(57)【要約】並列化学反応を行うための流体方法およびデバイスが開示される。この方法は、インサイチュでの光生成試薬（例えば、光生成酸、光生成塩基、または光照射で活性試薬を生成する他の適切な化合物）の使用に基づく。本発明は、多くの並列化学反応を多くのバルブ、ポンプ、および他の複雑な流体要素を用いることなく行うためのデバイスおよび方法を記載する。本発明は、別個の化学反応を行うための複数の微細な容器を含むマイクロ流体デバイスを提供する。他の適用は、遺伝子配列情報の評価、生物学的活性および化学的活性のためのスクリーニング、分子間錯体形成の同定、および分子錯体の形状的特徴の決定のために、ＤＮＡおよびＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、リン脂質および他の生体高分子のマイクロアレイを基材表面上で調製する工程を含み得る。
2004501665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体反応器であって、以下：
並列化学反応のための複数のフロースルー反応セルであって、各反応セルは、以下：
（ｉ）少なくとも１つの照明チャンバー、および
（ｉｉ）少なくとも１つの反応チャンバーを含む反応器であって、
該照明チャンバーおよび該反応チャンバーは、該反応セル中で流体連通状態であり、該反応セル中で空間的に分離されている、反応器。
【請求項２】
前記反応器は、少なくとも１０個の反応セルを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項３】
前記反応器は、少なくとも１００個の反応セルを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項４】
前記反応器は、少なくとも１，０００個の反応セルを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５】
前記反応器は、少なくとも１０，０００個の反応セルを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６】
前記反応器は、９００個〜１０，０００個の反応セルを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応セルは、照明チャンバー中に生成される、インサイチュで生成された化学試薬の使用のために適応される、反応器。
【請求項８】
前記反応器は、シリコンマイクロ流体テンプレートを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９】
前記反応器は、プラスチックマイクロ流体テンプレートを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜５，０００ミクロンである、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜２，０００ミクロンである、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜５００ミクロンである、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１３】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜２００ミクロンである、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４】
互いに隣接する反応セル間の距離は、５，０００ミクロンより大きい、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１５】
前記反応器は、マイクロ流体テンプレートおよび少なくとも１つの窓プレートを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１６】
前記反応器は、少なくとも１つのシャドーマスクをさらに含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１７】
前記反応器は、反応セル間の化学的混合を避けるために適応される、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１８】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、該反応器は、入口チャネルおよび入口制限ギャップ、ならびに出口チャネルおよび出口制限ギャップをさらに含み、該入口チャネルおよび該入口制限ギャップは、前記照明チャンバーに接続され、かつ、該出口チャネルおよび該出口制限ギャップは、該照明チャンバーに接続される、反応器。
【請求項１９】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、該反応器は、前記反応セルの前記照明チャンバーと流体連通状態である入口チャネルおよび入口制限ギャップをさらに含み、そして、該反応器は、該反応セルの前記反応チャンバーと流体連通状態である出口チャネルおよび出口制限ギャップを含み、そして該反応セルの照明チャンバーおよび反応チャンバーは、接続チャネルによって接続されている、反応器。
【請求項２０】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応器は、１つの共通の入口チャネル、複数の分岐入口チャネル、複数の分岐出口チャネル、および１つの共通の出口チャネルをさらに含む、反応器。
【請求項２１】
前記反応器は、前記反応チャンバー中に固定化分子をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項２２】
前記固定化分子は、生体高分子である、請求項２１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項２３】
前記固定化分子は、リンカー分子を用いて固定化される、請求項２１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項２４】
請求項２１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記固定化分子は、以下：
ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡオリゴヌクレオチド、ＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、およびリン脂質、
からなる群から選択される、反応器。
【請求項２５】
前記固定化分子は、オリゴヌクレオチドである、請求項２１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項２６】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応器は、以下：
ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡオリゴヌクレオチド、ＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、リン脂質、あるいはこれらの組み合わせ、
をさらに含み、これらが前記反応セルに吸着する、反応器。
【請求項２７】
前記反応器は、前記反応チャンバー中に二重層形状の固定化分子をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項２８】
前記反応器は、前記反応チャンバー中に三次元に取り付けられる固定化分子をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項２９】
前記反応チャンバー中に多孔性フィルムをさらに含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項３０】
前記多孔性フィルムは、多孔性ガラスフィルムまたは多孔性ポリマーフィルムである、請求項２９に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項３１】
前記反応チャンバーは、キャピラリー形態である、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項３２】
請求項３１に記載のマイクロ流体反応器であって、キャピラリー形態における前記反応チャンバーは、０．０５マイクロメートル〜５００マイクロメートルの直径を有する、反応器。
【請求項３３】
請求項３１に記載のマイクロ流体反応器であって、キャピラリー形態における前記反応チャンバーは、０．１マイクロメートル〜１００マイクロメートルの直径を有する、反応器。
【請求項３４】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応器は、並列化学反応のための前記複数の反応セルに流体を分配するための流体チャネルを含むアレイデバイスチップの形態である、反応器。
【請求項３５】
請求項３４に記載のマイクロ流体反応器であって、前記流体チャネルは、第１の断面積を有し、前記反応セルは、第２の断面積を有し、該第２の断面積は、該第１の断面積より小さく、かつ第１の断面積と第２の断面積との比は、１０〜１０，０００である、反応器。
【請求項３６】
請求項３４に記載のマイクロ流体反応器であって、前記流体チャネルは第１の断面積を有し、前記反応セルは、第２の断面積を有し、該第２の断面積は、該第１の断面積より小さく、かつ第１の断面積と第２の断面積との比は、１００〜１０，０００である、反応器。
【請求項３７】
請求項３４に記載のマイクロ流体反応器であって、前記流体チャネルは第１の断面積を有し、前記反応セルは、第２の断面積を有し、該第２の断面積は、該第１の断面積より小さく、かつ第１の断面積と第２の断面積との比は、１０００〜１０，０００である、反応器。
【請求項３８】
前記流体チャネルは、テーパー状である、請求項３４に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項３９】
請求項３８に記載のマイクロ流体反応器であって、前記テーパー状の流体チャネルは、該流体チャネルに沿って、反応セルを通過する均一な流量を提供する、反応器。
【請求項４０】
前記反応チャンバーは、ビーズを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項４１】
前記反応チャンバーは、樹脂パッドを含む、請求項１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項４２】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応器は、前記反応チャンバー中のオリゴヌクレオチドのアレイ、シリコンから作製されるマイクロ流体テンプレート、ならびにガラスで作製されかつ該テンプレートに連結される第１および第２の窓プレート、を含む、反応器。
【請求項４３】
請求項１に記載のマイクロ流体反応器であって、前記デバイスは、以下：前記反応チャンバー中のオリゴヌクレオチドのアレイ、シリコンで作製されるマイクロ流体テンプレート、窓プレート、シャドーマスク、前記照明チャンバーに接続される入口チャネルおよび入口制限ギャップ、該反応チャンバーに接続される出口チャネルおよび出口制限ギャップ、前記反応セルにおける並列反応のための分配チャネル、ならびに該照明チャンバーおよび該反応チャンバーを接続する接続チャネル、を含む、反応器。
【請求項４４】
請求項４３に記載のマイクロ流体反応器であって、該反応器は、アレイデバイスチップの形態であって、該アレイデバイスチップは、並列化学反応のための前記複数の反応セルに流体を分配するための流体チャネルを含む、反応器。
【請求項４５】
前記反応器は、少なくとも１０個の反応セルを含む、請求項４４に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項４６】
前記オリゴヌクレオチドは、リンカー分子を使用して固定される、請求項４５に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項４７】
請求項４６に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応セル、照明チャンバー、および反応チャンバーは、インサイチュで生成された化学試薬の使用のために適応される、反応器。
【請求項４８】
請求項１に記載の複数のマイクロ流体反応器を含む、チップ。
【請求項４９】
請求項４３に記載の複数のマイクロ流体反応器を含む、チップ。
【請求項５０】
少なくとも１つの入口チャネルおよび少なくとも１つの出口チャネルと流体連通状態である並列化学反応のための複数のフロースルー光照明反応セルを含む、マイクロ流体反応器。
【請求項５１】
前記反応器は、少なくとも１０個の反応セルを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５２】
前記反応器は、少なくとも１００個の反応セルを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５３】
前記反応器は、少なくとも１，０００個の反応セルを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５４】
前記反応器は、少なくとも１０，０００個の反応セルを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５５】
前記反応器は、９００〜１０，０００個の反応セルを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５６】
請求項５０に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応セルは、前記反応セル中に生成される、インサイチュで生成された化学試薬の使用のために適応される、反応器。
【請求項５７】
前記反応器は、シリコンマイクロ流体テンプレートを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５８】
前記反応器は、プラスチックマイクロ流体テンプレートを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項５９】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜５，０００ミクロンである、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６０】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜２，０００ミクロンである、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６１】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜５００ミクロンである、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６２】
互いに隣接する反応セル間の距離は、１０ミクロン〜２００ミクロンである、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６３】
互いに隣接する反応セル間の距離が、５，０００ミクロンより大きい、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６４】
前記反応器は、マイクロ流体テンプレートおよび少なくとも１つの窓プレートを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６５】
前記反応器は、少なくとも１つのシャドーマスクをさらに含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６６】
前記反応器は、前記反応セル間の化学的混合を避けるために適応される、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項６７】
請求項５０に記載のマイクロ流体反応器であって、該反応器は、入口制限ギャップおよび出口制限ギャップをさらに含み、該入口制限ギャップおよび該出口制限ギャップは、前記反応セルに接続される、反応器。
【請求項６８】
請求項５０に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応器は、１つの共通の入口チャネル、複数の分岐入口チャネル、複数の分岐出口チャネル、および１つの共通の出口チャネルをさらに含む、反応器。
【請求項６９】
前記反応器は、前記反応セル中に固定化分子をさらに含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７０】
前記固定化分子は、生体高分子である、請求項６９に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７１】
前記固定化分子は、リンカー分子を使用して固定化されている、請求項６９に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７２】
請求項６９に記載のマイクロ流体反応器であって、前記固定化分子は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡオリゴヌクレオチド、ＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、およびリン脂質からなる群から選択される、反応器。
【請求項７３】
前記固定化分子は、オリゴヌクレオチドである、請求項６９に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７４】
請求項５０に記載のマイクロ流体反応器であって、前記反応器は、以下：
ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡオリゴヌクレオチド、ＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、リン脂質、あるいはこれらの組み合わせ、
をさらに含み、これらが前記反応セルに吸着する、反応器。
【請求項７５】
前記反応器は、前記反応セル中に二重層形状の固定化分子をさらに含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７６】
前記反応器は、前記反応セル中に三次元に取り付けられる固定化分子をさらに含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７７】
前記反応セル中に多孔性フィルムをさらに含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７８】
前記多孔性フィルムは、多孔性ガラスフィルムまたは多孔性ポリマーフィルムである、請求項７７に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項７９】
前記反応セルは、キャピラリー形態である、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８０】
キャピラリー形態の前記反応セルは、０．０５マイクロメートル〜５００マイクロメートルの直径を有する、請求項７９に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８１】
キャピラリー形態の前記反応チャンバーは、０．１マイクロメートル〜１００マイクロメートルの直径を有する、請求項７９に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８２】
前記反応器は、並列化学反応のための前記複数の反応セルに流体を分配するための流体チャネルを含むアレイデバイスチップの形態である、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８３】
請求項８２に記載のマイクロ流体反応器であって、前記流体チャネルは、第１の断面積を有し、前記反応セルは、第２の断面積を有し、該第２の断面積は、該第１の断面積より小さく、かつ第１の断面積と第２の断面積との比は、１０〜１０，０００である、反応器。
【請求項８４】
請求項８２に記載のマイクロ流体反応器であって、前記流体チャネルは、第１の断面積を有し、前記反応セルは、第２の断面積を有し、該第２の断面積は、該第１の断面積より小さく、かつ第１の断面積と第２の断面積との比は、１００〜１０，０００である、反応器。
【請求項８５】
請求項８２に記載のマイクロ流体反応器であって、前記流体チャネルは、第１の断面積を有し、前記反応セルは、第２の断面積を有し、該第２の断面積は、該第１の断面積より小さく、かつ第１の断面積と第２の断面積との比は、１，０００〜１０，０００である、反応器。
【請求項８６】
前記流体チャネルは、テーパー状である、請求項８２に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８７】
前記テーパー状の流体チャネルは、該流体チャネルに沿って反応セルを通過する均一な流量を提供する、請求項８６に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８８】
前記反応セルは、ビーズを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項８９】
前記反応セルは、樹脂パッドを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器器。
【請求項９０】
請求項５０に記載のマイクロ流体反応器であって、該反応器は、以下：前記反応セル中のオリゴヌクレオチドのアレイ、シリコンで作製されるマイクロ流体テンプレート、ならびに該テンプレートに結合されるガラスで作製される第１および第２の窓プレート、を含む、反応器。
【請求項９１】
請求項５０に記載のマイクロ流体反応器であって、前記デバイスは、以下：前記反応セル中のオリゴヌクレオチドのアレイ、シリコンで作製されるマイクロ流体テンプレート、窓プレート、シャドーマスク、該反応セルに接続される入口制限ギャップ、該反応セルに接続される出口制限ギャップ、および並列化学反応のための該反応セルに接続される分配チャネル、を含む、反応器。
【請求項９２】
前記反応器は、並列化学反応のための前記複数の反応セルに流体を分配するための流体チャネルを含むアレイデバイスチップの形態である、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９３】
前記反応器は、少なくとも１０個の反応セルを含む、請求項９２に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９４】
前記オリゴヌクレオチドは、リンカー分子を使用して固定される、請求項９１に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９５】
前記反応セルは、インサイチュで生成された化学試薬の使用のために適応される、請求項９４に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９６】
前記入口チャネルおよび前記出口チャネルは、マイクロ流体テンプレートの同じ側に配置される、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９７】
前記反応器は、１つの共通の入口チャネルおよび１つの共通の出口チャネルを含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９８】
前記反応セルは、互いに部分的に重なる照明チャンバーおよび反応チャンバーを各々含む、請求項５０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項９９】
請求項５０に記載の複数のマイクロ流体反応器を含む、チップ。
【請求項１００】
マイクロ流体反応器であって、以下：少なくとも１つのマイクロ流体テンプレートおよび該テンプレートに結合される窓プレート、複数の反応セルを規定する該マイクロ流体テンプレートおよび窓プレートを含む反応器であって、該複数の反応セルは、並列化学反応のための該セルを通じて液体溶液の流れを提供し、各反応セルは、第２のチャンバーと流体連通状態であるが、第２のチャンバーとは空間的に分離されている第１のチャンバーを含み、該第１のチャンバーは、照明チャンバーであるように適応され、かつ該第２のチャンバーは、該第１のチャンバーにおいて光生成される生成物の反応のための反応チャンバーであるように適応される、を含む、反応器。
【請求項１０１】
前記プレートは、共有結合によって結合されている、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０２】
前記プレートは、非共有結合によって結合されている、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０３】
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーは、接続チャネルによって流体連通状態である、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０４】
請求項１００に記載のマイクロ流体反応器であって、前記第１のチャンバーは、以下：入口チャネル、出口チャネルと接続される前記第２のチャンバーと接続され、そして前記複数の反応セルは、並列化学反応のために分配チャネルによって接続される、反応器。
【請求項１０５】
前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーは、接続チャネルによって流体連通状態である、請求項１０４に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０６】
前記第２のチャンバーは、表面上に固定化分子を有する少なくとも１つの表面を含む、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０７】
前記第２のチャンバーは、表面上に固定化分子を有する少なくとも２つの表面を含む、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０８】
前記第２のチャンバーは、表面上に固定化分子を有する表面の三次元アレイを含む、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１０９】
前記第２のチャンバーは、固定化オリゴヌクレオチドを含む、請求項１００に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１０】
マイクロ流体反応器であって、少なくとも１つのマイクロ流体テンプレートおよび該テンプレートに結合される窓プレートを含む反応器であって、該反応器は、少なくとも１つの入口チャネル、少なくとも１つの出口チャネル、および分配チャネル、および並列化学反応のための複数の液体フロースルー光照明反応セルを提供する、反応器。
【請求項１１１】
前記プレートは、共有結合によって結合される、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１２】
前記プレートは、非共有結合によって結合される、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１３】
前記反応セルは、表面上に固定化分子を有する少なくとも１つの表面を含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１４】
前記反応セルは、表面上に固定化分子を有する少なくとも２つの表面を含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１５】
前記反応セルは、アレイ上に固定化分子を含む表面の三次元アレイを含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１６】
前記反応セルは、固定化オリゴヌクレオチドを含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１７】
前記反応器は、共通の入口チャネルおよび共通の出口チャネルを含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１８】
前記反応器は、共通の入口チャネルを含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１１９】
前記反応器は、共通の出口チャネルを含む、請求項１１０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２０】
マイクロ流体反応器であって、該反応器は、並列化学反応のための分配チャネルを介して互いに流体連通状態である複数のフロースルー反応セルを含み、各反応セルは、以下：
（ｉ）少なくとも１つの照明チャンバー、および
（ｉｉ）少なくとも１つの反応チャンバーを含み、
該照明チャンバーおよび該反応チャンバーは、該反応セル中でフロー連通状態であり、互いに重なる、反応器。
【請求項１２１】
チャンバーの前記重なりは、部分的な重なりである、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２２】
チャンバーの前記重なりは、全体的な重なりである、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２３】
前記反応セルは、インサイチュで生成される化学試薬の使用のために適応される、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２４】
前記反応器は、前記反応セル間の化学的混合を避けるように適応される、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２５】
前記反応器は、少なくとも１０個の反応セルを含む、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２６】
前記反応器は、固定化分子を含む、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２７】
請求項１２６に記載のマイクロ流体反応器であって、前記固定化分子は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡオリゴヌクレオチド、ＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、およびリン脂質からなる群から選択される、反応器。
【請求項１２８】
前記固定化分子は、オリゴヌクレオチドである、請求項１２６に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１２９】
前記反応器は、共通の入口および共通の出口を含む、請求項１２０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１３０】
高密度フロースルーマルチセルマイクロ流体反応器であって、以下：マイクロ流体テンプレート、少なくとも１つの入口チャネル、少なくとも１つの出口チャネル、および並列化学反応のための複数のフロースルー反応セルを含む、反応器であって、該入口チャネルおよび該出口チャネルは、該マイクロ流体テンプレートの中間部分に埋め込まれる、反応器。
【請求項１３１】
各フロースルー反応セルは、空間的に分離される照明チャンバーおよび反応チャンバーを含み、これらが互いに流体連通状態である、請求項１３０に記載の反応器。
【請求項１３２】
前記照明チャンバーおよび前記反応チャンバーは、チャネルによって接続されている、請求項１３１に記載の反応器。
【請求項１３３】
前記反応チャンバーは、固定化分子を含む、請求項１３０に記載の反応器。
【請求項１３４】
前記固定化分子は、オリゴヌクレオチドである、請求項１３３に記載の反応器。
【請求項１３５】
マイクロ流体反応器であって、以下：マイクロ流体テンプレート、該テンプレートに結合される後プレート、および該テンプレートに結合される窓プレートを含む反応器であって、該反応器は、並列化学反応のために入口チャネルおよび出口チャネルと流体連通状態である複数のフロースルー反応セルを含み、該入口チャネルおよび該出口チャネルは、該後プレートと該マイクロ流体テンプレートとの間に配置される、反応器。
【請求項１３６】
前記反応器は、前記窓プレート上にシャドーマスクをさらに含む、請求項１３５に記載の反応器。
【請求項１３７】
前記反応セルは、固定化分子を含む、請求項１３５に記載の反応器。
【請求項１３８】
前記固定化分子は、オリゴヌクレオチドである、請求項１３７に記載の反応器。
【請求項１３９】
前記固定化分子は、前記反応セルの少なくとも２つの表面上に配列される、請求項１３７に記載の反応器。
【請求項１４０】
マイクロ流体反応器であって、少なくとも１つの入口チャネルおよび少なくとも１つの出口チャネルと流体連通状態である並列化学反応のための複数のフロースルー光照明反応セルを含み、該反応セルは、並列に流体分配チャネルに接続され、該流体分配チャネルは、末端に貫通孔を含み、その結果、流体は、該反応セルを通過することなく該チャネルを通って流れ得る、反応器。
【請求項１４１】
前記貫通孔は、前記出口チャネルと流体連通状態である、請求項１４０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４２】
前記反応セルは、光照明チャンバーおよび反応チャンバーを含み、これらが流体連通状態にあり、かつ空間的に分離される、請求項１４０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４３】
前記反応セルは、互いに部分的に重なる光照明チャンバーおよび反応チャンバーを含む、請求項１４０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４４】
前記反応セルは、互いに完全に重なる光照明チャンバーおよび反応チャンバーを含む、請求項１４０に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４５】
マイクロ流体反応器であって、少なくとも１つの入口チャネルおよび少なくとも１つの出口チャネルと流体連通状態である並列化学反応のための複数のフロースルー光照明反応セルを含み、該反応セルは、並列に流体分配チャネルと接続され、各反応セルは、別個の出口チャネルを有し、該別個の出口チャネルは、各反応セルからの流出液の個々の収集を可能にする、反応器。
【請求項１４６】
前記反応セルは、光照明チャンバーおよび反応チャンバーを含み、これらは、流体連通状態であり、空間的に分離される、請求項１４５に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４７】
前記光照明チャンバーおよび前記反応チャンバーは、接続チャネルによって接続される、請求項１４６に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４８】
前記反応セルは、光照明チャンバーおよび反応チャンバーを含み、これらは、互いに部分的に重なる、請求項１４５に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１４９】
前記反応セルは、光照明チャンバーおよび反応チャンバーを含み、これらは、互いに完全に重なる、請求項１４５に記載のマイクロ流体反応器。
【請求項１５０】
インサイチュでの光生成試薬の使用のために適応されるマイクロ流体反応器であって、該反応器は、入口チャネル、照明チャンバー、接続チャネル、反応チャンバー、および出口チャネルを含み、該照明チャンバーは、該入口チャネルと接続され、該接続チャネルは、該照明チャンバーおよび該反応チャンバーを接続し、そして該出口チャネルは、該反応チャンバーと接続される、反応器。
【請求項１５１】
化合物の作製における請求項１に記載の反応器の使用。
【請求項１５２】
化合物の作製における請求項５０に記載の反応器の使用。
【請求項１５３】
化合物のスクリーニングにおける請求項１に記載の反応器の使用。
【請求項１５４】
化合物のスクリーニングにおける請求項５０に記載の反応器の使用。
【請求項１５５】
化合物のアッセイにおける請求項１に記載の反応器の使用。
【請求項１５６】
化合物のアッセイにおける請求項５０に記載の反応器の使用。
【請求項１５７】
請求項１に記載の反応器を作製する方法であって、１つ以上の窓を結合するために適応されるマイクロ流体テンプレートをフォトリソグラフィ的に製造する工程を包含する、方法。
【請求項１５８】
請求項５０に記載の反応器を作製する方法であって、１つ以上の窓を結合するために適応されるマイクロ流体テンプレートをフォトリソグラフィ的に製造する工程を包含する、方法。
【請求項１５９】
複数の隔離された反応セルを有するマイクロ流体反応器における並列光化学反応性を高める方法であって、該方法は、各反応セル中で、空間的に分離されるかまたは重なる照明チャンバーおよび反応チャンバーを提供する工程を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、複数の化学反応の並列実施および複数の化合物の並列合成のための化学流体反応器の分野に関する。さらに詳細には、本発明は、液体を分配し、インサイチュで試薬を生成するために別々の光化学反応を行い、そして別々の化学反応および生化学反応を活性化するためのデバイスおよび方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
現在の薬物の開発、疾患の診断、遺伝子発見、および種々の遺伝子関連技術および研究は、多くの数の化合物および／または生化合物の作製、スクリーニング、アッセイにますます依存する。化合物を一度に１つ作製して検査する従来の方法は、ますます不十分になってきている。それ故に、高スループット合成およびアッセイを行うための化学／生化学反応システム、ＤＮＡハイブリダイゼーションおよび水素結合反応を含む化学および生化学反応が必要とされている。
【０００３】
マイクロアレイ形態における化学／生化合物の並列合成および分析は、最も効率的で有効な高スループット方法の１つである。チップ上での光による並列合成は、半導体に基づくフォトリソグラフィー技術と固相有機化学とを組み合わせており、この合成は、オリゴヌクレオチドおよびペプチドの非常に大スケールのマイクロアレイを作製するために開発されている（Ｐｉｒｒｕｎｇら、米国特許第５，１４３，８５４号）。上記マイクロアレイは、生物学的活性をスクリーニングするための合成分子のライブラリーを提供する（Ｐｅａｓｅら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ　９１、５０２２−５０２６（１９９４））。
【０００４】
Ｐｉｒｒｕｎｇらは、リンカー分子でコーティングされた平滑基材上でのオリゴヌクレオチド合成の方法を記載する。上記リンカー分子末端は、反応性官能基（例えば、光除去可能な保護基で保護されたヒドロキシル基）を含む。フォトマスクに基づくリソグラフィック方法を用いて、上記光除去可能な保護基は、第１のフォトマスクを通じて光に暴露され、そして、選択された領域において上記リンカー分子から除去される。上記基材は、洗浄され、次いで、ホスホラミダイトモノマーと接触して、このホスホラミダイトモノマーは、上記リンカー分子上の暴露されたヒドロキシル基と反応する。各々のホスホラミダイトモノマー分子は、そのヒドロキシル末端に光除去可能な保護基を含む。次いで、第２のフォトマスクを用いて、上記基材は、光に暴露され、そして、オリゴヌクレオチドアレイが形成されてその結果全ての所望のオリゴヌクレオチド分子が所定の部位に形成されるまで、上記プロセスが繰り返される。上記オリゴヌクレオチドアレイは、次いで、蛍光タグを有する生物学的レセプターに暴露されることによって生物学的活性を検査され得、そして上記アレイ全体は、レセプターとともにインキュベートされる。上記レセプターが上記アレイ中の任意のオリゴヌクレオチド分子に結合する場合、上記蛍光タグの上記部位は、光学的に検出され得る。この蛍光データは、コンピューターに伝達され、このコンピューターが、反応したオリゴヌクレオチド分子および反応の程度を算出する。
【０００５】
上記方法は、分子アレイの合成に関していくつかの重大な欠点を有している：
（ａ）光除去可能な保護基の使用に関連する合成化学は、複雑かつ高価である；（ｂ）この合成は、従来の方法よりも低い段階収率（各モノマー添加段階における収率）を有し、そして高純度のオリゴマー生成物を生成することが不可能である；（ｃ）大量のフォトマスク（２０塩基長のオリゴヌクレオチドを含むマイクロアレイを作製するために８０フォトマスクまで）が、上記フォトリソグラフィープロセスに必要とされ、そしてそれによって上記方法は、マイクロアレイの設計の変更に関して高価でかつ柔軟性に欠ける。
【０００６】
並列化学／生化学反応を行うための別のアプローチは、マイクロ流体デバイスの使用に依存し、このマイクロ流体デバイスは、バルブ、ポンプ、絞り排気管、混合機および他の形状を含む（Ｚａｎｚｕｃｃｈｉら、米国特許第５，８４６，３９６）。これらの流体デバイスは、個々の対応する反応容器への、異なる量および／または異なる種類の化学試薬の送達を制御して、個々の反応容器中の異なる化学反応を促進する。上記方法は、従来の化学を使用し得、それ故、種々の化学／生化学反応を取り扱うことが可能である。しかし、この種の流体デバイスは、複雑であり、かつその製造コストは高い。それ故、上記方法は、低コストの化学／生化学マイクロアレイを作製するためには適切でない。
【０００７】
本発明は、光による化学反応を行うための新規に開発された化学的アプローチ（Ｇａｏら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２０、１２６９８−１２６９９（１９９８）およびＷＯ０９９４１００７Ａ２）を用いることによって、別々の化学反応の並列実施のための流体デバイスの形状を単純化する。他の従来のＤＮＡ合成の逆ブロック化反応において、標準的な酸（例えば、トリクロロ酢酸）をインサイチュの光生成酸（ＰＧＡ）と置換することによって、光を効果的に使用して、固体支持体上でのＤＮＡオリゴマー分子の合成を制御し得ることを発見した。上記の光酸（ｐｈｏｔｏａｃｉｄ）前駆体および生成した酸は、両方とも溶液相に存在した。上記新規方法の主な利点としては、十分に確立された従来の合成手順への最小の変更、関連する化学試薬に関する商業的入手性および低コスト、および従来の合成手順で達成可能な収率と比較して高い収率が挙げられる。この方法は、種々の適切に選択される光生成試薬（ＰＧＲ）（例えば、光生成酸および光生成塩基）を使用して、光によって、他の化学／生化学反応を制御または開始するために拡張され得る。
【０００８】
ＰＧＲを用いる固体表面上の種々の分子のマイクロアレイの並列合成の方法は、以前にＧａｏらによってＷＯ０９９４１００７Ａ２で開示され、この教示は、本明細書中に参考として援用される。並列合成において重要な工程は、固体表面上の別々の反応部位の形成であり、その結果、光分解プロセスによって生成する試薬は、光生成試薬が化学反応に関与している間、選択された部位に拘束される。物理的障壁およびパターン化された低い表面張力のフィルムを使用して、固体表面上でそれぞれ、隔離されたマイクロェルおよび液滴を形成する。この方法は、隣接する反応部位間の相互緩衝（拡散および／または流体フローに起因する物質移動）を防ぐために効果的である。しかし、光生成試薬が生成して対応する反応中で関与する間、反応部位で限定される液体は、本質的に動きのないままである必要がある（これは、反応中に流体フローがないことを意味する）。この流体フローが無いことによって、液体中の反応性試薬と反応性固体表面との間の物質移動が制限され、それ故、対応する反応速度に悪影響を与え得る。
【０００９】
上述の方法を用いる別の潜在的な問題は、光暴露中の遊離基の生成に起因して起こりうる副反応である。加えて、上記反応性固体表面は、しばしば、透明な窓の一部であり、この透明な窓を通って光照射が適用されて、それ故、合成された分子の所望でない光子による分解が固体表面で起こる。
【００１０】
それ故、以下の領域において、改良が望まれる：隔離された別々の反応部位を保持し続けながら物質移動を向上させ、遊離基に誘導された副反応の可能性を減らし、そして放射線による分解反応を避ける。好ましくは、単純でかつ低コストな流体デバイス形状を使用して、これら全てが一度に達成される。
【００１１】
（発明の要旨）
１つの局面において、改良されたマイクロ流体反応器は、並列化学反応のための複数のフロースルー反応セルを含んで提供され、各反応セルは、（ｉ）少なくとも１つの照明チャンバー、および（ｉｉ）少なくとも１つの反応チャンバーとを含み、照明チャンバーおよび反応チャンバーは、フロー連通状態であり、かつ上記反応セル中で空間的に分離される。
【００１２】
別の局面において、改良されたマイクロ流体反応器は、並列化学反応のための複数のフロースルー光照明反応セルを含んで提供され、この反応器は、フロー連通状態であり、少なくとも１つの入口チャネルおよび少なくとも１つの出口チャネルを有する。
【００１３】
さらに他の局面において、さらなるマイクロ流体反応器の実施形態が提供され、そして上記改良されたマイクロ流体反応器を使用する方法および調製する方法が提供される。
【００１４】
（発明の詳細な説明）
（用語の定義）
用語「光生成試薬前駆体」（ＰＲＰ）は、特定の波長の光子を用いて照射（ｉｒｒａｄｉａｔｅ）または照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅ）される場合、１つ以上の反応性化学試薬を生成する化合物をいう。上記波長は、赤外、可視、紫外またはＸ線の任意の適切な領域であり得る。
【００１５】
用語「光生成酸前駆体」（ＰＧＡＰ）は、特定の波長の光子を用いて照射（ｉｒｒａｄｉａｔｅ）または照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅ）される場合、酸を生成する化合物をいう。上記波長は、赤外、可視、紫外またはＸ線の任意の適切な領域であり得る。
【００１６】
用語「光生成酸」（ＰＧＡ）は、特定の波長の光子を用いての照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）または照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）下、ＰＧＡＰから生成される酸をいう。上記波長は、赤外、可視、紫外またはＸ線の任意の適切な領域であり得る。
【００１７】
用語「光生成試薬」（ＰＧＲ）は、光生成試薬前駆体の照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）または照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）から生成される化合物をいう。ほとんどの場合において、ＰＧＲは、関連する化学反応または生化学反応における反応性試薬である。しかし、この用語は、上記光生成試薬前駆体の照射から誘導される任意の化合物を意味するように使用され得、そして特定の化学／生化学反応において反応性であってもなくてもよい。
【００１８】
用語「プローブ分子」は、リガンド分子をいい、このリガンド分子は、他の化学構成要素に結合するように利用され、より大きな化学複合物を形成し、その結果、上記化学構成要素の存在が検出される。好ましくは、化学的条件および物理的条件（例えば、ｐＨ、塩濃度、および温度）の適切な領域内で、このプローブ分子は、他の化学構成要素（特定の化学配列、特定の形状、および任意の特定の化学的性質および物理的性質を有する）に選択的に結合する。
【００１９】
（アプローチ）
本発明は、別々の反応容器における並列化学／生化学反応を行う方法を提供する。本発明の１つの好ましい局面は、インサイチュで生成した化学試薬を使用して、目的の化学／生化学反応に影響を与え、そして／またはこれらの反応を引き起こす。図１Ａは、光生成試薬を用いるフロースルー反応器システムの操作原理を模式的に示す。溶液１１１は、少なくとも１つの光生成試薬前駆体を含み、この溶液は、入口チャネル１０１を通って照明チャンバー１０３へと流れる。光暴露（ｈν）は、照明チャンバー１０３中で上記光生成試薬前駆体から活性化学試薬の生成を引き起こす。次いで、溶液１１２を含む前記活性化学試薬は、接続チャネル１０４を通って反応チャンバー１０５へと流れ、この反応チャンバーは、反応性化合物および／または反応性物質を、液相または固相基材上のいずれかに含み、この反応性化合物および／または反応性物質が、化学反応／生化学反応を引き起こす。上記反応チャンバー１０５中の上記反応性化合物および／または反応性物質は、上記チャンバー中で固定化され得るか、または別個のチャネルを通って上記チャンバーへと運ばれ得る（図１Ａには示さない）。上記化学／生化学反応の後に、流出液１１３は、出口チャネル１０７を通って上記反応器システムから流出する。
【００２０】
本発明の１つの局面において、照明チャンバー１０３および反応チャンバー１０５は、反応セルの一部分であり、これらは、空間的に分離され、その結果、光暴露（ｈν）が、上記反応チャンバー１０５へと適用されるのを防ぐ。加えて、上記照明チャンバー１０３を出た後、好ましくは溶液１１２は、十分な時間、接続チャネル１０４中にとどまり、その結果、任意の遊離基が照明チャンバー１０３中に生成され得、この任意の遊離基が、不活性化された後に、溶液１１２が反応チャンバー１０５に入る。溶液１１２が接続チャネル１０４中にとどまる好ましい時間は、上記遊離基の半減期より長い。溶液１１２が接続チャネル１０４中にとどまるさらに好ましい時間は、上記遊離基の半減期の２倍より長い。このことは、所望でない遊離基による副反応が、反応セルの反応チャンバー１０５で起こる可能性を最小化する。
【００２１】
本発明は、上記反応セルの照明チャンバー１０３および反応チャンバー１０５が、それぞれ部分的または完全に重なっている状況を排除しないことが理解されるべきである。図１Ｃは、反応器システムを概略的に示し、この反応器システムは、反応セルを有し、この反応セルは、光照射および化学／生化学反応を１個のチャンバー１４３中で合わせて行う。このような重なりの図は、特定の状況（例えば、この重なりによって、より単純および／またはより安価な反応器デバイスを加工し得る場合）において好ましい。完全な重なりを有する実施形態において、用語反応セルおよび反応チャンバーは、単一の組み合わされたチャンバーとして切り換え可能に使用し得る。
【００２２】
図１Ｂは、光生成試薬を用いて並列化学反応を行うためのフロースルー反応器システムの操作原理を模式的に示す。溶液１３１は、少なくとも１つの光生成試薬前駆体を含み、この溶液１３１は、入口１２０を通って、上記反応器システムへと流れる。次いで、上記溶液１３１は、共通の入口チャネル１２１および分岐入口チャネル１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、および１２１ｄを通り、そしてそれぞれ、上記反応セルの照明チャンバー１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、および１２３ｄに入る。所定の光暴露ｈνａ、ｈνｂ、ｈνＣ、およびｈνｄは、対応する照明チャンバー１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、および１２３ｄに適用され、そして、光生成試薬前駆体からの活性化学試薬の生成を生じる。本発明の１つの実施形態において、全ての光曝露は、同じ波長の分配を含み、そしてその波長の強度のみが異なる。このシナリオの下で、好ましくは、溶液１３１中の光生成試薬前駆体の光曝露および濃度は、このような方法で調製され、生成する活性化学試薬の量は、光暴露の量または強度に比例する。従って、生成した溶液１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、および１３２ｄは、対応する濃度の化学活性試薬を含む。次いで、上記溶液１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、および１３２ｄは、接続チャネル１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃおよび１２４ｄを通って反応セルの対応する反応チャンバー１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、および１２５ｄへと流れ、これらの反応チャンバーは、反応性化合物および／または反応性物質を溶液相中または固相基材上のいずれかに含み、この反応性化合物および／または反応性物質は、対応する程度の化学／生化学反応を引き起こす。反応セルの反応チャンバー１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、および１２５ｄ中の反応性化合物および／または反応性物質は、チャンバー中に固定化され得るか、または別個のチャネルを通ってチャンバーへと運ばれ得る（図１Ｂに示さない）。次いで、流出液１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、および１３３ｄは、出口チャネル１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、および１２７ｄを通って、上記反応器システムから流出する。
【００２３】
本発明の別の実施形態において、溶液１３１は、１つより多く光生成試薬前駆体を含み、これらの前駆体は、異なる励起波長を有して異なる化学試薬を製造する。この場合において、異なる波長分布の暴露ｈνａ、ｈνｂ、ｈνｃ、およびｈνｄを用いて、異なる化学試薬が、対応する照明チャンバー１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、および１２３ｄ中で生成する。従って、異なる型の化学反応が、対応する反応チャンバー１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、および１２５ｄ中で同時に実行され得る。本発明は、所望するような、かつ実験条件が許すような多くの並列化学反応を行うために使用され得る。
【００２４】
特定の適用に関して、この適用中、光暴露は、顕著な有害な化学／生化学反応を生じないか、または単純化された反応器形状が、主に考慮され、別個の照明および反応チャンバーを反応セル中に有することは必要ではないかもしれない。図１Ｄは、並列化学反応を行うための反応器システムを模式的に示し、この反応器システムは、単一のセルまたはチャンバー１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、および１６３ｄ中の光照射および化学／生化学反応に適合する。
【００２５】
（デバイス構造）
図２Ａは、単一入口−単一出口フロースルーマルチセル反応器システムのための２レベルのデバイス形状を模式的に示す。共通の入口２２１、分岐入口２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、および２２１ｄ、および照明チャンバー２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、および２２３ｄは、第１のレベルで配置される。接続チャネル２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、および２２４ｄは、第１のレベルの照明チャンバーと、反応セルの第２のレベルの反応チャンバー２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、および２２５ｄとを各々接続する。個々の反応チャンバーからの流出液は、出口２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ、および２２７ｄを通って、共通の出口２２７へと合流し、そして反応器システムから流出する。この形状で、各反応セルは、照明チャンバー、接続チャネル、および反応チャンバーからなり、この反応セルは、個々の化学／生化学反応が進行するためのホストを提供する。この形状は、並列固相化学／生化学反応および／または合成を実行する工程において特に適切であり、これらの工程において、反応生成物は、固体支持体／表面にとどまり、個々の反応セルからの流出液は、独立して収集される必要はない。たった１つの共通の入口およびたった１つの共通の出口を有して、この反応器システムは、構築および操作が容易であり、そして低コストでの適用に関して特に適切である。
【００２６】
図２Ａに示される反応器システムのための代表的な適用は、光化学反応を含む工程に加えて、通常、多くの反応工程およびリンス工程を含む。ほとんどの工程に関して、特に、光反応を含む工程に関して、図２Ａの矢印は、上記流体フローの方向を示す。しかし、いくつかの工程の間、特に、試薬の接触または攪拌を延長する必要がある間、逆のフローが、可能であるかまたは望ましい。図２Ａに示される形状に基づく実際のデバイスの設計および構築において、測定は、光化学反応の間の反応セル間のクロストーク（化学的混合）を避けるようになされるべきである。例えば、チャネルおよび入口は、十分に長くあるべきであり、その結果、照明チャンバー２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、および２２３ｄから共通の入口２２１への逆拡散は無視できる。入口２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、および２２１ｄの適切な長さの決定は、入口における拡散速度および流体滞留時間に基づき、これは、流体フローおよび物質移動の当業者に周知である。
【００２７】
特定の適用に関して、この適用中、光暴露は、顕著な有害な化学／生化学反応を生じないか、または単純化された反応器構造が、主に考慮され、反応器の構築は、対応する照明チャンバーとセルの反応チャンバーとを一体化させることによってさらに単純化されて、図２Ｃに示されるような１レベルのデバイス形状を形成し得る。流体は、共通の入口２６１、分岐入口２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃ、および２６１ｄを通って、個々の反応セル２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｃ、および２６３ｄへと流れ、これらの反応セルは、照明チャンバーおよび反応チャンバーの両方として機能する。個々の反応セルフロースルー出口２６７ａ、２６７ｂ、２６７ｃ、および２６７ｄからの流出液は、共通の出口２６７へと合流し、そして反応器システムから流出する。
【００２８】
図２Ｂは、単一入口−複数出口フロースルーマルチセル反応器システムのための２レベルのデバイス構成を模式的に示す。この構成で、個々の反応器チャンバー２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、および２２５ｄからの流出液は、対応する出口２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、および２２８ｄに収集され得るが、残りのデバイス構造および機能は、図２Ａに示されるものと同様である。この構成は、上述の適用のために特に適切であり、この適用において、化学／生化学反応生成物は、溶液相中に存在し、そして分析または他の使用のために個々に収集される必要がある。
【００２９】
図２Ｄは、単一入口−複数出口フロースルーマルチセル反応器システムのための１レベルデバイス構成を模式的に示す。この構造のほとんどおよびこの構成の機能のほとんどは、図２Ｂに示されるものと同様であり、例外は、個々の反応セル２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｃ、および２６３ｄからの流出液が、対応する出口２６８ａ、２６８ｂ、２６８ｃ、および２６８ｄで収集されることである。この構成は、顕著な有害な化学／生化学反応を生じないか、または単純化された反応器構造が、主に考慮される適用のための本発明の好ましい実施形態である。
【００３０】
図３Ａは、フロースルーマルチセル反応器デバイスの分解斜視図を示し、このデバイスは、本発明の好ましい実施形態である。このデバイスにおいて、マイクロ流体テンプレート３１０は、第１の窓プレート３５１と第２の窓プレート３６１の間に挟まれる。好ましくは、上記マイクロ流体テンプレート３１０は、反応セルが小さい場合、シリコンで作製される。この場合、隣接する反応セル間の好ましい距離は、１０〜５，０００μｍの範囲である。さらに好ましくは、上記距離は、１０〜２，０００μｍの範囲である。なおさらに好ましくは、上記距離は、１０〜５００μｍの範囲である。なおさらに好ましくは、上記距離は、１０〜２００μｍの範囲である。上記シリコンマイクロ流体テンプレート３１０は、エッチングプロセスを用いて形成され、このプロセスは、半導体プロセスおよび微細加工の当業者に周知である（Ｍａｄｏｕ，Ｍ．，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＣＲＣ　Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，（１９９７））。上記マイクロ流体テンプレート３１０の上部表面３１３は、好ましくは二酸化珪素でコーティングされ、このコーティングは、製造プロセスの間に酸化または蒸着のいずれかによって作製され得る。反応セルが大きい場合、例えば、隣接反応セル間の距離が５，０００μｍより大きい場合、プラスチック材料が好ましい。プラスチック材料はまた、マルチセル反応器デバイスの大量生産のために好ましく、これは隣接する反応セルの間の距離が５，０００μｍ未満である場合ですら好ましい。好ましいプラスチックとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオリド、およびポリテトラフルオロエチレン。上記プラスチックマイクロ流体テンプレート３１０は、成型方法を用いて作製され得、この方法は、プラスチック加工の当業者に周知である。本発明の１つの局面では、上記第１の窓プレート３５１および上記第２の窓プレート３６１は、好ましくは透明なガラスから作製され、かつ上記マイクロ流体テンプレート３１０で結合される。本発明の別の局面において、上記第１の窓プレート３５１および上記第２の窓プレート３６１は、好ましくは、以下の透明なプラスチックから作製されるが、これらに限定されない：ポリスチレン、アクリル、およびポリカーボネート（これらは、低コストおよび扱いの容易さという利点を有する）。
【００３１】
図３Ａに示されるマイクロ流体デバイスは、図２Ａに示される２レベルのデバイス構成を具体化する。マイクロ流体テンプレート３１０の底部の局所的構造は、図中に示すことができないが、この構造は、上部の鏡像であり、この上部の局所的構造は、この図中に示すことができる。図３Ｂは、図３Ａに示されるマイクロ流体デバイスの断面およびこのデバイスの操作原理を模式的に示す。上記第１の窓プレート３５１および上記第２の窓プレート３６１は、マイクロ流体テンプレート３１０の結合領域３１１および３１５でマイクロ流体テンプレート３１０と結合するかまたは連結する。この結合または連結は、共有結合による方法または非共有結合による方法によってなされ得る。光生成試薬の使用を含む反応の間、供給溶液３３１は、光生成試薬前駆体を含み、この供給溶液３３１は、入口３２１から入口制限ギャップ３２２を通って照明チャンバー３２３へと流れる。照明チャンバー３２３中にｈν暴露の後、活性化学試薬が製造され、そして得られる反応性溶液３３２は、接続チャネル３２４を通って反応チャンバー３２５へと流れる。上記反応チャンバー３２５において、上記反応性溶液３３２は、固定化分子３４０と接触した状態であり、この固定化分子は、上記マイクロ流体テンプレート３１０の上部表面３１３にある。化学反応は、上記反応性溶液３３２中の活性試薬と上記固定化分子３４０との間で起こる。次いで、上記溶液は、出口制限ギャップ３２６を通って、流出液３３３として出口３２７へと流れる。
【００３２】
上記入口制限ギャップ３２２の機能は、マイクロ流体テンプレート３１０の隆起３１２と第１の窓プレート３５１の内部表面３５２との間に形成され、この機能は、照明チャンバー３２５の内部で生成された任意の化学試薬が入口３２１領域から戻ってくることを防ぐことである。同様に、出口制限ギャップ３２６は、マイクロ流体テンプレート３１０上の隆起３１４と、第２の窓プレート３６１の内部表面３６２との間に形成され、この出口制限ギャップは、出口３２７領域中の任意の化学試薬が、反応チャンバー３２５に入るのを防ぐためにある。このことは、狭い制限ギャップ中の流体フローに起因する物質移動速度が、拡散に起因するよりも大きい場合、達成される。
【００３３】
好ましい実施形態において、入口３２１チャネルおよび出口３２７チャネルの断面積は、十分に大きく、その結果、上記チャネルに沿った圧力低下は、各個々の反応セルを通る圧力低下よりも有意に低く、この個々の反応セルは、入口制限ギャップ３２２、照明チャンバー３２３、接続チャネル３２４、反応チャンバー３２５、および出口制限ギャップ３２６を含む。加えて、各反応器システム中の全ての反応セルは、好ましくは、等しく設計されてかつ構築される。これらの寸法は、全ての反応セルにおいて、同じ流量を達成して、それゆえに一様な反応条件を達成するために必要である。
【００３４】
図３Ｃは、改変されたマイクロ流体デバイスの断面を模式的に示す。シャドーマスク３６４は、上記第２の窓３６１の内部表面３６２に追加される。上記シャドーマスク３６４は、光学測定（例えば、蛍光造影）中に、マイクロ流体テンプレート３１０の局所的特徴から潜在的な光学干渉を排除し、この光学測定は、第２の窓３６１を介して行われる。シャドーマスク３６４は、薄膜、金属または任意の他の適切な不透明材料（クロム、アルミニウム、チタン、およびシリコンが挙げられるが、これらに限定されない）で作製され得る。フィルムは、種々の周知の薄膜堆積方法（例えば、電子線気化、スパッタリング、化学蒸着および真空蒸着）で容易に作製され得、これらの方法は、半導体プロセスおよび微細加工の当業者に周知である（Ｍａｄｏｕ，Ｍ．，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ＣＲＣ　Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，（１９９７））。
【００３５】
図３Ｃに示される本発明の別の局面は、固定化分子３４１と３４２を使用し、それぞれ、３４１は、マイクロ流体テンプレート３１０の上部表面３１３で、３４２は、第２の窓３６１の内部表面３６２で使用する。マイクロ流体デバイスのアッセイ適用において、この適用の中で、固定化分子３４１および３４２は、プローブ分子として使用され、この二重層構成の使用は、プローブの面密度を高める利点を有し、それゆえ、アッセイの感度を高める。
【００３６】
図３Ｄは、本発明のマイクロ流体デバイスの別の変形を示す。この変形において、反応チャンバー３２５は、反応チャンバー３２５の垂直壁３１３上に固定化分子（図には示さない）を有するキャピラリー形態である。上記キャピラリーの好ましい直径は、０．０５〜５００マイクロメートルの間である。上記キャピラリーのさらに好ましい直径は、０．１〜１００マイクロメートルの間である。この変形の主な利点は、反応チャンバー壁３１３の表面積を、図３Ａに示される変形と比較して、増加させる可能性である。アッセイ適用に関して、表面積の増加は、固定化分子の量の増加を容易にし、そしてそれゆえ、アッセイの感度を高めるための潜在性を有する。光による化学合成プロセスの間、試薬溶液（図３Ｄには示さない）は、入口流体チャネル３２１から照明チャンバー３２３へと流れる。試薬溶液が光生成試薬前駆体を含む場合、および所定の照明チャンバー３２３が透明な窓３５１を通って光に暴露される場合、反応性試薬が生成して、そしてこの反応性試薬が、反応チャンバー３２５へと流れ、ここで、化学反応は、反応性試薬と垂直壁３１３上の固定化分子との間で起こる。試薬流体は、出口流体チャネル３２７を通って流出する。
【００３７】
図４Ａは、高密度フロースルーマルチセル反応器デバイスの分解斜視図を示し、このデバイスは、図２Ａに示される２レベルのデバイス構成を具体化する。図４Ｂは、図４Ａに示されるデバイスの断面を模式的に示す。図３Ａに示されるデバイス形状と比較して、図４Ａに示されるデバイス構造は、反応チャンバー４２５および照明チャンバー４２３のより高い面密度を有する。入口チャネル４２１および出口チャネル４２７は、マイクロ流体テンプレート４１０の中間部分に埋め込まれ、これによって、マイクロ流体テンプレート４１０の上部表面積および下部表面積を、それぞれ、反応チャンバーおよび照明チャンバーのために完全に利用し得るようにする。光生成試薬の使用を含む反応の間、光生成試薬前駆体を含む供給溶液４３１は、入口ダクト４２２から照明チャンバー４２３へと流れる。第１の窓プレート４５１を通って照明チャンバー４２３中にｈν暴露した後、活性化学試薬が生成し、そして得られた反応性溶液４３２は、接続チャネル４２４から反応チャンバー４２５へと流れる。反応チャンバー４２５において、反応性溶液４３２は、固定化分子４４１および４４２と接触状態にあり、それぞれ、固定化分子４４１は、マイクロ流体テンプレート４１０の上部表面４１３上にあり、４４２は、第２の窓プレートの内部表面４６２上にある。化学反応は、反応性溶液４３２中の活性試薬と固定化分子４４１および４４２との間で起こる。次いで、流出液４３３は、出口ダクト４２６を通って、出口チャネル４２７へと流れる。
【００３８】
図５Ａは、フロースルーマルチセル反応器デバイスの分解斜視図を示し、このデバイスは、図２Ｃに示される１レベルのデバイス構成を具体化する。図５Ｂおよび図５Ｃは、図５Ａに示されるデバイスの断面を概略的に示す。マイクロ流体構造は、マイクロ流体テンプレート５１０と窓プレート５６１との間に形成され、結合領域５１５で結合される。この実施形態において、光暴露および光生成試薬による（ＰＧＲＩ）化学／生化学反応は、一体化された反応チャンバーまたはセル５２５中で行われる。入口チャネル５２１および出口チャネル５２７は、両方とも上記マイクロ流体テンプレート５１０の片側に配置される。このデバイス構成の利点は、デバイス構造の単純化であり、それゆえ、低い製造コストに関する潜在性である。
【００３９】
図５Ｃは、三次元の反応チャンバーまたはセル５２５の内部表面の全ての４面上の固定化分子５４１、５４２および５４３の三次元結合を模式的に示す。上記反応チャンバー５２５は、上記窓プレート５６１の上記内部表面５６２、流体テンプレート５１０の上部表面５１３の上部表面、および側壁５１２で形成される。マイクロ流体デバイスのアッセイ適用のために、固定化分子５４１、５４２および５４３は、プローブ分子として使用される。図５Ｃに示される三次元の結合は、平面の表面上のプローブ分子の量と比較して、プローブ分子の量を増加させ、それゆえ、アッセイの感度を高める。
【００４０】
光生成試薬の使用を含む反応の間、光生成試薬前駆体を含む供給溶液５３１は、入口チャネル５２１から反応チャンバー５２５へと流れる。上記反応チャンバーが照射される場合、少なくとも１つの活性試薬が生成され、この活性試薬が、固定化分子５４１、５４２、および５４２と反応する。流出液５３３は、出口制限ギャップ５２６を通って、出口チャネル５２７へと流れる。流体テンプレート５１０上の隆起５１４は、フロー制限ギャップ５２６を形成し、このフロー制限ギャップ５２６は、反応チャンバー５２５の入口面および出口面にある。
【００４１】
本発明のマイクロ流体アレイデバイスは、図５Ｄに示されるような反応チャンバーまたはセル中にある多孔性フィルム５４３ａおよび５４３ｂを取り入れることによって、増加した量で分子を生成または固定化するために使用され得る。いくつかの材料および製造プロセス（このプロセスは、固相合成の当業者に周知である）（「Ａ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ），Ｃｚａｒｎｉｋら編，　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９７（本明細書中で参考として援用される））が使用され、多孔性フィルムがデバイスの内部に形成され得る。１つのプロセスにおいて、デバイス製造プロセスの間、制御された多孔性ガラスフィルムをシリコンウェーハ上に形成し、これが、流体テンプレート５１０を形成する。第１の好ましいプロセスにおいて、ホウケイ酸ガラスフィルムは、シリコンウェーハ上にプラズマ蒸着によって皮膜化される。上記ウェーハは、熱的に焼きなましされ、酸化ホウ素および酸化シリコンの分離された領域を形成する。次いで、ホウ素は、酸エッチングプロセスを用いて選択的に除去され、多孔性ガラスフィルムを形成し、この多孔性ガラスフィルムは、オリゴヌクレオチドおよび他の合成プロセスのための優れた基材材料である。第２の好ましいプロセスにおいて、ポリマーフィルム（例えば、架橋ポリスチレン）が形成される。直鎖ポリスチレンおよびＵＶ活性化された架橋試薬を含む溶液が注入され、次いで、この溶液は、デバイスの内部表面上に薄膜コーティングを残して、マイクロ流体アレイデバイスから排出される。上記デバイスは、不透明マスク５６４を含んで、反応チャンバー領域を規定し、このデバイスは、次に、ＵＶ光に暴露され、それによって、反応チャンバー領域中の直鎖ポリスチレン鎖間の架橋を活性化する。その後、溶媒洗浄によって、架橋されていないポリスチレンを除去し、架橋されたポリスチレンのみを図５Ｄに示されるような反応チャンバー領域に残す。架橋されたポリスチレンはまた、オリゴヌクレオチドおよび他の合成プロセスのための優れた基材材料である。
【００４２】
図５Ｅは、本発明のマイクロ流体アレイデバイスチップ５００の第１の好ましい実施形態を示す。バイナリー流体ディストリビューター５２１ａが使用され、入口ポート５２０から流体チャネル５２１へと流体を均等に分配する。側面流体チャネル５２１ｂを除いて、全ての流体チャネル５２１が同じ幅を有することが好ましく、側面流体チャネル５２１ｂは、好ましくは、中央の流体チャネル５２１よりも狭く、それによって、側面流体チャネル５２１ｂにおける体積流量の減少を補っている。一般的に、流体チャネル５２１の断面積は、好ましくは、反応チャンバー５２５（図５Ｃ）の断面積より顕著に大きく、これによって、流体チャネル５２１に沿う反応チャンバー５２５の全てに対するフローが均一になる。この断面積の比は、好ましくは、１０〜１０，０００の間である。この比は、さらに好ましくは、１００〜１０，０００の間である。この比は、なおさらに好ましくは、１，０００〜１０，０００の間である。一方、反応チャンバー５２５のためのチップ表面積の使用を最大化するために、適度に小さな断面面積比を選択したくなり得る。
【００４３】
複数サンプルのアッセイ適用に関して、１つより多いマイクロ流体アレイデバイスが、単一のチップ５０１上に置かれ得る。図５Ｆは、２つのマイクロ流体アレイデバイスを含むチップ５０１を示す。この型の複数アッセイチップは、臨床実験における診断適用ならびに産業実験室および研究実験室における高スループットスクリーニング適用における使用が見出され得る。
【００４４】
流体チャネルは、その経路に沿って均一の幅を有してまっすぐである必要はない。図５Ｇは、本発明のマイクロ流体アレイデバイスの第２の好ましい実施形態を示し、このデバイスは、テーパー状の流体チャネル５２１を有する。テーパー状のチャネル５２５の側壁は、チャネルに沿ってまっすぐである必要はない。テーパー形状が適切に設計されている場合、均一の流量が、流体チャネル５２１に沿って全ての反応チャンバー５２５を通って達成され得る。チャネルに沿った反応チャンバーを横切って所望のフロープロフィールを生成するための適切な流体チャネル形状は、流体力学シミュレーション方法を用いる当業者によって誘導され得る。商業的な計算的な流体力学ソフトウェアパッケージは、例えば、Ｆｌｕｅｎｔ　Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ　Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ，ＵＳＡからのＦＬＵＥＮＴ、およびＣＦＤ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｌａｂａｍａ，ＵＳＡからのＣＦＤ−ＡＣＥが入手可能であり、チャネル形状を誘導するために使用され得る。
【００４５】
第３の好ましい流体チャネル設計は、図５Ｈに示される。入口流体チャネル５２１ｃおよび出口流体チャネル５２１ｄの各々の対は、図５Ｇに示されるような反応チャンバー５２５の２列の代わりに、チャネルに沿った反応チャンバー５２５のたった１列の流体フローを容易にする。この流体チャネル設計の利点は、流体チャネルにおける流体フローを単純化し、共通に分け合った流体チャネルを横切る隣接する反応チャンバー間の相互混合の可能性を排除することである。
【００４６】
セルの最大数は、特に限定されない。本発明の各チップ上の好ましい反応セルの数は、例えば、１０〜１，０００，０００の範囲であり、この数は、チップの所望の適用、反応チャンバーの寸法、チップの寸法に依存する。さらに好ましくは、１００〜１００，０００の範囲である。なおさらに好ましくは、９００〜１０，０００の範囲である。好ましくは、少なくとも２個のセル、そしてさらに好ましくは、少なくとも１０個のセルが存在する。なおさらに好ましくは、少なくとも１００個のセルが存在する。そしてなおさらに好ましくは、少なくとも１，０００個のセルが存在し、そしてなおさらに好ましくは、少なくとも１０，０００個のセルが存在する。
【００４７】
図６Ａは、フロースルーマルチセル反応器デバイスの分解斜視図を示し、このデバイスは、図２Ｃに示される１レベルのデバイス形状の別の実施形態である。図６Ｂは、図６Ａに示されるデバイスの断面を模式的に示す。後プレート６５１および窓プレート６６１は、マイクロ流体テンプレート６１０の結合領域６１１および６１５でマイクロ流体テンプレート６１０に結合される。入口チャネル６２１および出口チャネル６２７は、後プレート６５１とマイクロ流体テンプレート６１０との間に配置される。光暴露および光生成試薬による（ＰＧＲＩ）化学／生化学反応は、反応チャンバーまたは反応セル６２５中で起こり、この反応チャンバーまたは反応セル６２５は、窓プレート６６１とマイクロ流体テンプレート６１０との間に形成される。シャドーマスク６６４は、このデバイス設計へと組込まれて、窓プレート６６１上に反応チャンバー６２５を光学的に規定する。この反応器形状は、マイクロ流体テンプレート６１０の窓側面を、反応チャンバー６２５を与えるために完全に利用し得、そして、特に、高密度アッセイの適用のために有用である。
【００４８】
光生成試薬の使用を含む反応の間、光生成試薬前駆体を含む供給溶液６３１は、入口チャネル６２１から入口ダクト６２４を通って、反応チャンバーまたは反応セル６２５へと流れる。反応チャンバーが照射される場合、少なくとも１つの活性試薬が生成し、この活性試薬は、次いで、固定化分子６４１および６４２と反応し、ここで、それぞれ、固定化分子６４１は、流体テンプレート６１０の上部表面６１３上にあり、固定化分子６４２は、窓プレート６６１の内部表面６２２にある。流出液６３３は、出口ダクト６１４を通って、出口チャネル６２７へと流れる。
【００４９】
図７Ａは、フロースルーマルチセル反応器の変形を模式的に示し、この反応器は、反応チャンバーを有し、この反応チャンバーは、ビーズを含み、この中で、固相反応が起こり、この変形は、図２Ｂにおいて示される２レベルのデバイス形状の別の実施形態である。ビーズ７４１は、以下の材料で作製されるが、これらに限定されない：ＣＰＧ（制御された多孔性ガラス）、架橋ポリスチレン、および固相合成および分析に使用される種々の樹脂。これらの樹脂は、「Ａ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」，　Ｃｚａｒｎｉｋら編，Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９７において広範囲に議論されている。本発明の１つの局面において、化合物は、ビーズ７４１中またはビーズ７４１上で形成され、この化合物は、アッセイ適用のために使用される。多孔性または三次元の構造のビーズは、化合物の高い充填を助け、それゆえ、アッセイの高い感度を導く。本発明の別の実施形態は、高充填基材を含んで、図７Ｂに示される。樹脂パッド７４２が、ビーズの代わりに使用される。
【００５０】
本発明の１つの局面は、図２Ｄに示される単一入口−複数出口反応器システムを含む。この反応器システムのデバイスの実施形態が、図８に示される。化学試薬／溶媒は、入口チャネル８２１から反応セルを通って、照明チャンバー８２３、接続チャネル８２４、反応チャンバー８２５ａへと流れ、出口チャネル８３３ａを通って排出される。化学反応は、ビーズ８４０の表面で起こる。この反応器デバイスの１つの例示的な適用は、複数のオリゴヌクレオチドの並列合成である。個々のオリゴヌクレオチド配列は、ビーズ８４０上に合成され、このビーズ８４０は、個々の反応チャンバー８２５ａ、８２５ｂなどの中に存在する。生成物のオリゴヌクレオチドは、出口チャネル８３３ａ、８３３ｂなどで収集される。
【００５１】
上記に与えられる教示を用いて、当業者が、図２Ｄに示される単一入口−複数出口反応器システムの１レベルのデバイス形状を実行するデバイスを構築することは困難ではない。
【００５２】
（デバイス操作）
本発明の好ましい実施形態において、図３Ｃに示されるデバイス形状が使用され、そしてハイブリダイゼーションアッセイ適用のためのオリゴヌクレオチドのアレイが合成される。マイクロ流体テンプレート３１０は、シリコンで作製される。第１の窓プレート３５１および第２の窓プレート３６１は、ガラスで作製される。マイクロ流体テンプレート３１０の上部表面３１３は、二酸化ケイ素でコーティングされる。マイクロ流体デバイスの内部表面領域は、まず、リンカー分子（例えば、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４−ヒドロキシブチルアミド（Ｇｅｌｅｓｔ　Ｉｎｃ．，Ｔｕｌｌｙｔｏｗｎ，ＰＡ１９００７，ＵＳＡから得られ得る）で誘導体化され、その結果、ヒドロキシル含有リンカー分子は、二酸化ケイ素およびガラス表面に結合する。種々の固体表面の誘導体化は、当業者に周知である（Ｂｅｉｅｒら，Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２７，１９７０，（１９９９）、およびその中で引用される参考文献）。ＤＭＴ（４，４’−ジメトキシトリチル）−保護されたスペーサーホスホラミダイト（例えば、Ｇｌｅｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｓｔｅｒｌｉｎｇ，ＶＧ２０１６４，ＵＳＡによって供給されるスペーサーホスホラミダイト９）は反応器へと注入され、そしてリンカー分子に結合する。スペーサーの使用は、アッセイのハイブリダイゼーション適用のために有利であることは周知である（Ｓｏｕｔｈｅｒｎら，Ｎａｔｕｒｅ　Ｇｅｎｅｔｉｃｓ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ，２１，５，（１９９９））。ＣＨ２Ｃ１２中の光生成酸前駆体（ＰＧＡＰ）（例えば、オニウム塩ＳＳｂ（Ｓｅｃａｎｔ　ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｉｎｃ．，ＭＡ０１４７５，ＵＳＡから）は、反応器へと注入される。ＰＧＡＰの一定のフローを維持しながら、照明チャンバー３２５の第１の所定のグループが照射され、その結果、光生成酸（ＰＧＡ）が生成し、そして脱トリチル化（ＤＭＴ保護基の除去）が対応する反応セル中で起こり、この反応セルは、照明チャンバー３２３、接続チャネル３２４、および反応チャンバー３２５からなる。第１のＤＭＴ（４，４’−ジメトキシトリチル）−保護されたホスホラミダイトモノマーは、ｄＡ、ｄＣ、ｄＧ、およびｄＴ（Ｇｌｅｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，　Ｓｔｅｒｌｉｎｇ，　ＶＧ　２０１６４，　ＵＳＡから得られ得る）から選択され、このモノマーは、反応器へと注入され、その結果、第１のホスホラミダイトモノマーは、照射された反応セル中でスペーサーと結合する。カップリング反応は、照射されていない反応セルでは起こらない。なぜならば、これらのセル中のスペーサー分子は、まだＤＭＴ基によって保護されているからである。合成反応は、キャッピングおよび酸化反応を用いて進行し、これらの反応は、オリゴヌクレオチド合成の当業者にとって周知である（Ｇａｉｔら，「Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：ａ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ａｐｐｒｏａｃｈ」，Ｏｘｆｏｒｄ，１９８４）。次いで、照明チャンバーの第２の所定のグループーは、照射の後、第２のホスホラミダイトモノマーのカップリングが起こる。このプロセスは、全ての所定の配列のオリゴヌクレオチドが、所定の反応セル中で形成されるまで進行する。
【００５３】
所定の照明チャンバーの照射は、種々の周知の方法を用いて行われ得、この方法は、以下を含むが、これらに限定されない：デジタル−マイクロミラー（ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ）−デバイス−ベースの光投影、フォトマスクベースの投影、およびレーザースキャニング。照射光の波長は、ＰＧＡＰの励起波長に適合するべきである。例えば、ＳＳｂ　ＰＧＡＰが使用される場合、中央波長が約３６６ｎｍの光源が好ましい。ＰＧＡＰの選択における詳細、照射条件、および照射の方法は、例えば、Ｇａｏら，ＷＯ０９９４１００７Ａ２（参考として援用される）に記載される。
【００５４】
本発明の１つの局面は、合成反応を指定された領域に限定することを含む。例えば、図３Ｃに示される反応器デバイスのアッセイ適用において、固定化分子３４１および３４２がプローブとして使用され、これらの固定化分子は、シャドーマスク３６４の下の領域中でのみ合成されるのが好ましい。本発明の好ましい実施形態において、リンカー分子は、第１に、反応器デバイスの内部表面に固定化され、そして、感光性基で保護されたホスホラミダイト、例えば、５’−［２−（２−ニトロフェニル）−プロピルオキシカルボニル］−チミジン（ＮＰＰＯＣ，Ｂｅｉｅｒら，Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄｓ　Ｒｅｓ．２８，ｅｌｌ（２０００））は、リンカーとカップリングして感光性基で保護されたリンカー中間体を形成する。次いで、全ての照明チャンバー３２３は、照射されて、照明チャンバー３２３の内部表面で、２−（２−ニトロフェニル）−プロピルオキシカルボニル感光性保護基がリンカー中間体から除去される。次いで、追い出されたリンカー中間体は、キャッピング試薬（Ｇｌｅｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｓｔｅｒｌｉｎｇ，ＶＧ２０１６４，ＵＳＡから得られ得る）を用いてキャッピングされ、これによって照明チャンバー中のオリゴヌクレオチドの任意のさらなる成長を防ぐ。次に、反応チャンバー３２５は、ガラスの第２の窓３６１を通ってフラッシュ照射（ｆｌｕｓｈｉｌｌｕｍｉｎａｔｅ）され、感光性保護基が、第２の窓３６１の内部表面３６２および流体テンプレート３１０の上部表面３１３上で、リンカー中間体から除去される。それゆえ、これらの表面領域は、オリゴヌクレオチドのさらなる成長のために利用可能になる。接続チャネル３２４の内部表面領域は、光に暴露されず、リンカー中間体上の感光性保護基は、ヌクレオチド合成の間、チャネル表面領域における任意の化学反応をブロックする。
【００５５】
試薬送達マニホルドからの気泡の除去については、特に配慮がなされるべきであり、特に、フロースルー反応器システムが小さい寸法の反応セルを含む場合には、特に配慮がなされるべきである。液相媒体からの気体除去の種々の方法が、利用可能であり、当業者に周知である。この方法としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：脱気膜の使用、ヘリウムスパージング、およびインラインバルブトラップ。種々の気体除去デバイスは、Ａｌｌｔｅｃｈ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ　Ｉｎｃ．，Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，ＩＬ６００１５，ＵＳＡのような商業的企業から入手可能である。
【００５６】
本発明のマイクロ流体アレイデバイスの別の用途は、並列アッセイを行うことであり、このアッセイは、個々の反応セルの物理的な分離を必要とする。第１の好ましい操作方法は、図９Ａ〜図９Ｆに示される。デバイスは、第１に、図９Ｄに示されるように、第１の流体９３４ａ、９３４ｂ、および９３４ｃで満たされる。第１の流体は、セルの分離の後に、反応チャンバー９２５中にとどまる流体である。第１の流体が水溶液である場合、反応チャンバー９２５の内部表面は、好ましくは親水性である。例えば、オリゴＤＮＡ分子で固定化された表面は、親水性である。第１の流体が疎水性溶液である場合、反応チャンバー９２５の内部表面は、好ましくは疎水性である。第２の流体９３５ａは、第１の流体と混合しない流体で、かつ好ましくは不活性であり、次いで流体チャネル９２１ａの第１のセットを通って、デバイスへと注入され、その間、流体チャネル９２７ａおよび９２７ｂの第２のセットは、図９Ｂに示されるようにブロックされたままである。
第１の流体が水溶液であり、かつ反応チャンバー９２５の内部表面が親水性である場合において、第２の流体は、好ましくは疎水性液体（例えば、流動パラフィン、シリコン油、または鉱油）である。表面張力効果および圧力抵抗に起因して、図９Ｅに示されるように、第２の流体９３５ａは、流体チャネル９２７ａの第１のセット中の第１の流体９３４ａのみと入れ替わり、反応チャンバー９２５中の第１の流体９３４ｂとは入れ替わらない。第３の流体９３５ｂは、好ましくは第２の流体９３５ａと同じ液体材料であり、この第３の流体９３５ｂは、次いで、流体チャネル９２７ａおよび９２７ｂの第２のセットを通ってデバイスへと注入され、その間、図９Ｃに示されるように、流体チャネル９２１ａの第１のセットは、ブロックされたままである。結果として、チャネル９２７ａおよび９２７ｂの第２のセットにおける第１の流体９３４ｃは、第３の流体９３５ｂによって完全に置き換えられ、図９Ｆに示されるように、反応チャンバー９２５中の第１の流体９３４ｂの分離を完了する。本発明のマイクロ流体アレイデバイスおよびその分離方法は、この章に記載され、この方法は、種々の生物学的アッセイ、生化学アッセイおよび化学アッセイを行うために使用され得、これらのアッセイは、マイクロタイタープレートまたはマイクロウェルプレートプラットフォームにおいて開発されてきた。本発明の主な利点としては、サンプルサイズを顕著に減少させること、アッセイ強度（各実験において行われるアッセイの数）を顕著に高めること、およびコストを低減すること、が挙げられる。
【００５７】
上記の分離方法を利用するために、流体分配チャネルは、好ましくは、図５Ｅ〜図５Ｈに示されるチャネルとは異なって配置される。重要な特徴は、各流体チャネルの端部の通路であり、その結果、流体は、チャネルを通って、反応チャンバーを通る必要なく流れ得る。例えば、好ましい実施形態が、図９Ｇに示される。この実施形態において、流体チャネル９２１ａおよび９２７ａは、流体テンプレートの前側または第１の側面に配置される。各流体チャネル９２１ａの端部に、貫通孔９２１ｂがあり、この貫通孔９２１ｂにより、流体が、流体テンプレートの後部または第２の側面に流れ得る。流体テンプレートの後部において、図９Ｇに点線で示されるように、バイナリー流体分配チャネル９２１ｃおよび出口ポート９２０ａが備えられる。マイクロ流体の当業者は、本発明の教示に従って、流体構造の種々の変形を設計および／または構築して、分離方法を確立し得るべきである。
【００５８】
Ｇａｏら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２０，１２６９８−１２６９９（１９９８）およびＷＯ０９９４１００７Ａ２の開示は、本明細書中で参考として援用される。本発明の方法および装置は、ＤＮＡおよびＲＮＡオリゴヌクレオチド、ペプチド、オリゴ糖、リン脂質および他の生体高分子および生物学的サンプルの非常に大スケールのアレイを基材表面上で調製するためおよびアッセイするために有用である。光によるチップ上での並列合成は、単一のチップ上で１００万配列までを有するオリゴヌクレオチドアレイの非常に大スケールの製造において使用され得る。
【００５９】
光試薬前駆体は、以下を含む異なる型の化合物であり得る：例えば、ジアゾニウム塩、ペルハロメチルトリアジン、ハロビスフェニルＡ、ｏ−ニトロベンズアルデヒド、スルホネート、イミジルスルホニルエステル、ジアリールヨードニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾスルホネート、ジアリールスルホン、１，２−ジアゾケトン、ジアゾケトン、アリールアジド誘導体、ベンゾカーボネートまたはカルバメート、ジメトキシベンゾイニルカーボネートまたはカルバメート、ｏ−ニトロベンジルオキシカーボネートまたはカルバメート、ニトロベンゼンスルフェニル、ならびにｏ−ニトロアニリン。
【００６０】
本発明は、以下の実施例によってさらに記載され、これらの実施例は、例示の目的のみで提供され、いかなる様式においても本発明を限定するものとして意図も解釈もされるべきではない。当業者は、以下の実施例におけるこれらの変形は、本発明の精神または範囲から逸脱することなくなされ得ることを理解する。
【００６１】
（実施例Ｉ）
（マイクロ流体デバイスの製造）
図１０Ａに示されるデバイス構造を有するマイクロ流体反応器デバイスを、シリコン微細加工プロセスを用いて製造する。４５０〜５００μｍの厚さＴｒを有するＳｉ（１００）基材を使用する。マイクロ流体テンプレート１０１０は、入口チャネル１０２１および出口チャネル１０２７、入口制限隆起１０１２、暴露チャンバー１０１３Ａ、分割隆起１０１３Ｂ、反応チャンバー１０１３Ｃ、および出口制限隆起１０１４を備える。囲まれたマイクロ流体反応器デバイスを、マイクロ流体テンプレート１０１０とガラスプレート（図中に示さない）とを結合領域１０１５で結合することによって形成する。流体フローの方向を、図中に示す。このデバイスにおいて、入口チャネル１０２１および出口チャネルは、深さＤｃ約１５０μｍおよび幅Ｗｃ９０μｍの同じ寸法を有する。入口制限隆起１０１２、分割隆起１０１３Ｂ、および出口制限隆起１０１４は、同じ幅Ｌｒ１３０μｍおよびギャップＤｒ１約１２μｍを有する。照明チャンバー１０１３Ａは、長さＬｉ２０μｍおよび深さＤｒ約１６μｍを有する。反応チャンバー１０１３Ｃは、長さＬｒ１２０μｍおよび深さＤｒ約１６μｍを有する。
【００６２】
製造は、図１０Ｂに示される平らなＳｉ（１００）ウェーハから始める。フォトレジスト（例えば、Ｓｈｉｐｌｅｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡ０１７５２，ＵＳＡからのＡＺ４６２０）を、ウェーハの表面上にスピンコートする。次いで、フォトレジストフィルムを乾燥し、暴露し、そしてフォトリソグラフィック方法を用いて現像する。次いで、ウェーハを、Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ（ＩＣＰ）シリコンエッチング機（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，ＵＫから）を用いて約１２μｍでエッチングする。次いで、フォトレジストフィルムを剥がす。得られた構造を、図１０Ｃに示す。シリコン基材を、フォトレジストの第２の層を用いてスピンコートする。フォトレジストを、乾燥し、暴露し、そして現像する。次いで、シリコン基材を、ＣＰシリコンエッチング機を用いて約４μｍにエッチングし、そしてフォトレジストを剥がし、図１０Ｄに示される構造を得る。次に、シリコン構造の表面を、フォトレジストの第３の層を用いてスピンコートする。フォトレジストを、乾燥し、暴露し、そして現像する。次いで、シリコン基材を、ＩＣＰシリコンエッチング機を用いて約１５０μｍにエッチングし、フォトレジストを剥がす。得られるマイクロ流体テンプレートを、図１０Ｅに示す。次いで、薄膜（約５０〜２００Å）のＳｉＯ２を、化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いて、構造の表面上にコーティングする。最終段階において、シリコンマイクロ流体テンプレートを、陽極結合方法を用いてＰｙｒｅｘガラスウェーハ（Ｃｏｍｉｎｇ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｃｏｍｉｎｇ，ＮＹ１４８３１からのＣｏｒｎｉｎｇ７７４０）と結合する（Ｗａｆｅｒ　Ｂｏｎｄｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｒｏｍ　ＥＶ　Ｇｒｏｕｐ　Ｉｎｃ．，Ｐｈｏｅｎｉｘ，ＡＺ８５０３４，ＵＳＡ）。仕上げられたマイクロ流体アレイデバイスの写真を、図１０Ｆに示す。
【００６３】
（実施例ＩＩ）
（オリゴヌクレオチドアレイ合成）
実施例Ｉにおいて作製されたマイクロ流体反応器デバイスを、オリゴヌクレオチドアレイを生成するために使用した。化学試薬を、ＨＰＬＣポンプ、ＤＮＡ合成機（Ｅｘｐｅｄｉｔｅ　８９０９（ＰＥ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｆｏｓｔｅｒ　Ｃｉｔｙ，ＣＡ　９４４０４，ＵＳＡにより製造））またはＢｒｉｎｋｍａｎシリンジディスペンサー（Ｂｒｉｎｋｍａｎｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｗｅｓｔｂｕｒｙ，ＮＹ１１５９０，ＵＳＡ）によって、各々反応器の入口の前に配置されたインラインフィルターを設置して、反応器に運んだ。マイクロ流体反応器デバイスを、第１に、１０ｍｌの９５％エタノールで洗浄し、次いで、９５％エタノール中のＮ−（３−トリエトキシ−シリルプロピル）−４−ヒドロキシブチルアミド（リンカー）の１％溶液を用いて、流量０．１５ｍｌ／分で誘導体化した。１２時間後、流量を４時間かけて３ｍｌ／分まで増加した。次いで、マイクロ流体反応器デバイスを、９５％エタノール１０ｍｌで、３ｍｌ／分の流量で洗浄し、Ｎ２ガスで乾燥した。デバイスを、チャンバーに約６０℃で配置し、Ｎ２を、デバイスの内部に４時間循環し、リンカー層を硬化した。
【００６４】
デオキシオリゴ−ＴＴ（チミンヌクレオチドダイマー）ＤＮＡ合成を、標準的なホスホラミダイト化学および試薬を用いて行った（合成プロトコルは、Ｅｘｐｅｄｉｔｅ　８９０９　ＤＮＡ合成機の操作マニュアルによって提供される）。ＴＴ合成工程の終わりで、内部表面全体は、反応チャンバーおよび照射チャンバーおよび反応チャンバー（図１０Ａの１０１３Ａおよび１０１３Ｃ）の内部表面を備え、このマイクロ流体反応器デバイスの表面は、ＴＴヌクレオチドダイマーで覆われる。ＴＴダイマーの末端は、酸に不安定なＤＭＴ基で保護される。
【００６５】
次いで、ＰＧＡを含むホスホラミダイト合成を、種々の照射条件下で行い、ＤＭＴ脱保護反応に関するＰＧＡの活性化を示した。ＰＧＡＰを含む化学反応は、Ｇａｏら、ＷＯ０９９４１００７Ａ２によって記載される。この例において、使用されたＰＧＡＰは、２成分系であって、ＣＨ２Ｃｌ２中の３％のＲｈｏｄｏｒｓｙｌ（Ｓｅｃａｎｔ　ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｉｎｃ．，ＭＡ　０１４７５，ＵＳＡから得られる）および２当量のＣｈｏｌｏ（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ　５３２３３，ＵＳＡから得られる）からなる。ＰＧＡ溶液の流量は、０．０５ｍｌ／分であった。コンピューター制御されたＤｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ（ＤＬＰ）を使用して、マイクロ流体反応器デバイス中の所定の反応セルにおける光化学反応を活性化するために、光リソグラフィックパターンを作製した。ＤＬＰの構築および操作は、Ｇａｏら，ＷＯ０９９４１００７Ａ２に記載される。５００Ｗ水銀ランプ（Ｏｒｉｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｔｒａｔｆｏｒｄ，ＣＴ０６４９７，ＵＳＡ）を、光源として使用して、二色性フィルターを使用して、３５０ｎｍと４５０ｎｍの間の波長のみが照射され得るようにした。所定の照明チャンバー（図１０Ａの１０１３Ａ）の中で、照射の長さを、１秒から２０秒に変動させて、そして照射強度を、最大強度２８ｍＷ／ｃｍ２の１０％から１００％に変動させた。光暴露の後、追加の０．５ｍｌの活性化されていないＰＧＡＰ溶液を、マイクロ流体反応器デバイスに注入して、反応器から残った酸を流した。次いで、反応器を、アセトニトリル中の２０％ピリジン４ｍｌで洗浄した。次いで、フルオレセインホスホラミダイトカップリング反応を、１：２のフルオレセイン−ホスホラミダイト：Ｔホスホラミダイトの溶液混合物を反応器デバイスへと注入することによって行う。完全な洗浄を、２０ｍｌのエタノールを用いて行う。フルオレセイン部分を、５ｍｌの１：１エチレンジアミン：無水エタノールを１ｍｌ／分の流量で注入することによって活性化した。マイクロ流体反応器デバイスをエタノールで洗浄して、Ｎ２で乾燥した。
【００６６】
蛍光造影を、４９５ｎｍの光励起下で行い、冷却されたＣＣＤカメラ（Ａｐｏｇｅｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｔｕｃｓｏｎ，Ａｒｉｚｏｎａ８５７１５，ＵＳＡ）を用いて記録した（このＣＣＤカメラは、５２５ｎｍを中心とする通過帯域フィルター（Ｏｍｅｇａ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｉｎｃ．，Ｂｒａｔｔｌｅｂｏｒｏ，Ｖｅｒｍｏｎｔ　０５３０２，ＵＳＡ）を備える）。
【００６７】
図１１は、マイクロ流体反応器デバイスの蛍光像を示す。各照明／反応チャンバー（図１０Ａの１０１３Ａおよび１０１３Ｃ）におけるＤＭＴ脱保護反応の程度を、フルオレセイン−ホスホラミダイトカップリング反応によってアッセイする（照明チャンバー／反応チャンバーからの蛍光強度によって測定する）。
【００６８】
（実施例ＩＩＩ）
（オリゴヌクレオチドアレイのハイブリダイゼーション）
マイクロ流体反応器デバイスを、実施例Ｉに記載される製造手順を用いて作製した。このデバイスを、実施例ＩＩに記載される手順を用いて誘導した。所定の配列のオリゴヌクレオチドプローブを、実施例ＩＩに記載される手順によって合成した。このプローブの配列は、３’ＴＡＴＧＴＡＧＣＣＴＣＧＧＴＣ　１２４２ａおよび３’ＡＧＴＧＧＴＧＧＡＡＣＴＴＧＡＣＴＧＣＧＧＣＧＴＣＴＴ　１２４２ｂであった。
【００６９】
１５ヌクレオチド長の標的ヌクレオチドおよびプローブ配列の５’末端に相補性のヌクレオチドを、ＤＮＡ合成機（Ｅｘｐｅｄｉｔｅ　８９０９（ＰＥ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｆｏｓｔｅｒ　Ｃｉｔｙ，ＣＡ９４４０４，ＵＳＡによって製造））で、標準的なホスホラミダイト化学を用いて化学的に合成した。この標的を、５’末端でフルオレセインで標識した。ハイブリダイゼーションを、５０〜１００ｎモルの標的を用いて、６ＸＳＳＰＥ緩衝溶液（０．９Ｍ　ＮａＣｌ、６０ｍＭ　Ｎａ２ＨＰＯ４−ＮａＨ２ＰＯ４（ｐＨ７．２）、および６ｍＭ　ＥＤＴＡ）１００μｌ中、０．５〜１．０時間、室温で行った後、この緩衝溶液を用いて洗浄した。微細孔管ぜん動ポンプを使用して、ハイブリダイゼーションおよび洗浄の間、マイクロ流体アレイデバイスを通る溶液循環を容易にする。
【００７０】
蛍光造影を、４９５ｎｍの光励起下で行い、冷却されたＣＣＤカメラ（Ａｐｏｇｅｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｔｕｃｓｏｎ，Ａｒｉｚｏｎａ　８５７１５，ＵＳＡ）を用いて記録した（このＣＣＤカメラは、５２５ｎｍを中心とする通過帯域フィルター（Ｏｍｅｇａ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｉｎｃ．，Ｂｒａｔｔｌｅｂｏｒｏ，Ｖｅｒｍｏｎｔ　０５３０２，ＵＳＡ）を有する）。図１２は、ハイブリダイゼーション後のマイクロ流体アレイデバイスの蛍光像を示す。図中に示される５つの反応セルは、３’ＴＡＴＧＴＡＧＣＣＴＣＧＧＴＣ　１２４２ａ、３’ＡＧＴＧＧＴＧＧＡＡＣＴＴＧＡＣＴＧＣＧＧＣＧＴＣＴＴ　１２４２ｂおよび３つのブランクセルを含む。
【００７１】
これらの実施例は限定されない。これらの実施例が示されるが、本発明の限定を表わすものでも規定するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、光生成試薬を用いるフロースルー反応器システムの操作原理を模式的に示す。照射および光生成試薬に関連する化学／生化学反応が、反応セル中で行われ、この反応セルは、別個の照明チャンバーおよび反応チャンバーを有している。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、光生成試薬を使用して並列化学反応を行うためのフロースルー反応器システムの操作原理を模式的に示す。照射および光生成試薬に関連する化学／生化学反応は、反応セル中で行われ、この反応セルは、別個の照明チャンバーおよび反応チャンバーを有している。
【図１Ｃ】
図１Ｃは、光生成試薬を用いるフロースルー反応器システムの操作原理を模式的に示す。照射および光生成試薬に関連する化学／生化学反応は、反応セル中で行われ、この反応セルにおいて、照明チャンバーおよび反応チャンバーが一体化されている。
【図１Ｄ】
図１Ｄは、光生成試薬を用いて並列化学反応を行うためのフロースルー反応器システムの操作原理を模式的に示す。照明および光生成試薬に関連する化学／生化学反応は、反応セル中で行われ、この反応セルにおいて、照明チャンバーおよび反応チャンバーが一体化されている。
【図２Ａ】
図２Ａは、単一入口−単一出口フロースルーマルチセル反応器システムの、２レベルのデバイス構造のフロー経路を模式的に示す。
【図２Ｂ】
図２Ｂは、単一入口−複数出口フロースルーマルチセル反応器システムの２レベルのデバイス構造のフロー経路を模式的に示す。
【図２Ｃ】
図２Ｃは、単一入口−単一出口フロースルーマルチセル反応器システムの１レベルのデバイス構造のフロー経路を模式的に示す。
【図２Ｄ】
図２Ｄは、単一入口−複数出口フロースルーマルチセル反応器システムの１レベルのデバイス構造のフロー経路を模式的に示す。
【図３Ａ】
図３Ａは、本発明を具体化するフロースルーマルチセル反応器デバイスの拡大された斜視図である。
【図３Ｂ】
図３Ｂは、図３Ａに示されるマイクロ流体デバイスの断面およびこのデバイスの操作原理を模式的に示す。
【図３Ｃ】
図３Ｃは、図３Ｂに示されるフロースルーマルチセル反応器の変形を模式的に示し、この反応器は、固定化化合物を有し、この固定化化合物は、窓の内部表面および反応チャンバーの上部表面の両方に結合されている。この変形はまた、シャドーマスクを上記窓の内部表面に含む。
【図３Ｄ】
図３Ｄは、フロースルーマルチセル反応器デバイスの拡大された斜視図であり、このデバイスは、垂直キャピラリー反応チャンバーを含む。
【図４Ａ】
図４Ａは、本発明を具体化する高密度フロースルーマルチセル反応器デバイスの拡大された斜視図である。
【図４Ｂ】
図４Ｂは、図４Ａに示されるマイクロ流体デバイスの断面およびデバイスの操作原理を模式的に示す。
【図５Ａ】
図５Ａは、本発明を具体化する１レベルのフロースルーマルチセル反応器デバイスの拡大された斜視図である。
【図５Ｂ】
図５Ｂは、図５Ａに示されるマイクロ流体デバイスの第１の断面およびこのデバイスの操作原理を模式的に示す。
【図５Ｃ】
図５Ｃは、図５Ａに示されるマイクロ流体デバイスの第２の断面およびこのデバイスの操作原理を模式的に示す。
【図５Ｄ】
図５Ｄは、図５Ａに示されるマイクロ流体デバイスの断面を模式的に示し、このデバイスは、反応チャンバーの内側表面を有し、この内側表面は、基材材料の薄膜でコーティングされている。
【図５Ｅ】
図５Ｅは、マイクロ流体アレイチップデバイスを模式的に示し、このデバイスは、図５Ａに示されるマイクロ流体形状、バイナリー流体分配チャネル、および入口ポートおよび出口ポートを備える。
【図５Ｆ】
図５Ｆは、マイクロ流体アレイチップデバイスを模式的に示し、このデバイスは、複数のサンプルアッセイ適用のための２つのアレイを備える。
【図５Ｇ】
図５Ｇは、マイクロ流体アレイチップデバイスを模式的に示し、このデバイスは、テーパー型流体チャネルを備える。
【図５Ｈ】
図５Ｈは、マイクロ流体アレイチップデバイスを模式的に示し、このデバイスは、テーパー型流体チャネルの別の変形を備える。
【図６Ａ】
図６Ａは、本発明を具体化する高密度な１レベルのフロースルーマルチセル反応器デバイスの拡大された斜視図である。
【図６Ｂ】
図６Ｂは、図６Ａに示されるマイクロ流体デバイスの断面およびこのデバイスの操作原理を模式的に示す。
【図７Ａ】
図７Ａは、フロースルーマルチセル反応器の変形を模式的に示し、この反応器は、反応チャンバーを有し、この反応チャンバーは、ビーズを含み、この中で固相化学反応が起こる。
【図７Ｂ】
図７Ｂは、フロースルーマルチセル反応器の変形を模式的に示し、この反応器は、反応チャンバーを有し、この反応チャンバーはパッドを含み、この中で固相化学反応が起こる。
【図８】
図８は、単一入口−複数出口フロースルーマルチセル反応器システムのフロー経路を模式的に示し、このシステムは、反応チャンバーを含み、この反応チャンバーは、ビーズを含み、この中で固相化学反応が起こる。
【図９Ａ】
図９Ａは、マイクロ流体デバイスの拡大された斜視図であり、このデバイスは、第１の液体で満たされている（この液体は、図９Ｄに見られ得る）。
【図９Ｂ】
図９Ｂは、マイクロ流体デバイスの斜視図を模式的に示し、この場合に、第２の液体は、第１の流体チャネルを通って送られるが、第２の流体チャネルには流れない（この液体は、図９Ｅに見られ得る）。
【図９Ｃ】
図９Ｃは、マイクロ流体デバイスの斜視図を模式的に示し、この場合に、第２の液体は、第２の流体チャネルを通って送られるが、第１の流体チャネルには流れない（この液体は、図９Ｆに見られ得る）。
【図９Ｄ】
図９Ｄは、図９Ａに示されるマイクロ流体デバイスの断面を模式的に示す。このデバイスは、第１の液体で満たされている。
【図９Ｅ】
図９Ｅは、図９Ｂのマイクロ流体デバイスの断面を模式的に示し、このデバイスの断面は、あらかじめ流体チャネルの第１のセットが第２の液体で満たされている。
【図９Ｆ】
図９Ｆは、図９Ｃのマイクロ流体デバイスの断面を模式的に示し、このデバイスの断面は、あらかじめチャネルの第２のセットが第２の液体で満たされている。
【図９Ｇ】
図９Ｇは、流体形状を模式的に示し、この流体形状は、流体が液体チャネルを通って流れ得る形状である。
【図１０Ａ】
図１０Ａは、加工されているマイクロ流体マルチセル反応器デバイスの拡大された斜視図を模式的に示す。
【図１０Ｂ】
図１０Ｂは、マイクロ流体テンプレートのための出発原料としてのウェーハ基材を示す。
【図１０Ｃ】
図ｌ０Ｃは、マイクロ流体テンプレートの加工の間の第１のエッチング工程の後のスラブ基材を示す。
【図１０Ｄ】
図１０Ｄは、マイクロ流体テンプレートの加工の間の第２のエッチング工程の後のスラブ基材を示す。
【図１０Ｅ】
図１０Ｅは、完成されたマイクロ流体テンプレートを示す。
【図１０Ｆ】
図１０Ｆは、完成されたマイクロ流体アレイデバイスの写真を示す。
【図１１】
図１１は、オリゴヌクレオチドアレイの蛍光画像を示す。
【図１２】
図１２は、フルオレセイン標識された標的でハイブリダイズされているオリゴヌクレオチドアレイの蛍光画像を示す。
【図１Ａ】
2004501665.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図５Ｂ】
2004501665.tif 000007
【図５Ｃ】
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【図９Ｄ】
2004501665.tif 000009
【図１０Ａ】
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【国際公開パンフレット】
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2004501665.tif 000012
2004501665.tif 000013
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2004501665.tif 000092
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004501665.tif 000093
2004501665.tif 000094
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004501665.tif 000095
2004501665.tif 000096
【国際調査報告】
2004501665.tif 000097
2004501665.tif 000098