KR20000022329A - High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices - Google Patents

High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices

Info

Publication number
KR20000022329A
KR20000022329A KR1019980710752A KR19980710752A KR20000022329A KR 20000022329 A KR20000022329 A KR 20000022329A KR 1019980710752 A KR1019980710752 A KR 1019980710752A KR 19980710752 A KR19980710752 A KR 19980710752A KR 20000022329 A KR20000022329 A KR 20000022329A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
channels
biochemical system
component
substrate
Prior art date
Application number
KR1019980710752A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100453100B1 (en
Inventor
존 왈리스 파스
앤 알. 코프-실
룩크 제이. 보우쎄
Original Assignee
캐리퍼 테크놀로지스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐리퍼 테크놀로지스 코포레이션 filed Critical 캐리퍼 테크놀로지스 코포레이션
Priority to KR10-1998-0710752A priority Critical patent/KR100453100B1/en
Publication of KR20000022329A publication Critical patent/KR20000022329A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100453100B1 publication Critical patent/KR100453100B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44791Microapparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5011Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing antineoplastic activity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • G01N33/5064Endothelial cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5091Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing the pathological state of an organism
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5097Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving plant cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/5302Apparatus specially adapted for immunological test procedures
    • G01N33/5304Reaction vessels, e.g. agglutination plates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer
    • G01N33/57407Specifically defined cancers
    • G01N33/57415Specifically defined cancers of breast
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00824Ceramic
    • B01J2219/00828Silicon wafers or plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00831Glass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819Materials of construction
    • B01J2219/00833Plastic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00851Additional features
    • B01J2219/00853Employing electrode arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095Control aspects
    • B01J2219/00952Sensing operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095Control aspects
    • B01J2219/00952Sensing operations
    • B01J2219/00954Measured properties
    • B01J2219/00961Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095Control aspects
    • B01J2219/00952Sensing operations
    • B01J2219/00968Type of sensors
    • B01J2219/0097Optical sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0605Metering of fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668Trapping microscopic beads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0673Handling of plugs of fluid surrounded by immiscible fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0867Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0877Flow chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887Laminated structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0418Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic electro-osmotic flow [EOF]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5025Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures for parallel transport of multiple samples
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S366/00Agitating
    • Y10S366/02Micromixers: segmented laminar flow with boundary mixing orthogonal to the direction of fluid propagation with or without geometry influences from the pathway
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/81Packaged device or kit
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/817Enzyme or microbe electrode
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/804Radioisotope, e.g. radioimmunoassay
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/805Optical property
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/806Electrical property or magnetic property
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11Automated chemical analysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11Automated chemical analysis
    • Y10T436/110833Utilizing a moving indicator strip or tape
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11Automated chemical analysis
    • Y10T436/113332Automated chemical analysis with conveyance of sample along a test line in a container or rack
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11Automated chemical analysis
    • Y10T436/117497Automated chemical analysis with a continuously flowing sample or carrier stream
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE: Micro-fluidic devices and methods are provided to screen large numbers of different compounds for their effects on a variety or chemical and biochemical systems. CONSTITUTION: Two series channels(110,112) and channel(114) for reagent are equipped. Each channel has at least one cross-sectional dimension in the range from about 0.1 to about 500 micrometer. Containers(104,106,108) are located at the end of channels(110,114). A sample channel is used to test compounds into the device. Biochemical signals from the system are monitored at detection window or detection area(116). The detection window observes and examines visually and optically.

Description

미규모 유체 장치 내의 고처리율 스크리닝 검정 시스템High Throughput Screening Assay System in Unscaled Fluid Devices

당 분야에는 다양한 생물학적 공정에 대한 화합물의 효과에 대해 화합물을 신속하게 검정하는 능력이 장기간 요구되어 왔다. 예를 들어, 효소학자들은 효소 반응을 위한 보다 나은 기질, 보다 나은 억제제 또는 보다 나은 촉매를 장기간 조사해왔다. 유사하게, 제약 업계에서는 생물학적 분자 간의 상호작용을 억제, 감소 또는 심지어 증강시킬 수 있는 화합물을 확인하는 데에 관심이 모아져 왔다. 특히, 생물학적 시스템의 경우, 수용체와 이것의 리간드와의 상호작용이 종종 직접 또는 일부 다운스트림 사건에 의해 시스템에, 결과적으로 치료가 필요한 환자에게 유해하거나 유리한 효과중의 하나를 생성시킬 수 있다. 따라서, 연구자들은 이러한 상호작용을 감소, 억제 또는 심지어 증강시킬 수 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물을 장기간 조사해 왔다. 유사하게, 진단 또는 법적 분석에 관련된 생물학적 분자의 검출을 위해 샘플을 신속하게 처리하는 능력은, 예를 들어 진단 의학, 고고학, 인류학 및 현대 범죄 수사에서 중요한 가치가 있다.There is a long need in the art for the ability to rapidly assay compounds for their effects on various biological processes. For example, enzymaticians have long searched for better substrates, better inhibitors or better catalysts for enzymatic reactions. Similarly, the pharmaceutical industry has attracted interest in identifying compounds that can inhibit, reduce or even enhance interactions between biological molecules. In particular, for biological systems, the interaction of a receptor with its ligand can often produce one of the deleterious or beneficial effects on the system, either directly or by some downstream event, resulting in patients in need of treatment. Thus, researchers have long investigated the compounds or mixtures of compounds that can reduce, inhibit or even enhance this interaction. Similarly, the ability to quickly process a sample for the detection of biological molecules involved in diagnostic or forensic analysis is of significant value, for example in diagnostic medicine, archeology, anthropology and modern criminal investigations.

현대 약제 발견은 이들 기술된 효과를 갖는 화합물을 스크리닝하기 위해 이용되는 검정의 처리율에 의해 제한된다. 특히, 상이한 화합물의 최대 수의 스크리닝에는 각각의 스크리닝에 관련된 시간 및 필요한 노력이 감소될 필요가 있다.Modern drug discovery is limited by the throughput of the assays used to screen for compounds having these described effects. In particular, the screening of the maximum number of different compounds needs to reduce the time and effort required associated with each screening.

화학 합성 분자 및 천연 생성물(예를 들어, 발효 배양액)의 수집물의 고처리율 스크리닝은 새로운 약제의 개발을 위한 리드 화합물을 조사하는 데에 중추적인 역할을 한다. 분자 다양성을 발생시키고 평가하기 위한 조합 화학 및 관련 기술의 관심의 현저한 고조는 약제 발견의 이 모범의 발전에서의 현저한 이정표를 상징한다[참조: Pavia et al., 1993, Bioorg. Med. Chem. Lett. 3:387-396, 본원에 참고문헌으로 포함되어 있음]. 현재까지, 펩티드 화학은 리간드 확인에서의 조합 방법의 유용성을 조사하기 위한 근본 수단이었다[참조: Jung & Beck-Sickinger, 1992, Angew, Chem. Int. Ed. Engl. 31:367-383, 본원에 참고문헌으로 포함되어 있음]. 이는 크고, 구조적으로 다양한 범위의 아미노산 단량체의 유용성, 비교적 일반적인 고수율 고체상 커플링 화학 및 재조합 펩티드 라이브러리를 생성시키기 위한 생물학적 방법과의 상승작용에 기인할 수 있다. 더욱이, 다수의 저분자량 펩티드의 유효하고 특이적인 생물학적 활성은 이들 분자를 치료 약제 발견을 위한 매력있는 출발점이 되게 한다[참조: Hirschmann, 1991, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30:1278-1301, 및 Wiley & Rich, 1993, Med. Res. Rev. 13:327-384, 각각의 문헌은 본원에 참고문헌으로 포함되어 있음]. 그러나, 불량한 경구적 생체이용률 및 신속한 생체내 제거와 같은 바람직하지 않은 약물동력학적 특성으로 인해 약제로서의 펩티드 화합물의 보다 광범한 개발이 제한되어 왔다. 이러한 현실인식은 최근에 실험가들로 하여금 조합적 유기 합성의 개념을 펩티드 화학 이상으로 확장시켜서 벤조디아제핀(참조: Bunin & Ellman, 1992, J. Amer. Chem. Soc. 114: 10997-10998, 본원에 참고문헌으로 포함되어 있음)과 같은 공지된 약물특이분자단의 라이브러리 뿐만 아니라 올리고머 N 치환된 글리신("펩토이드(peptoid)") 및 올리고카바메이트와 같은 중합체 분자를 생성시키도록 고무시켜 왔다 [참조; Simon et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 9367-9371; Zuckermann et al., 1992, J. Amer. Chem. Soc. 114:10646-10647; 및 Cho et al., 1993, Science 261:1303-1305, 각각의 문헌은 본원에 참고문헌으로 포함되어 있음].High throughput screening of collections of chemical synthetic molecules and natural products (eg, fermentation broths) plays a pivotal role in investigating lead compounds for the development of new agents. The marked rise in interest in combinatorial chemistry and related technologies for generating and evaluating molecular diversity represents a significant milestone in the development of this model of drug discovery. Pavia et al., 1993, Bioorg. Med. Chem. Lett. 3: 387-396, incorporated herein by reference]. To date, peptide chemistry has been a fundamental means for investigating the usefulness of combinatorial methods in ligand identification. Jung & Beck-Sickinger, 1992, Angew, Chem. Int. Ed. Engl. 31: 367-383, incorporated herein by reference. This may be due to the utility of large, structurally diverse ranges of amino acid monomers, relatively general high yield solid phase coupling chemistry and synergy with biological methods for generating recombinant peptide libraries. Moreover, the effective and specific biological activity of many low molecular weight peptides makes these molecules an attractive starting point for therapeutic drug discovery. Hirschmann, 1991, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30: 1278-1301, and Wiley & Rich, 1993, Med. Res. Rev. 13: 327-384, each of which is incorporated herein by reference. However, the wider development of peptide compounds as medicaments has been limited due to undesirable pharmacokinetic properties such as poor oral bioavailability and rapid in vivo clearance. This realization has recently led experimenters to extend the concept of combinatorial organic synthesis beyond peptide chemistry to benzodiazepines (Bunin & Ellman, 1992, J. Amer. Chem. Soc. 114: 10997-10998, herein incorporated by reference). Libraries of known drug specific molecule groups, such as those incorporated by reference, as well as oligomeric N-substituted glycine ("peptoids") and oligocarbamate, have been encouraged to produce ; Simon et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 9367-9371; Zuckermann et al., 1992, J. Amer. Chem. Soc. 114: 10646-10647; And Cho et al., 1993, Science 261: 1303-1305, each of which is incorporated herein by reference.

유사한 개발에 있어서, 현대의 조합 화학이 스크리닝될 수 있는 시험 화합물의 수를 급격히 증가시킨 것과 같이, 인체 게놈 연구에 의해 또한 시험 화합물의 효능이 스크리닝된 다수의 새로운 표적 분자(예를 들어, 단백질 및 RNA와 같은 유전자 및 유전자 생성물)가 발견되어 왔다.In similar developments, many new target molecules (eg, proteins and Genes and gene products such as RNA) have been found.

로봇공학 및 고처리율 검출 시스템과 같은 병렬 스크리닝 방법 및 그 밖의 기술 진보를 이용하여 달성된 개선에도 불구하고, 현재의 스크리닝 방법은 여전히 다수의 관련 문제점을 갖는다. 예를 들어, 현존하는 병렬 스크리닝 방법을 사용하여 다수의 샘플을 스크리닝하려면 샘플 및 장비, 예를 들어 로보틱스를 수용하기 위한 넓은 공간 요건, 이 장비와 관련된 고비용 및 검정을 수행하기에 필요한 다량의 시약 요건이 필요하다. 추가로, 많은 경우에, 반응 부피는 이용가능한 시험 화합물이 소량이기 때문에 적어야 한다. 이러한 적은 부피는 유체 취급 및 측정과 관련된 오차, 예를 들어 증발로 인한 오차, 조제과오 등을 가중시킨다. 추가로, 유체 취급 장비 및 방법은 이러한 적은 부피에서의 표면 장력 효과에 부분적으로 기인하여 허용 수준의 정확도로 이들 부피 범위를 취급하는 것이 전형적으로 불가능해왔다.Despite the improvements achieved using parallel screening methods such as robotics and high throughput detection systems and other technological advances, current screening methods still have a number of related problems. For example, screening multiple samples using existing parallel screening methods requires large space requirements to accommodate samples and equipment, such as robotics, the high costs associated with this equipment, and the large amount of reagents required to perform the assay. This is necessary. In addition, in many cases, the reaction volume should be low because of the small amount of test compounds available. These small volumes add to errors associated with fluid handling and measurement, such as errors due to evaporation, formulations, and the like. In addition, fluid handling equipment and methods have typically been unable to handle these volume ranges with acceptable levels of accuracy due in part to the effect of surface tension at such small volumes.

이들 문제점을 해소하기 위한 시스템을 개발하기 위해서는 다양한 검정 방법의 측면을 고려해야 한다. 이러한 측면은 표적 및 화합물 공급원, 시험 화합물 및 표적 취급, 특정 검정 요건, 및 데이터 입수, 정리 저장 및 분석을 포함한다. 특히, 고처리율 스크리닝 방법 및 반복적이고 정확한 검정 스크리닝을 수행하고, 매우 적은 부피로 조작할 수 있는 관련 장비 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.Developing a system to solve these problems requires consideration of aspects of various testing methods. These aspects include target and compound sources, test compound and target handling, specific assay requirements, and data acquisition, clearance storage, and analysis. In particular, there is a need for high throughput screening methods and related equipment and devices that can perform repeat and accurate assay screening and can be operated in very low volumes.

본 발명은 이들 필요성 및 다양한 기타 필요성을 충족시킨다. 특히, 본 발명은 이들 문제점에 대한 중요한 해결법을 제시하는 신규한 방법 및 스크리닝 검정을 수행하기 위한 장치를 제공한다.The present invention fulfills these needs and various other needs. In particular, the present invention provides novel methods and apparatus for performing screening assays that present important solutions to these problems.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 생화학적 시스템에 대한 효과에 대해 다수의 시험 화합물을 스크리닝하는 방법을 제공한다. 전형적으로 이들 방법은 하나 이상의 제 1 표면 및 제 1 표면내에 둘 이상의 교차 채널이 형성된 미세가공된 기판을 이용한다. 하나 이상의 교차 채널은 0.1 내지 500㎛의 하나 이상의 횡단면 치수를 가질 것이다. 본 발명의 방법은 둘 이상의 교차 채널 중의 제 1 채널 내에 생화학적 시스템의 제 1 성분을 유동시키는 것을 포함한다. 최소한 제 1 시험 화합물은 제 2 채널로부터 제 1 채널로 유동하며, 이로써 시험 화합물이 생화학적 시스템의 제 1 성분과 접촉한다. 그후, 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과가 검출된다.The present invention provides a method for screening a plurality of test compounds for effects on biochemical systems. Typically these methods utilize a microfabricated substrate having at least one first surface and at least two cross channels within the first surface. One or more crossover channels will have one or more cross-sectional dimensions of 0.1-500 μm. The method of the present invention comprises flowing the first component of the biochemical system into a first channel of two or more cross channels. At least the first test compound flows from the second channel to the first channel, thereby contacting the test compound with the first component of the biochemical system. Thereafter, the effect of the test compound on the biochemical system is detected.

관련된 일면에 있어서, 본 발명의 방법은 생화학적 시스템의 제 1 성분을 둘 이상의 교차 채널 내에 연속 유동시키는 것들 포함한다. 상이한 시험 화합물이 제 2 채널로부터 제 1 채널 내로 주기적으로 도입된다. 그후, 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과가 검출된다(효과가 있는 경우).In a related aspect, the methods of the present invention include those that continuously flow a first component of a biochemical system into two or more crossover channels. Different test compounds are introduced periodically from the second channel into the first channel. Thereafter, the effect of the test compound on the biochemical system is detected (if effective).

또 다른 일면에 있어서, 본 발명의 방법은 제 1 표면내에 다수의 반응 채널이 형성된 제 1 표면을 갖는 기판을 이용한다. 각각의 다수의 반응 채널은 또한 표면내에 형성된 둘 이상의 횡단 채널에 유체식으로 연결되어 있다. 생화학적 시스템의 최소한 제 1 성분은 다수의 반응 채널 내로 도입되고, 다수의 상이한 시험 화합물은 둘 이상의 횡단 채널 중의 하나 이상을 통해 유동된다. 또한, 각각의 상이한 시험 화합물은 이산 부피로 횡단 채널 내에 도입된다. 각각의 다수의 상이한 시험 화합물이 별도의 반응 채널 내에 전달된 후에, 생화학적 시스템에 대한 각각의 시험 화합물의 효과가 검출된다.In another aspect, the method of the present invention utilizes a substrate having a first surface having a plurality of reaction channels formed therein. Each of the plurality of reaction channels is also fluidly connected to two or more transverse channels formed in the surface. At least a first component of the biochemical system is introduced into the plurality of reaction channels, and the plurality of different test compounds are flowed through one or more of the two or more transverse channels. In addition, each different test compound is introduced into the transverse channel in discrete volumes. After each of a number of different test compounds is delivered in separate reaction channels, the effect of each test compound on the biochemical system is detected.

또한, 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 장치를 제공한다. 한 가지 일면에 있어서, 본 발명은 생화학적 시스템에 대한 효과에 대해 시험 화합물을 스크리닝하는 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는 표면내에 둘 이상의 교차 채널이 형성된 하나 이상의 표면을 갖는 기판을 포함한다. 둘 이상의 교차 채널은 약 0.1 내지 약 500㎛의 하나 이상의 횡단면 치수를 갖는다. 또한, 본 발명의 장치는 둘 이상의 교차 채널중의 제 1 채널에 유체식으로 연결된 상이한 시험 화합물의 공급원 및 둘 이상의 교차 채널의 제 2 채널에 유체식으로 연결된 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분의 공급원을 포함한다. 하나 이상의 성분을 교차 채널 내로 유동시키기 위한 유체 전달 시스템 및 상이한 시험 화합물을 교차 채널의 제 1 채널로부터 제 2 채널로 도입시키기 위한 유체 전달 시스템이 포함된다. 또한, 본 발명의 장치는 임의로 상기 생화학적 시스템에 대한 상기 시험 화합물의 효과를 검출하기 위해 제 2 채널 내에 검출 영역을 포함한다.The invention also provides an apparatus for carrying out the method. In one aspect, the invention provides an apparatus for screening test compounds for effects on biochemical systems. The apparatus of the present invention includes a substrate having one or more surfaces with two or more crossing channels formed therein. The two or more crossover channels have one or more cross sectional dimensions of about 0.1 to about 500 μm. In addition, the device of the present invention provides a source of different test compounds fluidly connected to a first channel of at least two cross channels and a source of one or more components of a biochemical system fluidly connected to a second channel of at least two cross channels. Include. Fluid delivery systems for flowing one or more components into the cross channel and fluid delivery systems for introducing different test compounds from the first channel of the cross channel to the second channel. In addition, the device of the present invention optionally includes a detection region in the second channel to detect the effect of the test compound on the biochemical system.

바람직한 일면에 있어서, 본 발명의 장치는 3개 이상의 전극을 포함하는 유체 전달 시스템을 포함하며, 각각의 전극은 둘 이상의 교차 채널에 의해 형성된 교차의 상이한 면에서 둘 이상의 교차 채널과 전기 접촉한다. 또한, 유체 전달 시스템은 각각의 전극에 가변 전압을 동시에 가하기 위한 제어 시스템을 포함함으로써, 시험 화합물 또는 둘 이상의 교차 채널내의 최소한 제 1 성분의 이동이 제어된다.In a preferred aspect, the device of the present invention comprises a fluid delivery system comprising at least three electrodes, each electrode being in electrical contact with at least two crossing channels at different sides of the intersection formed by the at least two crossing channels. The fluid delivery system also includes a control system for simultaneously applying a variable voltage to each electrode, whereby the movement of at least the first component in the test compound or two or more cross channels is controlled.

또 다른 일면에 있어서, 본 발명은 표면내에 다수의 반응 채널이 형성된 하나 이상의 표면을 갖는 기판을 포함하는, 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 장치를 제공한다. 또한, 본 발명의 장치는 표면내에 형성된 둘 이상의 횡단 채널을 지니며, 각각의 다수의 반응 채널은 각각의 반응 채널 내의 제 1 지점에서 둘 이상의 횡단 채널 중의 제 1 채널에 유체식으로 연결되어 있고, 각각의 반응 채널 내의 제 2 지점에서 제 2 횡단 채널에 유체식으로 연결되어 있다. 본 발명의 장치는 각각의 반응 채널에 유체식으로 연결된 시험 화합물의 공급원, 횡단 채널의 제 1 채널에 유체식으로 연결된 시험 화합물의 공급원, 및 횡단 채널 및 다수의 반응 채널 내에서 시험 화합물 및 제 1 성분의 이동을 제어하기 위한 유체 전달 시스템을 추가로 포함한다. 상기한 바와 같이, 또한, 본 발명의 장치는 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위해 제 2 횡단 채널 내에 검출 영역을 임의로 포함한다.In another aspect, the invention provides an apparatus for detecting the effect of a test compound on a biochemical system, comprising a substrate having one or more surfaces with a plurality of reaction channels formed therein. In addition, the device of the present invention has two or more transverse channels formed in the surface, each of the plurality of reaction channels being fluidly connected to a first channel of the two or more transverse channels at a first point in each reaction channel, It is fluidly connected to the second transverse channel at a second point in each reaction channel. The apparatus of the present invention provides a source of test compound fluidly connected to each reaction channel, a source of test compound fluidly connected to a first channel of the transverse channel, and a test compound and a first within the transverse channel and the plurality of reaction channels. It further includes a fluid delivery system for controlling the movement of the component. As noted above, the device of the present invention also optionally comprises a detection zone in the second transverse channel to detect the effect of the test compound on the biochemical system.

본 발명은 분자 상호작용을 검출하기 위한 장치 및 검정 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 하나 이상의 교차 채널을 갖는 기판 및 전기삼투적 유체 이동 성분, 또는 기판 상의 채널 내에서 유체를 이동시키기 위한 기타 성분을 포함한다.The present invention relates to apparatus and assay systems for detecting molecular interactions. The apparatus of the present invention includes a substrate having one or more cross channels and an electroosmotic fluid transfer component, or other component for moving fluid within a channel on the substrate.

도 1은 연속 흐름 검정 시스템을 실행하는 데에 사용될 수 있는 본 발명의 미량실험용 스크리닝 검정 시스템의 한 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically depicts one embodiment of a microexperimental screening assay system of the present invention that may be used to implement a continuous flow assay system.

도 2A 및 2B는 교대 검정 시스템에서 작동되는 도 1에 도시된 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2A는 효소-기질 상호작용의 이펙터를 스크리닝하기 위해 사용되는 시스템을 도시하며, 도 2B는 수용체-리간드 상호작용을 스크리닝하기 위해 사용되는 장치를 도시한 것이다.2A and 2B are schematic illustrations of the apparatus shown in FIG. 1 operating in an alternate calibration system. FIG. 2A shows a system used to screen effectors of enzyme-substrate interactions, and FIG. 2B shows a device used to screen for receptor-ligand interactions.

도 3은 스크리닝하려는 화합물이 장치 내에 직렬 도입되지만, 그후 장치 내에서 병렬 배향으로 스크리닝되는 "일련의 주입 병렬 반응" 미량실험용 검정 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 3 schematically illustrates a “serial injection parallel reaction” microassay assay system wherein a compound to be screened is introduced in series in a device, but then screened in parallel orientation in the device.

도 4A 내지 4F는 다수의 비드 기본 시험 화합물의 스크리닝에서의 도 3에 도시된 장치의 작동을 개략적으로 도시한 것이다.4A-4F schematically illustrate the operation of the apparatus shown in FIG. 3 in the screening of multiple bead based test compounds.

도 5는 장기 인큐베이션 후에 분리 단계를 수행하기 위한 샘플 분로를 포함하는 연속 흐름 검정 장치를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 5 schematically illustrates a continuous flow assay device that includes a sample shunt for performing a separation step after a long incubation.

도 6A는 유체 기본 시험 화합물과 사용하기 위한 일련의 주입 병렬 반응 장치를 개략적으로 도시한 것이다.6A schematically illustrates a series of injection parallel reaction apparatus for use with a fluid base test compound.

도 7은 시험 화합물을 스크리닝하기 위해 "랩칩스[등록상표: LabChipsTM]"로 표지된 다수의 미량실험용 장치를 사용하는 전체 검정 시스템의 한 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 7 schematically illustrates one embodiment of a complete assay system using multiple microexperimental devices labeled “LabChips ” to screen test compounds.

도 8은 연속 흐름 검정 스크리닝 시스템에 사용되는 칩 배치를 개략적으로 도시한 것이다.8 schematically illustrates the chip arrangement used in a continuous flow assay screening system.

도 9는 연속 흐름 검정 스크린으로부터의 형광성 데이터를 도시한 것이다. 도 9A는 공지된 억제제(IPTG)를 칩 형식으로 β-갈락토시다아제 검정 시스템 내에 주기적으로 도입시킨 시험 스크린으로부터의 형광성 데이터를 도시하며, 도 9B는 억제제 데이터를 대조(완충) 데이터와 직접 비교하는, 도 9A로부터의 두 데이터 부분의 수퍼포지션을 도시한 것이다.9 shows fluorescent data from a continuous flow assay screen. 9A shows fluorescence data from test screens in which a known inhibitor (IPTG) was periodically introduced into the β-galactosidase assay system in chip format, and FIG. 9B directly compares inhibitor data with control (buffer) data. The superposition of the two data portions from FIG. 9A is shown.

도 10은 효소 억제제 스크리닝을 수행하기 위한 소형 칩 장치 상에서 유체 흐름 시스템의 파라미터를 조작하는 것을 도시한 것이다.10 illustrates manipulating the parameters of a fluid flow system on a small chip device for performing enzyme inhibitor screening.

도 11은 미소 유체 장치 채널 내에서의 샘플/스페이서 로딩을 위한 시간조절을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 11 schematically illustrates timing for sample / spacer loading in microfluidic device channels.

도 12의 패널 A 내지 G는 본 발명의 장치에서 사용되는 전극을 개략적으로 도시한 것이다.Panels A to G of FIG. 12 schematically illustrate electrodes used in the apparatus of the present invention.

1. 본 발명의 적용분야1. Field of Application of the Invention

본 발명은 고처리율 스크리닝 검정을 수행하기에 유용한 신규한 미량실험용 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 미소 유체 장치 및 다수의 상이한 화합물을 다양한 화학물질, 바람직하게는 생화학적 시스템에 대한 이들의 효과를 스크리닝하는 데에 이러한 장치를 사용하는 방법을 제공한다.The present invention provides novel microexperimental systems and methods useful for performing high throughput screening assays. In particular, the present invention provides methods of using such devices for screening microfluidic devices and many different compounds for their effects on various chemicals, preferably biochemical systems.

본원에서 사용되는 용어 "생화학적 시스템"이란 일반적으로 생존 생물체내에서 일반적으로 발견되는 유형의 분자를 포함하는 화학적 상호작용을 의미한다. 이러한 상호작용은 효소 결합, 시그널링 및 그 밖의 반응을 포함하여 생존 시스템에서 발생하는 전범위의 이화 및 동화 반응을 포함한다. 또한, 본원에 규정된 생화학적 시스템은 특정 생화학적 상호작용을 모방하는 모델 시스템을 또한 포함한다. 본 발명을 실시하는 데에 있어서 특히 관심있는 생화학적 시스템의 예로는, 수용체-리간드 상호작용, 효소-기질 상호작용, 세포 시그널링 경로, 생체이용률 스크리닝을 위한 모델 장벽 시스템(예를 들어, 세포 또는 막 분획)을 포함하는 수송 반응, 및 다양한 그 밖의 일반적 시스템이 있다. 세포 또는 생물체 생존성 또는 활성은, 예를 들어 독물학 실험에서 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 또한 스크리닝될 수 있다. 검정되는 생물학적 물질은 세포, 세포 분획(막, 시토졸 제제 등), 세포막 수용체의 작용제 및 길항제(예를 들어, 세포 수용체-리간드 상호작용, 예를 들어 트랜스페린, c-킷, 바이러스 수용체 리간드(예를 들어, CD4-HIV), 시토카인 수용체, 케모카인 수용체, 인터루킨 수용체, 면역글로불린 수용체 및 항체, 카드헤레인(cadherein) 패밀리, 인터그린(intergrin) 패밀리, 셀렉틴(selectin) 패밀리 등; 참조: Pigott 및 Power (1993) The Adhesion Molecule FactsBook Academic Press New York 및 Hulme (ed) Receptor Ligand Interactions A Practical Approach Rickwood 및 Hames (series editors) IRL Press at Oxford Press NY), 독소 및 독액, 바이러스 에피토프, 호르몬(예를 들어, 아편제, 스테로이드 등), 세포내 수용체(예를 들어, 스테로이드, 갑상선 호르몬, 레티노이드 및 비타민 D를 포함하는, 다양한 소형 리간드의 효과를 매개함; 참조: Evans(1988) Science, 240:889-895; Ham 및 Parker (1989) Curr. Opin. Cell Biol., 1:503-511; Burnstein et al, (1989), Ann, Rev. Physiol., 51:683-699; Truss 및 Beato (1993) Endocr. Rev., 14:459-479), 펩티드, 레트로-인버소 펩티드, α-, β-, 또는 ω- 아미노산(D- 또는 L-)의 중합체, 효소, 효소 기질, 보조인자, 약제, 렉틴, 당, 핵산(선형 및 구형 중합체 배열 둘 모두), 올리고사카라이드, 단백질, 인지질 및 항체를 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다. 공지된 약제가 상기 열거된 물질 중의 하나에 공유결합되는 이종중합체와 같은 합성 중합체, 예를 들어 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리에틸렌이민, 폴리아릴렌 설파이드, 폴리실록산, 폴리이미드 및 폴리아세테이트가 또한 검정된다. 또한, 그 밖의 중합체는 본원에 기술된 시스템을 이용하여 검정되며, 이는 본 명세서를 읽은 당업자에게는 명백해질 것이다. 당 분야의 숙련자는 생물학적 문헌에 일반적으로 친숙할 것이다. 생물학적 시스템에 대한 개괄적인 해설에 대해서는 하기 문헌을 참조한다[참고문헌: Berger 및 Kimmel, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology volume 152 Academic Press, Inc., San Diego, CA (Berger); Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning - A Laboratory Manual (2nd ed.) Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Press, NY, (Sambrook); Current Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel et al., eds., Current Protocols, a joint venture between Geene Publishing Associates, Inc. 및 John Wiley & Sons, Inc., (through 1997 Supplement)(Ausubel); Watson et al. (1987) Molecular Biology of the Gene, Fourth Edition The Benjamin/Cummings Publishing Co., Menlo Park, CA; Watson et al. (1992) Recombinant DNA Second Edition Scientific American Books, NY; Alberts et al., (1990) Molecular Biology of the Cell Second Edition Garland Publishing, NY; Pattison (1994) Principles and Practice of Clinical Virology; Darnell et al., (1990) Molecular Cell Biology second edition, Scientific American Books, W.H. Freeman 및 Company; Berkow (ed.) The Merck Mannual of Diagnosis and Therapy, Merck & Co., Rahway, NJ; Harrison's Principles of Internal Medicine, Thirteenth Edition, Isselbacher et al. (eds). (1994) Lewin Genes, 5th Ed., Oxford University Press (1994); The "Practical Approach" Series of Books (Rickwood and Hames (series eds.) by IRL Press at Oxford University Press, NY; The "FactsBook Series" of books from Academic Press, NY, ; 생물학적 시약 및 실험 장비의 제조업자로부터의 생성물 정보는 또한 생물학적 시스템을 검정하는 데에 유용한 정보를 제공한다. 이러한 제조업자로는 예를 들어, 시그마 케미칼 컴패니(SIGMA chemical company)(Saint Louis, MO), R&D 시스템스(Minneapolis, MN), 파마시아 LKB 바이오테크놀로지(Pharmacia LKB Biotechnology)(Piscataway, NJ), 클론테크 라보라토리스, 인코포레이티드(CLONTECH Laboratories, Inc.)(Palo Alto, CA), 켐 진스 코포레이션(Chem Genes Corp.), 알드리치 케미칼 컴패니(Aldrich Chemical Company)(Milwaukee, WI), 글렌 리서치, 인코포레이티드(Glen Research, Inc.), 깁코 BRL 라이프 테크놀로지스, 인코포레이티드(GIBCO BRL Life Technologies, Inc.)(Gaithersberg, MD), 플루카 케미카-바이오케미카 애널리티카(Fluka Chemica-Biochemica Analytika)(Fluka Chemie AG, Buchs, Switzerland), 인비트로겐(Invitrogen)(San Diego, CA) 및 어플라이드 바이오시스템스(Applied Biosystems)(Foster City, CA) 뿐만 아니라 당업자에게 공지된 다수의 그 밖의 시판 공급원이 있다.As used herein, the term “biochemical system” generally refers to chemical interactions involving molecules of the type commonly found in living organisms. Such interactions include the full range of catabolic and assimilation reactions occurring in the survival system, including enzyme binding, signaling and other reactions. In addition, the biochemical systems defined herein also include model systems that mimic certain biochemical interactions. Examples of biochemical systems of particular interest in practicing the present invention include model barrier systems (eg, cells or membranes) for receptor-ligand interactions, enzyme-substrate interactions, cell signaling pathways, bioavailability screenings. Transport reactions, and various other general systems. Cell or organism viability or activity can also be screened using the methods and devices of the invention, for example in toxicology experiments. Biological materials to be assayed include cells, cell fractions (membrane, cytosol preparations, etc.), agonists and antagonists of cell membrane receptors (eg, cell receptor-ligand interactions, eg transferrin, c-kit, viral receptor ligands (eg For example, CD4-HIV), cytokine receptors, chemokine receptors, interleukin receptors, immunoglobulin receptors and antibodies, cadherein family, intergrin family, selectin family and the like; see Pigott and Power. (1993) The Adhesion Molecule FactsBook Academic Press New York and Hulme (ed) Receptor Ligand Interactions A Practical Approach Rickwood and Hames (series editors) IRL Press at Oxford Press NY), toxins and venom, viral epitopes, hormones (e.g., Mediates the effects of various small ligands, including opiates, steroids, etc., intracellular receptors (eg, steroids, thyroid hormones, retinoids, and vitamin D). See Evans (1988) Science, 240: 889-895; Ham and Parker (1989) Curr. Opin. Cell Biol., 1: 503-511; Burnstein et al, (1989), Ann, Rev. Physiol., 51: 683-699; Truss and Beato (1993) Endocr. Rev., 14: 459-479), peptides, retro-inverso peptides, α-, β-, or ω- amino acids (D- or L-) Polymers, enzymes, enzyme substrates, cofactors, agents, lectins, sugars, nucleic acids (both linear and spherical polymer sequences), oligosaccharides, proteins, phospholipids and antibodies. Synthetic polymers, such as heteropolymers, in which known agents are covalently bonded to one of the above listed materials, for example polyurethanes, polyesters, polycarbonates, polyureas, polyamides, polyethyleneimines, polyarylene sulfides, polysiloxanes, poly Mid and polyacetates are also assayed. In addition, other polymers are assayed using the systems described herein, which will be apparent to those skilled in the art having read this specification. Those skilled in the art will generally be familiar with the biological literature. For an overview of biological systems, see the following references: Berger and Kimmel, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology volume 152 Academic Press, Inc., San Diego, CA (Berger); Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning-A Laboratory Manual (2nd ed.) Vol. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Press, NY, (Sambrook); Current Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel et al., Eds., Current Protocols, a joint venture between Geene Publishing Associates, Inc. And John Wiley & Sons, Inc., (through 1997 Supplement) (Ausubel); Watson et al. (1987) Molecular Biology of the Gene, Fourth Edition The Benjamin / Cummings Publishing Co., Menlo Park, CA; Watson et al. (1992) Recombinant DNA Second Edition Scientific American Books, NY; Alberts et al., (1990) Molecular Biology of the Cell Second Edition Garland Publishing, NY; Pattison (1994) Principles and Practice of Clinical Virology; Darnell et al., (1990) Molecular Cell Biology second edition, Scientific American Books, W.H. Freeman and Company; Berkow (ed.) The Merck Mannual of Diagnosis and Therapy, Merck & Co., Rahway, NJ; Harrison's Principles of Internal Medicine, Thirteenth Edition, Isselbacher et al. (eds). (1994) Lewin Genes, 5th Ed., Oxford University Press (1994); The "Practical Approach" Series of Books (Rickwood and Hames (series eds.) By IRL Press at Oxford University Press, NY; The "FactsBook Series" of books from Academic Press, NY,; from the manufacturer of biological reagents and laboratory equipment The product information of also provides useful information for assaying biological systems, such as, for example, SIGMA chemical company (Saint Louis, MO), R & D Systems (Minneapolis, MN), Pharmacia Pharmacia LKB Biotechnology (Piscataway, NJ), CloneTech Laboratories, Inc. (Palo Alto, CA), Chem Genes Corp., Aldrich Chemical Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI), Glen Research, Inc., Gibco BRL Life Technologies, Inc. (Gaithersberg, MD) , Flu Fluka Chemica-Biochemica Analytika (Fluka Chemie AG, Buchs, Switzerland), Invitrogen (San Diego, CA) and Applied Biosystems (Foster City, CA) As well as many other commercial sources known to those skilled in the art.

생화학적 시스템에 대한 화합물의 효과를 스크리닝하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위해, 본 발명은 일반적으로 이펙터 화합물이 바람직한 주어진 생체내 생화학적 시스템을 모방하는 시험관내 모델 시스템을 포함한다. 화합물이 스크리닝될 수 있고, 이펙터 화합물이 바람직한 시스템의 범위는 넓다. 예를 들어, 화합물은 임의로 효과가 바람직하지 않은 생화학적 시스템과 관련된 중요한 사건을 블록킹, 지연 또는 억제시키는 효과에 대해 스크리닝된다. 예를 들어, 시험 화합물은 임의로 유전병, 암, 세균 또는 바이러스 감염 등을 포함하는 질병의 발병 또는 특정 증상의 발생에 최소한 부분적으로 원인이 있는 시스템을 블록킹하는 능력에 대해 스크리닝된다. 그후, 이들 스크리닝 검정 방법에서 유망한 결과를 나타내는 화합물에 추가의 시험을 수행하여, 질병의 치료 또는 질병의 증상에 대한 효과적인 약제가 확인될 수 있다.To provide a method and apparatus for screening the effects of a compound on a biochemical system, the present invention generally includes an in vitro model system in which an effector compound is desired to mimic a given in vivo biochemical system. Compounds can be screened and the range of systems in which effector compounds are preferred is wide. For example, compounds are optionally screened for the effect of blocking, delaying or inhibiting important events associated with biochemical systems in which the effect is undesirable. For example, test compounds are screened for the ability to block systems that are at least partially responsible for the development of diseases or the development of certain symptoms, including genetic diseases, cancer, bacterial or viral infections, and the like. Subsequently, further tests may be conducted on the compounds that show promising results in these screening assay methods to identify agents that are effective in treating the disease or symptom of the disease.

다른 방법으로, 화합물은, 예를 들어 환자의 현존 결함을 치료하기 위해 바람직한 것으로 여겨지는 기능을 갖는 생화학적 시스템을 자극, 증강 또는 유도시키는 능력에 대해 스크리닝될 수 있다.Alternatively, the compounds can be screened for their ability to stimulate, augment or induce biochemical systems that have a function deemed desirable, for example, to treat existing defects in a patient.

모델 시스템이 선택되면, 그 후에 일련의 시험 화합물이 이들 모델 시스템에 적용될 수 있다. 시험관내에서 특정 생화학적 시스템에 대해 효과를 갖는 이들 시험 화합물을 확인함으로써, 생체내에서의 이러한 시스템의 잠재적인 이펙터가 확인될 수 있다.Once the model system is selected, a series of test compounds can then be applied to these model systems. By identifying these test compounds that have an effect on specific biochemical systems in vitro, potential effectors of such systems in vivo can be identified.

이들의 가장 간단한 형태에 있어서, 본 발명의 방법 및 장치에서 사용되는 생화학적 시스템 모델은 생화학적 시스템의 두 성분 간의 상호작용, 예를 들어 수용체-리간드 상호작용, 효소-기질 상호작용 등에 대한 시험 화합물의 효과에 대해 스크리닝할 것이다. 이 형태에 있어서, 생화학적 시스템 모델은 전형적으로 이펙터가 조사된 시스템의 두 가지 정상 상호작용 성분, 예를 들어 수용체와 이것의 리간드 또는 효소와 이것의 기질을 포함할 것이다.In their simplest form, the biochemical system model used in the methods and apparatus of the present invention is a test compound for the interaction between two components of the biochemical system, for example receptor-ligand interaction, enzyme-substrate interaction, etc. Will be screened for the effect. In this form, the biochemical system model will typically include two normal interacting components of the system to which the effector has been irradiated, for example a receptor and its ligand or enzyme and its substrate.

시험 화합물이 이 상호작용에 대해 효과를 갖는 지를 결정하는 것은 시스템을 시험 화합물과 접촉시키고, 시스템의 기능, 예를 들어 수용체-리간드 결합 또는 기질 턴오버(turnover)에 대해 검정하는 것을 포함한다. 그 후에, 검정된 기능은 대조군, 예를 들어 시험 화합물의 부재 또는 공지 이펙터의 존재하에서의 동일한 반응과 비교된다. 전형적으로, 이러한 검정은 생화학적 시스템의 파라미터의 측정을 포함한다. "생화학적 시스템의 파라미터"란 시스템의 기능의 몇몇 측정가능한 증거, 예를 들어 표지기의 존재 또는 부재 또는 분자량의 변화(예를 들어, 결합 반응, 수송 스크린에서의), 반응 생성물 또는 기질의 존재 또는 부재(기질 턴오버 측정에서의) 또는 전기영동적 이동성의 변화(전형적으로 표지 화합물의 용출 시간의 변화에 의해 검출됨)를 의미한다.Determining whether a test compound has an effect on this interaction includes contacting the system with the test compound and assaying for the function of the system, eg, receptor-ligand binding or substrate turnover. Thereafter, the assay function is compared with the same reaction in the control, for example in the absence of test compound or in the presence of known effectors. Typically, this assay involves the determination of the parameters of a biochemical system. "Parameter of a biochemical system" means some measurable evidence of the function of the system, such as the presence or absence of a labeling group or a change in molecular weight (eg, in a binding reaction, transport screen), the presence of a reaction product or substrate Absence (in substrate turnover measurements) or change in electrophoretic mobility (typically detected by a change in elution time of the labeling compound).

2성분 생화학적 시스템에 대해 설명되었지만, 본 발명의 방법 및 장치는 또한 훨씬 더 복잡한 시스템의 이펙터를 스크리닝하기 위해 사용될 수 있으며, 시스템의 결과물 또는 최종 생성물은 공지되어 있고, 몇몇 수준, 예를 들어 효소 경로, 세포 시그널링 경로 등에서 검정가능하다. 다른 방법으로, 본원 기술된 방법 및 장치는 임의로 생화학적 시스템의 단일 성분과 상호작용하는 화합물, 예를 들어 특정 생화학적 화합물, 예를 들어 수용체, 리간드, 효소, 핵산, 구조 거대분자 등과 특이적으로 결합하는 화합물을 스크리닝하기 위해 사용된다.Although described for two-component biochemical systems, the methods and apparatus of the present invention can also be used to screen effectors of even more complex systems, and the output or end product of the system is known and several levels, for example enzymes. Assays in pathways, cell signaling pathways, and the like. Alternatively, the methods and devices described herein may be specifically directed to compounds that optionally interact with a single component of a biochemical system, such as certain biochemical compounds such as receptors, ligands, enzymes, nucleic acids, structural macromolecules, and the like. Used to screen for compound to bind.

또한, 생화학적 시스템 모델은 전체 세포계에서 구체화될 수 있다. 예를 들어, 세포 반응에 대한 효과에 대해 시험 화합물을 스크리닝하려는 경우에는, 임의로 전체 세포가 사용된다. 또한, 변형된 세포 시스템은 본원에 포함되는 스크리닝 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 키메라 리포터 시스템은 임의로 특정 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과의 지시제로서 사용된다. 키메라 리포터 시스템은 전형적으로 수용체의 이의 리간드로의 결합을 시그널링하는 시그널링 경로에 통합되는 불균일 리포터 시스템을 포함한다. 예를 들어, 수용체는 이형 단백질,예를 들어 활성이 용이하게 검정될 수 있는 효소로 용융된다. 그 다음 리간드 결합에 의한 수용체의 활성화는 이후에 검출되는 이형 단백질을 활성화시킨다. 이와 같이, 대용 리포터 시스템은 용이하게 검출될 수 있는 결과 또는 시그널을 생성함으로써, 수용체/리간드 결합에 대한 검정을 제공한다. 상기 키메라 수용체 시스템의 예는 종래 기술에 기재된 바 있다.In addition, biochemical system models can be embodied in the entire cell line. For example, when screening test compounds for effects on cellular responses, whole cells are optionally used. In addition, modified cell systems can be used in the screening systems included herein. For example, a chimeric reporter system is optionally used as an indicator of the effect of a test compound on a particular biochemical system. Chimeric reporter systems typically include a heterogeneous reporter system that is integrated into a signaling pathway that signals the binding of a receptor to its ligand. For example, the receptor is melted with a heterologous protein, for example an enzyme that can be easily assayed for activity. Activation of the receptor by ligand binding then activates the heterologous protein that is subsequently detected. As such, the surrogate reporter system provides an assay for receptor / ligand binding by generating a result or signal that can be easily detected. Examples of such chimeric receptor systems have been described in the prior art.

부가적으로, 생체 이용률, 예를 들어 수송에 대해 스크리닝시키는 지점에서, 생물학적 장벽이 임의적으로 포함된다. 용어 "생물학적 장벽"은 일반적으로 생물학적 시스템내의 세포층 또는 막층, 또는 이들의 합성 모델에 관한 것이다. 생물학적 장벽의 예로 상피층 및 내피층, 예컨대 혈관 내피층 등을 포함한다.In addition, biological barriers are optionally included at the point of screening for bioavailability, eg transport. The term “biological barrier” generally relates to a cell or membrane layer, or a synthetic model thereof, in a biological system. Examples of biological barriers include epithelial and endothelial layers such as the vascular endothelial layer and the like.

생물학적 반응은 종종 이것의 리간드에 대한 수용체의 결합에 의해 시작되고/시작되거나 조절된다. 예를 들어, 성장 인자, 즉 EGF, FDF, PDGF 등과 이들의 수용체와의 상호 작용은 예를 들어 세포 증식 및 분별, 중재 효소의 활성화, 전달자 교체의 자극, 이온 선속의 변형, 효소의 활성화, 세포 모양의 변형 및 유전 발현 수준의 변화를 포함하는 다양한 생물학적 반응을 자극한다. 따라서, 수용체와 이것의 리간드의 상호작용을 조절하면 이 상호작용에 의해 유발되는 생물학적 반응을 조절할 수 있다.Biological responses are often initiated and / or modulated by the binding of a receptor to its ligand. For example, interactions with growth factors, such as EGF, FDF, PDGF, and their receptors may, for example, be used for cell proliferation and fractionation, activation of mediatoring enzymes, stimulation of messenger exchange, modification of ion flux, activation of enzymes, cellular It stimulates a variety of biological responses, including changes in shape and changes in the level of genetic expression. Thus, modulating the interaction of a receptor with its ligand can modulate the biological response caused by this interaction.

따라서, 하나의 일면에서, 본 발명은 수용체 분자와 이것의 리간드 사이의 상호작용에 영향을 주는 화합물에 대한 스크리닝에 있어서 유용할 것이다. 본원에 사용된 용어 "수용체"는 일반적으로 서로 특이적으로 인식하고 결합하는 화합물 한쌍 중 하나의 성분에 관한 것이다. 한쌍의 성분 중 다른 것은 "리간드"로서 칭한다. 이와 같이, 수용체/리간드 쌍은 보편적인 단백질 수용체, 일반적으로 막 관련 수용체, 및 이것의 천연 리간드, 예를 들어 또 다른 단백질 또는 작은 분자를 포함할 수 있다. 수용체/리간드 쌍은 또한 항체/항원 결합쌍, 상보적인 핵산, 핵산 관련 단백질 및 이것의 핵산 리간드를 포함할 수 있다. 특이적으로 결합되는 다수의 생화학적 화합물은 당해 분야에 널리 공지되어 있으며 본 발명의 실시에서 이용될 수 있다.Thus, in one aspect, the present invention will be useful in screening for compounds that affect the interaction between receptor molecules and their ligands. As used herein, the term “receptor” generally relates to a component of one of a pair of compounds that specifically recognizes and binds to each other. The other of the pair of components is referred to as "ligand". As such, receptor / ligand pairs may include universal protein receptors, generally membrane related receptors, and their natural ligands, such as another protein or small molecule. Receptor / ligand pairs may also include antibody / antigen binding pairs, complementary nucleic acids, nucleic acid related proteins, and nucleic acid ligands thereof. Many biochemical compounds that are specifically bound are well known in the art and can be used in the practice of the present invention.

통상적으로, 수용체/리간드 상호작용의 이펙터를 스크리닝시키는 방법은 시험 화합물의 존재하에서 수용체/리간드 결합쌍을 인큐베이팅시키는 것을 포함한다. 인큐베이팅 후 수용체/리간드 쌍의 결합 수준을 음성 및/또는 양성 대조군과 비교한다. 정상적인 결합이 감소된 것이 보이는 경우, 시험 화합물이 수용체/리간드 결합의 억제제인 것으로 결정한다. 결합이 증가된 것이 보이는 경우, 시험 화합물이 상호작용의 증강제 또는 유도제인 것으로 결정한다.Typically, methods for screening effectors of receptor / ligand interactions include incubating receptor / ligand binding pairs in the presence of test compounds. After incubation the binding level of the receptor / ligand pairs is compared with negative and / or positive controls. If normal binding appears to be reduced, the test compound is determined to be an inhibitor of receptor / ligand binding. If binding is seen to be increased, the test compound is determined to be an enhancer or inducer of interaction.

가치 있는 효율에 있어서, 동시성이 고려되는 다중 웰 반응 플레이트, 예를 들어 다중 웰 피펫터플레이트에서 보편적으로 수행되는 스크리닝 검정은 다수의 시험 화합물의 스크리닝과 대등하다.For valuable efficiencies, screening assays commonly performed on multi-well reaction plates, for example multi-well pipetteplates, where concurrency is considered, are comparable to the screening of multiple test compounds.

유사하며, 중복될 수 있는 생화학적 시스템은 효소 및 이들의 기질간의 상호작용을 유도한다. 본원에서 사용되는 용어 "효소"는 일반적으로 다른 화합물 또는 "기질"에서 화학적 변화를 유도하기 위해 촉매로서 작용하는 단백질에 관한 것이다.Similar and overlapping biochemical systems induce interactions between enzymes and their substrates. As used herein, the term “enzyme” generally relates to a protein that acts as a catalyst to induce chemical changes in other compounds or “substrates”.

보편적으로, 효소의 기질에 대한 효소 활성의 이펙터는 스크리닝하려는 화합물의 존재 및 부재하에 및 효소 활성의 변화를 검출하기 위한 최적 조건하에서 효소를 기질과 접촉시킴으로써 스크리닝된다. 반응 설정 시간 후에, 혼합물을 반응 생성물의 존재 또는 기질의 양의 감소에 대해 검정한다. 촉매화된 기질의 양을 대조구, 즉 시험 화합물의 부재 또는 공지된 이펙터의 존재하에 기질과 접촉된 효소와 비교한다. 상기와 같이, 효소의 기질에 대한 효소의 활성을 감소시키는 화합물은 "억제제"로서 칭하는 반면에, 활성을 두드러지게 하는 화합물은 "유도제"로서 칭한다.Typically, effectors of enzymatic activity to the substrate of the enzyme are screened by contacting the enzyme with the substrate in the presence and absence of the compound to be screened and under optimal conditions for detecting changes in the enzyme activity. After the reaction set time, the mixture is assayed for the presence of the reaction product or the reduction of the amount of substrate. The amount of catalyzed substrate is compared to the control, ie, the enzyme contacted with the substrate in the absence of the test compound or in the presence of a known effector. As above, compounds that reduce the activity of the enzyme on the substrate of the enzyme are referred to as "inhibitors", while compounds that make the activity prominent are referred to as "derivatives".

일반적으로, 본 발명에 포함되는 다양한 스크리닝 방법은 다수의 시험 화합물을 미소 유체 장치내로 연속 도입시키는 것을 포함한다. 일단 장치내로 도입시킨 후, 시험 화합물은 연속 직렬 또는 병렬 검정 배향을 이용하는 생물학적 시스템에 대한 작용에 대해 스크리닝된다.In general, various screening methods encompassed by the present invention include the continuous introduction of multiple test compounds into a microfluidic device. Once introduced into the device, the test compounds are screened for action on biological systems using continuous series or parallel assay orientation.

본원에서 사용되는 용어 "시험 화합물"은 특정 생화학적 시스템에 영향을 주는 능력에 대해 스크리닝되는 화합물에 관한 것이다. 시험 화합물은 화학적 화합물, 화학적 화합물의 혼합물, 예를 들어 폴리사카라이드, 작은 유기 또는 무기 분자, 생물학적 거대 분자, 예를 들어 펩티드, 단백질, 핵산, 또는 박테리아, 식물, 진균류, 또는 동물 세포 또는 조직으로부터 제조된 추출물, 천연 또는 합성 조성물을 포함하는 여러 가지 상이한 화합물을 포함할 수 있다. 실시되는 특정 구체예에 따라, 시험 화합물은 제공되는데, 예를 들어 용액중에 유리된 형태로 주입되거나, 담체, 또는 고체 지지물, 예를 들어 비드에 임의로 부착된다. 수많은 적당한 고체 지지물은 시험 화합물의 고정화를 위해 사용된다. 적합한 고체 지지물의 예로는 아가로오스, 셀룰로오스, 덱스트란(즉, 세파덱스, 세파로오스로서 시판되고 있음), 카르복실메틸 셀룰로오스, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 여과지, 니트로셀룰로오스, 이온 교환 수지, 플라스틱 필름, 유리 비드, 폴리아민메틸비닐에테르 말레산 공중합체, 아미노산 공중합체, 에틸렌-말레산 공중합체, 나일론, 실크 등이 포함된다. 또한, 본원에 기재된 방법 및 장치에 있어서, 시험 화합물은 개별적으로, 또는 기내에서 스크리닝된다. 기 스크리닝은 효과적인 시험 화합물에 대한 명중 속도가 낮은 것으로 예상되어 주어진 기에 있어서 단지 하나를 제외하고 양성 결과를 갖는 경우에 특히 유용하다. 대안적으로, 상기 기 스크리닝은 상이한 시험 화합물의 결과가 단일 시스템에서, 예를 들어 별도의 검출을 가능케하는 차별적 표지화, 또는 결과의 전기 영동 분리를 통해 차별적으로 검출되는 경우 사용된다.As used herein, the term “test compound” relates to a compound that is screened for its ability to affect a particular biochemical system. Test compounds may be derived from chemical compounds, mixtures of chemical compounds, for example polysaccharides, small organic or inorganic molecules, biological macromolecules such as peptides, proteins, nucleic acids, or bacteria, plants, fungi, or animal cells or tissues. It can include a variety of different compounds including prepared extracts, natural or synthetic compositions. According to the specific embodiment carried out, the test compound is provided, for example, injected in free form in a solution, or optionally attached to a carrier, or a solid support, for example beads. Many suitable solid supports are used for immobilization of test compounds. Examples of suitable solid supports include agarose, cellulose, dextran (ie, commercially available as Sephadex, Sepharose), carboxymethyl cellulose, polystyrene, polyethylene glycol (PEG), filter paper, nitrocellulose, ion exchange resins , Plastic films, glass beads, polyaminemethylvinylether maleic acid copolymers, amino acid copolymers, ethylene-maleic acid copolymers, nylon, silk and the like. In addition, in the methods and devices described herein, the test compounds are screened individually or in-flight. Group screening is particularly useful when it is expected to have a low hit rate for an effective test compound and has a positive result except for only one for a given group. Alternatively, the group screening is used when the results of different test compounds are differentially detected in a single system, for example via differential labeling to enable separate detection, or electrophoretic separation of the results.

시험 화합물은 시판되거나, 앞서 설명되고 당업자에게 자명한 여러 가지 생물학적 공급원 중 어느 하나로부터 유도된다. 하나의 일면에서, 환자로부터의 조직 균등액 또는 혈액 샘플은 본 발명의 검정 시스템으로 시험된다. 예를 들어, 하나의 일면에서, 혈액은 생물학적으로 관련된 분자의 존재 또는 활성에 대해 시험된다. 예를 들어, 효소의 존재 및 활성 수준은 생물학적 샘플에 효소 기질을 공급하고 본 발명의 검정 시스템을 사용하여 생성물의 형성을 검출함으로써 검출된다. 유사하게, 하나의 일면에서, 감염성 병원균(바이러스, 박테리아, 진균류 등) 또는 암성 종양의 존재는 병원균 또는 종양 세포, 단백질, 세포막, 세포 추출물등과 같은 병원균 또는 종양의 성분에의 표지된 리간드의 결합을 측정하거나, 대안적으로 환자의 혈액중에서 병원균 또는 종양에 대한 항체의 존재를 측정함으로써 시험될 수 있다. 예를 들어, HIV 단백질과 같은 바이러스성 단백질에 환자의 혈액으로부터의 항체가 결합하는 것을 측정하는 것은 바이러스에 대한 환자 노출을 측정하기 위한 공통적인 시험이다. 병원균 감염에 대한 많은 검정은 널리 공지되어 있으며, 본 발명의 검정 시스템에 적용될 수 있다.Test compounds are commercially available or derived from any of a variety of biological sources described above and apparent to those skilled in the art. In one aspect, tissue equivalents or blood samples from the patient are tested with the assay system of the present invention. For example, in one aspect, blood is tested for the presence or activity of biologically related molecules. For example, the presence and activity level of an enzyme is detected by feeding the enzyme substrate to a biological sample and detecting the formation of the product using the assay system of the present invention. Similarly, in one aspect, the presence of infectious pathogens (viruses, bacteria, fungi, etc.) or cancerous tumors may be characterized by the binding of labeled ligands to pathogens or components of the pathogen or tumor, such as tumor cells, proteins, membranes, cell extracts, and the like. Or alternatively, by measuring the presence of antibodies to pathogens or tumors in the blood of the patient. For example, measuring the binding of antibodies from a patient's blood to a viral protein, such as an HIV protein, is a common test for measuring patient exposure to viruses. Many assays for pathogen infections are well known and can be applied to the assay system of the present invention.

생물학적 샘플은 정맥 천자 또는 조직 생검과 같은 널리 공지된 기술을 사용하여 환자로부터 유도한다. 생물학적 물질이 비사람 동물, 예컨대 상업적으로 관련된 가축으로부터 유도되는 경우, 혈액 및 조직 샘플은 가축 처리 플랜트로부터 편리하게 수득된다. 유사하게, 본 발명의 검정에 사용되는 식물 재료는 농작물 또는 원예 작물 공급원으로부터 편리하게 유도된다. 대안적으로, 생물학적 샘플은 조직 및/또는 혈액이 저장되는 세포 또는 혈액 은행으로부터, 또는 세포 배양물과 같은 생체외 공급원으로부터 공급될 수 있다. 생물학적 물질의 공급원으로서 사용하기 위한 세포의 배양물을 설정하기 위한 기술 및 방법은 당업자들에게 널리 공지되어 있다. 하기 문헌은 세포 배양물에 대한 일반적인 유도법을 제공한다 [참고 문헌: Freshney Culture of Animal Cells, a Manual of Basic Technique, Third Edition Wiley-Liss, New York (1994)].Biological samples are derived from patients using well known techniques such as venipuncture or tissue biopsy. If biological material is derived from non-human animals, such as commercially relevant livestock, blood and tissue samples are conveniently obtained from the livestock treatment plant. Similarly, the plant material used in the assays of the present invention is conveniently derived from a crop or horticultural crop source. Alternatively, the biological sample may be supplied from a cell or blood bank in which tissue and / or blood is stored, or from an ex vivo source such as a cell culture. Techniques and methods for establishing a culture of cells for use as a source of biological material are well known to those skilled in the art. The following documents provide general induction methods for cell cultures (Freshney Culture of Animal Cells, a Manual of Basic Technique, Third Edition Wiley-Liss, New York (1994)).

II. 검정 시스템II. Black system

상기에 기재한 바와 같이, 본 발명의 스크리닝 방법은 일반적으로 미소 유체 장치 또는 "미량실험용 시스템"에서 수행되며, 이 시스템은 검정, 자동화를 수행하고 검정 시스템에 대한 환경 영향, 예를 들어 소실, 오염, 사람 실수 등을 최소화하는데 필요한 요소의 통합을 고려한다. 본 발명의 검정 방법을 수행하기 위한 수많은 장치가 하기의 상세한 설명 부분에 기재되어 있다. 그러나, 이러한 장치의 구체적인 배열은 일반적으로 검정 유형 및/또는 목적하는 검정 배향에 따라 변하는 것이 인지될 것이다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 본 발명의 스크리닝 방법은 2개의 교차 채널을 갖는 미소 유체 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 더욱 복잡한 검정 또는 검정 배향에 있어서, 다중 채널/교차 장치는 임의로 사용된다. 이 장치의 적은 범위의 통합률 및 자가 함유 특성은 미량실험용 시스템의 환경내에서 실현하려는 어떠한 검정 배열을 궁극적으로 고려한다.As described above, the screening methods of the present invention are generally carried out in microfluidic devices or "microscopic experimental systems", which perform assays, automation and environmental impacts on the assay system, eg loss, contamination. Consider integrating the elements necessary to minimize human error. Numerous devices for carrying out the assay methods of the present invention are described in the detailed description below. However, it will be appreciated that the specific arrangement of such devices will generally vary depending on the assay type and / or desired assay orientation. For example, in some embodiments, the screening method of the present invention can be performed using a microfluidic device having two crossing channels. For more complex assays or assay orientations, multichannel / crossover devices are optionally used. The low integration and self-contained nature of this device ultimately takes into account any assay arrangements to be realized within the environment of microexperimental systems.

A. 동전기적 물질 운반A. Electrokinetic Material Transport

바람직한 일면에서, 본원에 기재된 장치, 방법 및 시스템은 동전기적 물질 운반 시스템, 바람직하게는 조절된 동전기적 물질 운반 시스템을 사용한다. 본원에 사용되는 "동전기적 물질 운반 시스템"은 전기장 적용을 통해 서로 연결된 채널 및/또는 챔버를 함유하는 구조내에 물질을 운반하고 유도함으로써, 채널 및/또는 챔버를 통한 이들 사이에서의 물질 운반, 즉 양이온이 음극으로 운반하는 동안, 음이온이 양극으로 이송하는 물질 운반을 일으키는 시스템을 포함한다.In a preferred aspect, the devices, methods and systems described herein use an electrokinetic material delivery system, preferably a controlled galvanic material delivery system. As used herein, a "dynamic material delivery system" refers to the transport of materials between them through channels and / or chambers, i. While the cations are transported to the cathode, they include a system that causes the transport of material that the anions transport to the anode.

상기 동전기적 물질 운반 및 유도 시스템은 구조에 적용되는 전기장내에서의 하전된 물질의 전기 영동적 운반에 좌우하는 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 특히 전기 영동적 물질 운반 시스템으로서 명명된다. 다른 동전기적 물질 유도 및 운반 시스템은 상기 구조에 반하는 전기장을 적용하였을 때의 채널 또는 챔버내에서 이루어지는 유체 및 물질의 전기삼투 흐름에 좌우된다. 간단히 언급하면, 유체가 에칭된 유리 채널 또는 유리 미세모세관에서 하전된 작용기, 예를 들어 히드록실기가 있는 표면을 갖는 채널내로 유입하는 경우, 상기 기들은 이온화될 수 있다. 히드록실 작용기의 경우에, 예컨대 중성 pH에서의 이러한 이온화는 표면으로부터 및 유체내로 양성자를 방출시키고, 유체/표면 계면 근처에서 양성자의 농도를 생성시키거나, 채널에서 다량의 유체를 둘러싸고 있는, 양성으로 하전된 초(sheath)를 생성시킨다. 채널의 길이에 대한 전압 구배의 적용은 양성자 초, 뿐만 아니라 이것이 둘러싸고 있는 유체가 전압 강하 방향으로, 즉 음극을 향해 운반하게 할 것이다.The electrokinetic material transport and induction system includes a system that depends on the electrophoretic transport of charged material in an electric field applied to the structure. The system is particularly named as the electrophoretic material transport system. Other electrokinetic material induction and delivery systems rely on the electroosmotic flow of fluids and materials within channels or chambers when an electric field is applied against the structure. Briefly stated, when fluid enters a channel having a surface with charged functional groups, for example hydroxyl groups, in an etched glass channel or glass microcapillary, the groups can be ionized. In the case of hydroxyl functional groups, such ionization at neutral pH, for example, releases protons from the surface and into the fluid, produces a concentration of protons near the fluid / surface interface, or positively surrounds a large amount of fluid in the channel. Produces a charged sheath. Application of the voltage gradient to the length of the channel will cause the proton second, as well as the fluid it surrounds, to carry in the direction of the voltage drop, ie towards the cathode.

본원에서 사용되는 "조절된 동전기적 물질 운반 및 유도"는 상기에 기재한 바와 같이, 다수의, 즉 두 개 보다 많은 전극에 적용되는 전압의 활발한 조절을 이용하는 동전기적 시스템에 관한 것이다. 다시 말해, 상기 조절된 동전기적 시스템은 2개 이상의 교차 채널에 대해 적용되는 전압 구배를 동시에 조절한다. 조절된 동전기적 물질 운반은 본원에 참고 문헌으로서 인용된 람세이(Ramsey)의 PCT 출원 WO 96/04547 에 기재되어 있다. 특히, 본원에 기재된 바람직한 미소 유체 장치 및 시스템은 2개 이상의 교차 채널 또는 유체 도관, 예를 들어 서로 연결된 밀폐된 챔버를 포함하는 본체 구조를 포함하며, 채널은 3개 이상의 교차되지 않은 말단을 포함한다. 2개 채널의 교차 지점은 2개 이상의 채널이 서로 유체 소통되는 지점을 말하며, 다수 채널의 "T" 교차, 십자 교차, "웨건 바퀴" 교차, 또는 2개 이상의 채널이 서로 유체 소통되는 다른 채널 구조를 포함한다. 채널의 교차되지 않은 말단은 채널이 또 다른 채널과의 채널 교차, 예를 들어 "T" 교차의 결과로서 교차되지 않는 지점이다. 바람직한 일면에서, 장치는 4개 이상의 교차되지 않은 말단을 갖는 3개 이상의 교차 채널을 포함할 것이다. 기본 십자 채널 구조에서, 단일 수평 채널이 교차되고 단일 수직 채널에 의해 교차되는 경우, 조절된 동전기적 물질 운반은 교차 부분에서 다른 채널로부터의 강제 흐름을 제공함으로써, 교차 부분을 통해 물질 운반 흐름을 조절적으로 유도하도록 작동한다. 예를 들어, 수평 채널을 통한 제 1 물질이 목적하는 수송 방향으로, 예를 들어 수직 채널과의 교차 부분에 대해 왼쪽에서 오른쪽으로 유도된다. 교차 부분에 대한 물질의 간단한 동전기적 물질 운반은 수평 채널을 길이에 대해 전압 구배를 적용함으로써, 즉 채널의 왼쪽 말단에 제 1 전압을 적용하고, 채널의 오른쪽 말단에 더 낮은 제 2 전압을 적용하거나, 오른쪽 말단을 부유시킴(전압이 전혀 적용되지 않음)으로써 수행된다. 그러나, 이러한 교차 부분을 통한 물질 흐름 유형으로 교차 부분에서 상당량이 확산되며, 이것은 사용되는 매질중에 운반되는 물질의 천연 확산 성질 외에, 교차 부분에서의 대류 효과로부터 결과되는 것이다.As used herein, “adjusted electrokinetic material transport and induction” relates to an electrokinetic system that utilizes vigorous regulation of voltage applied to multiple, ie, more than two, electrodes, as described above. In other words, the regulated electrokinetic system simultaneously adjusts the voltage gradient applied for two or more crossover channels. Controlled electrokinetic material transport is described in Ramsey's PCT application WO 96/04547, which is incorporated herein by reference. In particular, the preferred microfluidic devices and systems described herein include a body structure comprising two or more cross channels or fluid conduits, eg, closed chambers connected to one another, the channels comprising three or more non-crossed ends. . An intersection point of two channels refers to a point at which two or more channels are in fluid communication with each other, and a "T" intersection, a cross, a "wagon wheel" intersection of multiple channels, or another channel structure in which two or more channels are in fluid communication with each other. It includes. The non-crossed end of the channel is the point where the channel does not cross as a result of channel crossing with another channel, eg, a "T" crossing. In a preferred aspect, the device will comprise three or more crossing channels with four or more non-crossing ends. In a basic cross channel structure, when a single horizontal channel is crossed and crossed by a single vertical channel, the regulated electrokinetic material transport regulates the material transport flow through the intersection by providing forced flow from another channel at the intersection. Works to guide enemies. For example, the first material through the horizontal channel is directed in the desired transport direction, for example from left to right with respect to the intersection with the vertical channel. Simple electrokinetic material transport of the material to the intersection is achieved by applying a voltage gradient over the length of the horizontal channel, i.e. applying a first voltage at the left end of the channel and applying a lower second voltage at the right end of the channel, or , By floating the right end (no voltage applied). However, with this type of mass flow through the cross section, a significant amount of diffusion occurs at the cross section, which results from the convective effect at the cross section, in addition to the natural diffusion properties of the material carried in the medium used.

조절된 동전기적 물질 운반에서, 교차 부분에 대해 운반되는 물질은 측면 채널, 예를 들어 상부 및 하부 채널로부터 낮은 수준의 흐름까지 억제된다. 이것은 물질 흐름 경로를 따라, 예를 들어 수직 채널의 상부 또는 하부 말단에서 오른쪽 말단을 향해 약한 전압 구배를 적용함으로써 수행된다. 그 결과 교차 부분에서의 물질 흐름이 "중단"되며, 이것은 수직 채널내로 물질의 확산을 방해한다. 그 다음 교차 부분에서 물질의 핀칭된 부피는 수직 채널 길이에 대해, 즉 상부 말단에서 하부 말단으로 전압 구배를 적용함으로써 수직 채널내로 주입될 수 있다. 이러한 주입 과정 동안에 수평 채널로부터 물질이 방출되는 것을 피하기 위해, 낮은 수준의 흐름이 측면 채널내로 역으로 유도되어 교차 부분으로부터 물질의 "역전"이 일어난다.In controlled electrokinetic material delivery, the material carried relative to the intersection is suppressed to low levels of flow from the side channels, for example the upper and lower channels. This is done by applying a weak voltage gradient along the material flow path, for example from the upper or lower end of the vertical channel towards the right end. As a result, the material flow at the crossover portion "stops", which impedes the diffusion of the material into the vertical channel. The pinched volume of material at the intersection can then be injected into the vertical channel by applying a voltage gradient over the vertical channel length, ie from the top end to the bottom end. In order to avoid release of material from the horizontal channel during this injection process, a low level of flow is directed back into the lateral channel such that "reversal" of material from the intersection occurs.

중단된 주입 계획 이외에, 조절된 동전기적 물질 운반은 기계적 또는 이동 부분을 전혀 포함하지 않는 가상 밸브를 형성하는데 용이하게 이용된다. 구체적으로, 상기에 기재된 십자 교차 부분과 관련하여, 하나의 채널 부분에서 또 다른 부분으로의 물질 흐름, 예를 들어 수평 채널의 왼쪽 가지에서 오른쪽 가지로의 흐름은 수직 체널로부터의 조절된 흐름, 예를 들어 수직 채널로부터의 하부 가지에서 상부 가지로의 흐름에 의해 효과적으로 조절되고, 중단되고 재개시될 수 있다. 구체적으로, "오프" 모드에서, 물질은 왼쪽 및 상부 말단에 대해 전압 구배를 적용함으로써 교차 부분을 통해, 왼쪽 가지에서 상부 가지내로 수송된다. 억제 흐름은 경로(하부 단부로부터 상부 단부)를 따라 유사한 전압 구배를 적용함으로써 하부 가지에서 상부 가지로 유도된다. 그 다음 물질의 계량된 양은 왼쪽에서 상부, 왼쪽에서 오른쪽으로 적용된 전압 구배를 스위치시킴으로써 수평 채널의 왼쪽 가지에서 오른쪽 가지로 분산된다. 적용된 전압 구배 및 시간의 양은 이러한 방식으로 분산되는 물질의 양을 규정한다. 예시 목적으로 4가지 방식으로 기재할지라도, 십자 교차의, 이들 조절된 동전기적 물질 운반 시스템은 더욱 복잡한 서로 연결된 채널 네트워크, 예를 들어 서로 연결된 병행 채널의 배열에 대해 용이하게 적용될 수 있다.In addition to the interrupted infusion schedule, controlled electrokinetic material delivery is readily utilized to form a virtual valve that contains no mechanical or moving parts at all. Specifically, with respect to the cross-crossing portions described above, the flow of material from one channel portion to another, for example from the left branch of the horizontal channel to the right branch, is a controlled flow from the vertical channel, eg For example, it can be effectively regulated, interrupted and restarted by flow from the lower branch to the upper branch from the vertical channel. Specifically, in the "off" mode, the material is transported from the left branch into the upper branch through the intersection by applying a voltage gradient to the left and upper ends. Inhibitory flow is induced from the lower branch to the upper branch by applying a similar voltage gradient along the path (lower to upper end). The metered amount of material is then distributed from the left branch to the right branch of the horizontal channel by switching the applied voltage gradient from left to top and from left to right. The amount of voltage gradient and time applied defines the amount of material dispersed in this manner. Although described in four ways for illustrative purposes, these controlled electrokinetic material delivery systems of cross-crossing can be readily applied to more complex interconnected channel networks, for example, arrays of interconnected parallel channels.

B. 연속 흐름 검정 시스템B. Continuous Flow Assay System

하나의 바람직한 시스템에서, 본 발명의 방법 및 장치는 연속 흐름 검정 시스템을 사용하여 시험 화합물을 스크리닝시키는데 사용된다. 일반적으로, 연속 흐름 검정 시스템은 효소 활성의 억제제 또는 유도제, 또는 수용체-리간드 결합의 효능제 또는 길항제에 대해 스크리닝하는데 용이하게 사용될 수 있다. 간단하게, 연속 흐름 검정 시스템은 미소 제조 채널을 따르는 특정 생화학적 시스템의 연속 흐름을 포함한다. 본원에 사용되는 용어 "연속"은 일반적으로 연속적으로 흐르는 특정 조성물의 끊어지지 않거나 계속되는 스트림을 말한다. 예를 들어, 연속 흐름은 속도 모음을 갖는 일정한 유체 흐름, 또는 대안적으로, 전체 시스템의 흐름 속도에서 일시적으로 멈춰서 다른 방식으로 흐름 스트림을 방해하지 않는 유체 흐름을 포함할 수 있다. 스트림의 작용은 검출될 수 있는 사건 또는 시그널의 생성에 의해 제시된다. 하나의 바람직한 구체예에서, 검출가능한 시그널은 사용되는 특정 모델 시스템의 작용과 관련된, 임의의 검출가능한 색소 생성 또는 형광 시그널을 포함한다. 효소 시스템에 있어서, 상기 시그널은 일반적으로 효소의 촉매적 작용, 예를 들어 색소 생성 또는 형광 발생 기질상에서의 작용의 생성물에 의해 생성될 것이다. 결합 시스템, 예를 들어 수용체 리간드 상호 작용에 있어서, 시그널은 보편적으로 수용체를 갖는 표지된 리간드의 관계, 또는 그 반대 관계를 포함한다.In one preferred system, the methods and apparatus of the present invention are used to screen test compounds using a continuous flow assay system. In general, continuous flow assay systems can be readily used for screening for inhibitors or inducers of enzymatic activity, or for agonists or antagonists of receptor-ligand binding. In brief, a continuous flow assay system includes a continuous flow of a particular biochemical system along a microfabrication channel. As used herein, the term "continuous" generally refers to an unbroken or continuous stream of a particular composition that flows continuously. For example, a continuous flow may include a constant fluid flow with a collection of velocities, or alternatively a fluid flow that temporarily stops at the flow velocity of the entire system and does not otherwise interfere with the flow stream. The action of the stream is indicated by the generation of an event or signal that can be detected. In one preferred embodiment, the detectable signal comprises any detectable pigment production or fluorescence signal related to the action of the particular model system used. In an enzymatic system, the signal will generally be generated by the product of the catalytic action of the enzyme, for example on a pigment generating or fluorescence generating substrate. In binding systems, such as receptor ligand interactions, the signal typically involves the relationship of the labeled ligand with the receptor, or vice versa.

여러 가지 다른 검출가능한 시그널 및 표지는 또한 본 발명의 검정 및 장치에서 사용될 수 있다. 상기에 기재된 색소 생산 및 형광 발생 시그널 외에, 방사능 물질 붕괴, 전자 밀도, pH 변화, 용매 점도, 온도 및 염 농도가 또한 적절하게 측정된다.Various other detectable signals and labels can also be used in the assays and devices of the present invention. In addition to the pigment production and fluorescence generating signals described above, radioactive material decay, electron density, pH change, solvent viscosity, temperature and salt concentration are also suitably measured.

더욱 일반적으로, 표지는 분광학, 광화학, 생화학, 면역 화학, 또는 다른 화학 수단에 의해 통상적으로 검출될 수 있다. 예를 들어, 유용한 핵산 표지는 32P, 35S, 형광 염료, 전자 밀집 반응물, 효소(예를 들어, ELISA에서 통상적으로 사용되는 것), 비오틴, 디옥시게닌, 또는 합텐 및 항혈청 또는 모노클론성 항체가 이용될 수 있는 단백질을 포함한다. 생물학적 성분을 표지화시키는데 적합한 다양한 표지가 공지되어 있고 과학 및 특허 문헌 모두에 있어서 광범위하게 보고되어 있으며, 생물학적 성분의 표지화를 위해 본 발명에 일반적으로 적용될 수 있다. 적합한 표지는 또한 방사 누클레오티드, 효소, 기질, 보조 인자, 억제제, 형광 부분, 화학 발광 부분, 자기성 입자 등을 포함한다. 표지화제는 임의로, 예컨대 단클론성 항체, 다클론성 항체, 단백질, 또는 다른 중합체, 예컨대 친화성 매트리스, 카르보히드레이트 또는 지질을 포함한다. 검출은 방사성 또는 형광 마아커의 분광 광도 측정 또는 광학 탐지, 또는 크기, 전하 또는 친화도를 기초로 하는 분자를 탐지하는 다른 방법을 포함하는 여러 가지 공지된 방법에 의해 수행된다. 검출가능한 부분은 검출가능한 물리적 또는 화학적 성질을 갖는 어떠한 물질일 수 있다. 상기 검출가능한 표지는 겔 전기 영동, 칼럼 크로마토그래피, 고체 기질, 분광학 기술 등의 분야에서 널리 개발되어 있으며, 일반적으로, 상기 방법에 유용한 표지는 본 발명에 적용될 수 있다. 이와 같이, 표지는 분광학, 광화학, 생화학, 면역 화학, 전기, 광학 열 또는 화학 수단에 의해 검출될 수 있는 조성물이다. 본 발명에 유용한 표지는 형광 염료(예를 들어, 형광 이소티오시아네이트, 텍사스 레드, 로다민 등), 방사능 표지(예를 들어, 3H, 125I, 35S, 14C, 32P 또는 33P), 효소(예를 들어, LacZ, CAT, 양고추냉이 퍼옥시다아제, 알칼리성 포스파타아제 및 검출가능한 효소로서 사용되거나, 마아커 생성물로서나 ELISA에서 사용되는 다른 물질), 핵산 삽입물(예를 들어, 에티듐 브로마이드), 및 비색계 표지, 예컨대 콜로이드성 금 또는 착색된 유리 또는 플라스틱(예를 들어, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 라텍스 등) 비드를 포함한다.More generally, the label can typically be detected by spectroscopy, photochemistry, biochemistry, immunochemistry, or other chemical means. For example, useful nucleic acid labels include 32P, 35S, fluorescent dyes, electron dense reactants, enzymes (eg, those commonly used in ELISAs), biotin, dioxygenin, or hapten and antiserum or monoclonal antibodies. Contains proteins that can be used. Various labels suitable for labeling biological components are known and widely reported in both the scientific and patent literature and can be generally applied to the present invention for labeling biological components. Suitable labels also include radiation nucleotides, enzymes, substrates, cofactors, inhibitors, fluorescent moieties, chemiluminescent moieties, magnetic particles, and the like. Labeling agents optionally include, for example, monoclonal antibodies, polyclonal antibodies, proteins, or other polymers such as affinity mattresses, carbohydrates or lipids. Detection is performed by various known methods including spectrophotometric or optical detection of radioactive or fluorescent markers, or other methods of detecting molecules based on size, charge or affinity. The detectable moiety can be any substance having detectable physical or chemical properties. Such detectable labels are widely developed in the fields of gel electrophoresis, column chromatography, solid substrates, spectroscopy techniques and the like, and in general, labels useful in the method can be applied to the present invention. As such, the label is a composition that can be detected by spectroscopy, photochemistry, biochemistry, immunochemistry, electrical, optical thermal or chemical means. Labels useful in the present invention include fluorescent dyes (eg, fluorescent isothiocyanates, Texas red, rhodamine, etc.), radioactive labels (eg, 3H, 125I, 35S, 14C, 32P or 33P), enzymes (eg For example, LacZ, CAT, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase and other substances used as detectable enzymes or used as marker products or in ELISAs, nucleic acid inserts (e.g., ethidium bromide), And colorimetric labels such as colloidal gold or colored glass or plastic (eg, polystyrene, polypropylene, latex, etc.) beads.

형광 표지는 특히 바람직한 표지이다. 바람직한 표지는 보편적으로 표지화에 있어서의 고민감성, 고안정성, 낮은 바탕값, 낮은 환경 민감성 및 고특이성 중 하나 이상에 의해 특징지어 진다.Fluorescent labels are particularly preferred labels. Preferred labels are commonly characterized by one or more of high sensitivity, high stability, low background value, low environmental sensitivity and high specificity in labeling.

본 발명의 표지내로 혼입될 수 있는, 일반적으로 공지된 형광 부분으로는 1- 및 2-아미노나프탈렌, p,p'-디아미노벤조페논 이민, 안트라센, 옥사카르보시아닌, 메로시아닌, 3-아미노에퀼레닌, 페릴렌, 비스-벤즈옥사졸, 비스-p-옥사졸릴 벤젠, 1,2-벤조페나진, 레티놀, 비스-3-아미노피리디늄 염, 헬레브리게닌, 테트라시클린, 스테로페놀, 벤즈이미다졸릴페닐아민, 2-옥소-3-크로멘, 인돌, 크산센, 7-히드록시쿠마린, 페녹사진, 칼리실레이트, 스트로판티딘, 포르피린, 트리아릴메탄 및 플라빈이 포함된다. 본 발명의 장치 또는 검정에서 바람직하게 검출되는 효소에 결합하기 위한 작용기를 갖거나, 상기 작용기를 혼입하도록 개질될 수 있는 개개의 형광 화합물로는 단실 클로라이드; 3,6-디히드록시-9-페닐크산히드롤과 같은 플루오레세인; 로드아민이소티오시아네이트; N-페닐 1-아미노-8-술포나토나프탈렌; N-페닐 2-아미노-6-술포나토나프탈렌; 4-아세트아미도-4-이소티오시아나토-스틸벤-2,2'-디술폰산, 피렌-3-술폰산; 2-톨루이디노나프탈렌-6-술포네이트; N-페닐-N-메틸-2-아미노나프탈렌-6-술포네이트; 에티듐 브로마이드; 스테브린; 마우로민-0,2-(9'-안트로일)팔미테이트; 단실 포스파티딜에탄올아민; N,N'-디옥타데실 옥사카르보시아닌; N,N'-디헥실 옥사카르보시아닌; 메로시아닌, 4-(3'-피레닐)스테아레이트; d-3-아미노데속시-에퀼레닌; 12-(9'-안트로일)스테아레이트; 2-메틸안트라센; 9-비닐안트라센; 2,2'-(비닐렌-p-페닐렌)비스벤즈옥사졸; p-비스(2-(4-메틸-5-페닐-옥사졸릴))벤젠; 6-디메틸아미노-1,2-벤조페나진; 레티놀; 비스(3'-아미노피리디듐); 1,10-데칸디일 디요다이드; 헬리브리에닌의 술포나프틸히드라존; 클로로테트라시클린; N-(7-디메틸아미노-4-메틸-2-옥소-3-크로메닐)말레이미드; N-(p-(2-벤즈이미다졸릴)-페닐)말레이미드; N-(4-플루오란틸)말레이미드; 비스(호모바닐산); 레사자린; 4-클로로-7-니트로-2,1,3-벤조옥사디아졸; 메로시아닌 540; 레조루핀; 로즈 벵골; 및 2,4-디페닐-3(2H)-푸라논이 포함된다. 여러 가지 형광 택은 시그마 케미칼 컴패니(SIGMA chemical company: 미주리 세인트 루이스에 소재), 몰레큘라 프로브스, R&D 시스템(Molecular Probes, R&D systems: 미네소타 미네아폴리스 소재), 파마시아 엘케이비 바이오테크놀로지(Pharmacia LKB Biotechnology: 뉴저지 피츠카타웨이에 소재), 클론테크 래버러토리스, 인코포레이티드(CLONTECH Laboratories, Inc.: 캘리포니아 팔로 알토 소재), 켐 진스 코포레이션, 알드리히 케미칼 컴패니(Chem Genes Corp., Aldrich Chemical Company: 메릴랜드 가이써스버그 소재), 플루카 케미카-바이오케미카 어낼리티카(Fluka Chemica-Biochemika Analytica: 스위스 뷰크스 소재), 및 어플라이드 바이오시스템스(Applied Biosystems: 캘리포니아 포스터 시티 소재)외에, 당업자에게 공지된 다른 회사에서 시판되고 있다.Commonly known fluorescent moieties that can be incorporated into the labels of the invention include 1- and 2-aminonaphthalene, p, p'-diaminobenzophenone imine, anthracene, oxacarbocyanine, merocyanine, 3- Aminoequilenin, perylene, bis-benzoxazole, bis-p-oxazolyl benzene, 1,2-benzophenazine, retinol, bis-3-aminopyridinium salt, helebrigenin, tetracycline, ste Includes phenol, benzimidazolylphenylamine, 2-oxo-3-chromen, indole, xanthene, 7-hydroxycoumarin, phenoxazine, carlisylate, stropantidine, porphyrin, triarylmethane and flavin do. Individual fluorescent compounds which have a functional group for binding to an enzyme which is preferably detected in the device or assay of the present invention or which can be modified to incorporate the functional group include monosyl chloride; Fluorescein, such as 3,6-dihydroxy-9-phenylxyl hydrochloride; Rod amine isothiocyanate; N-phenyl 1-amino-8-sulfonatonaphthalene; N-phenyl 2-amino-6-sulfonatonaphthalene; 4-acetamido-4-isothiocyanato-stilben-2,2'-disulfonic acid, pyrene-3-sulfonic acid; 2-toluidinonaphthalene-6-sulfonate; N-phenyl-N-methyl-2-aminonaphthalene-6-sulfonate; Ethidium bromide; Stebrin; Mauromin-0,2- (9'-antroyl) palmitate; Single phosphatidylethanolamine; N, N'-dioctadecyl oxcarbocyanine; N, N'-dihexyl oxcarbocyanine; Merocyanine, 4- (3'-pyrenyl) stearate; d-3-aminodecoxy-equilenin; 12- (9'-antroyl) stearate; 2-methylanthracene; 9-vinylanthracene; 2,2 '-(vinylene-p-phenylene) bisbenzoxazole; p-bis (2- (4-methyl-5-phenyl-oxazolyl)) benzene; 6-dimethylamino-1,2-benzophenazine; Retinol; Bis (3'-aminopyrididium); 1,10-decanediyl diyodide; Sulfonaphthylhydrazone of helibrienin; Chlorotetracycline; N- (7-dimethylamino-4-methyl-2-oxo-3-chromenyl) maleimide; N- (p- (2-benzimidazolyl) -phenyl) maleimide; N- (4-fluoranthyl) maleimide; Bis (homovanylic acid); Resazarin; 4-chloro-7-nitro-2,1,3-benzooxadiazole; Merocyanine 540; Resorphin; Rose Bengal; And 2,4-diphenyl-3 (2H) -furanone. Several fluorescent tags are available from SIGMA chemical company (St. Louis, MO), Molecular Probes, R & D systems (Minneapolis, MN), Pharmacia LKB Biotechnology (New Jersey) Fitzkata Way), CloneTech Laboratories, Inc. (Palo Alto, Calif.), Chem Genes Corporation, Chem Genes Corp., Aldrich Chemical Company, Maryland Gasersburg), Fluka Chemica-Biochemika Analytica (Bucks, Switzerland), and Applied Biosystems (Foster City, CA), as well as other known to those skilled in the art. It is marketed by the company.

바람직하게, 형광 표지는 약 300nm 이상, 바람직하게는 약 350nm, 더욱 바람직하게는 약 400nm에서 빛을 흡수하며, 흡수된 빛의 파장 보다 약 10nm 이상 더 높은 파장에서 방출한다. 결합된 표지의 흡수 및 방출 특징은 결합하지 않은 표지와 상이할 수 있는 것이 주지되어야 한다. 그러므로, 표지의 특징 및 다양한 파장 범위를 언급하는 경우, 사용된 표지는 나타내고 임의 용매에서 특징지어지고 컨쥬게이트되지 않는 표지는 나타내지 않는다.Preferably, the fluorescent label absorbs light at least about 300 nm, preferably at about 350 nm, more preferably at about 400 nm, and emits at a wavelength of at least about 10 nm higher than the wavelength of the absorbed light. It should be noted that the absorption and release characteristics of the bound label may differ from the unbound label. Therefore, when referring to the characteristics of the label and the various wavelength ranges, the label used is indicated and does not represent a label that is characterized and not conjugated in any solvent.

형광 표지는 빛으로 형광 표지를 조사함으로써, 발명자가 다수의 방출을 수득할 수 있기 때문에 바람직한 부류의 검출가능한 표지이다. 따라서, 단일 표지가 측정가능한 사건에 대해 제공될 수 있다. 검출가능한 시그널은 또한 화학 발광 및 생발광 공급원에 의해 제공될 수 있다. 화학 발광 공급원으로는 화학 반응에 의해 전기적으로 들뜨게 된 후 검출가능한 시그널로서 작용하거나 형광 수용체에 에너지를 제공하는 빛을 방출할 수 있는 화합물이 포함뙨다. 다양한 화합물 부류가 변화 또는 조건하에서 화학 발광을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 화합물 중 하나의 부류는 2,3-디히드로-1,4-프탈라진디온이다. 가장 대표적인 화합물은 5-아미노 화합물인 루미놀이다. 상기 부류의 다른 성분으로는 5-아미노-6,7,8-트리메톡시- 및 디메틸아미노[ca]벤젠 유사체가 포함된다. 이들 화합물은 알칼리성 과산화수소 또는 칼슘 하이포클로라이트 및 염기를 사용하여 발광할 수 있다. 다른 부류의 화합물은 2,4,5-트리페닐이미다졸이며, 이것의 모생성물에 대한 통상적인 명칭은 로핀이다. 화학발광 유사체는 p-디메틸아미노 및 p-메톡시 치환기를 포함한다. 화학발광은 염기 조건하에서 옥살레이트, 일반적으로는 옥살릴 활성 에스테르, 예를 들어 p-니트로페닐 및 퍼옥시드, 예를 들어 과산화수소로 수득될 수 있다. -N-알킬 아크리디늄 에스테르(염기성 H2O2) 및 디옥세탄을 포함하여, 그 밖의 유용한 화학발광 화합물이 공지되어 있으며 구입할 수 있다. 대안적으로, 루시페린이 루시페라아제 또는 루시게닌과 함께 사용되어 생물 발광을 제공할 수 있다.Fluorescent labels are a preferred class of detectable labels because the inventors can obtain multiple emissions by irradiating the fluorescent labels with light. Thus, a single label can be provided for measurable events. Detectable signals can also be provided by chemiluminescent and bioluminescent sources. Chemiluminescent sources include compounds that can be electrically excited by a chemical reaction and then emit light that acts as a detectable signal or provides energy to the fluorescent receptor. Various classes of compounds have been found to provide chemiluminescence under changes or conditions. One class of compounds is 2,3-dihydro-1,4-phthalazinedione. The most representative compound is luminol, a 5-amino compound. Other components of this class include 5-amino-6,7,8-trimethoxy- and dimethylamino [ca] benzene analogs. These compounds can emit light using alkaline hydrogen peroxide or calcium hypochlorite and bases. Another class of compounds is 2,4,5-triphenylimidazole, the common name for its parent product is lophin. Chemiluminescent analogues include p-dimethylamino and p-methoxy substituents. Chemiluminescence can be obtained under oxalates, generally oxalyl active esters such as p-nitrophenyl and peroxides such as hydrogen peroxide under basic conditions. Other useful chemiluminescent compounds are known and can be purchased, including -N-alkyl acridinium esters (basic H 2 O 2 ) and dioxetane. Alternatively, luciferin may be used in combination with luciferase or lucigenin to provide bioluminescence.

당해 기술분야에 널리 공지된 방법에 따라서 표지가 검출 대상 분자(생성물, 기질, 효소 등)에 직접 또는 간접적으로 커플링된다. 상기된 바와 같이, 요구되는 민감도, 화합물의 컨쥬게이션의 용이성, 안정도 요건, 이용가능한 장비 및 처분 규정의 선택과 함께 광범위한 표지가 사용된다. 비방사성 표지는 종종 간접 수단에 의해 부착된다. 일반적으로, 리간드 분자(예를 들어, 비오틴)가 중합체에 공유결합된다. 그런 다음, 리간드가 검출가능한 효소, 형광 화합물, 또는 화학발광 화합물과 같은, 본래 검출가능하거나 시그널 시스템에 공유결합되는 안티 리간드(예를 들어 스트렙타비딘) 분자에 결합된다. 다수의 리간드 및 안티 리간드가 사용될 수 있다. 리간드가 천연의 안티 리간드, 예를 들어, 비오틴, 티록신, 및 코티솔을 갖는 경우, 표지된 안티 리간드와 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 임의의 합텐성 또는 항원성 화합물이 항체와 조합하여 사용될 수 있다. 표지는 예를 들어 효소 또는 형광단과의 컨쥬게이션에 의해 시그널 발생 화합물에 직접 컨쥬게이션될 수 있다. 표지로서 관심의 대상인 효소는 주로 히드로라아제, 특히 포스파타아제, 에스테라아제 및 글리코시다아제, 또는 옥시도리덕타아제, 특히 페록시다아제일 것이다. 형광 화합물은 플루오레신 및 이의 유도체, 로다민 및 이의 유도체, 단실, 엄벨리페론 등을 포함한다. 화학발광 화합물은 루시페린, 및 2,3-디히드로프탈라진디온, 예를 들어 루미놀을 포함한다. 표지를 검출하는 수단은 당업자에게는 널리 공지되어 있다. 이와 같이, 예를 들어, 표지가 방사성 표지인 경우, 검출 수단은 섬광 계수기 또는 방사능 사진에서와 같은 사진 필름을 포함한다. 표지가 형광 표지인 경우 형광색소를 적합한 파장의 빛으로 여기시키고 생성된 형광을 예를 들어 현미경 검사, 시각적인 조사, 및 디지털 카메라, 전하 커플링 장치(CCD) 또는 광전배증관 및 광전관 등과 같은 전자 검출기이 사용에 의한 사진 필름에 의해 검출함으로써 검출될 수 있다. 형광 표지 및 검출 기술, 특히 현미경 검사 및 분광학이 바람직하다. 유사하게, 효소 표지는 효소에 적합한 기질을 제공하고 생성된 반응 생성물을 검출함으로써 검출된다. 결국, 단순히 표지와 관련된 색을 관찰함으로써 단순한 비색계 표지가 종종 검출된다. 예를 들어, 컨쥬게이션된 금은 종종 분홍색을 나타내며, 다양한 컨쥬게이션된 비즈는 비즈의 색을 나타낸다.Labels are coupled directly or indirectly to the molecule to be detected (product, substrate, enzyme, etc.) according to methods well known in the art. As noted above, a wide range of labels are used with the required sensitivity, ease of conjugation of the compound, stability requirements, selection of available equipment and disposal regulations. Non-radioactive labels are often attached by indirect means. Generally, ligand molecules (eg biotin) are covalently bound to the polymer. The ligand is then bound to an anti-ligand (eg streptavidin) molecule that is inherently detectable or covalently bound to the signal system, such as a detectable enzyme, fluorescent compound, or chemiluminescent compound. Many ligands and anti ligands can be used. If the ligand has a natural anti ligand, such as biotin, thyroxine, and cortisol, it can be used with labeled anti ligand. Alternatively, any haptenic or antigenic compound can be used in combination with the antibody. The label can be conjugated directly to the signal generating compound, for example by conjugation with an enzyme or fluorophore. Enzymes of interest as labels will mainly be hydrolases, in particular phosphatase, esterases and glycosidases, or oxidoreductases, in particular peroxidases. Fluorescent compounds include fluorescein and derivatives thereof, rhodamine and derivatives thereof, dansyl, umbelliferon and the like. Chemiluminescent compounds include luciferin and 2,3-dihydrophthalazinedione such as luminol. Means for detecting the label are well known to those skilled in the art. As such, for example, where the label is a radiolabel, the detection means comprises a scintillation counter or photographic film as in radiographic photography. If the label is a fluorescent label, the fluorescent dye is excited with light of a suitable wavelength and the resulting fluorescence is for example microscopy, visual irradiation, and electrons such as digital cameras, charge coupling devices (CCDs) or photomultipliers and phototubes. The detector can be detected by detecting by means of a photographic film by use. Fluorescent labeling and detection techniques, in particular microscopy and spectroscopy, are preferred. Similarly, enzyme labels are detected by providing a substrate suitable for the enzyme and detecting the resulting reaction product. As a result, simple colorimetric labels are often detected by simply observing the color associated with the label. For example, conjugated gold often shows pink and various conjugated beads show the color of the beads.

바람직한 일면에서, 연속 시스템은 시스템에 영향을 미치는 시험 화합물이 도입되는 경우에만 변하는 일정한 시그널을 발생시킨다. 특히, 시스템 성분이 채널을 따라서 흐르는 경우, 성분은 채널의 윈도우 또는 검출 영역에서 비교적 일정한 시그널 수준을 생성시킬 것이다. 이들 시험 화합물이 시스템에 영향을 미치는 경우에, 검출 윈도우에서 일정한 시그널 수준으로부터의 일탈을 야기시킬 것이다. 그런 다음, 이러한 일탈은 스크리닝되는 특정의 시험 화합물에 상호관련될 수 있다.In a preferred embodiment, the continuous system generates a constant signal that changes only when a test compound is introduced that affects the system. In particular, when system components flow along a channel, the components will produce a relatively constant signal level in the window or detection region of the channel. If these test compounds affect the system, they will cause deviations from a constant signal level in the detection window. This deviation can then be correlated to the particular test compound being screened.

일련의 또는 연속적인 검정 구조에 사용하기 위한 장치의 한 구체예가 도 1에 도시된다. 도시된 바와 같이, 전체 장치(100)는 평면 기재(102)에 제작된다. 적합한 기재 물질은 장치에 의해 수행하고자 하는 특정의 조작에 존재하는 조건과 이들의 양립성을 토대로 하여 일반적으로 선택된다. 이러한 조건은 pH의 양 극단, 온도, 염의 농도, 및 전기장의 인가를 포함할 수 있다. 추가하여, 기재 물질은 장치에 의해 수행하고자 하는 분석 또는 합성의 중요한 성분에 이들의 불활성에 대하여 선택된다.One embodiment of an apparatus for use in a series or continuous assay structure is shown in FIG. 1. As shown, the entire apparatus 100 is fabricated on a planar substrate 102. Suitable substrate materials are generally selected based on their compatibility with the conditions present in the particular operation to be performed by the device. Such conditions may include both extremes of pH, temperature, salt concentration, and application of an electric field. In addition, the base materials are chosen for their inertness to important components of the assay or synthesis that are to be performed by the device.

유용한 기재 물질의 예로는 중합체 기재, 예를 들어 플라스틱, 뿐만 아니라 유리, 석영 및 실리콘이 있다. 전도성 또는 반전도성 기재의 경우에, 기재상의 절연층을 포함하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이것은 장치가 전기적인 요소, 예를 들어 전기 재료 및 유체 유도 시스템, 센서 등을 채택하고 있는 경우에 특히 중요하다. 중합체 기재의 경우에, 기재 물질은 이들의 의도되는 용도에 따라서 임의로 경질성, 반경질성, 불투명, 반불투명 또는 투명하다. 예를 들어, 광학적인 또는 가시적인 검출 요소를 포함하는 장치는, 적어도 부분적으로, 검출을 허용하거나 적어도 검출을 용이하게 하는 투명한 물질로부터 제작되는 것이 일반적일 것이다. 대안적으로, 예를 들어 유리 또는 석영의 투명한 윈도우가 이들 유형의 검출 요소에 대한 장치내로 임의로 혼입된다. 추가하여, 중합체 물질은 직쇄 또는 측쇄 골격을 가질 수 있으며, 임의로 가교되거나 비가교된다. 특히 바람직한 중합체 물질의 예로는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드(PVC) 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리카보네이트 등이 있다.Examples of useful substrate materials are polymeric substrates such as plastics, as well as glass, quartz and silicone. In the case of a conductive or semiconducting substrate, it is generally preferred to include an insulating layer on the substrate. This is particularly important where the device employs electrical elements, for example electrical materials and fluid induction systems, sensors and the like. In the case of polymeric substrates, the substrate materials are optionally hard, semi-rigid, opaque, semi-opaque or transparent, depending on their intended use. For example, an apparatus comprising an optical or visible detection element will typically be fabricated, at least in part, from a transparent material that allows or at least facilitates detection. Alternatively, transparent windows, for example glass or quartz, are optionally incorporated into the device for these types of detection elements. In addition, the polymeric material may have a straight or branched backbone, optionally crosslinked or uncrosslinked. Examples of particularly preferred polymeric materials include polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane, polyvinylchloride (PVC) polystyrene, polysulfone, polycarbonate and the like.

도 1에 도시된 장치는 기재의 표면내로 제작된 일련의 채널(110, 112) 및 임의적인 시약 채널(114)을 포함한다. 하나 이상의 이들 채널은 전형적으로 매우 작은 횡단면 치수, 예를 들어 약 0.1㎛ 내지 약 500㎛ 범위의 치수를 가질 것이다. 바람직하게는, 채널의 횡단면 치수는 약 0.1 내지 약 200㎛ 및 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 100㎛ 범위일 것이다. 특히 바람직한 일면에서, 각각의 채널은 약 0.1㎛ 내지 약 100㎛ 범위내에서 하나 이상의 횡단면 치수를 가질 것이다. 곧은 채널로 일반적으로 도시되었지만, 기재상의 공간을 최대로 이용하기 위해서는 S자형, 톱니 또는 그 밖의 채널 형태가 보다 짧은 거리내에 보다 긴 채널을 효과적으로 채택하는 것이 인지될 것이다.The apparatus shown in FIG. 1 includes a series of channels 110, 112 and optional reagent channels 114 fabricated into the surface of the substrate. One or more of these channels will typically have very small cross sectional dimensions, for example, in the range from about 0.1 μm to about 500 μm. Preferably, the cross sectional dimension of the channel will range from about 0.1 to about 200 μm and more preferably from about 0.1 to about 100 μm. In one particularly preferred aspect, each channel will have one or more cross-sectional dimensions in the range of about 0.1 μm to about 100 μm. Although generally shown as straight channels, it will be appreciated that S-shaped, sawtooth or other channel shapes effectively employ longer channels within shorter distances in order to make full use of the space on the substrate.

기재의 표면에 이들 미세 규모의 요소를 제조하는 것은 당해기술분야에 널리 공지된 임의적인 수의 미세 제작에 의해 일반적으로 수행될 것이다. 예를 들어, 사진 석판 에칭, 플라즈마 에칭 또는 습윤성 화학 에칭과 같은 반도체 제조 산업에 널리 공지된 방법을 사용하여 예를 들어 유리, 석영 또는 실리콘 기재를 제조하는데 석판술이 임의로 사용된다. 유사하게, 중합체 기재에 대하여, 널리 공지된 제조 기술도 사용될 수 있다. 이들 기술은 다수의 기재가 예를 들어 커다란 시트형의 미세 규모 기재를 생성시키는 롤링 스탬프를 사용하여 임의로 제조되는 사출성형 또는 스탬프 성형 방법, 또는 기재가 미소기계 모울더내에 중합되는 중합체 미량주형 기술을 포함한다.Fabrication of these microscale elements on the surface of the substrate will generally be accomplished by any number of microfabrication well known in the art. Lithography is optionally used to produce, for example, glass, quartz or silicon substrates using methods well known in the semiconductor manufacturing industry, such as, for example, photolithographic etching, plasma etching, or wet chemical etching. Similarly, for polymer substrates, well known manufacturing techniques can also be used. These techniques include injection molding or stamp forming methods in which many substrates are optionally produced using rolling stamps that produce large sheet-like fine scale substrates, or polymer micromoulding techniques in which substrates are polymerized into micromechanical molders. do.

장치는 다양한 채널을 밀폐시키고 유체로 밀폐시켜서 도관을 형성하는 채널화된 기재를 씌우는 추가의 평면 요소를 전형적으로 포함할 것이다. 평평한 커버 요소를 부착시키는 것은 열적인 결합, 접착제, 또는, 특정에 기재, 예를 들어 유리 또는 반강성 및 비강성 중합체 기재의 경우, 두 성분 사이의 천연적인 접착을 포함하여 다양한 수단에 의해 달성된다. 평평한 커버 요소에는 특정의 스크리닝에 필요한 다양한 유체 요소를 도입시키기 위한 접근 포트 및/또는 저장기가 추가로 제공될 수 있다.The device will typically include an additional planar element covering the channeled substrate that seals and fluidly seals the various channels to form a conduit. Attaching the flat cover element is accomplished by a variety of means, including thermal bonding, adhesives, or, in particular, natural bonding between the two components, for example glass or semi-rigid and non-rigid polymer substrates. . The flat cover element may further be provided with access ports and / or reservoirs for introducing the various fluid elements required for a particular screening.

도 1에 도시된 장치는 채널(110 및 114)의 말단부에 배치되고 유체식으로 결합된 저장기(104, 106 및 108)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 샘플 채널(112)은 다수의 상이한 시험 화합물을 장치내로 도입시키기는데 사용된다. 그 자체로서, 이러한 채널은 샘플 채널(112)내로 이어서 채널(110)내로 개별적으로 도입될 다수의 별도의 시험 화합물의 공급원에 유체식으로 결합되는 것이 일반적일 것이다.The device shown in FIG. 1 includes reservoirs 104, 106 and 108 disposed at the distal ends of channels 110 and 114 and fluidically coupled. As shown, sample channel 112 is used to introduce a number of different test compounds into the device. As such, it will generally be fluidly coupled to a number of separate sources of test compound to be introduced separately into sample channel 112 and then into channel 110.

샘플내로 다수의 개별적이고 이산 용적의 시험 화합물의 도입은 다수의 방법에 의해 수행된다. 예를 들어, 피펫터피펫터가 임의로 사용되어 시험 화합물을 장치내로 도입시킨다. 바람직한 일면에서, 샘플 채널(112)에 유체로 연결된 전기피펫터가 사용된다. 상기 전기피펫터의 예는 예를 들어 본원에 참조로 인용된 1996년 6월 28일에 출원된 미국특허출원 제 08/671,986호(대리인 서류 번호: 017646-000500)에 기술되어 있다. 일반적으로, 전기피펫터는 다수의 시험 화합물, 또는 "시험 물질", 및 스페이서 화합물을 번갈아 샘플링하기 위해 본원에 기술된 바와 같이 전기삼투적 유체 유도를 이용한다. 그런 다음, 피펫터는 목적하는 물질 영역내의 개별적이고 물리적으로 절연된 샘플 또는 시험 화합물 용적물을 장치내 후속적인 조작을 위한 샘플 채널내로 일련의 방식으로 전달한다. 개별적인 샘플은 낮은 이온 강도 스페이서 유체의 스페이서 영역에 의해 전형적으로 분리된다. 이들 저이온 강도 스페이서 영역은 높은 이온 강도의 목적하는 물질 또는 시험 화합물 영역에서 보다 높은 전압 강하를 가지며, 이로써 전기 동전기적인 펌핑을 유도한다. 보다 높은 이온 강도의 용액내에 전형적으로 존재하는 시험 화합물 또는 목적하는 물질 영역은 목적하는 물질 영역의 계면과 접촉하는 제 1 스페이서 영역("보호 주파수대"로도 불리움)으로 언급된 유체 영역이다. 이들 제 1 스페이서 영역은 낮은 이온 강도의 유체 영역, 또는 전기영동 바이어스를 유발시킬 제 2 스페이서 영역내로 샘플 요소의 이동을 차단하기 위해 높은 이온 강도의 용액을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 스페이서 영역의 사용은 본원에 참조로 인용된 1996년 6월 28일에 출원된 미국특허출원 제 08/671,986호(대리인 서류 번호: 017646-000500)에 상세하게 기술되어 있다.The introduction of a large number of individual, discrete volumes of test compound into the sample is carried out by a number of methods. For example, a pipette pipette may optionally be used to introduce test compounds into the device. In a preferred aspect, an electrical pipette fluidly connected to the sample channel 112 is used. Examples of such electric pipettes are described, for example, in US patent application Ser. No. 08 / 671,986 filed on June 28, 1996, which is incorporated herein by reference (Representative Document No. 017646-000500). In general, the electropipettor uses electroosmotic fluid induction as described herein to alternately sample multiple test compounds, or “test materials”, and spacer compounds. The pipette then delivers the individual or physically insulated sample or test compound volume in the desired material region in a series of ways into the sample channel for subsequent manipulation in the device. Individual samples are typically separated by spacer regions of low ionic strength spacer fluid. These low ionic strength spacer regions have higher voltage drops in the region of the desired material or test compound of high ionic strength, thereby inducing electrokinetic pumping. The test compound or desired material region, which is typically present in a solution of higher ionic strength, is the fluid region referred to as the first spacer region (also called the "protection band") in contact with the interface of the desired material region. These first spacer regions comprise a solution of high ionic strength to block the movement of the sample element into a low ionic strength fluid region, or a second spacer region that will cause electrophoretic bias. The use of the first and second spacer regions is described in detail in US patent application Ser. No. 08 / 671,986 filed on June 28, 1996, which is incorporated herein by reference (representative document number: 017646-000500).

대안적으로, 샘플 채널(112)은 별도의 채널을 통해 다수의 별도의 저장기에 임의적, 개별적 유체적으로 연결된다. 별도의 저장기 각각은 적합한 스페이서 화합물에 대하여 제공되는 추가의 저장기를 갖는 별도의 시험 화합물을 함유한다. 그런 다음, 시험 화합물 및/또는 스페이서 화합물이 적합한 물질 유도 설계를 사용하여 다양한 저장기로부터 샘플 채널내로 수송된다. 어느 경우든, 적합한 스페이서 영역을 갖는 이산 샘플 용적, 또는 시험 화합물을 분리하는 것이 일반적으로 바람직하다.Alternatively, sample channel 112 is optionally, individually fluidically connected to a plurality of separate reservoirs through separate channels. Each separate reservoir contains a separate test compound with additional reservoirs provided for suitable spacer compounds. Test compounds and / or spacer compounds are then transported into the sample channels from various reservoirs using suitable material induction designs. In either case, it is generally desirable to separate discrete sample volumes, or test compounds, having suitable spacer regions.

도시된 바와 같이, 장치는 생화학적인 시스템으로부터의 시그널이 임의로 모니터링되는 검출 윈도우 또는 영역(116)을 포함한다. 이러한 검출 윈도우는 가시적이거나 광학적인 관찰 및 검정 결과의 검출, 예를 들어 비색 또는 형광 반응의 관찰을 허용하는 투명한 커버를 전형적으로 포함할 것이다.As shown, the device includes a detection window or region 116 in which signals from the biochemical system are optionally monitored. Such detection windows will typically include a transparent cover that allows for the detection of visible or optical observations and assay results, for example the observation of colorimetric or fluorescence reactions.

특히 바람직한 일면에서, 검출 윈도우에서의 시그널의 모니터링은 광학적인 검출 시스템을 사용하여 달성된다. 예를 들어, 광학 기재 시그널은 예를 들어 시스템내의 형광 지시제를 활성화시키기 위한 적합한 파장에서 레이저광원을 사용하는 레이저 활성화된 형광 검출 시스템을 사용하여 전형적으로 모니터링된다. 그런 다음, 적합한 검출기 요소, 예를 들어 광전배증관 (PMT)을 사용하여 형광이 검출된다. 비색계 시그널을 사용하는 스크린에 대해서도 유사하게, 광원을 샘플에 유도하는 분광광도계적 검출 시스템이 임의적으로 사용되어 샘플의 흡광도 또는 투과도의 측정을 제공한다.In a particularly preferred aspect, the monitoring of the signal in the detection window is accomplished using an optical detection system. For example, optical substrate signals are typically monitored using a laser activated fluorescence detection system using a laser light source at a suitable wavelength for activating a fluorescent indicator in the system, for example. The fluorescence is then detected using a suitable detector element, for example photomultiplier tube (PMT). Similarly for screens using colorimetric signals, a spectrophotometric detection system that guides the light source to the sample is optionally used to provide a measure of absorbance or transmission of the sample.

대안적인 일면에서, 검출 시스템은 검출 윈도우(116)내에 배치된 시스템의 특정한 특성을 검출하기 위한 비광학적 검출기 또는 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 온도, 전도도, 전위차계(pH, 이온), 전류량계(산화되거나 환원되는 화합물, 예를 들어 O2, H2O2, I2, 산화성/환원성 유기 화합물 등에 대하여)를 포함한다.In an alternative aspect, the detection system may include a non-optical detector or sensor for detecting specific characteristics of the system disposed within the detection window 116. Such sensors include temperature, conductivity, potentiometer (pH, ions), ammeter (for compounds that are oxidized or reduced, for example O 2 , H 2 O 2 , I 2 , oxidative / reducible organic compounds, etc.).

조작시에, 생물학적 시스템(예, 수용체 또는 효소를 포함하는 유체)의 유동성 제 1 성분이 저장기(104)내에 위치된다. 이러한 제 1 성분은 주채널(110)을 통해, 검출 윈도우(116)을 지나서 폐저장기(108)로 흐른다. 생화학적인 시스템의 제 2 성분, 예를 들어 리간드 또는 기재는 측면 채널(114)로부터 주채널(110)내로 공류로 흐르며, 그 후에 제 1 성분과 제 2 성분이 혼합되고 상호작용할 수 있다. 장치내 이들 요소의 증착은 다수의 방식으로 수행된다. 예를 들어, 효소 및 기질, 또는 수용체 및 리간드 용액이 평평한 커버에 있는 개구부 또는 밀폐가능한 진입 포트를 통해 장치내로 도입될 수 있다. 대안적으로, 이들 성분은 장치의 제조 동안 이들의 각각의 저장기에 임의로 첨가된다. 예를 들어, 효소/기질 또는 수용체/리간드 성분이 동결건조된 형태로 장치내에 임의로 제공된다. 사용하기 전에, 이들 성분은 완충 용액을 저장기로 도입시킴으로써 용이하게 구성된다. 대안적으로, 성분은 완충 염으로 동결건조되고, 이로써 단순한 물의 첨가가 재구성하는데 필요한 모든 것이다.In operation, a flowable first component of a biological system (eg, a fluid comprising a receptor or an enzyme) is located in the reservoir 104. This first component flows through the main channel 110, past the detection window 116 and into the waste reservoir 108. A second component of the biochemical system, such as a ligand or substrate, flows in a convection from side channel 114 into main channel 110, after which the first component and the second component can be mixed and interact. Deposition of these elements in the device is performed in a number of ways. For example, enzymes and substrates or receptor and ligand solutions can be introduced into the device through openings or sealable entry ports in a flat cover. Alternatively, these components are optionally added to their respective reservoir during manufacture of the device. For example, enzyme / substrate or receptor / ligand components are optionally provided in the device in lyophilized form. Prior to use, these components are easily configured by introducing a buffer solution into the reservoir. Alternatively, the component is lyophilized with a buffered salt, so that simple addition of water is all that is needed for reconstitution.

상기된 바와 같이, 제 1 성분과 제 2 성분의 상호작용은 검출가능한 시그널에 의해 전형적으로 달성된다. 예를 들어, 제 1 성분이 효소이고 제 2 성분이 기질인 이들 구체예에서, 기질은 효소가 기질에 작용하는 경우 임의로 검출가능한 시그널을 발생시키는 색소 발생 또는 형광 발생 기질이다. 제 1 성분이 수용체이고 제 2 성분이 리간드인 경우에, 리간드 또는 수용체는 검출가능한 시그널을 임의로 포함한다. 어느 경우든, 화합물의 혼합 및 흐름 속도는 전형적으로 일정하게 유지되어 검출 윈도우(116)을 지나는 제 1 성분과 제 2 성분의 혼합물의 흐름이 항정 상태 시그널을 생성시킬 것이다. "항정 상태 시그널"은 일반적으로 규칙적이고, 예견될 수 있는 시그널 강도 분포를 갖는 시그널을 의미한다. 그 자체로서, 항정 상태 시그널은 일정한 시그널 강도 또는, 대안적으로, 규칙적인 주기의 강도를 갖는 시그널을 포함할 수 있으며, 이에 대하여 통상적인 시그널 분포의 변화가 측정된다. 이러한 후자의 시그널은 유체 흐름이 연속적인 흐름 시스템의 설명에 설명된 바와 같이 예를 들어 추가의 시험 화합물을 로딩시키기 위해 주기적으로 방해되는 경우에 발생된다. 상기된 효소 시스템에 생성된 시그널이 채널의 길이를 따라서 변화할 것이지만, 즉, 효소가 형광 발생 기재를 형광 생성물로 전환시키는 노출 시간에 따라서 증가하지만, 채널에 따른 임의의 특정 지점에서 시그널은 일정할 것이며, 일정한 흐름 속도를 제공한다.As noted above, the interaction of the first component with the second component is typically accomplished by a detectable signal. For example, in these embodiments where the first component is an enzyme and the second component is a substrate, the substrate is a pigment generating or fluorescence generating substrate that generates an optionally detectable signal when the enzyme acts on the substrate. When the first component is a receptor and the second component is a ligand, the ligand or receptor optionally comprises a detectable signal. In either case, the mixing and flow rate of the compound will typically remain constant such that the flow of the mixture of the first and second components through the detection window 116 will generate a steady state signal. "Static state signal" generally means a signal that has a regular, predictable signal intensity distribution. As such, the steady state signal may comprise a signal having a constant signal strength or, alternatively, a regular period of strength, with which a change in the normal signal distribution is measured. This latter signal is generated when the fluid flow is periodically interrupted, for example to load additional test compounds, as described in the description of the continuous flow system. Although the signal generated in the enzyme system described above will vary along the length of the channel, ie it increases with the exposure time the enzyme converts the fluorescence generating substrate to the fluorescent product, but at any particular point along the channel the signal will remain constant. And provide a constant flow rate.

샘플 채널(112)로부터, 시험 화합물은 주채널(110)내로 및 "목적하는 물질 영역"으로 불리기도 하는 시험 화합물을 함유하는 유체 영역과 같은 제 1 및 제 2 성분의 스트림내로 주기적으로 또는 연속적으로 도입된다. 이들 시험 화합물이 제 1 요소와 제 2 요소의 상호작용에 영향을 미치는 경우에, 시험 화합물은 목적하는 물질 영역에 상응하는 검출 윈도우에서 검출된 시그널을 변경시킬 것이다. 상기된 바와 같이, 전형적으로는, 채널(112)을 통해 주입하고자 하는 다양한 상이한 시험 화합물은 제 1 및, 심지어, 제 2 스페이서 유체 영역에 의해 분리되어 하나의 시험 화합물에서 또 다른 시험 화합물에 이르기까지 효과의 미분, 또는 효과의 부족을 허용할 것이다. 전기삼투 유체 유도 시스템이 사용되는 구체예에서, 스페이서 유체 영역은 또한 시험 샘플내에서 발생할 수 있는 임의의 전기영동 바이어스를 감소시키도록 작용할 수 있다. 샘플 또는 시험 화합물 또는 목적하는 물질 영역내에서 전기영동 바이어스의 일반적인 제거에서 뿐만 아니라 유체의 전기삼투 흐름을 유도하기 위한 이들 스페이서 영역의 사용은 앞서 본원에 참조로 인용된 1996년 6월 28일에 출원된 미국특허출원 제 08/671,986호(대리인 서류 번호: 017646-000500)에 실질적으로 기술되어 있다.From the sample channel 112, the test compound is periodically or continuously into the main channel 110 and into a stream of first and second components, such as a fluid region containing the test compound, also referred to as the "target material region". Is introduced. If these test compounds affect the interaction of the first element with the second element, the test compound will alter the detected signal in the detection window corresponding to the region of interest. As noted above, typically, various different test compounds to be injected through the channel 112 are separated by the first and, even, second spacer fluid regions, from one test compound to another test compound. Differentiation of effect, or lack of effect will be allowed. In embodiments in which an electroosmotic fluid induction system is used, the spacer fluid region may also act to reduce any electrophoretic bias that may occur in the test sample. The use of these spacer regions to induce electroosmotic flow of a fluid, as well as in the general removal of electrophoretic bias within a sample or test compound or region of interest, is filed on June 28, 1996, incorporated herein by reference. US Patent Application Serial No. 08 / 671,986 (Representative Document No. 017646-000500).

일례로서, 주채널(110)을 통해 효소 및 형광 발생 기질의 일정한 연속적인 흐름은 검출 윈도우(116)에서 일정한 형광 시그널을 생성시킬 것이다. 시험 화합물이 효소를 방해하는 경우, 시험 화합물의 도입(즉, 목적하는 물질 영역내에서)에 의해 목적하는 물질 영역에 상응하는 검출 윈도우에서 시그널의 수준에서의 순간적이지만 검출가능한 강하가 생길 것이다. 그런 다음, 시그널에 있어서의 강하 타이밍이 검출 시간-프레임에 공지된 주입을 토대로 한 특정의 시험 화합물과 상관될 것이다. 특히, 주입된 화합물이 관찰된 효과를 발생시키는데 필요한 시간은 양성 대조군을 사용하여 용이하게 결정될 수 있다.As one example, a constant continuous flow of enzyme and fluorescence generating substrate through main channel 110 will produce a constant fluorescence signal in detection window 116. If the test compound interferes with the enzyme, the introduction of the test compound (ie, within the desired material region) will result in a transient but detectable drop in the level of the signal in the detection window corresponding to the desired material region. The dropping timing in the signal will then be correlated with the particular test compound based on the injection known in the detection time-frame. In particular, the time required for the injected compound to produce the observed effect can be readily determined using a positive control.

수용체/리간드 시스템에 대해, 항정 상태 시그널에서의 유사한 변화가 관찰될 수 있다. 특히, 수용체 및 이의 형광 리간드가 채널에 따라서 상이한 유속을 갖게될 수 있다. 이것은 채널내 크기 배제 매트릭스를 혼입시키거나, 전기삼투 방법의 경우에, 두 화합물의 상대적인 전기영동 이동을 변경시켜서 수용체가 채널 하향으로 보다 신속하게 흐르게 함으로써 달성될 수 있다. 재차, 이것은 크기 배제 매트릭스의 사용에 의해, 또는 전하 가변 화합물의 미분 유속을 유발시키는 채널내 상이한 표면 전하의 사용에 의해 달성된다. 시험 화합물이 수용체에 결합되는 경우에, 형광 시그널의 어두운 펄스를 생성시킨 후 보다 밝은 펄스를 생성시킬 것이다. 특정의 조작 이론과 결부됨 없이, 항정 상태 시그널이 자유 형광 리간드, 및 수용체에 결합된 형광 리간드 둘 모두를 유발시키는 것으로 믿어진다. 결합된 시그널은 수용체와 동일한 유속으로 이동하며, 반면에 비결합된 리간드는 보다 느리게 이동한다. 시험 화합물이 수용체-리간드 상호작용을 방해하는 경우, 수용체는 형광 리간드를 지니지 않을 것이며, 이로써 흐름 방향으로 형광 리간드를 희석시키고 과량의 형광 리간드를 남길 것이다. 이것은 항정 상태 시그널의 일시적인 감소를 유발시킨 후 형광의 일시적인 증가를 유발시킨다. 대안적으로, 효소 시스템에 사용된 계획과 유사한 계획이 사용되는 경우, 리간드를 갖는 수용체의 상호작용을 반영하는 시그널이 존재한다. 예를 들어, 수용체-리간드 결합의 pH 효과를 나타내는 pH 지시제가 생물학적인 시스템, 즉, 캡슐화된 세포 형태의 생물학적인 시스템과 함께 장치내로 혼입되어 결합으로부터 생성된 약간의 pH 변화가 검출될 수 있다[참고문헌: Weaver, et al., Biol/Technology(1988) 6:1084-1089]. 추가하여, 수용체-리간드 결합으로부터 생성된 효소의 활성, 예를 들어, 키나아제의 활성을 모니터링하거나, 활성화시에 효소에 대한 구조적인 변화에 의해 활성화되거나 급냉되는 형광단의 혼입을 통해 활성화시에 상기 효소의 구조적인 변화를 검출할 수 있다.For receptor / ligand systems, similar changes in steady state signals can be observed. In particular, the receptor and its fluorescent ligands may have different flow rates depending on the channel. This can be accomplished by incorporating an intra-channel size exclusion matrix or, in the case of an electroosmotic method, altering the relative electrophoretic shift of the two compounds to allow the receptor to flow faster down the channel. Again, this is accomplished by the use of size exclusion matrices, or by the use of different surface charges in the channels that lead to the differential flow rate of the charge variable compound. If the test compound is bound to the receptor, it will generate a darker pulse of the fluorescence signal and then a brighter pulse. Without being bound to a particular theory of manipulation, it is believed that steady state signals cause both free fluorescent ligands and fluorescent ligands bound to the receptor. The bound signal travels at the same flow rate as the receptor, while the unbound ligand travels more slowly. If the test compound interferes with the receptor-ligand interaction, the receptor will not have a fluorescent ligand, thereby diluting the fluorescent ligand in the flow direction and leaving excess fluorescent ligand. This causes a temporary decrease in steady state signals followed by a temporary increase in fluorescence. Alternatively, when a scheme similar to the scheme used for the enzyme system is used, a signal exists that reflects the interaction of the receptor with the ligand. For example, a pH indicator that exhibits the pH effect of receptor-ligand binding can be incorporated into a device with a biological system, ie a biological system in the form of encapsulated cells, so that slight pH changes resulting from the binding can be detected [ References: Weaver, et al., Biol / Technology (1988) 6: 1084-1089. In addition, the activity of enzymes generated from receptor-ligand bonds, such as monitoring the activity of kinases, or upon activation by incorporation of fluorophores that are activated or quenched by structural changes to the enzyme upon activation Structural changes in the enzyme can be detected.

미규모의 유체 장치내 유체의 흐름 및 방향은 다양한 방법에 의해 수행된다. 예를 들어, 장치는 장치를 통해 다양한 유체의 펌핑 및 유도를 위해 피펫터펌프 및 피펫터밸브, 또는 추가의 요소, 예를 들어 펌프 및 스위칭 밸브와 같은 일체화된 미소 유체 구조를 포함한다. 미소 유체 구조의 예는 미국특허 제 5,271,724호, 제 5,277,556호, 제 5,171,132호 및 제 5,375,979호에 기술되어 있다. 또한, 공개된 영국특허출원 제 2 248 891호 및 공개된 유럽특허출원 제 568 902호에도 기술되어 있다.The flow and direction of fluid in the unscaled fluidic device is accomplished by a variety of methods. For example, the device includes an integrated microfluidic structure, such as a pipette pump and a pipette valve, or additional elements, such as a pump and a switching valve, for pumping and directing various fluids through the device. Examples of microfluidic structures are described in US Pat. Nos. 5,271,724, 5,277,556, 5,171,132 and 5,375,979. It is also described in published British patent application 2 248 891 and published European patent application 568 902.

미세제조된 유체 펌프 및 밸브 시스템이 본 발명의 장치에서 용이하게 사용되지만, 이들의 제조 및 조작과 관련된 비용 및 복잡성에 의해 본 발명에 의해 계획된 대량 생산된 처분가능한 장치가 사용될 수 없을 것이다. 이러한 이유 때문에, 특히 바람직한 일면에서, 본 발명의 장치는 전형적으로 전기삼투 유체 유도 시스템을 포함할 것이다. 이러한 유체 유도 시스템은 이동부가 결여된 유체 유도 시스템의 정밀함과 제조의 용이성, 유체 조절 및 저분성을 결합시킨다. 특히 바람직한 전기삼투 유체 유도 시스템은 예를 들어 본원에 참조로 인용된 출원인이 람세이(Ramsey) 등인 국제특허출원 제 WO 96/04547호에 기술되어 있다.Microfabricated fluid pumps and valve systems are readily used in the apparatus of the present invention, however, due to the cost and complexity associated with their manufacture and operation, the mass produced disposable devices planned by the present invention will not be available. For this reason, in one particularly preferred aspect, the device of the present invention will typically include an electroosmotic fluid induction system. Such a fluid induction system combines the precision of a fluid induction system lacking a moving part with the ease of manufacture, fluid control and low powder properties. Particularly preferred electroosmotic fluid induction systems are described, for example, in International Patent Application WO 96/04547, to Ramsey et al., The applicant of which is incorporated herein by reference.

요약하면, 이들 유체 조절 시스템은 기재의 표면내로 제조된 다수의 교차 채널과의 유체 연결부에 놓인 저장기내에 배치된 전극을 포함한다. 저장기내에 저장된 물질은 적합한 용적의 다양한 물질을 기재상의 하나 이상의 영역에 전달하는 채널 시스템을 통해 수송되어 목적하는 스크리닝 검정을 수행한다.In summary, these fluid control systems include electrodes disposed in a reservoir that is in fluid connection with a plurality of intersecting channels made into the surface of the substrate. The materials stored in the reservoirs are transported through a channel system that delivers a variety of materials in suitable volumes to one or more regions on the substrate to perform the desired screening assay.

유체 및 물질 수송 및 유도는 전기삼투 또는 동전기를 통해 달성된다. 요약하면, 적합한 물질, 전형적으로 유체를 포함하는 물질이 채널, 또는 표면에 존재하는 작용기를 갖는 그 밖의 유체 도관에 놓인 경우, 이들 작용기는 이온화될 수 있다. 예를 들어, 채널의 표면이 표면에 히드록실 작용기를 포함하는 경우, 양성자는 채널의 표면을 떠나 유체내로 유입된다. 이러한 조건하에서, 표면은 순수한 음전하를 지닐 것이며, 반면에 유체는 특히 채널 표면과 유체 사이의 계면에 근접하여 위치선정된 과량의 양성자 또는 양전하를 지닐 것이다. 채널 구간을 따라서 전기장을 인가시킴으로써, 양이온은 음전극 방향으로 흐를 것이다. 유체내 양전하종의 이동은 이들과 함께 용매를 끌어당긴다. 이러한 유체 이동의 항정 상태 속도는 하기의 식에 의해 일반적으로 주어진다:Fluid and material transport and induction are accomplished through electroosmotic or electrokinetics. In summary, when a suitable material, typically a material comprising a fluid, is placed in a channel or other fluid conduit with functional groups present on the surface, these functional groups can be ionized. For example, if the surface of the channel contains hydroxyl functional groups on the surface, protons leave the surface of the channel and enter the fluid. Under these conditions, the surface will have a pure negative charge, while the fluid will, in particular, have an excess of protons or positive charges positioned close to the interface between the channel surface and the fluid. By applying an electric field along the channel section, the cations will flow toward the negative electrode. Movement of positively charged species in the fluid attracts the solvent with them. The steady state velocity of this fluid movement is generally given by the following equation:

상기 식에서,Where

v는 용매 속도이고,v is the solvent velocity,

ε는 유체의 유전 상수이고,ε is the dielectric constant of the fluid,

ζ는 표면의 제타 전위이고,ζ is the zeta potential of the surface,

E는 전기장 세기이고,E is the electric field strength,

η는 용매 점도이다. 이와 같이, 상기 식으로부터 용이하게 알 수 있듯이, 용매 점도는 표면 전위에 직접적으로 비례한다.η is the solvent viscosity. As can be readily seen from the above equation, the solvent viscosity is directly proportional to the surface potential.

적합한 전기장을 제공하기 위해, 용매는 일반적으로 선택가능한 전압 수준을 각각의 저장기(접지를 포함)에 동시적으로 인가시킬 수 있는 전압 조절기를 포함한다. 이러한 전압 조절기는 다중 전압 디바이더 및 다중 계전기를 사용하여 수행되어 선택가능한 전압 수준을 수득할 수 있다. 대안적으로, 다중의, 독립적인 전압 공급원이 임의로 사용된다. 전압 조절기는 각각의 다수의 저장기내에 위치되거나 제조된 전극을 통해 저장기 각각에 전기적으로 접속된다.To provide a suitable electric field, the solvent generally includes a voltage regulator capable of simultaneously applying a selectable voltage level to each reservoir (including ground). Such voltage regulators can be performed using multiple voltage dividers and multiple relays to obtain selectable voltage levels. Alternatively, multiple, independent voltage sources can be used arbitrarily. The voltage regulator is electrically connected to each of the reservoirs via an electrode located or manufactured in each of the plurality of reservoirs.

전`기삼투 유체 유도 시스템을 도 1에 도시된 장치내로 통합시키는 것은 샘플 채널(112)의 말단 또는 이에 접속된 임의의 유체 체널의 말단에서 각각의 저장기(104, 106 및 108)내에 전극의 통합을 포함하며, 이로써 전극은 각각의 저장기 또는 채널내에 배치된 유체와 전기 접속된다. 유리 기재의 경우, 에칭된 채널은 표면에 천연적으로 존재하는 이온화된 히드록실로부터 생성된 네트 음전하를 지닐 것이다. 대안적으로, 표면 개질이 임의로 사용되어 적합한 표면 전하, 예를 들어 코팅, 유도, 예를 들어 실란화, 또는 표면의 포화를 제공하여 표면상에 적합하게 하전된 기를 제공한다. 이러한 처리의 예는 본원에 참조로 인용된 1996년 4월 16일에 출원된 가특허출원 제 60/015,498호(대리인 서류 번호: 017646-002600)에 기술되어 있다.Incorporating the electroosmotic fluid induction system into the device shown in FIG. 1 allows the incorporation of electrodes in respective reservoirs 104, 106, and 108 at the end of sample channel 112 or any fluid channel connected thereto. An integration, whereby the electrode is in electrical connection with a fluid disposed within each reservoir or channel. In the case of glass substrates, the etched channels will carry net negative charges generated from ionized hydroxyls that are naturally present on the surface. Alternatively, surface modification is optionally used to provide suitable surface charges, such as coating, induction, for example silanization, or saturation of the surface, to provide suitably charged groups on the surface. An example of such a treatment is described in Provisional Patent Application No. 60 / 015,498 (Agent No. 017646-002600), filed April 16, 1996, incorporated herein by reference.

요약하면, 적합한 기재 물질은 장치에 의해 수행하고자하는 특수 조작에 존재하는 조건과의 이들의 양립성을 토대로 일반적으로 선택된다. 이러한 조건은 pH의 양극단, 온도 및 염 농도를 포함할 수 있다. 추가하여, 기재 물질은 장치에 의해 수행하고자 하는 분석 및 합성의 중요한 성분에 대한 이들의 불활성도에 대하여 또한 선택된다. 중합체 기재 물질은 이들의 의도되는 용도에 따라서 경질성, 반경질성 또는 비경질성, 불투명, 반불투명 또는 투명할 것이다. 예를 들어, 광학적인 또는 가시적인 검출 요소를 포함하는 장치가 투명한 중합체 물질로부터 적어도 부분적으로 제조되어 이러한 검출을 용이하게 하는 것이 일반적일 것이다. 대안적으로, 예를 들어, 유리 또는 석영의 투명한 윈도우가 이러한 탐지 요소를 위한 장치에 합체될 수 있다. 또한, 중합 재료는 직쇄 또는 측쇄 백본을 가질 수 있으며, 교차되거나 비교차된다. 중합 재료의 예로는 예를 들어, 아크릴 특히, PMMA(폴리메틸메트아크릴레이트)이 있으며; 아크릴의 예로는 CYRO 인더스트리로부터 구입 가능한 아크릴리트 M-30(Acrylite M-30) 또는 아크릴리드 L-40(Acrylite L-40), 오토하스 노쓰 아메리카(Autohass North America)로부터 구입 가능한 로크어웨이(Rockaway), NJ 또는 플레시글라스 VS UVT(PLEXIGLAS VS UVT); 폴리카보네이트(예를 들어, 모베이 코포레이션(Mobay Corporation)(피츠버그, 펜실바니아) 또는 베이어 코포레이션(Bayer Corporation)의 계열사인 더 플라스틱스 앤드 러버(The Plastics and Rubber)로부터 구입 가능한 마크롤론 CD-2005(Makrolon CD-2005), 또는 GE 플라스틱스(GE Plastics)로부터 구입 가능한 레잔 오크 1020L(LEXAN OQ 1020L) 또는 레잔 오크 1020), 폴리디메틸실옥산(PDMS), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드(PVC) 폴리스티렌, 폴리수폰, 폴리카르보네이트 등이 있다. 많은 플라스틱에 대한 광학적, 기계적, 열적, 전기적 및 화학적 저항 특성은 잘 공지되어 있거나(일반적으로, 제조업자로부터 구입 가능함), 표준 분석에 의해 쉽게 측정될 수 있다.In summary, suitable substrate materials are generally selected based on their compatibility with the conditions present in the particular operation to be performed by the device. Such conditions may include the extreme, temperature and salt concentration of pH. In addition, the base materials are also selected for their inertness to important components of the analysis and synthesis to be performed by the device. The polymeric base materials will be hard, semi-rigid or non-hard, opaque, semi-opaque or transparent depending on their intended use. For example, it will be common for devices comprising optical or visible detection elements to be at least partially fabricated from transparent polymeric materials to facilitate such detection. Alternatively, for example, a transparent window of glass or quartz can be incorporated into the device for this detection element. In addition, the polymeric material may have a straight or branched backbone and may cross or cross. Examples of polymeric materials are, for example, acrylics, in particular PMMA (polymethylmethacrylate); Examples of acrylics are Acryllite M-30 or Acrylite L-40, available from CYRO Industries, and Rockaway, available from Autohass North America. , NJ or PLEXIGLAS VS UVT; Macrocarbonate CD-2005 (Makrolon CD, available from Polycarbonate (e.g., Mobay Corporation (Pittsburgh, PA)) or The Plastics and Rubber, a subsidiary of Bayer Corporation) (2005), or Rezan Oak 1020L (LEXAN OQ 1020L) or Rezan Oak 1020) available from GE Plastics, polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane, polyvinylchloride (PVC) polystyrene, polysulfone, Polycarbonates and the like. Optical, mechanical, thermal, electrical and chemical resistance properties for many plastics are well known (generally available from the manufacturer) or can be readily determined by standard analysis.

본원에 설명된 바와 같이, 본 발명의 장치에 사용된 동전기학 유체 조절 시스템은 일반적으로, 유리 표면상에 존재하는 히드록실기와 같이 이들 표면에 하전된 작용기를 갖는 물질을 이용한다. 설명된 바와 같이, 본 발명의 장치는 또한, 플라스틱 또는 다른 중합 물질을 사용할 수 있다. 일반적으로, 이러한 물질의 재료는 소수성 표면을 갖는다. 그 결과, 본 발명에 사용된 중합 물질을 이용하는 장치에서 동전기학 유체 조절 시스템의 이용은 통상적으로, 유체와 접촉되는 변형된 물질 표면을 사용한다.As described herein, electrokinetic fluid control systems used in the devices of the present invention generally employ materials with charged functional groups on these surfaces, such as hydroxyl groups present on the glass surface. As described, the apparatus of the present invention may also use plastic or other polymeric materials. In general, the materials of such materials have a hydrophobic surface. As a result, the use of electrokinetic fluid control systems in devices utilizing polymeric materials used in the present invention typically uses a modified material surface in contact with the fluid.

중합 물질의 표면 변형은 다양한 상이한 형태로 수행될 수 있다. 예를 들어, 표면은 적당하게 하전된 재료로 피복될 수 있다. 예를 들어, 하전된 기 및 소수성 테일을 갖는 계면 활성제가 피복 물질로 바람직하다. 간단히 말해서, 소수상 테일은 물질의 소수성 표면에 위치하여, 유체 층에서 하전된 헤드 기를 나타낸다.Surface modification of the polymeric material can be carried out in a variety of different forms. For example, the surface may be coated with a suitably charged material. For example, surfactants with charged groups and hydrophobic tails are preferred as coating materials. In short, the hydrophobic tail is located on the hydrophobic surface of the material, representing a charged head group in the fluid layer.

일 구체예에서, 물질상에 하전된 표면의 제조는 중합 물질의 표면을 부분적으로 용해시키거나 연질화시키는 적당한 용매에 예를 들어, 채널 및/또는 반응 챔버가 변형되도록 표면을 노출시키는 것을 포함한다. 그 후, 세정제는 부분적으로 용해된 표면에 접촉된다. 세정제 분자의 소수성 부분은 부분적으로 용해된 중합체와 결합될 것이다. 그 후, 용매는 표면으로부터 예를 들어, 물을 이용하여 세척되며, 이 위에서, 중합체 표면은 표면에 파묻힌 세정제로 경화되어, 하전된 헤드 기의 유체 경계면에 나타낸다.In one embodiment, the preparation of the surface charged on the material comprises exposing the surface to modify the channel and / or reaction chamber, for example, with a suitable solvent that partially dissolves or softens the surface of the polymeric material. The detergent is then contacted with the partially dissolved surface. The hydrophobic portion of the detergent molecule will be combined with the partially dissolved polymer. The solvent is then washed from the surface, for example with water, on which the polymer surface is cured with a detergent embedded in the surface, which appears at the fluid interface of the charged head group.

또 다른 구체예에서, 폴리디메틸실옥산과 같은 중합 재료는 플라즈마 방사에 의해 변형될 수 있다. 특히, PDMS의 플라즈마 방사는 메틸기를 산화시키고, 카본을 유리시키고, 히드록실기를 이들의 위치에서 이탈시키고, 효과적으로 중합 재료상에 유리형 표면을 생성시키면서, 이의 결합된 히드록실기를 생성시킨다.In another embodiment, the polymeric material, such as polydimethylsiloxane, may be modified by plasma spinning. In particular, plasma radiation of PDMS oxidizes methyl groups, liberates carbon, leaves hydroxyl groups at their positions, and creates their bonded hydroxyl groups, effectively creating a glassy surface on the polymeric material.

중합 물질은 장치가 어디에 사용되냐에 따라 강성, 반강성, 비강성 또는 강성과 비강성 요소의 조합물일 수 있다. 한 구체예에서, 물질은 한 가지 이상의 연화제, 가용성 물질 요소 및 한가지 이상의 경화제, 더욱 강도가 높은 강성 요소, 표면에 제조된 채널 및 챔버를 포함하는 것중 하나로 구성된다. 두 물질을 결합시키자 마자, 연질 요소의 함유는 채널 및 챔버에 효과적인 유체 밀봉의 형성을 허용하며, 접착제로 붙여지거나 용융되는 강성 플라스틱 성분과 관련된 문제를 제거한다.The polymeric material can be rigid, semi-rigid, non-rigid or a combination of rigid and non-rigid elements depending on where the device is used. In one embodiment, the material consists of one or more softeners, soluble material elements and one or more hardeners, harder rigid elements, channels and chambers made on the surface. As soon as the two materials are combined, the inclusion of soft elements allows the formation of effective fluid seals in the channels and chambers, eliminating the problems associated with rigid plastic components that are glued or melted.

많은 추가적 요소가 중합 물질에 첨가되어, 동전기학 유체 조절 시스템에 제공된다. 이러한 요소는 물질 형성 공정 동안, 즉, 성형 또는 스탬핑 단계 동안 첨가되거나, 그 후의 분리 단계 동안 첨가될 수 있다. 이러한 요소는 통상적으로 다양한 채널 교차점에서 다양한 유체 저장기 및 볼트 감지기에 대한 하전 볼트용 전극을 포함하여, 하전된 볼트를 모니터한다.Many additional elements are added to the polymeric material and provided to the electrokinetic fluid control system. Such elements may be added during the material formation process, ie during the forming or stamping step, or during the subsequent separation step. These elements typically include charged bolts, including electrodes for charged bolts for various fluid reservoirs and bolt detectors at various channel intersections.

전극은 성형 공정의 부분으로서 합체될 수 있다. 특히, 전극은 금형내에 패턴화되어, 중합 재료가 금형내로 도입될 때, 전극이 적당하게 위치된다. 대안적으로, 전극 및 다른 요소는 공지된 미세 제작 방법, 예를 들어, 스퍼터링(sputtering) 또는 조절된 증기 증착 방법이후, 화학적 에칭을 이용하여 물질이 형성된 후에 첨가될 수 있다.The electrodes can be incorporated as part of the molding process. In particular, the electrodes are patterned in the mold so that when the polymeric material is introduced into the mold, the electrodes are properly positioned. Alternatively, the electrodes and other elements can be added after the material has been formed using chemical etching, after known microfabrication methods, such as sputtering or controlled vapor deposition methods.

중합 물질 또는 다른 물질이 사용되든지, 볼트 조절은 동시에 다양한 저장기에 적용되어, 목적하는 유체 흐름 특징 예를 들어, 시험 화합물의 도입 기간에 폐기 저장기에 대한 수용체/효소의 연속적인 흐름, 리간드/기질에 영향을 끼친다. 특히, 다양한 저장기에 하전된 볼트의 변형은 이동될 수 있으며, 조절된 방식으로 장치의 연속된 채널 구조를 통해 유체 흐름을 유도하여, 목적하는 스크리닝 분석 및 장치에 대한 유체 흐름에 영향을 끼칠 수 있다.Whether polymeric or other materials are used, the volt control is applied simultaneously to various reservoirs to provide the desired fluid flow characteristics, e. Affects. In particular, the deformation of the bolts charged to the various reservoirs can be moved and guides the fluid flow through the continuous channel structure of the device in a controlled manner, affecting the desired screening analysis and fluid flow to the device. .

도 2A에는 통상적인 분석 스크린 동안 유체 유도의 개략도가 도시되어 있다. 특히, 시험 화합물(제재 영역에서)의 효소-형광 물질 혼합물의 연속 스트림으로 주입된다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 도 1을 참조로 하여, 효소의 연속 스트림은 저장기(104)로부터 주채널(110)에 따라 흐른다. 적당한 스페이서 영역(121), 예를 들어, 낮은 이온 강도 스페이서 영역에 의해 분리된 시험 화합물(120)은 샘플 채널(112)로부터 주채널(110)로 도입된다. 주채널로 도입되면, 시험 화합물은 유동 효소 스트림과 상호 작용할 것이다. 그 후, 혼합된 효소/시험 화합물 영역은 채널(114)과 교차점을 지나쳐 주채널(110)을 따라 흐른다. 저장기(106)에 함유된 형광 물질 또는 착색 물질의 연속적 스트림은 샘플 채널(110)에 도입되며, 이 위에서, 시험 화합물(122)을 포함하는 시험 물질 영역을 포함하는 효소의 연속적 스트림과 접촉되고 혼합된다. 물질상의 효소의 작용은 형광 또는 착색 시그널 수준 증가를 유도할 것이다. 이러한 증가된 시그널은 검출 윈도우에 가깝게 되도록 주채널내에 쉐이딩(shading)을 증가시킴으로써 인지된다. 이러한 시그널 방향은 또한, 상기 시험 화합물 또는 시험 물질 영역내에 발생하며, 이러한 영역은 효소/기질 상호작용, 예를 들어, 시험 화합물(126)에 영향을 끼치지 않는다. 시험 화합물이 효소와 기질의 상호작용에 영향을 끼치지 않는 곳에 변형이 유도된 시그널로서 나타날 것이다. 예를 들어, 추정되는 형광 물질, 즉, 효소와 기질의 상호작용을 방해하는 시험 화합물은 시험 물질 영역내에 생성되는 형광 생성물을 더 적게 유도할 것이다. 이는 유동 스트림이 검출 윈도우(116)을 지나치는 유동 스트림내에 비형광물질을 유도하거나, 더 적은 형광 영역을 유도할 것이며, 윈도우는 시험 물질 영역에 상응한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 시험 물질 영역은 시험 화합물(128)을 포함하며, 이는 효소-기질 상호작용의 추정되는 억제 물질이며, 주변의 스트림보다 더 낮은 검출가능한 형광물질을 나타낸다. 이는 시험 물질 영역(128)의 쉐이딩의 결핍을 나타낸다.2A shows a schematic of fluid induction during a conventional assay screen. In particular, it is injected into a continuous stream of enzyme-fluorescent mixture of test compounds (in the formulation region). As shown in FIG. 2A, with reference to FIG. 1, a continuous stream of enzyme flows from reservoir 104 along main channel 110. Test compound 120 separated by a suitable spacer region 121, eg, a low ionic strength spacer region, is introduced from sample channel 112 into main channel 110. Once introduced into the main channel, the test compound will interact with the flow enzyme stream. The mixed enzyme / test compound region then flows along main channel 110 past the intersection with channel 114. A continuous stream of fluorescent or colored material contained in reservoir 106 is introduced into sample channel 110, from which it is contacted with a continuous stream of enzyme comprising a test material region comprising test compound 122 and Are mixed. The action of the enzyme on the material will lead to an increase in fluorescence or coloring signal levels. This increased signal is perceived by increasing shading in the main channel to be close to the detection window. This signal direction also occurs in the test compound or test substance region, which region does not affect enzyme / substrate interaction, eg, test compound 126. Where the test compound does not affect the interaction of the enzyme with the substrate, the modification will appear as an induced signal. For example, a presumed fluorescent substance, ie a test compound that interferes with the interaction of an enzyme with a substrate, will induce less fluorescent product generated within the test substance region. This will lead to non-fluorescein in the flow stream through which the flow stream passes through the detection window 116, or to induce fewer fluorescent regions, the window corresponding to the test substance region. For example, as shown, the test substance region includes test compound 128, which is a presumed inhibitor of enzyme-substrate interaction and exhibits a lower detectable phosphor than the surrounding stream. This indicates a lack of shading of the test substance region 128.

검출 윈도우에 근접한 검출기는 형광 또는 착색 물질상에 효소 활성에 의해 생성된 형광 시그널의 수준을 모니터링한다. 이러한 시그널은 상기 시험 화합물에 대해 비교적 일정한 수준을 유지하며, 상기 화합물은 효소-기질 상호작용에 영향을 끼치지 않는다. 그러나, 억제 물질 화합물이 스크리닝된 경우, 이는 기질에 대한 감소되거나 억제된 효소 활성을 나타내는 형광 시그널에서 순가적인 급감소를 유도할 것이다. 대조적으로, 스크리닝하자 마자, 유도체 화합물은 기질에 대한 증가된 효소 활성에 상응하는 형광 시그널의 순간적인 증가를 유도한다.A detector proximate to the detection window monitors the level of the fluorescence signal generated by enzymatic activity on the fluorescent or colored material. This signal is maintained at a relatively constant level for the test compound, and the compound does not affect enzyme-substrate interactions. However, when inhibitory compound compounds are screened, this will lead to a net drastic decrease in fluorescence signals indicating reduced or inhibited enzyme activity on the substrate. In contrast, upon screening, the derivative compounds induce an instant increase in fluorescence signal corresponding to increased enzyme activity on the substrate.

도 2B에는 수용체-리간드 상호작용의 작동체에 대한 스크린의 개략도가 도시되어 있다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 수용체의 연속 스트림은 주채널(110)을 통해 저장기(104)로부터 흐른다. 적당한 스페이서 유체 영역(121)에 의해 분리된 시험 화합물 또는 시험 물질 영역(150)은 샘플 채널(112)로부터 주채널(110)로 도입되며, 저장기(106)로부터 형광 리간드의 연속 스트림은 측 채널(114)로부터 도입된다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 검출 윈도우(116)를 지나치는 형광 리간드와 수용체의 연속 스트림은 일정한 시그널 강도를 제공할 것이다. 수용체-리간드 상호작용에 영향을 끼치지 않는 시험 화합물을 함유하는 스트림중의 시험 물질 영역은 나머지 주변 스트림, 예를 들어, 시험 화합물 또는 시험 물질 영역(152)과 동일하거나 유사한 수준의 형광물질을 제공할 것이다. 그러나, 수용체-리간드 상호작용에 상반되거나 억제 활동을 갖는 시험 화합물의 존재는 이러한 화합물이 위치하는 스트림의 일부, 예를 들어, 시험 화합물 또는 시험 물질 영역(154)에서 상기 상호작용의 더 낮은 수준을 유도할 것이다. 또한, 형광 리간드에 결합된 수용체 또는 자유 형광 리간드에 대한 상이한 유량은 비결합된 더 빠르게 이동하는 수용체로부터 유도된 형광물질의 희석에 상응하는 형광 수준에서 검출가능한 점적을 유도할 것이다. 그 후, 형광 물질에서의 급감소에 이어서 더 느리게 이동하는 형광 리간드의 축적에 상응하여 형광물질(156)에서 증가된다.2B shows a schematic of the screen for an effector of receptor-ligand interaction. As shown in FIG. 2A, a continuous stream of receptors flows from reservoir 104 through main channel 110. A test compound or test substance region 150 separated by a suitable spacer fluid region 121 is introduced into the main channel 110 from the sample channel 112 and a continuous stream of fluorescent ligand from the reservoir 106 is connected to the side channel. Is introduced from 114. As shown in FIG. 2A, a continuous stream of fluorescent ligands and receptors across the detection window 116 will provide a constant signal intensity. The test substance region in the stream containing the test compound that does not affect receptor-ligand interactions provides the same or similar level of phosphor as the remaining ambient stream, eg, test compound or test substance region 152. something to do. However, the presence of a test compound that is opposite to the receptor-ligand interaction or has inhibitory activity may result in a lower level of the interaction in the portion of the stream in which the compound is located, eg, in the test compound or test substance region 154. Will induce. In addition, different flow rates for receptors bound to fluorescent ligands or free fluorescent ligands will result in detectable droplets at fluorescence levels corresponding to dilution of fluorescent materials derived from unbound faster moving receptors. Thereafter, there is an increase in the fluorescent material 156 corresponding to the accumulation of fluorescent ligands that move more slowly following a sudden decrease in the fluorescent material.

일부 구체예에서, 조작 완충제 및/또는 스페이서 영역으로부터 시험 물질 영역 반응 혼합물을 다른 곳으로 돌리거나 추출하기 위한 추가적 채널이 제공되는 것이 바람직하다. 이는 반응 동안 불연속의 유체 영역내에 함유된 반응 요소를 유지시키는 반면, 이러한 요소가 데이터 획득 단계 동안 분리되게 하는 경우이다. 상기에 언급된 바와 같이, 샘플 사이에 적당한 스페이서 유체 영역을 합체시킴으로써 반응 채널을 통해 이동하는 시험 물질 영역에 함께 반응물의 다양한 요소가 유지될 수 있다. 일반적으로, 이러한 스페이서 유체 영역이 선택되어, 이러한 원래의 시험 물질 영역내에 샘플을 유지시키며, 특히, 연장된 반응 기간에도 스페이서 영역으로 샘플이 번지지 않게 한다. 그러나, 이러한 목적은 분석의 효소 분리, 예를 들어, 상기에 언급된 리간드-수용체 분석을 기초로 분석이 일어나는 여분의 곳 또는 반응 생성물이 모세관에서 분리되는 곳에서 달성될 수 있다. 따라서, 유체 유도의 초기 부분 동안 이러한 분리를 방지하는 이러한 요소를 제거하는 것이 바람직할 수 있다.In some embodiments, it is desirable to provide additional channels for diverting or extracting the test substance region reaction mixture from the manipulation buffer and / or spacer regions. This is the case while retaining the reaction elements contained in the discontinuous fluid region during the reaction, while allowing these elements to separate during the data acquisition phase. As mentioned above, various elements of the reactants can be held together in the region of test substance moving through the reaction channel by incorporating a suitable spacer fluid region between the samples. In general, this spacer fluid region is selected to keep the sample within this original test substance region, in particular to prevent the sample from spreading into the spacer region even during extended reaction periods. However, this object can be achieved in the enzymatic separation of the assay, for example, where the assay takes place on the basis of the ligand-receptor assay mentioned above or where the reaction product is separated from the capillary. Thus, it may be desirable to eliminate these elements that prevent this separation during the initial portion of fluid induction.

이러한 샘플 또는 시험 물질 분리 또는 추출을 수행하기 위한 장치(500)의 한 구체예의 개략적인 설명이 도 5에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 시험 물질 또는 시험 화합물(504)는 샘플 채널(512)을 통해 장치 또는 칩으로 도입된다. 다시, 이들은 통상적으로 적합한 주입 장치(506), 예를 들어, 모세 피펫터를 경유해 도입된다. 제 1 스페이서 영역(508) 및 제 2 스페이서 영역(502)의 이온 강도 및 길이는 가장 높은 전기영동 이동을 하는 샘플이 반응 채널 아래로 이동되는 시간 동안 제 1 스페이서 영역(508)을 통해 제 2 스페이서 영역(502)으로 이동할 수 없도록 선택된다.A schematic illustration of one embodiment of an apparatus 500 for performing such sample or test substance separation or extraction is shown in FIG. 5. As shown, the test substance or test compound 504 is introduced into the device or chip through the sample channel 512. Again, they are typically introduced via a suitable injection device 506, for example a capillary pipette. The ionic strength and length of the first spacer region 508 and the second spacer region 502 are determined by the second spacer through the first spacer region 508 during the time that the sample with the highest electrophoretic movement is moved under the reaction channel. It is selected such that it cannot move to region 502.

수용체 리간드 분석 시스템을 추정하면, 시험 화합물은 수용체와 처음으로 혼합되는 장치(500) 및 반응 채널(510)을 통과한다. 시험 물질 영역의 형태로서의 제 1 시험 화합물/수용체는 인큐베이션 영역(510a)에서 반응 채널을 따라 흐른다. 이러한 초기 인큐베이션에 이어, 시험 화합물/수용체 혼합물은 표지화된 리간드(예를 들어, 형광 리간드)와 결합되며, 여기에서, 이러한 혼합물은 반응 채널(510)의 제 2 인큐베이션 영역(510b)을 따라 흐른다. 시스템(각각의 저장기(514, 516, 518, 520,522) 및 샘플 채널(512)의 말단에 적용된 전위에 의해 측정됨)의 유량 및 인큐베이션 영역의 길이는 형광 리간드가 결합된 수용체와 시험 화합물의 인큐베이션 시간을 측정한다. 수용체 및 형광 리간드를 함유하는 용액의 이온 강도 및 이러한 요소를 샘플 채널로 하우징하는 저장기로부터의 물질의 유량은 제 1 및 제 2 스페이서 영역이 방해받지 않도록 선택된다.Inferring the receptor ligand assay system, the test compound passes through the device 500 and the reaction channel 510 which are first mixed with the receptor. The first test compound / receptor in the form of a test substance region flows along the reaction channel in the incubation region 510a. Following this initial incubation, the test compound / receptor mixture is associated with a labeled ligand (eg, fluorescent ligand), where the mixture flows along the second incubation region 510b of the reaction channel 510. The flow rate and length of the incubation region of the system (measured by the potential applied at the ends of the respective reservoirs 514, 516, 518, 520, 522) and the sample channel 512 were incubated with the fluorescent ligand bound receptor and the test compound. Measure your time. The ionic strength of the solution containing the receptor and the fluorescent ligand and the flow rate of the material from the reservoir housing these elements into the sample channel are chosen so that the first and second spacer regions are unobstructed.

수용체, 형광 리간드 및 시험 화합물을 함유하는 분리된 시험 물질 영역은 예를 들어, 저장기(514, 516,518) 및 샘플 채널(512)의 말단에서 전위의 하전에 의해 반응 채널(510)을 따라 흐른다. 또한 저장기(520 및 522) 및 분리 채널(524)의 반대 말단에 또한 전위가 이동 채널의 양 말단에서 전위가 배합되도록 하전되어, 이동 채널을 교차하는 실질 흐름은 영이다. 시험 물질 영역이 반응 채널(510) 및 이동 채널(526)의 교차점을 통과할 때, 전위는 저장기(518 및 522)에 부유되며, 여기에서 저장기(514, 516, 520) 및 샘플 채널(526)의 말단에 하전된 전위는 이동 채널을 통해 분리된 시험 물질 영역을 분리 채널(524)로 유도한다. 분리 채널로 분리되면, 원래의 전위는 보든 저장기에 하전되어, 이동 채널(526)을 통한 실질 유동 흐름을 중지시킨다. 그 후, 시험 물질의 전환은 각각의 후속 물질 영역으로 반복될 수 있다. 분리 채널 내에서, 시험 물질 영역은 반응 채널의 상태와는 상이한 상태에 노출된다. 예를 들어, 상이한 유량이 이용되며, 모세 처리가 상이하게 하전되거나 상이한 크기의 조각의 분리에 허용될 수 있다. 바람직한 일면에서, 시험 물질은 분리 채널로 분리되어, 시험 물질을 높은 이온 강도 완충제로 충전된 모관으로 위치시켜, 낮은 이온 강도 스페이서 영역을 제거하여, 원래 시험 물질 영역의 한정된 외부의 다양한 샘플 성분의 분리를 허용한다. 예를 들어, 상기에 언급된 수용체/리간드 스크린에 있어서, 수용체/리간드 혼합물은 이동 채널에서 리간드 단독으로 있을 때와는 상이한 전기 영동 이동을 나타냄으로, 리간드로부터 혼합물을 분리할 수 있으며, 이를 검출할 수 있다.Separate test material regions containing receptors, fluorescent ligands, and test compounds flow along the reaction channel 510 by, for example, charging of potentials at the ends of reservoirs 514, 516, 518 and sample channel 512. Also at the opposite ends of reservoirs 520 and 522 and separation channel 524 the potential is charged to mix the potential at both ends of the mobile channel, so that the real flow across the mobile channel is zero. As the test material region passes through the intersection of the reaction channel 510 and the moving channel 526, the potential is suspended in the reservoirs 518 and 522, where the reservoirs 514, 516, 520 and the sample channel ( The charged potential at the end of 526 directs the separated test material region through the mobile channel to the separation channel 524. Once separated into the separation channel, the original potential is charged to all reservoirs, stopping the real flow flow through the moving channel 526. Thereafter, the conversion of the test substance can be repeated with each subsequent material region. Within the separation channel, the test substance region is exposed to a different state than that of the reaction channel. For example, different flow rates may be used and capillary treatment may be allowed for the separation of differently charged or different size pieces. In a preferred aspect, the test material is separated into a separation channel to place the test material into a capillary filled with high ionic strength buffer to remove low ionic strength spacer regions, thereby separating the various sample components outside the defined test substance region. Allow. For example, in the aforementioned receptor / ligand screen, the receptor / ligand mixture exhibits a different electrophoretic shift than when the ligand alone is present in the mobile channel, allowing the mixture to be separated from the ligand and detected. Can be.

이러한 변형은 매우 다양한 용도를 가지며, 특히 하기 반응, 예를 들어, 절단 반응, 분열 반응, PCR 반응 등에서 반응 생성물을 분리하는데 바람직하다.Such modifications have a wide variety of uses and are particularly preferred for separating reaction products in the following reactions, for example cleavage reactions, cleavage reactions, PCR reactions and the like.

C. 일련의 병렬 분석 시스템C. series of parallel analysis systems

더욱 복작한 시스템은 또한, 본 발명의 범위내에서 유도될 수 있다. 예를 들어, "일련의 주입 병렬 반응" 형태에 사용되는 선택적인 구체예의 개략적인 설명이 도 3에 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 장치(300)는 상기에 언급된 바와 같이 평면 물질(302)을 포함한다. 표면으로 제작된 물질(302)은 일련의 병렬 반응 채널(312-324)이다. 또한, 각각의 병렬 반응 채널에 유동성 있게 연결된 세 개의 횡단 채널이 도시되어 있다. 세 개의 횡단 채널은 샘플 주입 채널(304), 광학적 시딩 채널(306) 및 수집 채널(308)을 포함한다. 또한, 물질 및 채널은 일반적으로 재료를 이용하여 제작되고, 일반적으로 상기에 언급된 치수로 제작된다. 일련의 병렬채널이 도시되어 있고 설명되어 있지만, 반응 채널은 또한, 다양한 상이한 방향으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 단일 횡단 채널에 유체식으로 연결된 일련의 병렬채널을 제공하기 보다, 채널은 광적으로 중앙 저장기에 선택적으로 연결되고, 이로부터 외부로 방사상으로 연장되어 있거나, 일부 다른 비병렬 형태로 선택적으로 배열되어 있다. 또한, 세 개의 횡단 채널이 도시되어 있지만, 더 적은 횡단 채널이 예를 들어, 생화학적 시스템 성분이 장치내에 선증착된 곳에 사용된다는 것을 인지할 것이다. 이와 유사하게, 필요에 따라, 더 많은 횡단 채널이 선택적으로 제공된 분석 스크린으로 추가의 요소를 도입시키기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명의 일련의 병렬 장치는 일반적으로 두 개 이상의, 바람직하게는 세 개, 네 개. 다섯 개 이상의 횡단 채널을 포함할 것이다. 이와 유사하게, 반응 채널이 도 7에 도시되어 있지만, 본 발명의 미세 장치가 특정 스크린의 요구에 따라 일곱 개보다 많은 채널을 포함할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 바람직한 일면에서, 상기 장치는 10 내지 약 500개의 반응 채널, 더욱 바람직하게는 20 내지 약 200개의 반응 채널을 포함할 것이다.More complex systems can also be derived within the scope of the present invention. For example, a schematic description of an alternative embodiment used in the “series of parallel injection reactions” is shown in FIG. 3. As shown, the apparatus 300 includes a planar material 302 as mentioned above. The surface fabricated material 302 is a series of parallel reaction channels 312-324. Also shown are three transverse channels fluidly connected to each parallel reaction channel. The three transverse channels comprise a sample injection channel 304, an optical seeding channel 306 and a collection channel 308. In addition, materials and channels are generally fabricated using materials and generally fabricated to the dimensions mentioned above. Although a series of parallel channels are shown and described, the reaction channels can also be fabricated in a variety of different directions. For example, rather than providing a series of parallel channels that are fluidly connected to a single transverse channel, the channels are optically selectively connected to a central reservoir, radially extending out therefrom, or optionally in some other non-parallel form. Are arranged. Also, while three transverse channels are shown, it will be appreciated that fewer transverse channels are used, for example, where biochemical system components are pre-deposited in the device. Similarly, as needed, more transverse channels are used to introduce additional elements into an optionally provided analysis screen. Accordingly, the series of parallel devices of the present invention is generally two or more, preferably three or four. It will include five or more transverse channels. Similarly, although reaction channels are shown in FIG. 7, it will be readily appreciated that the microdevice of the present invention may include more than seven channels depending on the needs of a particular screen. In a preferred aspect, the device will comprise 10 to about 500 reaction channels, more preferably 20 to about 200 reaction channels.

특히, 상기 장치는 장치에 연속식으로 주입되는 시험 화합물을 스크리닝하는데 유용하며, 병렬의 분석 형태를 사용하는데 유용하며, 샘플이 장치로 유입되며, 증가된 작업 처리량을 허용한다.In particular, the device is useful for screening test compounds that are continuously injected into the device, and for use in parallel assay forms, where samples enter the device and allow for increased throughput.

작동에 있어서, 분리된 시험 물질 영역에서의 시험 화합물은 상기에 언급된 바와 같이 분리된 장치로 연속적으로 도입되며, 분리 주입 물질 영역이 반응 채널(310-324)과 병렬 샘플 채널(304)의 교차점에 근접할 때까지 횡단 샘플 주입 채널(304)을 따라 흐른다. 도 4A-4F에 도시된 바와 같이, 시험 화합물은 선택적으로 개별적인 비드상에 고정되도록 제공된다. 시험 화합물이 비드상에 고정된 경우, 병렬 채널은 선택적으로 제작되어, 샘플 주입 채널(304)와 반응 채널의 교차점에서 비드 정지 웰(326-338)을 포함한다. 화살표(340)은 이러한 타입의 샘플/비드 주입 동안, 네트 유체 흐름을 나타낸다. 정지 웰로의 개별적인 비드 정위에 따라, 특정 채널을 통과하는 유체 흐름이 일반적으로, 제한될 것이다. 비제한된 유체 흐름에 이어서 일련의 다음 비드는 다음의 이용 가능한 정지 웰로 흘러, 제 위치에 정위된다.In operation, the test compound in the separate test substance region is continuously introduced into the separated apparatus as mentioned above, wherein the separate injection substance region is the intersection of the reaction channels 310-324 and the parallel sample channel 304. Flow along the transverse sample injection channel 304 until it is close to. As shown in Figures 4A-4F, test compounds are optionally provided to be immobilized on individual beads. When the test compound is immobilized on the beads, the parallel channels are optionally fabricated to include bead stop wells 326-338 at the intersection of the sample injection channel 304 and the reaction channel. Arrow 340 represents the net fluid flow during this type of sample / bead injection. As individual bead positions into the stop wells, fluid flow through certain channels will generally be limited. Following the unrestricted fluid flow, the next series of beads flows to the next available stop well and is positioned in place.

병렬 반응 채널과 샘플 주입 채널의 교차점에 근접한 지점에서, 시험 화합물은 채널 아래로 유체 흐름의 방향을 전환시킴으로써 이들 각각의 반응 채널로 유도된다. 또한, 비드상에 고정된 시험 화합물의 예에서, 고정은 일반적으로, 절단 가능한 링커 기, 예를 들어, 광분해물, 산 또는 염기 분해 링커 기를 통해 이루어질 것이다. 따라서, 시험 화합물은 반응 채널 아래의 시험 화합물이 흐르기 전에 광, 산, 염기 등과 같은 이형제에 노출됨으로써 비드로부터 이탈시키기 위해 필요하다.At a point near the intersection of the parallel reaction channel and the sample injection channel, the test compound is directed to each of these reaction channels by redirecting the fluid flow down the channel. In addition, in the example of the test compound immobilized on the beads, the immobilization will generally be via a cleavable linker group, such as a photolysate, acid or base resolved linker group. Thus, test compounds are needed to escape from the beads by exposure to release agents such as light, acids, bases, etc. before the test compounds under the reaction channel flow.

병렬 채널내에서, 시험 화합물은 작동체 화합물이 추구되는 생화학적 시스템내에 접촉될 것이다. 도시된 바와 같이, 생화학적 시스템의 제 1 성분은 시험 화합물에 대해 설명된 기술과 유사한 기술을 이용하여 반응 채널로 위치된다. 특히, 생화학적 시스템은 통상적으로, 하나 이상의 횡단 채널(306)을 경유해 도입된다. 화살표(342)는 시딩 채널(306)내에 유체 흐름의 방향을 나타낸다. 생화학적 시스템은 선택적으로 예를 들어, 연속적으로 흐르는 상기 및 도 4A-4E에 언급된 효소/기질 또는 수용체-리간드 혼합물을 기재로 하는 용액이며, 전체 세포 또는 비드 기재 시스템, 예를 들어, 비드에 고정된 효소/기질 시스템을 갖는 비드일 수 있다.In parallel channels, the test compound will be contacted in the biochemical system from which the effector compound is sought. As shown, the first component of the biochemical system is placed into the reaction channel using techniques similar to those described for test compounds. In particular, biochemical systems are typically introduced via one or more transverse channels 306. Arrow 342 indicates the direction of fluid flow in the seeding channel 306. The biochemical system is optionally a solution based on the enzyme / substrate or receptor-ligand mixtures mentioned above, for example, in a continuous flow, and in FIGS. It may be a bead with an immobilized enzyme / substrate system.

생화학적 시스템이 입자, 예를 들어, 세포 또는 비드에 혼입되는 구체예에서, 병렬 채널은 입자 보유 영역(344)을 포함할 수 있다. 통상적으로, 이러한 보유 영역은 입자 체 또는 여과 매트릭스, 예를 들어, 미립자 물질은 통과하지 못하나 유리된 유체의 흐름은 통과하는 다공성 겔 또는 미세 구조물을 포함할 것이다.In embodiments in which the biochemical system is incorporated into particles, eg, cells or beads, the parallel channels may include particle retention regions 344. Typically, such retention zones will comprise porous gels or microstructures that do not pass through a particle sieve or filtration matrix, eg, particulate material but through which the flow of freed fluid passes.

이러한 여과기의 미세구조물의 예는 예를 들어, 미국 특허 제 5,304,487 호에 기재된 것을 포함하며, 상기 문헌은 본원에 참고문헌으로 인용되었다. 연속 시스템에 있어서, 더 많은 복합 시스템내의 유체 방향은 일반적으로, 미세조작된 유체 흐름 구조, 예를 들어, 펌프 및 밸브를 이용하여 조절될 수 있다. 그러나, 시스템이 더욱 복잡해질수록, 이러한 시스템은 더욱 제어하기 힘들게 된다. 따라서, 본원에 설명된 전기삼투적 시스템은 일반적으로, 이렇게 더욱 복잡한 시스템을 조절하는데 바람직하다. 통상적으로, 이러한 시스템은 다양한 횡단 채널의 말단에 위치하는 저장기내에 전극을 결합시켜, 장치를 통해 유체 흐름을 조절한다. 또 다른 일면에서, 다양한 모든 채널의 말단에서 전극을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 일반적으로, 보다 직접적인 조절을 제공하며, 또한, 제어하기 힘든 더욱 복잡한 시스템으로 증대된다. 더 적은 전극을 사용하여, 전위 복잡성을 감소시키기 위해, 병렬 시스템이 바람직하며, 예를 들어, 두 개의 유체가 다양한 흐름 채널에 근접한 병렬채널에서 유사한 속도로 이동하는 것이 바람직하다. 특히, 채널 길이가 증가함에 따라, 채널에 따라 저항성도 또한 증가할 것이다. 이와 같이, 전극 사이의 흐름 길이는 사실상 선택된 병렬 경로에 상관 없이 동일하게 설계되어야 한다. 이는 일반적으로, 횡단 전기장의 생성을 억제하여, 모든 병렬 채널에서 동일한 흐름을 촉진한다. 전극사이의 사실상 동일한 저항성을 달성하기 위해, 채널 구조의 형태 구조를 변형시켜, 이동된 경로에 무관한 채널 저항성을 제공할 수 있다. 대안적으로, 채널의 저항성은 선택적으로 경로의 횡단면을 변화시킴으로써 조절되어, 경로에 상관 없는 저항 수준을 일정하게 한다.Examples of microstructures of such filters include, for example, those described in US Pat. No. 5,304,487, which is incorporated herein by reference. In continuous systems, the fluid direction in more complex systems can generally be controlled using microfabricated fluid flow structures such as pumps and valves. However, the more complex the system, the more difficult this system is to control. Thus, the electroosmotic systems described herein are generally desirable for controlling such more complex systems. Typically, such systems couple electrodes in reservoirs located at the ends of the various transverse channels to regulate fluid flow through the device. In another aspect, it is desirable to include an electrode at the ends of all the various channels. This generally provides more direct control and also augments to more complex systems that are difficult to control. In order to reduce potential complexity, using fewer electrodes, parallel systems are preferred, for example two fluids are preferably moved at similar speeds in parallel channels proximate the various flow channels. In particular, as the channel length increases, the resistance will also increase with the channel. As such, the flow length between the electrodes must be designed identically, regardless of the parallel path chosen. This generally suppresses the generation of transverse electric fields, promoting the same flow in all parallel channels. To achieve substantially the same resistance between the electrodes, the shape of the channel structure can be modified to provide channel resistance independent of the traveled path. Alternatively, the resistance of the channel can be adjusted by selectively changing the cross section of the path, thereby keeping the resistance level independent of the path.

이들 각각의 병렬 반응 채널을 통해 도시된 시험 화합물에서와 같이, 이들은 문제의 생화학적 시스템과 접촉할 것이다. 상기에 언급된 바와 같이, 특히 생화학적 시스템은 일반적으로, 유동가능한 표지 시스템을 포함할 것이며, 상기 시스템은 시스템, 예를 들어, 착색 또는 형광 물질, 표지화된 리간드 등과 같은 용해 가능한 표지기 또는 첨전제 또는 비드 결합 시그널링 기와 같은 입자 기재 시그널의 상대적 작용을 나타낸다. 그 후, 유동 가능한 표지기는 각각의 병렬 채널을 통해 수집 채널(308)로 흐르며, 여기서, 각각의 병렬 채널로부터의 일련의 시그널은 검출 윈도우(116)을 지나 흐른다.As with the test compounds shown through their respective parallel reaction channels, they will be in contact with the biochemical system in question. As mentioned above, in particular, biochemical systems will generally comprise a flowable labeling system, which system may, for example, be soluble labeling or additives such as colored or fluorescent substances, labeled ligands, or the like, or The relative action of particle based signals such as bead binding signaling groups. The flowable indicator then flows through each parallel channel to the collection channel 308, where a series of signals from each parallel channel flows past the detection window 116.

도 3을 참조하여, 도 4A-4F에는 시험 화합물과 생화학적 시스템 성분을 "일련의 주입 병렬 반응" 장치에 주입하고, 시스템을 시험 화합물에 노출시키고, 병렬의 반응 채널로부터의 생성된 시그널을 흐르게 하고, 검출 윈도우를 지나는 과정이 도시되어 있다. 특히, 도 4A는 샘플 주입 채널(304)을 통해 비드(346)상에 고정된 시험 화합물의 도입을 도시하고 있다. 이와 유사하게, 생화학적 시스템 성분(348)은 시딩 채널(306)을 통해 반응 채널(312-324)로 도입된다. 상기에 설명된 바와 같이, 시험 화합물과 함께 장치에 도입되지만, 스크리닝될 모델 시스템의 성분은 선택적으로 제조동안 반응 채널로 도입된다. 또한, 이러한 성분은 선택적으로 특정 스크리닝 장치의 저장 수명을 증가시키기 위해 액체 형태 또는 동결 건조된 형태로 제공된다.Referring to Figure 3, Figures 4A-4F show test compounds and biochemical system components injected into a "serial injection parallel reaction" device, exposing the system to the test compound, and flowing the generated signals from the parallel reaction channels. The process of passing through the detection window is shown. In particular, FIG. 4A illustrates the introduction of a test compound immobilized on beads 346 through sample injection channel 304. Similarly, biochemical system components 348 are introduced into reaction channels 312-324 through seeding channels 306. As described above, the components of the model system to be screened are optionally introduced into the reaction channel during manufacture, although they are introduced into the device together with the test compound. In addition, these components are optionally provided in liquid or lyophilized form to increase the shelf life of certain screening devices.

도시된 바와 같이, 생화학적 시스템 성분은 세포 또는 입자 기재 시스템에 구체화되어 있지만, 유체 성분은 또한 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다. 미립자 성분이 반응 채널로 흐를 때, 이들은 선택적으로 상기에 언급된 바와 같이, 매트릭스(344) 보유한 광학적 입자상에 선택적으로 유지된다.As shown, the biochemical system components are embodied in a cell or particle based system, but fluid components can also be used as described herein. As the particulate component flows into the reaction channel, they are optionally retained on the optical particles retained by the matrix 344, as mentioned above.

도 4B는 이형제에 비드를 노출시킴으로써 비드(346)로부터 시험 화합물을 이탈시키는 것이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 비드는 적당한 광원(352), 예를 들어, 링커 기를 광분해하기에 적합한 파장을 빛을 발생시키는 광원으로부터의 광에 노출되며, 광분해 가능한 링커 기를 통해 이들 각각의 비드에 커플링되는 화합물을 방출시킨다.4B depicts leaving the test compound from the beads 346 by exposing the beads to the release agent. As shown, the beads are exposed to light from a suitable light source 352, e.g., a light source that generates light, at a wavelength suitable for photodegrading the linker group, and is coupled to their respective beads through a photodegradable linker group. Release the compound.

도 4c에서, 방출된 시험 화합물은 이들 화합물이 생화학적 시스템 성분과 접촉할 때까지 화살표(354)로 도시된 바와 같이 병렬 반응 채널을 따라 흐르게 된다. 이후, 생화학적 시스템 성분(348)은 시험 화합물의 존재하에서 이들의 기능, 즉, 효소 반응, 수용체/리간드 상호작용 등을 수행하게 된다. 생화학적 시스템의 여러 성분이 고체 지지체 상에 부동화되는 경우, 이들 지지체로부터 성분이 방출되어 시스템을 개시시키는 성과를 제공할 수 있다. 이후, 생화학적 시스템의 작용화에 상응하는 가용성 시그널(356)이 발생한다. 앞서 기재된 바와 같이, 발생한 시그널 수준에서의 변화는 특정 시험 화합물이 특정 생화학적 시스템의 이펙터임을 나타내는 표시이다. 이는 밝게 칠해져 있는 시그널(358)에 의해 도시된다.In FIG. 4C, the released test compounds flow along parallel reaction channels as shown by arrow 354 until these compounds come in contact with the biochemical system components. The biochemical system components 348 then perform their functions in the presence of the test compound, such as enzymatic reactions, receptor / ligand interactions, and the like. When several components of the biochemical system are immobilized on a solid support, the components can be released from these supports to provide the effect of initiating the system. Thereafter, a soluble signal 356 is generated corresponding to the functionalization of the biochemical system. As described above, the change in signal level that occurs is an indication that a particular test compound is an effector of a particular biochemical system. This is illustrated by the brightly painted signal 358.

도 4E 및 4F에서, 가용성 시그널은 이후 반응 채널(312-324)에서 검출 채널(308)로 흐르고, 검출 채널을 따라 검출 윈도우(116)을 지난다.4E and 4F, the soluble signal then flows from reaction channels 312-324 to detection channel 308 and passes through detection window 116 along the detection channel.

다시, 검출 윈도우에 인접하여 위치한, 상기 기재된 바와 같은 검출 시스템은 시그널 수준을 모니터할 것이다. 몇몇 구체예에서, 시험 화합물을 함유하는 비드가 선택적으로 재생되어 그 위에 존재하는 시험 화합물을 확인한다. 이는 일반적으로 비드상에서 시험 화합물을 합성하는 동안에 표지화 기의 혼입에 의해 달성된다. 도시된 바와 같이, 소모된 비드(360), 즉, 시험 화합물이 방출된 비드는 선택적으로 이것에 결합된 시험 화합물을 확인하기 위해 포트(port)(362)를 통해 채널 구조로부터 운반된다. 이러한 확인은 선택적으로 단편 수집기에 비드를 유도하므로써 장치의 외측에서 달성되며, 이 때 비드상에 존재하는 시험 화합물은 표지화 기의 확인을 통해, 또는 잔류 화합물의 확인을 통해 선택적으로 확인된다. 결합적 화학 방법으로 표지화 기를 혼입시키는 것은 표지화 기로서 염소화/불화 방향족 화합물 또는 잠재적 누클레오티드 서열을 사용하는 것으로 이미 기재되어 있다. 다르게는, 비드는 확인이 수행될 때, 장치 그 자체내에서 개별적인 검정 시스템에 선택적으로 운반될 수 있다.Again, a detection system as described above, located adjacent to the detection window, will monitor the signal level. In some embodiments, the beads containing the test compound are selectively regenerated to identify the test compound present thereon. This is generally accomplished by incorporation of the labeling group during the synthesis of the test compound on the beads. As shown, the spent beads 360, ie, the beads from which the test compound is released, are optionally transported from the channel structure through a port 362 to identify the test compound bound thereto. This identification is accomplished outside of the device by selectively inducing beads in the fragment collector, where test compounds present on the beads are selectively identified through identification of the labeling group or identification of residual compounds. The incorporation of labeled groups by a binding chemistry method has already been described as using chlorinated / fluorinated aromatic compounds or potential nucleotide sequences as labeling groups. Alternatively, the beads may optionally be transported to individual assay systems within the device itself when verification is performed.

도 6A는 "일련의 주입 병렬 반응" 장치의 또 다른 구체예를 도시한 것으로, 이 장치는 비드 기재 시스템과 대조적으로 유체 기재에 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 장치(600)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같은 두 개 이상의 횡단 채널, 즉, 샘플 주입 채널(604) 및 검출 채널(606)을 포함한다. 이들 횡단 채널은 샘플 채널(604)을 검출 채널(606)에 연결시키는 일련의 병렬 채널(612-620)에 의해 상호연결된다.FIG. 6A illustrates another embodiment of a “serial injection parallel reaction” device, which device can be used for fluid substrates as opposed to bead based systems. As shown, the apparatus 600 includes two or more transverse channels, as shown in FIGS. 3 and 4, that is, a sample injection channel 604 and a detection channel 606. These transverse channels are interconnected by a series of parallel channels 612-620 connecting the sample channel 604 to the detection channel 606.

또한, 도시된 장치는 유체 시험 화합물의 흐름을 반응 채널에 유도하기 위한 추가의 채널 셋트를 포함한다. 특히, 추가의 횡단 펌핑 채널(634)는 일련의 병렬 펌핑 채널(636-646)에 의해 샘플 채널(604)에 유체식으로 연결된다. 펌핑 채널은 그의 말단에 저장기(650 및 652)를 포함한다. 병렬 채널(636-646)의 교차점은 병렬 채널(612-620)과 샘플 채널(604)의 교차점으로부터, 즉, 이들 사이에서 엇걸리게 된다. 유사하게, 횡단 펌핑 채널(608)은 병렬 펌핑 채널(622-632)에 의해 검출 채널(606)에 연결된다. 다시, 병렬 펌핑 채널(622-632)와 검출 채널(606)의 교차점은 반응 채널(612-620)과 검출 채널(606)의 교차점에서 엇걸리게 된다.The device shown also includes an additional channel set for directing the flow of fluid test compound into the reaction channel. In particular, the additional transverse pumping channel 634 is fluidly connected to the sample channel 604 by a series of parallel pumping channels 636-646. The pumping channel includes reservoirs 650 and 652 at its ends. The intersection of parallel channels 636-646 is staggered from the intersection of parallel channels 612-620 and sample channel 604, ie between them. Similarly, the transverse pumping channel 608 is connected to the detection channel 606 by parallel pumping channels 622-632. Again, the intersection of parallel pumping channels 622-632 and detection channel 606 is staggered at the intersection of reaction channels 612-620 and detection channel 606.

본 시스템의 작동을 도시한 개략도가 도 6b-bc에 도시된다. 도시된 바와 같이, 서로 별개의 시험 물질 영역으로부터 물리적으로 분리된 일련의 시험 화합물이 앞서 기술된 방법을 사용하여 샘플 채널(604)로 도입된다. 전기삼투 시스템에 대해서는, 전압이 샘플 채널(604) 뿐만 아니라 저장기(648)에 인가된다. 전압은 또한 저장기(650:652), (654:656) 및 (658:660)에 인가된다. 이것은 화살표로 도시된 바와 같이 횡단 채널(634, 604, 606 및 608)을 따라 유체를 흐르게 하고, 도 6b에 도시된 바와 같이 이들 횡단 채널을 상호연결시키는 병렬 채널 어레이를 통해 제로 넷 흐름(zero net flow)을 초래한다. 도 6b의 어두운 영역에 의해 도시된 바와 같이, 시험 화합물을 함유하는 시험 물질 영역이 병렬 반응 채널(612-620), 샘플 채널 병렬 반응 채널(612-629)을 배열되어, 샘플 채널(604)을 검출 채널(606)으로 연결시키면, 인가된 전압을 이들 채널의 말단에 있는 저장기에서 제거하므로써 모든 횡 방향으로의 흐름은 멈추게 된다. 상기 기재된 바와 같이, 채널의 구조는 기판상의 공간 사용을 최대화시키므로써 변화될 수 있다. 예를 들어, 샘플 채널이 직선인 경우, 반응 채널간의 거리(및, 따라서 크기 제한 기판 상에서 수행될 수 있는 병렬 반응기의 수)는 시험 물질 영역간의 거리에 의해 한정된다. 그러나, 이러한 한정은 채널 구조를 변경시키므로써 해소될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 제 1 및 제 2 스페이서 영역의 길이는 사문석, 방형파, 톱니 또는 기타 왕복 채널 구조에 의해 수용될 수 있다. 이는 기판면의 제한된 영역에 최대수의 반응 채널 패킹을 가능하게 한다.A schematic diagram illustrating the operation of the present system is shown in FIGS. 6B-BC. As shown, a series of test compounds physically separated from separate test material regions are introduced into the sample channel 604 using the method described above. For an electroosmotic system, a voltage is applied to the reservoir 648 as well as the sample channel 604. Voltage is also applied to reservoirs 650: 652, 654: 656, and 658: 660. This allows zero net flow through a parallel channel array that flows fluid along the transverse channels 634, 604, 606 and 608 as shown by arrows and interconnects these transverse channels as shown in FIG. 6B. flow. As shown by the dark regions in FIG. 6B, a region of test substance containing the test compound is arranged in parallel reaction channels 612-620, sample channel parallel reaction channels 612-629, and the sample channel 604. Connection to the detection channel 606 stops the flow in all transverse directions by removing the applied voltage from the reservoir at the ends of these channels. As described above, the structure of the channel can be varied by maximizing the use of space on the substrate. For example, if the sample channel is straight, the distance between the reaction channels (and thus the number of parallel reactors that can be performed on the size limiting substrate) is defined by the distance between the test material regions. However, this limitation can be solved by changing the channel structure. For example, in some cases, the length of the first and second spacer regions can be accommodated by serpentine, square wave, sawtooth, or other reciprocating channel structures. This allows for the maximum number of reaction channel packings in a limited area of the substrate surface.

병렬 반응 채널이 정렬되는 경우, 이후 샘플 또는 시험 물질은 제 1 전압을 저장기(650 및 652)에 인가하고, 동시에 제 2 전압을 저장기(658 및 660)에 인가하므로써 병렬 반응 채널(612-620)으로 이동하게 되어, 이로써 병렬 펌핑 채널(636-646)을 통과하는 유체 흐름은 도 6c에 도시된 바와 같이 시험물질을 병렬 반응 채널(612-620)로 진행시킨다. 이러한 과정 동안, 저장기(648, 654, 656) 또는 새플 채널(604)의 말단에 인가되는 전압은 전혀 없다. 병렬 채널(636-646) 및 (622-632)는 일반적으로 길이가 조절되어 전체 채널 길이, 및 이에 따른 저장기(650 및 652)로부터 채널(604)로의 저항 수준 및 저장기(658 및 660)로부터 채널(606)로의 저항 수준이 사용되는 어떠한 경로에서도 동일하게 될 것이다. 저항은 일반적으로 채널의 길이 또는 폭을 조절하므로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 채널은 접기 또는 사문암 구조를 포함시키므로써 연장될 수 있다. 이러한 것은 도시되지는 않았지만, 이와 같은 채널 길이를 연장시키기 위해서는, 채널(636 및 646)은 가장 길고, 채널(640 및 642)은 가장 짧아서 대칭 흐름을 발생시키고, 이로써 샘플을 채널로 진행시킨다. 알 수 있드시, 샘플이 채널(612-620)을 통해 흐르는 동안, 이들 채널내 저항은 개개의 채널 길이 동일하므로, 동일할 것이다.When the parallel reaction channels are aligned, the sample or test material then applies the first voltage to the reservoirs 650 and 652 and simultaneously applies the second voltage to the reservoirs 658 and 660 by parallel reaction channels 612-. 620, whereby the fluid flow through the parallel pumping channels 636-646 advances the test material into the parallel reaction channels 612-620 as shown in FIG. 6C. During this process, no voltage is applied to the ends of the reservoirs 648, 654, 656 or the chapel channel 604. Parallel channels 636-646 and 622-632 are generally length-adjusted so that the overall channel length, and thus the resistance levels from reservoirs 650 and 652 to channel 604, and reservoirs 658 and 660. The resistance level from to channel 606 will be the same in any path used. The resistance can generally be adjusted by adjusting the length or width of the channel. For example, the channel can be extended by including a fold or serpentine structure. Although this is not shown, to extend this channel length, channels 636 and 646 are the longest, and channels 640 and 642 are the shortest to generate a symmetrical flow, thereby advancing the sample to the channel. As can be seen, while the samples flow through channels 612-620, the resistances in these channels will be the same, as the individual channel lengths are the same.

반응 물질이 스크리닝된 후, 시험 물질 영역/시그널 구성원은 전압을 저장기(650 및 652)에서 저장기(658 및 660)으로 인가하므로써 검출 채널(606)로 이동하게 되고, 동시에 나머지 저장기에서의 전압은 부동하게 한다. 이후, 상기 시험 물질 영역/시그널은 전압을 저장기(654 및 656)에 인가시키므로써 검출 윈도우/검출기(662)를 지나 연속적으로 이동하면서, 나머지 횡단 채널의 말단에 충분한 전압을 인가시키므로써 여러 병렬 채널을 따르는 흐름을 억제한다. 직각으로 교차하는 채널로 도시되었지만, 또한, 다른 구조가 연속 주입 병렬 반응에 적합한 것으로 인지될 것이다. 예를 들어, 미국 특허 출원 제 08/835,101호(1997년 4월 4일자 출원)에는 유체 흐름을 제어하기 위해 폭을 변화시키는 채널 및 포물선 구조에 이점이 있는 것으로 기재되어 있다. 요약하면, 전기삼투 시스템에서 유체 흐름은 전극간의 전류 흐름에 의해 제어되며, 따라서 이와 관련된다. 유체 채널에서의 저항은 경로의 길이 및 폭의 함수로서 변할 수 있으며, 따라서 상이한 길이의 채널은 사이한 저항을 갖는다. 이러한 저항 차이는 보정되지 않으며, 이는 횡방향 전기장의 발생을 초래하여 유체 흐름을 특정 영역에 유도시키는 장치의 능력을 억제할 수 있다. 전류, 및 이에 따른 유체 흐름은 최소 저항의 경로, 예를 들어 최단 경로를 따른다. 횡방향 전기장의 이러한 문제가 각각의 모든 병렬 채널의 말단에 별개의 전기 시스템, 즉, 별개의 전극을 사용하므로써 해결되기는 하나, 이러한 전극을 전부 포함하는 장치 및 각각의 이들 전극에 인가되는 전압을 제어하기 위한 제어 시스템을 제조하는 것은, 특히 단일 소규모 장치, 예를 들어 1 내지 2㎠에서 수백 내지 수천개의 병렬 채널을 다루는 경우에는 복잡할 수 있다. 따라서, 본 발명은 다수개의 병렬 채널을 각각 통과하는 전류 흐름이 이들 채널 또는 채널 네트워크를 통해 목적하는 유동 패턴을 보장하도록 하는 적합한 수준에 있도록 하므로써 연속적인 병렬 전환에 영향을 미치는 미소 유체 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 적당한 여러 방법 및 기판/채널 형태가 있다.After the reactant material is screened, the test substance region / signal member is moved to the detection channel 606 by applying a voltage from reservoirs 650 and 652 to reservoirs 658 and 660 and at the same time in the remaining reservoirs. The voltage is floating. Thereafter, the test substance region / signal is continuously moved past the detection window / detector 662 by applying a voltage to the reservoirs 654 and 656, while applying sufficient voltage to the ends of the remaining transverse channels in parallel. Suppress flow along the channel. Although shown as channels crossing at right angles, it will also be appreciated that other structures are suitable for continuous injection parallel reactions. For example, US patent application Ser. No. 08 / 835,101, filed Apr. 4, 1997, describes an advantage in channel and parabolic structures that vary in width to control fluid flow. In summary, the fluid flow in an electroosmotic system is controlled by the current flow between the electrodes and is thus related. The resistance in the fluid channel can vary as a function of the length and width of the path, so that channels of different lengths have an intermediate resistance. This resistance difference is not corrected, which can result in the generation of a lateral electric field, which can inhibit the device's ability to direct fluid flow to a particular area. The current, and thus fluid flow, follows the path of least resistance, for example the shortest path. Although this problem of transverse electric fields is solved by using a separate electrical system at the end of each parallel channel, i. E. A separate electrode, it is possible to control the device comprising all of these electrodes and the voltage applied to each of these electrodes. Producing a control system for this can be complicated, especially when dealing with hundreds to thousands of parallel channels in a single small scale device, for example 1-2 cm 2. Accordingly, the present invention provides a microfluidic device that affects continuous parallel switching by ensuring that current flow through each of the multiple parallel channels is at a suitable level to ensure the desired flow pattern through these channels or channel networks. will be. There are several suitable methods and substrate / channel types to achieve this goal.

본 발명의 장치에 따른 채널의 포물선 구조의 일례에서, 기판은 주채널을 포함한다. 일련의 병렬 채널은 주채널에서 종결된다. 이들 병렬 채널의 반대 말단에는 포물선형 채널이 연결된다. 각각의 병렬 채널에서의 전류 흐름은 병렬 채널의 길이를 조절하므로써 일정하거나 균등하게 유지되어, 각각의 병렬 채널을 이들의 각 전극에 연결시키는 채널 구조가 포물선 형태가 되도록 한다. 병렬 채널 사이의 포물선형 채널내 전압 강하는 채널 폭을 조절하므로써 일정하게 유지되어 이들 병렬 채널에 의해 발생된 병렬 전류 경로로 인한 채널 전류를 다양하게 수용한다. 채널의 포물선 형태는 이들의 테이퍼링(tapering) 구조에 합쳐져 모든 병렬 채널을 따른 저항을 동일하게 하고, 이로써 선택된 경로에 상관없이 유체 흐름을 동일하게 한다. 일반적으로, 채널 간의 저항을 바람직하게 제어하도록 하는 채널 치수의 결정은 공지된 방법에 의해 수행될 수 있으며, 일반적으로 기판을 통해 이동되는 유체의 성질과 같은 요인에 의해 좌우된다.In one example of a parabolic structure of a channel according to the device of the invention, the substrate comprises a main channel. The series of parallel channels terminates in the main channel. Opposite ends of these parallel channels connect parabolic channels. The current flow in each parallel channel is kept constant or even by adjusting the length of the parallel channel so that the channel structure connecting each parallel channel to their respective electrodes becomes parabolic. The voltage drop in the parabolic channel between the parallel channels is kept constant by adjusting the channel width to accommodate various channel currents due to the parallel current paths generated by these parallel channels. The parabolic shape of the channels is combined with their tapering structure to equalize the resistance along all parallel channels, thereby making the fluid flow the same regardless of the path selected. In general, the determination of the channel dimensions to favorably control the resistance between the channels can be performed by known methods and generally depends on factors such as the nature of the fluid being moved through the substrate.

본 발명의 설명은 일반적으로 특정 상호작용에 영향을 미치는 화합물을 확인하기 위한 스크리닝 검정과 관련하여 기재하고 있으나, 상기 기재된 미량실험용 시스템이 또한 성분과 생화학적 시스템의 다른 구성원간의 상호 작용에 반드시 영향을 미치지는 않는 생화학적 시스템의 성분과 특이적으로 상호작용하는 화합물을 스크리닝하는 데 사용될 수 있다. 이러한 화합물에는 일반적으로 치료 또는 마아커 기, 즉, 방사성 핵종, 염료 등에 대한 표적 기로서 예를 들어, 진단 및 치료 분야에 일반적으로 사용될 수 있는 결합 화합물이 포함된다. 예를 들어, 이러한 시스템은 생화학적 시스템의 주어진 성분을 결합시킬 수 있는 시험 화합물을 스크리닝하는 데 선택적으로 사용될 수 있다.While the description of the present invention generally describes a screening assay for identifying compounds that affect a particular interaction, the microexperimental systems described above must also affect the interaction between components and other members of the biochemical system. It can be used to screen compounds that specifically interact with components of the biochemical system that do not extend. Such compounds generally include binding compounds that can be used generally in the diagnostic and therapeutic art, for example, as therapeutic or marker groups, ie target groups for radionuclides, dyes, and the like. For example, such a system can optionally be used to screen test compounds that can bind a given component of a biochemical system.

II. 미량실험용 시스템II. Micro Experimental System

작업 편의상, 일반적으로 개개의 분리된 장치에 대해 기재되나, 기재되는 본 시스템은 일반적으로 보다 큰 시스템의 부분이며, 각각의 기부 상에서 또는 여러개의 스크린 장치와 병렬로, 장치의 기능을 모니터하고 조절할 수 있다. 이러한 시스템의 예가 도 7에 도시된다.For ease of operation, although generally described for individual discrete devices, the described system is generally part of a larger system and can monitor and adjust the function of the device on each base or in parallel with several screen devices. have. An example of such a system is shown in FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 시스템에는 시험 화합물 처리 시스템(700)이 포함될 수 있다. 도시된 시스템에는 다수개의 개별적인 검정 칩 또는 장치(704)를 지지할 수 있는 기단(702)이 포함된다. 도시된 바와 같이, 각각의 칩에는 다수개의 분리된 검정 채널(706)이 포함되며, 이들 채널은 각각 시험 화합물을 장치에 도입시키기 위해 개별적인 인터페이스(interface)(708), 예를 들어, 피펫터(pipetter)를 갖는다. 상기 인터페이스는 장치에 시험 화합물을 시핑(sipping)하는 데 사용되며, 시핑에 의해 분리된 제 1 및 제 2 스페이서 유체가 장치에 도입된다. 도시된 시스템에서, 칩의 인터페이스는 기단(702)의 바닥부로부터 개구부(710)을 통해 삽입되며, 상기 기단은 상승 및 하강이 가능하여 인터페이스를 기단 아래, 예를 들어, 컨베이어 시스템(712)상에 위치하는 멀티웰 마이크로플레이트(711)에 함유되는 시험 화합물 또는 세척/제 1 스페이서 유체/제 2 스페이서 유체와 접촉시킨다. 작업시, 상이한 시험 화합물을 다수 함유하는 멀티웰 플레이트는 컨베이어 시스템의 한 단부에 적재(714)된다. 상기 플레이트를 완충 시스템(720)으로 충전될 수 있는 적합한 완충액 저장기(716 및 718)에 의해 분리된 컨베이어 상에 배치한다. 상기 플레이트를 컨베이어에서 내리고, 시험 화합물을 칩에 샘플링하여, 적합한 스페이서 유체 영역에 의해 산재시킨다. 시험 화합물을 칩에 로딩시킨 후, 멀티웰 프레이트를 수집하거나 시스템의 말단에 적재(722)한다. 전체 제어 시스템에는 도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 개개의 미량실험용 시스템 또는 장치가 포함된다. 각각의 장치는 컴퓨터 시스템에 접속되어, 적절하게 프로그래밍되므로써 다양한 칩내에서 유체 흐름 및 방향을 제어하고, 여러 장치에 의해 수행된 스크리닝 검정으로부터 얻어진 데이타를 모니터하고, 기록하고 분석한다. 이러한 장치들은 일반적으로 컴퓨터와 각 장치 사이의 인터페이스를 제공하여 컴퓨터에서 장치로 작업 지시를 이행하고, 장치에서 컴퓨터로 데이타를 기록하는 중간 어뎁터 모듈을 통해 컴퓨터와 접속될 것이다. 예를 들어, 어뎁터는 일반적으로 각 장치의 상응하는 구성원에 대한 적절한 접속부, 예를 들어, 검출 시스템을 위한 전기삼투 유체 흐름, 전력 입력 및 데이타 출력에 사용되는 저장기에 들어 있는 전극에 연결된 전기납, 전기 또는 광학섬유, 장치에 혼입되는 기타 센서 구성원을 위한 데이타 릴레이가 포함될 것이다. 또한, 어뎁터 장치는 제어가 필요한 경우, 예를 들어, 특정 스크리닝 검정을 수행하기 위한 선택적인 온도로 각 장치를 유지시키려는 경우에 각 장치에 대해 주변 제어를 제공한다.As shown in FIG. 7, the system may include a test compound processing system 700. The system shown includes a base 702 that can support a number of individual assay chips or devices 704. As shown, each chip includes a number of separate assay channels 706, each of which has a separate interface 708, such as a pipette, for introducing test compounds into the device. pipetter). The interface is used for sipping the test compound into the device, and first and second spacer fluids separated by the sipping are introduced into the device. In the illustrated system, the interface of the chip is inserted through the opening 710 from the bottom of the base 702, which base can be raised and lowered so that the interface is under the base, for example, on the conveyor system 712. Contact with a test compound or a wash / first spacer fluid / second spacer fluid contained in a multiwell microplate 711 located therein. In operation, a multiwell plate containing a large number of different test compounds is loaded 714 at one end of the conveyor system. The plate is placed on a separate conveyor by suitable buffer reservoirs 716 and 718 that can be filled into the buffer system 720. The plate is lowered from the conveyor and the test compound is sampled onto the chip and interspersed with a suitable spacer fluid region. After the test compound is loaded onto the chip, the multiwell plates are collected or loaded 722 at the end of the system. The overall control system includes a number of individual microexperimental systems or devices, as shown in FIG. Each device is connected to a computer system and properly programmed to control fluid flow and direction within the various chips and to monitor, record and analyze data obtained from screening assays performed by various devices. Such devices will typically be connected to the computer through an intermediate adapter module that provides an interface between the computer and each device to perform work instructions from the computer to the device and write data from the device to the computer. For example, adapters typically have suitable connections to the corresponding members of each device, e.g., electrical leads connected to electrodes in reservoirs used for electroosmotic fluid flow, power input and data output for detection systems, electrical Or optical relays, data relays for other sensor members incorporated into the device. The adapter device also provides periphery control for each device when control is needed, for example, to maintain each device at an optional temperature for performing a particular screening assay.

도시된 바와 같이, 각 장치는 또한 시험 화합물을 개개의 장치에 도입시키기 위한 적절한 유체 인터페이스, 예를 들어, 마이크로피펫터가 구비된다. 이러한 장치는 로보트 시스템에 쉽게 부착될 수 있어 시험 화합물을, 컨베이어 시스템을 따라 이동하는 다수개의 멀티웰 플레이트로부터 샘플링되도록 한다. 중간 스페이서 유체 영역이 또한 스페이서 용액 저장기를 거쳐 도입될 수 있다.As shown, each device is also equipped with a suitable fluid interface, eg, a micropipette, for introducing test compounds into the individual devices. Such a device can be easily attached to a robotic system to allow test compounds to be sampled from multiple multiwell plates moving along a conveyor system. An intermediate spacer fluid region can also be introduced via the spacer solution reservoir.

III. 마이크로칩에서 화학종의 분해를 억제하는 유체 전극 인터페이스III. Fluid electrode interface inhibits decomposition of chemical species in microchips

유체 또는 기타 물질을 본 발명의 장치를 통해 전기삼투에 의해 또는 전기영동에 의해 펌핑시키는 경우, 유체중 화학종은 고전압 또는 전류가 인가되거나, 전압이 장시간 인가되는 경우에 분해될 수 있다. 화학종이 전극으로부터 채널 입구로 이동하는 것을 지연시키거나, 화학종이 전극으로 이동하는 것을 지연시키는 형태는 샘플내 화학종의 바람직하지 않은 분해를 감소시키므로써 화학 검정의 수행능을 개선시키다. 이러한 형태는 전압이 장기간, 예를 들어, 수시간 내지 수일 동안 인가되는 검정 시스템에 특히 바람직하다.When pumping a fluid or other material by electroosmotic or electrophoresis through the device of the present invention, the species in the fluid may decompose when high voltage or current is applied, or when voltage is applied for a long time. Delaying the migration of the species from the electrode to the channel inlet or from the migration of the species to the electrode improves the performance of the chemical assay by reducing undesirable degradation of the species in the sample. This form is particularly desirable for assay systems in which voltage is applied for a long time, for example, from several hours to several days.

본 발명의 검정에서 화학종의 분해를 감소시키는 전극의 형태가 도 12의 패널 A-G에 도시되어 있다. 이러한 형태는 화학종이 전극으로부터 채널 입구로 이동하는 것을 지연시키거나, 화학종이 전극으로 이동하는 것을 지연시켜 화학 검정의 수행능을 개선시킨다. 도 12는 대표적인 전극 형태를 나타내고 있으며, 전극(1211)은 유체 채널(1217)에 유체식으로 접속된 저장기(1215)에 부분적으로 잠겨져 있다.The shape of the electrode to reduce degradation of species in the assay of the present invention is shown in panel A-G of FIG. 12. This form delays the migration of the species from the electrode to the channel inlet, or the migration of the species to the electrode improves the performance of the chemical assay. 12 illustrates a representative electrode configuration, in which electrode 1211 is partially submerged in reservoir 1215 fluidly connected to fluid channel 1217.

이에 비해, 도 12b는 프릿(1219)와 유체 채널(1223)에 유체식으로 연결된 유체 저장기(1221) 간의 염다리를 이용한 것이다.In comparison, FIG. 12B utilizes salt bridges between frit 1219 and fluid reservoir 1221 fluidly connected to fluid channel 1223.

도 12c는 확산을 제한하기는 하지만 전기삼투 흐름이 적은 대채널(1231)에 의해 제 2 유체 저장기(1229)에 유체식으로 연결된 제 1 유체 저장기(1227)에 잠기는 전극(1225)를 제공하므로써 화학종의 분해를 감소시킨다.12C provides an electrode 1225 that is immersed in a first fluid reservoir 1227 fluidly connected to a second fluid reservoir 1229 by a large channel 1231 that limits diffusion but has low electroosmotic flow. This reduces the decomposition of the species.

도 12d는 유사한 이분 저장기를 제공하고 있으며, 여기서 전극(1235)은 전기삼투 흐름을 감소시키거나 제거하기 위해 처리되는 소채널(1243)에 의해 제 2 유체 저장기(1241)에 유체식으로 연결된 제 1 유체 저장기(1237)에 잠겨 있다.12D provides a similar dichotomy reservoir wherein electrode 1235 is fluidically connected to a second fluid reservoir 1241 by a small channel 1243 that is processed to reduce or eliminate electroosmotic flow. 1 submerged in fluid reservoir 1237.

도 12e는 또 다른 유사한 이분 저장기를 제공하고 있으며, 여기서 전극(1245)은 채널(1253)에 의해 제 2 유체 저장기(1251)에 유체식으로 연결된 제 1 유체 저장기(1247)에 잠겨 있다. 채널(1253)은 전기삼투 흐름을 감소시키기 위한 겔, 아가르, 유리 비드 또는 기타 매트릭스 물질과 같은 물질로 충전된다.FIG. 12E provides another similar bin reservoir wherein electrode 1245 is submerged in first fluid reservoir 1247 fluidly connected to second fluid reservoir 1251 by channel 1253. Channel 1253 is filled with a material such as gel, agar, glass beads or other matrix material to reduce electroosmotic flow.

도 12f는 변형된 이분 저장기를 제공하고 있으며, 여기서 전극(1255)은 채널(1261)에 의해 제 2 유체 저장기(1259)에 유체식으로 연결된 제 1 유체 저장기(1257)에 잠겨 있다. 제 2 유체 저장기(1259)의 유체 높이는 제 1 유체 저장기(1257)의 유체 높이보다 높아 유체를 전극(1255) 방향으로 유도한다.12F provides a modified dichotomy reservoir wherein electrode 1255 is submerged in a first fluid reservoir 1257 fluidly connected to a second fluid reservoir 1259 by a channel 1261. The fluid height of the second fluid reservoir 1259 is higher than the fluid height of the first fluid reservoir 1257 to direct fluid toward the electrode 1255.

도 12g는 또 다른 변형된 이분 저장기를 제공하고 있으며, 여기서 전극(1265)은 채널(1271)에 의해 제 2 유체 저장기(1269)에 유체식으로 연결된 제 1 유체 저장기(1267)에 잠겨 있다. 제 1 유체 저장기(1267)의 직경은 모세관 힘이 유체를 제 1 유체 저장기(1267)로 충분히 흡인시킬 정도로 작다.FIG. 12G provides another modified bifurcation reservoir wherein electrode 1265 is immersed in first fluid reservoir 1267 fluidly connected to second fluid reservoir 1269 by channel 1271. . The diameter of the first fluid reservoir 1267 is small enough that the capillary force draws the fluid sufficiently into the first fluid reservoir 1267.

본원에 기재된 바와 같은 방법 및 장치는 청구되는 본 발명의 의도 또는 범위에서 출발하지 않고도 변경될 수 있으며, 본 발명은 하기의 용도를 포함하는 많은 상이한 용도에 적용될 수 있다:The methods and apparatus as described herein can be changed without departing from the spirit or scope of the invention as claimed, and the invention can be applied to many different uses, including the following uses:

생화학적 시스템에 대해 다수개의 시험 화합물 각각의 효과를 시험하기 위해, 제 1 채널, 및 제 1 채널과 교차되는 제 2 채널을 가지는 하나 이상의 제 1 기판을 포함하며, 이들 채널중 하나 이상은 하나 이상의 횡단면 치수가 0.1 내지 500㎛인 미소 유체 시스템으로의 용도.To test the effect of each of a plurality of test compounds on a biochemical system, one or more first substrates having a first channel and a second channel intersecting the first channel, one or more of these channels being one or more Use with microfluidic systems having a cross-sectional dimension of 0.1 to 500 μm.

생화학적 시스템이 사실상 연속적으로 채널중 하나를 관통하여 흘러, 다수개의 시험 화합물을 연속적으로 시험할 수 있는 상기 기재된 바와 같은 미소 유체 시스템으로의 용도.Use as a microfluidic system as described above, wherein the biochemical system can flow substantially continuously through one of the channels to test a plurality of test compounds continuously.

제 1 기판에 다수개의 반응 채널을 제공하여 하나 이상의 생화학적 시스템에 다수개의 시험 화합물을 병행 노출시킬 수 있는, 상기 기재된 바와 같은 미소 유체 시스템으로의 용도.Use as a microfluidic system as described above, which may provide a plurality of reaction channels in a first substrate to concurrently expose a plurality of test compounds to one or more biochemical systems.

각각의 시험 화합물이 인접한 시험 화합물로부터 물리적으로 분리되는, 상기 기재된 바와 같은 미소 유체 시스템으로의 용도.Use as a microfluidic system as described above, wherein each test compound is physically separated from adjacent test compounds.

채널을 사용하면서 시험 물질 및 생화학적 시스템을 흐르게 하므로써 생화학적 시스템에 영향을 미치는 시험 물질을 스크리닝하는 데 있어 기질 운반 교차 채널로의 용도.Use as a substrate transport cross-channel for screening test substances that affect the biochemical system by flowing the test substance and biochemical system while using the channel.

하나 이상의 채널이 하나 이상의 횡단면 치수가 0.1 내지 500㎛인 상기 기재된 바와 같은 기판으로서의 용도.Use as a substrate as described above wherein at least one channel has at least one cross-sectional dimension of 0.1 to 500 μm.

미소 유체 시스템 또는 상기 기재된 바와 같은 기판중 어느 하나를 사용하는 검정.An assay using either a microfluidic system or a substrate as described above.

본 발명은 특히 기판에 조립되는 다수개의 반응 채널과 함께 하나 이상의 표면을 가지는 기판을 포함하는, 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 장치를 제공한다. 상기 기재된 바와 같은 장치는 두개 이상의 횡단 채널이 표면에 조립되고, 다수개의 반응 채널 각각은 각각의 반응 채널의 제 1 지점에서 두개 이상의 횡단 채널의 첫번째 채널에 유체식으로 연결되며, 각각의 반응 채널의 제 2 지점에서 제 2 횡단 채널에 유체식으로 연결되고, 검정 장치는 상기 기재된 바와 같은 장치를 포함한다.The present invention provides an apparatus for detecting the effect of a test compound on a biochemical system, in particular comprising a substrate having at least one surface with a plurality of reaction channels assembled to the substrate. The device as described above has two or more transverse channels assembled to a surface, each of the plurality of reaction channels being fluidly connected to the first channel of the two or more transverse channels at a first point of each reaction channel, Fluidly connected to the second transverse channel at the second point, the assay device comprising a device as described above.

실시예Example

하기 실시예는 예시를 위한 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자들은 실질적으로 유사한 결과를 얻을 수 있는 다수의 비필수적인 매개변수가 있음을 인정할 것이다.The following examples are for illustrative purposes and are not intended to be limiting. Those skilled in the art will recognize that there are a number of non-essential parameters that can yield substantially similar results.

실시예 1 - 효소 억제제 스크린Example 1 Enzyme Inhibitor Screen

효소 억제 검정 스크린 수행능을 평면 칩 형태로 입증하였다. 도 8에 도시된 바와 같은 배치를 가지는 6구 평면 칩을 사용하였다. 채널 옆에 있는 수치는 각 채널의 길이(㎜)를 나타낸다. 두가지 전압 상태를 칩의 구에 인가하였다. 제 1 상태(상태 1)는 상부 완충제 웰로부터의 완충제를 가지는 효소를 주채널에 흐르게 하였다. 제 2 전압 상태(상태 2)는 상부 웰로부터 완충물의 흐름을 방해하고, 억제제 웰로부터 억제제를 도입시켜 효소와 함께 주채널에 흐르게 하였다. 또한, 완충제가 억제제 웰에 배치된 대조 시험을 수행하였다.Enzyme inhibition assay screen performance was demonstrated in planar chip form. A six ball planar chip with an arrangement as shown in FIG. 8 was used. The figure next to the channel represents the length in mm of each channel. Two voltage states were applied to the spheres of the chip. The first state (state 1) allowed the enzyme with buffer from the upper buffer wells to flow into the main channel. The second voltage state (state 2) disrupted the flow of buffer from the top well and introduced the inhibitor from the inhibitor well to flow with the enzyme in the main channel. In addition, a control test was performed in which the buffer was placed in the inhibitor wells.

각각 두개의 인가된 전압 상태의 각구에 인가된 전압은 하기와 같다.The voltages applied to the spheres of the two applied voltage states are as follows.

상태 1State 1 상태 2State 2 상부 완충제 웰(I)Upper buffer well (I) 18311831 14981498 억제제 웰(II)Inhibitor Well (II) 14981498 19001900 효소 웰(III)Enzyme Well (III) 18911891 18911891 기질 웰(IV)Substrate well (IV) 14421442 14421442 저부 완충제 웰(V)Bottom buffer wells (V) 14421442 14421442 검출/폐웰(VI)Detection / Wellwell (VI) 00 00

시스템의 효율을 입증하기 위해, 하기 효소/기판/억제제를 사용하여 스크린 억제제의 β-갈락토시다제의 스크린 억제제로 검정하였다:To demonstrate the efficiency of the system, the following enzymes / substrates / inhibitors were used to screen inhibitors of β-galactosidase of screen inhibitors:

효소: β-갈락토시다제(50mM 트리스/300㎍/㎖ BSA 중의 180U/㎖)Enzyme: β-galactosidase (180 U / mL in 50 mM Tris / 300 μg / mL BSA)

기질: 플루오레세인-디칼락토시드(FDG) 400μMSubstrate: Fluorescein-Dicalactoside (FDG) 400μM

억제제: IPTG, 200mMInhibitor: IPTG, 200 mM

완충제: 20mM 트리스, pH 8.5Buffer: 20 mM Tris, pH 8.5

효소 및 기질을 두 전압 상태하에서 각각의 구로부터 주채널을 통해 펌핑시켰다. 억제제 또는 완충액를 전압 상태 1 및 전압 상태 2 사이에서 변경시키므로써 각각의 웰로부터 교대로 주체널에 공급하였다. 억제제가 주채널의 검출 단부에 전혀 존재하지 않는 경우에, 바탕선 수준의 형광 생성물이 생성되었다. 억제제 도입시, 형광 시그널이 크게 감소되었으며, 이는 효소/기질 상호 작용의 억제를 나타낸다. 억제제 및 완충제의 주채널로의 교대 공급으로부터 얻어진 형광 데이타가 도 9a에 도시된다. 도 9a로부터 두 개의 데이타 부분을 겹쳐놓은 도 9b는 억제제 데이타를 대조군(완충제) 데이타와 직접 비교하고 있다. 대조군은 분명히 효소 기질 혼합물의 희석에 의한 형광 시그널에서 단지 약간의 변동이 있음을 보여주는 반면, 억제제 스크린은 분명한 억제를 나타내는 형광 시그널에서의 큰 감소를 나타낸다.Enzyme and substrate were pumped through the main channel from each sphere under two voltage conditions. Inhibitors or buffers were alternately fed from each well to the subject by changing between voltage state 1 and voltage state 2. When no inhibitor was present at the detection end of the main channel, a baseline level of fluorescence product was produced. Upon introduction of the inhibitor, the fluorescence signal was greatly reduced, indicating inhibition of the enzyme / substrate interaction. Fluorescence data obtained from alternating supply of inhibitor and buffer to the main channel is shown in FIG. 9A. 9B, which overlays two data portions from FIG. 9A, compares inhibitor data directly with control (buffer) data. The control clearly shows that there is only a slight variation in the fluorescence signal by dilution of the enzyme substrate mixture, while the inhibitor screen shows a large decrease in the fluorescence signal indicating clear inhibition.

실시예 2 - 다수개의 시험 화합물의 스크리닝Example 2 Screening of Multiple Test Compounds

효소 반응의 억제제를 확인하기 위해 검정 스크린을 수행하였다. 사용하려는 칩의 개략도가 도 10에 도시되어 있다. 칩은 5㎝ 길이의 반응 채널을 가지며, 채널은 1㎝의 인큐베이션 영역 및 4㎝의 반응 영역을 포함한다. 샘플 채널의 개시점에 있는 저장기는 효소 용액으로 충전되며, 측부 저장기에는 불소생성 기질로 충전된다. 각각의 효소 및 기질은 희석되어 검출기에서 검정 시스템을 위한 선형 시그널 범위로 항정 상태 시그널을 제공한다. 전압을 각 저장기(샘플 공급원, 효소, 기질 및 폐기물)에 인가하여 200V/㎝의 인가된 전기장을 달성하였다. 이러한 인가된 전기장은 유속이 2㎜/초가 되게 하였다. 설정된 샘플이 칩을 통과하는 동안, 일반적으로 샘플은 확산되어 광범위하게 될 것이다. 예를 들어, 분자량이 적은 샘플의 경우, 예를 들어 약 0.38㎜의 1mM의 벤조산 확산 범위와 0.4㎜의 전기영동 이동이 관찰되었다.Assay screens were performed to identify inhibitors of the enzymatic reaction. A schematic of the chip to be used is shown in FIG. The chip has a 5 cm long reaction channel, which includes a 1 cm incubation zone and a 4 cm reaction zone. The reservoir at the beginning of the sample channel is filled with an enzyme solution and the side reservoir is filled with a fluorinating substrate. Each enzyme and substrate is diluted to provide a steady state signal at the detector with a linear signal range for the assay system. Voltage was applied to each reservoir (sample source, enzyme, substrate and waste) to achieve an applied electric field of 200 V / cm. This applied electric field resulted in a flow rate of 2 mm / sec. While the established sample passes through the chip, the sample will generally spread out and become wider. For example, for samples of low molecular weight, a benzoic acid diffusion range of about 0.38 mm and an electrophoretic shift of 0.4 mm, for example, were observed.

150mM NaCl의 시험 화합물을 함유하는 시험 물질 영역은 150mM NaCl의 제 1 스페이서 영역 및 5mM 붕산염 완충제의 제 2 스페이서 영역에 의해 분리되는 샘플 채널에 도입하였다. 도시된 샘플 채널에 도입되는 경우, 시험 물질 영역은 샘플 채널의 길이를 이동하여 반응 채널의 인큐베이션 영역에 도달하는 데 12초를 필요로 하였다. 이는 2㎜/초의 유속의 결과이며, 이는 샘플로부터 스페이서 화합물로 샘플 피펫터를 이동시키는 데는 1초가 허용된다는 것이다. 이러한 중단을 허용하기 위해, 실제 유속은 0.68㎜/초이다. 다른 12초는 효소/시험 화합물의 혼합물을 인큐베이션 영역을 통해 기질 채널의 교차점으로 이동시키는 데 요구되며, 여기서 기질은 반응 채널의 반응 영역으로 지속적으로 흐른다. 이후, 시험 화합물을 함유하는 각각의 시험 물질 영역은 반응 영역의 길이르 이동하고 형광 검출기를 통과하는 데 48초를 필요로 한다. 시험 물질 영역/스페이서 영역 로딩에 대한 타이밍의 개략도가 도 11에 도시된다. 상부 패널은 채널내 시험 물질/제 1 스페이서 영역/제 2 스페이이서 영역 분포를 나타내며, 저부 판넬은 채널을 로딩하는 데 요구되는 타이밍을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 이 개략도에는 고염(HS) 제 1 스페이서 유체의 로딩(시핑)("A"), 샘플 또는 시험 물질로 피펫터의 이동("B"), 샘플 또는 시험 물질의 시핑("C"), 고염 제 1 스페이서 유체로 피펫터 이동("D"), 제 1 스페이서 유체 시핑("E"), 저염(LS) 또는 제 2 스페이서 유체로 피펫터 이동("F"), 제 2 스페이서 유체 시핑("G") 및 제 1 스페이서 유체의 복귀("H")를 포함한다. 이 공정은 이후 각각의 추가 시험 화합물에 대해 반복된다.A test material region containing a test compound of 150 mM NaCl was introduced into the sample channel separated by a first spacer region of 150 mM NaCl and a second spacer region of 5 mM borate buffer. When introduced into the sample channel shown, the test material region required 12 seconds to shift the length of the sample channel to reach the incubation region of the reaction channel. This is the result of a flow rate of 2 mm / sec, which allows 1 second to move the sample pipettor from the sample to the spacer compound. To allow this interruption, the actual flow rate is 0.68 mm / sec. Another 12 seconds are required to move the mixture of enzyme / test compounds through the incubation zone to the junction of the substrate channel, where the substrate continues to flow into the reaction zone of the reaction channel. Each test substance region containing the test compound then requires 48 seconds to shift the length of the reaction region and pass the fluorescence detector. A schematic of the timing for the test material region / spacer region loading is shown in FIG. 11. The top panel shows the distribution of test material / first spacer area / second spacer area in the channel, and the bottom panel shows the timing required to load the channel. As shown, this schematic includes the loading (sipping) of the high salt (HS) first spacer fluid ("A"), the movement of the pipette ("B") to the sample or test substance, and the sipping of the sample or test substance (" C ″), pipette move to high salt first spacer fluid (“D”), pipette move to first spacer fluid (“E”), low salt (LS), or second spacer fluid (“F”), Two spacer fluid shiping ("G") and return of the first spacer fluid ("H"). This process is then repeated for each additional test compound.

일정한 기본 형광 시그널이 시험 화합물의 부재시에 검출기에서 성립된다. 시험 화합물의 도입시, 형광성의 감소는 시간 경과를 기준으로 하여 특정 개개의 시험 화합물에 상응하는, 도 9a 및 9b에 도시된 바와 유사함을 알 수 있다. 이 시험 화합물은 효소의 억제제로서 불확실하게 확인되었으며, 이를 확인하고 이 억제제의 효능을 정량화하기 위해 추가 시험을 수행하였다.A constant basic fluorescence signal is established at the detector in the absence of the test compound. Upon introduction of the test compound, it can be seen that the decrease in fluorescence is similar to that shown in FIGS. 9A and 9B, corresponding to the particular individual test compound over time. This test compound was uncertainly identified as an inhibitor of the enzyme, and further tests were conducted to confirm this and quantify the efficacy of this inhibitor.

상기 본 발명은 명료성 및 이해를 위해 일부 상세하게 기재되었지만, 당해 기술자들에게는 본 명세서를 숙지하므로써 본 발명의 실제 범위에서 출발하지 않고도 형태 및 세부 사항에 있어서 여러 변화가 이루어질 수 있다는 것은 자명할 것이다. 본원에서 인용된 모든 공보물 및 특허 문헌은 각각의 개별적인 공보물 또는 특허 문헌이 매우 개별적임을 나타내는 것처럼 동등한 자격으로 모든 목적에 대해 이들 전체가 참고문헌으로 인용된다.While the invention has been described in some detail for clarity and understanding, it will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the true scope of the invention. All publications and patent documents cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes, with equivalent qualifications indicating that each individual publication or patent document is very individual.

Claims (97)

생화학적 시스템에 영향을 미치는 시험 화합물을 스크린닝하기 위한 장치에 있어서,A device for screening test compounds that affect a biochemical system, 하나 이상의 표면을 가지는 기판,A substrate having one or more surfaces, 두개 이상의 교차 채널중 하나 이상의 교차 채널이, 하나 이상의 횡단면 치수가 약 0.1 내지 약 500㎛인, 기판의 표면에 구성되는 두개 이상의 교차 채널,At least two intersecting channels of at least one of the at least two intersecting channels, the at least one intersecting channel configured on the surface of the substrate having at least one cross-sectional dimension of from about 0.1 to about 500 microns 두개 이상의 교차 채널중 제 1 교차 채널에 유체식으로 연결된 다수개의 상이한 시험 화합물의 공급원,A source of a plurality of different test compounds fluidly connected to the first cross channel of the at least two cross channels, 두개 이상의 교차 채널중 제 2 교차 채널에 유체식으로 연결된 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분의 공급원,A source of one or more components of the biochemical system fluidly connected to a second of the two or more cross channels, 두개 이상의 교차 채널중 제 2 교차 채널내 하나 이상의 성분을 유동시키고, 두개 이상의 교차 채널의 제 1 교차 채널로부터 제 2 교차 채널로 상이한 시험 화합물을 도입시키기 위한 유체 유도 시스템,A fluid induction system for flowing one or more components in a second crossover channel of the two or more crossover channels and introducing different test compounds from the first crossover channel of the two or more crossover channels to the second crossover channel, 표면과 접합되는 커버,Cover bonded with the surface, 생화학적 시스템에 대해 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 제 2 채널내 검출 영역을 포함하는 장치.And a detection region in a second channel for detecting the effect of the test compound on the biochemical system. 제 1 항에 있어서, 유체 유도 시스템이 두개 이상의 교차 채널중 제 2 교차 채널을 따라 적어도 제 1 성분을 지속적으로 흐르게 하고, 주기적으로 시험 화합물을 제 1 채널로부터 제 2 채널로 주입시킴을 특징으로 하는 장치.The method of claim 1, wherein the fluid induction system continuously flows at least a first component along a second of the two or more cross channels and periodically injects a test compound from the first channel to the second channel. Device. 제 1 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 2 성분, 표면에 구성된 제 3 채널, 두개 이상의 교차 채널중 하나 이상을 생화학적 시스템의 제 2 성분의 공급원과 유체식으로 결합시키는 제 3 채널을 추가로 포함하는 장치.The method of claim 1, further comprising a third channel that fluidly couples a second component of the biochemical system, a third channel configured on the surface, and at least one of the two or more crossover channels with a source of the second component of the biochemical system. Containing device. 제 3 항에 있어서, 유체 유도 시스템이 두개 이상의 교차 채널중 제 2 교차 채널을 따라 제 1 성분 및 제 2 성분의 혼합물을 지속적으로 흐르게 하고, 주기적으로 시험 화합물을 제 1 채널로부터 제 2 채널로 주입시킴을 특징으로 하는 장치.The method of claim 3, wherein the fluid induction system continuously flows the mixture of the first component and the second component along a second cross channel of the two or more cross channels, periodically injecting a test compound from the first channel to the second channel. Device characterized in that. 제 1 항에 있어서, 유체 유도 시스템이, 각각 유체 스페이서에 의해 분리되는 다수개의 상이한 화합물을 두개 이상의 교차 채널중 제 1 채널로부터 제 2 채널로 지속적으로 흐르게 함을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein the fluid induction system continuously flows a plurality of different compounds, each separated by a fluid spacer, from the first channel to the second channel of the at least two cross channels. 제 1 항에 있어서, 유체 유도 시스템이The system of claim 1 wherein the fluid induction system is 각각의 전극이 두개 이상의 교차 채널에 의해 형성된 교차점의 상이한 한 측부에서 두개 이상의 교차 채널과 전기적으로 접촉하는 세개 이상의 전극, 및Three or more electrodes, each electrode in electrical contact with the two or more crossing channels at one different side of the intersection formed by the two or more crossing channels, and 각각의 전극에 가변 전압을 동시에 인가시키므로써 두개 이상의 교차 채널내 시험 화합물 또는 적어도 제 1 성분의 이동이 제어되는 제어 시스템을 포함함을 특징으로 하는 장치.And a control system in which the movement of at least two test compounds or at least a first component in the cross-channel is controlled by simultaneously applying a variable voltage to each electrode. 제 1 항에 있어서, 검출 시스템이 제 2 채널에 검출 윈도우를 포함함을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the detection system includes a detection window in the second channel. 제 7 항에 있어서, 검출 시스템이 형광 검출 시스템임을 특징으로 하는 장치.8. The apparatus of claim 7, wherein the detection system is a fluorescence detection system. 제 1 항에 있어서, 기판이 평면임을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1 wherein the substrate is planar. 제 1 항에 있어서, 기판이 에칭된 유리를 포함함을 특징으로 하는 장치.10. The apparatus of claim 1, wherein the substrate comprises etched glass. 제 1 항에 있어서, 기판이 에칭된 실리콘을 포함함을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the substrate comprises etched silicon. 제 1 항에 있어서, 에칭된 실리콘 기판상에 배치된 단열층을 추가로 포함하는 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a thermal insulation layer disposed on the etched silicon substrate. 제 1 항에 있어서, 기판이 성형된 중합체임을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 1 wherein the substrate is a molded polymer. 제 1 항에 있어서, 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분이 효소, 및 이 효소와 반응하는 경우에 검출가능한 시그널을 발생시키는 기질을 포함함을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein at least one component of the biochemical system comprises an enzyme and a substrate that generates a detectable signal when reacted with the enzyme. 제 14 항에 있어서, 기질이 크롬생성 기질 및 불소생성 기질로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 장치.15. The device of claim 14, wherein the substrate is selected from the group consisting of chromogenic substrates and fluorogenic substrates. 제 1 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체 및 리간드중 하나 이상은 연관된 검출가능한 시그널을 가짐을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, and at least one of the receptor and ligand has an associated detectable signal. 제 1 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체와 리간드의 결합이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, wherein the binding of the receptor to the ligand generates a detectable signal. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 교차 채널에 유체식으로 연결된 다수개의 저장기내 다수개의 전극 및 각각의 전극에 전압을 동시에 인가시켜 두개 이상의 교차 채널내 제 1 성분의 이동을 제어하는 제어 시스템을 추가로 포함하는 장치.2. The system of claim 1, further comprising a plurality of electrodes in a plurality of reservoirs fluidly connected to one or more cross channels and a control system for simultaneously controlling the movement of the first component in the two or more cross channels by applying a voltage to each electrode. Containing device. 제 18 항에 있어서, 장치가 저장기 또는 교차 채널내 존재하는 화학종의 분해를 최소화시킴을 특징으로 하는 장치.19. The device of claim 18, wherein the device minimizes degradation of species present in the reservoir or cross channel. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 하나 이상의 전극측으로 전기삼투 유량을 감소시키는 하나 이상의 전극상의 프릿,Frits on one or more electrodes that reduce the electroosmotic flow to one or more electrodes 화학종의 확산을 제한하며 전기삼투 유량이 적은, 두개 이상의 저장기 사이에 위치하는 대형 채널,A large channel located between two or more reservoirs, which limits the spread of the species and has a low electroosmotic flow rate, 화학종의 확산을 제한하며 전기삼투 유량이 감소시키기 위해 처리되는, 두개 이상의 저장기 사이에 위치하는 소형 채널,A small channel located between two or more reservoirs, which limits the spread of the species and is treated to reduce the electroosmotic flow rate, 이를 통해 화학종의 운반을 제한하는 매트릭스를 포함하므로써 전기삼투 유량이 낮은, 두개 이상의 저장기 사이에 위치하는 충전된 채널,This allows a filled channel located between two or more reservoirs, having a low electroosmotic flow rate, by including a matrix to limit the transport of species, 전극을 포함하는 하나 이상의 낮은 저장기보다 유체 수위가 높으며, 낮은 저장기에 유체식으로 연결되며, 수위가 높은 저장기와 낮은 저장기 사이의 유압이 전극 측으로의 전기삼투 유량을 감소시키는 고수위 저장기, 및A high level reservoir having a fluid level higher than at least one low reservoir comprising an electrode, fluidly connected to the low reservoir, wherein the hydraulic pressure between the high reservoir and the low reservoir reduces the electroosmotic flow to the electrode side, and 다수의 전극중 하나를 수용하기 위해 적용되고, 한 전극 측으로 모세관 전기영동에 의해 유체를 흡인시키는 데 적용되어 연결 채널내 전기삼투 유량을 계수하는 좁은 직경의 제 2 저장기에 연결 채널을 통해 유체식으로 연결된 제 1 저장기를 구비한 이중 저장기 시스템으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기 삼투 유량을 감소시키기 위한 하나 이상의 구성 요소를 추가로 포함하는 장치.It is applied to receive one of the plurality of electrodes and is applied fluidly through the connecting channel to a second narrow diameter reservoir which is applied to draw the fluid by capillary electrophoresis to one electrode to count the electroosmotic flow rate in the connecting channel. And at least one component for reducing the electrical osmotic flow rate, selected from the group consisting of dual reservoir systems with connected first reservoirs. 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 장치에 있어서,A device for detecting the effect of a test compound on a biochemical system, 하나 이상의 표면을 가지는 기판,A substrate having one or more surfaces, 표면에 구성되는 다수개의 반응 채널,Multiple reaction channels configured on the surface, 각각의 다수개의 반응 채널은 반응 채널의 제 1 지점에서 두개 이상의 횡단 채널중 제 1 채널과 유체식으로 연결되고, 반응 채널의 제 2 지점에서 두개 이상의 횡단 채널의 제 2 채널과 유체식으로 연결되며, 두개 이상의 횡단 채널과 다수개의 반응 채널은 각각 하나 이상의 횡단면 치수가 약 0.1 내지 약 500㎛인, 표면에 구성되는 두개 이상의 횡단 채널,Each of the plurality of reaction channels is in fluid communication with a first channel of two or more transverse channels at a first point of the reaction channel, and in fluid communication with a second channel of two or more transverse channels at a second point of the reaction channel; At least two transverse channels and at least two reaction channels each having at least one transverse channel having at least one cross-sectional dimension of from about 0.1 to about 500 microns, 각각의 다수개의 반응 채널에 유체식으로 연결되는, 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분의 공급원,A source of one or more components of the biochemical system, fluidly connected to each of the plurality of reaction channels, 두개 이상의 횡단 채널중 제 1 채널에 유체식으로 연결된 시험 화합물의 공급원,A source of test compound fluidly connected to the first of the two or more transverse channels, 두개 이상의 횡단 채널 및 다수개의 반응 채널내 시험 화합물과 이상의 성분의 이동을 제어하기 위한 유체 유도 시스템,A fluid induction system for controlling the movement of test compounds and components in two or more transverse channels and in multiple reaction channels, 표면과 접합되는 커버,Cover bonded with the surface, 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 장치.An apparatus comprising a detection system for detecting the effect of a test compound on a biochemical system. 제 21 항에 있어서, 유체 제어 시스템이The system of claim 21 wherein the fluid control system is 두개 이상의 횡단 채널의 각각의 말단과 전기적으로 접촉하는 다수개의 개별적인 전극, 및A plurality of individual electrodes in electrical contact with each end of the at least two transverse channels, and 각각의 전극에 가변 전압을 동시에 인가시키므로써 두개 이상의 횡단 채널 및 다수개의 반응 채널내 시험 화합물 및 적어도 제 1 성분의 이동을 제어하는 제어 시스템을 포함함을 특징으로 하는 장치.And a control system for controlling the movement of the test compound and at least the first component in the two or more transverse channels and the plurality of reaction channels by simultaneously applying a variable voltage to each electrode. 제 21 항에 있어서, 각각의 다수개의 반응 채널이 다수개의 반응 채널내 제 1 지점에 비드 정지 웰을 포함함을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein each of the plurality of reaction channels comprises a bead stop well at a first point in the plurality of reaction channels. 제 21 항에 있어서, 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분의 공급원이 제 3 횡단 채널에 의해 다수개의 반응 채널에 유체식으로 연결되고, 제 3 횡단 채널은 하나 이상의 단면적 치수가 0.1 내지 500㎛이고, 반응 채널의 제 3 지점에서의 각각의 다수개의 반응 채널과 유체식으로 연결됨을 특징으로 하는 장치.22. The method of claim 21, wherein a source of one or more components of the biochemical system is fluidly connected to the plurality of reaction channels by a third transverse channel, the third transverse channel having one or more cross-sectional dimensions of 0.1 to 500 [mu] m. Device fluidly connected with each of the plurality of reaction channels at the third point of the channel. 제 21 항에 있어서, 반응 채널의 제 3 지점이 반응 채널의 제 1 지점과 제 2 지점의 중간임을 특징으로 하는 장치.22. The device of claim 21, wherein the third point of the reaction channel is halfway between the first point and the second point of the reaction channel. 제 25 항에 있어서, 다수개의 반응 채널의 제 3 지점과 제 2 지점 사이에 각각의 다수개의 반응 채널의 입자 보유 영역을 추가로 포함하는 장치.27. The apparatus of claim 25, further comprising a particle retention region of each of the plurality of reaction channels between the third and second points of the plurality of reaction channels. 제 26 항에 있어서, 입자 보유 영역이 입자 보유 매트릭스를 포함함을 특징으로 하는 장치.27. The apparatus of claim 26, wherein the particle retention region comprises a particle retention matrix. 제 26 항에 있어서, 입자 보유 영역이 미세구조 필터를 포함하는 장치.27. The apparatus of claim 26, wherein the particle retention region comprises a microstructured filter. 제 21 항에 있어서, 다수개의 반응 채널이 기판의 표면에 구성되는 다수개의 병렬 반응 채널을 포함하고, 두개 이상의 횡단 채널은 각각의 병렬 반응 채널의 반대 말단에 연결됨을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein the plurality of reaction channels comprise a plurality of parallel reaction channels configured on the surface of the substrate, wherein at least two transverse channels are connected to opposite ends of each parallel reaction channel. 제 21 항에 있어서, 두개 이상의 횡단 채널이 내부 및 외부 동심 채널의 기판 표면에 각각 구성되고, 다수개의 반응 채널은 내부 동심 채널에서 외부 동심 채널로 방사상으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein at least two transverse channels are each configured on the substrate surface of the inner and outer concentric channels, and the plurality of reaction channels extend radially from the inner concentric channels to the outer concentric channels. 제 30 항에 있어서, 검출 시스템이 제 2 채널에 검출 윈도우를 포함함을 특징으로 하는 장치.31. The apparatus of claim 30, wherein the detection system comprises a detection window in the second channel. 제 30 항에 있어서, 검출 시스템이 형광 검출 시스템임을 특징으로 하는 장치.31. The apparatus of claim 30, wherein the detection system is a fluorescence detection system. 제 21 항에 있어서, 기판이 평면임을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21 wherein the substrate is planar. 제 21 항에 있어서, 기판이 에칭된 유리를 포함함을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein the substrate comprises etched glass. 제 21 항에 있어서, 기판이 에칭된 실리콘을 포함함을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein the substrate comprises etched silicon. 제 21 항에 있어서, 에칭된 실리콘 기판상에 배치된 단열층을 추가로 포함하는 장치.22. The apparatus of claim 21 further comprising a thermal insulation layer disposed on the etched silicon substrate. 제 21 항에 있어서, 기판이 성형된 중합체임을 특징으로 하는 장치.22. The apparatus of claim 21 wherein the substrate is a molded polymer. 제 21 항에 있어서, 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분이 효소, 및 이 효소와 반응하는 경우에 검출가능한 시그널을 발생시키는 기질을 포함함을 특징으로 하는 장치.22. The device of claim 21, wherein at least one component of the biochemical system comprises an enzyme and a substrate that generates a detectable signal when reacted with the enzyme. 제 38 항에 있어서, 기질이 크롬생성 기질 및 불소생성 기질로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 장치.39. The device of claim 38, wherein the substrate is selected from the group consisting of chromogenic substrates and fluorinating substrates. 제 21 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체 및 리간드중 하나 이상은 연관된 검출가능한 시그널을 가짐을 특징으로 하는 장치.The device of claim 21, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, and at least one of the receptor and ligand has an associated detectable signal. 제 21 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체와 리간드의 결합이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 장치.22. The device of claim 21, wherein the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, wherein the binding of the receptor to the ligand generates a detectable signal. 샘플이 생화학적 시스템에 영향을 미칠 수 있는 화합물을 함유하는 지를 측정하는 방법에 있어서,In a method of determining whether a sample contains a compound that can affect a biochemical system, 적어도 제 1 표면을 가지는 기판, 및 제 1 표면에 구성되는 두개 이상의 교차 채널을 제공하는 단계로서, 두개 이상의 교차 채널중 하나 이상의 채널은 하나 이상의 단면적 치수가 0.1 내지 500㎛인 단계,Providing a substrate having at least a first surface, and at least two cross channels configured on the first surface, at least one of the at least two cross channels having at least one cross-sectional dimension of 0.1 to 500 μm, 두개 이상의 교차 채널의 제 1 채널의 생화학적 시스템의 제 1 성분을 유동시키는 단계,Flowing a first component of a biochemical system of a first channel of at least two cross channels, 샘플을 제 2 채널로부터 제 1 채널로 유동시켜 샘플을 생화학적 시스템의 제 1 성분과 접촉시키는 단계 및Flowing the sample from the second channel to the first channel to contact the sample with the first component of the biochemical system; and 생화학적 시스템에 대한 하나 이상의 샘플의 효과를 검출하는 단계를 포함하는 방법.Detecting the effect of one or more samples on the biochemical system. 제 42 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 항체/항원 결합쌍중 하나 이상의 성분을 포함하며, 항체가 항원에 특이적으로 면역반응함을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein at least the first component of the biochemical system comprises at least one component of the antibody / antigen binding pair, and wherein the antibody specifically immunoreacts to the antigen. 제 42 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 항체 및 항체에 특이적으로 반응하는 항원을 포함함을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein at least the first component of the biochemical system comprises an antibody and an antigen that specifically reacts with the antibody. 제 42 항에 있어서, 항체 및 항원중 하나가 검출가능한 표지화 기를 포함함을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein one of the antibody and the antigen comprises a detectable labeling group. 제 42 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍의 하나 이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein at least the first component of the biochemical system comprises one or more components of the receptor / ligand binding pair. 제 42 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 리간드에 특이적으로 결합할 수 있는 수용체 및 리간드를 포함함을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor and a ligand capable of specifically binding to the ligand. 제 42 항에 있어서, 샘플이 환자로부터 유도됨을 특징으로 하는 방법.43. The method of claim 42, wherein the sample is derived from the patient. 제 48 항에 있어서, 샘플이 혈액 유도된 것임을 특징으로 하는 방법.49. The method of claim 48, wherein the sample is blood derived. 제 42 항에 있어서, 검출 단계가 샘플의 존재 및 부재하에서 생화학적 시스템의 매개변수를 측정하고, 샘플의 존재하에서 측정된 매개변수와 샘플의 부재하에서 측정된 매개변수를 비교하는 단계를 포함하여, 매개 변수에서의 변화가 생화학적 시스템에 대한 샘플의 효과가 있음을 입증시킴을 특징으로 하는 방법.The method of claim 42, wherein the detecting step comprises measuring a parameter of the biochemical system in the presence and absence of the sample, and comparing the parameter measured in the presence of the sample with the parameter measured in the absence of the sample, Wherein the change in the parameter demonstrates the effect of the sample on the biochemical system. 생화학적 시스템에 영향을 미치는 시험 화합물을 스크린닝하기 위한 장치에 있어서,A device for screening test compounds that affect a biochemical system, 하나 이상의 표면을 가지는 기판,A substrate having one or more surfaces, 하나 이상의 표면을 가지며, 기판의 표면에 구성되는 두개 이상의 교차 채널을 포함하며, 이들 두개 이상의 교차 채널중 하나 이상의 교차 채널이 하나 이상의 횡단면 치수가 약 0.1 내지 약 500㎛인 기판,A substrate having at least one surface and comprising at least two cross channels configured on the surface of the substrate, wherein at least one cross channel of the at least two cross channels has at least one cross-sectional dimension of from about 0.1 to about 500 μm, 두개 이상의 교차 채널중 제 1 교차 채널에 유체식으로 연결되는 샘플의 공급원,A source of sample fluidly connected to the first of the two or more cross channels, 두개 이상의 교차 채널중 제 2 교차 채널에 유체식으로 연결되는 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분의 공급원,A source of one or more components of the biochemical system fluidly connected to a second of the two or more cross channels, 두개 이상의 교차 채널중 제 2 교차 채널내 하나 이상의 성분을 유동시키고, 두개 이상의 교차 채널의 제 1 교차 채널로부터 제 2 교차 채널로 상이한 시험 화합물을 도입시키기 위한 유체 유도 시스템,A fluid induction system for flowing one or more components in a second crossover channel of the two or more crossover channels and introducing different test compounds from the first crossover channel of the two or more crossover channels to the second crossover channel, 표면과 접합되는 커버, 및A cover bonded to the surface, and 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 제 2 채널내 검출 영역을 포함하는 장치.And a detection region in the second channel for detecting the effect of the test compound on the biochemical system. 생화학적 시스템에 영향을 미치는 다수개의 시험 화합물을 스크리닝하는 방법에 있어서,In the method for screening a plurality of test compounds that affect the biochemical system, 적어도 제 1 표면과 제 1 표면에 구성되는 두개 이상의 교차 채널을 포함하며, 이들 두개 이상의 교차 채널중 하나 이상의 교차 채널이 하나 이상의 횡단면 치수가 약 0.1 내지 약 500㎛인 기판을 제공하는 단계,Providing a substrate comprising at least a first surface and at least two cross channels configured on the first surface, wherein at least one cross channel of the at least two cross channels has at least one cross-sectional dimension of about 0.1 to about 500 μm, 두개 이상의 교차 채널의 제 1 채널의 생화학적 시스템의 제 1 성분을 유동시키는 단계,Flowing a first component of a biochemical system of a first channel of at least two cross channels, 적어도 제 1 시험 화합물을 제 2 채널로부터 제 1 채널로 유동시켜 제 1 시험 화합물을 생화학적 시스템의 제 1 성분과 접촉시키는 단계, 및Flowing at least the first test compound from the second channel to the first channel to contact the first test compound with the first component of the biochemical system, and 생화학적 시스템에 대한 적어도 제 1 시험 화합물의 효과를 검출하는 단계를 포함하는 방법.Detecting the effect of at least the first test compound on the biochemical system. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 생화학적 시스템의 기능을 나타내는 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system generates a detectable signal indicative of the function of the biochemical system. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 제 1 성분과 상호작용하여 생화학적 시스템의 기능을 나타내는 검출가능한 시그널을 발생시키는 지시 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system further comprises an indicator compound that interacts with the first component to generate a detectable signal indicative of the function of the biochemical system. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 효소 및 효소에 대한 기질을 포함하며, 기질에 대한 효소의 작용이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system comprises an enzyme and a substrate for the enzyme, and wherein the action of the enzyme on the substrate generates a detectable signal. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체 및 리간드중 하나 이상은 연관된 검출가능한 시그널을 가짐을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, and at least one of the receptor and ligand has an associated detectable signal. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체와 리간드의 결합이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, wherein the binding of the receptor to the ligand generates a detectable signal. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 생화학적 장벽이며, 적어도 제 1 성분의 효과는 시험 화합물의 장벽 관통능임을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system is a biochemical barrier and the effect of at least the first component is the barrier penetrating ability of the test compound. 제 58 항에 있어서, 장벽이 상피층 및 내피층으로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.59. The method of claim 58, wherein the barrier is selected from the group consisting of epithelial and endothelial layers. 제 52 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 세포를 포함하며, 검출 단계가 세포에 대한 시험 화합물의 효과를 측정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.53. The method of claim 52, wherein at least the first component of the biochemical system comprises the cell and the detecting step comprises measuring the effect of the test compound on the cell. 제 60 항에 있어서, 세포가 세포 기능에 상응하는 검출가능한 시그널을 발생시킬 수 있으며, 검출 단계가 검출가능한 시그널의 수준을 검출하므로써 세포 기능에 대한 시험 화합물의 효과를 검출함을 특징으로 하는 방법.61. The method of claim 60, wherein the cell is capable of generating a detectable signal corresponding to the cell function, and wherein the detecting step detects the effect of the test compound on the cell function by detecting the level of the detectable signal. 제 60 항에 있어서, 검출 단계가 세포의 생존력에 대한 시험 화합물의 효과를 검출시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.61. The method of claim 60, wherein the detecting step comprises detecting the effect of the test compound on the viability of the cell. 생화학적 시스템에 영향을 미치는 다수개의 시험 화합물을 스크리닝하는 방법에 있어서,In the method for screening a plurality of test compounds that affect the biochemical system, 적어도 제 1 표면과 제 1 표면에 구성되는 두개 이상의 교차 채널을 포함하며, 이들 두개 이상의 교차 채널중 하나 이상의 교차 채널이 하나 이상의 횡단면 치수가 약 0.1 내지 약 500㎛인 기판을 제공하는 단계,Providing a substrate comprising at least a first surface and at least two cross channels configured on the first surface, wherein at least one cross channel of the at least two cross channels has at least one cross-sectional dimension of about 0.1 to about 500 μm, 두개 이상의 교차 채널의 제 1 채널에서 생화학적 시스템의 제 1 성분을 지속적으로 유동시키는 단계,Continuously flowing a first component of the biochemical system in a first channel of at least two cross channels, 상이한 시험 화합물을 두개 이상의 교차 채널의 제 2 채널로부터 제 1 채널에 주기적으로 도입시키는 단계, 및Periodically introducing different test compounds from the second channel of the at least two cross channels into the first channel, and 생화학적 시스템에 대한 적어도 제 1 시험 화합물의 효과를 검출하는 단계를 포함하는 방법.Detecting the effect of at least the first test compound on the biochemical system. 제 63 항에 있어서, 주기적으로 도입시키는 단계가 각각의 다수개의 상이한 시험 화합물로부터 물리적으로 분리되는 다수의 상이한 시험 화합물을 두개 이상의 교차 채널의 제 2 채널로부터 제 1 채널로 유동시킴을 포함함을 특징으로 하는 방법.64. The method of claim 63, wherein the step of periodically introducing comprises flowing a plurality of different test compounds physically separated from each of a plurality of different test compounds from a second channel of two or more cross channels from the second channel to the first channel. How to. 제 63 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 생화학적 시스템의 기능을 나타내는 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.64. The method of claim 63, wherein at least a first component of the biochemical system generates a detectable signal indicative of the function of the biochemical system. 제 65 항에 있어서, 검출 단계가 제 1 채널의 한 지점에서 지속적으로 유동하는 제 1 성분으로부터 항정 상태 세기인 검출가능한 시그널을 모니터하는 단계를 추가로 포함하며, 제 1 성분과 시험 화합물 간의 상호 작용에 대한 효과가 검출가능한 시그널의 항정 상태 세기로부터 일탈됨을 특징으로 하는 방법.66. The method of claim 65, wherein the detecting step further comprises monitoring a detectable signal that is steady state intensity from the first component continuously flowing at a point in the first channel, wherein the interaction between the first component and the test compound And the effect on the deviation from the steady state strength of the detectable signal. 제 65 항에 있어서, 적어도 제 1 성분이 제 1 성분과 상호작용하여 생화학적 시스템의 기능을 나타내는 검출가능한 시그널을 발생시키는 지시 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.66. The method of claim 65, further comprising an indicator compound wherein at least the first component interacts with the first component to generate a detectable signal indicative of the function of the biochemical system. 제 67 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 효소를 포함하고, 지시 화합물이 효소에 대한 기질을 포함하며, 기질에 대한 효소의 작용이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.68. The method of claim 67, wherein at least a first component of the biochemical system comprises an enzyme, the indicator compound comprises a substrate for the enzyme, and the action of the enzyme on the substrate generates a detectable signal. 제 65 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체 및 리간드중 하나 이상은 연관된 검출가능한 시그널을 가짐을 특징으로 하는 방법.66. The method of claim 65, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, and at least one of the receptor and ligand has an associated detectable signal. 제 69 항에 있어서, 수용체 및 리간드가 상이한 유속으로 제 1 채널을 따라 유동함을 특징으로 하는 방법.70. The method of claim 69, wherein the receptor and the ligand flow along the first channel at different flow rates. 제 65 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체와 리간드의 결합이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.66. The method of claim 65, wherein the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, wherein the binding of the receptor to the ligand generates a detectable signal. 제 63 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 1 성분이 세포를 포함하며, 검출 단계가 세포에 대한 시험 화합물의 효과를 측정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.64. The method of claim 63, wherein the first component of the biochemical system comprises the cell and the detecting step comprises measuring the effect of the test compound on the cell. 제 72 항에 있어서, 세포가 세포 기능에 상응하는 검출가능한 시그널을 발생시킬 수 있으며, 검출 단계가 검출가능한 시그널의 수준을 검출하므로써 세포 기능에 대한 시험 화합물의 효과를 검출함을 특징으로 하는 방법.73. The method of claim 72, wherein the cell is capable of generating a detectable signal corresponding to the cell function, and wherein the detecting step detects the effect of the test compound on the cell function by detecting the level of the detectable signal. 제 72 항에 있어서, 검출 단계가 세포의 생존력에 대한 시험 화합물의 효과를 검출시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.73. The method of claim 72, wherein the detecting step comprises detecting the effect of the test compound on the viability of the cell. 생화학적 시스템에 영향을 미치는 다수개의 상이한 시험 화합물을 스크리닝하는 방법에 있어서,In the method for screening a plurality of different test compounds that affect the biochemical system, 적어도 제 1 표면과 제 1 표면에 구성되는 다수개의 반응 채널을 제공하는 단계로서, 이들 각각의 다수개의 반응 채널이 상기 표면에 구성되는 두 개 이상의 횡단 채널에 유체식으로 연결되는 단계,Providing a plurality of reaction channels configured at least on the first surface and the first surface, wherein each of the plurality of reaction channels is fluidly connected to at least two transverse channels configured on the surface, 생화학적 시스템의 제 1 성분을 다수개의 반응 채널에 도입시키는 단계,Introducing the first component of the biochemical system into the plurality of reaction channels, 다수개의 상이한 시험 화합물을 두개 이상의 횡단 채널중 적어도 하나를 통해 유동시키는 단계로서, 이들 각각의 시험 화합물이 개별적인 시험 물질 영역의 하나 이상의 횡단 채널에 도입되는 단계,Flowing a plurality of different test compounds through at least one of the two or more transverse channels, each of which test compounds being introduced into one or more transverse channels of an individual test substance region, 각각의 다수개의 상이한 시험 화합물을 다수개의 반응 채널중 별도의 하나에 유도시키는 단계, 및Inducing each of a plurality of different test compounds into a separate one of the plurality of reaction channels, and 생화학적 시스템의 하나 이상의 성분에 대한 각각의 시험 화합물의 효과를 검출하는 단계를 포함하는 방법.Detecting the effect of each test compound on one or more components of the biochemical system. 제 75 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 생화학적 시스템의 기능을 나타내는 유동성 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.76. The method of claim 75, wherein at least a first component of the biochemical system generates a flow detectable signal indicative of the function of the biochemical system. 제 76 항에 있어서, 각각의 다수개의 반응 채널에서 발생되는 검출가능한 유동성 시그널이 제 2 횡단 채널로 유동하고 이를 관통하며, 각각의 다수개의 반응 채널에서 발생되는 각각의 검출가능한 유동성 시그널은 검출가능한 유동성 시그널로부터 서로 물리적으로 분리되며, 이 때 각각의 검출가능한 유동성 시그널이 개별적으로 검출됨을 특징으로 하는 방법.77. The detectable fluidity signal of claim 76, wherein the detectable fluidity signal generated in each of the plurality of reaction channels flows through and passes through the second transverse channel, wherein each detectable fluidity signal generated in each of the plurality of reaction channels is detectable fluidity. Physically separated from each other from the signal, wherein each detectable fluidity signal is detected separately. 제 76 항에 있어서, 유동성 시그널이 가용성 시그널을 포함함을 특징으로 하는 방법.77. The method of claim 76, wherein the flow signal comprises a soluble signal. 제 78 항에 있어서, 가용성 시그널이 형광성 및 비색계 시그널로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.79. The method of claim 78, wherein the soluble signal is selected from fluorescent and colorimetric signals. 제 75 항에 있어서, 적어도 제 1 성분이 제 1 성분과 상호작용하여 생화학적 시스템의 기능을 나타내는 검출가능한 시그널을 발생시키는 지시 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.76. The method of claim 75, further comprising an indicator compound wherein at least the first component interacts with the first component to generate a detectable signal indicative of the function of the biochemical system. 제 80 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 효소를 포함하고, 지시 화합물이 효소에 대한 기질을 포함하며, 기질에 대한 효소의 작용이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.81. The method of claim 80, wherein at least the first component of the biochemical system comprises an enzyme, the indicator compound comprises a substrate for the enzyme, and the action of the enzyme on the substrate generates a detectable signal. 제 75 항에 있어서, 생화학적 시스템의 적어도 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체 및 리간드중 하나 이상은 연관된 검출가능한 시그널을 가짐을 특징으로 하는 방법.76. The method of claim 75, wherein at least the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, and at least one of the receptor and ligand has an associated detectable signal. 제 75 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 1 성분이 수용체/리간드 결합쌍을 포함하며, 수용체와 리간드의 결합이 검출가능한 시그널을 발생시킴을 특징으로 하는 방법.76. The method of claim 75, wherein the first component of the biochemical system comprises a receptor / ligand binding pair, wherein the binding of the receptor to the ligand generates a detectable signal. 제 75 항에 있어서, 생화학적 시스템의 제 1 성분이 세포를 포함하며, 검출 단계가 세포에 대한 시험 화합물의 효과를 측정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.76. The method of claim 75, wherein the first component of the biochemical system comprises a cell and the detecting step comprises measuring the effect of the test compound on the cell. 제 84 항에 있어서, 세포가 세포 기능에 상응하는 검출가능한 시그널을 발생시킬 수 있으며, 검출 단계가 검출가능한 시그널의 수준을 검출하므로써 세포 기능에 대한 시험 화합물의 효과를 검출함을 특징으로 하는 방법.85. The method of claim 84, wherein the cell is capable of generating a detectable signal corresponding to the cell function, and wherein the detecting step detects the effect of the test compound on the cell function by detecting the level of the detectable signal. 제 85 항에 있어서, 검출 단계가 세포의 생존력에 대한 시험 화합물의 효과를 검출시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.86. The method of claim 85, wherein the detecting step comprises detecting the effect of the test compound on the viability of the cell. 제 75 항에 있어서, 각각의 다수개의 상이한 시험 화합물이 개별적인 비드상에서 부동화되고, 각각의 다수개의 상이한 시험 화합물을 다수개의 반응 채널중 별도의 한 채널에 유도하는 단계가, 제 1 횡단 채널과 각각의 다수개의 반응 채널의 교차점에 개별적인 비드중 하나를 수용시키는 단계 및 각각의 다수개의 반응 채널에 각각의 개별적인 비드로부터 시험 화합물을 제어가능하게 방출시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.76. The method of claim 75, wherein each of the plurality of different test compounds is immobilized on separate beads and inducing each of the plurality of different test compounds into a separate one of the plurality of reaction channels Receiving one of the individual beads at the intersection of the plurality of reaction channels and controllably releasing the test compound from each individual bead in each of the plurality of reaction channels. 생화학적 시스템에 대해 다수개의 시험 화합물 각각의 효과를 시험하기 위해, 제 1 채널, 및 제 1 채널과 교차되는 제 2 채널을 가지는 하나 이상의 제 1 기판을 포함하며, 이들 채널중 하나 이상은 하나 이상의 횡단면 치수가 0.1 내지 500㎛인 미소 유체 시스템을 사용하는 방법.To test the effect of each of a plurality of test compounds on a biochemical system, one or more first substrates having a first channel and a second channel intersecting the first channel, one or more of these channels being one or more A method of using a microfluidic system having a cross-sectional dimension of 0.1 to 500 μm. 제 88 항에 있어서, 생화학적 시스템이 사실상 연속적으로 채널중 하나를 관통하여 유동하여, 다수개의 시험 화합물을 연속적으로 시험할 수 있음을 특징으로 하는 방법.89. The method of claim 88, wherein the biochemical system can flow through one of the channels substantially continuously, thereby testing a plurality of test compounds continuously. 제 88 항 또는 제 89 항에 있어서, 제 1 기판에 다수개의 반응 채널을 제공하여 하나 이상의 생화학적 시스템에 다수개의 시험 화합물을 병행 노출시킬 수 있음을 특징으로 하는 방법.90. The method of claim 88 or 89, wherein a plurality of reaction channels can be provided in the first substrate to expose the plurality of test compounds in parallel to one or more biochemical systems. 제 88 항, 제 89 항 및 제 90 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 시험 화합물이 인접한 시험 화합물로부터 물리적으로 분리됨을 특징으로 하는 방법.91. The method of any one of claims 88, 89 and 90, wherein each test compound is physically separated from adjacent test compounds. 채널을 사용하면서 시험 물질 및 생화학적 시스템을 흐르게 하므로써 생화학적 시스템에 영향을 미치는 시험 물질을 스크리닝하는데 기질 운반 교차 채널을 사용하는 방법.A method of using a substrate carrying cross channel to screen a test substance that affects the biochemical system by flowing the test substance and the biochemical system while using the channel. 제 92 항에 있어서, 하나 이상의 채널의 하나 이상의 횡단면 치수가 0.1 내지 500㎛임을 특징으로 하는 방법.93. The method of claim 92, wherein at least one cross sectional dimension of the at least one channel is between 0.1 and 500 microns. 제 88 항 내지 제 93 항중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하는 검정 방법.93. An assay method using the method of any of claims 88-93. 하나 이상의 표면을 가지며, 이 표면에 다수개의 반응 채널이 구성된 기판을 포함하여, 생화학적 시스템에 대한 시험 화합물의 효과를 검출하기 위한 장치.An apparatus for detecting the effect of a test compound on a biochemical system, comprising a substrate having at least one surface, the substrate having a plurality of reaction channels. 제 95 항에 있어서, 표면에 조립되는 두개 이상의 횡단 채널을 가지며, 각각의 다수개의 반응 채널이 각각의 반응 채널의 제 1 지점에서 두개 이상의 횡단 채널중 제 1 채널과 유체식으로 연결되고, 각각의 반응 채널중 제 2 지점에서 제 2 횡단 채널에 유체식으로 연결됨을 특징으로 하는 장치.97. The apparatus of claim 95, having two or more transverse channels assembled to a surface, each of the plurality of reaction channels being fluidly connected with a first of the two or more transverse channels at a first point of each reaction channel, And fluidly connect to the second transverse channel at a second point of the reaction channel. 제 1 항 또는 제 95 항에 다른 장치를 포함하는 검정 장치.96. An assay device comprising the device according to claim 1 or 95.
KR10-1998-0710752A 1996-06-28 1997-06-24 High throughput screening assay system in microfluidic devices KR100453100B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0710752A KR100453100B1 (en) 1996-06-28 1997-06-24 High throughput screening assay system in microfluidic devices

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8/671,987 1996-06-28
US8/761,575 1996-12-06
US08/671,987 1996-12-06
US08/761,575 1996-12-06
KR10-1998-0710752A KR100453100B1 (en) 1996-06-28 1997-06-24 High throughput screening assay system in microfluidic devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000022329A true KR20000022329A (en) 2000-04-25
KR100453100B1 KR100453100B1 (en) 2005-05-03

Family

ID=43664581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0710752A KR100453100B1 (en) 1996-06-28 1997-06-24 High throughput screening assay system in microfluidic devices

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100453100B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100506185B1 (en) * 2003-01-03 2005-08-04 주식회사 옵트론-텍 Lab-on-a chip for detecting system of cerebral vasomotor disease
KR100782046B1 (en) * 2004-06-29 2007-12-04 한국과학기술연구원 Microfluidic fluorescene detection system for high-throughput screening against RNA targets
WO2022030729A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-10 재단법인대구경북과학기술원 Electroceutical screening device and screening method using same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101446684B1 (en) 2012-06-22 2014-10-06 포항공과대학교 산학협력단 Method of nucleic acid analysis using a microchip

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100506185B1 (en) * 2003-01-03 2005-08-04 주식회사 옵트론-텍 Lab-on-a chip for detecting system of cerebral vasomotor disease
KR100782046B1 (en) * 2004-06-29 2007-12-04 한국과학기술연구원 Microfluidic fluorescene detection system for high-throughput screening against RNA targets
WO2022030729A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-10 재단법인대구경북과학기술원 Electroceutical screening device and screening method using same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100453100B1 (en) 2005-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1271148B1 (en) High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
US6630353B1 (en) High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
WO1998000231A9 (en) High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
AU729537B2 (en) High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
US20060000722A1 (en) High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
KR100453100B1 (en) High throughput screening assay system in microfluidic devices
AU2003213516C1 (en) High-throughput Screening Assay Systems in Microscale Fluidic Devices
AU2005234635B2 (en) High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
AU759505B2 (en) High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071004

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee