路とを有しており，前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁が，前記少なくとも１つの微小流路における微小流体の流れを制御可能な位置に配置されている，微小流体用ＣＤと；
磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有する支持ＣＤと
を備え，
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁を，前記少なくとも１つの流路における微小流体の流れを制御するように移動可能に構成される，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁は，金属製の微小物体である，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項３】
前記金属製の微小物体は，直径が１ｍｍ未満の球状形状をなしている，
請求項２に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項５】
前記微小流体用ＣＤが，複数であり，当該複数の微小流体用ＣＤは，互いに積層可能となっており，前記支持ＣＤによる同時制御が可能に構成されている，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項６】
前記支持ＣＤは，さらに，前記ＬｏＣＤシステムの組み立てを容易にするための中央ラッチアームを複数含む，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項７】
前記支持ＣＤの中央部と相補的となるように構成された中央シャフト取り付け支持具をさらに含む，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項８】
前記微小流体用ＣＤは，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれた少なくとも１つの磁気素子をさらに含み，これにより，前記少なくとも１つの磁気素子は，前記反応室の底部表面に電磁ビーズを固定化させることが可能となり，その結果，前記電磁ビーズが，試料混合物中のある内容物に対して特異的な分子でコーティングされた状態になったときに，固定化された電磁ビーズを用いることで，このある内容物を前記試料混合物から単離することが可能となる，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項９】
前記支持ＣＤが，さらに，少なくとも１つの他の磁気素子を含み，これにより，前記少なくとも１つの他の磁気素子は，前記反応室の下に可逆的に位置することで，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は電磁ビーズを前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの磁気素子が，前記反応室の下に可逆的に位置することができ，これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１１】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路と，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている少なくとも１つの磁気素子とを有している微小流体用ＣＤを備え，
これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能な，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１３】
前記反応室の底部表面が荒らされている，
請求項１１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１４】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路と，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている少なくとも１つの磁気素子とを有している微小流体用ＣＤと；
磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有する支持ＣＤと
を備え，
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が，前記反応室の下に可逆的に位置することが可能となっており，その結果，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１４に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１６】
前記反応室の底部表面が荒らされている，
請求項１４に記載のＬｏＣＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，概略的には，生物学的な分析や科学的な分析を行うためのマイクロデバイス用の技術に関し，特に，磁気駆動微小逆止弁及び／又は磁気的な固定化を備えたラボオンＣＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的な分析や科学的な分析を行うためのシステムやデバイスを微細化することで，ラボオンチッププラットホームやラボオンＣＤプラットホームを導入することができるという利点がある。両者のプラットホームでは，試料容器や反応室が微小流路のネットワークによって接続されている。そこで，反応試料やバッファーを制御したり，移送したりすることを実現するために，ラボオンチップシステムやラボオンＣＤシステムの設計や製造に取り組まれてきた。
従来のラボオンチップシステムでは，流体の移送や制御を行うために，マイクロポンプが用いられている。これに対して，ラボオンＣＤシステムでは，さまざまな生物学反応のために，回転中のＣＤがもつ遠心力を利用して，微小流路を通る流体をその表面で駆動している。さらには，ＣＤをフォーマットすることで，ラボオンＣＤシステムは，さまざまなＣＤデバイス（コンピュータやＣＤプレイヤを含むＣＤデバイス）に適合させることが可能となる。たとえば，米国特許第６，０３０，５８１号明細書には，ユーザがコンピュータを用いて生物学的な分析を実行することが可能なラボオンＣＤシステムが開示されている。
【０００３】
回転中のラボオンＣＤプラットホームでの流れの制御は，ＣＤ上の半径方向における選択位置にパッシブバルブを設けることで設計される。そして，パッシブバルブの上記半径方向における位置や，幾何学的な形状及びサイズに応じて，パッシブバルブが許容可能な流れに対応する回転数（ＲＰＭ），すなわち破綻回転数が決定されることとなる。パッシブバルブの弁特性は，設計パラメータ及び処理パラメータの双方に大きく依存している。ここで，設計パラメータには，バルブ寸法及び半径方向における位置が含まれ，処理パラメータには，バルブ寸法上の表面特性や処理変動が含まれる。これらのファクタのために，弁特性は，予測できないものとなり，かつ再現性の効率が悪いものとなっている。また，バルブ漏れや逆流は，その効率を低下させる一因となっている。
【０００４】
上記の遠心力機構を効率的に利用するために，効率的なバルブが求められている。効率的なバルブとは，流体の流れを制御したり，用途に応じてオン位置／オフ位置をプログラムしたりするためのものである。そのようなバルブは，設計されたＲＰＭ単位での回転数においてのみ，最小限の漏れで動作する必要がある。さらには，特殊な状況下においては，ラボオンＣＤ上の特殊な用途のノードで，ユーザは，複数のバルブが，通常の位置からプログラムされた方法で動作することを求めることも考えられる。ラボオンＣＤが属するマイクロ流体工学にとって，このような流れの制御は，効率的に動作しない場合に問題となる。
【０００５】
ラボオンＣＤシステムにおいて用いられるバルブの設計や構成には，多くの種類がある。たとえば，上記米国特許第６，０３０，５８１号明細書には，薄肉の金製コイルから作られたバルブが開示されており，このバルブは，２つの電極を介して，２つの毛細血管を制御する。また，上記明細書には，バルブのような動作を，固体化合物の溶液からの析出及び／又は析出した固体化合物の再溶解によって化学的に実現することが開示されている。しかしながら，いずれも面倒であるとともに，手間がかかる。
【０００６】
ラボオンＣＤシステムが直面している他の問題としては，反応室に対して生体分子の固定化が挙げられる。たとえば，ラボオンＣＤにおいて，ＤＮＡのような核酸分子を特異な反応部位で調べるための固定化手法が不足している。用いる固定化手法は，高回転数に耐えうるものでなければならず，また，流れている流体による流失を回避するために高回転数に起因する遠心力にも耐えうるものでなければならない。
【発明の概要】
【０００７】
本発明のある実施形態では，化学的な反応や生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）が提供される。このＬｏＣＤシステムは，微小流体用ＣＤと，磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有する支持ＣＤとを備えている。そして，前記微小流体用ＣＤは，磁気的に駆動される少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁と，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，少なくとも１つの微小流路とを有している。この微小流路は，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続するものである。また，前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁は，前記少なくとも１つの微小流路における微小流体の流れを制御可能な位置に配置されている。
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁を，前記少なくとも１つの流路における微小流体の流れを制御するように移動可能に構成される。
【０００８】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記磁気駆動微小逆止弁が金属製の微小物体である。また，本発明のさらに他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記金属製の微小物体は，直径が１ｍｍ未満の球状形状をなしている。
【０００９】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である。
【００１０】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記微小流体用ＣＤが，複数である。そして，当該複数の微小流体用ＣＤは，互いに積層可能となっており，前記支持ＣＤによる同時制御が可能に構成されている。
【００１１】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記支持ＣＤが，複数の中央ラッチアームをさらに含んでいる。この中央ラッチアームにより，ＬｏＣＤシステムの組み立てが容易となる。
【００１２】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムは，さらに，中央シャフト取り付け支持具を含み，当該中央シャフト取り付け支持具は，前記支持ＣＤの中央部と相補的となるように構成されている。
【００１３】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記微小流体用ＣＤが，さらに，少なくとも１つの磁気素子を備えており，当該磁気素子は，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている。これにより，前記少なくとも１つの磁気素子は，前記反応室の底部表面に電磁ビーズを固定化させることが可能となる。そのため，前記電磁ビーズが，試料混合物中のある内容物に対して特異的な分子でコーティングされた状態になったときには，固定化された電磁ビーズを用いることで，このある内容物を前記試料混合物から単離することが可能となる。
【００１４】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記支持ＣＤが，さらに，少なくとも１つの他の磁気素子を含んでいる。そして，前記少なくとも１つの他の磁気素子は，前記反応室の下に可逆的に位置することで，電磁ビーズを試料混合物から固定化させたり，前記反応室の底部表面から解放させたりすることが可能となる。
【００１５】
本発明の他の実施形態に係るＬｏＣＤシステムでは，前記少なくとも１つの磁気素子が，前記反応室の下に可逆的に位置することができ，これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させたり，前記反応室の底部表面から解放したりすることができる。
【００１６】
本発明の他の実施形態では，化学的な反応や生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）が提供される。このＬｏＣＤシステムは，微小流体用ＣＤを備えている。そして，前記微小流体用ＣＤは，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，少なくとも１つの微小流路と，少なくとも１つの磁気素子とを有している。この微小流路は，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続するものである。また，前記少なくとも１つの磁気素子は，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている。これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させたり，前記反応室の底部表面から解放したりすることができる。
また，他の実施形態に係るラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）では，前記少なくとも１つの磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である。
また，さらに他の実施形態に係るラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）では，前記反応室の底部表面が荒らされている。
【００１７】
また，本発明の他の実施形態では，化学的な反応や生物学的な反応を実施するためのラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）が提供される。このＬｏＣＤシステムは，微小流体用ＣＤと，支持ＣＤとを備えている。そして，前記微小流体用ＣＤは，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，少なくとも１つの微小流路と，少なくとも１つの磁気素子とを有している。この微小流路は，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続するものである。また，前記少なくとも１つの磁気素子は，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている。また，前記支持ＣＤは，磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有している。
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が，前記反応室の下に可逆的に位置することが可能となっており，その結果，電磁ビーズを試料混合物から固定化させたり，前記反応室の底部表面から解放したりすることができる。
また，他の実施形態に係るラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）では，前記少なくとも１つの磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である。
また，さらに他の実施形態に係るラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）では，前記反応室の底部表面が荒らされている。
【００１８】
本発明は，既存のＬｏＣＤシステムに比べて多くの利点を有する。たとえば，金属製の微小物体（たとえば，逆止弁）は，微小流路内において，微小容器の排出口で，又は反応室の注入口で利用することが可能である。また，前記金属製の微小物体を，永久磁石や電磁石によって生成可能な磁力によって駆動することも可能である。さらに，複数の微小流体用ＣＤを，単一の磁力で同時に制御することも可能である。最終的には，磁気素子を利用することで，電磁ビーズを固定化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
次に，本発明による好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。図中，同様の符号は，同様の構成要素を指す。
【００２０】
【図１】図１は，本発明のある実施形態に係るラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）を模式的に示す図である。
【００２１】
【図２】図２は，図１に示すＬｏＣＤシステムを重ね合わせたときの図である。
【００２２】
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は，容器内での電気的／磁気的な流れに対する逆止弁の構成例４つを示す図である。
【００２３】
【図４】図４（ａ），（ｂ）は，本発明のある実施形態における，電気的／磁気的な流れに対する逆止弁の動作を模式的に示す図である。
【００２４】
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は，本発明のある実施形態における，電気的／磁気的な流れに対する逆止弁の動作を示す断面図である。
【００２５】
【図６】図６は，本発明のある実施形態による固定化をともなうＬｏＣＤシステムの分解図である。
【００２６】
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は，本発明のある実施形態に係るＬｏＣＤシステムにおいて，生体分子の固定化が可逆的であることを模式的に示す図である。
【００２７】
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は，本発明のある実施形態に関して，埋設磁気素子を有する反応室と，生体分子の固定化とを模式的に示す図である。
【００２８】
【図９】図９は，本発明のある実施形態における反応室に沿って配列された磁気ディスク／磁気帯を重ね合わせたときの図である。
【００２９】
【図１０】図１０は，反応室の底部表面が電磁ビーズのマトリックス形成を促進するために荒らされたときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は，本発明のある実施形態についての以下の詳細な説明を参照することにより，より容易に理解することができる。
【００３１】
本出願を通じて，刊行物を参照したときは，それら刊行物の開示内容を本明細書において参照することにより，これらの開示内容の全体が本明細書に組み込まれ，本発明が属する技術分野の状態を一層完全な形で記述することができる。
【００３２】
以下の詳細な記述では，特定の細部を示すことにより，本発明を完全に理解することができるようにしている。しかしながら，関連分野の当業者であれば，本発明をこれらの特定の細部を用いることなく実施することができることが理解できるであろう。他の例においては，公知の方法，手順，構成要素，及び材料については，詳細に説明していないが，本発明を曖昧にすることを目的としたものではない。
【００３３】
本発明では，既存のシステムに対して改良された特徴を有するラボオンＣＤシステムが提供される。簡略的にいうと，１つの特徴としては，流体の流れを制御するためのバルブが単純な設計によって実現され，かつ，当該バルブが容易に制御可能であるということが挙げられる。他の特徴としては，反応試料中の生体分子を反応室の底部表面上で容易にかつ選択的に固定化させたり，当該底部表面から容易にかつ選択的に解放したりすることが可能であるということが挙げられる。
【００３４】
本発明のある実施形態では，磁気駆動微小逆止弁を有する微小流体用ＣＤと，支持ＣＤとを備えるラボオンＣＤシステムが提供される。磁気駆動微小逆止弁は，金属製の微小物体であってもよい。その金属製の微小物体は，直径１ｍｍ未満の球形又はその他の形状をなしており，流れを必要としない場合には微小流体用ＣＤにおいて微小流路を封鎖する一方，流れが必要である場合には移動するようになっている。また，その微小物体は，磁力によって駆動される。磁力は，永久磁石，電磁石，又は任意の他の適合する磁気的手段によって提供される。永久磁石や電磁石などは，駆動ＣＤ（つまり，微小流体用ＣＤと関連して回転することで微小物体の移動のトリガーとなるＣＤ）に埋め込まれている。ある実施形態では，駆動中のＣＤは，複数の積層された微小流体用ＣＤを同時に制御することが可能である。
【００３５】
ここで，図１を参照する。図１は，本発明のある実施形態に係るラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）を模式的に示す図である。ＬｏＣＤシステム１は，図１（ａ）に示す微小流体用ＣＤ１０と，図１（ｃ）に示す支持ＣＤ３０とを備えている。微小流体用ＣＤ１０は，球形構造をなしており，試料注入／貯留室１１を少なくとも１つと，反応室１３を少なくとも１つと，通路を少なくとも１つ有している。ここで，通路は，微小逆止弁１２を介して，上記試料注入／貯留室１１の少なくとも１つと，上記反応室１３の少なくとも１つとを接続するものである。微小流体用ＣＤの設計や製造については，従来より周知であるので，本明細書では，それ以上の説明については省略する。支持ＣＤ３０は，中央ラッチアーム３１を複数個含んでいるとともに，埋設型駆動磁石３２を少なくとも１つ含んでいる。これらの中央ラッチアーム３１によって，ＬｏＣＤシステムの組み立てが容易となる。埋設型駆動磁石３２は，微小流体用ＣＤ１０において微小逆止弁１２の位置を制御するためのものである。
【００３６】
図１を続けて参照すると，ＬｏＣＤシステム１は，さらに，図１（ｂ）に示す中央シャフト取り付け支持具２０を含んでいることが分かる。この中央シャフト取り付け支持具２０は，支持ＣＤ３０の中央部と相補的となるように構成されている。支持ＣＤのラッチングアームは，中央シャフト取り付け具にラッチして，スプリングのような機構をもたらす。このスプリングのような機構は，中央シャフトが静止している間であっても支持ＣＤが回転できるようになっている。一方で，中央シャフトが回転した場合，ラッチングアームは，中央シャフトと同期して，支持ＣＤの回転を促進するようになっている。
【００３７】
図２を参照する。図２は，図１に示すＬｏＣＤシステムを重ね合わせたときの図である。なお，埋設型駆動磁石３２は，図１に示す微小逆止弁１２とは重なっていない。微小逆止弁を制御するための動作について以下説明する。
【００３８】
図３（ａ）〜（ｄ）を参照する。図３（ａ）〜（ｄ）は，容器内での電気的／磁気的な流れに対する微小逆止弁１２の構成例４つを示す図である。
【００３９】
図４（ａ），（ｂ）を参照する。図４（ａ），（ｂ）は，本発明のある実施形態における，電気的／磁気的な流れに対する微小逆止弁１２の動作を模式的に示す図である。
電気的／磁気的な流れに対する微小逆止弁１２は，微小流体用ＣＤにおいて，図４（ａ）に示すように，微小逆止弁１２が小さな埋設型磁石１５によって通信路内に位置している場合に，オフ状態となる。
一方，電気的／磁気的な流れに対する微小逆止弁１２は，微小流体用ＣＤにおいて，図４（ｂ）に示すように，支持ＣＤに埋設された比較的大きい駆動磁石３２が微小逆止弁１２に近づいた状態にあるとき，その駆動磁石３２によって，微小逆止弁１２が通信路の外側に位置することで，オン状態となる。なお，駆動磁石によって微小逆止弁の位置を実際に制御することは，図４に示した一例に限られることはない。
【００４０】
図５（ａ）〜（ｃ）を参照する。図５（ａ）〜（ｃ）は，本発明のある実施形態における，電気的／磁気的な流れに対する逆止弁の動作を示す断面図である。
この電気的／磁気的な流れに対する逆止弁１２は，オフ状態にある。具体的には，微小逆止弁１２が図５（ａ）に示すように微小流体用ＣＤ内の小さな埋設型磁石１５によって通信路の内側に位置する場合にオフ状態となる。
一方，電気的／磁気的な流れに対する微小逆止弁１２は，図５（ｂ）に示すように，支持ＣＤに埋設された比較的大きい駆動磁石３２が微小逆止弁１２に近づいた状態にあるとき，その駆動磁石３２によって，微小逆止弁１２が通信路の外側に位置することで，オン状態となる。
図５（ｃ）には，微小逆止弁及び駆動磁石の他の構成を示しており，具体的には，駆動磁石３２が微小逆止弁１２の上方にある場合を示している。
【００４１】
本発明の他の実施形態では，磁力を利用することで，ＤＮＡやたんぱく質といった生体分子を含む反応試薬の固定化が可能なラボオンＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）が提供される。磁力は，反応室に沿って配列した永久磁石や移動可能な磁気素子によって提供することができる。磁気素子を配列させることで，電磁ビーズを固定化させることが可能である。たとえば，電磁ビーズをコーティングするストレプトアビジンは，反応室の全領域をカバーする埋設型磁気ディスクによって引きつけられる。そして，ストレプトアビジンのビーズは，生体分子を保持し，その結果，反応室内部で互いに接合する。磁力は，ＣＤが高回転数の速度で回転中であっても，それらのビーズを，核酸がそれらビーズに結合した状態で保持するには十分に大きい。
【００４２】
図６を参照する。図６は，本発明のある実施形態に係るＬｏＣＤシステムの分解図であって，このＬｏＣＤシステムは，支持ＣＤ内に埋設型磁気素子を備えている。図６に示すように，ＬｏＣＤシステム１００は，微小流体用ＣＤ１１０と，複数の埋設型磁気素子１２１を有する支持ＣＤ１２０とを備えている。微小流体用ＣＤ１１０は，複数の反応室を有している。支持ＣＤ１２０は，内部に複数の埋設型磁気素子１２１を有している。詳細については後述するが，支持ＣＤ内の埋設型磁気素子１２１は，反応室に沿って配列可能であり，これにより，電磁ビーズを固定化することができるように磁力を提供することができる。
【００４３】
図７（ａ）〜（ｅ）を参照する。図７（ａ）〜（ｅ）は，本発明のある実施形態に係るＬｏＣＤシステムにおいて，生体分子の固定化が可逆的であることを模式的に示す図である。図７（ａ）に示すように，反応室１１１は，埋設型磁気材料を何ら有していない。なお，磁気素子１２１を支持ＣＤに埋設する代わりに，反応室の下部に可逆的に位置させてもよい。
ＬｏＣＤシステムを組み立てた後，支持ＣＤに埋設した磁気素子１２１を反応室１１１の下部に配列させる。続いて，反応室１１１を，図７（ｂ）に示すようにバッファー混合物１２２で満たす。ここで，バッファー混合物１２２は，生体でコーティングされたミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズを含んでいる。そして，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズを磁気素子１２１で引きつけて，図７（ｃ）に示すように，反応室の底部上に層状のマトリックス１２３を形成する。
その後，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズに引きつけた分子を反応室の底部上に固定化させることとなる。これに代えて，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズ１２４の生体コーディングに対して結合可能な生体分子を，図７（ｄ）に示すように，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズの生体コーディングに対して間接的に固定化させることもできる。
最終的には，支持ＣＤに埋設された磁気ディスク／磁気帯は，反応室から離れるように移動することが可能となっている。その結果，図７（ｅ）に示すように，ミクロな（ナノサイズの）電磁ビーズ１２５が反応室の底部から解放される。
【００４４】
図８（ａ）〜（ｄ）を参照する。図８（ａ）〜（ｄ）は，本発明のある実施形態に関して，埋設型磁気素子を有する反応室と，生体分子の固定化とを模式的に示す図である。
図８（ａ）に示すように，反応室１１１は，当該反応室の下部に埋設型磁気素子１２１を有している。埋設型磁気素子１２１は，永久磁気材料で作ることが可能である。図８（ｂ）に示すように，反応室１１１が，生体コーティングされたミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズを含むバッファー混合物１２２で満たされているときに，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズは，磁気ディスク／磁気帯によって引きつけられ，その結果，図７（ｃ）に示すように，反応室の底部上に，層状マトリックス１２３を形成する。
その後，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズに引きつけた分子１２４を反応室の底部上に固定化させることとなる。これに代えて，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズ１２４の生体コーディングに対して結合可能な生体分子を，図７（ｄ）に示すように，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズの生体コーディングに対して間接的に固定化させることもできる。
【００４５】
図９を参照する。図９は，本発明のある実施形態における反応室に沿って配列した磁気ディスク／磁気帯を重ね合わせたときの図である。
【００４６】
図１０に示すように，反応室の底部表面を荒らしてもよい。これにより，ミクロな（又はナノサイズの）電磁ビーズによる反応室の底部上へのマトリックス形成を促進することができる。
【００４７】
本発明の他の実施形態では，微小逆止弁を利用して，微小流体の流れを制御することと，上述したような磁力を用いた，反応試薬の固定化とを実現したＬｏＣＤシステムが提供される。これら２つの特徴は，任意の適合する手法で組み合わせることが可能である。そのため，本明細書では，そのような組み合わせについての説明は省略する。
【００４８】
本発明について，特定の実施形態を参照しながら説明したが，これらの実施形態は例示に過ぎず，また，本発明の範囲がこれらの実施形態に限定されるものではないと理解すべきである。本発明の代替的な実施形態は，本発明の属する技術分野の当業者に明らかである。このような代替的な実施形態は，本発明の思想及び範囲に含まれる。以上のことから，本発明の範囲は，添付の請求項によって規定されるとともに，上述した説明によって裏付けられる。
【図１】
2010507802.tif 000003
【図２】
2010507802.tif 000004
【図３】
2010507802.tif 000005
【図４】
2010507802.tif 000006
【図５】
2010507802.tif 000007
【図６】
2010507802.tif 000008
【図７】
2010507802.tif 000009
【図８】
2010507802.tif 000010
【図９】
2010507802.tif 000011
【図１０】
2010507802.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【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】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，当該微小流体用ＣＤが，磁気的に駆動される少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁と，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路とを有しており，前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁が，前記少なくとも１つの微小流路における微小流体の流れを制御可能な位置に配置されている，微小流体用ＣＤと；
磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有する支持ＣＤと
を備え，
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁を，前記少なくとも１つの流路における微小流体の流れを制御するように移動可能に構成される，
前記微小流体用ＣＤは，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれた少なくとも１つの磁気素子をさらに含み，これにより，前記少なくとも１つの磁気素子は，前記反応室の底部表面に電磁ビーズを固定化させることが可能となり，その結果，前記電磁ビーズが，試料混合物中のある内容物に対して特異的な分子でコーティングされた状態になったときに，固定化された電磁ビーズを用いることで，このある内容物を前記試料混合物から単離することが可能となる，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁は，金属製の微小物体である，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項３】
前記金属製の微小物体は，直径が１ｍｍ未満の球状形状をなしている，
請求項２に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項５】
前記微小流体用ＣＤが，複数であり，当該複数の微小流体用ＣＤは，互いに積層可能となっており，前記支持ＣＤによる同時制御が可能に構成されている，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項６】
前記支持ＣＤは，さらに，複数の中央ラッチアームを含み，これにより，当該ＬｏＣＤシステムを組み込むことが便利となる，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項７】
前記支持ＣＤの中央部と相補的となるように構成された中央シャフト取り付け支持具をさらに含む，
請求項１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項８】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，当該微小流体用ＣＤが，磁気的に駆動される少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁と，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路とを有しており，前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁が，前記少なくとも１つの微小流路における微小流体の流れを制御可能な位置に配置されている，微小流体用ＣＤと；
磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有する支持ＣＤと
を備え，
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁を，前記少なくとも１つの流路における微小流体の流れを制御するように移動可能に構成され，
前記支持ＣＤが，さらに，少なくとも１つの他の磁気素子を含み，これにより，前記少なくとも１つの他の磁気素子は，前記反応室の下に可逆的に位置することで，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は電磁ビーズを前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項９】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，当該微小流体用ＣＤが，磁気的に駆動される少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁と，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路とを有しており，前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁が，前記少なくとも１つの微小流路における微小流体の流れを制御可能な位置に配置されている，微小流体用ＣＤと；
磁力を提供するための少なくとも１つの磁気素子を有する支持ＣＤと
を備え，
これにより，前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとで組み立てられた状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が前記少なくとも１つの磁気駆動微小逆止弁を，前記少なくとも１つの流路における微小流体の流れを制御するように移動可能に構成され，
前記少なくとも１つの磁気素子が，前記反応室の下に可逆的に位置することができ，これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項１０】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路と，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている少なくとも１つの磁気素子とを有している微小流体用ＣＤを備え，
これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能な，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１２】
前記反応室の底部表面が荒らされている，
請求項１１に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１３】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを接続する少なくとも１つの微小流路と，前記少なくとも１つの反応室の下に埋め込まれている少なくとも１つの磁気素子とを有している微小流体用ＣＤと；
磁力を提供するための少なくとも１つの磁石を有する支持ＣＤと
を備え，
前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとを組み込んだ状態にあるときに，前記少なくとも１つの磁気素子が前記反応室の下に可逆的に位置することができ，これにより，電磁ビーズを試料混合物から固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
ＬｏＣＤシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの磁石が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１４に記載のＬｏＣＤシステム。
【請求項１５】
前記反応室の底部表面が荒らされている，
請求項１４に記載のＬｏＣＤシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月24日(2008.11.24)
【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】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを制御可能に接続する少なくとも１つの微小流路と，前記少なくとも１つの反応室の下部に埋め込まれている少なくとも１つの磁気素子とを有している微小流体用ＣＤを備え，
これにより，電磁ビーズを試料混合物から前記反応室の底部表面上に固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能な，
ＬｏＣＤシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記少なくとも１つの埋設型磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１１に記載のＬｏＣＤシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
化学的な反応又は生物学的な反応を実施するための実験室搭載ＣＤシステム（ＬｏＣＤシステム）であって，
微小流体用ＣＤであって，少なくとも１つの試料容器と，少なくとも１つの反応室と，前記少なくとも１つの試料室と前記少なくとも１つの反応室とを制御可能に接続する少なくとも１つの微小流路とを有している微小流体用ＣＤと；
少なくとも１つの埋設型磁気素子を有する支持ＣＤと
を備え，
前記ＬｏＣＤシステムは，前記微小流体用ＣＤと前記支持ＣＤとを組み込んだ状態にあるときに，前記支持ＣＤ内の前記少なくとも１つの埋設型磁気素子が前記反応室の下に可逆的に位置することができ，
これにより，電磁ビーズを試料混合物から前記反応室の底部表面上に固定化させること，又は前記反応室の底部表面から解放させることが可能となる，
ＬｏＣＤシステム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記少なくとも１つの埋設型磁気素子が，永久磁石，電磁磁石，又は，任意の適合する磁気的手段である，
請求項１４に記載のＬｏＣＤシステム。
【国際調査報告】
2010507802.tif 000013
2010507802.tif 000014
2010507802.tif 000015
2010507802.tif 000016