(57)【要約】キャピラリーエレメント（１０２）を有するミクロ流体装置及び／又は流体の運動により流体キャリオーバーを減少させる方法。キャピラリーエレメント（１０２）は通常、本体構造（１００）に対し外部のミクロウエル板（１０６）上にあるウエルのようなポートと流動可能に接続している。液滴（１０４）による流体キャリオーバーを阻止するため、疎水性又は親水性のコーティングを施したキャピラリーエレメントも提供される。更に、ミクロ流体装置の取扱システムが含まれる。
2004500578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリーエレメントを第一流体材料中に浸漬する工程、
該キャピラリーエレメントを第二流体材料中に浸漬する工程、及び
キャピラリーエレメントに対して第二流体材料を移動させるか、或いは第二流体材料に対してキャピラリーエレメントを移動させる工程、
を含むャピラリーエレメントによる流体材料のサンプリング方法。
【請求項２】
前記移動工程が、更にキャピラリーエレメント及び第二流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、キャピラリーエレメントに対して第一流体材料を移動させるか、第一流体材料に対してキャピラリーエレメントを移動させるか、或いは前記浸漬工程間においてキャピラリーエレメント及び第一流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更に、キャピラリーエレメントを第三流体材料中に浸漬する工程を含み、且つ前記移動工程は、キャピラリーエレメントの少なくとも一部に付着する第一流体材料の少なくとも１滴を第二流体材料中に拡散させ、これにより第一浸漬工程から第三浸漬工程まで流体キャリオーバーを減少させる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第二流体材料又はキャピラリーエレメントを横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、アーチ形の運動、又は上下の運動で移動させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第二流体材料を少なくとも１つの流体流中で移動させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第二流体材料を流体の再循環／補給用浴又はトラフ中で移動させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第一浸漬工程が更に、第一流体材料の少なくとも一部をキャピラリーエレメント中に引き入れる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第二浸漬工程が更に、第二流体材料の少なくとも一部をキャピラリーエレメント中に引き入れる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
移動工程が、キャリオーバーした第一流体材料を第二流体材料中に散逸させ、これにより、キャピラリーエレメント中に引き込まれたキャリオーバーした第一流体材料の量を減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第一流体材料がサンプル又は試薬材料からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第二流体材料が、洗浄溶液、すすぎ洗い溶液、緩衝溶液、試薬溶液、サンプル溶液、スペーサー溶液、疎水性溶液、及び親水性溶液よりなる群から選ばれた少なくとも１種の溶液からなる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
キャピラリーエレメントを介してキャピラリーチャンネルを供給する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
キャピラリーエレメントをミクロ流体装置から伸ばして供給する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
キャピラリーエレメントを、ミクロ流体装置に配置された少なくとも１つのチャンネルネットワークに流動可能に連絡させて供給する工程を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が更に、第一流体材料と同じか異なる第三流体材料中にキャピラリーエレメントを浸漬する工程、
第二流体材料と同じか異なる第四流体材料中にキャピラリーエレメントを浸漬する工程、及び
キャピラリーエレメントに対して第四流体材料を移動させるか或いは第四流体材料に対してキャピラリーエレメントを移動させる工程、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
第二移動工程が更に、キャピラリーエレメント及び第四流体材料の両方をそれぞれ相手に対して移動させる工程を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
更に、第三及び第四の浸漬工程並びに第二移動工程を少なくとも１回繰り返す工程を含み、且つ繰り返した浸漬工程の流体材料が第三及び第四の流体材料と同じか異なる請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
第三浸漬工程が更に、第三流体材料の少なくとも一部をキャピラリーエレメント中に引き入れる工程を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
第四浸漬工程が更に、第四流体材料の少なくとも一部をキャピラリーエレメント中に引き入れる工程を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
第二流体材料と第四流体材料とが同じであり、且つ第二移動工程がキャリオーバーした流体材料を第四流体材料中に散逸させ、これによりキャピラリーエレメント中に引き込まれるキャリオーバーした流体材料の量を減少させる請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
キャピラリーエレメント上にコーティングを付与する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
コーティングが流体キャリオーバーを減少させる請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記コーティングにより、内表面部分、外表面部分、リム部分、又はそれらの組合せ部分をコーティングする工程を含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティングが疎水性コーティング又は親水性コーティングからなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
疎水性ポリマー、フルオロカーボンポリマー、塩素化ポリシロキサン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリグリシン、ポリアラニン、ポリバリン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、塩素末端ポリジメチルシロキサンテロマー、ビス（パーフルオロドデシル）末端ポリ（ジメチルシロキサン−共ダイマー酸）、及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれた物質からなる疎水性コーティングを付与する工程を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
親水性ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレート、親水性ポリサッカライド、ハイアルロン酸、コンドロイチンサルフェート、及びそれらの誘導体よりなる群から選ばれた物質からなる親水性コーティングを付与する工程を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
疎水性コーティングからなるコーティング及び親水性溶液からなる第二流体材料を供給する工程を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
親水性コーティングからなるコーティング及び疎水性溶液からなる第二流体材料を供給する工程を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記ミクロ流体装置を受容するように構成したホルダーと、該ホルダーに近接した容器サンプリング領域部と、１種以上の取扱機部品に操作可能に接続したコントローラーとを有するミクロ流体装置取扱機であって、該コントローラーは、取扱機の操作中、容器サンプリング領域部中の少なくとも１つの容器の少なくとも一部中に、ミクロ流体装置の少なくとも一部を浸漬するよう指令し、前記容器部分は流体材料を含有し、且つコントローラーは、ミクロ流体装置に対する流体材料の移動を指令するか、或いは前記ミクロ流体装置部分が流体材料に浸漬している間、流体材料中のミクロ流体装置の横方向の移動を指令する前記取扱機。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの容器が、少なくとも１つのミクロウエル板からなる請求項３０に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの容器が、少なくとも１つの流体再循環／補給用浴又はトラフからなり、前記ミクロ流体装置取扱機が更に、該少なくとも１つの流体再循環／補給用浴又はトラフに操作可能に接続した再循環／補給用ポンプを有する請求項３０に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの再循環／補給用ポンプが、少なくとも１つの入口管及び少なくとも１つの出口管によって前記少なくとも１つの流体再循環／補給用浴又はトラフに操作可能に接続している請求項３２に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの出口管の内径が、前記少なくとも１つの入口管の内径よりも大きい請求項３３に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの流体再循環／補給用浴又はトラフが複数の区画を有する請求項３２に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３６】
前記複数の区画の各々が、少なくとも１つのその他の区画と流動可能に連絡している請求項３５に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３７】
前記複数の区画の中の少なくとも１つの区画の底部が、少なくとも１つの流体入口を有する請求項３５に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３８】
ミクロ流体装置が、キャピラリーエレメントを有する請求項３０に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項３９】
キャピラリーエレメントが、該エレメントを介して配置されたキャピラリーチャンネルを有する請求項３８に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項４０】
キャピラリーエレメントが、流体材料中に浸漬された前記ミクロ流体装置部分からなる請求項３８に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項４１】
キャピラリーエレメントが、内表面部分、外表面部分、リム部分、又はそれらの組合せ部分上にコーティングを有する請求項３８に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項４２】
更に、前記コントローラーに操作可能に接続されたコンピューター又はコンピューター読み可能媒体を有し、該コンピューター又はコンピューター読み可能媒体は、１つ以上の下記指示セット：
キャピラリーエレメントを流体材料中に浸漬する速度又は様式を変えるか或いは選択するようコンピューターに指令する少なくとも１つの指示セット；
ミクロ流体装置に対して流体材料が移動する速度又は様式を変えるか或いは選択するようコンピューターに指令する少なくとも１つの指示セット；
ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された１つ以上のミクロウエル板の中から選択されたウエルに移動するようコンピューターに指令する少なくとも１つの指示セット；
ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された１つ以上のミクロウエル板の中の選択されたウエルに浸漬するようコンピューターに指令する指示セット；
容器サンプリング領域部中に配置された１つ以上のミクロウエル板の中の選択されたウエルから、選択された容量を引き出すようコンピューターに指令する指示セット；
ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された少なくとも１つの再循環／補給用浴又はトラフに移動するようコンピューターに指令する指示セット；
ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された少なくとも１つの再循環／補給用浴又はトラフ中に浸漬するようコンピューターに指令する指示セット；又は
容器サンプリング領域部中に配置された少なくとも１つの再循環／補給用浴又はトラフから、１つ以上の選択された容量をミクロ流体装置中に引き入れるようコンピューターに指令する指示セット；
からなる少なくとも１つのコンピュータープログラムを有する請求項３０に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項４３】
キャピラリーエレメントの浸漬様式が、横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、アーチ形の運動、又は上下の運動からなる、流体材料に対する１つ以上の移動で構成される請求項４２に記載のミクロ流体装置取扱機。
【請求項４４】
流体材料の移動様式が、流体流、横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、又はアーチ形の運動、の中の１つ以上からなる請求項４２に記載のミクロ流体装置取扱機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願への相互参照
３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．　１１９及び／又は１２０並びにその他の適用可能な法令又は規則に従って、本出願は２０００年３月２８日出願の米国特許出願Ｎｏ．６０／１９２，７８６及び２０００年８月２３日出願の米国特許出願Ｎｏ．６０／２２７，６１１による利益及び優先権を主張する。これら出願の開示はここで引用した。
著作権通知
３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．　１．７１（ｅ）に従って、出願人は、この開示の一部が著作権の保護を受ける資料（ｍａｔｅｒｉａｌ）を含むことを通知する。著作権所有者は、特許庁の特許ファイル又は記録にあるような該特許文書又は特許開示のファクシミリ複写する誰にも反対しないが、さもなければ、全ての著作権の権利を保有する。
【０００２】
発明の背景
或る種のミクロ流体装置は、該装置の本体構造から伸びたキャピラリー（ｃａｐｉｌｌａｒｙ）エレメント又はピペッター（ｐｉｐｅｔｔｏｒ）エレメントを有する。通常、キャピラリーエレメントは、該エレメントを介して（ｔｈｅｒｅｔｈｒｏｕｇｈ）配置されたキャピラリーチャンネルを有し、本体構造内に収容されたチャンネルネットワーク又はその他のキャビティと流動可能に連絡している。またキャピラリーエレメントは、ミクロウエル板のような外部供給源から試薬、サンプル又はその他の材料を特定の分析チャンネル又はその他のキャビティに充填するため、任意に使用される。ミクロ流体装置のピペッターエレメントは、操作中、連続滴に各々複数の緩衝液、試薬、サンプル、及びその他の溶液中に浸漬することが多い。この方法に伴う一つの問題は、溶液間の相互汚染である。この種の汚染源は、通常、キャピラリーエレメントを特定の溶液から取り出して他の異なる溶液に浸漬する際、エレメントの底部先端及びエレメント外表面の一部の両方に付着する溶液の液滴である。
このような流体キャリオーバー（ｃａｒｒｙｏｖｅｒ）汚染により処理量が制限される結果、キャピラリーエレメント又はピペッターエレメントを緩衝溶液に挿入する際及び再挿入する際に、サンプル又は試薬のキャリオーバー滴が緩衝溶液中に完全には分散されないことになる。これにより、緩衝溶液への再挿入時、分散しなかったサンプル又は試薬溶液のかなりの部分（ｎｏｎ−ｔｒｉｖｉａｌ　ｆｒａｃｔｉｏｎ）がエレメントのキャピラリーチャンネル中に引き込まれ、結局、サンプルの検出結果を偏らせることが多い。また、非所望量の試薬又はその他の成分が前記液滴の表面張力により自然に装置のチャンネルに入り込むと、キャピラリーエレメントの外側先端に生じたこのような流体の液滴はミクロ流体アッセイに悪影響を及ぼすことがある。
したがって、流体キャリオーバーを減少させる技術を提供するのは有利である。本発明は、この目的を達成する方法及び装置である。
【０００３】
発明の概要
本発明は、例えば、或る種のミクロ流体を使用中、サンプリング工程間における流体キャリオーバーを減少させる、流体材料の各種サンプリング方法に関する。これらの方法は、一般にキャピラリーエレメント及び／又は流体材料をそれぞれ相手に対して（ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｔｏ　ｏｎｅ　ａｏｔｈｅｒ）移動させる工程を含む。またこれらの方法は、流体キャリオーバーを減少させるため、任意にキャピラリーエレメントをコーティングする工程を含む。更に本発明は、例えばこれらの方法を達成するためのミクロ流体取扱機である。
【０００４】
キャピラリーエレメントによる流体材料のサンプリング方法は、第一流体材料（例えばサンプル、又は試薬等）中にキャピラリーエレメントを浸漬する工程を含む。その後、このキャピラリーエレメントを第二流体材料中に浸漬し、次いでキャピラリーエレメントに対して第二流体材料を移動させるか、第二流体材料に対してキャピラリーエレメンントを移動させる。第二流体材料としては、通常、洗浄溶液、すすぎ洗い溶液、緩衝溶液、試薬溶液、サンプル溶液、スペーサー溶液、疎水性溶液、又は親水性溶液等がある。この移動工程は任意に、キャピラリーエレメント及び第二流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む。また、これらの方法は任意に、前記浸漬工程間において、キャピラリーエレメントに対して第一流体材料を移動させるか、第一流体材料に対してキャピラリーエレメントを移動させるか、或いはキャピラリーエレメント及び第一流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む。また、これらの方法は任意に、キャピラリーエレメントを第三流体材料中に浸漬する工程を含む。ここでの移動工程は、キャピラリーエレメントの一部に付着する第一流体材料の液滴を第二流体材料中に拡散して、第一浸漬工程から第三浸漬工程まで流体キャリオーバーを減少させる。
【０００５】
本発明では流体材料及びキャピラリーエレメントをそれぞれ相手に対して移動させるのに種々の様式がある。例えば、これらの方法は、第二流体材料又はキャピラリーエレメントを横方向（ｌａｔｅｒａｌ）の運動、左右の（ｓｉｄｅ−ｔｏ−ｓｉｄｅ）運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、アーチ形の運動、上下の運動、及び／又はその他の運動で移動させる工程を含む。第二流体材料は、また任意に、流体流中、或いは流体の再循環／補給用浴又はトラフ中で移動させる。
これらの方法はまた、キャピラリーエレメントを介して（ｔｈｒｏｕｇｈ）キャピラリーチャンネル（例えばミクロチャンネル）を供給する工程を含む。なお、キャピラリーエレメントはミクロ流体装置から伸びていて、ミクロ流体装置中に配置されたチャンネルネットワークに流動可能に連絡している。また、第一浸漬工程は任意に、第一流体材料の一部をキャピラリーエレメント中に引き入れる工程を含む。同様に、第二浸漬工程は任意に、第二流体材料の一部をキャピラリーエレメントに引き入れる工程を含む。第二流体材料の一部がキャピラリーエレメントに引き込まれると、移動工程は、キャリオーバーした第一流体材料を第二流体材料中に拡散して、キャピラリーエレメント中に引き込まれたキャリオーバー第一流体材料の量を減少させる。
【０００６】
これらの方法は任意に、キャピラリーエレメントを第三流体材料中に浸漬する工程を含む。この第三流体材料は、第一流体材料と同じか又は異なるものである。その後、キャピラリーエレメントは任意に、第二流体材料と同じか又は異なる第四流体材料中に浸漬される。この第四流体材料をキャピラリーエレメントに対して移動させるか、或いはキャピラリーエレメントを第四流体材料に対して移動させるのは任意である。この第二移動工程も任意に、キャピラリーエレメント及び第四流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む。その他の任意工程として、第三及び第四の浸漬工程と第二の移動工程とを少なくとも１回繰り返す工程を含む。この場合、繰り返した浸漬工程の流体材料は、第三及び第四流体材料と同じか或いは異なるものである。第三浸漬工程も任意に、第三流体材料の一部をキャピラリーエレメントに引き入れる工程を含む。同様に、第四工程も任意に、第四流体材料の一部をキャピラリーエレメントに引き入れる工程を含む。第四流体材料がキャピラリーエレメント中に引き込まれると（例えば第二及び第四流体材料が同じである場合の実施態様では）、第二移動工程は、キャリオーバーした流体材料を第四流体材料中に拡散させて、キャピラリーエレメント中に引き込まれたキャリオーバー流体材料の量を減少させる。
【０００７】
キャピラリーエレメントによる流体材料のサンプリング方法も任意に、キャピラリーエレメント上にコーティングを付与する工程を含む。コーティングにより、例えば流体キャリオーバーは減少する。コーティングにより、キャピラリーエレメントの内表面部分、外表面部分、リム部分又はそれらの組合せ部分が任意にコーティングされる。コーティングは一般に疎水性コーティング又は親水性コーティングである。これらの方法は任意に、疎水性コーティングからなるコーティング及び親水性溶液からなる第二流体材料を供給する工程を含む。或いはこれらの方法は任意に、親水性コーティングからなるコーティング及び疎水性溶液からなる第二流体材料を供給する工程を含む。
また本発明は、前記ミクロ流体装置を受容するように構成したホルダーと、該ホルダーに近接する容器サンプリング領域部と、１種以上の取扱機部品に操作可能に接続したコントローラーとを有するミクロ流体装置取扱機に関する。該取扱機の操作中、コントローラーは、容器サンプリング領域部中の容器（例えば流体の再循環／補給用浴又はトラフ、ミクロウエル板等）の一部中に、ミクロ流体装置の一部を浸漬するよう指令する。例えば、容器が流体の再循環／補給用浴又はトラフで構成される場合は、ミクロ流体装置取扱機は通常、この流体再循環／補給用浴又はトラフに操作可能に接続した再循環／補給用ポンプも有する。容器部分は流体材料を含み、ここでコントローラーは、ミクロ流体装置に対する流体材料の移動を指令するか、或いは前記ミクロ流体装置部分が流体材料中に浸漬している間、流体材料中のミクロ流体装置の横方向の移動を指令する。
【０００８】
ミクロ流体装置はキャピラリーエレメントを有し、またキャピラリーエレメントは通常、該エレメントを介して（ｔｈｅｒｅｔｈｒｏｕｇｈ）配置されたキャピラリーチャンネル（例えばミクロチャンネル）を有する。キャピラリーエレメントは、流体材料中に浸漬されるミクロ流体装置の部分である。キャピラリーエレメントは任意に、内表面部分、外表面部分、リム部分、又はそれらの組合せ部分上に疎水性又は親水性のコーティングを有する。
ミクロ流体装置取扱機は任意に、コントローラーに操作可能に接続したコンピューター又はコンピューター読み可能媒体を有する。コンピューター又はコンピューター読み可能媒体は一般にコンピュータープログラムを有し、またコンピュータープログラムは、例えば流体材料へのキャピラリーエレメントの浸漬の速度又は様式を変えるか或いは選択するための指示セットを有する。例えばキャピラリーエレメントの浸漬様式には任意に、流体材料に対して、横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、アーチ形の運動、及び／又は上下の運動等の１つ以上の移動が含まれる。コンピュータープログラムは通常、ミクロ流体装置に対して流体材料が移動する速度又は様式を変えるか或いは選択するための指示セットのような他の指示セットを有する。流体材料が移動する様式にも任意に、例えば流体流、横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、又はアーチ形の運動等が含まれる。
【０００９】
発明の詳細な討議
序論
本発明は一般に、流体キャリオーバーを或る種のミクロ流体装置により減少させる改良方法及び関連装置に関する。これらのミクロ流体装置は、装置本体構造から伸びた少なくとも１つのキャピラリーエレメント又はピペッターエレメント（例えば１、２、３、４、６、８、１０、１２又はそれ以上のエレメント）を有する。ここで用いた「キャピラリーエレメント」又は「ピペッターエレメント」は、本体構造を介して配置されたチャンネル（例えばミクロチャンネル）を備えた本体構造を有する。或いはキャピラリーエレメントは、複数のミクロ流体装置本体構造に一時的に結合した独立の部品であるか、或いは単独のミクロ流体装置の本体構造での該構造に不可欠な延長部分である。
【００１０】
キャピラリーエレメントは通常、本体構造内に収容されたチャンネル又はその他のキャビティ中にサンプル、試薬、及びその他のアッセイ成分を導入するのに使用される。この方法は一般に、キャピラリーエレメント又はピペッターエレメントを各種の溶液中に入れる複数の浸漬工程を含んでいる。流体が、例えば一方の試薬ウエルから他方の試薬ウエルにキャリオーバーする浸漬工程間では、通常、１滴の流体がキャピラリーエレメントの先端領域にくっつく。この液滴は通常、成分流体の分子間引力（即ち、凝集力）が流体成分の分子とキャピラリーエレメント部品の分子との分子間引力（即ち、接着力）よりも小さい場合に生じる。前述のように、流体キャリオーバーは、一般にミクロ流体装置の処理量を制限するという問題がある。
【００１１】
複数の試薬又はその他の溶液のサンプリング方法は通常、試薬のサンプリング工程間において、キャピラリーエレメントを緩衝溶液中に浸漬する工程を含む。これらの介在工程中で、或る量の緩衝溶液は装置中に引き込まれて、例えば異なる試薬又はサンプル部分の間で「スペーサー」として機能することが多い。この方法では、例えば１滴のサンプル又は試薬溶液が通常、前の浸漬工程からキャリオーバーして、介在する緩衝溶液中に入り込む。このキャリオーバーした液滴に関連する重大な問題は、緩衝液及び／又はキャピラリーエレメントの移動がない場合、キャピラリーエレメントの再挿入の際、キャリオーバーした液滴が緩衝溶液中に完全には分散されずに、次のサンプリング工程に続く該緩衝溶液中に戻ることである。これにより、先にサンプリングした流体の分散不完全なキャリオーバー液滴のかなりの部分が緩衝液のスペーサー部分に引き込まれ、システムで得られた結果を偏らせることになる（例えばキャリオーバーした材料から生じたピークの「肩部（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）」及びその他の信号人工物（ｓｉｇｎａｌ　ａｒｔｉｆａｃｔ）の外観）。この問題及びその他、流体キャリオーバーに関連する問題を減少させるため、本発明は、流体キャリオーバーを例えばキャピラリーエレメント又はピペッターエレメントをすすぎ洗いするか或いは洗浄して、サンプリング工程間で生じた流体キャリオーバーを拡散させることにより、流体キャリオーバーを減少させる工程を含む（例えば流体を移動させるか、流体中でキャピラリーエレメントを移動させるか、或いはこれらの両方を行う）。或いは、キャピラリーエレメントをコーティングして耐流体キャリオーバー性にする。これら方法の両方も任意に併用される。
【００１２】
流体サンプリング方法
本発明は、ミクロ流体装置のキャピラリーエレメントを用いて流体材料をサンプリングして、流体キャリオーバーを減少させる各種の方法に関する。図１Ａに示すように、キャピラリーエレメント１０２は、本体構造１００内に配置されたミクロチャンネルネットワークと流動可能に連絡している。図示していないが、ミクロ流体装置は、任意に２個以上のキャピラリーエレメント又はピペッターエレメント（例えば２、３、４、５、６、７、８、１０、１１、１２個又はそれ以上のエレメント）を有する。操作中、キャピラリーエレメント１０２は通常、ミクロウエル板１０６のウエルに含まれる複数の緩衝液、試薬、サンプル、及びその他の溶液中に連続的に浸漬される。前述のように、この方法に関連する問題は、溶液間の相互汚染である。この種の汚染は通常、キャピラリーエレメント１０２を特定の溶液から取り出し、異なる溶液に浸漬する際、キャピラリーエレメント１０２の底部先端及びキャピラリーエレメント１０２の外表面の両方に付着する液滴１０４によって生じる。流体キャリオーバーの結果、試薬のテーリングのように、アッセイ検出の際、偏った結果を与える。
【００１３】
本発明の流体キャリオーバー減少方法は、まずキャピラリーエレメント１０２を第一流体材料（例えばサンプル、試薬等）中に浸漬することによりサンプリングする工程を含む。次いで、キャピラリーエレメント１０２を第二流体材料に浸漬し、キャピラリーエレメント１０２に対して第二流体材料を移動させるか、或いは第二流体材料に対してキャピラリーエレメント１０２を移動させる。好ましい一実施態様では、キャピラリーエレメント１０２を流体材料中に浸漬し、流体材料に対して「ぴくぴく」移動させる。この移動工程は任意に、キャピラリーエレメント１０２及び第二流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む。第二流体材料としては、通常、洗浄溶液、すすぎ洗い溶液、緩衝溶液、試薬溶液、サンプル溶液、スペーサー溶液、疎水性溶液、又は親水性溶液等がある。更に、例えば偏った結果の発生を最小限にしたり、流体のサンプリング中、循環時間を少なくするために、これらの方法は任意に、キャピラリーエレメントに対して第一流体材料を移動させるか、第一流体材料に対してキャピラリーエレメントを移動させるか、或いは前記浸漬工程間においてキャピラリーエレメント及び第一流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる工程を含む。また、これらの方法は任意に、キャピラリーエレメント１０２を第三流体材料中に浸漬する工程を含む。ここで移動工程は、キャピラリーエレメント１０２の一部に付着する第一流体材料の液滴１０４を第二流体材料中に拡散させ、これにより第一浸漬工程から第三浸漬工程まで流体キャリオーバーを減少させる。いずれの浸漬工程中も、流体は任意にキャピラリーエレメント１０２中に引き入れる。
【００１４】
本発明は任意に、流体材料、及びキャピラリーエレメント又はピペッターエレメントを互いに相手に対して移動させる種々の様式を含む。例えばこれらの方法は、第二流体材料又はキャピラリーエレメント１０２を横方向の運動、側面から側面への運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、アーチ形の運動、及び／又は上下の運動等の運動で移動させる工程を含む。第二流体材料も任意に、流体流中、或いは流体の再循環／補給用浴又はトラフ中で移動させる。第二流体材料も任意に、流体流中、又は流体再循環／補給用の浴又はトラフ中で移動させる。以下に更に討議するように、例１及び例２は、キャピラリーエレメント又は流体を互いに相手に対して移動させることが流体キャリオーバーを減少させるのに有効であることを示している。また、以下に更に詳細に説明するように、流体材料とキャピラリーエレメントとの相対的運動は任意に、ミクロ流体装置取扱機のコントロール下にある。
【００１５】
前述のように、ミクロ流体装置の本体構造から伸びるキャピラリーエレメントは通常、複数の溶液中に浸漬される。したがって、これらの方法は一般にキャピラリーエレメント１０２を第三流体材料中に浸漬する工程を含む。ここで、第三流体材料は、第一流体材料（例えばサンプル、試薬等）と同じか異なるものである。次いで、キャピラリーエレメント１０２は任意に、第二流体材料と同じか又は異なる第四流体材料中に浸漬される。この第四流体材料は任意に、キャピラリーエレメント１０２に対して移動させるか、或いはキャピラリーエレメント１０２は任意に、第四流体材料に対して移動させる。この第二移動工程も任意に、キャピラリーエレメント１０２及び第四流体材料の両方を同時に、それぞれ相手に対して移動させる。その他の任意工程として、第三及び第四の浸漬工程と第二の移動工程とを少なくとも１回繰り返す。この場合、繰り返した浸漬工程の流体材料は、第三及び第四の流体材料と同じか或いは異なるものである。
【００１６】
流体のサンプリング方法は任意に、例えば台（ｓｔａｇｅ）上、又は容器のサンプリング領域部中に例えばミクロウエル板に近接して再循環／補給用の浴、トラフ、又はその他の容器を配置する工程を含む。操作中、ミクロ流体装置のキャピラリーエレメント又はピペッターエレメントは通常、ミクロウエル板上の特定のウエル中に浸漬される。これらのウエルから装置の本体構造中に試薬、サンプル、又はその他の溶液が例えば圧力流動下で引き込まれる。ウエルからキャピラリーエレメントを取り出すと、前述のようにエレメントの近くに液滴が生じる。同じか又は異なるミクロウエル板上で他のウエルから他の流体をサンプリングする前に、キャピラリーエレメントは任意に、再循環／補給用トラフ中に浸漬され、トラフ中でキャピラリー及び／又は流体（例えば緩衝液）が互いに相手に対して移動させて、キャピラリーエレメントの先端からキャリオーバーした液滴を洗浄する。これらの方法は特に、前述のように、分散の不完全なキャリオーバーした試薬又はサンプルの液滴が緩衝液のスペーサー部分に含まれるという問題を減少させる。好ましい実施態様では、キャピラリーエレメントは、選択された発振速度で左右に移動させる。同様に各サンプリング工程の後は、次のサンプリング工程の前に介在する洗浄又はすすぎ洗い工程を行うことができる。以下に説明するように、ミクロ流体装置の取扱兼統合システムにおける流体のサンプリングは任意に完全自動化される。
【００１７】
他の実施態様では単独のミクロウエル板が任意に、流体のサンプリング及びキャピラリーエレメントの洗浄の両方に利用される。説明のため、キャピラリーエレメントはまず、ミクロウエル板上の特定のサンプル又は試薬含有ウエルに浸漬され、次いで、他の流体をサンプリングする前に、例えば近接する緩衝液含有ウエル中で洗浄される。前述のように洗浄工程中、キャピラリーエレメント及び／又はミクロウエル板は任意に、互いに相手に対して移動させる。例えば、キャピラリーエレメントが洗浄緩衝液に浸漬されている間、コントローラーは任意に、ミクロウエル板を載せた足場の移動（例えば左右、円形、半円形、らせん形、アーチ形、又はその他の運動）を指令する。同様に、ミクロ流体装置のキャピラリーエレメントが緩衝液ウエル中に存在する間、装置のエレメントを任意に、ミクロウエル板のウエルに対して移動させる。
【００１８】
コーティングしたキャピラリーエレメント
流体材料をキャピラリーエレメント又はピペッターエレメントでサンプリングする方法も任意に、エレメント上にコーティングを付与する工程を含む。このコーティングは、流体キャリオーバーを減少させる。これらキャピラリーエレメント部品の内表面部分、外表面部分、リム部分、又はこれらの組合せ部分は任意に、コーティングによりコーティングされる。コーティングは一般に疎水性コーティング又は親水性コーティングである。例えば疎水性コーティングは通常、サンプル溶液が実質的に親水性である場合に使用されるのに対し、親水性コーティングは通常、サンプル溶液が実質的に疎水性である場合に使用される。
【００１９】
キャピラリーエレメントのコーティング効果を図１Ｂ及び図１Ｃに示す。図１Ｃはキャピラリーエレメント１０２の底部先端及びキャピラリーエレメント１０２の外表面の一部の両方に付着した流体（例えば水）の液滴１０４を有するキャピラリーエレメント１０２（コーティングせず）の一部の拡大図である。図１Ｂは、本例ではキャピラリーエレメント１０２の外表面を、コーティング表面から水をはじく作用のある疎水性コーティングでコーティングし、したがって液滴１０４はキャピラリーエレメント１０２の底部先端１０４のみに付着したキャピラリーエレメント１０２の外表面のコーティング効果を示す。したがって、これらの方法は任意に、疎水性コーティングからなるコーティング及び親水性溶液（例えば水、電解質、又はその他の極性溶液）からなる第二流体材料を供給する工程を含む。或いは、これらの方法は、親水性コーティングからなるコーティング及び疎水性溶液（例えば炭化水素、油又はその他の非極性溶液）からなる第二流体材料を供給する工程を含む。
【００２０】
多数の疎水性及び親水性コーティングが公知であり、本発明の方法及び装置に任意に使用される。例えば好適な疎水性コーティングとしては任意に、疎水性ポリマー、フルオロカーボンポリマー、塩素化ポリシロキサン、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、ポリグリシン、ポリアラニン、ポリバリン、ポリロイシン、ポリイソロイシン、塩素末端ポリジメチルシロキサンテロマー、ビス（パーフルオロドデシル）末端ポリ（ジメチルシロキサン−共（ｃｏ−）ダイマー酸）、又はそれらの誘導体等の物質が挙げられる。一般にテフロン（登録商標）をコーティングしたキャピラリーエレメント又はピペッターエレメントが好ましく、種々の市場供給源（例えばＰｏｌｙｍｉｃｒｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、又はＬＬＣ等）から市販品として容易に入手し得る。好適な親水性コーティングとしては任意に、親水性ポリマー、ポリイミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリレート、親水性ポリサッカライド、ハイアルロン（ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ）酸、コンドロイチンサルフェート、又はそれらの誘導体等の物質が挙げられる。
【００２１】
前述のように、コーティングしたキャピラリーエレメントは任意に、例えばサンプリング工程間で流体キャリオーバーを更に減少させるため、流体のサンプリング方法と組合せて使用される。例えばキャピラリーエレメントをミクロウエル板上のサンプルウエルから取り出した後に付着する液滴については、コーティングしたエレメント先端上の液滴の方が、コーティングしないエレメント先端上の液滴よりも小さい。この寸法差を図１Ｂ及び図１Ｃに示す。こうして、例えば再循環／補給用の浴又はトラフでの次の洗浄工程では、流体キャリオーバーは一層少なくなる。
キャピラリーエレメントのその他のパラメーターを変化させることによっても任意に、流体キャリオーバーが減少するのは注目すべきことである。例えばキャピラリーエレメントの外側先端の内径は、一般にキャリオーバーに影響を与え、内径が小さい程、内径の大きいものに比べてキャリオーバーが少なくなる。その他の選択としては、規則的なｎ辺多角形、不規則なｎ辺多角形、三角形、正方形、長方形、台形、又は楕円形等を形成するためにエレメントの内側部分及び／又は外側部分の横断面形状のようなキャピラリーエレメントの形状を変化させる工程がある。これらキャピラリーエレメントの形状の多くは、種々の供給者、例えばＰｏｌｙｍｉｃｒｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、又はＬＬＣ等から市販品として容易に入手し得る。これらの変形は任意に、単独で、又はここで開示した方法及び装置のいずれとも組合せて使用される。
【００２２】
ミクロ流体装置
以下に討議するように、例えば各種ミクロ流体装置キャピラリーエレメント又はピペッターエレメントの移動、或る種の流体の移動（例えば循環トラフ又は浴中で）及び／又は各種のエレメントコーティングを取り入れることにより任意に、多くの異なる微小規模のシステムが本発明で使用されるように適合される。これらのシステムは、発明者及びその協力者による種々のＰＣＴ出願及び発行された米国特許に記載されている。例えば１９９７年１２月１６日発行のＵＳＰ　５，６９９，１５７（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ）、１９９８年７月１４日発行のＵＳＰ　５，７７９，８６８（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９８年９月１日発行のＵＳＰ　５，８００，６９０（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ等）、１９９８年１２月１日発行のＵＳＰ　５，８４２，７８７（Ａｎｎｅ　Ｒ．Ｋｏｐｆ−Ｓｉｌｌ等）、１９９８年１２月２２日発行のＵＳＰ　５，８５２，４９５（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ）、１９９９年２月９日発行のＵＳＰ　５，８６９，００４（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９９年３月２日発行のＵＳＰ　５，８７６，６７５（Ｃｏｌｉｎ　Ｂ．　Ｋｅｎｎｅｄｙ）、１９９９年３月９日発行のＵＳＰ　５，８８０，０７１（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９９年３月１６日発行のＵＳＰ　５，８８２，４６５（Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｊ．ＭｃＲｅｙｎｏｌｄｓ）、１９９９年３月２３日発行のＵＳＰ　５，８８５，４７０（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９９年８月２４日発行のＵＳＰ　５，９４２，４４３（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９９年９月７日発行のＵＳＰ　５，９４８，２２７（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｓ．Ｄｕｂｒｏｗ）、１９９９年９月２１日発行のＵＳＰ　５，９５５，０２８（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ）、１９９９年９月２８日発行のＵＳＰ　５，９５７，５７９（Ａｎｎｅ　Ｒ．Ｋｏｐｆ−Ｓｉｌｌ等）、１９９９年９月２８日発行のＵＳＰ　５，９５８，２０３（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９９年９月２８日発行のＵＳＰ　５，９５８，６９４（Ｔｈｅｏ　Ｔ．Ｎｉｋｉｆｏｒｏｖ）、１９９９年９月２８日発行のＵＳＰ　５，９５９，２９１（Ｍｏｒｔｅｎ　Ｊ．Ｊｅｎｓｅｎ）、１９９９年１０月１２日発行のＵＳＰ　５，９６４，９９５（Ｔｈｅｏ　Ｔ．Ｎｉｋｉｆｏｒｏｖ等）、１９９９年１０月１２日発行のＵＳＰ　５，９６５，００１（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ等）、１９９９年１０月１２日発行のＵＳＰ　５，９６５，４１０（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ等）、１９９９年１０月２６日発行のＵＳＰ　５，９７２，１８７（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、１９９９年１１月２日発行のＵＳＰ　５，９７６，３３６（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｓ．Ｄｕｂｒｏｗ等）、１９９９年１１月２３日発行のＵＳＰ　５，９８９，４０２（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ等）、１９９９年１２月１４日発行のＵＳＰ　６，００１，２３１（Ａｎｎｅ　Ｒ．Ｋｏｐｆ−Ｓｉｌｌ）、２０００年１月４日発行のＵＳＰ　６，０１１，２５２（Ｍｏｒｔｅｎ　Ｊ．Ｊｅｎｓｅｎ）、２０００年１月１１日発行のＵＳＰ　６，０１２，９０２（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ）、２０００年３月２８日発行のＵＳＰ　６，０４２，７０９（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、２０００年３月２８日発行のＵＳＰ　６，０４２，７１０（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｓ．Ｄｕｂｒｏｗ）、２０００年４月４日発行のＵＳＰ　６，０４６，０５６（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、２０００年４月１１日発行のＵＳＰ　６，０４８，４９８（Ｃｏｌｉｎ　Ｂ．Ｋｅｎｎｅｄｙ）、２０００年５月３０日発行のＵＳＰ　６，０６８，７５２（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｓ．Ｄｕｂｒｏｗ等）、２０００年６月６日発行のＵＳＰ　６，０７１，４７８（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ）、２０００年６月１３日発行のＵＳＰ　６，０７４，７２５（Ｃｏｌｉｎ　Ｂ，Ｋｅｎｎｅｄｙ）、２０００年６月２７日発行のＵＳＰ　６，０８０，２９５（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、２０００年７月１１日発行のＵＳＰ　６，０８６，７４０（Ｃｏｌｉｎ　Ｂ．Ｋｅｎｎｅｄｙ）、２０００年７月１１日発行のＵＳＰ　６，０８６，８２５（Ｓｔｅｖｅｎ　Ａ．Ｓｕｎｄｂｅｒｇ等）、２０００年７月１８日発行のＵＳＰ　６，０９０，２５１（Ｓｔｅｖｅｎ　Ａ．Ｓｕｎｄｂｅｒｇ等）、２０００年８月８日発行のＵＳＰ　６，１００，５４１（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｎａｇｌｅ等）、２０００年８月２２日発行のＵＳＰ　６，１０７，０４４（Ｔｈｅｏ　Ｔ．Ｎｉｋｉｆｏｒｏｖ）、２０００年９月２６日発行のＵＳＰ　６，１２３，７９８（Ｋｈｕｓｈｒｏｏ　Ｇａｎｄｈｉ等）、２０００年１０月１０日発行のＵＳＰ　６，１２９，８２６（Ｔｈｅｏ　Ｔ．Ｎｉｋｉｆｏｒｏｖ等）、２０００年１０月１７日発行のＵＳＰ　６，１３２，６８５（Ｊｏｓｅｐｈ　Ｅ．Ｋｅｒｓｃｏ等）、２０００年１１月２１日発行のＵＳＰ　６，１４８，５０８（Ｊｅｆｆｒｅｙ　Ａ．Ｗｏｌｋ）、２０００年１１月２１日発行のＵＳＰ　６，１４９，７８７（Ａｎｄｒｅａ　Ｗ．ｃｈｏｗ等）、２０００年１１月２１日発行のＵＳＰ　６，１４９，８７０（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、２０００年１１月２１日発行のＵＳＰ　６，１５０，１１９（Ａｎｎｅ　Ｒ．Ｋｏｐｆ−Ｓｉｌｌ等）、２０００年１１月２１日発行のＵＳＰ　６，１５０，１８０（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、２０００年１１月２８日発行のＵＳＰ　６，１５３，０７３（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｓ．Ｄｕｂｒｏｗ等）、２０００年１２月５日発行のＵＳＰ　６，１５６，１８１（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）、２００１年１月２日発行のＵＳＰ　６，１６７，９１０（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ）、２００１年１月９日発行のＵＳＰ　６，１７１，０６７（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ）、２００１年１月９日発行のＵＳＰ　６，１７１，８５０（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｎａｇｌｅ等）、２００１年１月９日発行のＵＳＰ　６，１７２，３５３（Ｍｏｒｔｅｎ　Ｊ．Ｊｅｎｓｅｎ）、２００１年１月１６日発行のＵＳＰ　６，１７４，６７５（Ｃａｌｖｉｎ　Ｙ．Ｈ．Ｃｈｏｗ等）、２００１年２月６日発行のＵＳＰ　６，１８２，７３３（Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｊ．ＭｃＲｅｙｎｏｌｄｓ）、及び２００１年２月１３日発行のＵＳＰ　６，１８６，６６０（Ａｎｎｅ　Ｒ．Ｋｏｐｆ−Ｓｉｌｌ等）；並びにＰＣＴ出願公開、例えばＷＯ　９８／００２３１、ＷＯ　９８／００７０５、ＷＯ　９８／００７０７、ＷＯ　９８／０２７２８、ＷＯ　９８／０５４２４、ＷＯ　９８／２２８１１、ＷＯ　９８／４５４８１、ＷＯ　９８／４５９２９、ＷＯ　９８／４６４３８、ＷＯ　９８／４９５４８、ＷＯ　９８／５５８５２、ＷＯ　９８／５６５０５、ＷＯ　９８／５６９５６、ＷＯ　９９／００６４９、ＷＯ　９９／１０７３５、ＷＯ　９９／１２０１６、ＷＯ　９９／１６１６２、ＷＯ　９９／１９０５６、ＷＯ　９９／１９５１６、ＷＯ　９９／２９４９７、ＷＯ　９９／３１４９５、ＷＯ　９９／３４２０５、ＷＯ　９９／４３４３２、ＷＯ　９９／４４２１７、ＷＯ　９９／５６９５４、ＷＯ　９９／６４８３６、ＷＯ　９９／６４８４０、ＷＯ　９９／６４８４８、ＷＯ　９９／６７６３９、ＷＯ　００／０７０２６、ＷＯ　００／０９７５３、ＷＯ　００／１００１５、ＷＯ　００／２１６６６、ＷＯ　００／２２４２４、ＷＯ　００／２６６５７、ＷＯ　００／４２２１２、ＷＯ　００／４３７６６、ＷＯ　００／４５１７２、ＷＯ　００／４６５９４、ＷＯ　００／５０１７２、ＷＯ　００／５０６４２、ＷＯ　００／５８７１９、ＷＯ　００／０６０１０８、ＷＯ　００／０７００８０、ＷＯ　００／０７０３５３、ＷＯ　００／０７２０１６、ＷＯ　００／７３７９９、ＷＯ　００／７８４５４、ＷＯ　００／１０２８５０、及びＷＯ　００／１１４８６５。
【００２３】
本発明方法は一般に試薬、サンプル、緩衝液、及びその他の流体が配置され及び／又は流れる流体チャンネル内で行われる。幾つかの場合は、前述のように、チャンネルは単にキャピラリーエレメント又はピペッターエレメント、例えばガラス、溶融シリカ、石英又はプラスチックのキャピラリー中に存在するだけである。キャピラリーエレメントは、（例えば該エレメントをミクロウエル板上のウエル中に浸漬することにより）例えば試薬、サンプル、又はその他の溶液の供給源に流動可能に結合している。次に、溶液はエレメントのチャンネル（例えばミクロチャンネル）に沿って流される。好ましい実施態様では、キャピラリーエレメントはミクロ流体装置の本体構造中に一体化される。ここで使用される「ミクロ流体の（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ）」という用語は一般に、５００μｍ未満、通常、約０．１〜約５００μｍである少なくとも１つの内部横断面寸法、例えば深さ、幅、長さ、直径等を有する１つ以上の流体の通路、チェンバー又は導管をいう。
【００２４】
本発明装置ではミクロチャンネル又は凹部は、通常、約０．１〜２００μｍ、好ましくは約０．１〜１００μｍ、多くは約０．１〜５０μｍである少なくとも１つの横断面寸法を有する。したがって、本発明により製造されたミクロ流体装置又はシステムは、１つの本体構造内に配置された、通常、少なくとも１つの微小規模チャンネル、普通は少なくとも２つの交差する微小規模チャンネル、多くは３つ以上の交差する微小規模チャンネルを有する。チャンネルの交差は、十字交差、「Ｙ」及び／又は「Ｔ」字交差のような多数のフォーマット中に存在しても、或いは２つのチャンネルが流動可能に連絡していれば、他のいかなる数の構造中に存在してもよい。
ここで説明したミクロ流体装置の本体構造は通常、適宜合体したり、結合させると、例えばここで説明したチャンネル及び／又はチェンバーを有する本発明のミクロ流体装置を形成するような２つ以上の独立した部分又は基体から作られる。本体構造の組み立て中は、ここで説明したミクロ流体装置は通常、頂部、底部、及び実質的に装置のチャンネル及びチェンバーを規定する内側部を有する。
【００２５】
好ましい面では、未完成装置の底部は、構造がほぼ平坦な固形基体を含み、また少なくとも１つのほぼ平坦な上表面を有する。チャンネルは通常、装置の一方の表面上に組み立てられる。底部として、各種の基体材料が任意に採用される。装置は微小組み立てのため、基体材料は通常、公知の微小組み立て技術、例えば写真平版、湿式化学エッチング、レーザー融蝕、エアー摩耗技術、ＬＩＧＡ、反応性イオンエッチング、射出成形、型押（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）、及びその他の技術との適合性に基づいて選択される。また、この基体材料は一般に、各々極限のｐＨ、温度、電解質濃度、電場の適用等、装置を曝すことが可能な全範囲の条件との適合性の点から選択される。したがって、幾つかの好ましい面では、基体材料は、このような微小組み立て技術を正規に採用している半導体工業と共通の関連材料であってよく、例えばガラス、石英、珪素又はポリシリコンのような、シリカを基剤とする基体や、ヒ化ガリウム等の他の基体材料が挙げられる。半導体材料の場合、特に装置又はその内容物に電場を適用する必要がある用途では、基体材料上に絶縁性のコーティング又は層、例えば酸化珪素を付与するのが望ましいことが多い。
【００２６】
他の好ましい面では、基体材料は、高分子材料、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）等のプラスチックからなる。このような高分子基体は、前述の有用な微小組み立て技術を用いるか、微小組み立てしたマスターから射出成形、型押又はスタンピングのような公知の成形技術を用いるか、或いは型内で高分子前駆体材料を重合させる（例えばＵＳＰ　５，５１２，１３１参照）ことにより容易に製造される。このような高分子基体材料は、製造容易性、低コスト及び使い捨て性の他、極めて極端な反応条件に対し一般に不活性であることから好ましい。また、これらの高分子材料はミクロ流体システムでの有用性を高めるため、例えば１９９９年３月２３日発行のＵＳＰ　５，８８５，４７０（Ｊ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等）に記載されるように、流体の方向性を高めるために任意に、処理表面、例えば誘導体化する（ｄｅｒｉｖａｔｉｚｅｄ）か又はコーティングした表面を有する。この文献は、あらゆる目的のため、全体的にここで引用した。
【００２７】
ミクロ流体装置のチャンネル及び／又は凹部は通常、前述の微小組み立て技術を用いて、装置底部の基体又は部分の上表面に微小規模の溝又は刻み目として組み立てる。頂部の部分又は基体も第一平坦表面と、第一平坦表面に対向する第二表面とを有する。ここで説明した方法の或る種の面に従って製造したミクロ流体装置の頂部は、全体に例えば第一平坦表面から、第一平坦表面に対向する第二表面まで配置された少なくとも１つの開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）、孔（ｈｏｌｅ）又はポート（ｐｏｒｔ）を有することができる。他の実施態様では、例えば流体が単に外部キャピラリーエレメント経由で導入される場合は、ポートは任意に省略される。
次に頂部の部分又は基体の第一平坦表面は、底部基体の表面と合体させ、例えば底部基体の平坦表面と接触させて置くと共に結合させて、底部基体の表面にある溝及び／又は刻み目を被覆するか又はシールし、こうしてこれら２つの部品の界面で装置のチャンネル及び／又はチェンバー（即ち、内側部分）を形成する。基体の結合は通常、例えば熱結合、溶剤結合、超音波溶接等、多数の異なる方法のいずれかで行われる。装置の完成した本体構造は、例えば装置のチャンネル及び／又はチェンバーを収容する単位（ｕｎｉｔａｒｙ）構造である。
【００２８】
完成した装置の頂部の孔は、チャンネル及び／又は凹部の少なくとも１つと流動可能に連絡させるために配向させる。この完成装置において、孔は任意に、流体又は材料を装置のチャンネル及び／又はチェンバーに導入するのを容易にすると共に、電極又は圧力エレメントが任意に装置内で流体と接触して置かれるポートを供給するためのリザーバーとして機能し、これにより装置内の流体の移送をコントロールすると共に指示するために、装置のチャンネルに沿った電場又は圧力勾配の適用が可能になる。多くの実施態様では、流体容量の増大に備えるため、これらリザーバーを越えて延長部（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ）を設け、これにより一層長いランニングアッセイが可能になる上、流体流のパラメーター、例えば静水圧のコントロールが一層良くなる。このような延長部を供給する方法及び装置の例は、１９９８年２月２４日出願の米国特許出願Ｎｏ．０９／０２８，９６５に記載される。この出願はここで引用した。これらの装置は任意に、例えばミクロタイター（ｍｉｃｒｏｔｉｔｅｒ）板のウエルから直列に複数のサンプルを導入するサンプル導入ポート、例えばピペッターエレメント又はキャピラリーエレメントに結合している。こうして幾つかの実施態様では、上表面のリザーバー及び外部キャピラリーエレメントの両方共、単独の装置内に存在する。
【００２９】
試薬、サンプル、緩衝液、及びその他の材料の供給源は任意に、各種方法の中のいずれかの方法でミクロチャンネルに流動可能に結合している。特に、Ｋｎａｐｐ等の「Ｃｌｏｓｅｄ　Ｌｏｏｐ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｚｅｒｓ」（ＷＯ　９８／４５４８１；ＰＣＴ／ＵＳ９８／０６７２３）；１９９９年８月２４日に発行された、「Ｈｉｇｈ　Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ　Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ　Ａｓｓａｙ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ　Ｆｌｕｉｄｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題するＪ．Ｗａｌｌａｃｅ　Ｐａｒｃｅ等のＵＳＰ　５，９４２，４４３；及び例えば１９９９年４月４日出願の、「Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題するＭｅｈｔａ等による６０／１２８，６４３に記載された材料供給源を有するこれらのシステムが利用できる。
これらのシステムでも前述のように、キャピラリーエレメント又はピペッターエレメント（即ち、複数の成分が任意に、１つの供給源から第二のチャンネル又はリザーバーのような１つの微小規模エレメントに移動するエレメント）は、材料の供給源に一時的に又は永久に結合している。供給源は任意に、ピペッターエレメント又はキャピラリーエレメントを有するミクロ流体装置に対し内部又は外部である。供給源の例としては、親液化した成分からなる、ミクロウエル板、膜又はその他の固形基体；微小規模装置自体の本体中のウエル又はリザーバー等がある。
【００３０】
更に図１Ａに示すように、キャピラリーエレメント１０２は通常、本体構造１００に対し外部にある、ミクロウエル板１０６上のウエルのようなポートと流動可能に結合している。或いは、装填用（ｌｏａｄｉｎｇ）エレメントは、本体構造に対し外部にあるポート付き電子ピペッターチャンネル、本体構造に対し外部にあるポート付き圧力ベースピペッターエレメント、本体構造に対し内部にあるポート付きピペッターエレメント、本体構造の表面上のウエルに流動可能に結合した本体構造内にある内部チャンネル、又は本体構造内にあるウエルに流動可能に結合した本体構造内にある内部チャンネル等に結合させる。
【００３１】
ミクロ流体システム中の試薬の流れ
ここで説明した装置のミクロチャンネルに沿って試薬又はその他の材料を流すには任意に、圧力による（ｂａｓｅｄ）流れ、動電的流れ、水力（水圧）的流れ、重力による流れ、求心力又は遠心力的流れ等の多数の機構、或いはこれら技術の混成を利用した機構によって行われる。或る好ましい面では、例えばキャピラリー又はその他のチャンネルに沿って材料を流すため、差圧が使用される。チャンネルに沿って差圧を適用するには、多数の方法のいずれでも行われる。例えば温置（ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ）時間又は分離時間等を正確にコントロールするため、サンプル及び／又はその他の試薬の流速を比較的正確にコントロールするのが望ましいことがある。したがって、多くの好ましい面では、静水圧駆動システムよりも活動的な流動システムが採用される。或る場合には試薬は、分析チャンネルの長さに亘って（ａｃｒｏｓｓ）差圧を適用することにより流すことができる。例えば圧力供給源（正又は負）を分析チャンネルの一端にある試薬リザーバーに適用する。この適用圧力は試薬に対し強制的にチャンネルを通過させる。圧力供給源は任意に、試薬を分析チャンネルに強制的に通すための、空気の作用による（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ）、例えば加圧ガス、或いは正の置換機構、即ち試薬リザーバー中に取り付けたピストン（ｐｌｕｎｇｅｒ）である。或いは、試薬をチャンネルに通すために、チャンネルの対向端にあるリザーバーに減圧供給源を適用する。圧力供給源又は減圧供給源は、装置又はシステムに対し外部、例えば分析チャンネルの入口又は出口にシール可能に取り付けた外部減圧又は圧力ポンプに供給しても、或いは装置に対し内部、例えば装置中に一体化し、且つ任意に分析チャンネルに結合した微小組み立てポンプであってよい。微小組み立てポンプの例は、当該技術分野において広く記載されている。例えば国際特許出願公開ＷＯ　９７／０２３５７参照。
【００３２】
他の簡単に受け入れられる面では試薬は、分析チャンネルの一端のリザーバー又はウエル中に、試薬サンプルの深さを例えばチャンネルの対向端のリザーバーよりも深くすることより、試薬サンプルが分析チャンネルの長さに沿って静水差圧を作るような充分な容量及び深さで入れる。こうして試薬は静水圧によりチャンネルの長さに沿って流れる。通常、リザーバーの容量は、チャンネルの容量又はチャンネルでの流速に比べて極めて大きく、例えば１０μｌのリザーバー対チャンネルの断面１０００μｍ２である。したがって、アッセイの時間経過中、試薬の流速はリザーバーの容量のようにほぼ一定に止まり、こうして静水圧は極めてゆっくりと変化する。次に、適用圧力は容易に変化して、チャンネル中の試薬の流速を変える。スクリーニングの用途では、試薬の温置（ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ）時間を変えるため、このような試薬の流速変化が任意に使用される。特に、チャンネルに沿った流速を示すことにより、試薬の導入と特有の効果の検出との間の時間間隔（ａｍｏｕｎｔ）を効果的に長くすることができる。或いは温置時間を変えるため、装置の組み立て時に分析チャンネルの長さ、検出点、又は試薬の導入点を変化させる。
【００３３】
更に他の面では、分析チャンネル中で試薬を搬送する際、その他の流動システムが採用される。このような他の方法の一例は、試薬を搬送するため、電動力が採用される。電動搬送システムは通常、表面電位又はこれと関連する電荷を有するチャンネルの長さに沿って適用した電場を利用している。流体がチャンネル中に導入されると、チャンネル内表面上の帯電群はイオン化して、流体表面の界面近くに局所的に濃厚なレベルのイオンを形成する。電場下では、この帯電シース（ｓｈｅａｔｈ）は（帯電シースが正又は負のイオンからなるかどうかによって）陽極又は陰極に向かって移行し、シースで囲まれた流体を引っぱって、大きな流体流を生じる。この流体流は、一般に電子浸透圧流と云われる。流体が試薬を含む場合、試薬も同様に引っぱられる。ミクロ流体システムにおける電動材料搬送システムのコントロールについての詳細は、ここで引用した国際特許出願公開ＷＯ　９６／０４５４７に記載されている。
【００３４】
静水圧の吸上兼毛管力も任意に、流体流を付与するために使用される。例えば１９９９年２月５日出願のＡｌａｊｏｋｉ等による米国特許出願Ｎｏ．０９／２４５，６２７「Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｆｌｏｗ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，Ｗｉｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ」参照。これらの方法では、吸着材又は分岐したキャピラリー構造を圧力の適用領域と流動可能に接触させて置き、これにより流体を吸着材又はキャピラリー構造に向かって移動させる。
【００３５】
別の面では、試薬の流れは慣性力によって駆動される。特に分析チャンネルは任意に、ローターの形態を有する基体中に配置される。ここで分析チャンネルは、ローターの中心から放射状外向きに伸びている。ローターの内側部分に配置され、分析チャンネルと流動可能に接続したリザーバー中に試薬を入れる。ローターの回転中、試薬に対する求心力により、試薬は分析チャンネル内をローターの端縁部に向かって外向きに強制的に通される。複数の異なる分析を行うため、ローター中には任意に複数の分析チャンネルが設けられる。次に、試薬によって生じた検出可能な信号の検出を行う。これは、回転するローターの下に検出器を置いて、分析チャンネルが検出器上を通過する際の信号を検出することによって行われる。多数の異なるタイプのアッセイを行うためのローターシステムの例は既に説明した。例えば、国際特許出願公開ＷＯ　９５／０２１８９参照。ローターの回転によってテスト化合物も強制的に分析チャンネル内に入れるように、ローター中にはテスト化合物のリザーバーが分析チャンネルと流動可能に連絡して任意に設けられる。
【００３６】
説明の目的で、単独のチャンネル及び接近用（ａｃｃｅｓｓｉｎｇ）キャピラリーを中心に討議するが、これらの討議からは、システムの処理量を実質的に増大させるために、複数の平行な分析チャンネル及び接近用キャピラリーとして備えてよいことは容易に理解されよう。即ち、単一の本体構造には、複数の平行な分析チャンネルを、サンプルライブラリー、例えば複数のウエル板から一度で複数のサンプルをサンプリングするように配置した複数のサンプル接近用キャピラリーに結合させて備えることができる。したがって、これらのキャピラリーは一般に、複数のウエル板のウエルの間隔に対応して規則的な距離を置いて離れている。例えば９６のウエル板に対しては９ｍｍ、３８４のウエル板に対しては４．５ｍｍ、また１５３６のウエル板に対しては２．２５ｍｍが中心である。
【００３７】
ミクロ流体装置取扱機及びその他の統合システム
本発明はその他の統合システム部品の他に、ここで開示した方法を実施するためのミクロ流体装置取扱機も提供する。即ち、このミクロ流体装置取扱機は、前記ミクロ流体装置を受け入れるように構成したホルダー、該ホルダーに近接した容器サンプリング領域部（ｒｅｇｉｏｎ）、及び１種以上の取扱機部品と操作可能に接続したコントローラーを有する。取扱機の操作中、コントローラーはミクロ流体装置のキャピラリーエレメント又はピペッターエレメントを、容器サンプリング領域部中の容器（例えば流体再循環／補給用浴又はトラフ、又はミクロウエル板等）の一部に浸漬するよう指令する。前述のように、キャピラリーエレメントは任意に、浸漬工程間のキャリオーバーを更に減少させるために、内表面部分、外表面部分、リム部分、又はこれらの組合せ部分に設けた疎水性又は親水性のコーティングを有する。容器部分は流体材料（例えばサンプル、試薬、緩衝液、又はその他の溶液）を含み、ここでコントローラーは、キャピラリーエレメントが流体材料中に浸漬されている間、ミクロ流体装置のキャピラリーエレメントに対する流体材料の移動、及び／又は流体材料中のエレメントの横方向の移動を指令する。
【００３８】
先に示したように、ミクロ流体装置取扱機が流体の再循環／補給用浴又はトラフを有する場合、システムも一般に、該浴又はトラフに操作可能に接続した再循環／補給用ポンプを有する。この再循環／補給用ポンプは通常、入口管及び出口管によって流体再循環／補給用浴又はトラフに操作可能に接続している。出口管の内径は任意に、入口管の内径よりも大きい。これにより、ポンプからのいかなる流速でも流体の溢流は防止される。更に、再循環／補給用浴又はトラフは任意に、複数の区画を有する。これら複数の区画は各々任意に、他の区画の少なくとも１つと操作可能に且つ流動可能に連絡し、また複数の区画の少なくとも１つの底部は任意に、流体入口を有する。
【００３９】
ミクロ流体装置取扱機も任意に、コントローラーに操作可能に接続したコンピューター又はコンピューター読み可能媒体を有する。コンピューター又はコンピューター読み可能媒体は通常、流体材料へのキャピラリーエレメントの浸漬の速度又は様式を変えるか或いは選択するための指示セットを有する。例えばキャピラリーエレメントの浸漬様式には任意に、流体材料に対して、横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、アーチ形の運動、上下の運動、及び／又はその他の運動のような１つ以上の移動が含まれる。ピューター又はコンピューター読み可能媒体も任意に、例えば再循環／補給用浴又はトラフ中でミクロ流体装置に対して流体材料が移動する速度又は様式を変えるか或いは選択するための指示セットを有する。流体材料の移動様式としては任意に、例えば流体流、横方向の運動、左右の運動、円形の運動、半円形の運動、らせん形の運動、又はアーチ形の運動等がある。
【００４０】
ここで詳しく説明した装置及びシステムについては一般に、少数の又は一つの特定の操作を行うことで説明するが、これらシステムの適応性によって更に別の操作がこれら装置に統合し易くなることは容易に理解されよう。例えば、前述の装置及びシステムは任意に、ここで詳細に説明した操作の他に、実質的にいかなる数の操作も行うための構造、試薬及びシステムを有する。流体キャリオーバーを減少させる流体の取扱い方とは別に、その他の上流又は下流の操作として、例えば粒子分離、抽出、精製、増幅、細胞活性化、標識付け（ｌａｂｅｌｉｎｇ）反応、希釈、アリコート、サンプル成分の分離、成分の標識付け、アッセイ兼検出操作、成分の電動又は圧力による注入での粒子セットとの接触、又は粒子セットから解放した材料等がある。
アッセイ兼検出操作としては、限定されるものではないが、細胞蛍光アッセイ、細胞活性アッセイ、プローブ尋問（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ）アッセイ、例えば装置のチャンネル又はチェンバー及び／又は大量の異なる別々に配置されたプローブを有するプローブアレイ内で自由な又はつながれた個々のプローブを用いる核酸交配アッセイ、受容体／配位子アッセイ、免疫アッセイ等がある。これらエレメントのいずれも任意に、アレイ部材に固定するか、或いは例えばチャンネル壁等に固定される。
【００４１】
本発明ではこれら材料は、例えば活性が検出できるように、モニター及び／又は検出される。ここで説明したシステムは一般に、装置内で流体の搬送、流速及び検出をコントロールする他の器具、システムで行った操作の結果を検出又は感知する検出器具、予めプログラムされた指示に従って前記コントロール用器具を指示し、前記検出器具からデータを受け取り、該データを分析し、保存し、解釈し、更に該データ及び解釈を容易にアクセス可能なレポート用フォーマットで供給するプロセッサー、例えばコンピューターと組合せた前述のようなミクロ流体装置取扱機である。
【００４２】
コントローラー
本発明ミクロ流体装置取扱システムのコントローラーは、キャピラリーエレメントを、例えば流体の再循環／補給用浴又はトラフ、或いはミクロウエル板等に浸漬するよう指令する。更に、コントローラーは任意に、流体中に入ったミクロ流体装置キャピラリーエレメントに対する流体材料の移動及び／又は流体材料に対するキャピラリーエレメントの横方向の移動を指示する。流体及びキャピラリーの各種移動様式は前述のとおりである。各種のコントロール用器具も任意に、例えば圧力によるか又は電動のコントロールによる、ここで説明した本発明装置内の流体及び／又は材料の搬送、濃縮、検出、及び移動をコントロールするミクロ流体装置及び取扱システムと組合せて使用される。
【００４３】
前述のように、多くの場合、流体の搬送、濃縮、及び検出は、流体流を駆動する外圧又は内圧供給源を組み入れた圧力による流動システムを用いて全体的に又は部分的にコントロールされる。内部供給源としては、微小組立ポンプ、例えばダイヤフラムポンプ、及び熱ポンプ等があり、これらは当該技術分野に記載されている。例えばＵＳＰ　５，２７１，７２４、ＵＳＰ　５，２７７，５５６及びＵＳＰ　５，３７５，９７９；並びにＰＣＴ出願公開Ｎｏ．ＷＯ　９４／０５４１４及びＷＯ　９７／０２３５７参照。また前述のように、ここで説明したシステムも電動材料指令兼搬送システムを利用することができる。外圧供給源を使用してチャンネル末端のポートに適用することが好ましい。このような加圧又は減圧は、チャンネルの長さに亘って差圧を生じ、チャンネルを通る流体流を駆動する。ここで説明した相互に接続したチャンネルネットワークでは、流動の速度差又は容量差は任意に、複数のポートに異なる圧力又は減圧を適用することにより、或いは好ましくは共通の不要な（ｃｏｍｍｏｎ　ｗａｓｔｅ）ポートに単独の減圧を適用して、所望の流速を生じるのに適切な抵抗性を持った種々のチャンネルを構成することにより達成される。具体的なシステムは１９９９年１月２８日出願の米国出願Ｎｏ．０９／２３８，４６７にも記載されている。
【００４４】
通常、コントローラーシステムは、ここで説明したようなミクロ流体装置又はシステムのエレメントを受容するか或いはこれとインターフェースするように適切に構成されている。例えばコントローラー及び／又は検出器は任意に、コントローラー及び／又は検出器と本発明装置との間の適切なインターフェースを容易にするため、本装置を載せた台からなる。通常、この台はネスティング（ｎｅｓｔｉｎｇ）ウエル、調整用のピン及び／又は孔、及び非対称の縁部構造（適切な装置調整を容易にするため）等の適切な載荷／調整用構造のエレメントを有する。これらの構造は、ここで引用した参考文献に多数記載されている。
上記討議したコントロール用器具は、関心のある地域の下流にある材料を動電的に注入又は除去して上流の流速をコントロールするためにも使用される。上記と同様な器具及び技術は下流のポートに流体を注入して流動コントロールエレメントとして機能させるためにも利用される。
【００４５】
検出器
ここでの装置は任意に、例えば濃度、蛍光、燐光、放射能、ｐＨ、電荷、吸光度、屈折率、ルミネッセンス、温度、磁力、又は質量等を検出する信号検出器からなる。検出器は任意に、例えば配位子と酵素とが混合する所であるアッセイ混合点の上流及び／又は下流からの１つ又は複数の信号をモニターする。例えば、検出器は任意に、「リアルタイム」のアッセイ結果に適所で対応する複数の光信号をモニターする。
【００４６】
具体的な検出器又はセンサーとしては、光増幅管、ＣＣＤアレイ、光センサー、温度センサー、圧力センサー、ｐＨセンサー、導電率センサー、質量センサー、又は走査性検出器等が挙げられる。検出可能な信号を放出する細胞又はその他の成分は任意に、検出器を越えて（ｐａｓｔ）流すか、或いは検出器はアッセイ成分の位置を決定するため、アレイに対して移動できる（或いは検出器は、例えばＣＣＤアレイのように、チャンネル部に対応する多数の空間位置を同時にモニターできる）。これらタイプのセンサーの各々は任意に、ここで説明したミクロ流体システム中に容易に組み込まれる。これらのシステムでは検出器は、ミクロ流体装置、或いは該装置のチャンネル又はチェンバーと感知的に連絡可能な範囲内にあるように、該装置、又は該装置の１つ以上のチャンネル、チェンバー又は導管の内部に又は近接して配置される。ここで使用した特定の領域又はエレメントの「感知的に連絡可能な範囲内」という語句は一般に、検出器がミクロ流体装置の性能、ミクロ流体装置の一部、又はミクロ流体装置の一部の内容物を検出できるように意図した適所に検出器を配置することを云う。検出器は任意に、例えば検出器の信号情報をアッセイ結果の情報（例えばモジュレーター活性の動的（ｋｉｎｅｔｉｃ）データ）等に変換するソフトウエアを有するコンピューターを有するか或いはこれと操作可能に接続している。ミクロ流体システムは任意に、システムの出力をモニターするため、複数の異なる検出システムを採用する。本発明の検出システムは、特定のチャンネル領域（又はその他の反応検出領域）中の材料を検出すると共にモニターするために使用される。
【００４７】
検出器は任意に、独立したユニットとして存在するが、コントローラーシステムと一体化させ、単独の器具にすることが好ましい。これら機能を一体化して単独ユニットにすると、コントローラー、検出器及びコンピューター間に情報を送るために僅かな又は単独の連絡（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ポートが使用可能となるので、これら器具とコンピューター（以下に説明する）との接続が容易になる。
【００４８】
コンピューター
前述のように、本発明のミクロ流体装置取扱機は任意に、コントローラーと操作可能に接続したコンピューターを有する。このコンピューター（又はコンピューター読み可能媒体）は通常、１つ以上の下記指示セットからなる少なくとも１つのコンピュータープログラムを有する。
【００４９】
１．（例えばキャピラリーエレメントと流体材料との相対的な運動をコントロールすることにより）キャピラリーエレメントを流体材料中に浸漬する速度又は様式を変えるか或いは選択するようコンピューターに指令する指示セット。
２ ．ミクロ流体装置に対して流体材料が移動する速度又は様式を変えるか或いは選択するようコンピューターに指令する指示セット；
３．ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された１つ以上のミクロウエル板の中から選択されたウエルに（例えば特定のミクロウエル板のウエルに対し直列に又は変化可能に）移動するようコンピューターに指令する指示セット；
４．ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された１つ以上のミクロウエル板の中の選択されたウエルに（例えば相対的な運動をコントロールすることにより）浸漬するようコンピューターに指令する指示セット。
５．容器サンプリング領域部中に配置された１つ以上のミクロウエル板の中の選択されたウエルから、選択された容量を引き出すようコンピューターに指令する指示セット；
６．ミクロ流体装置を、容器サンプリング領域部中に配置された少なくとも１つの再循環及び／又は補給用浴又はトラフに移動するようコンピューターに指令する指示セット；
７．ミクロ流体装置を、（例えば相対的な運動をコントロールすることにより）容器サンプリング領域部中に配置された少なくとも１つの再循環及び／又は補給用浴又はトラフ中に浸漬するようコンピューターに指令する指示セット；及び／又は
８．容器サンプリング領域部中に配置された少なくとも１つの再循環及び／又は補給用浴又はトラフから、１つ以上の選択された容量をミクロ流体装置中に引き入れるようコンピューターに指令する指示セット。
【００５０】
更にコントローラーシステム及び／又は検出システムのいずれか一方又は両方は任意に、適切にプログラムしたプロセッサー又はコンピューターに結合させる。このプロセッサー又はコンピューターは、予めプログラムしたか或いはユーザーが入力した指示に従ってこれらの器具の操作を指示し、これらの器具からデータ及び情報を受け取り、次いでこの情報を解釈し、処理し、更にユーザーに報告する機能を有する。したがって、コンピューターはこれらの器具（例えば必要に応じてアナログからデジタルへのコンバーター又はデジタルからアナログへのコンバーターからなる）の一方又は両方に適切に結合している。
【００５１】
コンピューターは通常、ユーザー入力を、パラメーターフィールドセット中、例えばＧＵＩ中に入れる形態で、或いは予めプログラムした指示、例えば各種の異なる特定の操作のために予めプログラムした指示の形態で、ユーザーの指示を受けるための適切なソフトウエアーを有する。次に、このソフトウエアーは、これらの指示を適切な言語に変換する。これは、流体の方向兼搬送コントローラーの操作に、例えば流体及び／又はミクロ流体装置の移動速度又は移動様式を変えるか又は選択したり、微小規模チャンネル内の流速をコントロールしたり、或いはミクロ流体装置又は１つ以上のミクロウエル板のＸ−Ｙ−Ｚ並進（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）を指令する等、所望の操作を行うよう指示するためである。次に、コンピューターはシステム内にある１つ以上のセンサー／検出器からデータを受け取り、このデータを解釈した後、例えば流速、温度、及び適用電圧等をモニターし、且つコントロールする際のプログラムに従って、このデータをユーザーが理解しているフォーマット中に供給するか、或いはこのデータを使用してコントローラーに更なる指示を開始させる。その他、ソフトウエアーは任意に、材料の圧力又は材料の動電的にモジュレートした注入若しくは取り出しをコントロールするのに使用される。
【００５２】
【実施例】
前述のように、流体キャリオーバーは、例えばミクロ流体装置のキャピラリーエレメントを洗浄又はすすぎ洗いして、試薬、又はサンプル等のキャリオーバーした流体材料を積極的に除去することにより減少できる。これら方法の有効性を以下の例で説明する。
【００５３】
例１
図２は、ポリイミドをコーティングしたキャピラリーエレメントを、まず緩衝液を入れたウエル中に浸漬し、次いでフルオレッセン染料を満たしたウエル中に浸漬した後、更に前記と同じ緩衝液含有ウエル中に戻して浸漬した実験結果を示すデータグラフである。前記緩衝液ウエルに戻すと、キャピラリーエレメントは、いずれにしても緩衝液中で移動しないか（ヒストグラム２００で示す）、緩衝液中で直線状にゆっくり移動するか（ヒストグラム２０２で示す）、或いは緩衝溶液中で半円形又はアーチ形の運動で急速に移動した（ヒストグラム２０４で示す）。このグラフのｙ軸は蛍光強度の尺度を与え、一方ｘ軸は秒での時間を表す。この図に示したとおり、キャピラリーエレメントが緩衝液中です速く移動すればする程、これはキャピラリーエレメントがいかに活発に「洗浄」又は「すすぎ洗い」されるかの尺度となるが、染料注入ピークのテーリングはますます劇的に減少する、即ち、曲線はますますガウス又は正規の誤差曲線に近づく。
【００５４】
例２
図３は、再循環／補給用トラフ中で緩衝液を移動させ又は移動させなかった場合のカテプシン（ｃａｔｈｅｐｓｉｎ）Ｋ緩衝液における５μＭ　７−アミノ−メチルクマリン（ＡＭＣ）染料のピークを比較した実験結果を示すデータグラフである。この実験は、トラフの再循環／補給用ポンプを交互にオン（ヒストグラム３００で示す）、オフ（ヒストグラム３０２で示す）した時のテーリング効果を比較した。このグラフのｙ軸は相対蛍光単位（ｒｆｕ）での蛍光強度の尺度を与え、一方ｘ軸は、秒での時間を表す。ポンプをオフにした時（ヒストグラム３０２で示す）に比べて、ポンプをオンにした時（ヒストグラム３００で示す）にテーリングが減少したことは、再循環用緩衝液もキャピラリーエレメントを洗浄することを示している。更に、ポンプをオンにした時は、ポンプをオフにした時よりも記録したピークの再現性が良かった。このような結果が得られたのは、再循環しないトラフ中ではランダムな対流の予測が不可能だからである。
【００５５】
例３
図４は、例えば高処理量スクリーニングにおいてミクロ流体装置取扱システムの一部品として任意に使用される容器サンプリング領域部の一実施態様における或る種の複数の構成部品からなるアッセンブリーを概略的に図示したものである。これらのシステムは既に詳細に説明した。図示のように、サンプリング領域部４００は、流体トラフ４０２（例えば特定実験の流動要件を最適化するように設計）、ミクロウエル板４０４、及びポンプ／トラフインターフェース部又は「シュー（ｓｈｏｅ）」４０６を有する。流体トラフ４０２中には任意に、流体材料（例えば緩衝液又は染料等）が含まれ、且つ再循環又は補給される。これにより一般に処理量が増加する。何故ならば、この種の流体材料はミクロウエル板上には運ばれず、したがって更に多くのサンプルに対し他のウエルを開けた状態にしておけるからである。図４に示した装置は、９６ウエル又は３８４ウエルのミクロウエル板のいずれかに適応するように設計されている。前述のように、流体トラフ４０２での流体材料の流速及び乱流も任意に、例えばサンプリング工程間で流体キャリオーバーを少なくするため変化させる。流体トラフ４０２自体は任意に、キャリオーバーを最小にするため、トラフに浸漬されている間、特定のミクロ流体装置に対して移動させる。
【００５６】
流体トラフ４０２は、ミクロウエル板４０４の運動中、例えばこれを他のサンプル板と交換する際、はねを防止するように設計されている。この実施態様で示したように、流体トラフ４０２は、２つの土手を有し、各土手は、図５に概略的に示すような独立したポンプに流動可能に接続している。流体トラフ４０２の各土手は８つの区画を有し、これらの区画は低い壁によって互いに平行に接続し、例えば一連の孔を通ってぜん動ポンプ５００により底部に供給される。流体が各土手中に流れると、流体は流体トラフ４０２内の土手の壁の外側を越えて滝のように流れ落ち、同じポンプで出される。図４で示した土手の全容量は、流体トラフ４０２周囲の溢流容量を除き、約２．１８ｍｌである。
【００５７】
前述のように、図５はぜん動ポンプ５００、並びにここで説明した方法及び装置に使用される管経路配置（ｔｕｂｅ−ｒｏｕｔｉｎｇ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を概略的に示す。既に述べたように、流体材料は供給源（例えば多くの異なる市場供給者から入手できる５００ｍｌ、１０００ｍｌ又はこれより大きい流体容器、例えばＮａｌｇｅｎｅ（登録商標））から供給入口ライン５０２に引き込まれ、同じ管を通り、トラフ入口ライン５０４を通って、例えば流体トラフ４０２に向かう。その後、流体材料は、トラフ出口ライン５０６を通って流体トラフ４０２のような容器から取り出され、更にぜん動ポンプ５００により同じラインを通り、排出ライン５０８を経由して排出口に向かう。前述のように、好ましい実施態様では、選択されたいかなるＲＰＭでもポンプからの流体の溢流を防止するため、ポンプから出る速度がポンプに入る速度よりも確実に高くなるように、入口ラインの内径は、出口ラインの内径（例えば１．１４ｍｍ）よりも小さい（例えば０．８９ｍｍ）。図５では、流体材料を補給するため管配列を使用したが、単独の管を流体容器の各所（ｔｏ　ａｎｄ　ｆｒｏｍ）に向けた再循環配置のようなその他の管配列も任意に使用される。本システムと併用される好適なポンプは、Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ（例えばＭａｓｔｅｒｆｌｅｘ　Ｃ／Ｌ（登録商標）Ｔｕｂｉｎｇ　Ｐｕｍｐｓ）のような種々の市場供給者から入手し得る。本発明者らが使用したこのようなポンプは、供給速度に直すと約２．２ｍｌ／分となる約６０ＲＰＭの最大速度を有するものであったが、約３０ＲＰＭ（即ち１．１ｍｌ／分）で操作するように設計した。
【００５８】
例４
図６のパネルＡ、Ｂ、Ｃ及び図７は、ここで説明した方法を実施するために任意に使用される具体的な統合システムについての別の詳細図である。図示のように、ミクロ流体装置６００の本体構造６０２には、主ミクロチャンネル６０４が配置されている。細胞、試薬、染料、及び／又はその他の材料は任意に、例えばリザーバー６１４（又はシステム中の他の１つの点）に減圧を適用することにより及び／又は適切な電圧勾配を適用することにより、ピペッターエレメント又はキャピラリーエレメント６２０からリザーバー６１４に向かって流れる。或いはリザーバー６０８、６１２に、又はピペッターエレメントもしくはキャピラリーエレメント６２０を介して減圧を適用する。他の材料は任意に、ウエル６０８又は６１２から流して主ミクロチャンネル６０４に入れる。これらウエルからの流れは任意に、流体圧力を変調するか或いは前述のような動電的方法（或いは両方）により得られる。流体を例えばリザーバー６０８から主ミクロチャンネル６０４に加えると、流速は増大する。流速は任意に、流体の一部を主ミクロチャンネル６０４から流動低下ミクロチャンネル６０６又は６１０中に流すことにより低下する。図６に図示したチャンネルの配列は、本発明で使用するのに適切で有用な多数の可能な配列の中の１つに過ぎない。他の代替物は、例えばここで説明したミクロ流体エレメントを、ここで引用した特許及び特許出願に記載されるその他のミクロ流体装置成分と組合せることにより考案できる。
【００５９】
サンプル又はその他の材料は任意に、前記列挙したウエルから及び／又は本体構造６２０に対し外部の供給源から流す。図示のように、統合システムは通常、例えばミクロ流体システムに対し外部の材料供給源に近づけるため、本体６０２から突き出るピペッターエレメント又はキャピラリーエレメント６２０を有する。通常、外部供給源は、ミクロタイター皿、基体、膜、又はその他の便利な貯蔵媒体である。例えば図７に図示するように、ピペッターエレメント又はキャピラリーエレメント６２０は、ミクロウエル板７０８に近づけることができる。該プレート７０８のウエルにはサンプル材料、染料、緩衝液、基体溶液、又は酵素溶液等が入っている。ここで説明した方法、装置、及びシステムは通常、例えばここで説明したように、流体キャリオーバーを減少させるために、再循環／補給用浴又はトラフや再循環／補給用ポンプ（例えばそれぞれ図５及び図６参照）を含んでいる。
【００６０】
検出器７０６は主ミクロチャンネル６０４と感知的に連絡可能で、例えば検出領域を流れる標識した材料から出る信号を検出する。検出器７０６は任意に、所望の検出箇所である装置のチャンネル又は領域のいずれかと結合している。検出器７０６は任意に、コンピューター７０４に結合している。コンピューター７０４は、例えばレーザー照明スポット幅を測定したり、凹部の寸法を測定したり、或いは濃度、分子量又は同一性（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を決定する等のいずれかの論理的指示を用いて、検出器７０６によって検出された信号情報をデジタル化し、蓄積し、且つ処理する。
流体検出システム７０２は、システムのウエルで、又はシステムのチャンネル又はその他の凹部を通って、或いは前述の主ミクロチャンネル６０４又はその他のチャンネルに流動可能に結合した減圧カップリングで圧力、電圧、又は両方をコントロールする。図示のように、コンピューター７０４は任意に、流体検出システム７０２をコントロールする。一組の実施態様では、コンピューター７０４は、信号情報を用いてミクロ流体システムの他のパラメーターを選択する。例えばミクロウエル板７０８のサンプル中に（例えば分離に続いて）関心のある成分の存在を検出すると、コンピューターは任意に、この関心のある成分の電位モジュレーターをシステム中に加えるよう指令する。或る実施態様では、コントローラーは、選択された材料のアリコートを例えば主ミクロチャンネル６０４中に分配する。これらの実施態様では、コントローラー７１０は通常、コンピューター７０４と操作可能に結合し、コントローラー７１０機能も指令する。
【００６１】
この概略図には示さなかったが、本発明の統合システムには一般にミクロ流体装置取扱機（前述した）も含まれている。ミクロ流体装置取扱機は一般に、装置取扱機が通常、操作可能に結合したコンピューター７０４の指令、例えば適切なプログラム指示の下で、例えばミクロウエル板７０８及び／又は再循環／補給用浴又はトラフ（図示せず）に対するミクロ流体装置６００のＸ−Ｙ−Ｚ並進、ミクロ流体装置６００に対するミクロウエル板７０８及び／又は再循環／補給用浴又はトラフ（図示せず）のＸ−Ｙ−Ｚ並進、又はその他のシステム成分のＸ−Ｙ−Ｚ並進をコントロールする。
【００６２】
本発明は、明確化及び理解のため、若干詳細に説明したが、当該技術分野に精通する者ならば、この開示を読むことにより、本発明の範囲を逸脱することなく、形式や詳細を種々変化できることは明白であろう。例えば前述した技術及び装置は全て種々組合せて使用できる。この出願で引用した刊行物や特許文献は、あらゆる目的のため、個々の各刊行物又は特許文献が個別的に極めて意味があるような程度まで、その全体を引用した。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、ミクロ流体装置及びミクロウエル板を示す。図１Ｂは、コーティングしたキャピラリーエレメントの先端に付着した流体材料の液滴を示す。図１Ｃは、前記先端に付着した流体の液滴及びコーティングしないキャピラリーエレメントの外表面の一部を示す。
【図２】キャピラリーエレメントの運動の機能としてのテーリングを表すデータグラフである。
【図３】トラフ中に緩衝液を流した場合及び流さなかった場合のカテプシンＫ緩衝液における比較用７−アミノ−４−メチルクマリン（ＡＭＣ）染料のピークの結果を示すデータグラフである。
【図４】流体トラフを有する容器サンプリング領域部の一実施態様を示す。
【図５】図４に示した流体トラフと併用されるぜん動ポンプを示す。
【図６】図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、各々異なる方向から見た、キャピラリーエレメントを有するミクロ流体装置を示す。
【図７】図６Ａ〜６Ｃのミクロ流体装置を有するシステムを示す。
【符号の説明】
１００‥‥本体構造
１０２‥‥キャピラリーエレメント
１０４‥‥液適
１０６‥‥ミクロウエル板
４００‥‥サンプリング領域部
４０２‥‥流体トラフ
４０４‥‥ミクロウエル板
５００‥‥ポンプ
６００‥‥ミクロ流体装置
６０２‥‥本体構造
６０４‥‥チャンネル
６０８、６１２、６１４‥‥ウエル又はリザーバー
６２０‥‥キャピラリーエレメント
７０２‥‥流体検出システム
７０４‥‥コンピューター
７０６‥‥検出器
７０８‥‥ミクロウエル板
７１０‥‥コントローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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