(57)【要約】使い捨てカートリッジ（１）は、液体部分又は液滴（４）のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システム（３）で使用するように構成される。デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）と、前記カートリッジ収容部位（２）に配置された電極アレイ（５）の個別電極（８）の選択を制御するため且つ電気湿潤によって液体部分又は液滴（４）を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極（８）に供給するための中央制御ユニット（７）とを有する。使い捨てカートリッジ（１）は、疎水性作業表面（１０）と、第２疎水性表面（１２）を備えた剛性カバー（１１）とを有し、疎水性表面（１０、１２）は、互いに対向し、隙間高さ（１４）を有する隙間（１３）によって本質的に平行な平面に分離される又は分離可能である。
2017523412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体部分又は液滴（４）のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システム（３）で使用するための使い捨てカートリッジ（１）であって、前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）と、前記カートリッジ収容部位（２）に配置された電極アレイ（５）の個別電極（８）の選択を制御するため且つ電気湿潤によって液体部分又は液滴（４）を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極（８）に供給するための中央制御ユニット（７）とを有し、前記使い捨てカートリッジ（１）は、疎水性作業表面（１０）と、第２疎水性表面（１２）を備えた剛性カバー（１１）とを有し、前記疎水性表面（１０、１２）は、互いに対向し、隙間高さ（１４）を有する隙間（１３）によって本質的に平行な平面に分離される又は分離可能である、使い捨てカートリッジ（１）において、
前記使い捨てカートリッジ（１）はさらに、ピペット（１９）の先端部（１８）を用いて前記使い捨てカートリッジ（１）の隙間（１３）に液体を安全に入れる及び／又は隙間（１３）から液体を安全に引き抜くための多数のピペット操作ガイド（１７）を有し、
前記ピペット操作ガイド（１７）の少なくとも１つは、
前記剛性カバー（１１）を通じて及ぶピペット操作オリフィス（２２）に配置され、
ピペット先端部（１８）が前記疎水性作業表面（１０）に接触することを防止するように構成され、
ピペット先端部（１８）の対向面（２１）によって密封可能である隣接面（２０）を備える、
使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項２】
前記使い捨てカートリッジ（１）は、基板（６）によって支持された電極アレイ（５）を有し、前記電極アレイ（５）は、前記疎水性作業表面（１０）を有し、
前記基板（６）は、デジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に接触するように構成された背面（１５）を有する、
請求項１に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項３】
前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）に基板（６）によって支持された電極アレイ（５）を有し、
前記使い捨てカートリッジ（１）は、前記疎水性作業表面（１０）を備えた作業フィルム（９）を有し、前記作業フィルム（９）は、デジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に接触するように構成された背面（１５）を有する、
請求項１に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項４】
前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）は、前記デジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に広がる可撓性シートとして構成され、前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、前記カートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）と前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）の背面（１５）との間の排気空間（３４）に減圧を確立するための真空源（３０）を有する、
請求項３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項５】
前記デジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）又は前記使い捨てカートリッジ（１）は、前記排気空間（３４）を密封して囲むと共に前記使い捨てカートリッジ（１）の前記疎水性表面（１０、１２）間の隙間（１３）の高さ（１４）を規定するガスケット（３３）を有する、
請求項４に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項６】
前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）は、実質的に堅く、前記使い捨てカートリッジ（１）は、前記隙間（１３）を密封して囲むと共に前記使い捨てカートリッジ（１）の前記疎水性表面（１０、１２）間の隙間（１３）の高さ（１４）を規定するスペーサ（２９）を有する、
請求項３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項７】
前記剛性カバー（１１）は、一方側に前記第２疎水性表面（１２）を備えると共に反対側にピペット操作ガイド（１７）を備えたプレートとして構成され、多数のピペット操作ガイド（１７）は、ピペット操作オリフィス（２２）の周りに且つ前記使い捨てカートリッジ（１）の剛性カバー（１１）の第２疎水性表面（１２）の反対側にあるリング状の隆起部として構成される、
請求項３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項８】
少なくとも１つの前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成され、前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）の外面に適合すると共に前記対向面（２１）としてここでは作用するピペット先端部（１８）の外側円錐面によって密封可能である隣接面（２０）を備える第１円錐壁を有する、
請求項７に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項９】
少なくとも１つの前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成され、前記ピペット操作ガイド（１７）は、前記対向面（２１）としてここでは作用するピペット先端部（１８）の前面によって密封可能である隣接面（２０）を備えると共に平坦な肩部（２３）に狭い端部を備える第１円錐壁を有する、
請求項７に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）を垂直に又は傾斜して導入する又は引き抜くように構成され、前記ピペット操作ガイド（１７）は、前記対向面（２１）としてここでは作用するピペット先端部（１８）の前面によって密封可能である隣接面（２０）を備えると共にアーチ形の肩部（２３）に狭い端部を備える第１円錐壁を有する、
請求項７に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）を傾斜して導入する又は引き抜くように構成され、前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）の外面に適合すると共に前記対向面（２１）としてここでは作用するピペット先端部（１８）の外側円錐面によって密封可能である隣接面（２０）を備える第１円錐壁を有する、
請求項７に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１２】
少なくとも１つの前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）を傾斜して導入する又は引き抜くように構成され、前記ピペット操作ガイド（１７）は、前記対向面（２１）としてここでは作用するピペット先端部（１８）の前面によって密封可能である隣接面（２０）を備えると共に平坦な肩部（２３）に狭い端部を備える第１円錐壁を有する、
請求項７に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１３】
前記剛性カバー（１１）は、一方側に前記第２疎水性表面（１２）を備えると共に反対側にピペット操作ガイド（１７）を備えたプレートとして構成され、多数のピペット操作ガイド（１７）は、ピペット操作オリフィス（２２）の周りに且つ前記使い捨てカートリッジ（１）の剛性カバー（１１）の第２疎水性表面（１２）の反対側にある円形窪みとして構成される、
請求項３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記ピペット操作ガイド（１７）は、ピペット先端部（１８）を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成され、前記ピペット操作ガイド（１７）は、前記対向面（２１）としてここでは作用するピペット先端部（１８）の前面によって密封可能である隣接面（２０）を備えるシール（３８）を有する肩部（２３）を有する、
請求項１３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１５】
多数のピペット操作ガイド（１７）はさらに、第１円錐壁よりも幅が広く、前記ピペット先端部（１８）のための追加の挿入ガイドとして機能する第２円錐壁を有する、
請求項７に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１６】
多数のピペット操作ガイド（１７）は、前記剛性カバー（１１）及び前記ピペット操作ガイド（１７）と同一材料からなる補強バー（２５）によって互いに堅く接続され、ピペット操作ガイド（１７）を備えた前記剛性カバー（１１）及び補強バー（２５）は、射出成形金型によって製造される、
請求項３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１７】
前記剛性カバー（１１）はさらに、オイルが前記使い捨てカートリッジ（１）の隙間（１３）に導入可能である少なくとも１つのオイル装填オリフィス（２７）を備えた少なくとも１つのオイル装填ポート（２６）を有し、前記オイル装填ポート（２６）は、注射器を密閉して取り付けるように構成される、
請求項３に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項１８】
液体部分又は液滴（４）のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システム（３）で使用するための使い捨てカートリッジ（１）の隙間（１３）に液体部分（４）を導入する方法であって、前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）と、前記カートリッジ収容部位（２）に配置された電極アレイ（５）の個別電極（８）の選択を制御するため且つ電気湿潤によって液体部分又は液滴（４）を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極（８）に供給するための中央制御ユニットとを有し、前記使い捨てカートリッジ（１）は、疎水性作業表面（１０）と、第２疎水性表面（１２）を備えた剛性カバー（１１）とを有し、前記疎水性表面（１０，１２）は、互いに対向し、隙間高さ（１４）を有する隙間（１３）によって本質的に平行な平面に分離される又は分離可能である、方法において、
（ａ）使い捨てカートリッジ（１）をデジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）に配置するステップと、
（ｂ）前記使い捨てカートリッジ（１）の前記疎水性表面（１０、１２）間に隙間（１３）の本質的に均一な高さ（１４）を提供するステップと、
（ｃ）ある量の液体をピペット（１９）の先端部（１８）に吸引するステップと、
（ｄ）前記ピペット先端部（１８）を前記使い捨てカートリッジ（１）のピペット操作ガイド（１７）に挿入するステップであって、前記ピペット操作ガイド（１７）が前記剛性カバー（１１）を通じて及ぶピペット操作オリフィス（２２）に配置されるステップと、
（ｅ）前記ピペット操作ガイド（１７）の隣接面（２０）を前記ピペット先端部（１８）の対向面（２１）と密封して接触させるステップと、
（ｆ）液体部分（４）を前記剛性カバー（１１）のピペット操作オリフィス（２２）を通じて前記使い捨てカートリッジ（１）の隙間（１３）に分配するステップと、を有する、
方法。
【請求項１９】
前記使い捨てカートリッジ（１）は、基板（６）によって支持された電極アレイ（５）を有し、前記電極アレイ（５）は、前記疎水性作業表面（１０）を有し、
前記基板（６）は、前記使い捨てカートリッジ（１）がデジタルマイクロ流体システム（３）の前記カートリッジ収容部位（２）に配置されるときにデジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に接触している背面（１５）を有する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）に基板（６）によって支持された電極アレイ（５）を有し、
前記使い捨てカートリッジ（１）は、疎水性作業表面（１０）を備えた作業フィルム（９）を有し、前記作業フィルム（９）がデジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に接触している背面（１５）を有する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）は、可撓性シートとして構成され、前記隙間（１３）の本質的に均一な高さ（１４）を提供するために前記デジタルマイクロ流体システム（３）の真空源（３０）を使用して前記カートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）及び前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）の背面（１５）間の排気空間（３４）に減圧を確立することによってカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に広がる、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記使い捨てカートリッジ（１）は、前記隙間（１３）を密封して囲むと共に前記使い捨てカートリッジ（１）の前記疎水性表面（１０、１２）間に前記隙間（１３）の高さ（１４）を規定するスペーサ（２９）を有し、
前記方法は、
（ｉ）実質的に剛性の作業フィルム（９）を提供するステップと、
（ｉｉ）前記剛性の作業フィルム（９）の前記疎水性作業表面（１０）と、前記スペーサ（２９）を備えた前記剛性カバー（１１）の前記第２疎水性表面（１２）との間に前記隙間（１３）の本質的に均一な高さ（１４）を規定するステップであって、前記スペーサに前記剛性カバー（１１）及び剛性作業フィルム（９）が堅く取り付けられるステップと、を有する、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
液体部分又は液滴（４）のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システム（３）で使用するための使い捨てカートリッジ（１）の隙間（１３）から液体部分（４）を引き抜く方法であって、前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）と、前記カートリッジ収容部位（２）に配置された電極アレイ（５）の個別電極（８）の選択を制御するため且つ電気湿潤によって液体部分又は液滴（４）を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極（８）に供給するための中央制御ユニット（７）とを有し、前記使い捨てカートリッジ（１）は、疎水性作業表面（１０）と、第２疎水性表面（１２）を備えた剛性カバー（１１）とを有し、前記疎水性表面（１０、１２）は、互いに対向し、隙間高さ（１４）を有する隙間（１３）によって本質的に平行な平面に分離される又は分離可能である、方法において、
（ｍ）ピペット（１９）の先端部（１８）を前記使い捨てカートリッジ（１）のピペット操作ガイド（１７）に挿入するステップであって、前記ピペット操作ガイド（１７）が前記剛性カバー（１１）を通じて及ぶピペット操作オリフィス（２２）に配置されるステップと、
（ｎ）前記ピペット操作ガイド（１７）の隣接面（２０）を前記ピペット先端部（１８）の対向面（２１）と密封して接触させるステップと、
（о）液体部分（４）を前記使い捨てカートリッジ（１）の前記隙間（１３）から前記ピペット先端部（１８）に吸引するステップと、
（ｐ）前記液体部分（４）を備えた前記ピペット先端部（１８）を前記使い捨てカートリッジ（１）の前記ピペット操作ガイド（１７）から引き抜くステップと、を有する、
方法。
【請求項２４】
前記使い捨てカートリッジ（１）は、基板（６）によって支持された電極アレイ（５）を有し、前記電極アレイ（５）は、前記疎水性作業表面（１０）を有し、
前記基板（６）は、前記使い捨てカートリッジ（１）がデジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）に配置されるときにデジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に接触している背面（１５）を有する、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記デジタルマイクロ流体システム（３）は、カートリッジ収容部位（２）に基板（６）によって支持された電極アレイ（５）を有し、
前記使い捨てカートリッジ（１）は、前記疎水性作業表面（１０）を備えた作業フィルム（９）を有し、前記作業フィルム（９）は、デジタルマイクロ流体システム（３）のカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に接触している背面（１５）を有する、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）は、可撓性シートとして構成され、前記隙間（１３）の本質的に均一な高さ（１４）を提供するために前記デジタルマイクロ流体システム（３）の真空源（３０）を使用して前記カートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）及び前記使い捨てカートリッジ（１）の作業フィルム（９）の背面（１５）間の排気空間（３４）に減圧を確立することによってカートリッジ収容部位（２）の最上面（１６）に広がる、
請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記使い捨てカートリッジ（１）は、前記隙間（１３）を密閉して囲むと共に前記使い捨てカートリッジ（１）の前記疎水性表面（１０、１２）間に前記隙間（１３）の高さ（１４）を規定するスペーサ（２９）を有し、
前記方法は、
（ｉ）実質的に剛性の作業フィルム（９）を提供するステップと、
（ｉｉ）前記剛性の作業フィルム（９）の前記疎水性作業表面（１０）と、前記スペーサ（２９）を備えた前記剛性カバー（１１）の前記第２疎水性表面（１２）との間に前記隙間（１３）の本質的に均一な高さ（１４）を規定するステップであって、前記スペーサに前記剛性カバー（１１）及び剛性作業フィルム（９）が堅く取り付けられるステップと、を有する、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記剛性カバー（１１）はさらに、前記ピペット操作ガイド（１７）を介して前記隙間（１３）に入れられた流体から異なる構成要素（４８、５０、５２）を分離するように構成された分離手段（４９、５１、５３）を有し、分離は、前記構成要素の以下の特性、すなわち、
生物学的特性、
化学的特性、及び
物理的特性、
の少なくとも１つに従って提供される、
請求項１から請求項１７の何れか１項に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項２９】
前記分離手段は、
フィルタ（４９）、
磁石、特にリング磁石（５１）、及び
樹脂、特に機能性樹脂（５３）、
の少なくとも１つである、
請求項２８に記載の使い捨てカートリッジ（１）。
【請求項３０】
前記使い捨てカートリッジ（１）の剛性カバー（１１）はさらに、前記ピペット操作ガイド（１７）を介して前記隙間（１３）に入れられた流体から異なる構成要素（４８、５０、５２）を分離するために利用される分離手段（４９、５１、５３）を有し、分離は、前記構成要素の以下の特性、すなわち、
生物学的特性、
化学的特性、及び
物理的特性
の少なくとも１つに従って提供される、
請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この特許出願は、２０１４年７月１８日に出願された米国出願第１４／３３５０２７号の優先権を主張する。この米国出願の開示全体が、目的に応じた明確な言及によって本明細書に取り入れられる。
【０００２】
本発明は、液体部分又は液滴のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システムで使用するための使い捨てカートリッジに関する。一般的には、このようなデジタルマイクロ流体システムは、カートリッジ収容部位と、前記カートリッジ収容部位に配置された電極アレイの個別電極の選択を制御するため且つ電気湿潤（エレクトロウェッティング：electrowetting）によって液体部分又は液滴を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極に供給するための中央制御ユニットとを有する。本発明の使い捨てカートリッジは、疎水性作業表面と、第２疎水性表面を備えた剛性カバーとを有する。これらの疎水性表面は、互いに対向し、所定の隙間高さを有する隙間によって実質的に平行な平面に分離される又は分離可能である。本発明の使い捨てカートリッジはさらに、少なくとも１つのピペット操作ガイドを有する。
【背景技術】
【０００３】
この技術分野は一般に、小容量の、通常はマイクロ又はナノスケール形式の液体の制御及び操作に関する。デジタルマイクロ流体工学では、規定電圧が電極アレイの電極に印加され、それによって個々の滴が対処される（電気湿潤）。電気湿潤法の一般概説については、ワシズ（Washizu）によるＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ、１９９８年、第３４巻、４号、及び、ポラック（Pollack）等によるＬａｂ  ｃｈｉｐ、２００２年、第２巻、ｐ９６−１０１を参照してください。簡潔に言えば、電気湿潤は、好ましくは疎水性層によって覆われるマイクロ電極アレイを使用して液滴を移動する方法に言及する。電極アレイの電極に規定電圧を印加することによって、対処される電極に存在する液滴の表面張力の変化が引き起こされる。これは、対処される電極上の液滴の接触角の著しい変化を引き起こし、従って、液滴の移動を引き起こす。そのような電気湿潤手順において、電極を配置する２つの原理方法、すなわち液滴の移動を引き起こす電極アレイを備えた１つの単一表面を使用すること、あるいは同様の電極アレイの反対側にあると共に少なくとも１つの接地電極を提供する第２表面を加えることが知られている。電気湿潤技術の大きな利点は、小容量の液体のみが、例えば単一液滴が必要であることである。従って、液体処理は、大幅に短い時間内に行うことができる。さらに、液体移動の制御は、完全にサンプルの自動処理を生じさせる電子制御のもとですることができる。
【０００４】
自動液体処理システムは、当技術分野で一般に周知である。１つの例は、本願出願人からのＦｒｅｅｄｏｍ  ＥＶＯ（登録商標）ロボットワークステーション（テカン・シュバイツ・アクチェンゲゼルシャフト、スイス、ツェーハー８７０８メンネドルフ、ゼーシュトラーセ１０３番）である。これらの自動システムは、携帯用に設計されていない大型のシステムであり、一般に処理するために大量（マイクロリットルからミリリットル）の液体を必要とする。
【０００５】
電極アレイを備えた１つの単一表面（電極の単一平面配置）を使用した電気湿潤による液滴操作装置は、米国特許第５，４８６，３３７号から知られている。電極は全て、担体基板の表面に配置される、基板に入れられる、又は非湿潤性表面によって覆われる。電圧源は、電極に接続される。液滴は、それに続く電極に電圧を印加することによって移動され、従って、電極への一連の電圧印加に応じて電極上の液滴の移動を誘導する。
【０００６】
少なくとも１つの接地電極を備えた反対面を有する電極アレイを使用した液滴移動のマイクロスケール制御のための電気湿潤装置は、米国特許第６，５６５，７２７号（電極の２平面配置）から知られている。この装置の各表面は、複数の電極を有し得る。２つの対向するアレイは、隙間を形成する。隙間の方へ指向される電極アレイの表面は好ましくは、電気絶縁疎水性層によって覆われる。液滴は、隙間内に配置され、隙間の反対部位に配置される複数の電極に複数の電界を連続して印加することによって非極性充填流体内に移動される。
【０００７】
ポリマーフィルム上において液滴サンプルを操作するためのポリマーフィルムを備えた容器は、国際公開第２０１０／０６９９７７Ａ１号から知られている。生物サンプル処理システムは、大容量処理のための容器と、下面と疎水性上面とを備えた平坦なポリマーフィルムとを有する。平坦なポリマーフィルムは、突出部によって容器の基部側に対してある距離に保持される。この距離は、容器が前記フィルム上に配置されるときに少なくとも１つの隙間を規定する。少なくとも１つの電極アレイを支持する基板がまた、液滴操作機器のための制御ユニットと同様に開示されている。容器及びフィルムは、液滴操作機器に可逆的に取り付けられる。従って、前記システムは、少なくとも１つのウェルから容器の経路を通じて平坦なポリマーフィルムの疎水性上面に、また少なくとも１つの電極アレイの上方へ、少なくとも１つの液滴の移動を可能にする。液滴操作機器は、電気湿潤によって平坦なポリマーフィルムの疎水性上面における前記液滴の誘導された移動を制御するように、またそこで生物サンプルを処理するように完成される。
【０００８】
生物サンプルの処理と関連した液滴サンプルを操作するためのそのような電気湿潤装置の使用は、国際公開第２０１１／００２９５７Ａ２号として公開された国際特許出願からもまた知られている。そこでは、液滴アクチュエータは一般に、誘電体によって絶縁された制御電極（電気湿潤電極）を備えた底部基板と、導電性上部基板、並びに底部基板及び上部基板上の疎水性コーティングとを含むことが開示されている。カートリッジは、疎水性層によって取り替えられ得る接地電極と、カートリッジの隙間にサンプルを装填（load）するための開口部とを含み得る。界面材料（例えば、液体、接着剤又はグリース）は、カートリッジの電極アレイへの付着を提供し得る。
【０００９】
分子診断分析を実行するための自動システムにおいてマイクロ流体処理及び分析のための使い捨てカートリッジは、国際公開第２００６／１２５７６７Ａ１号（英語翻訳については米国特許出願公開第２００９／０２９８０５９Ａ１号参照）に開示されている。カートリッジは、（およそチェックカードの大きさを有する）平坦なチャンバ装置として構成され、システムに挿入することができる。サンプルは、ポートを通じてカートリッジ及び処理経路にピペットで取ることができる。
【００１０】
液滴アクチュエータ構造は、国際特許出願国際公開第２００８／１０６６７８号から知られている。この文献は特に、液滴アクチュエータの電極アレイのための種々の配線形状に言及し、制御電極を有する第２基板から隙間によって分離された参照電極アレイを有する第１基板を有する、そのような液滴アクチュエータの２層の実施形態をさらに開示する。２つの基板は平行に配置され、それによって隙間を形成する。隙間の高さは、スペーサによって確立され得る。疎水性コーティングは何れの場合においても、隙間に面する表面に配置される。第１及び第２基板は、最終的には電極アレイを有するカートリッジの形態を取り得る。
【００１１】
米国特許出願公開第２０１３／０２７０１１４Ａ１号から、使い捨てカートリッジ内部の液滴のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システムが知られている。使い捨てカートリッジは、底部層、上部層、並びに底部層及び上部層間の隙間を有する。デジタルマイクロ流体システムは、使い捨てカートリッジを受け入れるように構成された少なくとも１つのカートリッジ収容部位を有する基部ユニットと、多数の個別電極を有すると共に底部基板によって支持される少なくとも１つの電極アレイと、前記少なくとも１つの電極アレイの個別電極の選択を制御するため且つ電気湿潤によって前記カートリッジ内部の液滴を操作するための個別電圧パルスをこれらの電極に供給するための中央制御ユニットとを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に、分析は、電気湿潤のための使い捨てカートリッジの作業隙間に試薬の事前貯蔵又は導入を必要とする。ほとんどの場合、サンプル部分は、処理及び／又は分析のために作業隙間に導入されることとなる。使い捨てカートリッジの作業隙間に、試薬、緩衝剤、サンプル部分、又は一般に液体の試薬、緩衝剤、サンプル部分を導入又は装填することは、電気湿潤用の使い捨てカートリッジの作業隙間において生物学的又は生化学的分析を行うための共通課題である。しかしながら、そのような導入は、使い捨てピペット先端部を備えた手持ちピペットなどの広く使用される実験装置を備えた操作者の特別な取扱い技術を必要とすることが多い。このような取扱い技術は、疎水性表面を備えたカートリッジの狭い隙間に水性液体を導入する問題を克服するために特に必要である（例えば、アメリカ合衆国９４７０カリフォルニア州サンカルロスにあるＮＵＧＥＮ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＭｏｎｄｒｉａｎ（登録商標）ＳＰ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ、部品番号８０１０のユーザガイドを参照）。
【００１３】
従って、本発明の目的は、電気湿潤のための使い捨てカートリッジのためのピペット操作ガイド、すなわち使い捨てカートリッジの隙間に液体を容易に且つ危険を伴わないで装填することができるピペット操作ガイドを提案することである。本発明の更なる目的は、使い捨てカートリッジの隙間に液体の補充部分を次に装填することを可能にするピペット操作ガイドを提案することである。本発明の更なる目的は、使い捨てカートリッジの隙間から液体を容易に且つ危険を伴わないで抜き取ることを可能にするピペット操作ガイドを提案することである。本発明の更なる目的は、使い捨てカートリッジの隙間から液体の部分を容易に且つ危険を伴わないでその後に抜き取ることを可能にするピペット操作ガイドを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの目的は、冒頭で紹介された使い捨てカートリッジが、ピペットの先端部を用いて使い捨てカートリッジの隙間に液体を安全に入れる及び／又は使い捨てカートリッジの隙間から液体を安全に引き抜くための多数のピペット操作ガイドをさらに有し、少なくとも１つのピペット操作ガイドは、
−剛性（リジッド：rigid）カバーに配置され、
−ピペットの先端部が疎水性作業表面に接触することを防止するように構成され、
−ピペットの先端部の対向面によって密封可能（sealingly admittable）である隣接面を提供する。
【００１５】
使い捨てカートリッジの隙間に液体を安全に入れる及び／又は使い捨てカートリッジの隙間から液体を安全に引き抜くためのピペット操作ガイドの更なる発明の特徴、並びに好ましい実施形態及び変形例は、それぞれの従属請求項から得られる。
【００１６】
本発明は、以下の利点を有する。すなわち、
・ピペット操作ガイドは、カートリッジ、特に作業フィルムの完全性を保護し、それによって、このカートリッジでの作業の信頼性を向上させる。
・ピペット操作ガイドは、訓練を受けていない人でもこれらの操作を確実に実行することができるように、カートリッジの隙間に液体を装填する及びカートリッジの隙間から液体を抜き取るための使いやすさを提供する。
・ピペット操作ガイドは、使い捨てカートリッジが水平に提供されようと傾斜して提供されようと、ピペット操作ロボットを使用したピペット操作の自動化を可能にする。
・ピペット操作ガイドは、微量注射器などの予めパッケージされた試薬容器の使用を可能にする。
・フィルタ、磁石、又は枯渇法（depletion method）における結合傾向の利用による粒子捕捉は、ヘモグロビンがポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）に対する阻害剤として作用するので臨床化学試験を行うために又はサンプルにポリメラーゼ連鎖反応を行うために、血液サンプルから赤血球を除去することを可能にする。
・フィルタ、磁石、又は枯渇法における結合傾向の利用による粒子捕捉は、土壌がポリメラーゼ連鎖反応阻害剤を有し得るのでサンプルに法医学的検査を行う前に土壌粒子を除去することを可能にする。
・フィルタ、磁石、又は枯渇法における結合傾向の利用による粒子捕捉は、サンプルを質量分析で分析するためにサンプルを前処理することを可能にし、非常に豊富なタンパク質を除去又は非常に枯渇させる必要がある。
【００１７】
本発明に係る使い捨てカートリッジの更なる実施形態では、剛性カバーはさらに、ピペット操作ガイドを介して入れられた流体から構成要素を分離するための分離手段を有する。特に、分離は、以下の特性、すなわち生物学的特性、化学的特性、及び物理的特性、さらに特にサイズの少なくとも１つに従って粒子が装置に入ることを防止することによって実現される。好ましくは、分離手段は、フィルタ、磁石、特にリング磁石、及び樹脂、特に機能性樹脂の少なくとも１つである。
【００１８】
この分離手段の目的は、不要な粒子が流体室に入ることを防止することによって流体を浄化することである。例えば、分離手段は、例えば親和性クロマトグラフィーによって、生化学的特性に基づいた分析物の固定化のためのフィルタ又は濾過装置、リング磁石又は機能性樹脂によって実行することができる。それらの粒子は、細胞、ビーズ又は生体分子あるいはそれらの混合物を有し得る。粒子又は細胞（cell）のサイズは、ナノメートルから数百ミクロン、好ましくは数百ナノメートルから数十ミクロン、最も好ましくは１から１０ミクロンの範囲であり得る。更に、粒子又は分離手段は、目的の特定分析物を標的とするために生化学的部分で官能化（functionalize）することができる。
【００１９】
本発明に係るピペット操作ガイドを備えた使い捨てカートリッジを、本発明の範囲及び要旨を制限することなく、本発明の選択された例示的実施形態を示す添付概略図を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ピペット先端部を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイドの第１実施形態の断面図である。
【図２】ピペット先端部を垂直に又は傾斜して導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイドの第２実施形態の断面図である。
【図３】ピペット先端部を傾斜して導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイドの第３実施形態の断面図である。
【図４】滴下器具を導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイドの第４実施形態の断面図である。
【図５】図１に従った多数のピペット操作ガイドを備えた板状の剛性カバーの第１変形例の平面図である。
【図６】第４実施形態の単一ピペット操作ガイドを備えた板状の剛性カバーの第２変形例の断面図である。
【図７】流体注入中に細胞を阻止するための分離装置としてのフィルタを備えた本発明に係るカバーの断面図である。
【図８】分離装置としてのリング磁石を備えた図７に従ったカバーの断面図である。
【図９】分離装置としての機能性樹脂を備えた図７に従ったカバーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、ピペット先端部１８を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイド１７の第１実施形態の断面図を示す。図１では、液体部分又は液滴４のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システム３で使用するための使い捨てカートリッジ１が提示されているが、単一ピペット操作ガイド１７を備えたカートリッジ１の一部分のみが描かれている。デジタルマイクロ流体システム３は、カートリッジ収容部位２と、前記カートリッジ収容部位２に配置された電極アレイ５の個別電極８の選択を制御するため且つ電気湿潤によって液体部分又は液滴４を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極８に供給するための中央制御ユニット７とを有する。使い捨てカートリッジ１は、疎水性作業表面１０と、第２疎水性表面１２を備えた剛性カバー１１とを有する。疎水性表面（疎水性作業表面１０及び剛性カバー１１の第２疎水性表面１２）は、互いに対向し、隙間高さ１４を有する隙間１３によって本質的に平行な平面に分離される又は分離可能である。
【００２２】
本発明の範囲において、「サンプル」は最も広い意味で規定される。「サンプル」は、例えば核酸又はタンパク質などの生体高分子として、例えば核塩基又はアミノ酸などのバイオモノマーとして、緩衝剤のイオンとして、溶媒として、また試薬として、例えば水性の液体部分又は液滴４に提示され得る又は導入され得る。これらの「サンプル」は、単に例示のために列挙されているが、「サンプル」という表現の解釈を限定するものではない。
【００２３】
本発明によれば、使い捨てカートリッジ１はさらに、液体を安全に使い捨てカートリッジ１の隙間１３に入れる及び／又は隙間１３から引き抜くための多数のピペット操作ガイド１７（ここでは１つのみが示されている）を有する。このように入れる又は引き抜くことは好ましくは、ピペット１９の先端部１８を用いて実行される。少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、剛性カバー１１を通じて及ぶピペット操作オリフィス２２に配置される。このピペット操作ガイド１７はまた、ピペット先端部１８が疎水性作業表面１０に接触することを防止するように構成されている。このピペット操作ガイド１７はさらに、ピペット先端部１８の対向面２１によって密封可能である隣接面２０を備えている。
【００２４】
図１に描かれる実施形態では、デジタルマイクロ流体システム３は、カートリッジ収容部位２に基板６によって支持される電極アレイ５を有し、使い捨てカートリッジ１は、疎水性作業表面１０を備えた作業フィルム９を有する。この使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に接触するように構成された背面１５を有する。
【００２５】
図１に描かれる実施形態の第１変形例では、使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に広がる可撓性シートとして構成され、デジタルマイクロ流体システム３は、カートリッジ収容部位２の最上面１６と使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９の背面１５との間の排気空間３４に減圧（アンダープレッシャ：underpressure）を確立するための真空源３０を有する（図６参照）。この第１変形例では、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２又は使い捨てカートリッジ１は、前記排気空間３４を密封して囲むと共に使い捨てカートリッジ１の前記疎水性表面１０、１２間の隙間１３の高さ１４を規定するガスケット３３を有することが好ましい（図６参照）。言うまでもなく、（図１に描かれていない）ガスケット３３は、使い捨てカートリッジ１又はデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２に取り付けられてもよく、さらに、剛性ガスケット３３を遊挿入物として設けることも可能である。しかしながら、この図１の実施形態の第１変形例では、ガスケット３３は隙間１３の外側にあると共に作業フィルム９の外側にもあることが必須である。その可撓性のため、使い捨てカートリッジ１の作業フィルムは、カートリッジ収容部位２の最上面１６と使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９の背面１５との間の排気空間３４に減圧を確立することによってカートリッジ収容部位２の最上面１６に広がる。ガスケット３３は、デジタルマイクロ流体システム３の真空源３０を使用して排気空間３４に減圧が確立されるとき、この排気空間３４を周囲に対してシールする。作業フィルム９の平坦な広がりは、隙間１３の本質的に均一な高さ１４を提供し、この隙間高さ１４は、ガスケット３３の高さによって規定される。好ましくは、ガスケット３３は、使い捨てカートリッジ１の外周に近接して配置される（図６参照）。
【００２６】
図１に描かれる実施形態の第２変形例では、作業フィルム９は実質的に堅く（rigid）、使い捨てカートリッジ１は、前記隙間１３を密封して囲むと共に使い捨てカートリッジ１の前記疎水性表面１０、１２間の隙間１３の高さ１４を規定するスペーサ２９を有する。好ましくは、スペーサ２９は、使い捨てカートリッジ１の外周に近接して配置されるが、更なる中間に配置されるスペーサ２９によってより剛性の低い及び／又はより薄い作業フィルム９の利用を可能にすることができる。
【００２７】
別の実施形態（図示されていないが、先行技術から知られている、例えば国際公開第２００８／１０６６７８号、図１１及び図１２参照）では、使い捨てカートリッジ１は、基板６によって支持された電極アレイ５を有する。この電極アレイ５（又はこの電極アレイが取り付けられる基板）は、疎水性作業表面１０を有する。このような代替的実施形態では、基板６は一般に、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面（又は巻取（take-up）構造）に接触するように構成される背面１５を有する。
【００２８】
図１に描かれる実施形態の第１及び第２変形例の両方に関して、及び引用される代替的実施形態に関して、特に、剛性カバー１１は、一方側に第２疎水性表面１２を備えると共に反対側にピペット操作ガイド１７を備えたプレートとして構成されることが好ましい。特に、ピペット操作オリフィス２２の周りのリング状の隆起部として構成され、使い捨てカートリッジ１の剛性カバー１１の第２疎水性表面１２の反対側に配置される多数のピペット操作ガイド１７が好ましい。
【００２９】
少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成され、ピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８の外面に適合すると共に対向面２１としてここでは作用するピペット先端部１８の外側円錐面によって密封可能である隣接面２０を備える第１円錐壁を有することが好ましい。このようなピペット操作ガイド１７の実施形態は、本質的に垂直なピペット操作軸４４に向けられ、円錐形の隣接面２０が剛性カバー１１を通じて及ぶと共にピペット操作オリフィス２２（図１の改変であるが、図示されていない）を含むことを有し得る。
【００３０】
少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成され、ピペット操作ガイド１７は、対向面２１としてここでは作用するピペット先端部１８の前面によって密封可能である隣接面２０を備えると共に平坦な肩部２３に狭い端部を備える第１円錐壁を有することが好ましい。このようなピペット操作ガイド１７の実施形態は、本質的に垂直なピペット操作軸４４に向けられ、好ましくは円錐面２０を（図１に示される）円筒形又は円錐形のピペット操作オリフィス２２と結合する。
【００３１】
図１の寸法は、ｍｍ（ミリメートル）又は°（度）で示され、一般に参照番号に属する完全な矢印とは対照的に細長い矢印によってマークされている（図２〜図４も参照）。これらの寸法は、標準的な使い捨てピペット先端部１８に適合したピペット操作ガイド１７の第１の実際の実施形態に関する。このような使い捨てピペット先端部１８は、手持ち型又はロボット型ピペット１９に取り付けられ得る。代替的に、（ガラスピペット１９の先端部１８など）別のピペット先端部１８も同様に適用することができる。しかしながら、ピペット操作ガイド１７はいずれの場合にも、利用されるピペット先端部１８に適合することが好ましい。同様の剛性カバーは、例えば使い捨てカートリッジ１の隙間１３に導入される又は隙間１３から引き抜かれる液体部分４（サンプル、試薬、反応物、緩衝剤、反応生成物など）の種類及び／又は容量に応じて、１つ又は複数のタイプのピペット操作ガイド１７を有し得る。この第１の実際の実施形態の使い捨てカートリッジは好ましくは、作業フィルム９が本質的に水平であるように配置される。好ましい寸法及び材料はまた表１に提示されている。これらの材料及び寸法の表示は、本発明の範囲を限定することなく、好ましい実施例として機能する。
【００３２】
図２は、ピペット先端部１８を垂直に又は傾斜して導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイド１７の第２実施形態の断面図を示す。少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８を垂直に又は傾斜して導入する又は引き抜くように構成され、ピペット操作ガイド１７は、対向面２１としてここでは作用するピペット先端部１８の前面によって密封可能である隣接面２０を備えると共にアーチ形の肩部２３に狭い端部を備える第１円錐壁を有することが好ましい。このようなピペット操作ガイド１７の実施形態は、本質的に垂直に又は傾斜したピペット操作軸４４に向けられ、好ましくは円錐面２０を（図２に示される）円筒形又は円錐形のピペット操作オリフィス２２と結合する。
【００３３】
少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８を傾斜して導入する又は引き抜くように構成され、ピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８の外面に適合すると共に対向面２１としてここでは作用するピペット先端部１８の外側円錐面によって密封可能である隣接面２０を備える第１円錐壁を有することが好ましい。このようなピペット操作ガイド１７の実施形態は、厳しく傾斜したピペット操作軸４４に向けられ、好ましくは円錐面２０を（図示されていないが、図１と同様である）円筒形又は円錐形のピペット操作オリフィス２２と結合する。円錐形の隣接面２０とピペット操作オリフィスとは、傾斜したピペット操作軸と同軸であってもよく、あるいはピペット操作オリフィス２２は、ピペット操作軸４４からはずれてもよく、本質的に垂直であってもよい。
【００３４】
少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８を傾斜して導入する又は引き抜くように構成され、ピペット操作ガイド１７は、対向面２１としてここでは作用するピペット先端部１８の前面によって密封可能である隣接面２０を備えると共に平坦な肩部２３に狭い端部を備える第１円錐壁を有することが好ましい。このようなピペット操作ガイド１７の実施形態は、厳しく傾斜したピペット操作軸４４に向けられ、好ましくは円錐面２０を（図示されていないが、図１と同様である）円筒形又は円錐形のピペット操作オリフィス２２と結合する。円錐形の隣接面２０とピペット操作オリフィスとは、傾斜したピペット操作軸と同軸であってもよく、あるいはピペット操作オリフィス２２は、ピペット操作軸４４からはずれてもよく、本質的に垂直であってもよい。
【００３５】
図２の寸法は、ｍｍ（ミリメートル）又は°（度）で示され、一般に参照番号に属する完全な矢印とは対照的に細長い矢印によってマークされている。これらの寸法は、標準的な使い捨てピペット先端部１８に適合したピペット操作ガイド１７の第２の実際の実施形態に関する。このような使い捨てピペット先端部１８は、手持ち型又はロボット型ピペット１９に取り付けられ得る。代替的に、（ガラスピペット１９の先端部１８など）別のピペット先端部１８も同様に適用することができる。しかしながら、ピペット操作ガイド１７はいずれの場合にも、利用されるピペット先端部１８に適合することが好ましい。同様の剛性カバーは、例えば使い捨てカートリッジ１の隙間１３に導入される又は隙間１３から引き抜かれる液体部分４（サンプル、試薬、反応物、緩衝剤、反応生成物など）の種類及び／又は容量に応じて、１つ又は複数のタイプのピペット操作ガイド１７を有し得る。この第２の実際の実施形態の使い捨てカートリッジは好ましくは、作業フィルム９が水平である又は水平方向に対して傾斜するように配置される。好ましい寸法及び材料はまた表１に提示されている。これらの材料及び寸法の表示は、本発明の範囲を限定することなく、好ましい実施例として機能する。
【００３６】
図２に示される使い捨てカートリッジ１の実施形態は、図１の実施形態とは以下のように異なっている。
【００３７】
図１では、使い捨てカートリッジ１の剛性カバー１１は、第２疎水性表面１２を直接的に備える。好ましくは、剛性カバー１１の下側は、疎水性を有するように処理される。潜在的には、この剛性カバー１１の下側はまた誘電性を有するように処理され、剛性カバー１１は導電性を有する材料で構成されることが考えられ得る。カートリッジ収容部位２にある電極アレイ５の電極８はここでは、電気絶縁としてまた機械的又は化学的損傷に対する電極８の保護として機能する誘電体層で覆われる。このようなカートリッジ収容部位２は、使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９が非常に薄くて可撓性を有し、液体に対して不透過性を有する必要があると共に疎水性作業表面１０を提供する材料からなり得るという利点を提供する。隙間１３は通常、サンプル、緩衝剤及び試薬などの目標とされた分析を実行するために必要である液体と混ざらない充填流体４２で少なくとも部分的に充填される。好ましくは、この充填流体４２は、オイル、例えばシリコンオイルである。
【００３８】
図２では、使い捨てカートリッジ１の剛性カバー１１は、下側に導電性材料４３の層を有する。この導電性材料４３に取り付けられ又は含まれ、第２疎水性表面１２を備える疎水性層４１が備えらえる。剛性カバー１１はこの場合には誘電性材料からなり得る。剛性カバー１１は、本体部２４、例えば目標とされた分析を実行するために必要である液体の貯蔵のための本体部２４を有し得る。既に指摘されたように、作業フィルム９はこの場合には多少堅く、図１に示すものほど可撓性を有しない。作業フィルム９は、使い捨てカートリッジの隙間高さ１４を規定するスペーサ２９を介して剛性カバー１１に、疎水性層４１に、又は導電性材料４３にそれぞれ取り付けられる。隙間１３は通常、サンプル、緩衝剤及び試薬などの目標とされた分析を実行するために必要である液体と混ざらない充填流体４２で少なくとも部分的に充填される。好ましくは、この充填流体４２は、オイル、例えばシリコンオイルである。
【００３９】
第１円錐壁を備えた全てのピペット操作ガイド１７は好ましくは、第１円錐壁よりも幅が広く、ピペット先端部１８のための追加の挿入ガイドとして機能する第２円錐壁をさらに有する。一部又は全てのピペット操作ガイド１７は、剛性カバー１１を追加的に安定させる補強バー２５によって接続され得る（図１〜図３参照）。
【００４０】
図１及び図２のピペット操作ガイド１７は、使い捨てカートリッジが水平に提示され、ピペット操作ロボットを使用してピペット操作を自動化できるようにするのに特に適している。従って、ピペット先端部１８は、垂直に、すなわち剛性カバー１１に対して直角に提示され、ピペット操作ガイド１７の第１及び第２実施形態のピペット操作軸４４は、本質的に垂直である。
【００４１】
図３は、ピペット先端部が傾斜して導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイド１７の第３実施形態の断面図を示す。この第３実施形態は、第１及び第２実施形態の組合せであり、使い捨てカートリッジが傾斜して、すなわち斜角で提示され、ピペット操作ロボットを使用してピペット操作を自動化できるようにする。従って、ピペット先端部１８は、剛性カバー１１に対して斜角で提示される。それにもかかわらず、ピペット操作ガイド１７の第３実施形態のピペット操作軸４４は好ましくは、本質的に垂直である。自動化されたピペット操作のために、剛性カバー１１の水平に対する傾斜角度は好ましくは、１度から１５度であり、その結果、ピペット操作ロボットの垂直ピペット操作軸４４と剛性カバー１１との間の角度は好ましくは、７５度から８９度である。使い捨てカートリッジ１の全ての要素は、図１及び図２に使用されるものと同一の参照番号によって示されている。
【００４２】
図４は、滴下器具４７を導入する又は引き抜くように構成されたピペット操作ガイド１７の第４実施形態の断面図を示す。使い捨てカートリッジ１は、剛性カバー１１と、滴下器具４７を受容するように構成された少なくとも１つのピペット操作ガイド１７とを有する。ピペット操作ガイド１７の隣接面２０は好ましくは、約７０度の開き角度を有する錐面である。この例示的実施形態の錐面の最も幅が広い直径は５．７９ｍｍであり、ピペット操作オリフィス２２の直径は、例えば１．００ｍｍであり、ピペット操作オリフィスの高さはここでは０．８０ｍｍである。補強バー２５によって互いに連結された第１実施形態（図１の改変）に従ったピペット操作ガイド１７がまた示されて表示されている。
【００４３】
図５は、図１に従った多数のピペット操作ガイド１７及びピペット操作オリフィス２２を備えた板状の剛性カバー１１の第１変形例の平面図を示す。全てのピペット操作ガイド１７は、補強バー２５によって互いに連結されている。さらに、剛性カバー１１の安定を改善するための更なる手段として、別の補強バー２５が全てのピペット操作ガイド１７を囲む。
【００４４】
好ましくは、この周囲の補強バー２５は、剛性カバー１１の境界に実質的に平行に走行し、剛性カバー１１の境界に沿って空き領域４５を残す。また、デジタルマイクロ流体システム３は、剛性カバー１１とカートリッジ収容部位２の最上面１６との間に良好な機械的接触を確立するためのクランプ手段４６を有することが好ましい（図６参照）。さらに、デジタルマイクロ流体システム３のクランプ手段４６の少なくとも一部は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２に適切に配置された使い捨てカートリッジ１の剛性カバー１１の空き領域４５を押圧するように構成されることが好ましい。
【００４５】
好ましくは、剛性カバー１１、従って使い捨てカートリッジ１全体は、少なくともおよそ米国規格協会によって公表されたＳＢＳ規格（ＡＮＳＩ＿ＳＢＳ  １−２−３−４−２００４）に従ったマイクロプレートのフットプリントの形態及びサイズを有する。そのようなものとして、剛性カバー１１、従って使い捨てカートリッジ１全体は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２に使い捨てカートリッジ１を的確に配置するための方向付け縁部２８を有する。
【００４６】
好ましくは、剛性カバー１１はさらに、少なくとも１つのオイル装填オリフィス２７を備えた少なくとも１つのオイル装填ポート２６を有し、オイル装填オリフィスを通じてオイルが使い捨てカートリッジ１の隙間１３に導入可能である。特に、オイル装填ポート２６は注射器（シリンジ：syringe）を密封して取り付けるように構成されることが好ましい。このような密封した取付は、ルアーロック（Luer lock）又はルアースリップ（Luer slip）に従って提供され得る。代替的には、商業用滴下器具瓶、例えばエッセンシャルオイル用ガラス滴下器具瓶の滴下器具４７は、例えば本発明の使い捨てカートリッジ１の隙間１３にオイル４２を装填するために利用され得る。使い捨てカートリッジ１の隙間１３に液体を入れる及び／又は隙間１３から液体を引き抜くことを意図したピペット１９又はピペット先端部１８のタイプにピペット操作ガイド１７を適合させるのと同様に、オイル装填ポート２６は、例えばルアーロック又はルアースリップシステムあるいは滴下器具４７のようなオイルを装填するための手段４２に適合される。このような滴下器具４７はまた、特に容量精度の必要なしに緩衝剤及び他の液体を導入するために使用され得る。
【００４７】
図６は、第３実施形態の単一ピペット操作ガイド１７を備えた板状の剛性カバー１１の第２変形例の断面図を示す。使い捨てカートリッジ１は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２に最終的且つ規定された位置に達する前で描かれている。好ましくは、既に指摘されたように、使い捨てカートリッジ１は、クランプ手段４６によってカートリッジ収容部位２に所定位置に保持されるように構成される。
【００４８】
描かれた使い捨てカートリッジ１は、使い捨てカートリッジ１の生産コストを簡素化するために最小限の数の要素を有する。この第４実施形態の使い捨てカートリッジ１は好ましくは、
ａ）下面と該下面に取り付けられた疎水性層４１とを備えた平面剛性カバー１１であって、疎水性層４１が第２疎水性表面１２を備えると共に好ましくは少なくともイオンに対して透過性を有する平面剛性カバー１１と、
ｂ）疎水性作業表面１０を備えた作業フィルム９であって、液体に対して不透過性を有すると共に、使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９が電極アレイ５の上でデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に配置されるときにデジタルマイクロ流体システム３の電極アレイ５を利用して作業フィルム上で液滴４のサンプルを操作するように構成された作業フィルム９と、
ｃ）作業フィルム９の疎水性作業表面１０と剛性カバー１１の第２疎水性表面１２との間に配置される隙間１３と、を有する。
【００４９】
好ましくは、作業フィルム９は、可撓性作業フィルム９の周囲に沿って剛性カバー１１に密封して取り付けられる可撓性フィルムである。この可撓性作業フィルム９は、排気空間３４の減圧によってデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に引き付けられて広がるように構成されている。使い捨てカートリッジ１がカートリッジ収容部位２に正確に配置されるとすぐに、排気空間３４は、カートリッジ収容部位２の最上面１６、作業フィルム９の背面１５、及びガスケット３３によって規定される。描かれた変形例では、ガスケット３３は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に取り付けられる。剛性カバー１１の剛性のために、また作業フィルム９がカートリッジ収容部位２の最上面に引き付けられるために、所定隙間高さ１４を有する隙間１３が、排気空間３４の減圧によって確立される。ここで、隙間高さ１４は、ガスケット３３の高さに本質的に等しい。使い捨てカートリッジ１は従って、作業フィルム９と剛性カバー１１の第２疎水性表面１２との間の隙間１３内部に配置される必要があるスペーサ２９（図２参照）がない。
【００５０】
図６の描かれた実施形態では、剛性カバー１１の下面に第２疎水性表面１２を備える疎水性層４１が取り付けられる。使い捨てカートリッジ１は、剛性カバー１１の下面に直接的に取り付けられる導電性材料４３を有すること又は剛性カバー自体が導電性にされることが好ましい。
【００５１】
図６のデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の実施形態は、多数の吸引オリフィス３２を有し、吸引オリフィスは、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２に配置される。これらの吸引オリフィス３２は単に、電極アレイ５及び／又は電極アレイ５を担持する底部基板６を貫通する。多数の真空ライン３１は、これらの吸引オリフィス３２に直接的に通じ、それは、これらの吸引オリフィス３２をデジタルマイクロ流体システム３の真空源３０に接続する。排気空間３４に減圧を実際的に均一に分配するために、吸引オリフィス３２は好ましくは、電極アレイ５及びカートリッジ収容部位２の領域にわたって実際的に均一に分配される（不図示）。描かれた実施形態では、デジタルマイクロ流体システム３は、底部基板６を貫通するが電極アレイ５を貫通しない多数の吸引オリフィス３２を有する。これらの吸引オリフィス３２は好ましくは、電極アレイ５の領域の周りにカートリッジ収容部位２に分配される。排気空間３４に減圧を実際的に均一に分配するために、吸引オリフィス３２は、吸引経路３６へ開口する（mouth）ように構成される。これらの吸引経路３６は、デジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に配置される。
【００５２】
図６に示される実施形態では、カートリッジ収容部位２の最上面１６は、個別電極８を覆うと共に電極アレイ９の上面及び底部基板１１に取り付けられる誘電体層４０によって設けられる。その結果、吸引経路３６は、誘電体層４０の表面に皿穴が空けられた（countersunk）溝部として構成される。これらの吸引経路３６又は溝部のパターンは、分岐した又は分岐していない真っ直ぐのライン、分岐した又は分岐していない蛇行したライン、及びそれらの任意の組合せを有し得る。図示されるように、吸引経路３６又は溝部は、電極アレイ５の一部及び／又は底部基板６の一部上に及び得る。図６に示されるような真っ直ぐの吸引オリフィス３２から逸脱すると、吸引オリフィス３２は、最も良く適合するようにあらゆる任意方向に底部基板６を貫通することができ、例えば、吸引オリフィス３２は、底部基板６を斜角に又は階段状に貫通するように構成することができる。特に、底部基板６が、互いの上部に挟まれた２つの分離プレート（不図示）を有するように構成される場合、吸引オリフィス３２の階段状及び／又は分岐した構成は、誘電体層４０の表面の吸引経路３６又は溝部の複雑化を低減するために好ましい。
【００５３】
いずれの場合でも、排気空間３４に均一な減圧を確立することができるように吸引経路３６又は溝部を配置することが好ましい。使い捨てカートリッジ１がカートリッジ収容部位２に配置されるとすぐに、ガスケット３３は、カートリッジ収容部位２において使い捨てカートリッジ１の可撓性作業フィルム９、カートリッジ収容部位２の最上面１６、及びガスケット３３によって規定される排気空間３４をシールする。
【００５４】
吸引オリフィス３２は、適切な数の真空ライン３１（不図示）によってデジタルマイクロ流体システム３の真空源３０に直接的に接続することができる。代替的に、吸引オリフィス３２は、真空空間３５に開口するように構成することができ、真空空間３５は、少なくとも１つのカートリッジ収容部位２において電極アレイ５及び／又は底部基板６の下に配置される。好ましくは、真空空間３５は、少なくとも１つの真空ライン３１によってデジタルマイクロ流体システム３の真空源３０に接続される（図６参照）。
【００５５】
図示される又は説明される全ての実施形態では、可撓性作業フィルム９は好ましくは、それぞれ疎水性材料からなる単層又は単一層として構成される。代替的に、可撓性作業フィルム９は、それぞれ非導電性材料からなる単層又は単一層として構成され、可撓性作業フィルム９の上面は、疎水性作業表面１０であるように処理される。好ましい代替的変形例によれば、可撓性作業フィルム９は下層と疎水性上層とを有する積層物として構成され、下層は導電性又は非導電性である。
【００５６】
ガスケット３３は、底部基板６（不図示）又は誘電体層４０（図示）に取り付けられ得る。図６では、誘電体層４０は、電極アレイ５の表面に取り付けられ、酸化、機械的衝撃及び汚染のような他の影響から個別電極８を保護する。図６の代替案として、誘電層４０はまた、使い捨てカートリッジ１のために収容部位２の周りに延在する閉リングとして構成されたガスケット３３を覆い得る。誘電体層４０はさらに、挿入ガイド３９の少なくとも一部を覆ってもよく、使い捨てカートリッジ１の一部を超える又は高さ全体を超えて及び得る（不図示）。
【００５７】
別の代替的実施形態では、使い捨てカートリッジ１は、下面に可撓性作業フィルム９の下面に周囲に沿って取り付けられるガスケット３３を有する。ガスケット３３は従って、可撓性作業フィルム９が吸引オリフィス３２によって吸引されてカートリッジ収容部位２の最上面１６に広がるように使い捨てカートリッジ１が吸引オリフィス３２を備えたデジタルマイクロ流体システム３の電極アレイ５上に配置されるときに、前記疎水性作業表面１０と前記第２疎水性表面１２との間の特定の距離を規定する。
【００５８】
図６の使い捨てカートリッジ１は、プレートとして構成されて一方側に第２疎水性表面１２を有すると共に反対側にピペット操作ガイド１７を有する剛性カバー１１を有する。ここでは、ピペット操作オリフィス２２の周りに円形窪みとして構成されると共に使い捨てカートリッジ１の剛性カバー１１の第２疎水性表面１２の反対側に配置される最小数のピペット操作ガイド１７を表すために１つのピペット操作ガイド１７のみが示されている。この実施形態では、少なくとも１つのピペット操作ガイド１７は、ピペット先端部１８を本質的に垂直に導入する又は引き抜くように構成され、ピペット操作ガイド１７は、対向面２１としてここでは作用するピペット先端部１８の前面によって密封可能である隣接面２０を備えるシール３８を有する肩部２３を有することが好ましい。好ましくは、このようなシール３８は、Ｏリングとして構成され、ネオプレン（登録商標）又はバイトン（登録商標）（共に米国ウィルミントンにあるデュポン社による）から作られる。
【００５９】
特有のピペット操作ガイド１７を有する本発明の使い捨てカートリッジ１は、以下の方法、すなわち、（Ａ）隙間１３に液体部分４を導入する方法、又は（Ｂ）液体部分又は液滴４のサンプルを操作するためのデジタルマイクロ流体システム３で使用するための使い捨てカートリッジ１の隙間１３から液体部分４を引き抜く方法をそれぞれ行うことができる。
【００６０】
方法（Ａ）又は（Ｂ）を実行するために、デジタルマイクロ流体システム３は、カートリッジ収容部位２と、前記カートリッジ収容部位２に配置される電極アレイ５の個別電極８の選択を制御するため且つ電気湿潤によって液体部分又は液滴４を操作するための個別電圧パルスを多数の前記電極８に供給するための中央制御ユニット７とを有する。使い捨てカートリッジ１は、疎水性作業表面１０と、第２疎水性表面１２を備えた剛性カバー１１とを有し、前記疎水性表面１０、１２は互いに対向し、隙間高さ１４を有する隙間１３によって本質的に平行な平面に分離される又は分離可能である。
【００６１】
方法（Ａ）は、
（ａ）使い捨てカートリッジ１をデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２に配置するステップと、
（ｂ）使い捨てカートリッジ１の前記疎水性表面１０、１２間に隙間１３の本質的に均一な高さ１４を提供するステップと、
（ｃ）ある容量の液体をピペット１９の先端部１８に吸引するステップと、
（ｄ）ピペット先端部１８を使い捨てカートリッジ１のピペット操作ガイド１７に挿入するステップであって、前記ピペット操作ガイド１７が剛性カバー１１を通じて及ぶピペット操作オリフィス２２に配置されるステップと、
（ｅ）ピペット操作ガイド１７の隣接面２０をピペット先端部１８の対向面２１と密封して接触させるステップと、
（ｆ）液体部分４を剛性カバー１１のピペット操作オリフィス２２を通じて使い捨てカートリッジ１の隙間１３に分配するステップと、を有する。
【００６２】
方法（Ｂ）は、
（ｍ）ピペット１９の先端部１８を使い捨てカートリッジ１のピペット操作ガイド１７に挿入するステップであって、前記ピペット操作ガイド１７が剛性カバー１１を通じて及ぶピペット操作オリフィス２２に配置されるステップと、
（ｎ）ピペット操作ガイド１７の隣接面２０をピペット先端部１８の対向面２１と密封して接触させるステップと、
（о）液体部分４を使い捨てカートリッジ１の隙間１３からピペット先端部１８に吸引するステップと、
（ｐ）液体部分４を備えたピペット先端部１８を使い捨てカートリッジ１のピペット操作ガイド１７から引き抜くステップと、を有する。
【００６３】
本発明に係る方法（Ａ）又は（Ｂ）の第１実施形態では、使い捨てカートリッジ１が基板６によって支持された電極アレイ５を有し、前記電極アレイ５は疎水性作業表面１０を有することが好ましい。この第１実施形態では、前記使い捨てカートリッジ１がデジタルマイクロ流体システム３の前記カートリッジ収容部位２に配置されるときに前記基板６がデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に接触している背面１５を有することがさらに好ましい。
【００６４】
本発明に係る方法（Ａ）又は（Ｂ）の第２実施形態では、デジタルマイクロ流体システム３がカートリッジ収容部位２に基板６によって支持された電極アレイ５を有することが好ましい。この第２実施形態では、使い捨てカートリッジ１が疎水性作業表面１０を備えた作業フィルム９を有し、前記作業フィルム９がデジタルマイクロ流体システム３のカートリッジ収容部位２の最上面１６に接触している背面１５を有することがさらに好ましい。
【００６５】
方法（Ａ）又は（Ｂ）の第２実施形態では、使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９が可撓性シートとして構成され、隙間１３の本質的に均一な高さ１４を提供するためにデジタルマイクロ流体システム３の真空源３０を使用してカートリッジ収容部位２の最上面１６及び使い捨てカートリッジ１の作業フィルム９の背面１５間の排気空間３４に減圧を確立することによってカートリッジ収容部位２の最上面１６に広がることがさらに好ましい。
【００６６】
方法（Ａ）又は（Ｂ）の第２実施形態では、使い捨てカートリッジ１が、前記隙間１３を密封して囲むと共に使い捨てカートリッジ１の前記疎水性表面１０、１２間に隙間１３の高さ１４を規定するスペーサ２９を有することがさらに好ましい。この方法は、（ｉ）実質的に剛性の作業フィルム９を提供するステップと、（ｉｉ）剛性の作業フィルム９の前記疎水性作業表面１０と前記スペーサ２９を備えた剛性カバー１１の前記第２疎水性表面１２との間に隙間１３の本質的に均一な高さ１４を規定するステップであって、前記スペーサに剛性カバー１１及び剛性作業フィルム９が堅く取り付けられるステップと、を有する。
【００６７】
使い捨てカートリッジ１の隙間１３内の液体部分又は液滴４と、活性化電位に設定された個別電極８との間に直接的及び完全な電気接触がなく、接地電位に設定された導電性材料４３に直接的及び完全な電気接触もないことが好ましい。
【００６８】
使い捨てカートリッジ１は、ピペット操作ガイド１７及びピペット操作オリフィス２２などの敏感な部分を覆う剥離式保護フィルム３７を有し得る。
【００６９】
当業者に合理的であるように見える本明細書で開示される使い捨てカートリッジ１の異なる実施形態の特徴のあらゆる組合せは、本発明の要旨及び範囲に含まれる。
【００７０】
参照符号がそれぞれの場合に特に説明されていないとしても、参照符号はデジタルマイクロ流体システム３、特に本発明の使い捨てカートリッジ１の同様の要素に言及するものである。
【００７１】
本発明に係るデジタルマイクロ流体システム３で使用するための使い捨てカートリッジ１を製造するために、以下の材料及び寸法が特に好ましい。すなわち、サイトップ（Ｃｙｔｏｐ）は、（ＡＧＣケミカルヨーロッパ社による）高い光透過性を有する非晶質フッ素重合体である。マイラー（登録商標）、ネオプレン（登録商標）、テフロン（登録商標）及びバイトン（登録商標）は、米国ウィルミントンにあるデュポン社の登録商標である。
【００７２】
図７は、本発明に係る剛性カバー１１の断面図を示す。剛性カバー１１は、アクセスポートとも呼ばれるピペット操作ガイド１７とピペット操作オリフィス２２とを備えた本体部２４（カートリッジ本体部）を有する。さらに、剛性カバー１１は、分離手段、この実施例では剛性カバー１１に取り付けられたフィルタ４９（濾過装置）を有する。
【００７３】
進行図に対応して、ピペット操作ガイド１７は、本体部２４内に部分的に含まれると共に本体部２４の上面から部分的に突出し、さらにピペット先端部１８を受容するための窪んだ空間を有する。ピペット操作オリフィス２２は、流体がピペット操作ガイド１７からピペット操作オリフィス２２を介して流体室１３に移動可能であるようにピペット操作ガイド１７の底部部分を本体部２４の下面に配置される流体室１３（隙間）と接続する。
【００７４】
フィルタ４９は、流体の少なくとも一部がピペット先端部１８からフィルタ４９を介してピペット操作オリフィス２２に移動可能であるようにピペット操作オリフィス２２に配置される。このようにして、流体は、濾過プロセスの残留物、すなわち濾過流体が流体室１３に入る前に濾過される。
【００７５】
操作中、すなわち流体注入中、流体は、ピペット先端部１８の内部空間からフィルタ４９に移動される。この図７に従った実施例では、流体は、細胞４８を有する液体である。フィルタ４９が細胞４８を阻止し、液体がフィルタ４９を通じて流体室又は隙間１３に入る。
【００７６】
フィルタ４９は、細胞が流体室又は隙間１３に達する前に細胞４８を阻止し、それは、図７において阻止された細胞４８´によって示されている。従って、フィルタ４９は、不要な細胞が流体室又は隙間１３に入ることを防止することによって注入された液体を浄化する。この分離は、細胞４８のサイズに従った分離によって達成される。サイズは、ナノメートルから数百ミクロン、好ましくは数百ナノメートルから数十ミクロン、最も好ましくは１から１０ミクロンの範囲であり得る。この実施例では、フィルタ４９は、規定されたメッシュサイズを有するポリマー（例えばポリビニルジスルホン、ポリテトラフルオロエチレン）を有する。
【００７７】
図８は、図７に従ったカバーの断面図を示すが、分離装置として使用されるリング磁石５１を備えている。リング磁石５１は、ピペット先端部１８を受容するように設計されたピペット操作ガイド１７の上部を囲む。従って、ピペット先端部１８の少なくとも一部がピペット操作ガイド１７内に配置される場合、リング磁石５１はピペット先端部１８内に磁気領域を作り出す。
【００７８】
操作中、すなわち隙間１３への流体注入中、流体は、ピペット先端部１８の上部内部空間から磁気領域に移動される。この図８に従った実施例では、流体は、磁性粒子又は常磁性粒子５０を有する液体である。磁気領域に入った後に、液体は磁気領域を横切ってピペット先端部１８の出口開口部を介してピペット操作オリフィス２２を介して流体室又は隙間１３に進むのに対し、磁性粒子５０はリング磁石５１に引き付けられて固定化されるようになる。
【００７９】
前述した実施例と同様に、リング磁石５１は、磁性粒子５０が流体室又は隙間１３に達する前に磁性粒子５０を捕捉し、それは、図８において捕捉された磁性粒子５０´によって示されている。従って、リング磁石５１は、不要な磁性粒子５０が流体室又は隙間１３に入ることを防止することによって注入された液体を浄化する。この分離は、磁性粒子５０の磁性磁化率又は常磁性磁化率に応じた分離によって達成される。
【００８０】
図９は、図７に従ったカバーの断面図を示すが、分離装置として使用される機能性樹脂５３を備えている。図７のフィルタ４９と同様に、機能性樹脂５３は、流体がピペット先端部１８から機能性樹脂５３を介してピペット操作オリフィス２２に移動可能であるようにピペット操作オリフィス２２に近接して配置される。
【００８１】
操作中、すなわち流体注入中、流体は、ピペット先端部１８の内部空間から機能性樹脂５３に移動される。この実施例では、流体は、例えばタンパク質、アミノ酸、核酸、あるいは、例えば薬物又は薬物代謝産物などの目的分析物として提供され得る生体分子５２を有する液体である。機能性樹脂５３は生体分子５２を捕捉し、液体は機能性樹脂５３を通じて流体室又は隙間１３に入る。
【００８２】
機能性樹脂５３は、生体分子５２が流体室又は隙間１３に達する前に生体分子５２を阻止し、それは、図９において捕捉された粒子５２´によって示されている。従って、機能性樹脂５３は、不要な生体分子５２が流体室又は隙間１３に入ることを防止することによって注入された液体を浄化する。この分離は、生体分子７４の生物学的特性に従った分離（例えば親和性クロマトグラフィー又は免疫沈降）によって達成される。樹脂５３及び／又は生体分子５２は、官能化され得る。
【００８３】
開示された分離手段は、個別に又は任意の組合せで使用され得る。好ましくは、本発明の使い捨てカートリッジ１の剛性カバー１１はさらに、ピペット操作ガイド１７を介して隙間１３に入れられた流体から異なる構成要素４８、５０、５２を分離する分離手段４９、５１、５３を有する。特に、分離手段４９、５１、５３は、構成要素の以下の特性、すなわち生物学的特性、化学的特性及び物理的特性の少なくとも１つに従った分離を提供するように構成される。
【００８４】
枯渇が有用である幾つかの実施例は、以下の通りである。すなわち、
−臨床化学検査を行うために血液サンプルから赤血球を除去する。赤血球の構成要素は、化学的手順又は光学的読出しを妨げる可能性がある。
−赤血球のヘモグロビンがＰＣＲに対する阻害剤として作用するのでサンプルにＰＣＲを行う前に赤血球を除去する。
−科学捜査では、土壌はしばしばＰＣＲ阻害剤を有するのでサンプルの試験を行う前に土壌粒子を除去することが重要である。
−免疫枯渇（例えば、シグマアルドリッチ社からのプロテオプレップ（登録商標）２０血漿免疫枯渇キット）によって、又は検出限界の範囲内に入るように少量のタンパク質の相対濃度を増加させるためにヒト血漿などのサンプルから磁気ビーズ（ライフテクノロジース社からのダイナビーズ（登録商標）プロテインＡ又はＧ）を用いて免疫沈降によって多量のタンパク質を除去する。
−サンプルからの免疫枯渇又は免疫沈降によって多量のタンパク質を除去し、質量分析計におけるデータ解析を簡素化する。
−免疫枯渇又は免疫沈降によってサンプルから標的分子を除去し、複雑な混合物（血清、細胞溶解物、均質化組織又は馴化培地など）における枯渇化合物の効果を評価する。
【００８５】
磁石の実際の配置に関しては、ピペット先端部上に又はピペット先端部下に（共に不図示）、あるいはカートリッジ１（図示されるように、図８参照）上に直接的に置くことができる。
【００８６】
【表１】
2017523412.tif 000003
2017523412.tif 000004
【符号の説明】
【００８７】
１  使い捨てカートリッジ
２  カートリッジ収容部位
３  デジタルマイクロ流体システム
４  液体部分又は液滴
５  電極アレイ
６  基板、底部基板
７  中央制御ユニット
８  電極アレイの個別電極
９  作業フィルム
１０  疎水性作業表面
１１  剛性カバー
１２  剛性カバーの第２疎水性表面
１３  隙間
１４  隙間高さ
１５  作業フィルムの背面
１６  カートリッジ収容部位の最上面
１７  ピペット操作ガイド
１８  ピペットの先端部、ピペット先端部
１９  ピペット
２０  ピペット操作ガイドの隣接面
２１  ピペット先端部の対向面
２２  剛性カバー、ピペット操作ガイドのピペット操作オリフィス
２３  ピペット操作ガイドの肩部
２４  剛性カバーの本体部
２５  剛性カバーの補強バー
２６  剛性カバーのオイル装填ポート
２７  剛性カバー、オイル装填ポートのオイル装填オリフィス
２８  剛性カバーの方向付け縁部
２９  スペーサ
３０  真空源
３１  真空ライン
３２  吸引オリフィス
３３  ガスケット
３４  排気空間
３５  真空空間
３６  吸引経路
３７  剥離式保護フィルム
３８  シール
３９  挿入ガイド
４０  誘電体層
４１  疎水性層
４２  充填流体、オイル
４３  導電性材料
４４  ピペット操作軸
４５  剛性カバーの空き領域
４６  デジタルマイクロ流体システムのクランプ手段
４７  滴下器具
４８  細胞
４８´  阻止された細胞
４９  フィルタ
５０  磁性粒子
５０´  捕捉磁性粒子
５１  磁石、リング磁石
５２  生体分子、粒子、目的分析物
５２´  捕捉生体分子、粒子、目的分析物
５３  捕捉樹脂、官能化樹脂
【図１】
2017523412.tif 000005
【図２】
2017523412.tif 000006
【図３】
2017523412.tif 000007
【図４】
2017523412.tif 000008
【図５】
2017523412.tif 000009
【図６】
2017523412.tif 000010
【図７】
2017523412.tif 000011
【図８】
2017523412.tif 000012
【図９】
2017523412.tif 000013
【国際調査報告】
2017523412.tif 000014
2017523412.tif 000015
2017523412.tif 000016