JP2001517794A

JP2001517794A - キャピラリ電気フロー装置および方法

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Publication number: JP2001517794A
Application number: JP2000513135A
Authority: JP
Inventors: オブボーンソン，トーレイフ; エム．マコーミック，ランディー; エス．ソーン，デビット
Original assignee: アクレイラバイオサイエンシズ，インコーポレイティド
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2001-10-09
Also published as: EP1019712A4; EP1019712A1; WO1999015888A1; AU753307B2; CA2301592A1; AU9472198A

Abstract

(57)【要約】本発明は、ミクロ流体的プロセスを実施するための装置に関する。その装置は、統合化された第１および第２のプレート（１００、１１０）を含む。第１のプレート（１００）は、試料容器のアレイから複数の試料を受け取り、その試料を分配するための試料受取要素（１０２）のアレイを含む。第２のプレート（１１０）は、ミクロ流体的プロセスを実施するためのキャビティ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを含む。試料のアレイを処理するための方法も開示されている。試料ウェルのアレイ中の個々の試料の少なくとも一部は、ミクロ流体的ネットワークのアレイと統合化された流体連通にある試料受取要素の対応するアレイにより、キャビティ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに同時に移動される。試料は次いで処理される。ミクロ流体的プロセスを実施するための装置も開示されており、その装置は、ミクロ流体的プロセスを実施するためのキャビティ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを含む。このような装置の複数は、連続的シート上に存在できる。本発明は、更に、上記した装置を含む、ミクロ流体的プロセスを実施するためのキットをも含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景発明の分野本発明は、一般に、生体分子の分離、特にキャピラリ電気泳動による分離およ
びこのような生体分子を検出するためのキャピラリ電気泳動の使用の分野等にお
ける試料の受取および分配に関する。

【０００２】化学、バイオサイエンス、生医学的および製薬工業を含む技術ベースのビジネ
ス部門の範囲内において、少量の試料および試薬を用いて、多数の化学および生
化学の反応を迅速且つ高信頼性で行う能力の開発は、ますます望ましいものとな
って来ている。手動で大規模なスクリーニング・プログラムを行うことは、例え
ば非常に時間のかかることがある可能性があり、その分析のカギとなる試料また
は成分が非常に少量しか入手可能でなく、または成分が非常に高価な場合には、
完全に実行不可能となりえる。

【０００３】したがって、かなりの資源が、高いスループットの化学合成、スクリーニング
、および分析の方法の開発に向けられて来た。その後、かなりの技術が、このよ
うな努力からある程度出現した。自動化ラボラトリーワークステーションは、過
去の１０年間にわたってかなり医薬品発見とゲノミクスの進歩に寄与して来た。
例えば、米国特許第５，１０４，６２１５号および第５，３５６，５２５号（ベ
ックマン・インスツルメント）を参照のこと。より具体的には、高スループット
スクリーニング（ＡＳ）方法を可能にするための実際的に有用な手段を提供する
に際して、ロボティックス技術が主要な役割を果たして来た。米国特許第４，９
６５，０４９号が参照可能である。

【０００４】オートメーション技術の出現に加えて、最近の１０年間には重要な細胞プロセ
スの科学的な理解における飛躍的な進歩が見られ、そして、これは薬発見におけ
る合理的に設計されたアプローチをもたらした。更に、分子遺伝学および組換え
ＤＮＡ技術の応用、米国特許第４，２３７，２２４号（コーエンおよびボイヤー
）は、新しい薬のためのターゲットとしての見込みを示すタンパク質をコード化
する多くの遺伝子の単離をもたらした。一旦ターゲット遺伝子が同定されると、
組換え型タンパク質は、異種的に哺乳動物組織培養細胞、昆虫細胞、バクテリア
および／又は酵母において発現可能となる。

【０００５】分子クローニングの方法技術を使用する利点は、数多い。しばしば、レセプタ
ーおよび酵素は、代替形、サブタイプまたはイソ型で存在する。クローン化され
たターゲットを用いることは、主要なスクリーンをその病気に適切なサブタイプ
に集中させる。アゴニストまたはアンタゴニストが同定可能となり、およびそれ
らの選択性を、他の既知のサブタイプに対してテストすることができる。このよ
うなクローン化された遺伝子の有効性および対応する発現系は、特異的で、高感
度で、しばしば自動化可能な新しいタイプのスクリーンを創出可能とした。

【０００６】生物学における科学的および技術的な進歩と調和して、高度に並列的な化学合
成の革新的な方法が出現した。数１０年間の間に、プロトタイプ的なリード化合
物に対する合成類似体の調製が、薬発見の確立した方法となった。天然物は、通
常は土壌微生物から単離され、多様な条件下で培養された。現在、天然物の単離
のために製薬工業によって使用された生物のスペクトルは、放線菌および菌類か
ら、植物、海洋性生物および昆虫を含むように拡張された。

【０００７】最近の５年の間に、組合せ的（combinatorial ）なライブラリーをつくる化学
は、高度に増加された数の合成化合物をテストのために利用可能にした。より具
体的には、数千から数万ないし数十万の小さい分子が、迅速に且つ経済的に合成
可能である。例えば、組合せ化学の特許（米国特許第５，２５２，７４３号（Af
fymax Technologoies N.V.社）を参照。このように、組合せのライブラリーは、
天然物スクリーニングを通してリード化合物を同定することに基づく、より伝統
的な薬発見プログラムから入手可能な多数の合成化合物を、ある程度補う。

【０００８】１９６０年代に元々は免疫診断的な応用のために開発された競合的結合アッセ
イは、レセプター−リガント相互作用を定量的に特徴づけるために一般に使用さ
れ続けている。分光測光法および蛍光測定法に基づく生物分析的アッセイの開発
における進歩にもかかわらず、放射性標識されたリガントは製薬ＨＴＳ応用にお
いて未だ一般に使用されている。非同位体的なマーカーが、放射性化合物に比べ
て、環境的によりきれいで、より安全で、より高価でなくて一般に用いるのがよ
り簡単である見込みはあるが、感度の限界がこれらの新しい方法の普及を妨げて
来た。競合アッセイの他の主要な不利は、とりわけ、そのスクリーンを行うため
に洗浄工程が必要なことである。

【０００９】数年前に、シンチレーション近接アッセイがAmershamによって導入され、米国
特許第４，２７１，１３９号および４，３８２，０７４号においても、上記の不
均一アッセイ技術において必要とされた洗浄工程を回避する手段として議論され
ている。遊離リガントからの結合リガントの分離を必要としない、この新しい均
一アッセイ技術は、アクセプター分子（例えばターゲットレセプター）でシンチ
レーション用（scintillant ）ビーズをコーティングすることに基づく。

【００１０】このテーマの他のバリエーションは、放射活性の使用を避けて、特に高いスル
ープットのアッセイに有用である。この修正は、時間分解された蛍光定量法にお
けるランタニドキレートの使用を含む。この特定の均一アッセイ技術の面は、米
国特許第５，６３７，５０９号において議論されている。この特定の技術は、エ
ネルギー吸収性の分子（アロフィコシアニン（allophycocyanin ；ＡＰＣ））と
の組合せにおけるランタニドキレートユーロピウム−クリプテートのユニーク
な性質を利用する。

【００１１】ロボット技術に基づく高スループットのツールが、それらの治療的な潜在的可
能性のためのリード分子を同定する目的で、化合物スクリーニングライブラリー
のために現在ルーチンに用いられている。その後、かなりの技術が出現した。例
えば、与えられたターゲットに結合するリガントを特徴づけるための「PerSepti
ve BioSystems 」のスクリーニング方法は、種々の分離技術を使用し、ＰＣＴ出
願ＷＯ９７／０１７５５中に記述されたファイラーである。他の関連する方法
は、米国特許第５，５８５，２７７号（Scriptgen Pharmaceuticals)に記述され
ている。

【００１２】ＤＮＡ合成および配列決定のための高度に並列的で自動化された方法も、現在
まで、ヒトのゲノムプロジェクトの成功にかなり寄与した。ＤＮＡ合成機器につ
いては、例えば、ＰＥ／Applied Biosystems（ＡＢＩ）、Perseptive BioSystem
s 、Pharmacia Biotech およびベックマンインスツルメンツを参照のこと。Ｄ
ＮＡ配列決定については、例えば、ＡＢＩおよびLicor を参照のこと。加えて、
米国特許第５，４５５，００８号を参照のこと。関連する発明については、米国
特許第５，５８９，３３０号で記述されているＤＮＡ分析のためのGenzyme Corp
oration のＨＴＳ法を参照のこと。ハイブリッド化による配列決定については、
ＰＣＴＷＯ８９／１０９７７号（Southern）、Affymetrix（米国特許第５，５
９９，６９５号、および５，６３１，７３４号）、および米国特許第５，２０２
，２３１号（Drmanac ほか）を参照のこと。

【００１３】コンピュータ化されたデータ処理および分析システムも、多数のライフサイエ
ンス研究および開発応用のための高スループット機器の商業的な利用可能性とと
もに出現した。データベースおよびデータ管理ソフトウェアを含む商業的なソフ
トウェアは、発生した大量のデータを効率的に処理するためにルーチンとなった
。バイオインフォーマティックスが、重要な分野として出現した。

【００１４】コンビナトリアル化学における進歩との組み合わせで、上記で概説された分子
および細胞生物学における開発とともに、スクリーニングにおいて利用可能なタ
ーゲットおよび化合物の数における指数関数的な増加を生じた。加えて、多くの
新しい遺伝子およびそれらの発現されたタンパク質が、ヒトゲノムプロジェクト
によって同定されるであろうし、したがって医薬品発見のための新しいターゲッ
トのプールは著しく拡大されるであろう。その後、医薬品およびゲノミクススク
リーニング応用のためのより効率的な超高スループットの方法および機器の開発
における前例がない利益が生じた。

【００１５】最近の並列的技術の開発において、マイクロエレクロニクス産業から借りたフ
ォトリソグラフィーおよび他のウェハ加工技術を含む半導体プロセッシング方法
を使用する化学分析システムの小形化が注目を集め、そして急速に進歩している
。いわゆる「ラボチップ（lab-tip ）」技術は、ミクロ流体的（microfluidic）
ベースのカセットのオンボードで、行われるべき試料調製および分析を可能にす
る。キャピラリ寸法のマイクロチャネルで囲まれた相互連結ネットワークを通し
て動く流体が、動電学的（electrokinetic）輸送方法を用いて可能である。

【００１６】分析装置の形で具体化されたミクロ流体技術の応用は、製薬の高スループット
スクリーニングのために多くの魅力的な特徴を有する。小形化の利点は、試料お
よび試薬の両方の低消費量およびシステムの携帯性に加えて、顕著に増大された
スループットおよび低減したコストを含む。ミクロ流体学およびラボラトリーオ
ートメーションにおけるこれらの開発の実行は、ライフサイエンス研究および開
発における進歩に貢献するために、将来大いに有望である。

【００１７】それにもかかわらず、９６−ウェルのミクロタイタープレートは、小形化およ
びミクロ流体学の最近の進歩にもかかわらず、バイオ分析的なアッセイを行うた
めの製薬工業のスタンダードであったし、未だにそうである。莫大な数の合成ラ
イブラリーが特定のマルチウェル形式を用いて生成されて来たし、生成され続け
ているため、ミクロタイタープレートはその産業内でゆるぎないままである。

【００１８】薬発見およびゲノミクスの応用のための自動ワークステーションは、ミクロ流
体的な既存のロボット技術に基づく高スループットのミクロタイタープレート処
理およびアッセイシステムに、ミクロ流体的なマルチアッセイカードを組み込む
ことができない。したがって、ミクロ流体的な技術が進歩するにつれて、マルチ
ウェルプレートとミクロアッセイカセットとの間の流体移送を可能にする新しい
方法は有益である。現在、このようなミクロ流体的なハイブリッド装置を制限し
ている重大なファクターは、２つのシステムの異種の寸法間の再現性ある流体連
通（communication ）のための手段である。より具体的には、自動ワークステー
ションにおいて現在用いられている既存のロボット技術に基づく方法と、ミクロ
流体技術との統合が、用いられる試料の体積サイズにおける差違によって抑制さ
れている。これらの理由のために、マイクロスケール上の試料処理および分配等
の共通の多重的ラボ作業のための新しい自動化された方法が必要である。

【００１９】キャピラリベースの分離は、種々の被検体種の分析のために広く用いられてい
る。全て動電学的駆動の分離に基づく多数のサブ技術が、開発されて来た。キャ
ピラリ電気泳動は、これらの技術のよりポピュラーものの１つであって、キャピ
ラリゾーン電気泳動、キャピラリゲル電気泳動、キャピラリ等電点電気泳動（is
oelectric focusing）、キャピラリ等速電気泳動, およびミセル動電学クロマトグラフィー等の多数の関連する分離技術を包含する
と考えることができる。この出願を通して用いられる文脈における語句「キャピ
ラリ電気泳動」は、上記の動電学的な分離サブ技術のいずれかおよび全てに言及
するために用いられている。

【００２０】電気泳動は、実効電荷を有する分子が電界の影響で下で媒体を通して移動する
分離プロセスである。伝統的に、スラブゲル電気泳動が、遺伝的物質の分析にお
いて広く用いられたツールであった。例えばG.L.Trainor 、Anal.Chem.（１９９
０）６２：４ｌ８〜２６を参照のこと。キャピラリ電気泳動は、単純な原子イオンから大きいＤＮＡフラグメントに至
る広範囲の分子に適用可能な強力な分離技術として出現した。特に、ＤＮＡ配列
決定を含む生体分子の分析のために、キャピラリ電気泳動はスラブ電気泳動に対
する魅力的な選択肢とになった。例えば、Ｙ．Babaら、 Trends in Anal. Chem.
（１９９２）１１：２８０〜２８７を参照のこと。これは一般的には、キャピラ
リの小さいサイズが、印加された電位に伴うジュール加熱を顕著に低減するため
である。更に、キャピラリ電気泳動は、より少ない試料しか必要とせず、スラブ
ゲルと比べて、より迅速により良好な分離を与える。

【００２１】現在、化学および生物学（特に分子生物学）における洗練された実験は、多数
の試料を評価することを含む。例えば、遺伝子のＤＮＡ配列決定は、時間を消費
し、且つ労働集約的である。ヒトゲノムのマッピングにおいて、研究者は毎日ベ
ースで多数の試料を処理することができなければならない。もしキャピラリ電気
泳動が、同時に多数のキャピラリ上で実施およびモニター（すなわち多重化され
る）できるならば、このようなプロジェクトのためのコストと労働は、かなり減
らすことが可能となる。多数のレーンを有するスラブゲルにおいてＤＮＡを配列
決定するために多重化を達成することが試みられた。しかしながら、スラブゲル
は、高い程度の多重化およびオートメーションに容易に適用できない。

【００２２】困難性は、大きい面積上に均一なゲルを調製すること、ゲル対ゲルの再現性を
維持すること、および試料ウェルにローディングすることにある。更に、分離媒
体の大きい物理的なサイズ、均一な冷却の必要性、大量の媒体、緩衝液および試
料、ヌクレオチド配列の拡張された読み取りのための長く続く作動時間の結果、
困難が生ずる。キャピラリ電気泳動が高度に多重化され、且つ多数のキャピラリ
が並列的に作動されない限り、キャピラリ電気泳動の利点は、人間のゲノム配列
を決定するために必要とされる時間を短くして、相当な改良を与えることができ
ない。

【００２３】キャピラリ電気泳動は、それをこの応用に適合させるようにするいくつかの特
性を有する。レーン当たりのジュール加熱の相当な低減は、全面的な冷却および
電気的要件を、より処理可能な範囲にする。より小さい試料サイズのため、レー
ン当たりの材料のコストは低減される。低減されたバンド寸法は、レーザー光線
による励起に、並びにフォーカスされたブロードバンド源に、およびアレイ検出
器または離散的なスポット検出器上への画像化のために理想的である。このよう
な小さいバンドへの被検体の濃度は、高い感度を生じる。電気移動注入の使用、
すなわち電界によってその試料をそのキャピラリに適用することは、小さなバン
ド拡散、最小の試料消費および少ない労働で、再現性ある試料導入を与える。

【００２４】キャピラリ電気泳動におけるターゲット種を検出するために用いられる技術の
うち、レーザー励起蛍光の検出は、現在まで最も低い検出限界を与えた。したが
って、蛍光検出は、キャピラリ電気泳動における種々の分析（特に巨大分子）の
検出のために用いられた。電気泳動システムにおいて一を越えるキャピラリを同
時に実施する試みはあったが、キャピラリの数が非常に少なかった。例えば、Ｓ
．Takahashi ら、キャピラリ電気泳動シンポジウムの会報（１９９２年１２月）
は、ＤＮＡフラグメント試料が蛍光を引き起こすレーザー照射によって分析され
たマルチキャピラリ電気泳動システムに言及した。しかしながら、この方法は、
ほんの数キャピラリへのカップリングを許容する程度の比較的低い程度のフォー
カス（大きい焦点のスポット）に依存している。したがって、この方法は、多数
のキャピラリに適用することができなかった。この方法は、大きい光線のために
、比較的低い強度となり、したがって低い感度にもなる。更に、１つのキャピラ
リにおける検出は、隣接のキャピラリにおける光吸収によって影響される可能性
があり、隣接のキャピラリ間のクロストークのために正確性に影響を及ぼす。

【００２５】レーザー励起した蛍光分析検出を与え、１つのレーザー光線および１つの光電
子増倍管への共焦点照射幾何学をカップリングすることによって、最高２４まで
の一組のキャピラリにおける並列的なＤＮＡ配列決定動作を実行させる試みがな
された。例えばX.C.Huang ら、Anal. Chem. （１９９２）６４：９６７〜９７２
およびAnal. Chem. （１９９２）６４：２１４９〜２１５４を参照のこと。更に
は、米国特許第５，２７４，２４０号をも参照のこと。しかしながら、観測は一
度に１つのキャピラリになされ、およびキャピラリ束はその励起／検出領域を横
切って２０ｍｍ／ｓｅｅで機械ステージによって移送される。

【００２６】極めて多数のキャピラリへのその使用を制限する、共焦点励起スキームに内在
的な特徴がある。データ収集がシークエンシャルであって真に並列的ではないた
め、最終的な配列決定速度は、一般に、適切な信号対雑音比のためのＤＮＡバン
ド当たりに必要とされる観測時間によって決定される。更に、移送ステージの使
用は、大きいキャピラリのアレイに対しては問題となる可能性がある。移送運動
の必要性のために、サイクリング量、およびしたがってキャピラリ屈曲げが、当
然にアレイにおける数とともに増加する。そのキャピラリ屈曲は、その分離効率
におけるロスを生ずる可能性があることが示された。これは、ゲルおよびマルチ
パス効果における変形に帰される。高感度のレーザー励起蛍光検出は、キャピラ
リの小さい内径および迷光の識別との効率的なカップリングを与えるために、励
起および光収集における注意深いアラインメントをも必要とする。キャピラリの
移送運動は、このように、共焦点パラメーター（約２５~ ｍ）オーダーに安定性
を維持しなければならず、そうでなければ、光源および光検出器に関してのキャ
ピラリのミスアラインメントのために、円筒形のキャピラリ壁はその空間的に選
ばれた像をゆがめるであろう。加えて、長いキャピラリは、遅い分離、ファウル
を容易に与え、しかも置き換えるのが難しい。以前の開示 Young らへの米国特許第５，３２４，４０１号は、キャピラリに挿入された光
ファイバーを通して励起光が導入される多重化されたキャピラリ電気泳動システ
ムを記述している。このシステムにおいて、そのキャピラリが読み取りされる際
にキャピラリはその場、すなわち緩衝液中にある。

【００２７】米国特許第５，３３２，４８０号（Datta ら）は、連続バッチ電気泳動のため
の多数キャピラリ電気泳動装置を記述している米国特許第５，２７７，７８０号（Kambara ）は、ＤＮＡ試料等の試料をテス
トウェルのアレイ中で測定するためのキャピラリ二次元のアレイととみに使用す
るための、二次元的キャピラリ電気泳動装置を記述している。

【００２８】米国特許５，４１３，６８６号（Klein およびMiller）は、その装置内に配置
された緩衝液の供給源から、キャピラリおよび関連する緩衝液リザーバを洗い流
し、および満たすために有用な機器的アナライザー内に、多数の個々の分離キャ
ピラリが取り付けられた、マルチチャンネル自動化キャピラリ電気泳動アナライ
ザーを記述している。

【００２９】米国特許第５，４３９，５７８号（Dovichi およびZhang ）は、シース流れキ
ュベット中で終わる分離キャピラリのアレイに基づく、多数キャピラリの生化学
アナライザー記述している。シース流れキュベットの使用は、検出ゾーンから散
乱された放射の大きさを低減することによって、被検体バンドの検出を容易にす
る。

【００３０】米国特許第５，３３８，４２７号（Shartle ら）は、電極としての電気伝導性
のフィルムを有するシングル使用のキャピラリカートリッジであって、そのシス
テムは、多重化されたサンプリング、試料処理および電気泳動を与えないものを
記述している。米国特許第５，０９１，６５２号（Mathies ら）および第４，６７５，３００
号（Zareら）は、キャピラリ中の試料を検出する手段を記述している。

【００３１】米国特許第５，３７２，６９５号（Demorest）は、固定（fix ）キャピラリス
キャナーシステムに有用な試薬をデリバリーするためのシステムを記述している
。キャピラリ電気泳動のための試料処理の多くの例が知られている。例えば、米
国特許第５，２８６，６５２号におけるJames 、および米国特許第５，１７１，
５３１号におけるChristiansonは、シーケンシャルな一連の分析のために、１つ
の分離キャピラリに１つの試料バイアルを与えることに基づく。

【００３２】米国特許第５，３５６，５２５号のGoodale は、試料注入プロセスのための７
つのキャピラリのアレイに、試料の７つのバイアルのトレーを与えるための装置
を記述している。米国特許第５，１２０，４１４号のCarsonは、多孔質膜内に含まれた試料の、
キャピラリ電気泳動装置上への注入を記述している。そのキャピラリ端は、その
キャピラリへの試料導入を行うために、多孔質膜と密に接触していなければなら
ない。これに対して、本発明は、液体処理システムと統合化されたフレーム内に
マウントされた短い使い捨てのキャピラリを提供する。このシステムは、キャピ
ラリ電気泳動に対する迅速な多重化されたアプローチを可能とする。

【００３３】統合化された膜を有する多数のマルチウェル装置が知られている（例えば、米
国特許第５，０４３，２１５号のMann、米国特許第４，９２７，６０４号のMatt
his 、米国特許第５，１０８，７０４号のBowers、米国特許第５，２１９，５２
８号のClark ）。これらの装置の多くはベースユニットに取り付けられ、減圧に
されて、濾過のために膜を通して試料を引くことを可能とする。

【００３４】マルチチャネルピペット等のマルチチャンネル計量装置の多数の例が、知られ
ている。１つの例は、米国特許第４，９２５，６２９号のSchramm による装置中
に記述されており、それはマルチワエルプレートから、またはそれへ、試料ない
し試薬を計量するための８−チャネルのピペットを利用している。第２の例は、
米国特許第４，６２６，５０９号のLyman によって記述された９６−チャネルの
ピペット装置である。これらの装置は、サンプリング／計量工程において液体を
引いたり追い出したりするための対応するシリンダーにおけるポジティブ変位プ
ランジャーを用いている。

【００３５】米国特許第５，２１３，７６６号のFlesher は、共通の平面からはずれて変形
し得るフレキシブルな「フィンガー」を含む９６−チャネルの装置を記述してい
る。個々の「フィンガー」は、いくつかのメカニズムの１つによって試料の小さ
い部分を得るために、マルチウェルプレートのウェル内に偏向することができる
。

【００３６】米国特許第４，６７５，３００号のZareらは、キャピラリ電気泳動によって、
遺伝物質およびタンパク質等の巨大分子う検出するための蛍光アッセイ方法を議
論している。米国特許第５，００６，２１０号のYeung らは、タンパク質、アミノ酸および
遺伝物質を含む巨大分子の間接的なレーザー誘起蛍光検出を有するキャピラリゾ
ーン電気泳動のためのシステムを提示する。これらのシステムは、一般に、１つ
のキャピラリだけを含む。

【００３７】流体デリバリーシステム用の導管プレートのための米国特許第５，１８６，１
４８号、および流体デリバリーシステムのためのラミネート導管プレートのため
の５，３２８，８８９号は、両方ともMillipore Corp. に発行された。米国特許５，４６３，９１０号は、多機能のアスピレート装置を開示している
（AVL Scientific Corp.）。

【００３８】米国特許第５，３８４，０９３号は、液体試料をアスピレートし、放出するた
めの装置を議論する（Toa Medical Electronics 社）。米国特許第５，５２５，３０２号は、同時に複数の試料を移すための方法およ
び装置を開示する。マルチウェルプレートは、１９９７年５月１日に発行されたＰＣＴＷＯ９７
／１５３９４号に開示されている（SmithKline Beecham Corporatoin) 。ウェル
は、その上部に大きい開口を、基部に小さいノズルホールを有する。圧力パルス
のための時間を選ぶことによって、ウェル内の体積の正確な量が分配されるよう
に、圧力パルスが表面に印加されるとき、液体のジェットが発せられるように、
その開口は選ばれる。発明の概要本発明の１つの面は、ミクロ流体的プロセスを実施する装置にに関する。その
装置は、統合化された第１および第２のプレートを含む。第１のプレートは、試
料容器のアレイからの複数の試料を受け取り、および／又は分配する試料受取要
素のアレイを含む。第２のプレートは、ミクロ流体的なプロセスを実施するキャ
ビティ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを含む。

【００３９】他の面において、ミクロ流体的なプロセスを実施するための装置は、試料ウェ
ルのアレイから複数の試料を受け取りおよび／又は分配することに適合させた、
試料受取要素のアレイを含む第１のプレートを含む。その装置は、前記第１のプ
レートと統合化された第２のプレートをも含む。第２のプレートは、ミクロ流体
的なプロセスを実施するキャビティ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワ
ークの平面状アレイを含む。個々のミクロ流体的ネットワークは、前記第１のプ
レートの対応する試料受取要素との流体連通に適合されている。

【００４０】本発明の他の面は、試料のアレイを処理する方法である。試料ウェルのアレイ
の個々の試料の少なくとも一部は、前記第１のプレートの対応する試料受取要素
との流体連通に適合された試料受取要素の対応するアレイによって、キャビティ
構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに、同時に移
動される。それらの試料は、次いで処理される。

【００４１】本発明の他の面は、試料のアレイを処理する方法である。試料ウェルのアレイ
の個々の試料の少なくとも一部は、試料受取要素の対応するアレイに同時に移動
される。個々の試料の少なくとも一部が、対応する試料受取要素との流体連通に
適合した、ミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに同時に移動される。そ
れらの試料は、次いで処理される。

【００４２】本発明の他の面は、試料のアレイを処理する方法である。この態様においては
、試料ウェルのアレイの個々の試料の少なくとも一部は、試料ウェルのアレイか
ら複数の試料を受け取るために適合した、試料受取要素のアレイを含む第１のプ
レートの一部である、試料受取要素の対応するアレイに同時に移動する。試料受
取要素からの、個々の試料の少なくとも一部は、前記第１のプレートと統合化さ
れた第２のプレートの一部である、ミクロ流体的ネットワークの対応するアレイ
に同時に移動される。第２のプレートは、ミクロ流体的プロセスを行うためのキ
ャビティ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを含む
。ミクロ流体的ネットワークの個々は、対応する試料受取要素との流体連通に適
合されている。それらの試料は、次いで処理される。

【００４３】本発明の他の面は、試料を処理するためのキットを含む。そのキットは、上記
した装置と、その装置内の試薬以外の、試料を処理するための試薬を含む。本発明の他の面は、キャピラリ電気泳動により試料容器のアレイ中の試料のア
レイを分析する方法である。試料容器のアレイ中の試料が与えられる。試料容器
のアレイ中の個々の試料の少くとも一部は、キャピラリ電気泳移動カラムの対応
するアレイに同時に移動される。移動された試料の分離は、キャピラリ電気泳動
によって同時に実施される。キャピラリ電気泳動分離は、次いで分析される。

【００４４】本発明の他の面は、キャピラリ電気泳動により試料容器のアレイ中の試料のア
レイを分析する方法である。試料容器中の試料のアレイから試料の部分のアレイ
が同時に得られる。その試料のアレイは、同時に処理されて、処理された試料の
アレイを与える。その処理された試料のアレイは、キャピラリ電気泳動のために
、キャピラリ電気泳移動カラムのアレイに同時に移動される。キャピラリ電気泳
移動カラムのアレイ上で、同時にキャピラリ電気泳動が実施され、それらのカラ
ムが分析される。

【００４５】本発明は、以下を含む多数の試料の多重的キャピラリ電気泳動のためのシステ
ムを含む：（ａ）試料容器中の試料のアレイから、試料の部分のアレイを得る手段；（ｂ）上記手段（ａ）との組合せで、それらの試料のアレイを同時に処理して
、処理された試料のアレイを与え、処理された試料のアレイをキャピラリ電気泳
移動に供する手段；（ｃ）処理された試料のアレイを、キャピラリ電気泳動カラムのアレイに同時
に移動させる手段；（ｄ）（ｃ）からのキャピラリ電気泳動カラムのアレイに対して、同時にキャ
ピラリ電気泳動を実施する手段；および（ｅ）（ｄ）からのキャピラリ電気泳動カラム分離を分析する手段。

【００４６】本発明の他の面は、ミクロ流体的なプロセスを実施するための装置であって、
その装置は、ミクロ流体的なプロセスを実施するためのキャビティ構造およびチ
ャネルのミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを有する平面状基板を含む。本発明の他の面は、試料のアレイを固定（securing）する方法である。マルチ
ウェルプレートの試料ウェルのアレイ中の個々試料の少くとも一部は、試料受取
要素の対応するアレイに、同時に移動される。試料受取要素からの個々の試料の
少くとも一部は、試料処理ウェルの対応するアレイに同時に移動される。

【００４７】本発明の他の面は、試料のアレイを固定にする方法である。マルチウェルプレ
ートの試料ウェルのアレイの個々の試料少くとも一部は、試料受取要素の対応す
るアレイに、同時に移動される。試料受取要素からの個々の試料の少くとも一部
は、試料処理ウェルの対応するアレイに同時に移動される。電界の印加または圧
力の印加によって、個々の試料のその部分は、前記試料受取要素から排出される
。

【００４８】本発明の他の面は、以下を含む、試料のアレイを処理する方法である：（ａ）試料ウェルのアレイ中の個々の試料の少なくとも一部を、試料受取要素
の対応するアレイに同時に移動し、（ｂ）前記試料受取要素からの個々の試料の少くとも一部を、前記試料受取要
素と統合化された流体連通にあるミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに
同時に移動し、電界の印加または圧力の印加によって、その部分を前記試料受取
要素から排出させ、および（ｃ）試料の前記アレイを処理する。具体的な態様の説明本発明は、試料容器のアレイから試料受取要素のアレイへ同時に試料を移すた
めの、その試料受取要素のアレイから相互接続されたキャピラリ寸法のキャビテ
ィ構造およびチャネルのミクロ流体的ネットワークの平面アレイへ同時に試料を
移すための、およびミクロ流体的な処理を同時に行うための方法および装置を包
含する。同時移送は、そのアレイの全てまたは部分から、そのミクロ流体的ネッ
トワークの対応する部分に対してであることができることに留意すべきである。
複数の濃縮トレンチ、複数の反応チャンバ、および複数の検出ゾーンの小型化さ
れたシステムは、試料調製、インキュベーション、電気泳動的な分離および分析
を含む平面状基板に、多重的なラボラトリープロセスを「オンボード」で統合す
ることを可能とする。

【００４９】本発明は、それが試料のアレイの同時サンプリング、同時の試料処理および試
料のアレイの電気泳動への提供、提供された試料のアレイのキャピラリのアレイ
への同時移送、およびキャピラリカラムにおけるそれらの試料の同時処理を与え
る点で、ミクロ流体的技術における公知の方法と異なる。本発明は、従来のミクロ電気泳動法等のミクロ流体技術に対して、多くの利点
を有する。ミクロ流体的なプロセスを実施するための時間は、電気泳動等の従来
の技術より遙かに短い。従来のゲル上の分離は手動集約的であるが、本発明は残
っている処理が自動的であるため、試料導入を必要とするだけである。本発明の
システムは、並列的な確認を行うであろう。本発明のシステムは、典型的には、
標準的な電気泳動において用いられる試料の量の１〜５％を必要とするのみであ
る。本発明のシステムは、従来の電気泳動と比べて、遙かにより単純なフォーマ
ットで、遙かに短い時間で定量的な測定を行うことができる。反応が液相内であ
るため、本発明のシステムは、より大きい速度、より高い特異性、およびより少
ないバックグランド生化学ノイズを与えて、定量は何時間もの代わりに、数十分
で達成される。本発明のシステムは、試料の少ない量を必要とするだけである。
試薬リザーバは、０．０１〜１００μｌ、より典型的に０．１〜１０μｌの範囲
の容積を有することができる。試料が一旦そのリザーバから引き出されると、ミ
クロチャネルを通って移送される試料体積は、１〜１０００ナノリットル、より
典型的には１０〜１００ナノリットルの範囲である。個々のミクロ注入された反
応または分離プラグのために引き出される試料の体積は、０．０１〜１０ナノリ
ットル、より典型的には０．１〜１ナノリットルである。

【００５０】これらの利点の多くは、イムノアッセイ、全ＤＮＡ決定およびＤＮＡハイブリ
ッド化を含むＤＮＡ結合アッセイ、全細胞アッセイを含むレセプターリガント競
合結合アッセイ、その他等の種々のアッセイにおいて達成することができる。共
通の試薬を、例えば、９６−ウェルまたはマルチウェルプレートにおける多数の
試料に加えて、混合し、試料容器内で反応する能力は、初期反応工程（例えば、
レセプターへの共通リガントの移送）が、小さい独立した体積で、正確なタイミ
ングと平行して、最小のキャリーオーバーおよび相互汚染で、出発材料（例えば
、化合物の任意のアレイまたはライブラリー）の汚染なしで実効可能であること
を意味する。マルチウェルプレートにおけるウェルの全てに関して、またはその
ウェルのいくつかだけに関して、同時移送が実行可能であることは、本発明の一
つの重要な面である。例えば、９６−ウェルのプレートにおける８または１６だ
けに関して、またはウェルの他のいくつかの数に関して、試料を移送することが
望まれるかもしれない。このような移送は、本装置を作動させるための手段を独
立に使用することによって、マルチウェルプレートにおける一杯の数より少ない
ウェルのために同時移送を与えることによって達成可能である。

【００５１】本発明の詳細な説明を更に進める前に、ここで用いる多数の用語を定義する。アレイ―マルチウェル源プレートにおける複数のウェル等の複数の要素の配列
、試料移送プレートにおける複数の開口（apertures ）またはノズル、マルチア
ッセイカード上の複数のミクロ流体的ネットワーク、その他。平面状アレイ−平面に配列されているアレイであって、それはアレイを含む、
例えば平面状基板等のある対象の平面であることができる。

【００５２】キャビティ構造−質量で満たされていないスペース、好ましくは本発明にした
がう対象、例えば、平面状基板、プレートその他においてくり抜かれたスペース
、例えば、ウェル、リザーバ、インキュベーションチャンバ、分離チャンバ、濃
縮チャンバ、検出チャンバ、その他。キャビティ構造は、通常、チャネルの一方または両方の末端、すなわち、いず
れかの末端に存在する。キャビティ構造は種々の目的、例えば、緩衝液、溶出溶
媒、試薬すすぎ、および洗浄溶液等を、主チャネル、または相互接続された１以
上の補助チャネルへ導入するため、および主チャネルから廃流体を受け取るため
、等の手段として有用であることができる。

【００５３】チャネル−導管または連通手段、通常は本発明の装置の要素間の流体の連通、
特に液体の連通。連通における要素は、例えば、キャビティ構造等である。チャ
ネルは、キャピラリ、溝、トレンチ、ミクロ水路（flumes）その他を含む。チャ
ネルは、平面状基板内の直線状の、カーブ状の、ヘビ状の、迷路状等の、または
他の便利なコンフィグレーションであることができる。チャネルの断面の形は、
それが存在する平面状基板内でマイクロチャネルを形成するように、円形、楕円
、四角、矩形の、三角形等であることができる。

【００５４】動電学的流れを高めまたは低減するために、検出限界および感度を高めるため
に、その他のために、チャネルの内部は、強化のための材料でコートされていて
もよい。コーティングの例示は、シリル化、ポリアクリルアミド（ビニルで結合
）、メチルセルロース、ポリエーテル、ポリビニルピロリドンであり、およびポ
リエチレングリコール、ポリプロピレン、テフロン（商標）（Dupont）、ナフィ
オン（Nafion；商標）（Dupont）等も使用可能である。

【００５５】キャピラリ寸法−チャネルを通してキャピラリ流れを与える断面の面積。少く
とも断面寸法のうちの１つ、例えば、幅、高さ、直径は、少くとも約１μｍ、通
常は少くとも１０μｍであって、通常は、５００μｍ以下、好ましくは約２００
μｍ以下である。キャピラリ寸法のチャネルは、典型的には約１〜２００ミクロ
ン、より典型的には約２５〜１００ミクロンの内穴径（ＩＤ）を有する。

【００５６】ミクロ流体的−流体のまたはそれに関連し、キャピラリ寸法と調和するオーダ
ーの大きさである。ミクロ流体的ネットワーク−それを通って流体が操作または処理可能である、
複数の分枝とともに構成された、キャビティ構造およびキャピラリサイズのチャ
ネルの相互接続されたシステム。

【００５７】ウェルプレート−ウェルのアレイを含むプレート。プレートは、通常はパター
ン状で、ウェルの任意の数でも有することができ、通常は９６、１９２、３８４
または１５３６個のウェルのプレートである。このようなウェルプレートの典型
は、ウェルのパターンを有するミクロタイタープレートである。統合化（integral）−１つのユニット、または１つのユニットとして形成され
た部分の群。そのユニットは分離され部分から形成可能であるが、それらの部分
は、連動（interlocking）手段によって永久的に取り付けまたは統合化されてお
り、一般には分離可能でない。このようなユニットにおける部分は、超音波溶接
、接着、グルー、結合、シーリング等の使用等によって、分離可能でなくするこ
とができる。その構成部分は、単一の、コンパクトな容易に取り扱われるユニッ
トで存在する。

【００５８】電気フロー−電気浸透的な流れ、電気泳動的な流れ、誘電泳動的（dielectrop
horetic ）流れ、その他を含む動電学的な流れ等の運動を誘発するために、電極
等を用いて印加された電界の影響の下での、媒体を通しての、分子、粒子、細胞
等の実体の操作。その実体の性質、例えば、それらが荷電を担持するか否か、並
びに電気フローが導かれるチャンバの表面化学に依存して、印加された電界の直
接の影響の下に、または電界の印加によって生じる経路を通じるバルク流体流れ
、例えば電気浸透的な流れの結果として、その実体は運動可能である。重力によ
り、または磁界、遠心力、熱的グラジェントの印加により、陰圧（減圧）および
陽圧（ポンピング）圧力を含む空気式の手段による材料の運動と連結して、電気
フローが実行可能であることも本発明の範囲内である。

【００５９】電気フロー媒体−電気的に伝導性である媒体；一般に、電気泳動的なプロセス
を行う際に利用される媒体。選ばれる特定の媒体は、本発明の特定の応用に適切
なものである。本発明の装置を利用しているとき、その媒体は如何なる実質的な
程度にも、用いられた電界を妨げるべきでない。このような媒体は、例えば、緩
衝液、架橋されたまたは架橋されていないポリマーの溶液、溶媒、洗浄剤、界面
活性剤ミセル分散体、分析的な分離技術その他との関連において一般に用いられ
るタイプのゲル等を含む。例えば、ＰＡＧＥ分析方法に用いられるポリアクリル
アミドゲル、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド
その他等を用いることができる。このような媒体の議論については、例えば、Ba
rronおよびBlanch「スラブゲルおよびキャピラリ電気泳動によるＤＮＡ分離；理
論と実際」、Separation and Purification Methods （ｌ９９５）２４：１〜１
１８を参照のこと。

【００６０】電気フロー媒体は、例えば、標準的な無機化合物（リン酸塩、ホウ酸塩、その
他）を含むGoodの緩衝液（ＨＥＰＥＳ、ＭＯＰＳ、ＭＥＳ、Tricine 、その他）
、および他の有機緩衝液（Tris、酢酸塩、クエン酸塩、およびギ酸塩）等の従来
の緩衝液であることができる。典型的な緩衝液系は、以下を含む：ｉ）１００ｍ
Ｍのリン酸ナトリウム、ＰＨ７．２、ｉｉ）８９．５ｍＭのｔｒｉｓ−ベース、
８９：５ｍＭのホウ酸、２ｍＭのＥＴＤＡ、ｐＨ８．３。緩衝液添加剤は、メタ
ノール、金属イオン、ウレア、界面活性剤、および双性イオン、インターカレー
ティング染料および他の標識化試薬を含む。ポリマーは、フラグメント長さに基
づくＤＮＡの示差分離のための篩分け緩衝液を作製するために加えることができ
る。このようなポリマーの例は、ポリアクリルアミド（架橋またはリニア）、ア
ガロース、メチルセルロースおよび誘導体、デキストラン、およびポリエチレン
グリコールである。不活性なポリマーは、対流混合等の要素に対して分離マトリ
ックスを安定させるために分離緩衝液に加えることができる。

【００６１】代わりに、ミセルを含む緩衝液が、問題の電気的に中性または疎水的な物質の
分離を行うために用いられもよい。そのミセルは、その洗浄剤の限界ミセル濃度
を越える濃度で、その緩衝液中に適当な界面活性剤を加えることによって形成さ
れる。有用な界面活性剤は、これらには限定されないが、ドデシル硫酸ナトリウ
ム、ドデシルトリメチル臭化アンモニウム、その他を含む。弱荷電または無極性
の分析は、それらの疎水性の程度に従いミセルを分配し、このように分離できる
。キャピラリ電気泳動のこのサブ技術は、ミセル動電クロマトグラフィーと呼ば
れる。

【００６２】電気泳動−電気フローによる液体中の成分の分離。電気泳動の種々の形式は、
例えば、例示として、これらには限定されずに、フリーゾーン電気泳動、ゲル電
気泳動、等速電気泳動、高性能ＣＥ、キャピラリゾーン電気泳動、等電集束法、
ミセル動電キャピラリクロマトグラフィー等を含む。電気泳動カラム−本発明の文脈において、電気泳動を行うためのチャネル。

【００６３】処理（processing）−試料は、例えば、このような試料を濃縮、単離または精
製等の分離方法に供し、このような試料をアッセイ、検出等によって分析し、小
さいおよび大きい分子の合成のためのコンビナトリアル化学方法、、その他との
関連で、このような試料で化学合成を行うこと、等の多数の方法の任意の数の１
以上で処理することができる。例えば、ポリヌクレオチドが合成または配列決定
可能である。ＤＮＡを形成するために異なるヌクレオチドを反応させることがで
き、およびタンパク質を形成するために異なるアミノ酸を反応させることができ
る。これらの反応は、従来の機械的な技術と比べ、顕著に増大された速度で行う
ことができる。増大された速度に加えて、本発明に従って反応剤が動くことが可
能となる精度により、収率が遙かに改善される。

【００６４】上記した方法で合成反応を行うことに加えて、ＤＮＡまたはタンパク質配列決
定方法を行うことが可能である。これらの方法と関連して、タンパク質上の個々
のアミノ酸またはＤＮＡ分子上の個々のヌクレオチドは、続いてその分子の１つ
の端から開裂可能となる。アミノ酸またはヌクレオチドは開裂され、それはその
装置内の与えられた位置の方へ移動され、分光光度計および分光蛍光計を含むス
ペクトロメーターを利用すること等によって同定することができる。このような
配列決定技術の使用は、本質的に機械的であって従来の配列決定方法論と関連し
て必要な退屈な、バルブ、試薬、ボトル、洗浄、濾過、その他の多くの操作のた
めのニーズを取り除く。

【００６５】上記した分離、合成およびと配列決定方法に加えて、本発明は更なる種々の付
加的な目的に有用である。例えば、化合物の大きい混合物から不純物を分離して
、真空分別処理より実質的に洗練されている精製処理を行うために、本発明の特
定の態様を利用することが可能性である。成分の混合物は、種々の純粋な群に分
離され、並列的なトラックに沿って移動させることができる。混合物を分割する
に際して、１つ以上のチャネル内の適当なスポットへ所望の成分を電気波の場に
よって導くことができる。代わりに、選ばれた成分は、抗原−抗体等の、媒体内
に移動されている、またはラベルまたは本質的に物理的または化学的のいずれか
である種々の変換、等の任意の数の目的の他のタイプの化学物質のシグナル生成
システムの他のメンバーを有する相補成分と接触するように移動される、問題の
与えられた物質と反応性の特異的結合対メンバーで満たされたチャネルへ導くこ
とが可能である。更に、バクテリアまたは哺乳類の細胞、またはウィルスは、移
動されるべき特定の材料のサイズ、電荷または形状に基づく電界により細胞また
はウィルスを移動するための種々の異なる強度の電位を生成できる複数の電極と
関連して、複雑なミクロ流体的ネットワークによってソート可能である。分離さ
れた細胞またはウィルスは、分析可能であるか、またはその後修飾可能である。
例えば、常磁性ビーズ、非磁性粒子その他を含む固相抽出材料を使用して、特に
ビーズ−細胞複合体が他の細胞から分離可能となるように所望の細胞と結合させ
ることにより、細胞分別が可能である。次いで、更なる分析のために細胞内の材
料を放出させるために細胞溶解が可能である。

【００６６】ミクロ流体的な処理−ミクロ流体的なスケール上で行われる処理。その処理は
、キャピラリ寸法のチャネルおよびチャンバ内での流体ハンドリング、輸送およ
び操作を含む。バルブレスの試料注入は、試薬リザーバからクロスチャネル注入
ゾーンに流体を移動させ、そこで、緩衝液またはテスト化合物のプラグが精密に
計量されて、所望の流路（flowpath）に分配することによって達成される。種々
のマイクロチャネルにおける流体の運動の速度、およびタイミングは、とりわけ
、動電学的な、磁気の、空気のおよび／または熱のグラジェント駆動の輸送によ
って制御することが可能となる。これらの試料操作方法は、流体のプラグのプロ
フィルおよび体積を、高い再現性をもってサイズの範囲に制御することを可能に
する。加えて、ミクロ流体的な処理は試料調製および単離を含み、分離媒体を含
む濃縮マイクロチャネルがターゲット捕獲および精製のために使用することがで
きる。また、ミクロ流体的な処理は、試薬混合、反応／インキュベーション、分
離、および試料検出および分析を含むことができる。

【００６７】試料−調べられ、処理され、測定されまたはその他の処理されるために問題と
なる、合成または自然の物質を含む媒体。生物学的試料のための典型的な源は、
全血、血清および血漿等の血液フラクション、滑液、大脳−脊髄流体、羊膜流体
、精液、頸管粘液、唾液、歯肉流体、尿、等の体液（body fluid）等の試料を含
む。加えて、試料は、コンビナトリアル化学によって生成された化合物のライブ
ラリー、通常は小さい分子、オリゴヌクレオチドおよびペプチドを含む。試料の
他の源は、天然または合成の化合物、特にその化合物が特定のレセプターに結合
するか否かを決定することが望まれている治療薬の可能性のある化合物、の水性
または水溶性溶液である。

【００６８】その試料の量は、その試料の性質および実施されるべき処理の性質に依存する
。全血、唾液、尿等の流体試料について、試料の量は、通常約１〜１０００ナノ
リットル、より通常は１０〜１００ナノリットルである。試料は本発明に従うミ
クロ液的なプロセスを妨げない任意の便利な媒体中で、前処理および調製が可能
である。水性媒体が、好ましい。

【００６９】問題の物質−特異的結合対（ｓｂｐ）のメンバーを構成できる物質であって、
それは、一価（モノエピトープ性）または多価（ポリエピトープ性）の、合成の
または天然の、抗原性またはハプテン性のリガントであることができ、それは少
くとも１つの共通のエピトープまたは決定因子サイトを共有する化合物の単一ま
たは複数の化合物である。問題の物質は、バクテリアまたはＡ、Ｂ、Ｄ等の血液
型抗原を有する細胞、またはＨＬＡ抗原、または細胞膜レセプター、または微生
物、例えばバクテリア、菌類、原生動物またはウィルス等の細胞の部分であって
もよい。

【００７０】モノエピトープ性のリガントは、一般に約１００〜２，０００の分子量、より
通常には１２５〜１，０００の分子量にあるであろう。問題の物質は、薬、潜在
的な薬候補、代謝産物、有害物防除剤（pesticide ）、汚染原物質、等を含む。
多価のリガントは、通常ポリ（アミノ酸）、すなわちポリペプチド、タンパク質
、多糖、核酸およびそれらの組合せである。このような組合せは、バクテリア、
ウィルス、染色体、遺伝子、ミトコンドリア、核、細胞膜等の成分を含む。大部
分の部分について、本発明の主題が適用できるポリエピトープ性のリガントは、
少くとも約５，０００、より通常には少くとも約１０，０００の分子量を約に有
するであろう。ポリ（アミノ酸）カテゴリーにおいて、問題のポリ（アミノ酸）
は、一般に約５，０００〜５，０００，０００の分子量、より通常には約２０，
０００〜１，０００，０００の分子量を有するであろうし；問題のホルモンにお
いては、分子量は通常約５，０００〜６０，０００の分子量の範囲であろう。

【００７１】レセプターについては、分子量は一般に１０，０００〜２×１０⁸、より通常
には１０，０００〜１０⁶の範囲であろう。免疫グロブリン、ＩｇＡ、ＩｇＧ、
ＩｇＥとＩｇＭに対して、分子量は一般に約１６０，０００〜約１０⁶の範囲で
あろう。酵素は、通常約１０，０００〜１，０００，０００の分子量の範囲であ
ろう。天然のレセプターは広く変動し、一般には少くとも約２５，０００の分子
量であり、アビジン、ＤＮＡ、ＲＮＡ、サイロキシン結合グロブリン、サイロキ
シン結合プレアルブミン、トランスコルチン、その他等の材料を含む１０⁶以上
の分子量であることができる。

【００７２】ｍ−ＲＮＡ、ｒ−ＲＮＡ、ｔ−ＲＮＡ、ＤＮＡ、ＤＮＡ−ＲＮＡ二本鎖、その
他等のポリヌクレオチドも含まれる。用語「被検体」は、例えば、制限酵素、活
性化因子、リプレッサー、ヌクレアーゼ、ポリメラーゼ、ヒストン、修復酵素、
化学療法剤、等のポリヌクレオチド結合性の因子であるレセプターをも含む。特異的結合対メンバー（「ｓｂｐ」メンバー）−他の分子の特定の空間的およ
び極性の組織と特異的に結合し、したがってそれと相補的として定義される表面
上またはキャビティ内の領域を有する２つの異なる分子の１つ。そのｓｂｐのメ
ンバーは、例えば、抗原−抗体等の免疫学対のメンバー等のリガント、およびレ
セプターと称することができる。相補的ｓｂｐメンバーは、例えば、リガントと
その相補的レセプターのように、互いに結合する。２個の相補的ｓｂｐメンバー
に関して、一方を他方に対する「結合パートナー」として言及することが可能で
ある。s ｂｐメンバーは、抗原−抗体等の免疫学的対、またはアビジンとビオチ
ン等の非免疫学的対でありえる。また、s ｂｐメンバーは、小さい分子、または
小さい分子の残基、またはそれらのレセプターでありえる。小さい分子は、１０
０〜２０００、好ましくは１５０〜１０００の分子量を有し、小さい分子のため
のレセプターは存在するか、または調製可能である。小さい分子の例は、ビオチ
ン、リゼルギン酸、フルオレセインまたはフルオレセイン誘導体、ビタミンＢ１
２等の誘導体を含み、対応するレセプターは、それぞれ、アビジンまたはストレ
プトアビジン、抗−リゼルギン酸、抗−フルオレセイン、および内因子である。

【００７３】リガント−それに対するレセプターが自然に存在するか、または調製可能であ
る任意の有機化合物。レセプター（「抗−リガンド」）−例えば、エピトープ性または決定因子サイ
ト等の分子の特定の空間的または極性の組織を認識できる任意の化合物または組
成物。実例となるレセプターは、Ｇ−タンパク質レセプター（ムスカリン性、ア
ドレナリン性、プロスタグランジン、およびＤ２レセプター等のドーパミン）、
チロシンキナーゼ（インシュリン類似のＩＧＦ、表皮性ＥＧＦ、神経仮ＮＧＦ、
繊維芽細胞ＦＧＦ成長因子）、イオンチャネル、Ｔ細胞レセプター、インターロ
イキンおよび他の自然発生的レセプター、例えば、サイロキシン結合グロブリン
、抗体、酵素、Ｆａｂフラグメント、レクチン、核酸、プロテインＡ、補体成分
Ｃ１ｑ、等の膜結合レセプターを含む。

【００７４】ラベルまたはリポーター分子−適当な検出手段（これらに制限されない例とし
て、分光測光法、化学発光的、電気化学的または放射化学的な手段を含む）によ
って検出できる化学的な実体。リポーター分子は、ｓｂｐメンバー、例えば、リ
ガントまたは抗体等の他の分子に、当業者に周知の方法によって複合化できる。
典型的には、リポーター分子は、ｓｂｐメンバーにへの付着に適切な官能基を含
む。リポーター基への付着に適切な官能基は、通常は、活性化エステルまたはア
ルキル化剤である。リポーター基を付けるための技術の詳細は、当該技術におい
て周知である。例えば、Matthewsら、Anal. Biochem.（１９８５）１５１：２０
５〜２０９、およびEngelhardtら、ヨーロッパの特許出願第０３０２１７５号を
参照のこと。

【００７５】リポーター分子は、直接検出できるか、または特異的結合反応を介して検出可
能なシグナルを生産できるシグナル生成システムのメンバーである。リポーター
分子は、同位体的または非同位体的であることができ、通常は非同位体的であり
、触媒、染料、螢光性の分子、化学発光分子、補酵素、酵素、基質、放射性基、
炭素等の粒子等であり得る。

【００７６】抗体−他の分子の特定の空間的および極性の組織に特異的に結合し、それによ
り相補的として定義される免疫グロブリン。抗体は、モノクローナルまたはポリ
クローナルであることができ、ホストの免疫化と血清の収集（ポリクローナル）
等の当該技術において周知の技術により、または連続的なハイブリッドセルライ
ンを調製し、分泌されたタンパク質（モノクローナル）を収集することにより、
または天然の抗体の特異的結合に必要なアミノ酸シーケンスを少くともコード化
しているヌクレオチド配列またはその変異させたヴァージョンのクローニングお
よび発現によって調製可能である。抗体は、完全な免疫グロブリンまたはそれら
のフラグメントを含み、免疫グロブリンは種々のクラスおよびアイソタイプ、例
えばＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ、ＩｇＧ１、ＩｇＧ２ａ、ＩｇＧ２ｂ、およびＩｇ
Ｇ３、ＩｇＭ、その他を含む。それらのフラグメントは、Ｆａｂ、ＦｖおよびＦ
（ａｂ’）２、Ｆａｂ’、等を含むことができる。加えて、特定の分子のための
結合能が維持される限り、免疫グロブリンまたはそれらのフラグメントの凝集体
、ポリマーおよびコンジュゲートを必要に応じて用いることができる。

【００７７】シグナル生成システム（「ｓｐｓ」）−１つ以上の成分だって、少くとも１つ
の成分は、結合または非結合のラベルの量、すなわち検出されるべき化合物に結
合されたまたは非結合のラベルの量に関係する検出可能なシグナルを生成する検
出可能なラベルまたはレポーター分子。ラベル、および所望により他のｓｐｓメ
ンバーは、ｓｂｐメンバーに結合している。好ましくはそのラベルは、酵素、遷
移金属錯体等の電界ルミネッセンス性の基、（例えば、米国特許第５，５４１，
１１３号、５，６１０，０１７号、５，５２７，７１０号、５，５９１，５８１
号を参照；これらの関連する開示を、参照することによって、ここに組み込む）
、化学発光剤、螢光剤、放射標識等である。このように、上記のラベルで、酵素
活性、ルミネセンス、発光または放射活性をそれぞれ検出することによって、シ
グナルは好ましく検出および／又は測定される。シグナル生成システムのラベル
および他の試薬は、電気分離方法において用いられる温度および次のアッセイで
安定していなければならない。

【００７８】適当なラベルは、例証として非制限的に、アルカリホスファターゼ、グルコー
ス−６−リン酸デヒドロゲナーゼ（「Ｇ６ＰＤＨ」）およびワサビペルオキシダ
ーゼ等の酵素；プロモーター；染料；フルオレセイン、イソチオシアネート、ロ
ーダミン化合物、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、ｏ
−フタルデヒドおよびフルオレサミン等の螢光剤；ルテニウムキレート等の電界
ルミネッセンスラベル；イソルミノール等の化学発光体；増感剤；補酵素；酵素
基質；¹²⁵Ｉ、¹³¹Ｉ、¹⁴Ｃ、³Ｈ、⁵⁷Ｃｏおよび⁷⁵Ｓｅ等の放射標識を含む。
適当な酵素および補酵素は、Litmanら、米国特許第４，２７５，１４９号、列１
９〜２８、およびBoguslaskiら、米国特許第４，３１８，９８０号、列１０〜１
４において開示され；適当な螢光剤および化学発光体は、Litmanら、米国特許第
４，２７５，１４９号、列３０および３１において開示されており；これらはこ
こで参照によって組み込まれる。

【００７９】いくつかのラベルは、直接シグナルを生成することができ、したがって、付加
的な成分は、シグナルを生成することを要求されない。多数の有機分子（例えば
、螢光剤）は、紫外および可視光を吸収することができ、その光吸収がこれらの
分子を励起エネルギー状態に励起する。次いで、この吸収エネルギーは、第２の
波長における発光によって消散される。直接シグナルを生成する他のラベルは、
放射性同位元素および染料を含む。

【００８０】代わりにそのラベルは、シグナル生成のために他の成分を必要とすることもで
きる。この場合、シグナル生成システムは、測定できるシグナルを生成するため
に必要な全ての成分を含むであろう。これらの成分は、基質、電子移動剤、補酵
素、エンハンサー、付加的な酵素、酵素的な生成物と反応する物質、触媒、活性
化因子、共同因子、インヒビター、スカベンジャー、金属イオンおよびシグナル
生成物質と結合するために必要な特異的結合物質を含む。適当なシグナル生成シ
ステムの詳細な議論は、ここで参照することによって組み込むUlumanらの米国特
許第５，１８５，２４３号、列１１〜１３において見いだすことができる。

【００８１】ラベルは多数のｓｂｐメンバー：抗体；抗体のためのレセプター；抗体に複合
した小さい分子に結合できるレセプター、リガントアナログ、オリゴヌクレオチ
ド等と共有結合で結合できる。ラベルをｓｂｐメンバーに結合することは、その
ラベルの水素原子をｓｂｐメンバーへの結合による置換を生じる化学反応によっ
て達成可能であり、またはそのラベルとｓｂｐメンバーの間を連結する基を含む
ことができる。他のｓｐｓメンバーは、アビジン−ビオチン、フルオレセイン−
抗フルオレセイン、等のｓｂｐメンバーへの共有結合で結合することができる。
２個のｓｂｐメンバー、例えば螢光剤および失活剤等は、各々その被検体と特定
の複合体を形成する異なる抗体へ結合できる。複合体の形成は、螢光剤と失活剤
とを近い近接状態とし、失活剤が螢光剤と相互作用して、シグナルを生成する。
カップリングの方法は、当該技術において周知である。例えば、参照することに
よってここに組み込むRubensteinらの米国特許第３，８１７，８３７号を参照の
こと。代わりに、１つのラベルが粒子に結合し、第２のラベルをｓｂｐメンバー
に結合させて、それが、その粒子に付着したｓｂｐメンバーに結合してもよい。

【００８２】アッセイ−特異的結合対メンバーに結合できる物質を測定するための、例えば
、被検体を測定するか、または化合物のレセプターへの結合の程度を検出するた
めの方法。測定は、定性的でまたは定量的であることができる。このようなアッ
セイは、リガントのレセプターに対する特異的結合に依存し、およびレセプター
結合アッセイ、イムノアッセイ、リガント／結合アッセイ、ポリヌクレオチドア
ッセイ、特にポリヌクレオチドハイブリッド化アッセイ、および細胞表面結合ア
ッセイを含む。アッセイは、薬の発見およびスクリーニング、レセプター研究、
薬および他の物質の検出、ＤＮＡ検出、ＤＮＡ配列決定、遺伝分析、遺伝子発現
のモニタリング、その他等のために利用可能である。

【００８３】レセプターリガント結合競合結合アッセイは、多数の化合物をそれらの治療の
潜在的可能性のためにスクリーニングするための有用な予備的な手段である。改
善された高いスループットのバイオ分析技術は、レセプターにより媒介されたシ
グナリング、および他の細胞形質導入メカニズムの機能的性質を特徴づけるため
に必要とされる。レセプター結合アッセイは、とりわけ、薬品作用学、神経生物
学、心臓学、免疫学、微生物学、および腫瘍学の分野においてルーチンに生ずる
。

【００８４】不均一アッセイ−遊離のラベルされた種が、ｓｂｐメンバー等の他の種へ結合
されたラベルされた種から分離されるアッセイ。分離は、物理的な分離、例えば
、１つの種の他の反応容器への移送、濾過、遠心、クロマトグラフィー、固相捕
獲、磁気的選別、その他によって行うことができ、１つ以上の洗浄工程を含むこ
とができる。分離は、１つまたは両方の種の移動が実施されない非物理的である
こともできるが、その種は、その場で（in situ ）お互いから分離される。不均
一アッセイにおいて、ラベルの活性は、特異的結合対メンバー相互の反応によっ
ては影響を受けない。分離の手段にかかわらず、そのラベルからのシグナルは、
分離された種の一方または両方から測定可能である。

【００８５】均一アッセイ−遊離のラベルされた種が、ｓｂｐメンバー等の他の種へ結合さ
れたラベルされた種から分離されないアッセイ。そのラベルからのシグナルは、
遊離ラベルされた種と、結合されたそれとの間でかなり異なり、したがって、分
離なしで測定できる。イムノアッセイ−その試薬が抗体を含む特異的結合アッセイ。

【００８６】本発明の態様は、図１および２において非制限的な例証として示される。その
装置は、試料容器のアレイから複数の試料を受け取るための試料受取要素１０２
のアレイを有する第１のプレート１００を含む。示された態様において、個々の
試料受取要素１０２は、キャピラリである。試料受取要素１０２のアレイは、そ
れらが試料を含むマルチウェルプレートのウェルと対応するように整列できる。
要素１０２が試料中にあるとき、試料の一部はその要素へ移される。キャピラリ
のために、移動は便利にキャピラリ作用による。試料受取要素１０２中の試料は
操作され、リザーバ１４２をミクロ流体的な処理のためにインプットするために
、同時移動を与えることが可能となる。

【００８７】キャピラリに引き入れられた試料の体積は、キャピラリの長さ、および穴径に
より制御される。典型的には、その穴径は数百ミクロンであり、およびそのキャ
ピラリ長さは最高１０〜２０ｍｍの範囲にできる。このような寸法のキャピラリ
は、１〜１０μＬ範囲の試料体積で満たすことが可能である。キャピラリに引き
入れられた液の体積は、そのキャピラリ穴径を注意深く規定することによって、
およびそのキャピラリ長さを規定することによって制御可能となる。後者の寸法
は、そのキャピラリ内の壁に沿って、ストップ継目を配置することによって規定
可能となる。このストップ継目は、キャピラリ穴径の急激な増加であってもよい
。

【００８８】代わりに、上記した技術を用いて、キャピラリ内壁の規定された長さだけを充
分に親水性にして、キャピラリ作用によって水性試料を引き込むこともできる；
内壁の親水性と疎水的な表面両者間の境界は、このようにストップ継目を規定す
る。キャピラリのコンフィグレーションは、ウェルプレートにおけるウェルの間隔
フォーマットに従う。キャピラリは、手段の任意の数によって構成することがで
きる。１つの主要な要件は、キャピラリ作用によって数マイクロリットルの液体
試料を引き入れるように、キャピラリが充分に親水性でなければならないという
ことである。適当なキャピラリは、適当な寸法のガラスまたはシリカ管材料から
作製することができる。代わりに、適当なキャピラリは、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、その
他等のプラスチック材料から構成することもできる。プラスチック材料から構成
されたキャピラリの場合、しかしながら、プラスチックのキャピラリ内の口径穴
は、充分にそのキャピラリ内壁をキャピラリ作用によってその試料を引き込むよ
うに親水性にするように処理されなければならない。

【００８９】通常は疎水的なプラスチックの表面を改質して、キャピラリ内壁に親水性を付
与するための適当な処理は、その壁を界面活性剤または湿潤剤でコートすること
、親水性ポリマーの層を疎水的なキャピラリ壁にグラフトすること、またはキャ
ピラリ壁をプラズマエッチングによって処理することを含む。１つの態様において、試料受取要素１０２は、その開示を参照することによっ
てここに組み込む米国特許第５，５６０，８１１号、列９、第５３行〜列１０、
第４５行で開示されるようなシッパーキャピラリである。このアプローチにおい
て、第１のプレート１００は、試料ハンドリングウェルを対応するシッパーキャ
ピラリのアレイとともに含む試料受取要素のアレイを有する。シッパーキャピラ
リのアレイは、その試料を含むマルチウェルプレートのウェルと整列する。シッ
パーキャピラリがその試料中にあるとき、試料の一部は芯（wicking ）作用によ
ってシッパーキャピラリへ移される。そのキャピラリ中の試料は、第２のプレー
ト１１０中のミクロ流体的ネットワークに与えるために操作可能となる。

【００９０】この態様において、第１のプレート１００はマトリックス要素１０４をも含む
ことができ、それは典型的には多様な多孔質のマトリックス材料から構成される
。大部分の応用のために、多孔質のマトリックス材料は、試料に対する親和性が
全くまたはほとんど無いようにすべきである。有用な多孔質のマトリックス材料
は、再生セルロース、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、
ポリカーボネート等の膜材料を含む。ＤＮＡ試料のために、 Amicon から入手可
能なもの等の酢酸セルロース膜が有用である。タンパク質試料のために、Amicon
またはGelmanから入手可能なもの等のポリスルホンから成る膜が有用である。

【００９１】代わりに、多孔質のマトリックス１０４は、半融されたポリマー粒子の多孔質
の円筒形のまたは球形のプラグであってもよい。このような多孔質の材料は、Po
rex またはInterflow から入手可能であり、典型的には、予め規定された幾何学
の多孔質のプラグを形成するように一緒に熱と圧力によって溶解（半融）された
小さいポリマー粒子のベッドから成る。他の実施において、多孔質のマトリック
ス１０４は、規定された分子量カットオッフの限外濾過膜を含むことができる。
代わりに多孔質のマトリックス１０４は、選択的な結合能力をマトリックス１０
４へ付与するように、いくつかの生化学の試剤と一緒に誘導体化（derivatized
）されてもよい。

【００９２】図１〜３に示された装置は、第１のプレートと統合化された第２のプレート１
１０をも含む。第２のプレート１１０は、相互接続されたキャビティ構造１４２
およびチャネル１２０および１２４（図４を参照のこと）を有するミクロ流体的
ネットワーク１０８の平面状アレイを含む。個々のミクロ流体的ネットワークは
、それぞれの試料受取要素１０２に対応する。図１〜３に示された態様において
、キャピラリはキャビティ構造１４２との流体連通に適合されている。液体は、
例えば、陰圧、熱グラジェント等の印加によって、試料受取要素１０２からキャ
ビティ構造１４２まで移される。キャピラリは、キャピラリ引きがそこで終了す
る、融解された要素が飽和されるまで、キャピラリ流れが続くように、その中に
配置された融解された（fritted ）要素を有していてもよい。液体の移動は、次
いで、上記したように行うことができる。

【００９３】試料受取要素１０２が米国特許第５，５６０，８１１号に従うシッパーキャピ
ラリである態様において、その装置は、プレート１００および１１０間の流体連
通の手段をも含む。このような流体連通手段は、例えば、試料受取ウェルから、
第２のプレート１１０のミクロ流体的ネットワークへの流れを与えるために、２
つのプレートの間のキャピラリを含む。キャピラリは、試料受取ウェルから、対
応するミクロ流体的ネットワークのキャビティ構造まで広がることができる。流
体連通の手段は、そこで試料受取ウェルから液体が、機械的、電気的（静電的に
、圧電的に、等を含む）に、第２のプレート１１０の対応するミクロ流体的ネッ
トワークへの流れを開口が可能とするような、第２のプレート１１０のためのカ
バープレートにおける開口であることもできる。

【００９４】ミクロ流体的ネットワークは、相互接続されたキャビティ構造およびチャネル
を有し、その後者は、相互接続されたシステムになっている１つ以上の流路を形
成している。一般に、主な流路、および１つ以上の二次流路がある。所望のミク
ロ流体的なプロセスは、主な流路において、または二次流路の１つにおいて行う
ことができる。付加的な流路は、種々の目的、例えば、試料濃縮、単離、精製、
希釈、混合、計量、等のために使用可能である。複数の流路が主な流路との流体
連通にあるような分岐コンフィグレーション等の種々のコンフィグレーションが
可能である。例えば、米国特許第５，１２６，０２２号を参照のこと。

【００９５】主な流路は、その流路内に存在する媒体に電界を印加するための電極の少なく
とも１つの対と提携された。電極の１つの対が使用される時、典型的にはその対
の一個のメンバーが、その経路の各端に存在する。便利な場合には、複数の電極
は、その開示を参照することによってここに組み込む米国特許第５，１２６，０
２２号において記述されたように流路と関連することができ、そこで電極の複数
がその流路に沿って実体の正確な運動を与えることができる。本発明において使
用される電極は、それらが関係する流路において存在する媒体に、適当な電界を
印加できるタイプの便利な任意のものであり得る。

【００９６】ミクロ流体的ネットワークの基本的なコンフィグレーションの例は、図４に示
される。プレート１１０は、複数のミクロ流体的ネットワーク１０８から成る。
各ネットワークは、主な流路１２０および１２４で交差する二次流路１２２を含
む。電極１３０はリザーバ１３２に接続され、電極１３４はリザーバ１３６に接
続される。電位は、電極１３０と１３４によって流路１２２に印加可能となる。
電極１４０は、試料導入ポートおよびリザーバ１４２に接続され、電極１４４は
リザーバ１４６に接続される。電位は、電極１４０と１４４によって主な流路１
２０に印加可能となる。主な流路１２０は、拡散による混合、インキュベーショ
ン、その他を達成するために適当な経路の長さと滞流時間を提供するために、曲
がりくねっているオプション部分１５０を有する。二次流路１２２は、ミクロ流
体的なプロセスの結果が検出可能である検出ゾーン１４８を有する。例えば、ミ
クロ流体的なプロセスが被検体のためのアッセイである時、検出ゾーンは、その
アッセイの間に生成したシグナルの検出を可能とする。代わりに、ミクロ流体的
なプロセスが化学合成であるならば、検出ゾーンは合成された化合物の存在を検
出するために用いることができる。ミクロ流体的なプロセスの性質に従い、数個
の検出ゾーンを利用することは、もちろん、本発明の範囲内である。１つのチャ
ネルでまたは複数のチャネルと関連する検出ゾーンの任意の数が可能である。検
出ゾーン中で使用するために適当な検出器は、例証として、光電子増倍管、ホト
ダイオード、ホトダイオードアレイ、アバランシェフォトダイオード、リニアお
よびアレイの電荷結合デバイス（ＣＣＤ）チップ、ＣＣＤカメラモジュール、分
光光度計、分光蛍光計、等を含む。励起源は、例えば、フィルタされたランプ、
複数のＬＥＤ、レーザーダイオード、ガス、液体および固体のレーザー、その他
を含む。検出は、レーザースキャン励起、ＣＣＤカメラ検出、同軸のファイバ光
学、単一またはアレイコンフィグレーションにおいて共焦点の後ろまたは前の蛍
光検出、等である。

【００９７】検出は、その関連する開示を参照することによってここに組み込む米国特許第
５，５６０，８１１号（列１１、行１９〜３０）、第４，６７５，３００号およ
び第５，３２４，４０１号に示された方法を含むキャピラリ電気泳動の分析に関
連する公知の方法の任意のものによることができる。検出ゾーンでそのチャネル
を読み取るための光学システムの例は、光電子増倍管にエネルギーを与える電源
を含む。電源は、７５のワットキセノンランプにエネルギーを与える。そのラン
プからの光は、励起フィルターに光を通す集束レンズによって集光される。ダイ
クロイックミラーは、励起光を顕微鏡に向ける。その装置は、そのチャネル上を
光が通り過ぎように設置される。螢光性の発光が顕微鏡によって集光され、光増
倍管（ＰＭＴ）に到達する前に、ダイクロイックミラー、発光フィルターまたは
空間フィルターに通される。ＰＭＴの出力信号は、次にコンピューターに接続さ
れるアナログ−デジタル変換器に供給される。

【００９８】代わりに、キャピラリ注入端からのいくらかの距離の静的検出ポイントがキャ
ピラリ長さを横切って移動して分析されるべきバンドとしてモニターされ、検出
ゾーンを通り過ぎる静的検出システムを用いてもよい。検出のこのタイプは、励
起放射をキャピラリに送出して、そのキャピラリ中の検出ゾーンから螢光性の発
光放射を収集するための光ファイバーおよびレンズを用いて実施されてもよい。
適当な多重化と多重分離プロトコルは、単一の源、および単一または少数の光検
出器を用いて、キャピラリの大きいアレイをシーケンシャルに照射し、モニター
するために用いることができる。このアプローチを用いて、そのアレイ中の各キ
ャピラリはそのキャピラリ検出ゾーンで、任意の被検体バンドを検出するために
シーケンシャルに集計される。

【００９９】その検出器は、本発明の装置が挿入される器械の部分であることができる。そ
の器械は、本発明の装置を利用することに必要な電極リードおよび他の構成部分
を含む同じ器械であることができる。しかしながら、試料容器プレートのハウジ
ング、試料および試薬のインキュベーション、結果の検出、電界印加、および温
度および湿気制御等の他の操作のために、分離した器械を用いることができる。
湿度調節は、例えば、恒湿器の使用、その装置において他の領域との流体連通に
おいて限られた水蒸気源、等の数多くの方法で達成可能である。他の湿度調節の
方法は、当業者に明らかであろう。

【０１００】一般に、ミクロ流体的ネットワークを用いることに先立ち、上記したような適
当な電気フロー媒体が、第２のプレート中のチャネルによって規定された流路内
に導入される。媒体は、平面状基板へのカバープレートのシーリングに先立ち、
チャネルの個々の末端でリザーバの１つを通して、または直接チャネル自体に便
利に導入可能である。

【０１０１】ミクロ流体的ネットワークの使用は、図４を参照して次に議論される。試料は
、ミクロ流体的なプロセスを行うための適当な試薬とともに、試料導入ポートお
よびリザーバ１４２に導入される。電位は電極１４０と１４４を横切って印加さ
れ、その試料と他の試薬を含む媒体を流路１２０、特に、１２０のうちの部分１
５０を通して移動させる。試料および試薬の混合、並びにインキュベーションは
、部分１５０において起こる。試料および試薬を含む媒体部分が交差１２４に到
達した際に、電極１４０と１４４の間で印加された電位は中断され、および電位
は、電極１３０および１３４の間で印加される。試料および他の試薬が交差１２
４に到達するポイントは、その試料またはその試薬のうちの１つの存在を直接に
検出することによって、またはその試料の特定の性質、使用された媒体、電位の
強度等に基づいて、試料および試薬が交差１２４に到達すべき時間を経験的に測
定することによって、測定可能である。電極１３０および１３４への電位の印加
によって、正確な量（そのチャネルの寸法によって決定される）の媒体のプラグ
が第２の流路１２２に沿ってリザーバ１３６の方へ、および検出が実施される検
出ゾーン１４８を通して動くようになる。これは、ある典型的なミクロ流体的ネ
ットワークが動作する基本的な方法である。もちろん、当業者によって認識され
るように、本発明に従う装置においてミクロ流体的ネットワークの動作の正確な
方法は、その装置の構成に依存する。

【０１０２】考察は、例えば、試薬がその装置でオンボードで存在するか、またはその装置
の外側の源から添加されるかを含む。他の考察は、チャネル中のビーズまたは磁
気ビーズの操作、チャネルの緩衝液での充填、そうでなければ満たされていない
チャネル中の独立した滴の操作、流体移動の方法（電気浸透的、動電学、表面張
力、遠心、空気的）、２以上の試薬の混合、インキュベーション、等を含む。

【０１０３】電気泳動の当業者は、広範囲にわたる電位または電界強度を認識するであろう
し、例えば、１０〜１０００Ｖ／ｃｍ、より典型的には２００〜６００Ｖ／ｃｍ
の電界が使用可能である。商業的なシステムのための上限電圧は３０ｋＶであり
、キャピラリ長さ４０〜６０ｃｍで、約６００Ｖ／ｃｍの最大電界を与える。絶
縁基質をマイクロマシン加工した短い、小さい口径穴（１０ミクロン）キャピラ
リとともに遙かに高く保持された強度（２５００−５０００Ｖ／ｃｍ）のレポー
トがある。ノーマル極性は、そのキャピラリ注入端を、陽電位とすることになっ
ている。電気浸透的な流れは、通常そのカソードの方へ向かう。したがって、ノ
ーマルな極性では、すべての陽イオンおよび多くの陰イオンは、注入端から遠ざ
かる。一般に、「端キャピラリ」検出器は、そのカソードの近くにあるであろう
。

【０１０４】それらが電気浸透的な流れにぶつかるために、その極性は強い陰イオンのため
に逆にすることが可能である。ＤＮＡに対して、典型的には、そのキャピラリは
電気浸透的な流れを低減するためにコートされ、およびそのキャピラリ注入端は
負電位で維持される。上記のように統合された装置における第２のプレートに適切な装置の例は、図
５〜７に与えられる。ミクロ流体的ネットワークプレートの部分だけが、図５〜
７に示される。ミクロ流体的ネットワークプレートは、９６より多くまたはより
少ない別々のネットワークの任意の数を含んでもよいことは、理解されるべきで
ある。ミクロ流体的ネットワークの数は、その数が９６を超える際には９６の倍
数であることができ、その数が９６未満である際には８の倍数であることができ
る。加えて、ミクロ流体的ネットワークの特徴のいくつかは、図５〜７に示され
たネットワークの全てに示されていない。

【０１０５】図５において、そのプレート２１０が最高９６（９６）までのミクロ流体的ネ
ットワークを有することができるプレートの部分２０８が示される。個々のネッ
トワークは、主流路２２０と、２２４で交差する第２の流路２２２とを含む。電
極２３０はリザーバ２３２に接続され、および電極２３４はリザーバ２３６に接
続される。電位は、電極２３０と２３４によって第２の流路２２２に印加するこ
とが可能である。電極２４０は、試料導入ポートおよびリザーバ２４２に接続さ
れ、電極２４４は、リザーバ２４６に接続される。電位は、電極２４０と２４４
によって主流路２２０に印加可能となる。主流路２２０は、線形往復運動コイル
の形で曲がりくねった経路を与える部分２５０を有する。

【０１０６】図６において、そのプレートは、最高９６（９６）までのミクロ流体的ネット
ワーク３０８を有することができるプレート３１０の部分が示される。個々のネ
ットワークは、主流路３２０と、３２４で交差する第２の流路３２２を含む。電
極３３０はリザーバ３３２に接続され、電極３３４はリザーバ３３６に接続され
る。電位は、電極３３０と３３４によって第２の流路３２２に印加可能となる。
電極３４０は、試料導入ポートおよびリザーバ３４２に接続され、電極３４４は
リザーバ３４６に接続される。電位は、電極３４０と３４４によって主流路３２
０に印加可能となる。主流路３２０は、曲がりくねった経路を与える円形コイル
である。

【０１０７】図７において、そのプレートが最高９６（９６）までのミクロ流体的ネットワ
ーク４０８を有することができるプレート４１０の部分が示される。個々のネッ
トワークは、主流路４２０と、４２４で交差する第２の流路４２２を含む。電極
４３０はリザーバ４３２に接続され、および電極４３４はリザーバ４３６に接続
される。電位は、電極４３０と４３４によって第２の流路４２２に印加可能とな
る。電極４４０は、試料導入ポートおよびリザーバ４４２に接続され、電極４４
４は、リザーバ４４６に接続される。電位は、電極４４０と４４４によって主流
路４２０に印加可能となる。主流路４２０は、曲がりくねった経路を与えるリニ
ア往復運動コイルの形である部分４５０を有する。図６のプレートのミクロ流体
的ネットワークは、試薬リザーバ４５２、４５４、４５６と４５８のセットをも
含む。個々の試薬リザーバは、試薬リザーバと、ミクロ流体的ネットワークの個
々の主流路の間との連通を与えるチャネルを有する。したがって、試薬リザーバ
４５２は、プレート４１０の列４６２におけるミクロ流体的ネットワークの個々
のために、４６０で主流路４２０を横切るチャネル４７０を有する。同様に、試
薬リザーバ４５４は、プレート４１０の列４６４におけるミクロ流体的ネットワ
ークの個々のために、４６４で主流路４２０を横切るチャネル４７２を有する。
同じ状況は、試薬リザーバ４５６と４５８のために存在する。試薬は、電極４８
０と４８２での電位の印加によって、それぞれ、チャネル４７０と４７２を通し
て移動される。一方でチャネル４７０と４７２における、他方で主チャネル４２
０における電位の適当な交互変化により、試薬の正確な量が流路４２０へ計量さ
れることを可能とする。

【０１０８】電極に関して、その電極のいくつかまたは全ては、本発明の装置が挿入される
器械の部分であることが可能な電源に対する外部接続とともに、第２のプレート
内であることができる。他方、その電極のいくつかまたは全ては、別々の部分（
例えば、本発明の装置が挿入されるべき器械にビルトインされる）上にあっても
よく、これにより、電極がその使用時に適当な流体リザーバに浸されることが可
能となる。このアプローチにおいて、別々の器械における電極は、本発明の装置
においてミクロ流体的ネットワークの部分を形成している個々のリザーバからの
適当なリードと接触するように適合することができる。電極は、スタンピングプ
ロセスまたは化学エッチングプロセスにおいて形成されたストリップ金属電極で
あることができる。電極は、ハンダ付けまたはエポキシで接着されたワイヤまた
はストリップであって、白金、金、炭素繊維等の導電材料から形成できる。電極
は、そのキャピラリ中の個々の末端に近いキャピラリ外壁の部分（section ）の
上へ堆積、コート、またはメッキ（plated）されてもよい。そのキャピラリ外壁
上への金、白金またはパラジウム金属の制御された気相堆積は、その電極を形成
する１つの方法である。この技術は、厚さで数ミクロンまでの電極層を生成する
ために用いることができる。より厚い電極は、気相堆積プロセスによって形成さ
れた薄い電極の上へ、金、パラジウムまたは白金を電気化学的にメッキすること
によってその後形成されてもよい。電極は、シルクスクリーニングプロセス、印
刷、気相堆積、無電極メッキプロセス等によって形成された第２のプレートとと
もに統合化されてもよい。カーボンペースト、伝導性のインク、等が、その電極
を形成するために用いられてもよい。

【０１０９】それが構成される本発明の態様に関係なく、その電極がコンピューターに接続
されていることが好ましい。そのコンピューターは、そのチャネルに沿って動く
波または電圧プロフィルを与えることに貢献するプログラムされたソフトウェア
を有する。実施される特定のミクロ流体的な処理において可能な最高の結果を得
るために、種々のタイプのソフトウェアを与えることが可能である。

【０１１０】電極に関係するコンピューターソフトウェアが、紫外または蛍光スペクトロメ
ーター等の光学的検出装置と相互作用するようにされることも、本発明の範囲内
である。そのスペクトロメーターは、そのチャネル中の媒体に沿って単一にまた
は種々の点で集束することができる。紫外分光計が、その媒体の異なる部分の方
へ移動される異なるタイプの物質を読み取るため、その情報はコンピューターに
送ることができ、そのコンピューターは、媒体中を移動する物質の分解能を正確
に精密チューニングするために、生成される波の速度または電圧分布プロフィル
を調節することができる。

【０１１１】上述したように、そのチャネルは任意の形でありえる。より具体的には、それ
が複数の枝を有するように、そのチャネルを形作ることができる。そのチャネル
にそれ自体沿った個々の枝は、所望の媒体で満たすることができる。種々の試薬
は、コンピューターによって生成された動く電波を利用することによって、枝に
沿って移動可能である。したがって、化学合成、ポリヌクレオチドの配列決定等
のミクロ流体処理のための種々のプロトコルを与えるために、洗練されたコンピ
ュータープログラムを利用することができる。

【０１１２】本発明の統合された装置は、第１および第２のプレートとそれらのそれぞれの
成分を含むことができる任意の便利なコンフィグレーションを有していてもよい
。基板が通常は（必然的にではないが）平面状基板の表面上に存在するミクロ流
体的ネットワークをその周囲の環境からシールするためのカバープレートでカバ
ーされている、平面状基板の表面上に、第２のプレートのキャビティとチャネル
は存在する。カバープレートは、第１プレートの個々の試料受取要素と、第２の
プレートの対応するミクロ流体的ネットワークとの間の連通を確立するために適
当な連通手段を有するであろう。このような手段は、例えば、スルーホール、キ
ャピラリ、多孔質の芯等を含む。その装置は、例えば、矩形、円形、または他の
便利なコンフィグレーション等の種々のコンフィグレーションを有することがで
きる。一般に、本発明にしたがう装置は、容易に取り扱われ、操作されるサイズ
にある。一般に、矩形の装置は、縦横約３インチ、約５インチの寸法を有し；円
形の装置は、約４〜１６インチの直径を有し；および個々のものが約０．６０〜
１．５インチ（その装置の要素の全てを含む）の厚さを有する。本発明のデバイ
スおよび装置のサイズは重要ではなく、一般に本発明の装置とともに用いること
ができる特定のマルチウェルプレートの関数であることは明らかである。

【０１１３】その装置は、ガラス、シリカ、クォーツ、セラミック、およびエラストマー性
材料、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を含むポリマー（例えば、アクリル樹脂、等
）の多様な材料から組み立てることができる。装置の種々の構成要素は、例えば
、その装置の特定の用途、経済的な配慮、溶媒相容性、光学的清澄性、色、機械
強度、誘電体的性質（例えば、１００Ｖ／ｃｍを超える絶縁耐力）、等の数多く
の要素に従い、同じたは異なる材料から組み立てることができる。例えば、第２
のプレートの平面状基板は、カバープレートと同じ材料、例えば、ポリメチルメ
タクリレート、または異なる材料、例えば基板に対してポリメチルアクリレート
、カバープレートに対してガラスから組み立てることができる。同様に、第１の
プレートは第２のプレートと同じ材料から、または、第２のプレートの１つの構
成要素、例えば、ガラス底、ガラス最上部；プラスチック底、プラスチックカバ
ーから；または異なる材料、例えば、第１のプレートのためのガラスと、第２の
プレートのためのプラスチック等から組み立てることができる。

【０１１４】それが使い捨ての統合装置を有することが望まれる場合の応用には、製造の容
易および材料のコストのために、その装置は典型的にはプラスチックから組み立
てられる。検出と製作の容易性のために、光学的に透明で、一般に１８０〜１５
００ｎｍ、通常２２０〜８００ｎｍ、より通常には４５０〜７００ｎｍの範囲の
波長の光に低い伝送損を有することを可能とするプラスチック材料から、全装置
は組み立てることができる。適当な材料は、石英ガラス（fused silica）、プラ
スチック、クォーツ、ガラス、その他を含む。

【０１１５】本発明の装置の１つ以上の構成要素の製作に適切な材料としての関心は、更に
は、ある条件または電気フローの下で低い表面帯電を有するプラスチックである
。用いられる特定のプラスチックは、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルア
クリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンま
たはスチレンコポリマー、ポリエステル等を含む。

【０１１６】その装置は、従来の成型とキャスティング技術、押出しシート形成、カレンダ
ー加工、熱成形、等を含む任意の便利な手段を用いて組み立てることができる。
例えば、プラスチック材料から製造された装置では、第２のプレートの平面状基
板におけるネットワーク構造のためのネガであるシリカ型マスターは、エッチン
グまたはレーザーマイクロマシニングによって製造可能となる。基板においてチ
ャネルを形成する隆起した（raised）リッジを有することに加えて、シリカ型は
、平面状基板において１つ以上のキャビティ構造を与えるための隆起した領域を
有することができる。次に、ポリマー前駆体製剤は、シリカマスターとガラス板
等の平面状支持プレートの間で、熱的に硬化または光重合することが可能である
。便利な場合には、関連する開示を参照することによってここに組み込む米国特
許第５，１１０，５１４号において記述されている方法を使用することができる
。平面状基板が組み立てられた後、所望により電極を導入することができる。

【０１１７】第２のプレートのために、チャネルの両端で基板を通して部分道（part way）
だけのホールを開けることにより、キャビティ構造またはリザーバを形成するこ
とができ、それによりキャビティ構造が第２のプレートの反対側表面上で開いて
いないようにすることができる。ホールは、そのカバーを通ってくりぬきまたは
切ることができ、キャビティ構造と整列することができる。液体は、このように
形成されたキャビティ構造に加えることができ、その反対側からよりも、そのカ
バー中のホールを通して満たすことができる。

【０１１８】第２のプレートのための基板は、例えば、ディスク状、カード状、等の種々の
形を取ることができ、および階層化またはラミネートされたサンドイッチ構造で
あってもよい。第２のプレートのための基板は、通常約１μｍ、少くとも約５μ
ｍ、より通常少くとも約５０μｍの厚さで、厚さが５ｍｍ以上程度にあることが
できる。

【０１１９】上述したように、第２のプレートは２つ以上の部分、通常は２つの部分、例え
ば、ベースプレートとカバープレートとから作製することができる。個々の部分
は一般には平面状の表面を有し、および平面状表面が対向するように、その部分
は一緒にシールされている。ベースプレートの平らな表面は、通常１つ以上のキ
ャビティ構造とチャネルを含み、他方、カバープレートの平面状表面は１つ以上
のキャビティ構造とチャネルを含むことができ、または含まなくてもよい。

【０１２０】カバープレートは、通常は、ベースプレートの基板表面の上に配置され、およ
びそれにシールされている。カバープレートは、超音波溶接、接着剤、その他を
含む任意の便利な手段で用いている基板にシールすることが可能である。カバー
は、より堅いまたはより堅くないプレートであることができ、またはそれはフィ
ルムであることができ、およびカバーの厚さは、異なる機械的性質を有する材料
のために異なることができる。通常カバーは、厚さにおいて少くとも約２００μ
ｍ、より通常には少くとも約５００μｍから、通常は約５ｍｍ以上、より通常は
２ｍｍ以上程度までの厚さの範囲にある。カバー基板は、単一の材料、から組み
立てることができ、または複合材料から組み立てることができる。いくつかの例
において、カバーがプラスチック材料からなり、およびそれは堅くまたはエラス
トマー性であることができる。

【０１２１】１つのアプローチにおいて、多層の電子プリント回路基板と同様に、一緒にサ
ンドイッチされた多層を、その装置は有することができる。このアプローチにお
いて、その装置は、そのプリント回路基板と同様の方法で作ることができる。個
々の層は、キャビティ、チャネルとスルーホールを含む。種々のプレートが装置
に組み立てられる際に、個々の層のチャネルとスルーホールは、相互に連結され
て三次元の流体回路を形成することができる。このアプローチは、単層アプロー
チよりも、かなり大きい回路複雑度および回路密度を可能とする。

【０１２２】本発明の装置の第１のプレートから第２のプレートへの液体の移動のための他
のアプローチは、マルチウェルプレートの個々のウェルに対応している複数の能
動的な液体移送要素を含む。能動的な液体移送要素が作動されると、ウェルプレ
ートのウェルからの液体の量は、対応する第２のプレートのスルーホールを通し
て、能動的に第２のプレートのミクロ流体的ネットワークに移送される。能動的
な液体移送要素の例示は、機械的、電気的、空気的、熱的等により駆動されるキ
ャピラリ液滴エジェクター、および毛細管力、表面張力、動水力学、等を含む。

【０１２３】この特定の態様の例は、図８と９において例証として非制限的に示される。図
８の装置は、第１のプレート７００と第２のプレート７１０を含む。第１のプレ
ート７００は、試料容器のアレイから複数の試料を取り上げるためのキャピラリ
の形での試料受取要素７０２のアレイを有する。キャピラリのアレイは、それら
が試料を含むマルチウェルプレート７５２のウェル７５０と対応するように整列
する。キャピラリ７０２がその試料中にあるとき、試料の一部はキャピラリ作用
によってキャピラリ７０２へ移される。この一部の第２のプレートのミクロ流体
的ネットワーク７１２への移動は、電極７２０と７２２を用いて電位を印加する
ことによって実現される。電位が印加されると、正確な試料の量である液体７１
４のパルスは、ミクロ流体的ネットワークの試料受取リザーバ７３０内にスプレ
ーされる。印加された電位は、それが電気フローを達成するために上記したのも
のと、同じオーダーにある。通常、電位が約１００Ｖ／ｃｍ〜５ｋＶ／ｃｍ、好
ましくは約２５０Ｖ／ｃｍ〜５００Ｖ／ｃｍである。

【０１２４】図８に示された態様において、一般に７４０で示されるスペースがそれらの中
間にあるように、第２のプレート７１０は第１のプレート７００より上に固定さ
れる。スペース７４０は、通常約０．５〜３ｍｍである。図８の装置は、プレー
ト７００と７１０の間の空間の関係を達成するために構成することができる。そ
の装置の製造においてスペーサー要素を使用することができる。その装置は、マ
ルチウェルプレートとの接触に先立ち、ユーザーによって統合化装置に組み立て
られるように設計することも可能である。第２のプレート７１０を第１のプレー
ト７００に固定するために、種々の相互連結手段が利用可能である。このような
手段は、例えば、トングおよび溝、またはエラストマー性ガスケットまたはクラ
ンプを有するポストおよびピットアラインメント、一体化成形ばねクリップ、等
を含む。

【０１２５】代わりに、図８の装置においてプレート７１０をプレート７００と分離するこ
とができる。このアプローチにおいて、当初はマルチウェルプレート７５２の上
に配置されるプレート７００より上に、ある機械的または電気機械的な手段によ
って、プレート７１０は配置される。次いで、液体がマルチウェルプレート７５
２から試料受取リザーバ７３０へ移される。その移動が完了した後、プレート７
１０は離れて移動可能となり、その液体の更なる処理をプレート７１０のミクロ
流体的ネットワークにおいて行うことができる。

【０１２６】キャピラリから第２のプレートのミクロ流体的ネットワークへの液体の移動を
達成するための種々の手段の他の例は、図９〜１２に示される。上述したように
、このような手段は、本発明に従う装置の他の部分とともに、別々の部分として
提供可能である。これらの部分は、そのユーザーによって組み立てることができ
る。このように、第１および第２のプレートの間で中間体プレートを含ませても
よいというフレキシビリティーが達成される。このような中間のプレートは、例
えば、試料受取要素に対応して間隔をあけられたフィルターを有するプレートを
含む。このように、そのユーザーは、その試料等の濾過等の試料移動以外の操作
を行う能力を有するであろう。このような中間のプレートを本発明の装置の統合
化部分として含むことも、本発明の範囲内である。図８の態様において、このよ
うな中間のプレートは、スペース７４０において見出される。

【０１２７】言及すべき他の点は、非制限的な例証としての図１０の態様を用いることは、
第２のプレート７１０と別個のプレートたる第１のプレート７００を、ミクロ流
体的ネットワークを含むもの以外のプレートへ液体を移動するために用いること
ができることである。別々の第１のプレート７００は、化学合成または分析が行
われるべきスポットのアレイの形で、試料を平面状の表面へ移動するために使用
可能である。認識されるように、以下の図９〜１２における第１のプレートも、
この方法で分離して用いることができる。

【０１２８】言及すべき他のポイントは、液体の同時移動が、これらのそれぞれの態様の個
々において、電極、プランジャー、ヒ−ター要素、空気駆動、等の作動手段を独
立に制御することによって、マルチウェルプレート内の全てのウェルより少ない
ものに対して達成可能であることである。このように、もし９６−ウェルのプレ
ートの１６個のウェルへ液体を移したいならば、残りのウェルのためのものと独
立させて、これらの１６個のウェルが作動手段を有するであろう。

【０１２９】図９の装置は、図８の電極の代わりに、圧電気的カラー７９０が存在すること
を除いて、図８におけるそれと同様である。液体のパルスは、圧電気のカラー７
９０によって生成される。圧電気的カラー７９０は、作動されると、迅速に上端
近くのキャピラリを引き締め、そのキャピラリ中の液体を放出させる。図１０を参照して、その装置は第１のプレート８００と第２のプレート８１０
を含む。第１のプレート８００は、それを通って複数のキャピラリ８０２が広が
るシーリング膜８０４を含む。第１のプレート８００は、第１のプレート８００
にスライド可能に配置された複数のプランジャー８０６を含む。その個々のプラ
ンジャーは、それぞれのキャピラリ近くに位置される。第２のプレート８１０は
、第２のプレート８１０が第１のプレート８００の方向に往復的に移動可能であ
るようにバイアスされた関係において、第１のプレート８００上に固定化される
。このように、プランジャー８０６は、押し下げプレート８１０によって、同時
に押し下げることができる。このため、第１および第２のプレートの間のスペー
ス８４０は、バネ、エラストマー性物質、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤ
ＭＳ）、その他等の適当なバイアス要素を含むことができる。プランジャー８０
６が押し下げられるとき、マルチウェルプレート８５２のウェル８５０からの液
体のパルス（それは試料の正確な量である）は第２のプレート８１０内のミクロ
流体的ネットワークの試料受取リザーバ８３０内にスプレーされる。

【０１３０】図１１と１２に示される代替的な態様は、図１０のプランジャー８０６により
達成された圧力の代わりに、それぞれ、ヒーター８７６からの熱およびチューブ
８８６からの圧縮ガスを利用する。本発明の他の面は、試料を処理するためのキットを含む。１つの態様において
、キットは、試料を処理するための上記したような装置と、装置内ので試薬以外
の試薬を含む。その試薬の濃度がその方法とアッセイの相当な最適化を与えるよ
うに、そのキットのための試薬は、同じまたは別々の容器に詰めることができる
。その試薬の交差反応性および安定性に従い、試薬は、個々の容器に別個にする
ことができ、または種々の試薬が１以上の容器中で、組合せ可能となる。適当な
環境において、キット中の１つ以上の試薬は、溶解時に本発明に従う方法または
アッセイを行うために適当な濃度を有する試薬溶液を与える添加剤（excipients
）を含む、通常は凍結乾燥された乾燥粉末として提供することができる。そのキ
ットは、そのキットが用いられる方法の性質に従い、付加的な試薬をも含むこと
ができる。例えば、キットは常磁性ビーズおよび非磁性粒子を含む固相抽出材料
、溶解溶液、洗浄、溶出とランニング緩衝液、レセプターを含む生体分子認識要
素、酵素、抗体および他の特異的結合対メンバー、標識化溶液、基質、リポータ
ー分子、膜、ビーズ等を含む試料精製材料、その他等を含むことができる。

【０１３１】それそれの公表または特許出願が具体的に、且つ個別に参照することによって
ここに組み込むことを示されたように、この明細書に引用された全ての公表およ
び特許出願は、参照することによってここに組み込む。前述の本発明は例証としてある程度詳細におよび理解の明確性のための例とし
て説明されて来たが、当業者は、本発明の教示を考慮して、その精神または添付
の請求項の範囲から逸脱することなく、ある種の変化および修正をなすことがで
きることは、容易に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に従う装置の１つの態様の斜視図である。

【図２】図２は、図１の装置の分解図である。

【図３】図３は、線３−３に沿う図１の装置の断面図である。

【図４】図４は、ミクロ流体的ネットワークの一態様の斜視図である。

【図５】図５は、複数のミクロ流体的ネットワークを有するプレート部分の一態様の斜
視図である。

【図６】図６は、複数のミクロ流体的ネットワークを有するプレート部分の他の態様の
斜視図である。

【図７】図７は、複数のミクロ流体的ネットワークを有するプレート部分の他の態様の
斜視図である。

【図８】図８は、試料容器から試料受取要素に液体を移すアセンブリ提示手段の一態様
の断面図である。

【図９】図９は、試料容器から試料受取要素に液体を移すアセンブリ提示手段の他の態
様の断面図である。

【図１０】図１０は、試料容器から試料受取要素に液体を移すアセンブリ提示手段の他の
態様の断面図である。

【図１１】図１１は、試料容器から試料受取要素に液体を移すアセンブリ提示手段の他の
態様の断面図である。

【図１２】図１２は、試料容器から試料受取要素に液体を移すアセンブリ提示手段の他の
態様の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ソーン，デビットエス. アメリカ合衆国，カリフォルニア 94610, ピードモント，キングアベニュ 109 Ｆターム(参考） 2G042 AA01 DA10 HA07 HA10 【要約の続き】きる。本発明は、更に、上記した装置を含む、ミクロ流体的プロセスを実施するためのキットをも含む。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下を含む、ミクロ流体的なプロセスを実施するための装置
：（ａ）試料容器のアレイから複数の試料を受け取り、その試料を分配すること
に適合させた、試料受取要素のアレイを含む第１のプレート、および（ｂ）前記第１のプレートと統合化され、前記分配された試料を受け取るため
の第２のプレートであって、前記第２のプレートは、ミクロ流体的なプロセスを
実施するためのチャネルと、キャビティ構造とのミクロ流体的ネットワークの平
面状アレイを含む。
【請求項２】以下を含む、ミクロ流体的なプロセスを実施するための装置
：（ａ）試料ウェルのアレイから複数の試料を受け取ることに適合させた、試料
受取要素のアレイを含む第１のプレート、および（ｂ）前記第１のプレートと統合化された第２のプレートであって、前記第２
のプレートは、ミクロ流体的なプロセスを実施するためのチャネルと、キャビテ
ィ構造とのミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを含み、前記ミクロ流体的
ネットワークの個々が、前記第１のプレートの対応する試料受取要素をとの流体
連通に適合される。
【請求項３】前記試料受取要素の個々が、前記試料ウェルの１つから試料
を受け取ることに適合した対応するキャピラリと流体連通している試料処理ウェ
ルを含む請求項２の装置。
【請求項４】試料ウェルの前記アレイが、９６、１９２、３８４または１
５３６−ウェルのプレートのフォーマットに従う請求項２の装置。
【請求項５】前記ミクロ流体的ネットワークの個々が、（ａ）前記対応する試料受取要素から試料を受け取ることに適合させた、試料
受取キャビティ構造、および（ｂ）前記試料受取キャビティ構造と流体連通にある１つ以上の付加的キャビ
ティ構造を含む請求項２の装置。
【請求項６】前記ミクロ流体的ネットワークの個々が、（ａ）前記対応する試料受取要素から試料を受け取ることに適合させた、試料
受取キャビティ構造、および（ｂ）前記試料受取キャビティ構造とキャピラリ連通にある１つ以上の廃棄物
キャビティ構造、および（ｃ）前記試料受取キャビティ構造とキャピラリ連通にある１つ以上の緩衝液
含有構造を含む請求項２の装置。
【請求項７】個々のキャビティ構造とチャネルの前記ミクロ流体的ネット
ワークが、曲がりくねった経路を含む請求項６の装置。
【請求項８】以下を含む、試料のアレイを処理する方法：（ａ）試料ウェルのアレイの個々の試料の少なくとも一部を、キャビティ構造
とチャネルのミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに、ミクロ流体的ネッ
トワークの前記アレイと統合的な流体連通にある試料受取要素の対応するアレイ
によって同時に移動し、および（ｂ）前記試料のアレイを処理する。
【請求項９】以下を含む、試料のアレイを処理する方法：（ａ）試料ウェルのアレイの個々の試料の少なくとも一部を、試料受取要素の
対応するアレイに同時に移動し、（ｂ）前記試料受取要素から、個々の試料の少なくとも一部を、前記試料受取
要素との流体連通に適合した、ミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに同
時に移動し、および（ｂ）前記試料のアレイを処理する。
【請求項１０】以下を含む、試料のアレイを処理する方法：（ａ）試料ウェルのアレイの個々の試料の少なくとも一部を、試料ウェルのア
レイから複数の試料を受け取るために適合した、試料受取要素のアレイを含む第
１のプレートの部分である対応する試料受取要素のアレイに同時に移動し、（ｂ）前記試料受取要素から、個々の試料の少なくとも一部を、前記第１のプ
レートと統合化された第２のプレートの部分であって、その第２のプレートが、
ミクロ流体的プロセスを行うためのチャネルおよびキャビティ構造のミクロ流体
的ネットワークの平面状アレイを含み、そのミクロ流体的ネットワークの個々が
、対応する試料受取要素との流体連通に適合しているものの、ミクロ流体的ネッ
トワークの対応するアレイに同時に移動し、および（ｂ）前記試料のアレイを処理する。
【請求項１１】前記処理が、前記試料の分析を実施することを含む請求項
１０の方法。
【請求項１２】前記処理が、化学合成を実施することを含む請求項１０の
方法。
【請求項１３】前記試料受取要素の個々が、前記試料ウェルの１つから試
料を受け取るために適合させた対応するキャピラリと流体連通にある試料ハンド
リングウェルを含む請求項１０の方法。
【請求項１４】試料ウェルの前記アレイが、９６、１９２、３８４または
１５３６−ウェルのプレートのフォーマットにしたがう請求項１０の方法。
【請求項１５】前記ミクロ流体的ネットワークの個々が以下を含む請求項
１０の方法：（ａ）前記対応する試料受取要素から試料を受け取ることに適合させた、試料
受取キャビティ構造、および（ｂ）前記試料受取キャビティ構造と流体連通にある１つ以上の付加的キャビ
ティ構造。
【請求項１６】前記ミクロ流体的ネットワークの個々が以下を含む請求項
１０の方法：（ａ）前記対応する試料受取要素から試料を受け取ることに適合させた、試料
受取キャビティ構造、および（ｂ）前記試料受取キャビティ構造とキャピラリ連通にある１つ以上の廃棄物
キャビティ構造、および（ｃ）前記試料受取キャビティ構造とキャピラリ連通にある１つ以上の緩衝液
含有構造。
【請求項１７】相互に連結されたキャピラリ寸法のチャネルおよびキャビ
ティ構造の前記ミクロ流体的ネットワークの個々が、曲がりくねった経路を含む
請求項１０の方法。
【請求項１８】パッケージされた組合せで以下を含むキット：（ａ）請求項１の装置、および（ｂ）前記装置内の試薬以外の、試料を処理するための試薬。
【請求項１９】前記試薬が、固相抽出材料、溶解溶液、洗浄および溶出の
緩衝液、特異的結合対メンバー、標識溶液、基質、リポーター分子、および試料
精製材料からなる群から選ばれる請求項１８のキット。
【請求項２０】以下を含む、キャピラリ電気泳動により試料容器のアレイ
中の試料のアレイを分析する方法：（ａ）試料容器のアレイにおいて試料のアレイを与え、（ｂ）試料容器のアレイ中の個々の試料の少くとも一部を、キャピラリ電気泳
移動カラムの対応するアレイに同時に移動し、そのキャピラリ電気泳移動カラム
は、（ｃ）移された試料の分離をキャピラリ電気泳動によって同時に実施し、およ
び（ｄ）（ｃ）のキャピラリ電気泳動の分離を分析する。
【請求項２１】試料の前記アレイが、長さが変化する核酸である請求項２
０の方法。
【請求項２２】試料の前記アレイが、特異的結合性のタンパク質、その結
合パートナーまたはその２つの複合体である請求項２０の方法。
【請求項２３】１つ以上の試薬が試料容器に加えられ、その試料と混合さ
れる請求項２０の方法。
【請求項２４】以下を含む、キャピラリ電気泳動により試料容器のアレイ
中の試料のアレイを分析する方法：（ａ）試料容器中の試料のアレイから試料の部分のアレイを得て；（ｂ）試料のアレイを同時に処理して、処理された試料のアレイを得て、その
処理された試料のアレイをキャピラリ電気泳動に供し；（ｃ）処理された試料のアレイを、キャピラリ電気泳動カラムのアレイに同時
に移動し；（ｄ）（ｃ）からのキャピラリ電気泳動カラムのアレイ上で、同時にキャピラ
リ電気泳動を実施し；および（ｅ）（ｄ）からのキャピラリ電気泳移動カラムを分析する。
【請求項２５】ミクロ流体的なプロセスを実施するための装置であって、
その装置は、ミクロ流体的なプロセスを実施するためのチャネルおよびキャビテ
ィ構造のミクロ流体的ネットワークの平面状アレイを有する平面状基板を含む。
【請求項２６】９６、１９２、３８４または１５３６個のミクロ流体的ネ
ットワークを含む請求項２５の装置。
【請求項２７】パッケージされた組合せにおいて、以下を含むキット：（ａ）請求項２５の装置、および（ｂ）試薬を分配する装置。
【請求項２８】以下を含む、試料のアレイを固定する方法：（ａ）マルチウェルプレートの試料ウェルのアレイ中の個々の試料の少くとも
一部を、試料受取要素の対応するアレイに、同時に移動し、および（ｂ）前記試料受取要素からの個々の試料の少くとも一部を、試料ハンドリン
グウェルの対応するアレイに同時に移動する。
【請求項２９】以下を含む、試料のアレイを固定にする方法：（ａ）マルチウェルプレートの試料ウェルのアレイ中の個々の試料の少くとも
一部を、試料受取要素の対応するアレイに同時に移動し、および（ｂ）前記試料受取要素からの個々の試料の少くとも一部を、試料ハンドリン
グウェルの対応するアレイに同時に移動するに際して、電界の印加または圧力の
印加によって、その部分を前記試料受取要素から排出させる。
【請求項３０】試料受取要素がキャピラリである請求項２９の方法。
【請求項３１】以下を含む、試料のアレイを処理する方法：（ａ）試料ウェルのアレイ中の個々の試料の少なくとも一部を、試料受取要素
の対応するアレイに同時に移動し、（ｂ）前記試料受取要素からの個々の試料の少くとも一部を、前記試料受取要
素と統合化された流体連通にあるミクロ流体的ネットワークの対応するアレイに
同時に移動するに際して、電界の印加または圧力の印加によって、その部分を前
記試料受取要素から排出させ、および（ｃ）試料の前記アレイを処理する。
【請求項３２】前記試料受取要素がキャピラリである請求項３１の方法。