JP2000514928A - ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために向心的加速を使用するための装置および方法 - Google Patents

ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために向心的加速を使用するための装置および方法

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コブ、ミカイラ
ディー. エルツェン、サラ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、微量分析および微量合成分析並びに手順を行うための方法および装置を提供する。特に、本発明は、微量操作装置とともに使用して、回転によりプラットホームを操作し、それによって、プラットホームの回転から生じる向心力を、微量プラットホームに埋設された微細チャンネルを介した流体運動を誘導するのに利用するための微量システムプラットホームを提供する。ミクロ流体工学構成要素、対抗性加熱要素、温度感知要素、混合構造、キャピラリーおよび捨てバルブを有する本発明の微量システムプラットホームおよび、生物学的、酵素的、免疫学的、および化学的アッセイを行うためのこれらの微量システムプラットホームを使用する方法を提供する。本発明の微量システムプラットホームに、それから電気的信号を伝達することができる電気スピンドル設計ローターも、提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために 向心的加速を使用するための装置および方法 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、微量分析および微量合成分析、プロセスを行うための方法および装 置に関する。特に、本発明は、分析、合成および精製に関連した遺伝的、生化学 的および化学的プロセスの超小型化に関する。詳細には、本発明は、回転によっ てプラットホームを操作し、それによってプラットホームの回転から生じる向心 力を利用して、マイクロプラットホームに埋設されたマイクロチャンネルを介し て流体運動を誘導させるための微量システムおよび微量操作装置を提供する。ミ クロ流体工学的構成要素、抵抗加熱要素、温度感知要素、混合構造、毛細および 捨てバルブを有する本発明の微量システムプラットホームを、そして生物学的、 酵素的、免疫学的および化学的分析を実行するためにこれらの微量システムプラ ットホームを使用する方法を提供する。本発明の微量システムプラットホームへ 、それから電気的信号を伝達させる能力のあるスリップ環設計ローターをも提供 する。 2.関連技術の概要 医学的、生物学的、そして化学的分析で、機械的およ び自動化流体取扱いシステムおよび機器は、先行技術において既知である。 Bertaudiereらによる、1981年7月21日に発行された米国特 許第4,279,862号では、遠心測光分析装置が開示されている。 Ekinsによる、1983年4月26日に発行された米国特許第4,381 ,291号では、遊離リガンドの分析測定法が開示されている。 Kloseらによる、1985年5月7日に発行された米国特許第4,515 ,889号では、試薬を自動化混合およびインキュベートして、分析的決定を行 うことが教示されている。 Edelmannらによる、1987年6月30日に発行された米国特許第4 ,676,952号では、測光分析装置が教示されている。 Ekinsによる、1998年5月17日に発行された米国特許第4,745 ,072号では、生物学的流体中での免疫アッセイが開示されている。 Burdによる、1991年10月29日に発行された米国特許第5,061 ,381号では、血液分析を行うための遠心ローターが開示されている。 Brayninらによる、1992年6月16日に発行された米国特許第5, 122,284号では、複数の末端キューベットを含む遠心ローターが開示され ている。 Kopf−SillおよびZukによる、1993年 11月3日に発行された米国特許第5,160,702号では、サイフォンに呼 び水をするために使用される流体の「湿潤性」に依存するキャピラリー力および サイフォンを用いた回転数依存「弁」が開示されている。 Ekinsらによる、1992年12月15日に発行された米国特許第5,1 71,695号では、2つの標識マーカーを用いた分析物の濃度の決定法が開示 されている。 Schembriによる、1992年12月22日に発行された米国特許第5 ,173,193号では、ローター上の受取りチャンバーに測定量の流体を送出 するための遠心ローターが開示されている。 Burtisらによる、1993年9月7日に発行された米国特許第5,24 2,803号では、アッセイを行うためのローター集合が開示されている。 Burdによる、1995年4月25日に発行された米国特許第5,409, 665号では、遠心ローターに充填するキューペットが開示されている。 Ekinsによる、1995年7月11日に発行された米国特許第5,413 ,009号では、流体中の分析物を分析する方法が開示されている。 Schembriによる、1995年12月5日に発行された米国特許第5, 472,603号では、キャピラリー力は、流体が付与回転速度で流れることを 妨げ、そして高速回転での流れを可能にする、流出ダクトを有 するキャピラリー通路を含む分析ローターが開示されている。 Andersonら、1968年、Anal.Biochem.28巻:54 5−562頁では、細胞分画用の多キューペットローターが教示されている。 Renoeら、1974年、Clin.Chem.20巻:955−960頁 では、遠心分析器用の「ミニディスク」モジュールが教示されている。 Burtisら、1975年、Clin.Chem.20巻:932−941 頁では、流体を遠心分析器に動的に導入する方法が教示されている。 Fritscheら、1975年、Clin.Biochem.8巻:240 −246頁では、遠心分析器を用いた血糖レベルの酵素的分析が教示されている 。 Burtisら、1975年、Clin.Chem.21巻:1225−12 33頁では、遠心分析器と共に用いるための多目的の光学システムが教示されて いる。 Hadjiioannouら、1976年、Clin.Chem.22巻:8 02−805頁では、小型遠心分析器を用いた生物学的流体での自動化酵素的エ タノール測定法が教示されている。 Leeら、1978年、Clin.Chem.24巻:1361−1365頁 では、自動化血液分画システムが教示されている。 Choら、1982年、Clin.Chem.28 :1956−1961頁では、多チャンネル電気化学的遠心分析器が教示され ている。 Bertrandら、1982年、Clinica Chimica Act a 119巻:275−284頁では、遠心分析器を用いた血清5’−ヌクレオ チダーゼの自動決定法が教示されている。 Schembriら、1992年、Clin Chem.38巻:1665− 1670頁では、携帯可能な全血分析装置が教示されている。 Waltersら、1995年、基礎的医療の実験室技術(Basic Me dical Laboratory Technologies) 、3版、De lmer Publishers、ボストンでは、様々な自動化された医療実験 室の分析技術が教示されている。 最近、選択反応経路を行うための微量分析用デバイスが開発された。 Whiteによる、1991年4月9日に発行された米国特許第5,006, 749号では、超小型分子を移動する超音波エネルギーを使用するための方法装 置が開示されている。 Kroyらによる、1993年10月12日に発行された米国特許第5,25 2,294号では、ある種の化学的微量分析を行うための微小機械的構造が教示 されている。 Wildingらによる、1994年4月19日に発 行された米国特許第5,304,487号では、微量規模の分析デバイスでの流 体取扱いが開示されている。 Madouらによる、1994年11月29日に発行された米国特許第5,3 68,704号では、微小電気化学弁が開示されている。 ペンシルベニア大学による、1993年11月11日に発行された国際出願広 報番号第W093/22053号では、微小作成検出構造が開示されている。 ペンシルベニア大学による、1993年11月11日に発行された国際出願広 報番号第WO93/22058号では、ポリヌクレオチド増幅を行うための微小 作成構造が開示されている。 Columbusら、1987年、Clin.Chem.33巻:1531− 1537頁では、生物学的流体の流体管理が教示されている。 Ekinsら、1994年、Ann.Biol.Clin.50巻:337− 353頁では、多重分析マイクロスポット免疫アッセイが教示されている。 Wildingら、1994年、Clin.Chem.40巻:43−47頁 では、シリコン上に微小機械加工された直線チャンネル上での流体の操作が開示 されている。 先行技術の微量分析方法および装置での1つの欠点は、チャンネルを介してマ イクロチップ上で流体を移動するためのシステムおよび10−100μm範囲に ある直径 を有するリザーバーを設計する上での困難さであった。ミクロ流体工学システム は、化学反応および分析物検出を制御する液流および弁調節の正確で精度のある 制御を必要とする。従来のポンプおよび弁調節機構は、固有の規模の障壁のため 微細規模の構造に組み込むことは困難であった。これらの規模の障壁は、大(巨 視的)規模装置では無視しうるこのような構成要素の機械的構成要素以外に生じ る分子相互関係が、顕微鏡規模で構築された装置に非常に際立ってきたという事 実により部分的に生じる。 微細構造での流体の動きに影響する向心力を使用するシステムは、流体に影響 するポンプ機構の必要性を定めるが、単独ではミクロ流体工学規模に減少した従 来の流体工学のこれらの規模に関連した欠点を解決できない。微量システムプラ ットホームの構造上の構成成分の範囲内で流体を動かすことができる生物学的、 生化学的および化学的分析および合成を行うための簡単で、柔軟性があり、信頼 性があり、迅速でそして経済的な微量分析および微量合成反応プラットホームの 必要性が残っている。このようなプラットホームは、反応成分の適切な混合、反 応副産物の除去、および所望の反応産物および中間体の単離に影響する迅速に試 薬および反応剤を含めたナノリットルからマイクロリットル量の流体を動かすこ とができるに違いない。流れの正確で精度のある制御、およびマイクロチップ基 材および遠心微量プラットホーム基 材の技術の両方での流体の測量の能力のある向心的に誘導したミクロ流体工学プ ラットホームの当業界での必要性が残る。 発明の概要 本発明は、1996年12月5日に出願された、共有および同時係属中の米国 出願番号第08/761,063号で開示されるとおり微量システムプラットホ ームを提供し、そしてここに参照して組み込まれる。特に、本発明は、ミクロ流 体工学構成要素、抵抗加熱要素、温度感知要素、混合構造、キャピラリーおよび 捨てバルブを提供し、そして生物学的、酵素的、免疫学的および化学的アッセイ を行うためのこれらの微量システムプラットホームを使用する方法を提供する。 生物学的サンプルを含む不確実な量の流体が、ローターまたはプラットホーム に適用できること、そして正確な容量の生物学的サンプルを、化学的、生物学的 、免疫学的または他の分析を行うための反応容器またはプラットホームのロータ ーの他の構成要素を含む流体リザーバーに送出することは、本発明の遠心ロータ ーおよび微量システムプラットホームの利点である。1滴の血液のような、上記 の正確な量の生物学的流体サンプルを計量することが、ローターまたはプラット ホームの計量キャピラリーチャンネルの固有の特性として提供され、それによっ て反応リザーバーへのサンプルの向心的計量によって導入される多様性を避ける ことは、本発明の遠心ロー ターおよび微量システムプラットホームの利点である。さらに、操作者が、ロー ターまたは微量システムプラットホームに適用するための生物学的サンプルを含 む流体の量を正確に測定しなければならないことを避けて、それにより消費者を 含めた低いレベルの洗練さの末端ユーザーが、本発明のローターまたは微量シス テムプラットホームの医療的診断学または他の具体例に使用することを可能にす ることは、本発明の遠心ローターおよび微量システムプラットホームの利点であ る。 ローターまたはプラットホーム上の流体リザーバーの中へ、そして外への流体 の動きが、流体リザーバーから得た、生物学的サンプルのような第一の流体を、 ローターまたはプラットホーム上の第二のリザーバーに含まれる第二の流体に交 換することによって正確に測定されることは、本発明の遠心ローターおよび微量 システムプラットホームの利点である。第一のリザーバーの容積のほぼ完全な交 換は、ここに開示されるとおり流体交換を使用することによって達成され、それ によって第二の流体への交換により、第一の流体サンプルを最大限に回収するこ と、または第一の流体を第二の流体に最大限に送出および交換することを提供す ることができることも、本発明の遠心ローターおよび微量システムプラットホー ムの利点である。本発明のこの実施形態は、試薬の混合が望まれない連続的な化 学または生化学反応段階を提供するのに有利である。 本発明の特に好適な実施形態は、以下の特定の好適な実施形態および請求の範 囲のさらに詳細な説明から明らかになる。 図面の説明 図1から図3は、実施例1に記載される微量システムプラットホームのミクロ 流体工学アレイを図示する。 図4から図6は、実施例2に記載される微量システムプラットホームのミクロ 流体工学アレイを図示する。 図7から図9は、実施例3に記載される微量システムプラットホームのミクロ 流体工学アレイを図示する。 図10から図12は、実施例4に記載される微量システムプラットホームのミ クロ流体工学アレイを図示する。 図13から図15は、実施例5に記載される微量システムプラットホームのミ クロ流体工学アレイを図示する。 図16から図18は、実施例6に記載される微量システムプラットホームのミ クロ流体工学アレイを図示する。 図19から図21は、実施例7に記載される微量システムプラットホームのミ クロ流体工学アレイを図示する。 図22から図24は、実施例8に記載される微量システムプラットホームのミ クロ流体工学アレイを図示する。 図25から図27は、実施例9に記載される微量システムプラットホームのミ クロ流体工学アレイを図示する。 図28は、実施例8に記載される微量システムプラットホームの複数の混合チ ャンバーのミクロ流体工学アレイを図示する。 図29は、本発明の電気的スピンドルを図示する。 図30は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素のスクリーン印刷を 図示する。 図31は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素のスクリーン印刷を 図示する。 図32は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素を用いた様々な電圧 で作成された温度の時間依存性を示すグラフを図示する。 図33は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素を用いた様々の電圧 で作成された温度の電圧依存性を示すグラフを図示する。 図34は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素を用いた加熱におけ る距離依存性を示すグラフを図示する。 図35は、実施例11に記載されるとおりのワックス弁に連絡した抵抗加熱要 素のスクリーン印刷を図示する。 図36は、実施例11に記載されるとおりのワックス弁に連絡した抵抗加熱要 素のスクリーン印刷を図示する。 図37は、実施例11に記載されるとおりのワックス弁に連絡した抵抗加熱要 素のスクリーン印刷を図示する。 図38は、実施例11に記載されるとおりのミクロ流体工学アレイでのワック ス弁を融解させ、そして流体を制御するスクリーン印刷した抵抗加熱要素の使用 法を図示する。 図39は、実施例14に記載されるとおりのスクリー ン印刷した抵抗加熱要素を使用して温度を循環させることができることを示すグ ラフである。 好適な実施形態の詳細な説明 本発明は、向心的に誘導した流体微量操作を提供するための遠心ローターおよ び微量システムプラットホームを提供する。 本発明の目的のために、語句「サンプル」は、さらに複雑な混合物の構成要素 として単離または検出されるか、または前駆体種から合成されるかのいずれかで あるあらゆる流体(液体)、溶液または混合物を包含すると理解される。 本発明の目的のために、語句「液体連結して」または「液体的に連結した」は 、構成要素間の液流を可能にする操作的に相互連結される構成要素を定義するこ とが意図される。好適な実施形態では、プラットホームは、回転可能なプラット ホーム、さらに好ましくはディスクを包含し、それによりディスク上での液体の 動きは、ディスクの回転による向心力によって誘導される。 本発明の目的のために、語句「向心的に誘導された液体微量操作装置」として は、分析的遠心およびローター、微量規模の遠心分離装置、および最も詳細には 、国際出願番号WO97/21090号の微量システムプラットホームおよびデ ィスク取扱い装置が挙げられことが意図される。 本発明の目的のために、語句「微量システムプラット ホーム」は、国際出願番号WO97/21090号で開示されたとおりの向心的 に誘導された微量液体工学アレイを含むことが意図される。 本発明の目的のために、語句「キャピラリー(キャピラリー)」、「微細キャ ピラリー」および「微細チャンネル」は、適切である場合、湿潤または非湿潤材 料のいずれかと相互交換可能であり、そして構築されるものと理解される。 本発明の目的のために、語句「流体チャンバー」は、流体を含む本発明のロー ターまたは微量システムプラットホームでの規定容積を意味することが意図され る。 本発明の目的のために、語句「注流入」は、液体をローターまたはプラットホ ームに加えるための手段を含む本発明のローターまたは微量システムプラットホ ームでの規定容積を意味することが意図される。 本発明の目的のために、語句「キャピラリー接合部」は、接合部の一方または 両方の横寸法が、対応の寸法のキャピラリーより大きい2つの構成要素の接合部 を意味することが意図されると理解される。湿潤または湿潤性システムでは、キ ャピラリーを通る液流は、このような接合部で止められるので、このような接合 部は、キャピラリー弁調節が生じる所である。非湿潤または非湿潤性接合部では 、チャンバーまたはリザーバーからの流出は、キャピラリー接合部が生じる所で ある。一般に、構成要素の寸法が、構成要素の寸法が、大きな直径(チャンバ ーのような)から小さな直径(キャピラリーのような)に変化する場合に、キャ ピラリー接合部が形成する非湿潤性システムに比較して、湿潤システムでは小さ な直径(キャピラリーのような)から大きな直径(チャンバーのような)までに 変化させるときに、キャピラリー接合部が形成されることが分かる。 本発明の目的のために、語句「生物学的サンプル」または「生物学的液体サン プル」は、限定されないが、血液、血漿、血清、リンパ液、唾液、涙、髄液、尿 、汗、植物および植物抽出液、精液、および腹水液を含めた、あらゆる生物学的 に誘導される分析的サンプルを意味することが意図される。 本発明の目的のために、語句「空気交換チャンネル」としては、プラットホー ム上の構成要素(チャンバーおよびリザーバーのような)と隣接し、そして流体 の動きによってプラットホームの構成要素から空気の交換を可能にする通気口お よび微細チャンネルを含むプラットホームの表面でのポートが挙げられると理解 される。 本発明の目的のために、語句「キャピラリー作用」は、本発明のローターまた はプラットホーム上で液体に適用される回転運動または向心力の不在下での液流 を意味すると理解される。 本発明の目的のために、語句「キャピラリー微細弁」は、キャピラリー接合部 を含み、それによって液流は、妨げられ、そして液体上に圧力を加える、特に本 発明の ローターまたはプラットホームの回転によって作られる向心力によって誘導する ことができるキャピラリーを意味すると理解される。 本発明の微細プラットホーム(好ましくは、そして集合的に以降、「ディスク 」と称される;本発明の目的のために、語句「微細プラットホーム」、「微量シ ステムプラットホーム」および「ディスク」は、相互交換可能であると考えられ る)は、1種または複数の微量合成または微量分析システムを包含することが提 供される。引き続いて、このような微量合成または微量分析システムは、ディス クの回転により構成要素の間の液流を可能にするために操作可能に相互連結され る、さらに詳細に記述されるとおりの関連の構成要素の組合せを包含する。これ らの構成要素は、ディスクに不可欠であるか、またはディスクと接触して、また は埋設されて、置かれた装着されるモジュールとして、以下に記述のとおり作成 することができる。本発明は、ディスクを、装置内で回転させて、ディスク上の 液流に影響する向心力を提供する、本発明のディスクを操作するための微量操作 装置をも含む。したがって、そのデバイスは、ディスクの回転を停止および開始 させるために、そして有益には、ディスクの回転の方向を変えるために、制御さ れた回転速度でディスクを回転させる手段を提供する。ここにさらに記述される とおり、両方の電気機械的手段および制御手段は、本発明のデバイスの構成要素 として提供される。国際出 願WO97/21090号でさらに詳述されるとおり、ユーザーのインターフェ ース手段(キーパッドおよびディスプレイのような)も、提供される。 流体(試薬、サンプルおよび他の液体構成成分)の動きは、プラットホームの 回転により、向心的加速によって制御される。特定の微量システムに適切な速度 で、そして圧力で流れる液体に必要とされる向心的加速の規模は、限定されない が、プラットホームの有効半径、プラットホームの回転の方向および回転の速度 に関してプラットホーム上の構造の位置角を含めた因子によって決定される。 本発明のキャピラリー接合部および微細弁は、キャピラリー力を越える回転的 に誘導される液体圧を使用することに基づく。それらを含む微細チャンネル(ま たはリザーバー、反応チャンバー、検出チャンバー等)の材料を完全にまたは部 分的に湿らせる液体は、狭い断面の微量チャンネルから、大きな断面のものまで 移動するときに、流れに対する抵抗を受ける一方で、これらの材料を湿らせない 液体のものは、大きな断面の微細チャンネル(またはリザーバー、反応チャンバ ー、検出チャンバー等)から小さな断面を有するものへの流れに抵抗する。この キャピラリー圧は、2つの微細チャンネル(またはリザーバー、反応チャンバー 、検出チャンバー等)の寸法、液体の表面張力、および微細チャンネルの材料で の液体の接触角に反比例して変化する。一般に、詳細な断 面形状は、重要ではないが、断面寸法における依存性は、500μm未満の微細 チャンネルが顕著なキャピラリー圧を示すようになる。本発明の微量システムプ ラットホームの構成要素の共通部分の形状、材料および断面領域を変化させるこ とによって、液流を誘導する液体での特定の圧力の使用を必要とする「弁」を、 作成する。ディスク(回転頻度の二乗で、放射状の位置で、そして放射線方向で の液体の範囲で変化することが上に示された)を回転させることによって、この 圧力を、本発明のディクスに使用する。本発明の微量システムプラットホームの 液体取扱い構成要素の放射線方向に沿った位置および範囲と同様にキャピラリー 弁断面寸法を変えることによって、キャピラリー弁は、100rpmから数千r pmまでの回転速度を用いて、回転依存性手段での液流を開放するために形成さ れる。この配列は、回転速度での予備決定した、単調な増加を用いて、複雑で、 多段階の液体プロセスを行うことを可能にする。キャピラリー接合部および微細 弁を使用する基礎にある理論的原則は、国際特許出願広報番号第WO97/ 号で開示されている。 本発明は、本発明の微量システムプラットホームへ、それから、電気的信号を 伝達するためのミクロ流体工学構成要素、加熱要素、温度感知要素、キャピラリ ー弁、捨てバルブおよびローター設計を含む微量システムプラットホームを提供 する。本発明は、微量システムプラッ トホーム上の注流入でのより正確でない容量の液体サンプルの使用から正確な量 の液体サンプルの容量を計量するキャピラリー用の流体工学の構成要素を提供す る。本発明のこれらの具体例は、プラットホームに流体を加える際に操作者また は末端ユーザーによる高度な正確さまたは精度を必要とせずに、生物学的液体サ ンプルのような、正確な量のサンプルの送出に備え、そして消費者および他の比 較的洗練されていないユーザーによって使用される本発明の微量システムプラッ トホームの具体例において有益である。本発明は、プラットホーム上の第二のチ ャンバー中の第二の交換液体による、第一のチャンバー中の液体の積層流依存性 変換をも提供する。本発明のこれらの具体例は、プラットホーム上の一方のチャ ンバー中の液体を、別の方からの液体にほぼ完全に交換することを提供し、それ により、2つの液体の混合が、不利益である条件下で、プラットホームでの連続 化学反応および他の連続プロセスを実行するための手段を提供する。本発明は、 プラットホーム上で様々な液体構成成分を混合することを通して可能にする乱流 混合構成要素をも提供する。特に、本発明は、等量の2つまたはそれ以上の異な る液体、または等しくない量の2つまたはそれ以上の異なる液体を含む液体リザ ーバーに液体的に連結した混合チャンバーを提供する。さらに、本発明は、本発 明の混合チャンバーと液体的に結合し、そしてその混合チャンバーへの様々な液 体の各々の流れの相対速度を 測定するように形成された液体リザーバーを提供する。これらの具体例では、粘 度で異なる2つの液体の勾配、可溶性濃度、または懸濁した微粒子の濃度は、本 発明の混合チャンバーを用いて提供することができる。このような勾配は、別の 分析的操作のためのプラットホーム上のリザーバーに移行させることができ、そ して様々の触媒、薬、毒または他の生物学上、または化学上の剤の濃度依存性効 果の制御試験についての基礎を形成できる。 特定の用途に適切な様々の組成および表面コーティングを有する、ディスクの ような本発明のプラットホームおよびこのようなプラットホームを含む構成要素 を提供することが有益である。プラットホーム組成は、構造上の必要性、製造プ ロセス、および試薬適合性/化学的抵抗特性の機能である。特に、無機結晶性ま たは不定形材料、例えばシリコン、シリカ、クオーツ、不活性金属から、または プラスチック、例えばポリ(メチル・メタクリレート)(PMMA)、アセトニ トリル−ブタンジエン−スチレン(ABS)、ポリカーボネート、ポリエチレン 、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリプロピレンおよびメタロセンのような有 機材料から作成されるプラットホームを提供する。これらは、未修飾または修飾 表面と共に使用することができる。これらの材料の表面特性は、特定の用途のた めに修飾してもよい。表面修飾は、シラン処理、イオン挿入および不活性ガスプ ラズマ(例えば、電流が、通ってイオン化を作り出すガス)を用い た化学処理によって達成することができる。さらに、本発明が、これらの材料の 複合材料または組合せ例えばそこに埋設されているプラスチック材料のプラット ホーム製造、から製造されたプラットホームである場合、光学的に透明なガラス 表面は、例えばプラットホームの検出チャンバーを含む。本発明の微量プラット ホームディクスは、成形、刻印および破砕のそれらの容易さにより、中でも、テ フロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルメタクリレートおよびポリカー ボネートのような熱可塑性樹脂から製造されるのが好ましい。代替的に、ディス クは、シリカ、ガラス、クオーツまたは不活性金属から製造することができる。 液体取扱いシステムは、熱可塑性樹脂基板の上に滴下で載せた1種またはそれ以 上のこれらの材料の連続塗布によって構築される。本発明のディクスは、射出成 形によって製造され、光学的に透明な基板層は、従来のコンパクトディスク(C D)の方法で光学的ピットを有する。ディスクは、直径120mm、そして厚さ 100pmの円形のポリカーボネートディクスである。光学的ピットは、装置制 御プログラミング、ユーザーのインターフェース情報、用途に特徴的な画像およ び音響およびドライバーコンフィギュレーションをコード化する手段を提供する 。ドライバー・コンフィギュレーションは、微量操作装置が、手動で維持される ベンチトップまたはフロアーモデルであるかに依存し、そして外部伝達およびハ ードウエアー・コンフィギュレ ーションの他の特異性の詳細にも依存する。その後、この層に、外部検出器につ いての適切なウインドウ、特に光学的検出器を有するディクス上で透明のままで ある反射表面を上乗せする。可変の厚さを有するポリカーボネートの他の層を、 チャンネル、リザーバー、反応チャンバーおよび、弁および他の制御要素用のデ ィクス上の規定を含めた他の構造の形態でディスクの上に載せる。これらの層は 、予め作成し、付与用途に適切な幾何学的配列で切断し、そしてディクス上に組 立てる。ポリカーボネート以外の材料を含む層を、ディクスに組み込むこともで きる。ディスク上の層の組成は、大部分、特定の用途およびディスクと共に使用 されるべき試薬との化学的適合性の要求に依存する。電気的層を、電気泳動用途 および電気的に制御された弁のような電気回路を必要とするディクス内に組込む ことができる。集積回路、レーザーダイオード、光ダイオードおよび選択的加熱 領域または柔軟性ロジック構造を形成できる抵抗ネットワークのような制御装置 は、ディスク上にモジュラー設置の直接作成によって、いずれか、適切に配線し た空洞に組込むことができる。乾燥して保存することができる試薬を、インクジ ェットプリンターヘッドに類似の手段を用いてリザーバーに噴霧し、その後ディ スク上で乾燥させることによって、適切な開放チャンバーに導入することができ る。その後、アクセスポートおよび通気口、ポートまたはシャフトを含むトップ 層を塗布する。それから、液 体試薬を、適切なリザーバーに注入し、続いてプラスチック薄層フィルムを含む 保護被覆層を塗布する。 本発明のプラットホームは、プラットホームに直接作成されるか、または作成 モジュールとしてプラットホームに載せることのいずれかによって、複数の構成 要素を具備することが好ましい。集積構成要素に加えて、特定の装置および要素 を、プラットホームの外側に載せ、プラットホームに関連して本発明の装置に適 切に位置決めされるか、または回転の間、または停止中のいずれかにプラットホ ームと接触しておくことができる。本発明のプラットホームを適切に含む構成要 素またはそこで組合せた制御装置としては、検出チャンバー、リザーバー、弁開 閉機構、検出器、センサー、温度制御要素、フィルター、混合要素、および制御 システムが挙げられる。 本発明は、以下の構成要素を含む微量システムプラットホームを提供する。 1.ミクロ流体工学構成要素 互いとの流体接触でミクロ流体処理構造を備える本発明のプラットフォームが 提供される。好適な実施態様において、流体接触は、キャピラリー、つまり本発 明のプラットフォームの表面を備えるミクロチャネルにより提供される。ミクロ チャネルのサイズは、特定用途によって、および本発明のプラットフォームおよ び方法の特定の実施態様ごとに必要とされる送達率の量によって決定される。ミ クロチャネルサイズは、0.1mからプラッ トフォームの1mmの厚さに近い値までの範囲となることがある。ミクロチャネ ルの形状は、台形、円形または必要に応じてそれ以外の幾何学形状となる。ミク ロチャネルは、好ましくは、約0.1mmから100mmの厚さのプラットフォ ームの中に埋め込まれ、そこではプラットフォームの厚さ寸法を横切るミクロチ ャネルの断面寸法は500μmを下回り、プラットフォームの前記断面寸法の1 パーセントから90パーセントである。毛細力を克服するための回転に誘導され る流体圧力の使用に基づいたこれらの実施態様においては、流体の流れが構成要 素の表面の向きに依存していることが認識されている。流体を入れる本発明のプ ラットフォームのミクロチャネル、リザーバー、検出チャンバー等(つまり、構 成要素)の材料を完全にまたは部分的に濡らす流体は、狭い断面の構成要素から より大きな断面の1つへ移動するときに流れに対する抵抗を経験するが、これら の材料を濡らさないそれらの流体は、大きい断面の本発明のプラットフォームの 構成要素からより小さな断面の構成要素へ流れにくい。この毛細圧力は、2つの 構成要素の、またはその組み合わせのサイズ、流体の表面張力、および流体の構 成要素の材料上での接触角度に反比実施例して変化する。一般的には、断面形状 の詳細は重要ではないが、断面寸法に対する依存からかなりの毛細圧力を示す5 00μmを下回る寸法のミクロチャネルが生じる。本発明のプラットフォームの 構成要素の交差形状、材料お よび断面面積を変化させることにより、流体の流れを誘導するために流体にある 特定の圧力を適用することを必要とする“弁”が作り上げられる。この圧力は、 (回転周波数の自乗に応じて、放射位置に応じて、および半径方向での流体の広 がりに応じて変化すると前記に説明された)ディスクの回転により本発明のディ スクでかけられる。本発明のプラットフォームの流体処理構成要素の半径方向に 沿った位置および広がりだけではなく、毛細弁の断面寸法も変化させることによ り、毛細弁は、100rpmから数千rpmまでの回転速度を使用して回転に依 存した方法で流体の流れを放つに形成される。この構成が、複雑で複数工程の流 体加工を、回転速度の所定の単調な加速を使用して実行できるようにする。 本発明により提供されているミクロ流体工学アレイの第1の実施例が、図1か ら図3に示されている。ミクロシステムプラットフォームが、2工程アッセイを 実行するために特に設計されている本発明により提供される。これらの図は、任 意の2工程プロセスに有利に使用されているアレイを示しており、抗生作用検出 アッセイはここに示されている。 このようなミクロシステムプラットフォームが図1に示されている。図には、 ディスク11上の1つのアッセイアレイ12の配列が示されている。有利なこと に、複数のこのようなアレイを、本発明のミクロシステムプラットフォーム、最 も好ましくはディスク上に配置し、多 目的のまたは多重アッセイプラットフォームを実現することができる。 抗生作用アッセイアレイの構成要素は、図2にさらに詳細に示されている。図 1と図2を比較することにより、プラットフォーム11の中心が図2の上部にあ り、プラットフォームの横方向の広がりが、曲線で示されている図2の底部にあ ることが理解されるであろう。本発明のプラットフォームディスク上での抗生作 用アレイの回転は、一定の特定の方向での回転が好まれるが、どちらの方向でも よい。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、機械加工されたアクリ ル樹脂および射出成形されたポリカーボネートから作り上げられていた。総合的 なディスク寸法は、約6cmの外側半径および約0.75cmの内側半径を含み 、ディスクは回転装置のスピンドル上に取り付けられている。ディスクの厚さは 約0.9mmから約1.5mmの範囲であった。試薬との反応のための作業流体 体積は約1−150μLであった。 抗生作用アレイの構成要素は以下の通りである。プラットフォーム表面での深 さが約0.25mmから約6mmの範囲で、横方向での寸法が約0.2cmから 約2cmである注入口201がプラットフォーム上に構築され、約5ー100μ Ltoiu体積を収容するように作られている。この注入口は、正方形の断面直 径が約0.02mmから約1mmの範囲であり、基部に近い端部が注入口201 に関して丸みがつけられている一列の計量キャ ピラリー202と流体接続している。この計量キャピラリーアレイの長さは約1 0−50μLという総体積を入れるのには十分であった。また、注入口は、断面 直径が約0.02mmから約1mmであり、基部に近い端部が注入口201に関 して丸みがつけられている流出キャピラリー203と流体接続するようにも構築 されている。流出キャピラリーは、流出チャンバー205の深さが流出キャピラ リー23の深さより大きいのであれば、プラットフォーム表面での深さが約0. 02mmから約5mmの範囲となる流出チャンバー205と流体接続している。 計量キャピラリー202は、流体チャンバー204の深さが、計量キャピラリー 202の深さを上回るのであれば、プラットフォーム表面での深さが約0.02 mmから約1mmの流体チャンバー204に流体接続している。流出チャンバー および流体チャンバーの各々も、211などの、寸法が約0.02mmから約1 mmであり、プラットフォーム上での流体の移動により排除される空気の排気を 可能とする空気口または空気チャンネルと接続している。深さ約0.75mmか ら1mmである毛管接合点212が空気チャンネル内に存在し、空気チャンネル の中への流体の流れを妨げる。これらのミクロ流体工学構造の説明のため、“毛 管接合点”は、親水性の支持材料では、ポケット、窪み、つまりそれが流体接続 している流体チャンネルより(プラットフォーム内で垂直に)もっと深い、およ び/または(プラットフォー ム内で水平に)深さが幅広いチャンバーとして定義されている。(大部分の合成 樹脂、ガラスおよびシリカで作られているプラットフォーム上での水溶液などの )接触角度が90°を下回る流体の場合、チャンネル断面が毛管接合点の界面で 大きくなるにつれて流れが妨げられる。流れを妨げる力は、チャンネルを構成す る材料と接している流体の接触角度の余弦で乗算され、チャンネルの断面寸法に 反比実施例し、流体の表面張力に正比実施例している毛細圧力により生じる。本 発明に従ったミクロチャネルでのキャピラリーに関する要因は、ここに全体とし て参照して組み込まれている1997年8月12日に出願された共有および同時 係属米国特許出願番号第08/910,726号に説明されている。 注入口201は、回転の中心から1cmから20cmのところにあるプラット フォームの上に配置される。計量キャピラリー202は、約0.2cmから約2 0cm、注入口201から伸びる。流出キャピラリー203の全長の範囲は、計 量キャピラリー203の全長の範囲より少なくとも約20%広い。流体チャンバ ー204の位置は、回転の中心から約0.5cmから約10cmのところにあり 、したがって流出チャンバー205の位置は回転の軸から約1.5cmから約1 1.5cmのところである。 流体チャンバー204は、流出キャピラリー203を通る注入口201から流 出チャンバー205の中への流 出を含む流体の流れを可能とするために十分な、第1の0以外の回転速度fでの 計量キャピラリー202からの流体の流れを妨げる毛管障壁としての機能を果た す。流体チャンバー204の毛管境界は、第2の回転速度f2(この場合f2>f1 である)で乗り越えられるように構築されている。流体チャンバー204は、 深さが約0.02mmから約1mmであり、断面直径が約0.02mmから約1 mmの範囲となるキャピラリー206に流体接続している。キャピラリー206 は、流体チャンバー204から約0.1cmから約20cm伸び、保持チャンバ ー207に接続している。保持チャンバー207には、約0.02mmから約1 mmで、キャピラリー206の深さより大きい、プラットフォーム表面での深さ がある。流体チャンバー204の充填は、求心加速度によって発動され、キャピ ラリー206を通って保持チャンバー207に至る流体の流れによって達成され る。保持チャンバー207は、約0.1mmから約1mmという断面直径となり 、保持チャンバー207から約0.2cmから約10cm伸びるキャピラリー2 08により流体接続され、さらに読取りチャンバー210と接続している。読取 りチャンバー210は、プラットフォーム表面で約0.02mmから約5mmと いう深さがある。光学検出方法のため、読取りチャンバー210は、牛乳などの 拡散反射媒体の過剰な散乱を防止するほど十分な光学品質となる。透明サンプル の場合、読取りチャンバー2 10は、実施例えば反射体を備える。これは、光が入射するそれと反対側のチャ ンバーの側面上にある拡散反射体であるか、鏡のような表面である可能性がある 。塗料、多孔性物質、またはその粗い表面または多孔性の性質のために拡散反射 を引き起こすそれ以外の任意の物質などの拡散反射体の場合には、指定されてい る角度で入射する光は、角度に対する周知の依存性により半球体上で放射される 。このようにして、検出器は、入射角度に等しくない角度で整列され、その結果 、チャンバーの合成樹脂窓からの鏡面反射は検出器に入らない。代わりに、鏡状 の表面は、入射角度に等しい角度で光を反射する。一定の実施態様においては、 捨てバルブ213(以下に説明されるような)が、チャンネル209の中に図示 されるように配置される。 図1および図2に開示されているようなプラットフォームの使用は、図3Aか ら図3Jに示されている。このプラットフォームの使用では、不正確な量(1− 150μLの範囲の流体)の流体が、注入口201(図3A)に適用される。空 気押しのけチャンネルを備えるプラットフォームの実施態様においては、流体は 空気チャンネル211の中に運ばれ、毛管接合点212で停止するだろう。流体 は、計量キャピラリー202および流出キャピラリー203の中にも運ばれる。 流体は、流体が、計量キャピラリー202と流体チャンバー204の間、および 流出キャピラリー203と流出チャンバー205の 間の接合点(図3Bおよび図3C)にある毛管接合点に達するまで、計量キャピ ラリー202および流出キャピラリー203を通って0回転速度で流れる。計量 キャピラリー202は、注入口201と、流体チャンバー204での毛管接合点 の間で約1−150μLの流体の正確な量を定め、それは少なくとも、注入口2 01にユーザが入れる流体の量となるように設計されている。 ユーザによるサンプルの装填、および(ディスク上で別個に、あるいは、ディ スクが遠心分離装置のスピンドルと係合した状態で実行することができる)計量 キャピラリー202と流出キャピラリー203の0回転速度での充填の後、プラ ットフォームは、100−400rpmの範囲の第1の回転速度f1で高速回転 される。正確な値は、プラットフォーム上の毛細接合点構成要素の位置に依存し ている。実施例えば、深さが0.6mmの注入口201、断面の寸法が0.5m mx0.5mmであり、計量キャピラリー202と回転の中心から約2.2−3 .8cmに配置されている流体チャンバー204の間に毛管接合点がある計量キ ャピラリー202、および断面の寸法が0.5mmx0.5mmであり、流出キ ャピラリー203と回転の中心から約5.4cmに配置されている流出チャンバ ー205の間に毛管接合点がある溢竜キャピラリー203の場合、この第1の回 転速度f1は、水または牛乳のどちらの場合でも約175rpmに等しい。 流出キャピラリー203の端部の回転の中心からの距離が、計量キャピラリー 202の端部より長いため、流体は、流出キャピラリー203を通って流出チャ ンバー205に流れ込み、回転速度f1では計量キャピラリー202から流体チ ャンバー204に流れ込まない。プラットフォームは、計量キャピラリー202 の中に入れられている流体を除き(図3D)、すべての過剰流体が注入口201 から流出チャンバー205の中に排出されるまで高速回転される。 典型的には400−520rpmの範囲である、第1の回転速度f1より大き い第2の回転速度f2では、計量キャピラリー202に入れられている正確な量 の流体が、流体チャンバー204に送達される(図3Eから図3H)。実施例え ば、深さが0.6mmである注入口201、および断面の寸法が0.5mmx0 .5mmであり、計量キャピラリー202と、回転の中心から約2.2−3.8 cmに配置されている流体チャンバー204の間に毛管接合点のある計量キャピ ラリー202の場合、この第2の回転速度は、水または牛乳のどちらの場合でも 400rpmに等しい。流体チャンバー204への流体の移動は、キャピラリー 206および保持チャンバー207の充填で達成される。 図2に図示されている位置209でキャピラリー208と一列をなした捨てバ ルブ213を含む実施態様においては、捨てバルブを解放すると、流体が読取り チャン バー210に流れ込む。前述されたような捨てバルブは、好ましくは、流体チャ ンネルから取り除くことができる代用可能な材料から作られる。好適な実施態様 においては、前記捨てバルブはワックス弁であり、加熱したり、赤外線照明を含 む多岐に渡る加熱手段のいずれかを使用したり、最も好ましくは後述されるよう にプラットフォーム上またはその中に埋め込まれている加熱素子の活性化によっ て、流体チャンネルから取り除かれる。前記実施態様においては、流体の流れは 、捨てバルブが取り除かれた状態で、回転速度f2で達成される。 ここに説明されているような抗生作用アレイを備え、位置209に捨てバルブ を具備していない本発明のプラットフォームの実施態様においては、キャピラリ ー208は、好ましくは、流体がキャピラリー208と読取りチャンバー210 の間の接合点にある毛管接合点209に達するまで、保持チャンバー207の充 填と同時に充填する。このような実施態様においては、毛管接合点は、約0.1 5mmから約1mmという深さとなる。典型的には>520rpmという範囲に ある、第2の回転速度f2を上回る第3の回転速度f3では、保持流体207に入 れられている流体が、読取りチャンバー210に送達される(図31および図3 J)。実施例えば、深さが0.75mmである毛管接合点209、および断面の 寸法が0.25mmx0.25mmであり、回転の中心から約3.8cmに配置 されている毛管接合点のある毛管20 8の場合、この第3の回転速度は、水または牛乳のどちらでも500−800r pmに等しい。 さらに一般的には、第3の回転速度は1/√(Router−Rinner)x{(Rou ter xRinner)/2xキャピラリーの直径}に比実施例し、この場合、Router は、回転の中心を基準にして、外側縁端でのキャピラリー半径の寸法であり、Rinner は内側端縁でのキャピラリー半径である。したがって、矩形断面0.25 mmのキャピラリー、および深さ0.75mmの毛管接合点の場合、0.89か ら0.35の範囲にある積{(Router−Rinner)x{(Router−Rinner)} /2xキャピラリーの直径}の値は、約500−800rpmという第3の回転 速度をもたらす。 このミクロ流体工学アレイを使用して実行できる2工程化学分析のタイプの化 学作用の実施例は、抗生作用検出アッセイによって示されている。この抗生作用 検出アッセイは、以下のとおりのプラットフォーム設計を使用して実行される。 この化学作用は、ベータラクタム抗生物質による酵素、カルボキシペプチターゼ の選択的毒作用に基づいている。カルボキシペプチターゼは、保持チャンバー2 07の中に糖、緩衝剤、またはその他の安定剤とともに乾燥した形で存在し、計 量された量の牛乳またはその他の流体サンプル溶液が、前述されたように保持チ ャンバーに入れられる。牛乳またはその他の流体サンプルは酵素を可溶化し、牛 乳/酵素混合物は、47度 で3分から5分からインキュベートされ、存在するペータラクタム抗生物質がカ ルボキシペプチターゼと結合できるようにする。酵素はL−Lysine−D− Ala−D−AlaからのD−アラニン残留物の開裂を触媒し、触媒作用は、サ ンプル中に存在するベータラクタム抗生物質によって濃度に依存して抑制される 。好適な実施態様においては、この温度は、後述されるように、抵抗加熱器要素 を使用して達成される。開示されているミクロ流体工学構造に注意を集中させる ため、この抵抗加熱器要索の説明は、ここの本発明のプラットフォームのこの説 明には特に含まれていない。上昇した温度(つまり、室温を上回る)を必要とす る、ここに開示されているミクロ流体工学構造を使用している分析プロトコルが 、有利なことに、ここに開示されるように抵抗加熱器、あるいは本発明のプラッ トフォームにより特に包含されているそれ以外の加熱素子を含むことが理解され るだろう。 さらに、保持チャンバー207には、そのカルボキシル末端でD−アミノ酸を 有しているペプチドを含む乾燥試薬が入れられている。このようなペプチドの実 施例がL−Lysine−D−Ala−D−Alaである。好ましくは、このペ プチドも、乾燥した形で保持チャンバー207に入れられ、前述されたように、 牛乳またはそれ以外の流体がチャンバーの中に入れられることにより再構成され る。正確に計量された量の流体を保持チャンバー207の中に入れ、標準化され た量のカルボキシペ プチターゼ、ペプチド基体、および緩衝材、安定剤等が保持チャンバーに入れら れるのを可能にすることは、本発明のミクロ流体工学アレイの優位点である。 アッセイの第2の工程では、D−アミノ酸オキシダーゼ(DAAO)、フラビ ンアデニンジヌクレオチド(FAD)、ワサビペルオキシダーゼ(HRP)、お よびsyringalazine(4−hydoroxy−3,5−dimet hoxygenzaldehyde azine)またはortho−dian isidine(ODA)などのクロモゲンが乾燥した形で読取りチャンバー2 10に入れられている。保持チャンバー207から読取りチャンバー210に流 体サンプルを排出すると、カルボキシペブチターゼおよびペブチドを含有してい るD−アミノ酸によるインキュベーションの後に流体サンプル中に存在している D−アミノ酸の量に比実施例して着色された生成物を生じさせる、これらの試薬 の再構成が行われる。保持チャンバー207内でのカルボキシペプチターゼによ るペプチド基体のデグラレーションにより生じるD−アラニン残留物は、DAA OおよびFADがあるところでピルビン酸塩に退化する。また、この反応は、F ADをFADH2に還元する。FADH2は、流体サンプル中で酸素と結合し水素 過酸化物を生じさせ、FADH2に再酸化(reoxidized)され、FA Dに再酸化される。それから、水素過酸化物は、ワサビペルオキシダーゼがある ところでsyringala zineなどのクロモゲンに作用し、過去に透明だったクロモゲンは着色される 。この反応の図式は、以下のように示される。 クロモゲン生成の広がりは読取りチャンバーで検出され、抗生物質が存在しない 場合に試験されたサンプルとの比較により、サンプル中の抗生物質の存在に関連 付けられる。最も好ましくは、クロモゲン生成の減少およびサンプル中の抗生物 質の量を関連付ける標準曲線が作成され、未知の試験サンプル中の抗生物質の量 を求めるために使用される。 本発明のプラットフォームでのこれらの化学作用に使用される緩衝剤および試 薬は、適切な緩衝剤、安定剤、防腐剤、塩、補因子、補助剤およびプラットフォ ーム上で実行される反応のその他の必要な成分で構成される。 2工程アッセイミクロ流体工学工学アレイの代替実施 態様は、図4から図6に図示されており、再び本発明の抗生作用アッセイのため に実施例示されている。実施例1でのように、図4では、ディスク11上の1つ のアッセイアレイ13の配列が示され、有利なことに、複数のこのようなアレイ を、本発明の1つのミクロシステムプラットフォーム、最も好ましくはディスク 上に配列し、多目的または多重アッセイプラットフォームを実現することができ ることが理解されるだろう。 本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、機械加工されたアクリル樹 脂から作られていた。総合的なディスク寸法は、約6cmの外側半径および約0 .75cmの内側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のスピンドル上に 取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9mmから約1.5mmの範囲で あった。試薬との反応用の作業流体の体積は25−150μLであった。 この抗生作用アレイの構成要素は、以下の通りである。プラットフォーム表面 で約0.25mmから約5mmの深さとなり、横方向寸法が約0.2cmから約 2cmである注入口301がプラットフォーム上に構築され、約1−100μL という体積を収容するように設計されている。この注入口は、約0.02mmか ら約1mmの範囲の矩形断面直径となり、注入口の深さに等しい0.1mmから 1mmの深さとなり、基部に近い端部が注入口301に関して丸みをつけられて いる1つまたは複数の 流入キャピラリー302と流体接続している。この計量キャピラリーアレイの全 長は、約20μLという総体積を入れるには十分であった。流入キャピラリー3 02は、プラットフォーム表面で約0.02mmから約1mmの深さとなる流体 チャンバー303に流体接続しており、そこでは深さは、流入キャピラリー30 2の深さを上回る。本発明のこの態様の流体チャンバーの各々も、プラットフォ ームでの流体の移動によって排出される空気の排気を可能にする、約0.02m mから約0.05mmの範囲の寸法となる、311などの空気口または空気チャ ンネルに接続している。深さが約0.75mmである毛管接合点312が、空気 チャンネル内に存在し、流体の空気チャンネル内への流れを妨げる。 また、流体チャンバー303は、約0.02mmから約0.75mmの断面直 径となり、流体チャンバー304に関して基部に近い端部が丸みをつけられてい る流出キャピラリー304と流体接続するように構築されている。流出キャピラ リーは、プラットフォーム表面で約0.02mmから約1mmという深さとなり 、流出キャピラリー304の深さを上回る流出チャンバー306と流体続してい る。 注入口301は、回転の中心から1cmから20cmのところのプラットフォ ーム上に配置されている。流入キャピラリー302は、約0.5cmから約10 cm、注入口301から伸びる。第1の流体チャンバー303 の位置は、回転の中心から、約0.5cmから約10cmのところである。 第1の流体チャンバー303は、0回転速度で流入キャピラリー302からの 流体の流れを妨げる毛管障壁としての機能を果たす。流入キャピラリー302を 通って注入口301から第1の流体チャンバー303の中への流体の移動は、第 1の0以外の回転速度f1での回転によって達成される。流体の第1の流体チャ ンバー303の中への排出は、第1の流体チャンバー303と流体接続され、第 1の流体チャンバーの半径方向で最も末端の点に配置されているチャンネル30 5の流体の充填により達成される。チャンネル305は、第2の流体チャンバー 307と流体接続され、流ろ305とチャンバー307の間の毛管境界となる。 この毛管境界は、第2の回転速度f2(この場合f2>f1である)で乗り越えら れるように構築されている。また、第1の流体チャンバー303は、深さが約0 .05mmから約1mmであり、約0.05mmから約1mmの断面直径となり 、約0.2cmから約20cmまで伸びる流出キャピラリー304にも接続され る。流出キャピラリー304は、プラットフォーム表面で、流出キャピラリー3 04の深さと等しい深さとなる流出チャンバー306に接続され、その結果、流 出キャピラリー304と流出チャンバー306の間には毛管境界はない。流出キ ャピラリー304は、チャンネル305よりも、エントリーポイント301か ら半径方向で遠くない地点にある第1の流体チャンバー303内に配置され、そ れによって流出キャピラリー304の位置と前記第1の流体チャンバーの半径方 向で最も末端の範囲の間で、流体チャンバー内の体積を定める。 第2の流体チャンバー307は、さらに、チャンネル308を通して、プラッ トフォーム表面で約0.1mmから約5mmの深さとなり、回転の軸から約0. 2cmから20cmに配置されている小さいポケット、つまり毛管接合点309 に流体接続している。チャンネル308は、約0.02mmから約1mmの範囲 の断面直径となり、約0.2cmから約10cm伸び、さらに第3の流体チャン バー310まで伸びる。第3の流体チャンバー310は、プラットフォーム表面 で、キャピラリー308の深さを上回る約0.1mmから約5mmの深さとなる 。約0.02mmから約1mmという寸法となる空気再循環チャンネル311は 、流体移動により排出される空気に経路を提供するが、深さが約0.75mmで ある毛管接合点312は流体が空気チャンネルの中に入るのを妨げる。装置のい くつかの実施態様においては、捨てバルブ313が、図示されるようにチャンネ ル309の中に配置される。一定の実施態様においては、弁314がチャンネル 305の中に配置され、第1の流体チャンバー303から第2の流体チャンバー 307への流体の移動を制御する。 このプラットフォームの使用は、図6Aから図6Jに 示されている。(流体の1−150μLの範囲の)不正確な量の流体が、注入口 301に適用される(図6A)。流体は流入キャピラリー302に運ばれ、流入 キャピラリー302と第1の流体チャンバー303の間の毛管接合点で停止する (図6Bおよび図6C)。流体は、100−500rpmの範囲の第1の回転速 度f1で、流入キャピラリーBを通って第1の流体チャンバー303の中に流れ 込む。正確な値は、プラットフォーム上での構成要素の位置に依存する(図6D および図6E)。実施例えば、深さが0.75mmである注入口301、断面の 寸法が0.25mmx0.5mmであり、回転の中心からの長さが0.5−1c mである流入キャピラリー302の場合、この第1の回転速度f1は、水または 牛乳のどちらの場合にも約250rpmに等しい。流体はさらに、毛管チャンネ ル305に入り、第2の流体チャンバー307との毛管接合点で停止する。回転 が続くにつれて、流体は第1の流体チャンバー303を充填し続け、流出キャピ ラリー304は充填し(図6F)、第1の流体チャンバー303内での流体の高 さが流出キャピラリー304の位置を下回るまで、過剰な流体が流出チャンバー 306を充填する(図6G)。 典型的には100−1000rpmの範囲である、第1の回転速度f1を上回 る第2の回転速度f2では、チャンネル305と第2の流体チャンバー307の 間の毛管接合点が乗り越えられ、第1の流体チャンバー303内 に残っている流体が第2の流体チャンバー307に送達される(図6Hおよび図 6I)。実施例えば、断面の寸法が0.25mmx0.5mmであり、回転の中 心からの長さが2.5−3.3mmであるチャンネル305の場合、この第2の 回転速度は、水または牛乳のどちらの場合にも280rpmに等しい。 代替実施態様においては、捨てバルブ314が、チャンネル305と第2の流 体チャンバー308の接合点に配置され、その捨てバルブは、流体がチャンネル 305を通って第2の流体チャンバー308の中に流れ込むことができるように 解放される。このような実施態様においては、流体の流れはf1またはf2どちら かの回転速度で達成することができる。 図5に図示されている位置309でキャピラリー308と一列をなしている捨 てバルブ313を備える実施態様において、捨てバルブを開放すると、第3の流 体チャンバー310の中に流体が流れ込む。捨てバルブは、前述されたように、 好ましくは、流体チャンネルから取り除くことができる代用可能な材料から作ら れている。好適な実施態様においては、前記捨てバルブはワックス弁であり、加 熱したり、赤外線照明を含む多岐に渡る加熱手段のいずれかを使用して、最も好 ましくは、後述されるようにプラットフォーム表面上にまたはその中に埋め込ま れている加熱素子を活性化することにより流体チャンネルから取り除かれる。前 記実施熊様においては、流 体の流れは、捨てバルブが取り除かれている回転速度f2で達成される。 ここに説明されているような抗生作用アレイを備え、位置310に捨てバルブ を具備していない本発明のプラットフォームの実施態様においては、キャピラリ ー309が、流体が、キャピラリー308と第3の流体チャンバー310の間の 接合点にある毛管接合点309に達するまで、好ましくは第2の流体チャンバー 308の充填と同時に充填する。このような実施態様においては、毛管接合点は 、(約0.25mmから約1mmの範囲の)約0.75mmのcm深さとなる。 典型的には>500rpmの範囲である、第2の回転速度f2を上回る第3の回 転速度f3では、第2の流体チャンバー308に入れられている流体が第3の流 体チャンバー310に送達される(図6Hから図6K)。実施例えば、断面寸法 が0.25mmx0.25mmであり、回転の中心からの距離が3.36−3. 7であるキャピラリー309の場合、この第3の回転速度は、水または牛乳のど ちらの場合でも400rpmに等しい。 本発明のプラットフォームのこの実施態様は、任意の2工程分析アッセイに使 用することができる。実施例として前述された抗生作用アッセイを使用する場合 、第2の流体チャンバー308には、カルボキシペプチターゼなどの試薬、およ び実施例えばL−lysine−D−alanine−D−alanineなど のその基体が 入れられ、D−Alaを生成するために、そこでインキュベーションが実行され る。残っている試薬は第3の流体チャンバー310に入れられ、発色現像を含む 反応が元の場所で有利に進行し、それによってチャンバー310は読取りチャン バーとなる。クロモゲン生成の範囲は読取りチャンバーで検出され、抗生物質が ない場合に試験されたサンプルとの比較によりサンプル中の抗生物質の存在に関 連付けられる。最も好ましくは、クロモゲン生成の減少とサンプル中の抗生物質 の量を関連付ける標準曲線が作成され、未知の試験サンプル中の抗生物質の量を 求めるために使用される。 本発明は、流体成分をある特定の懸濁から分離するためのミクロ流体工学アレ イも提供する。このような特定の懸濁液の実施例が、赤血球および白血球が血漿 の中で懸濁している血液である。したがって、本発明のミクロ流体工学実施態様 のこの態様は、血液血漿の全血からの分離を使用して示されている。 本発明により提供され、特に脊柱動物の血球および成分を分離するために設計 されているミクロシステムプラットフォームが、図7から図9に示されている。 図7では、1つのアッセイアレイ14のディスク11上での配列が図示されてい る。有利なことに、複数のこのようなアレイを、本発明のミクロシステムプラッ トフォーム、最も好ましくはディスク上に配列し、多目的または多重アッセイプ ラットフォームを実現することができる。 血液分離アレイの構成要素は、図8にさらに詳細に図示されている。図7と図 8の比較により、プラットフォーム11の中心が図8の上部にあり、プラットフ ォームの横方向の広がりが、曲線で示されている図8の底部にあることが理解さ れるだろう。本発明のプラットフォームディスク上の血液分離アレイの回転は、 一貫した特定の方向での回転が好適なが、どちらの方向であってもよい。本発明 のプラットフォームのディスク実施態様は、機械加工されたアクリル樹脂から作 られていた。総合的なディスク寸法は、約6cmの外側半径および約0.75c mの内側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のスピンドルの上に取り付 けられている。ディスクの厚さは約0.9mmから約1.5mmの範囲であった 。作業流体体積は約1−50μLであった。 血液分離アレイの構成要素は以下の通りである。プラットフォーム表面で、約 0.1mmから約5mmの深さとなり、横方向寸法が約0.1から2cmである 注入口401がプラットフォーム上に構築され、約5から約50μLという体積 を収容するように設計されている。この注入口は、断面直径が約0.02mmか ら1mmであり、深さが約0.5から1mmである流入キャピラリー402に流 体接続している。この流入キャピラリーの全長は、約1から約15μLという総 体積を入れるのに十分であった。流入キャピラリー402は、さらに、約0.1 mmから約2mmという断面直径、約0.25mmか ら約1mmという深さ、および10から約20μLという総体積を入れるのに十 分な長さとなる分離管403に流体接続している。この分離管も、流出チャンバ ー404への通路411と流体接続している。通路411は、約0.55mmか ら約2mmの範囲の断面直径、約0.25mmから約1mmの深さ、および約0 .5mmから約5mmの長さとなる。流出チャンバー404は、約0.25−1 mmの深さとなる。 小さいキャピラリー出口406も、約0.05mmから約0.25mmという 断面直径、約0.025mmから約0.125mmという深さ、および約0.2 5mmから約5mmという長さとなる分離チャンバー403と流体接続している 。このキャピラリーは、分離管403との挿入点より、回転の軸に、半径方向で より近接する方向を横切るように配列される。この小さいキャピラリー406は 、半径方向でデカントチャンバー405まで伸びるキャピラリー408と流体接 続し、毛管接合点407で終わる。捨てバルブ413は、毛管接合点との接合点 にある小さいキャピラリー406に配置される。キャピラリー408は、約0. 05mmから約1mmという範囲の断面直径、約0.05mmから約1mmとい う深さ、および約1mmから約100mmという長さとなる。このキャピラリー は、毛管接合点407とデカントチャンバー405の間で半径方向に外向きにの 方向で配列される。通路411は、小さいキャピラリー406の 挿入点よりも、回転の軸にはるかに近接するように分離管403上に配置される 。 約0.02mmから約1mmという寸法となる空気押しのけチャンネル409 は、プラットフォーム上での流体移動により排出された空気の通気を可能にする 。深さが約0.75mmである毛管接合部410が、空気チャンネル内に存在し 、空気チャンネル内への流体の流れを妨げる。 このプラットフォームの使用は、全血から血漿を分離するための図9Aから図 9Hに示されている。(流体の1−150μLという範囲の)不正確な量の血液 が注入口401に適用される(図9A)。血液は、毛管作用により流入キャピラ リー402に入り、流入キャピラリー402と分離チャンバー403の間の毛管 接合点で停止する(図9Bおよび図9C)。100−300rpm(正確な値は プラットフォーム上の構成要素の位置に依存している)という範囲の第1の回転 速度f1で、血液は流入キャピラリー402から分離チャンバー403n中に流 れ込む(図9D)。血液は通路411の位置に到達するまで分離管403を充填 し続け、その結果、過剰な血液は、通路411を通って流出チャンバー404の 中に流れ込む(図4Eおよび図4F)。有利なことに、小さいチャンネル406 は、血液が小さいチャンネル406を超えて分離管403の中に流れ込むにつれ て、血液がチャンネルの中に運ばれるのを防ぐ寸法となってい る。 図9Fに図示されているように、第1の0以外の回転速度f1での十分な時間 の回転の後に、過剰な血液は流出チャンバー404に移され、分離管403は、 血漿411の位置まで血液で満たされる。典型的には1000−5000rpm という範囲の、第1の回転速度f1を上回る第2の回転速度f2での回転、血液成 分は赤血球、白血球(つまり、“軟膜”)および血漿留分に分離される(図9G )。小さい毛管406の有利な寸法のため、毛管接合点407で停止される、キ ャピラリー406を通る血漿留分の流体流れが可能になる。流体の流れが、典型 的には>1000−5000rpmという範囲の、第2の回転速度f2を上回る 第3の回転速度f3での回転によって毛管障壁407を乗り越えた結果、血漿が デカントチャンバー405の中へ流れ込む(図9H)。 流体分離プラットフォームの代替実施態様も本発明により提供され、再び血漿 の全血からの分離により示されている。血液分離ミクロ流体工学アレイのこの実 施態様は、図10から図12に示されている。前記のように、図10では、1つ の分離アレイ15のディスク11上での配列が示され、有利なことに、複数のこ のようなアレイを、本発明のミクロシステムプラットフォーム、最も好ましくは ディスク上に配列し、多目的または多重アッセイプラットフォームを実現できる ことが理解されるだろう。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、 機械加工されたアクリル樹脂から作られていた。総合的なディスク寸法は、約6 cmという外側半径および約0.75cmという内側半径を含み、そこではディ スクは回転式装置のスピンドル上に取り付けられる。ディスクの厚さは、約0. 9mmから約1.5mmの範囲であった。作業流体体積は約5−50μLであっ た。 この分離アレイの構成要素は、以下の通りである。深さがプラットフォーム表 面で約0.1mmから約1mmとなり、横方向寸法が約0.1cmから約2cm である注入口501が、プラットフォーム上に構築され、約5から約50μLと いう体積を収容するように設計されている。この注入口は計量キャピラリー50 2の第1のアレイと計量キャピラリー503の第2のアレイと流体接続し、そこ ではキャピラリーの各々が約0.02mmから約1mmという断面直径となる。 第2の計量キャピラリーアレイ503の全長は、第1の計量キャピラリーアレイ 502の全長より長い。第1の計量キャピラリーアレイ502は、プラットフォ ーム表面で、半径方向に約0.1mmから約5mmの範囲となり、第1の計量キ ャピラリーアレイ502の深さを上回る深さとなるバラスチャンバー507と流 体接続し、そこでは第1の計量キャピラリーアレイ502がアレイとバラスチャ ンバーの間の毛細接合点となる。第2のキャピラリーアレイ503は、毛管接合 点506と流体接続している。 また、注入口は、断面直径が約0.02mmから約1 mmとなり、基部に近い端部が注入口501に関して丸みを付けられている流出 キャピラリー504と流体接続するように構築されている。流出キャピラリーは 、プラットフォーム表面で約0.1mmから約5mmの、流出キャピラリー50 4の深さより大きい深さとなる流出チャンバー505と流体接続している。流出 チャンバーおよび流体チャンバーの各々も、514などの、約0.1mmから約 1mmの範囲の寸法となり、プラットフォーム上で空気の移動によって排出され る空気の通気を可能にする空気口または空気チャンネルと接続している深さが。 約0.75mmである毛管接合点516が空気チャンネル内に存在し、空気チャ ンネルの中への流体の流れを妨げる。 注入口501は、回転の中心から0.5cmから20cmのところのプラット フォームに配置される。計量キャピラリーアレイ502は、約0.6cmから約 10cm、、注入口501から伸びる。計量キャピラリーアレイ503は、約0 .5cmから約10cm、注入口501から伸びる。計量キャピラリーアレイ5 03の全長は、計量キャピラリーアレイ502より少なくとも約20%長く、流 出キャピラリー504の全長の範囲は、第1の計量キャピラリーアレイ502ま たは第2の計量キャピラリーアレイ503のどちらかの全長の範囲を少なくとも 約20%上回る。バラスチャンバー507の位置は、回転の中心から約1cmか ら約10cmであり、毛管接 合点506の位置は、回転の中心から約1.5cmから15cmであり、したが って、流出チャンバー505の位置は、回転の軸から約2.5から約20cmの ところである。 バラスチャンバー507は、流出キャピラリー504を通る注入口501から 流出チャンバー505への過剰血液流出を含む流体の流れを可能とするほど十分 な第1の0以外の回転速度f1での第1の計量キャピラリーアレイ502からの 流体の流れを妨げる毛管障壁としての機能を果たす。毛管接合点506は、流出 キャピラリー504を通る注入口501から流出チャンバー505への過剰血液 の流出を含む流体の流れを可能にするほど十分な前記第1の0以外の回転速度f1 での第2の計量キャピラリーアレイ503からの流体の流れを妨げる毛管障壁 である。これらの毛管境界は、第2の回転速度f2(この場合f2>f1である) で乗り越えられるように構築されている。 バラスチャンバー508は、約0.02mmから約1mmの深さで、約0.0 2mmから約1mmの断面直径となり、約0.1cmから約5cm伸びているキ ャピラリー510に流体接続している。キャピラリー510は、毛管接合点51 1に接続している。代わりに、キャピラリー510は、捨てバルブ515と接続 している。後述されるような捨てバルブは、好ましくは流体チャンネルから取り 除くことができる代用可能な材料から作られる。 好適な実施態様においては、前記捨てバルブはワックス弁であり、加熱によって 、赤外線照明を含む多岐に渡る加熱手段のいずれかを使用することによって、お よびプラットフォーム表面上またはその中に埋め込まれている加熱素子の活性化 により流体チャンネルから取り除かれる。前記実施態様においては、流体の流れ は、捨てバルブが取り除かれ、回転速度f2で達成される。捨てバルブ515ま たは毛管接合点511は、さらに、約0.1mmから約1mmの深さで、約0. 1mmから約1mmの断面直径となるチャンネル512と流体接続している。チ ャンネル512は、約0.1cmから約20cm伸び、回転の軸から最も末端の 点にある分離チャンバー509と流体接続する。 第2の計量キャピラリーアレイ503は、回転速度f2>f1で乗り越えられる 、毛管接合点506と流体接続している。毛管接合点506は、さらに、分離チ ャンバー509にさらに流体接続しているチャンネル508に流体接続している 。チャンネル508は、約0.02mmから約1mmの深さとなり、約0.02 mmから約1mmという断面直径となる。チャンネル508は、約0.2cmか ら約10cm伸びる。分離チャンバー509は約0.02mmから約5mmの深 さで、約1mmから約20mmの範囲の断面寸法となり、回転の中心から約10 mmから約100mmのところに配置されている。 分離チャンバー509は、チャンバーの最も軸近端範 囲近くの点でデカントチャンネル517と流体接続している。デカントチャンネ ル517は、約0.02mmから約1mmの深さで、約0.2mmから約1mm の範囲の断面直径となる。デカントチャンネル517は、約4.3cmから約5 cm伸び、デカントチャンネル514と流体接続している。デカントチャンバー 514は、約0.2mmから約2mmの深さで、約1mmから約10mmmの断 面直径である。デカントチャンバー514は、回転の中心から約5.2cmに配 置されている。 本発明のミクロ流体工学分離アレイのこの実施態様の使用は、図12Aから図 12Jに示されている。(流体の1−150μLという範囲の)不正確な量の血 液が注入口501に適用される(図12A)。血液は計量キャピラリーアレイ5 02と503の各々に入り、計量キャピラリーアレイ502とバラスチャンバー 507の間、および計量キャピラリー503と毛管接合点506の間で停止する (図12Bおよび図12C)。血液は、流出キャピラリー504にも入り、それ を充たし、流出チャンバー505との毛管接合点で停止する。 100−500rpmという範囲(正確な値は、プラットフォームの構成要素 の位置に依存する)の第1の回転速度f1では、血液は、流出キャピラリー50 4を通って注入口501から流出チャンバー505に流れ込む(図12Dおよび 図12E)。典型的には300−800rpmの範囲の、第1の回転速度f1を 上回る第2の 回転速度f2で、第1の計量キャピラリーアレイ502とバラスチャンバー50 8の間の毛管接合点が乗り越えられ、第1の計量キャピラリーアレイからの血液 がバラスチャンバー508を充たす(図12F)。同様に、第2の回転速度f2 で、毛管接合点502が乗り越えられ、第2の計量キャピラリーアレイ503か らの血液が分離チャンバー509に入る(図12F)。有利なことに、第2の計 量キャピラリーアレイ503内の血液の量は、デカントチャンネル517の挿入 の高さまで分離チャンバー509を充たすには不充分である。 典型的には1000−5000rpmの範囲にある、第2の回転速度f2を上 回る第3の回転速度f3での回転により、分離チャンバー509内の血液成分は 、赤血球、白血球(つまり“軟膜”)、および血漿留分に分離される(図12G および図12H)。血液成分の分離は、プラットフォーム上のその位置のためバ ラスチャンバー507内では達成されず、毛管接合点511または捨てバルブ5 15は第3の回転速度f3で乗り越えられない。有利なことに、分離された血漿 はデカントキャピラリー517まで伸びない。 捨てバルブ517の解放、あるいは第3の回転速度f3を上回り、典型的には 1000−5000rpmの範囲にある第4の回転速度f4での回転により、血 液は、チャンネル512を通って、バラスチャンバー508から、“底部”でま たは分離チャンバーの最も軸末端の範 囲で、分離チャンバー509に流れ込む。これにより、分離チャンバーは、デカ ントチャンネル517の挿入点に等しい点まで充填される(図12I)。血漿は 、バラスチャンバー508に入れられている血液の量に等しい量、デカントチャ ンネル517を通ってデカントチャンバー514へ流れ込む。デカントチャンネ ル517には、有利なことに、分別されていない血液、または全血中に見られる 毛旧の0.1−1%を上回って汚染されている血漿の通過を遅らせる寸法が与え られている。 本発明は、粘度、溶質濃度、または懸濁微粒子の濃度で異なる2つまたは3つ 以上の流体を混合するための混合チャンバーおよび混合チャンバーのアレイも提 供する。本発明の混合チャンバーおよびアレイを備えるミクロ流体工学プラット フォームの第1の実施態様は、等しい量の異なる液体を混合するための図13か ら図15に示されている。図13では、1つのアッセイアレイ15のディスク1 1上の配列が図示されている。有利なことに、複数のこのようなアレイを、本発 明のミクロシステムプラットフォーム、最も好ましくはディスク上に配列し、多 目的または多重アッセイプラットフォームを実現することができる。 混合アレイの構成要素は、図4にさらに詳細に図示されている。図13と図1 4を比較することによって、プラットフォーム11の中心が図14の上部にあり 、プラットフォームの端縁または横方向の広がりが、曲線で示 されている図14の底部にあるきおとがり介されるだろう。混合アレイの本発明 のプラットフォームディスク上での回転は、一貫した特定の方向の回転が好適な が、どちらの方向でもよい。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、 機械加工されたアクリル樹脂から作られていた。総合的なディスク寸法は、約6 cmの外側半径および約0.75cmの内側半径を含み、そこではディスクは回 転式装置のスピンドルの上に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9m mから約1.5mmの範囲であった。作業流体量は約50μLであった。 混合アレイの構成要素は、以下の通りである。プラットフォーム表面で約0. 1mmから約1mmという範囲の深さとなり、約1cmから約5cmという横方 向の寸法となる注入口601がプラットフォーム上に構築され、約5−50μL という体積を収容するように設計されている。各注入口は、約0.1mmから約 0.5mmという矩形断面直径となり、基部に近い端部が注入口601に関して 丸みがつけられている計量キャピラリー602の組にされたアレイの1つと流体 接続している。各計量キャピラリーアレイの全長は、約25μLという総体積を 入れるのに十分であった。計量キャピラリー602は、プラットフォーム表面で 、計量キャピラリー602の深さを上回る約0.25mmから約1mmとなる曲 線状の毛管障壁603に流体接続している。毛管障壁および混合アレイのその他 の流体構成要素も、約0.25mmか ら約1mmの範囲の寸法となり、害プラットフォーム上での流体移動により排出 された空気の通気を可能にする空気チャンネル608と接続している。さらに、 深さが約0.75mmである毛管接合点609が空気チャンネル内に存在し、流 体の空気チャンネルへの逆流を妨げる。 毛管障壁603は、狭いキャピラリーチャンネル604によって、さらに混合 流体受入れチャンバー606に接続しているチャンネル610に流体接続してい る混合チャンバー605に流体接続される。代わりに、キャピラリー604は捨 てバルブ612を備える。本発明のこの実施態様で使用されている犠牲便は後述 される通りである。キャピラリーチャンネル604は、深さが約0.1mmから 約1mmの範囲であり、約0.1mmから約1mmの断面直径となる。キャピラ リーチャンネル610は、約0.2cmから約30cm伸びる。有利な実施態様 においては、混合チャンバー605は、キャピラリーチャンネル604の挿入点 およびキャピラリーチャンネル610の挿入点が、混合チャンバーの向かい合う 端部で相殺されるように構築されている。その結果、キャピラリーチャンネル6 04を通って流れている流体は、流体の流れがキャピラリーチャンネル610を 通って進む前に、混合チャンバー605の反対側の壁に強制的に遭遇させられる 。この結果、目に見えるほど混合されていない第1の計量チャンネルと第2の計 量チャンネルからの流体の結合した流れによって引き起こされている混 合された層流流体ストリームで乱れが、キャピラリーチャンネル604内で生じ る。混合チャンバー605の構造により生じる乱れは、層流を混乱させるのに十 分であり、キャピラリーチャンネル610を通る混合流体受入れチャンバー60 6の中へ流体が連続して流れ込む前にチャンバー内で流体の混合を引き起こす。 代わりに、キャピラリー604と610の位置は、混合チャンバー605内の任 意の便利な位置とすることができ、そこでは流体の流れのコリオリの力が層流を 混乱させるのに十分であり、効率的な混合につながる乱れを提供する。 混合流体受入れチャンバー606は、約0.1mmから約5mmの深さで、約 1mmから約20mmの断面直径となり、回転の中心から約1cmから約30c mに配置されている。 (1−150μLという範囲にある)等しい量の流体を混合するための本発明 のこの実施態様の使用は、図15Aから図15Dに示されている。混合される等 しい量の各流体が、注入口601に適用される(図15A)。流体は計量キャピ ラリーアレイ602の各々に入り、毛管障壁603で停止する。 50−500rpmという範囲(正確な値は、プラットフォーム上の構成要素 の位置に依存する)の第1の回転速度f1では、各キャピラリーアレイからの流 体が毛管障壁603に流れ込み、それを充たす(図15B)。捨てバルブ612 を備えている実施態様においては、弁 が、チャンネル604の中への流体流れを妨げる。それ以外の場合、流体の流れ は回転速度f1でチャンネル604の中に進む。捨てバルブ612が解放される と、流体の流れは、チャンネル604を通って毛管接合点603から混合チャン バー605の中に進む(図15C)。混合チャンバー605内の流体の流れは、 おもに層流である毛管障壁603またはキャピラリー604を通る流体の流れと 対照的に荒れており、その結果、混合はもに混合チャンバー605内で発生する 。流体の流れは、チャンネル610を通って進み、混合流体溶液は混合流体受入 れチャンバー606の中に排出される(図15D)。 本発明は、等しくない量の流体を混合するための混合アレイも提供する。本発 明により実現され、特に等しくない量の異なる液体サンプルの混合を実行するた めに設計されているミクロシステムプラットフォームのこのような追加実施態様 の一実施例は、図19から図21に示されている。図19では、1つのアッセイ アレイ17のディスク11上での配列が図示されている。有利なことに、複数の このようなアレイを、本発明のミクロシステムプラットフォーム、最も好ましく はディスク上で配列し、多目的または多重アッセイプラットフォームを実現する ことができる。 混合アレイの構成要素は、図20にさらに詳細に図示されている。図19と図 20を比較することにより、プラットフォーム11の中心が図20の上部にあり 、プラ ットフォームの端縁または横方向の広がりが、曲線により示されている図20の 底部にあることが理解されるだろう。本発明のプラットフォームディスク上での 混合アレイの回転は、一貫した特定の方向での回転が好適ながどちらの方向でも よい。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、機械加工されたアクリ ル樹脂から作られている。総合的なディスク寸法は、約6cmという外側半径お よび約0.75cmという内側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のス ピンドルの上に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9mmから約1. 5mmの範囲であった。作業流体体積は約2−200μLであった。 この混合アレイの構成要素は以下の通りである。各々に混合される1組の流体 の1つが入っている流体リザーバー701と702は、プラットフォーム表面で 約0.1mmから約5mmという範囲の深さとなり、約0.2cmから約10c mという横方向寸法となるプラットフォーム上に構築されている。この実施態様 においては、流体リザーバー7−1は、約1から約50μLという体積を収容す るように設計され、流体リザーバー702は約1から約500μLという範囲の 体積を収容するように設計されており、そこでは流体リザーバー702の体積が 、流体リザーバー701の体積より少ない。特に、およびさらに、流体リザーバ ー内の流体の粘度は変わる可能性があるため、混合は中間粘度の混合流体を作り 出 す。また、この実施態様においては、懸濁微粒子の溶質の濃度は流体間で異なる 可能性がある。各流体リザーバーは、キャピラリーチャンネル703または70 4から毛管結合705まで流体接続する。各キャピラリーチャンネルは約0.0 2mmから焼く1mmの深さで、約0.1mmから約1mmの範囲の断面直径と なり、約2cmから約100cmのビル。毛管接合点705は、プラットフォー ム表面で、キャピラリー703から704の深さを上回る、約0.02mmから 約1mmの範囲となる深さになる。代わりに、キャピラリー703または704 は、捨てバルブ712を備える。本発明のこの実施態様で使用されている捨てバ ルブは、後述される通りである。前記捨てバルブの使用は、毛管接合点705に 加えて、またはそれの変わりに使用することができる。 混合アレイの流体構成要素は、約0.1mmから約1mmの範囲の寸法となり 、プラットフォーム上の流体の移動により排出された空気の通気を可能にする空 気チャンネル710とも流体接続している。さらに、深さが0.75mmである 毛管接合点711が空気チャンネル内に存在し、流体の空気チャンネルへの逆流 を妨げる。 毛管接合部705は、狭いキャピラリーチャンネル706により、さらに混合 流体受入れチャンバー709に接続しているチャンネル708に流体接続してい る混合チャンバー707に流体接続している。代わりに、キャピラリー706は 、後述されるように捨てバルブ712 を備える。キャピラリーチャンネル706は約0.1mmから約1mmの範囲と なり、約0.1mmから約1mmの断面直径となり、約0.2mmから約30c m伸びる。混合チャンバー707は、約0.1mmから約1mmの深さで、約0 .1mmから約1mmの範囲の断面直径となり、回転の中心から約0.2cmか ら約30cmに配置される。キャピラリーチャンネル708は約0.1mmから 約1mmの範囲となり、約1mmから約20mmの範囲の断面直径となり、約0 .2cmから約30cm伸びる。キャピラリーチャンネル706およびキャピラ リーチャンネル708は、有利なことに、前述されたように、混合チャンバーと のその接続で相殺されるか、あるいは混合を生じさせるためのコリオリの力に依 存しているそれらの実施態様のための混合チャンバー内の任意の便利な位置に配 置される。 キャピラリー708は、混合流体受入れチャンバー709と流体接続している 。混合流体受入れチャンバー709は約0.1mmから約1mmで、約1mmか ら約20mmの断面直径となり、回転の中心から約1cmから約30cmに配置 されている。 本発明のミクロ流体工学構成要素のこの実施態様の使用は、図21Aから図2 1Eに示されている。混合される流体の各々の(流体の1−150μLという範 囲の)量が、流体リザーバー701と702に適用される(図21A)。流体は キャピラリー703と704の各々に 入り、毛管接合点705で停止する。代わりに、本発明のプラットフォームは、 すでに流体リザーバー701と702の中に混合される流体が入れられて、実現 される。これらの実施態様では、捨てバルブ712がキャピラリー703と70 4の中に設けられ、使用前の流体の蒸発、濡れ、またはリザーバーからの漏れを 妨げることが好適な。 100−1000rpmという範囲(正確な値は、プラットフォーム上の構成 要素の位置に依存する)の第1の回転速度f1で、各キャピラリーからの流体が 毛管接合点605を過ぎて、混合チャンバー707を通って流れる(図21Bお よび図21C)。捨てバルブ712を備えている実施態様においては、弁は、チ ャンネル703と704の中への流体の流れを妨げる。捨てバルブ712が解放 されると、流体の流れは、チャンネル706を通って毛管接合点705から混合 チャンバー707の中へ進む(図21C)。混合チャンバー707内での流体の 流れは、おもに層流である、毛管障壁705またはチャンネル706を通る流体 の流れとは対照的に荒れており、その結果、おもに混合チャンバー707内で混 合が発生する。流体の流れは、チャンネル708を通って進み、混合流体溶液は 、混合流体受入れチャンバー709の中に排出される(図21Dおよび図21E )。 本発明の混合チャンバーの別の実施態様においては、粘度、溶質濃度または懸 濁微粒子の濃度で異なる2つま たは3つ以上の液体の勾配を形成することができるプラットフォームが具備され ている。本発明により実現され、特に異なる量の液体サンプルの混合を実行し、 2つの流体が異なる種の濃度の勾配を形成するために設計されているミクロシス テムプラットフォームのこのような追加実施態様は、図22から図24に示され ている。図2では、1つのアッセイアレイ18のディスク11上での配列が図示 されている。有利なことに、複数のこのようなアレイを、本発明のミクロシステ ムプラットフォーム、最も好ましくはディスク上に配列し、多目的または多重ア ッセイプラットフォームを実現することができる。 混合アレイの構成要素は、図23に詳細に図示されている。図22と図23を 比較することにより、プラットフォーム11の中心が図23の上部にあり、プラ ットフォームの端縁または横方向の広がりが、曲線により示されている図23の 底部にあることが理解されるだろう。混合アレイの本発明のプラットフォームデ ィスク上での回転は、一貫した特定の方向での回転が好適ながどちらの方向でも よい。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、機械加工されたアクリ ル樹脂から作られている。総合的なディスク寸法は、約6cmという外側半径お よび約0.75cmという内側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のス ピンドル上に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9mmから約1.5 mmの範囲であった。作業流体体積は約40μLであった。 混合アレイの構成要素は以下の通りである。各々に混合される1組の液体の一 方が入れられている流体リザーバー801と802が、プラットフォーム方面で 約0.1mmから約5mmの深さとなり、約1cmから約10cmの範囲の横方 向の寸法となるプラットフォーム上に構築される。流体リザーバー801は、約 1から約500μLの体積を収容するように設計され、流体リザーバー802は 、約1から約500μLという体積を収容するように設計されており、そこでは 流体リザーバー802の形状が流体リザーバー801の形状と異なる。特に、お よび加えて、流体リザーバー801と802は、(リザーバーないの各店での流 体の断面面積に関連している)圧力“ヘッド”のために、2つのリザーバー内で の流体出力の速度が、ある特定の回転速度でのリザーバーで異なるように、リザ ーバーの1つからの混合物中の流体の割合が回転の始まりで最大となり、リザー バーからの流体が回転の最後に間善意混合されると最小となり、このようにして 勾配を形成するように形作られている。本発明のこの態様に従って生じる勾配は 、塩化ナトリウムおよび塩化セシウムまたは硫酸塩勾配を含む塩勾配、スクロー ス、FicollやHypaqueのような合成重合体勾配などの低分子重量種 の勾配、あるいは薬物、毒素、酵素基体、またはその他の重要な小分子の勾配か ら成り立つことがある。 各流体リザーバーは、毛管接合点805まで、キャピ ラリーチャンネル803または804と流体接続している。各キャピラリーチャ ンネルは、深さが約0.1mmから約1mmの範囲で、約0.1mmから約1m mの断面直径となり、約2cmから約100cm伸びる。毛管接合点805は、 プラットフォーム表面で、キャピラリー803から804の深さを上回る約0. 1mmから約1mmの深さとなる。代わりに、キャピラリー803または804 は、後述されるように、捨てバルブ812を備える。前記捨てバルブの使用は、 毛管接合点805に加えて、またはその代わりに使用することができる。 混合アレイの流体構成要素は、約0.1mmから約1mmの寸法となり、プラ ットフォーム上の流体の移動により排出された空気の通気を可能とする空気チャ ンネル810とも接続している。さらに、深さが0.75mmである毛管接合点 811が空気チャンネル内に存在し、空気チャンネルへの流体の逆流を妨げる。 毛管接合部805は、さらに混合流体受入れチャンバー809と接続している チャンネル808と流体接続している混合チャンバー807に、狭いキャピラリ ーチャンネル806により流体接続している。代わりに、キャピラリー806は 捨てバルブ812を備える。キャピラリーチャンネル806は、約0.1mmか ら約1mmであり、約0.1mmから約1mmの断面直径となり、約0.2cm から約30cm伸びる。混合チャンバー807は、約0.1mmから約1mmで あり、約0.1mm から約1mmの断面直径となり、回転の中心から約0.2cmから約30cmに 配置されている。キャピラリーチャンネル808は、約0.1mmから約1mm であり、約1mmから約20mmの断面直径となり、約0.2cmから約30c m伸びる。キャピラリーチャンネル806およびキャピラリーチャンネル808 は、有利なことに、前述されたように、混合チャンバーとのその接続で相殺され るか、あるいは混合を生じさせるためのコリオリ力に頼っているそれらの実施態 様のための混合チャンバー内の任意の便利な位置に配置される。 キャピラリー808は、混合流体受入れチャンバー809に流体接続している 。混合流体受入れチャンバー809は、深さが(約0.1mmから約1mmの範 囲の)約0.75mmで、(約1mmから約20mmの範囲の)約5mmという 断面直径となり、回転の中心から約1cmから約30cmに配置されている。 ここに説明されているように勾配を生じさせるためのこのミクロ流体工学プラ ットフォームの使用は、図24Aから図24Eに示されている。混合される流体 の各々の(流体の1−150μLという範囲の)量が、流体リザーバー801と 802に適用される(図24A)。流体は、キャピラリー803と804の各々 に入り、毛管接合点805で停止する。代わりに、本発明のプラットフォームは 、すでに流体リザーバー801と802の中に混合される液体が入れられて、実 現される。これらの 実施態様においては、捨てバルブ812がキャピラリー803と804の中に設 けられ、使用の前に、蒸発、濡れまたはリザーバーからの流体の漏れを妨げるこ とが好適な。 100−1000rpmという範囲(正確な値は、プラットフォーム上の構成 要素の位置に依存する)の第1の回転速度f1で、各キャピラリーからの流体は 毛管接合点805を過ぎて、混合チャンバー807を通って流れる(図24Bお よび図24C)。捨てバルブ812を備えている実施態様においては、弁が、チ ャンネル803と804の中への流体の流れを妨げる。捨てバルブ812が解放 されると、流体の流れは、チャンネル806を通る毛管接合点805から混合チ ャンバー807の中に進む(図24D)。混合チャンバー807内の流体の流れ は、おもに層流である、毛管障壁805またはチャンネル806を通る流体の流 れとは対照的に荒れており、その結果混合はおもに混合チャンバー807内で発 生する。流体の流れは、チャンネル808を通って進み、混合流体溶液は、混合 流体受入れチャンバー809の中に排出される(図24Dおよび図24E)。 ここに説明されている実施態様に加えて、本発明は、直列で互いに流体接続さ れている複数の混合チャンバーを備えているミクロ流体工学アレイも実現する。 このような配列は図28に示されている。特に、図28に図示されているような 混合カスケードは、量の少ない高い粘 度の液体を量が多い低い粘度の液体と混合するなどの、劇的に異なる量または粘 度の液体を混合するために有効である。これらの実施態様においては、混合アレ イは、各混合チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心により近接している 位置から放射状に伸びている入口キャピラリー、および混合チャンバーより回転 の中心により遠方の位置に放射状に伸びている出口キャピラリーを有している、 プラットフォーム表面を横切って放射状に配列されている複数の混合チャンバー を備える。このアレイの有利な実施態様においては、キャピラリーは、混合チャ ンバー内のそれらの位置が互いに相殺されるように混合チャンバーと接続してお り、そこでは、入口キャピラリーからの流体の流れが、出口キャピラリーによっ て占められている位置以外の位置にある混合チャンバーの壁に衝突し、それによ って流体を混合する混合チャンバー内の乱れた流れが生じる。代わりに、キャピ ラリーは任意の便利な位置で混合チャンバー内に配置することができ、コリオリ の力が、混合を助長するために頼られなければならない。どちらの型のアレイに おいても、第1の混合チャンバーの入口キャピラリーは、流体リザーバーと(直 接または毛管接合点を介して)流体接続しており、アレイ内の他方の混合チャン バーの入口キャピラリーは、回転の中心にすぐ近接する混合チャンバーの出口チ ャンネルである。同様に、各混合チャンバーの出口キャピラリーは、回転の中心 にすぐによい遠方の混合チャ ンバーの入口キャピラリーであり、そこでは、回転の中心から最も遠方に配置さ れている混合チャンバーの出口キャピラリーが混合流体受入れチャンバーに流体 接続されている。したがって、流体は、回転の中心からいっそう遠方に配列され ている複数の混合チャンバー内で繰り返し混合され、混合流体の体積を終了する ほど十分な体積のリザーバーまたはチャンバーで終わる。これらのアレイのキャ ピラリー、流体リザーバー、混合チャンバー、および混合流体受入れチャンバー の寸法は、前述される通りである。 図28も、本発明の混合アレイの別の実施態様を示している。前述された勾配 形成実施態様といっしょに使用されているこの実施態様においては、勾配チャン バーと呼ばれている特殊化混合流体受入れチャンバーが設けられている。この受 入れチャンバーの1つの実施態様が図28に示されている。このチャンバーは、 勾配流体ストリームがチャンバーの個々のコンパートメントの中に等分できるよ うにし、そこでは、勾配の濃度は、勾配チャンバー入口キャピラリーからの距離 が増すに従い減少する。勾配が、分析物、薬物、毒素、または試験されるその他 の種の減少する濃度を構成する場合、チャンバーを各コンパートメントに検出手 段を具備するように修正することができ、その結果、勾配の変化する成分の濃度 影響を求めることができる。 本発明のミクロ流体工学プラットフォームの別の実施 態様においては、特殊結合(アッセイを実行するために特に設計されているミク ロシステムプラットフォームが実現される。これらの実施態様は、図25から図 27に示されている免疫学的検定を使用して実施例示されている。図25では、 1つのアッセイアレイ19のディスク11上での配列が図示されている。有利な ことに、複数のこのようなアレイを、本発明のミクロシステムプラットフォーム 、最も好ましくはディスク上に配列し、多目的または多重アッセイプラットフォ ームを実現することができる。 混合アレイの構成要素は、図26にさらに詳細に図示されている。図25と図 26を比較することによって、プラットフォーム11の中心が図26の上部にあ り、プラットフォームの縁端または横方向の広がりが、曲線で示されている図2 6の底部にあることが理解されるだろう。混合アレイの本発明のプラットフォー ムディスク上での回転は、一貫した特定の方向での回転が好適なが、どちらの方 向でもよい。本発明のプラットフォームの得リスク実施態様は、機械加工された アクリル樹脂から作られていた。総合的なディスク寸法は、約6cmという外側 半径および約0.75cmという内側半径を含み、そこではディスクは回転式装 置のスピンドルの上に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9mmから 約1.5mmの範囲であった。作業流体体積は約10−100μLであった。 本発明のプラットフォームのこの実施態様においては、特殊結合試薬を含むイ ンキュベーションチャンバーが具備されている。本発明の目的のため、 “特殊 結合試薬”という用語は、約10-4と10-15Mの間の結合親和力定数を特殊分 子結合相互作用に提供する、その組の間に特殊結合親和力を有している生体分子 を包含することが意図される。特殊結合試薬のこのような組の実施例は、ant isera、多クローン性抗体、および最も好ましくは単クローン性抗体、細胞 表面レセプタを含むレセプタと配位子、ICAM−IとICAM−IIを含むi ntegrinsと接着たんぱく質、フィトヘマグルチニンを含むカルボヒドラ ーゼとレクチンを含む抗原および抗体を含むが、それらに限定されない。本発明 により実現されるように、特殊結合組の第1のメンバーを含む特殊結合試薬が、 チャンバー内に入れられ、チャンバーへの流体または流体サンプルの付加時に再 構成され、つまりラテックスやその他のビードなどのサポート媒体上、またはゲ ルまたはその他のサポート媒体の中に備えられている乾燥または凍結乾燥されて いる試薬のように、チャンバーの表面のコーティングとして、インキュベーショ ンチャンバー内に提供される。特殊結合組の前記第1のメンバーは、分析物、実 施例えば、同種抗原、レセプタ、または接着たんぱく質を表している、あるいは 特定のレクチンに特殊な細胞表面でカルボヒドラーゼ部分を有している細胞の存 在を検出するように設計、あるいは 意図されている。前記特殊結合試薬は、インクジェット印刷、コンピュータ位置 決定済みシリンジ、マイクロエッチング、およびフォトリソグラフィー、スクリ ーンおよびエアブラシ印刷方法、溶液コーティング、浸漬を含むミクロリソグラ フィー(microlithographic)方法、ならびに従来のmicr otitre−well技法を含む、任意の適切な手段を使用して試薬を表面に 付着することによりプラットフォームのインキュベーションチャンバーに適用さ れる。前記特殊結合試薬を適用する際、検出チャンバーの表面は、表面または検 出チャンバー上の一定の領域が前記特殊結合試薬により処理され、それ以外は認 識できるように処理されない、二次元アレイまたはパターンを提供するように処 理することができる。 特殊結合アッセイアレイの構成要素は以下の通りである。プラットフォーム表 面で約0.1mmから約1mmの範囲の深さとなり、約0.1cmから約2cm という横方向寸法となる注入口901が、プラットフォーム上に構築され、約2 μLから100μLという体積を収容するように設計されている。この注入口は 、約0.1mmから約1mmという断面直径となり、約0.25mmから約1m mという深さとなる計量キャピラリー902と流体接続している。この計量キャ ピラリーの全長は、約2から約100μLという総体積を入れるのに十分であっ た。計量キャピラリー902は、毛管接合点904 と流体接続している。 また、注入口は、約0.1mmから約1mmという断面直径となり、基部に近 い端部が注入口901に関して丸みをつけられている流出キャピラリー903と 流体接続するように構築されている。流出キャピラリーは、プラットフォーム表 面で、流出キャピラリー903の深さを上回る約0.1mmから約1mmという 深さとなる流出チャンバー905と流体接続している。流出チャンバーと流体チ ャンバーのそれぞれも、約0.1mmから約1mmという寸法となり、プラット フォーム上で流体の移動により排出された空気の通気を可能にする、523など の空気口または空気チャンネルと接続している。深さが約0.75mmである毛 管接合点524はが空気チャンネルの中に存在し、空気チャンネルの中への流体 の流れを妨げる。 注入口901は、回転の中心から1cmから20cmのプラットフォーム上に 配置される。計量キャピラリー902は、約1cmから約5cm、注入口901 から伸びる。流出キャピラリー903の全長の範囲は、計量キャピラリー902 より20%長い。流出キャピラリー905の位置は、回転の中心から約1cmか ら約20cmで、毛管接合点904の位置は回転の中心から約1cmから約20 cmである。 毛管接合点904は、代わりにインキュベーションチャンバー910と流体接 続しているキャピラリーチャン ネル906と流体接続している。キャピラリーチャンネル906は、約0.1m mから約1mmという断面直径となり、毛管接合点から約0.2cmから約10 cm伸びる。低音放置チャンバー910は、プラットフォーム表面で、キャピラ リーチャンネル906の深さを上回る約0.1mmから約1mmの範囲の深さと なる。また、キャピラリーチャンネル906は、毛管接合点907を通ってチャ ンネル909と流体接続している。毛管接合点907は、接合点を通って流体が 後方に流れるのを妨げるように構築されている。チャンネル909は、約0.1 mmから約1mmという断面直径となり、毛管接合点から約0.2cmから約5 cm伸びる。毛管接合点907は、プラットフォーム表面で、チャンネル909 またはキャピラリーチャンネル906の深さを上回る、約0.1mmから約1m mという深さである。インキュベーションチャンバー901も特殊結合種、最も 好ましくは、サンプルの成分に特殊な抗体を含む。この種は、有利なことに、チ ャンバーの表面のコーティングとしてインキュベーションチャンバー910内に 入れられるか、あるいはビーズやチャンバー内のそれ以外のキャリヤに、または チャンバーの機能的にされている内側表面に、またはそれ以外の場合前述された ように付着される。 毛管接合点907は、さらに、プラットフォーム表面で約0.1mmから約1 mmの深さとなり、回転の軸から約10mmから約200mmの距離で配置され ている 洗浄緩衝剤リザーバー516と流体接続している。 毛管接合点907は、さらに、チャンネル926とさらに流体せず即し、試薬 リザーバー917と流体接続している毛管接合点914と流体接続している。試 薬キャピラリー920は、約0.1mmから約1mmという断面直径となり、試 薬リザーバー917から約0.2cmから約20cm伸びる。毛管接合点914 は、プラットフォーム表面で約0.1mmから約1mmの範囲の深さとなり、回 転の軸から約10mmから約200mmの距離で配置される。試薬キャピラリー 926は、約0.1mmから約1mmの断面直径となり、毛管接合点から約0. 2mmから約20cm伸びる。試薬リザーバー917は、プラットフォーム表面 で約0.1mmから約1mmの深さとなり、回転の軸から約10mmから約20 0mmの距離に配置されている。 インキュベーションチャンバー910は、U字形のキャピラリー921に、回 転の軸に最も遠方の転で流体接続している。U字形キャピラリー921は、約0 .1mmから約1mmという断面直径となり、インキュベーションチャンバー9 10と廃棄物リザーバー915の間で約0.2cmから約20cm伸びる。この キャピラリーは、インキュベーションチャンバー910の最も軸に近接する範囲 より回転の軸に少なくとも近い点まで、U字形の中で伸びる。このU字形チャン ネルのインキュベーションチャンバー910を基準にした位置決定により、 インキュベーションチャンバー910に流れ込み、そこから流体を排出する追加 流体が前記流体を均一に排出する、つまりチャンバー内の第1の流体が、第2の 流体によって置換されている間に、チャンバーから押し出されることを確実にす る。 このU字形キャピラリーは、廃棄物リザーバー915とも流体接続している。 廃棄物貯蔵積915は、プラットフォーム表面で約0.1mmから約5mmとい う深さとなり、回転の軸から約10mmから約200mmの距離に配置されてい る。図26に図示されているように、廃棄物貯蔵総は、典型的には、アレイの構 成要素のいずれかの回転の軸からの最も遠い距離に配置されている。 本発明の一定の実施態様においては、捨てバルブ922を、毛管接合点904 とキャピラリーチャンネル906の接合点に、毛管接合点07と洗浄緩衝剤キャ ピラリー908の接合点に、あるいは試薬リザーバー918と毛管接合点919 の接合点に配置することができる。 免疫学的検定を実行するためのこのプラットフォームの使用が、図27Aから 図27Lに示されている。このプラットフォームの使用において、試薬リザーバ ー916および洗浄リザーバー915は、ディスク上で与圧され、最も好ましく は、ディスクは、毛管接合点907と洗浄緩衝剤キャピラリー908の接合点で 、および試薬リザーバー918と毛管接合点919の接合点で捨てバルブ922 を具備する。(流体の1−150μLという 範囲の)不正確な量の流体が、塩とリポート901に適用される(図27A)。 流体は計量キャピラリー902に運ばれ、計量キャピラリー902と毛管接合点 904の間の毛管接合点で停止する(図27Bおよび図27C)。ユーザがサン プルを装填し、計量キャピラリー902と流出キャピラリー903が無回転速度 で充填された後、プラットフォームは、100−500rpmの範囲の第1の回 転速度f1で高速回転される。正確な値は、プラットフォーム上の構成要素の位 置に依存する。 計量キャピラリー902の端部より流出キャピラリー903の端部の回転の中 心からの距離が大きいため、流体は、流出キャピラリー903を通るって流出チ ャンバー905に流れ込む(図27D)。プラットフォームは、計量キャピラリ ー902内に入れられている流体を除く、すべての過剰流体が注入口901から 流出チャンバー905の中に排出されるまで高速回転される(図27E)。 典型的には100−1000rpmの範囲にある、第1の回転速度f1を上回 る第2の回転速度f2で、計量キャピラリー902の末端部にある毛管接合点9 04が乗り越えられ、計量キャピラリー902からのサンプルがインキュベーシ ョンチャンバー910を充填する(図27Fおよび図27G)。サンプルの一部 は、インキュベーションチャンバー910のサンプルの高さまでU字形キャピラ リー914に運ばれる(図27G)。サンプルは、特殊結合種に特に結合するサ ンプル中の成分の最大 飽和結合に十分な時間、インキュベートされる。 典型的には100−1500rpmの範囲にある、第2の回転速度f2を上回 る第3の回転速度f3で、毛管接合部908は乗り越えられ、リザーバー916 からの洗浄緩衝剤が、キャピラリー909、キャピラリー906を通ってインキ ュベーションチャンバー910に流れ込む。洗浄緩衝剤流体の流れは、サンプル を、U字形キャピラリー914を通って廃棄物リザーバー915まで押し通す( 図27Hから図27J)。好ましくは、捨てバルブ922が解放され、洗浄緩衝 剤流体の流れを可能にする。 典型的には100−2000rpmの範囲にある、第3の回転速度f3を上回 る第4の回転速度f4で、毛管接合点919は乗り越えられ、リザーバー917 からの試薬緩衝剤が、キャピラリー918、キャピラリー920、毛管接合点9 08、キャピラリー906を通って廃棄物リザーバー515に流れ込む(図27 Hから図27J)。好ましくは、捨てバルブ922が解放され、試薬緩衝剤の流 体の流れを可能にする。 試薬緩衝剤は、インキュベーションチャンバー910内での特殊結合の検出の ためにクロモゲンまたはその他の現像主薬を含む。 2.抵抗加熱器および温度検出構成素子 温度制御素子は、プラットフォームの温度を制御するために備えられる。本発 明は、加熱素子、特に抵抗加熱 素子、およびプラットフォーム上の特殊位置での温度を検出するための素子を提 供する。加熱装置は、好ましくは、ある特定の画定領域でプラットフォームの温 度を制御するために並べられ、プラットフォーム上での加熱器からの距離に応じ た急な温度勾配を有して提供される。 (デュポン(Dupont)から入手できる)市販されている抵抗インク一定 の抵抗器は、正温度係数(PTC)、つまり上昇する温度に伴う抵抗の増大を示 す。合成樹脂基板にスクリーン印刷されているPTC抵抗体を横切って固定電圧 を印加すると、急速な加熱が起こり、その後に回路設計ヒートシンクにより定め られている上昇温度および周囲温度での自己調節が行われる。このようなスクリ ーン印刷されている抵抗体では、電源への接続は、図29に図示されているよう に、まず並列銀導体を印刷してから、導体間にPTCインクを印刷することによ って行われる。 図29に図示されているように、抵抗加熱素子は、加熱器のきどうのために電 気接点と接続されている導電性インク、および導電性インクとそれとの電気接点 の間に適用される抵抗インクを具備し、そこでは、導電性インク間での電圧(直 流または交流)の印加が、抵抗インクを通る電流の流れおよび熱の生成につなが る。本発明の抵抗加熱素子で使用されている2つの重要な種類の抵抗インクがあ る。第1のが、デュポン7082やデュポン7102インクなどの標準重合体厚 膜インクである。こ れらのインクは自己制御的ではない表面温度を生じさせ、これらのインクを使用 した結果生じる温度はおもに印加される電圧の規模に依存している。対照的に、 正温度係数(PTC)インクは、電圧が上昇するに連れ抵抗の増加を示し、その 結果、表面温度は、熱生成電流の量が、印加電圧が増加するにつれ減少するため 、自己制御的である。PTCインクは、この自己制御的な特性が最初に示される ある特定の温度を有しているとして特徴つけられている。つまり、臨界温度を下 回る温度を生じさせる電圧では、熱の量は、印加電圧の規模に依存している。 本発明に従って有効な抵抗インクは、デュポン7082,7102.7271 ,7278、および7285、ならびにそれ以外の同等な市販されている重合体 厚膜インクおよびPTCインクを含む。 本発明に従って有効な導電性インクは、デュポン5028,5025、アチェ ソン(Acheson)423SS,426SSおよびSS24890、ならび にそれ以外の同等な市販されている導電性インクを含む。 電気回路を絶縁するために役立つ誘電層の追加構成素子。誘電層は、有利なこ とに、デュポン5018Aなどの誘電インクを含む。絶縁は、7952MP(3 M社(3M Co.)などの圧力感知伝達(pressure sensiti ve transfer)接着剤、または7953MP(3M社)などのポリエ ステルキャリヤ層に付着されている圧力感知伝達接着剤、あるいは 3M406、560または615などの熱可塑性ボンディングフィルムを使用し て達成することもできる。 本発明の抵抗加熱器は、有利なことに、安定した温度で、後述されるように捨 てバルブを溶解するために、および熱循環のためにも流体をインキュベートする ために使用される。 抵抗インクおよび導電性インクは、好ましくは、技術で周知である方法および 技法を使用してスクリーン印刷される。1995年Gilleoの重合体厚膜( Polymer Thick Film)(Van Nostrand Rei nhold)を参照すること。インクは、典型的には、約10ミクロンの厚さに スクリーン印刷される。ただし、抵抗インクの反復スクリーン印刷は、抵抗が削 減したさらに厚い層を付着するために使用することができる。導電性インクと抵 抗インクの両方とも、典型的には約110℃と120℃の間で約10分間熱硬化 される。この印刷工程の概略は、図30に示されている。重要なことには、層の 各々が、抵抗加熱が提供されるためには、互いに正しく登録されなければならな い。 加熱器は、任意の必要とされているサイズまでスクリーン印刷することができる 。スクリーン印刷加熱器の最小面積は、約0.25mm2(0.5mmx0.5 mm)であると判断されている。 インク製剤の選択、および加熱器回路の再印刷を使用して抵抗(ひいては温度 プロファイル)を特別に作る能 力は、本発明の抵抗加熱素子の最終的な電気特性および熱特性の制御を実現する 。また、抵抗は、抵抗素子の直列および並列構成の接続により制御することもで きる。実施例えば、図31に図示されている特定の回路は、単位面積あたり多く の並列抵抗素子を可能にする。それ以外の構成も、その他の用途に選択すること ができる。 3.捨てバルブ 本発明のミクロシステムプラットフォーム上の特定の場所で特に熱を発生させ る能力は、熱を使用して解放または溶解することができる犠牲便の使用も可能に する。本発明の目的のため、 “捨てバルブ”という用語は、ワックス、合成樹 脂、およびミクロチャネル、キャピラリー、チャンバー、リザーバー、または本 発明のプラットフォームのその他のミクロ流体工学構成要素で固形または半固形 流体密の障害物を形成することができ、熱の適用により障害物を取り除くために 溶解または変形することができるそれ以外の物質を包含することが意図されてい る。捨てバルブは、好ましくは、流体チャンネルから取り除くことができる代用 可能な材料から作られている。好適な実施態様においては、前記捨てバルブはワ ックス弁であり、加熱によって、赤外線照明を含む多岐に渡る加熱手段のいずれ かを使用することによって、および最も好ましくはここに説明されているような プラットフォーム表面上の、またはその中に埋め込まれている抵抗加熱素子の活 性化によって流体チャンネルから取り除かれ る。本発明の目的のため、“ワックス”という用語は、任意の固形、半固形、ま たは粘性の液状炭化水素、つまり合成樹脂を包含することが意図される。実施例 は、イコサン、テトラコサン、octasoneなどの単分散炭化水素、および パラフィンなどの多分散炭化水素を含む。ワックス捨てバルブを使用する際、ワ ックスの溶解温度より高い温度を適用すると、弁は溶解し、ミクロチャネル、キ ャピラリーまたは本発明のミクロシステムプラットフォームのその他の流体工学 構成要素から閉塞が取り除かえる。特に、捨てバルブが本発明の回転しているミ クロシステムプラットフォーム上で溶解されると、溶解ワックスは、ミクロチャ ネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォームのその他 の流体工学構成要素を通り、弁の元の場所から離れて流れる。 しかしながら、1つの欠点は、ワックスが、それが元の弁の場所から離れ、付 随して局所化されている熱源から離れて流れるにつれて再結晶する可能性である 。再結晶は、ミクロチャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプ ラットフォームのその他の流体工学構成要素の、おそらく、および必ずや局所化 されている熱源の場所以外の場所で再閉塞を生じさせ、したがってディスク上で の流体の移動を妨げそうである。この問題の1つの解決策は、ワックス弁の位置 から“下流”に配置される、本発明の犠牲ワックス弁内へのワックス再結晶 チャンバーの包含である。好ましくは、ワックス再結晶チャンバーは、ワックス 捨てバルブによって吸蔵されていた、ミクロチャネル、キャピラリー、または本 発明のミクロシステムプラットフォームのその他の流体工学要素と流体接続して いる。典型的には、ワックス再結晶チャンバーとは、再結晶されたワックスが、 ミクロチャネル、キャピラリーまたは本発明のミクロシステムプラットフォーム のその他の流体工学構成要素上で硬化し、再結晶されたワックスがミクロチャネ ル、キャピラリーおよび本発明の害ミクロシステムプラットフォームのその他の 流体工学構成要素を再吸蔵しない、側壁間に十分な距離をとるように、ミクロチ ャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォームのその 他の流体工学構成要素を広げることである。好ましくは、加熱素子、最も好まし くは本発明の抵抗加熱素子は、ワックス弁を超えて伸び、ワックス再結晶チャン バーの少なくとも一部に重なり、それによってワックス弁が再結晶する傾向を遅 らせる。 また、ワックス弁が再結晶するこの傾向が、ミクロチャネル、キャピラリー、 または本発明のミクロシステムプラットフォームのその他の流体工学構成要素内 のある特定の場所でワックス弁を作成するために利用することができることも認 識される。この実施態様においては、ある特定の場所は、その場所で熱を適用で きないことによりスレッショルド温度を下回って位置することができ、 ワックス弁材料は加熱によってプラットフォームの保管領域から移動性を持たさ れ、それから求心加速度を受けて、ワックス弁が希望されている特定の“冷たい ”場所へ流れることができるようにされる。この点でのワックス弁の優位点とは 、抵抗加熱器素子の起動を適切に位置つけることによって、ある特定のミクロチ ャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォームのその 他の流体工学構成要素が、ワックス捨てバルブによっていつ閉塞されなければな らないのか、および閉塞されなければならないかどうかを選択する上での柔軟性 が与えられる。 特に好適な実施態様においては、本発明の捨てバルブは、熱の回復、最も好ま しくは架橋され、プレストレスがかけられている半晶質の重合体を示す架橋重合 体を備える。市販されているこのような重合体の実施態様の実施例は、熱回復可 能管材料である(#FP301H、3M社、ミネソタ州、ミネアポリス)。これ らの材料を、“溶解”温度(Tm)を下回る温度で使用すると、重合体は、ミク ロチャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォームの その他の流体工学構成要素を閉塞する。ただし、Tmを上回る温度では、重合体 は、収縮によりそのプレストレスが与えられている寸法に戻る。このような収縮 は、ミクロチャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフ ォームのその他の流体工学構成要素からの閉塞の解放によ り達成される。このような実施態様は、重合体が、もとの場所にとどまり、再結 晶しないか、あるいはそれ以外の場合、ミクロチャネル、キャピラリーまたは本 発明のミクロシステムプラットフォームのその他の流体工学構成要素を再閉塞し ないため、特に好適な。また、このような実施態様は、ワックス弁が必要とする 本発明のプラットフォームを作成する上でのより広範囲な操作を必要としない。 別の実施態様においては、本発明の捨てバルブは、十分な温度および/または 圧力がかけられると破裂する可能性がある、2つの液体を含んでいるミクロチャ ネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォームのその他 の流体工学構成要素を分割する薄い重合体層または障壁を備える。 スクリーン印刷されている抵抗加熱器素子がそれ自体便である、本発明の捨て バルブの別の実施態様が提供される。この実施態様においては、抵抗加熱器素子 は、2つの液体を含んでいるミクロチャネル、キャピラリー、または本発明のミ クロシステムプラットフォームのその他の流体工学構成要素を分割する、ポリエ ステルなどの基板上にスクリーン印刷される。これらの実施態様においては、抵 抗加熱素子を使用して熱を局所的に適用することが、液体を含んでいるミクロチ ャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォームのその 他の流体工学構成要素を分割している基板を溶解す るために使用される。好ましくは、この実施態様においては、2つの液体を含ん でいるミクロチャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラット フォームのその他の流体工学構成要素は、プラットフォームの垂直厚さを通して 隣接する層内に配置される。 前述されたように、本発明のスクリーン印刷されている抵抗加熱器素子は、ミ クロシステムプラットフォームに対する熱の局所的な適用を実現する。これらの 抵抗加熱素子を使用して達成される局所化の度合いは、0.15cmという距離 により分離されている2つの隣接する捨てバルブの配置に備えるのに十分である 。 4.スリップリングローターを通る電気回路 本発明は、軸を通って回転構造物に電気結線するために特化したローター軸も 提供する。本発明の特化した軸構造物の実施例を図1に示す。この軸は、各リン グが互いに電気的に隔離されている一連の電導リングとともに提供される。各電 導リングは、回転構造物上に定置された回路に突き当たる接触子に導かれる。電 力またはデータシグナルは、電導リングに接触している電導ブラシによって、装 置の内外に輸送される。シグナルは、この装置が回転している間、または静止し ている時に伝導されうる。 遠心ローター、および内部に電気チャンネルと貯蔵器をもつ本発明のマイクロ システムプラットホームなどの回転構造物を用いて、液体の運動を調節する。こ のよう なディスクとローターは、遠心式解析装置として、当技術分野では既知であり、 化学的および生化学的な分子種を分離するために、また、化学物質または生化学 物質の合成を可能にするために用いられている。 しかし、従来の遠心式解析装置の限界は、回転構造物そのものへの電気的入力 を必要とする解析または合成法を行なうことができなかったことである。その代 わり、機械的または非機械的な方法を用いて、遠心ローターおよび他の向心運動 装置における液体運動を制御する。機械的な方法には、バルブの作動、および回 転の中心に向かって液体をポンプで送りだすなどがあり、非機械的な方法には、 加熱、冷却、電気泳動、および光学的、電気的、化学的、および生物学的な手段 と組み合わせることによる検出などがある。先行技術において知られている機械 的および非機械的な方法は、電力を用いた同等の非回転装置と比較すると、液体 の運動を正確に制御することができなかった。 回転構造物によって、液体運動の正確な制御が可能になる。従来の遠心による 液体の調節は、液体の配置(容量、その位置の半径、および液体の高さなど)、 チャンネルの結合構造(チャンネルの半径を考慮することなど)、および回転速 度によって主に調節される、放射状の外側への流れに限られる。 例えば、遠心装置部分を冷却して、ローター全体に対する温度調節を行なう。 しかし、多くの化学的および生 物学的な方法では、最適な効率を得るために、正確に高い温度に調節する必要が ある。つまり、例えば、免疫アッセイ法で用いられるような酵素反応は、しばし ば、約37℃が最適な温度である。インビトロの増幅反応(例えば、ポリメラー ゼ連鎖反応)では、70℃から95℃の間で周期的に変化させるなど、より高い 温度が必要となる。 回転横造物は、温度調節、特に加熱に関して、独特の困難さを示す。従来の選 択肢としては、遠心ローターを加熱器の中に置くこと、赤外線を照射すること、 および、温度調節プラットホームの間に装置をクランプで挟むことなどがある。 これらの方法は、それぞれに問題がある。加熱器には予測できないような温度勾 配があるため、回転構造物の内部を厳密に温度調節することができない。赤外線 にも同様の問題があるが、クランプ法は、装置全体も回転するのでないかぎり、 加熱中に回転させることを最初から考慮していない。これらの方法はすべて、回 転構造物の中の温度を直接に測定できないという問題をもっている。これらの理 由とその他の理由によって、向心運動による分離を、単一の遠心ローター内での 解析処理とを完全にまとめて行なうことができない。すなわち、典型的には、先 行技術では、分離と分析が別々に行われる。 本発明は、特に、遠心ローターまたは本発明のマイクロシステムプラットホー ムのような回転構造物と、固定 された位置にある電源との間において電気的シグナルの伝達を可能にすることに よって、この問題に対する解決を提供する。回転ローター上で適宜調節できるよ うな電気的装置には、温度制御装置、センサー、電気泳動装置、集積回路、およ び機械的なバルブなどがある。また、これらの構造物は、現行の技術で可能な化 学処理よりも広い範囲の化学処理をディスク上で行なうことを可能にする。 本発明は、以下のようにして、回転する遠心ローターと定置された電源との間 に電気的シグナルが伝達されるように特化したローター軸を提供する。軸の構造 は、図1を参照すれば、もっともよく理解できる。電気を伝導しないプレートの 中に、複数の伝導性のある端子を埋め込む。非電導プレートは、もっとも好まし くは、硬化プラスチック、ゴム、および、電気を絶縁体および非電導体など、絶 縁性の電気を通さない物質からできている。電導端子は、銅、アルミニウムなど 、電気を伝導する金属からできていて、好ましくは、ばねを利用して非電導プレ ートの底から出てくる。機械的な軸は、非電導プレートの電導端子をもつ面とは 反対側の面に置かれている。このプレートを軸皿と呼ぶことにする。電導端子の 数と同数の電導性ディスクを軸皿の上に重ねる。この電導性プレートの電気的接 触子は、各電導プレートが1個の電導端子だけと電気的に接触するように配置さ れている。本発明の目的にとって、“電気的に接触して”という語 は、既に説明したような遠心装置において効果的に生じさせることのできる電圧 (直流または交流)で、電気的な接触子を通して生み出すことのできる電流を意 味するための用語である。各電導ディスクは、好ましくは、非電導プレートを作 るのに用いられた非電導物質と同じ非電導物質のシートまたはディスクを散在さ せて、互いに隔離する。軸皿からもっとも離れた位置にある最後部のプレートは 非電導層で、電導端子の先端がこのプレートの表面に出ているか、またはプレー トから現れるように構成されている。底板、端子、スタックの中の各電導素子か らなる集合ユニットを単一のチャンネルと呼ぶことにする。典型的には、1つの チャンネルを、共通または基礎のチャンネルとして残しておく。 接触スタックは、一連の電導性ブラシが、接触スタックの各電導性ディスクに 接触できるようにしているシャーシの中に保持されている。これらのブラシは、 電気シグナルが一つのブラシから伝達されて、他のブラシから伝導された電気シ グナルとは別個に、接触プレート上に1回接触するように配置されている。軸は 、接触スタックが自由に回転でき、下から押されると抵抗圧が生じるように、ば ね上げするベアリングの集合の中に保持されている。この集合ユニットを電子軸 (electronic spind1e)と呼ぶことにする。 本発明の電気ローターの使用において、電気接触子をもつ、本発明の遠心ロー ターまたはマイクロシステムプ ラットホームディスクは、ローター上の電気接触子が、電子軸の接触プレート上 の電導端子と電気的に接触するような形式に、電子軸の接触プレート上の接触子 とともに並べられている。電気シグナルは、もっとも重要なことは、ローターが 回転しているときに、電子軸を用いて、電子軸のブラシからディスク上の接触子 に伝達される。接触プレートとローターの間の接触は、ばね上げするべアリング の集合と電導端子によって生じる正方向の圧力によって維持される。そして、電 子ローターを通るシグナルによって、ディスク上に定置された電気的装置を監視 したり、調節したりすることができる。好適な実施形態において、ローターと軸 は、軸上の電導端子とローター上の接触子とを確実に正しく接触させるために、 軸上のローターを正確な位置に配置する補完的な機械部品をもつ。 好適な実施形態において、回転ディスク上に定置した温度調節用構造物は、電 子軸によって調節することが可能である。本明細書で説明されているローターの 中に設けられた抵抗性のある発熱体は、電気的接触導線が、一つのシグナルチャ ンネルを、電子軸の共通チャンネルに電気的に接触させるような位置になるよう に作られている。本明細書に記載されているサミスター体は、ディスク上の抵抗 性発熱体に近接して配置し、サミスターが、抵抗性発熱体の温度に比例して反応 できるようにする。発熱体の温度は、電子ローターを通してディスクにかか る電圧と電流、およびディスクが回転する速度(対流式冷却を促進する)の関数 である。サミスター反応、および本発明の電子軸を用いた、加熱電圧とディスク 速度を調節することによって、温度プロファイルを正確に監視することができる 。 別の好適な実施形態において、電子軸を用いて温度調節することによって、回 転ディスク上でポリメラーゼ連鎖反応(“PCR”)を行なうことができる。こ の実施形態において、反応混合液(Saikiら、1985、Science, _:_−_)を提供するためのPCRに必要な試薬とともに、回転ディスク上の 反応用チャンバーが具備されている。この反応用チャンバーは、本明細書に記載 されている加熱装置とサミスターに近接したところにあり、サミスターからの出 力が、反応混合液の温度に比例することができるようになっている。反応用チャ ンバーで、鋳型の増幅が十分に可能な反復温度プロファイルを行なう。温度を変 化させることのできる速度と正確さが、PCR増幅がうまくいくかを決定する要 素であるため、本発明の電子軸を用いて可能となる電圧と回転速度の調節を行な うことによって、回転プラットホームの上でPCRが可能になる。 さらに別の実施形態において、本発明の電子軸を用いた温度調節によって回転 プラットホーム上で、酵素を必要とする別のアッセイ法(酵素結合免疫測定法( ”ELISA”)など)を行なって最適化することができる。 当業者によって行われているところでは、ELISA法は、抗体/抗原を相互作 用させてから、発色性または放射活性のある基質を検出可能な産物に変換させる 。検出は、検出産物の性質に応じて、電気化学的な方法、または光学的な方法に よって行われる。抗体/抗原反応にも、酵素反応にも、上記のように電子軸を用 いた抵抗性発熱体/サミスター対を用いて、回転プラットホーム上で実現するこ とのできる最適な温度(典型的には37℃)がある。 先行技術において既知の電気機械的バルブを、本発明の電子軸を用いた、遠心 ローターの回転プラットホームに組み込むこともできる。回転ディスク上の機械 的、電解質の、または温度調節用のバルブについては説明されている(例えば、 共有および同時係属中の米国特許出願第08/761,063号)。このような バルブを適当に活用することによって、回転プラットホーム上で、複雑な混合物 の分画を行なうことができる。好適な実施形態において、ミルクや血液などの複 雑な生物学的混合物に、成分の分離をもたらすように遠心力をかけることができ る。電気機械的、電解質の、または温度調節用のバルブは、例えば、沈降した層 から分画した上清を取り出して、隣接するチャンバーに移すために開くことがで きる。分画された各部分を別々の貯蔵容器、またはローター上の別の区画に分割 するために用いられるバルブを適切に活性化しながら、異なる回転速度で沈降を 繰り返す ことによって、サンプルの分画を行なうことができる。分画したところで、さら に、成分に、PCR、免疫アッセイ法、または電気泳動などの別の処理を行なう ことも可能である。 本発明の電子軸の別の応用法は、回転プラットホーム上のセンサーを活性化す ることである。好適な実施形態において、pHを検出するためのセンサーは、電 子軸によって調節および監視される。 以下の実施例は、本明細書特定の好適な実施形態をさらに具体的に説明するた めのものであり、制限的な性質をもつものではない。 実施例1 抗体測定用ディスク 本発明で提供されており、また、抗体アッセイ法を行なうために特別に設計さ れたマイクロシステムプラットホームが、図1と2に図示されている。本発明の プラットホームのディスクの実施形態は、機械加工したアクリルと射出成形した ポリカーボネートから作られている。ディスク全体の大きさは、外径約6cm、 および内径約0.75cmで、このディスクを回転装置の軸の上に載せた。ディ スクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでである。 抗体配列の部品は、次のとおりである。プラットホームの表面から約0.75 mmの深さをもち、側面の寸法が約0.2cmから約2cmである注入口201 をプラ ットホーム上に構築し、約60μLの容量が入るように設計した。この注入口は 、正方形の横断面の対角線の長さが約0.5mmで、注入口201側の末端付近 が円くなっている、8本の測定用キャピラリー202の配列と液体によって接続 した。また、この測定用ャピラリー配列の長さは、全部で約20μLの容量が充 分に入るようになっていた。また、この注入口は、横断面の直径が約0.02m mから約0.75mmで、注入口201側の末端付近が円くなっている流出キャ ピラリー203とも液体によってつながるように構築した。流出キャピラリーは 、プラットホームの表面から約0.75mmの深さで、流出キャピラリー203 の深さよりも深くなっている流出チャンバー205と、液体によってつないだ。 測定用キャピラリー202は、プラットホームの表面から約0.63mmの深さ で、測定用キャピラリー202の深さよりも深くなっている液体チャンバー20 4と、液体によってつないだ。流出チャンバーと液体チャンバーのそれぞれは、 211のように、約0.25mmの深さという寸法をもち、プラットホーム上の 液体運動によって排出される空気を換気する通気口または通気路ともつながって いた。約0.75mmの深さのキャピラリー接合部212が、通気路中にあり、 液体が通気路に入るのを防止している。 注入口201は、回転中心から約2cm離れたプラットホーム上に配置した。 測定用キャピラリー202は、 注入口201から約1cmのところまで延びていた。流出キャピラリー203の 長さの限度は、測定用キャピラリー202の長さの限度よりも、少なくとも20 %は長い。液体チャンバー204の位置は、回転中心から約3.2cm離れてい て、このため、流出チャンバー205の位置は、回転軸から約5cm離れていた 。 流体チャンバー204は、注入口201から流出キャピラリー203を通って 流出チャンバー205に流れ込むオーバーフローを含む液流を生じさせるのに充 分な、0でない最初の回転速度f1のときに、測定用キャピラリー202からの 液流を防ぐキャピラリー関門として作用した。このキャピラリーの境界は、2回 目の回転速度f2(f2>f1)のときには克服されるように構築されていた。液 体チャンバー204は、約0.25mmの深さで、約0.5mmの直径をもって いて、保持チャンバー207と接続していた。保持チャンバー207は、プラッ トホームの表面から約0.75mmの深さで、キャピラリー206の深さよりも 深くなっていた。液体チャンバー204が一杯になると同時に、キャピラリー2 06を通て保持チャンバー207に流れ込む液流が生じる。保持チャンバー20 7は、正方形の横断面の対角線の長さが約0.5mmで、読み取りチャンバーと つながっているキャピラリー208によって液体出つながっており、また、プラ ットホームの表面から約0.75mmの深さで、キャピラリー208の深さより も深くなっている読 み取りチャンバー210ともつながっていた。一定の実施形態において、捨てバ ルブ213をチャンネル209に示すように置いた。 図3Aから3Jに図示したように、このプラットホームを使用するときには、 不正確な容量(液量20−60μLの範囲)の液体を注入口201に入れる(図 3A)。空気置換用路を含むプラットホームの実施形態において、通気路211 に運び込まれた液体は、接合部212で止まった。液体は、測定用キャピラリー 202と流出キャピラリー203にも運び込まれた。回転速度が0のときには、 液体は、測定用キャピラリー202と流出キャピラリー203を通って流れ、測 定用キャピラリー202と液体チャンバー204の間の接合部、および流出キャ ピラリー203と流出チャンバー205の間の接合部にあるキャピラリー接合部 に到達した(図3Bと3C)。測定用キャピラリー202は、注入口201と液 体チャンバー204のキャピラリー接合部との間にある約20−60μLの液体 から、正確な容量が明らかになるように構築されていて、少なくとも、使用者に よって注入口201に入れられた液量になるように設計された。 使用者がサンプルを入れて、回転速度0の状態で測定用キャピラリー202と 流出キャピラリー203を一杯にした後、175rpm以上の回転初速度f1で 回転させた。この速度は、0.6mmの深さの注入口201、断面が0.5mm ×0.5mmの大きさで、回転中心か ら2.2−3.8cmの長さの測定用キャピラリー202、および、断面が0. 5mm×0.5mmの大きさで、中心から5.4cmの長さの流出キャピラリー 203をもつ、この微量液流装置にとって充分な速さであった。 回転中心から流出キャピラリー203の末端までの距離の方が、測定用キャピ ラリー202の末端までの距離よりも長いため、液体は、流出キャピラリー20 3を通って流出チャンバー205まで流れていった。測定用キャピラリー202 に入った液体以外の余分な液体が注入ロ20から流出チャンバー205に出てゆ くまで、プラットホームを回転させた(図3D)。 360rpmという2回目の回転速度f2で、測定用キャピラリー202に含 まれる正確な容量の液体が、液体チャンバー204に運ばれた(図3Eと3H) 。液体チャンバー204の中に液体が動くことによって、キャピラリー206と 保持チャンバー207が一杯になった。 図2に示す209の位置でキャピラリー208と直線に並んだ捨てバルブ21 3を含む実施形態において、捨てバルブを開放すると、読み取りチャンバー21 0への液体の流れが生じる。この実施形態において、捨てバルブを取り除くと、 回転速度f2で、液流が生じた。本明細書で説明する抗生物質を並べたものを含 み、209の位置に捨てバルブを含まない本発明のプラットホームにおいては、 キャピラリー208は、好ましくは、キャピラリー208と読み取りチャンバー 210が結合すると ころにあるキャピラリー接合部209に液体が到達するまで、保持チャンバー2 07が一杯になるにつれて一杯になった。このような実施形態においては、キャ ピラリー接合部は、深さ約0.75mmであった。約520rpmという3回目 の回転速度f3では、保持チャンバー207に入っていた液体が、読み取りチャ ンバー210の中に運ばれた(図3Iと図3J)。 本発明の微量液流プラットホームのこの実施形態は、ベータ−ラクタム系の抗 生物質を検出するための上記のカルボキシペプチダーゼ阻害アッセイ法を使用す るために設計されたものである。発色体産生の程度を読み取りチャンバーで検出 し、抗生物質を入れないで調べたサンプルと比較することによって、サンプル中 の抗生物質の存在量と関連させた。試験サンプル中の抗生物質の量は、本発明の プラットホームを用いて測定した。 実施例2 二段階測定ディスク:代替的実施形態 代替的態において、本発明の二段階測定ディスクを図4および図5に示したよ うに提供した。本発明のプラットホームディスクの実施形態は、機械加工したア クリルから作製した。ディスク全体の大きさは、外径約6cm、および内径約0 .75cmで、このディスクを回転装置の軸の上に載せた。ディスクの厚さは、 約0.9mmから約1.5mmまでであった。薬品との反応に用いられる液量は 約20μLであった。 この二段階測定法の構成部分は、次のように準備された。プラットホームの表 面から約0.75mmの深さをもち、側面の寸法が約0.2cmから約2cmの 注入口301をプラットホーム上に構築し、約60μLの容量が入るように設計 した。この注入口は、正方形の横断面の対角線の長さが約0.5mm、深さが0 .5mmで、注入口301側の末端付近が円くなっている複数の注入キャピラリ ー302と液体によって接続されていた。また、この注入キャピラリー配列の長 さは、全部で約20μLの容量が充分に入るようになっていた。注入キャピラリ ー302は、プラットホームの表面から約0.6mmの深さで、注入キャピラリ ー302の深さよりも深くなっている液体チャンバー303と液体によってつな がれていた。本発明のこの局面の液体チャンバーは、それぞれ、311のように 、プラットホーム上の液体運動によって排出される空気を換気できる通気口およ び通気路ともつながっていた。約0.75mmの深さのキャピラリー接合部31 2が通気路中にあり、液体が通気路に入るのを防止している。 液体チャンバー303は、横断面の直径が約0.02mmから約0.75mm で、液体チャンバー304側の末端付近が円くなっている流出キャピラリー30 4とも液体によってつながるように構築されていた。流出キャピラリーは、プラ ットホームの表面から約0.75mmの深さで、流出キャピラリー304の深さ よりも深くな っている流出チャンバー306と、液体によってつながれていた。 注入口301は、プラットホーム上の回転中心から約1cm離れたところに配 置した。注入キャピラリー302は、注入口301から約2cmのところまで延 びていた。第1液体チャンバー303の位置は、回転中心から約3cmのところ にあった。 第1流体チャンバー303は、回転速度0のときに注入キャピラリー302か ら液体が流れ込むのを防ぐキャピラリー関門として作用した。液体が、注入口3 01から注入キャピラリー302を通って、第1液体チャンバー303の中に入 る動きは、初回の0でない回転速度f1で完成した。第1液体チャンバー303 の中に液体が排出されると、同時に、第1液体チャンバー303と液体によって つながっていて、中心からの距離が第1液体チャンバーからもっとも遠いところ にあるチャンネル305を液体で一杯になった。チャンネル305は、第2チャ ンバー307と液体によってつながっており、チャンネル305とチャンバー3 07の間にキャピラリー境界を作っていた。このキャピラリー境界は、2回目の 回転速度f2(f2>f1)のときには打ち破られるように構築されていた。第1 液体チャンバー303は、約0.25mmの深さと断面が約0.5mmの直径を もった、約1cmから5cmの長さで、流出チャンバー306に接続している流 出キャピラリー304に、液体によって つながっていた。流出チャンバー306は、表面からの深さが流出キャピラリー 304の深さと同じあるため、流出キャピラリー304と流出チャンバー306 の間には境界は存在しなかった。流出キャピラリー304は、注入口301から の距離がチャンネル305ほどは離れていない位置にある第1液体チャンバー3 03の中に配置されていて、それによって、流出キャピラリー304の位置とそ こからもっとも離れた該第1液体チャンバーの位置との間で、第1液体チャンバ ー内の容量が明確になる。 第2液体チャンバー307は、さらに、チャンネル308によって、小さなポ ケット、すなわちキャピラリー接合部309と、液体によって接続されていた。 チャンネル308は、約0.25mmの断面の直径をもち、約0.2cmから2 0cmの長さであり、プラットホームの表面から約0.75mmの深さで、キャ ピラリー308の深さよりも深くなっている第3液体チャンバ310に、液体に よってつながっていた。約0.25mmの深さをもつ空気再循環チャンネル31 1は、液体の動きによって排出される空気のチャンネルを提供し、一方、約0. 75mmの深さのキャピラリー接合部312は、液体が通気路に侵入するのを防 いでいた。装置のいくつかの実施形態において、捨てバルブ313が、図5に示 すように、チャンネル309に置かれていた。一定の実施形態において、バルブ 314が、チャンネル305の中 に置かれて、第1液体チャンバー303から第2液体チャンバー307に液体が 移動するのを調節していた。 図6Aから図6Jに図示したように、このプラットホームを使用するときには 、不正確な容量(液量1−150μLの範囲)の液体を注入口301に入れた( 図6A)。流体は、注入キャピラリー302の中に流れ込み、注入キャピラリー 302と第1液体チャンバー303の間にある接合部で止まった(図6Bと図6 C)。40rpmという初回の回転速度f1では、液体は、注入キャピラリーB を通って、第1液体チャンバー303の中に流れ込んだ(図6Dと図6E)。こ の液体は、さらに、キャピラリーチャンネル305に入り、第2液体チャンバー 307とのキャピラリー接合部で止まった。回転し続けると、液体は、第1液体 チャンバー303を満たし続け、流出チャンバー304が一杯になり(図6F) 、第1液体チャンバー303の液体の高さが流出キャピラリー304の位置より も低くなるまで、過剰な液体が流出チャンバー306に流入した(図6G)。 280rpmという2回目の回転速度f2では、チャンネル305と第2液体 チャンバー307の間のキャピラリー接合部が打ち破られて、第1チャンバー3 03に残っていた液体が、第2液体チャンバー307に流れ込んだ(図6Hと図 6I)。 代替的な実施形態において、捨てバルブ314が、チャンネル305と第2液 体チャンバー308の接合部に 置かれていて、ある実施形態において、捨てバルブ314が、チャンネル305 の中に置かれて、捨てバルブを開放すると、液体はチャンネルを流れて、第2液 体チャンバー308の中へ流れ込んだ。このような実施形態において、回転速度 f1またはf2で液流を起こすことができる。 図5に示す309の位置でキャピラリー308と直線に並んだ捨てバルブ21 3を含む実施形態において、捨てバルブを開放すると、第3液体チャンバー31 0への液体の流れが生じる。この実施形態において、捨てバルブを取り除くと、 回転速度f2で液流が起こった。 本明細書に記載された二段階測定用配列を含み、310の位置に捨てバルブを 含まない本発明のプラットホームの実施形態においては、キャピラリー309は 、第2チャンバー308が一杯になるにつれて一杯になり、液体は、キャピラリ ー308と第3液体チャンバー310の間の接合部にあるキャピラリー接合部3 09にまで到達したが、このような実施形態においては、キャピラリー接合部の 深さは約0.75mmであった。約_rpmという3回目の回転速度f3では、 第2チャンバー308に入っていた液体は、第3液体チャンバー310の中に運 び込まれた(図6Hから6K)。 実施例3 血液分離アレイ 本発明によって提供され、哺乳動物の血液細胞と成分 を分離するために特別に設計されたマイクロシステムプラットホームを図7から 図9に図示する。 血液分離アレイの構成を図8で詳細に示す。図7と図8を比較すれば、曲線で 描かれた、プラットホーム11の中心が、図8の上になり、プラットホームの縁 または側面が図8の下になることが解る。本発明のプラットホームディスク上の 血液分離アレイは、一定の特定の方向に回転させることが好ましいが、どちらの 方向に回転させてもよい。本発明のプラットホームのディスク実施形態は、機械 加工したアクリルから作られていた。ディスク全体の大きさは、外径約6cm、 および内径約0.75cmで、このディスクは、回転装置の軸の上に載せられて いる。ディスクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでであった。薬品と の反応に用いられる液量は約15μLであった。 血液分離アレイの構成部分は、次のとおりである。プラットホームの表面から 約0.5mmの深さをもち、側面の寸法が約0.5cmの注入口401をプラッ トホーム上に構築し、約20μLの容量が入るように設計した。この注入口は、 断面の直径が約0.5mmで、0.5mmの深さをもつ注入キャピラリーと液体 によってつながっていたが、この注入キャピラリーの長さは、全部で約20Lの 容量が充分に入る長さであった。注入キャピラリー402は、断片の直径が約1 .25mm、深さが約0.75mm、および全部で約15μLの容量を入れ るのに充分な長さをもつ分離カラム403と、液体によってつながっていた。こ の分離カラムは、また、通路411により、流出チャンバー404と、液体によ ってつながっていた。通路411は、断面の直径が約1mmで、深さが約0.5 mm以上、および長さが2mmであった。流出チャンバー404は、深さが約0 .5mmである。 小さなキャピラリー出口406も、分離チャンバー403に液体によって接続 しており、断面の直径が約0.125mm、深さが約0.125mm、および長 さが0.75mmであった。このキャピラリーは、分離カラム403への挿入点 よりも回転軸に近いところで、半径の方向を横切るように配置されていた。この 小さなキャピラリー406は、チャンバー405から液体を移動させるために半 径の方向に延びているキャピラリー408に、液体によって接続しているキャピ ラリー接合部位407のところで終わっていた。捨てバルブ413が、キャピラ リー接合部407とのつなぎ目のキャピラリー406のところに置かれている。 キャピラリー408は、断面の直径が約0.25mm、深さが約0.25mm、 および長さが3.5mmであった。このキャピラリーは、キャピラリー接合部4 07とデカントチャンバー405の間を半径の外側方向に配置されていた。通路 411は、分離カラム403上にあり、小キャピラリー406の挿入点よりも、 かなり回転軸に近い位置になるように置かれていた。 約0.25mmの深さの排気チャンネル409によって、プラットホーム上の 液体運動によって排出される空気が換気できるようになっていた。約0.75m mの深さのキャピラリー接合部410が通気路中にあり、液体が通気路に入るの を防止していた。 図9Aから図9Hに図示したように、このプラットホームを使用するときには 、不正確な容量(約25μL)の血液を注入口401に入れた(図9A)。血液 は、毛細作用によって、注入キャピラリー402の中に流れ込み、注入キャピラ リー402と分離カラム403の間にあるキャピラリー接合部で止まった(図9 Bと図9C)。 150rpmという初回の回転速度f1で、血液が、注入キャピラリー402 から分離カラム403の中に流れ込んだ(図9D)。血液は、通路411の位置 に血液が到達するまで分離カラム403を満たし続けるが、そこに到達したら、 過剰な血液は通路411を通って、流出チャンバー404に流れ込んだ(図4E と図4F)。都合の良いことに、小通路406は、血液が、分離カラムの小通路 403への挿入点を通過するときに、チャンネルに入り込まないような大きさに なっていた。 図9Fに示すように、最初の0でない回転速度f1で充分な時間回転させた後 、余分な血液は、流出チャンバー404の中に流れ込み、分離カラム403は、 通路411の位置まで血液で一杯になった。1300rpmという2回目の回転 速度f2では、血液成分が、赤血球細 胞、白血球細胞(すなわち、“軟膜”)、および血漿画分に分離された(図9G )。小キャピラリー406が好都合な寸法になっているため、血漿画分の液流が 、キャピラリー接合部407で止まっているキャピラリー406を通ることがで きた。デカントチャンバー405に流れ込む血漿の液流は、約1420rpmと いう3回目の回転速度f3で回転させることによって、キャピラリー関門を打破 した液流によって生じた(図9H)。 実施例4 血液分離アレイ:代替的実施形態 代替的実施形態において、本発明の血液分離ディスクは、図10および図11 に示すように提供される。実施例1と同じように、図10では、ディスク11上 の一つの血液分離アレイ15を示しているが、このようなアレイを複数、マイク ロシステムプラットホームの上に、より好ましくは、複数の使用または複数のア ッセイ用のプラットホームを提供するための本発明のディスクの上に適宜配置す ることができると解すべきである。本発明のプラットホームのディスクの実施形 態は、機械加工したアクリルから作られていた。ディスク全体の大きさは、外径 約6cm、および内径約0.75cmで、このディスクを、回転装置の軸の上に 載せる。ディスクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでであった。薬品 との反応に用いられる液量は約25μLであった。 血液分離アレイの構成部分は、次のとおりである。プ ラットホームの表面から約0.75mmの深さをもち、側面の寸法が約0.5c mの注入口501をプラットホーム上に構築し、約20μLの容量が入るように 設計した。この注入口は、第1測定用キャピラリー502の列、および第2測定 用キャピラリー503の列と、液体によってつながっていた。これらの各キャピ ラリーの断面の直径は約0.5mmである。測定用キャピラリー503の長さは 、第1測定用キャピラリー502の長さよりも長くなっている。第1測定用キャ ピラリーアレイ502は、プラットホームの表面から約0.75mmの深さで、 アレイとバラストチャンバーの間でキャピラリー接合部を形成している第1測定 用キャピラリーアレイ502の深さよりも深いバラストチャンバー507に、液 体によってつながっている。第2キャピラリーアレイ503は、キャピラリー接 合部506と、流体結合している。 注入口は、また、約0.5mmの直径をもち、注入口501側の末端付近が円 くなっている流出キャピラリー504と液体によってつながるように構築されて いる。流出キャピラリーは、プラットホームの表面から約0.75mmの深さで 、流出キャピラリー504の深さよりも深い流出チャンバー505と液体によっ てつながっている。流出チャンバーと液体チャンバーのそれぞれは、516のよ うに、プラットホーム上の液体の動きによって排出される空気を換気させる通気 口または通気路ともつながっている。約0.75mmの深さのキャピラリー 接合部516が通気路中にあって、液体が通気路に入るのを防止している。 注入口501は、回転中心から約1cmから20cmのプラットホーム上に配 置した。測定用キャピラリーアレイ502は、注入口501から約0.6cmの ところまで延びていた。測定用キャピラリーアレイ503は、注入口501から 約1.9cmのところまで延びていた。測定用キャピラリーアレイ503の長さ の限度は、測定用キャピラリー502よりも約20%長く、流出キャピラリー5 04の長さの限度は、第1測定用キャピラリーアレイ502、または第2測定用 キャピラリーアレイ503の長さの限度よりも、少なくとも約20%長い長さで ある。バラストチャンバー507の位置は、回転中心から約2.8cmのところ にあり、キャピラリー接合部506の位置は、回転中心から約3.8cmのとこ ろにあり、また、したがって、流出チャンバー505の位置は、回転軸から約5 cmのところにある。 バラストチャンバー507は、注入口501から流出キャピラリー504を通 って流出チャンバー505に流れ込む余分な血液のオーバーフローを含む液流を 生じさせるのに充分な、0でない最初の回転速度f1のときに、測定用キャピラ リーアレイ502からの液流を防ぐキャピラリー関門として作用する。キャピラ リー接合部506は、注入口501から流出キャピラリー504を通って流出チ ャンバー505に流れ込む余分な血液のオーバ ーフローを含む液流を生じさせるのに充分な、0でない最初の回転速度f1のと きに、測定用キャピラリーアレイ503からの液流を防ぐキャピラリー関門であ る。これらのキャピラリーの境界線は、2回目の回転速度f2(f2>f1)のと きには打ち破られるように構築されている。 バラストチャンバー507は、深さ約0.25mm、直径約0.65mmで約 5cmの長さで、キャピラリー接合部511に接続しているキャピラリー510 と液体によって接続している。捨てバルブ518が、キャピラリー接合部511 と結合しているところで、バラストチャンバー507の出口に置かれている。あ るいは、キャピラリー510が、液体によって、捨てバルブ515とつながって いる。当該実施形態において、捨てバルブを取り除くと、回転速度f2で液流が 生じる。捨てバルブ515またはキャピラリー接合部分511は、さらに、液体 によって、深さ約0.25mm、断面の直径約0.25mmで、約3cmの長さ のチャンネル512につながっている。チャンネル512は、回転軸からもっと も遠いところで、分離チャンバー509と、流体的につながっている。 第2測定用キャピラリーアレイ503は、液体によって、キャピラリー接合部 506とつながっていて、回転速度がf2>f1になると打ち破られる。キャピラ リー接合部506は、さらに、液体によって、チャンネル50 8とつながっていて、さらに、分離用チャンバー509に液体によってつながっ ている。チャンネル508は、約0.25mmの深さで、断面の直径が約0.2 5mmである。分離用チャンバー509は、深さが約0.75mm、断面の直径 が約5mmで、回転中心から約40cmの位置に置かれている。 分離用チャンバー509は、このチャンバーのもっとも軸側の限界に近いとこ ろで、液体によって、流入チャンネル517とつながっている。流入チャンネル 517は、深さが約0.25mm、断面の直径が約2.5mmで、約4.3cm から約5cmの長さである。流入チャンネル517は、液体によって、流入チャ ンネル514とつながっていて、深さ約0.75mm、断面の直径約5mmで、 回転中心から約50cmから約80cmのところに置かれている。 図12Aから図12Jに図示したように、このプラットホームを使用するとき には、不正確な容量(約25μLの液体)の血液を注入口501に入れる(図1 2A)。血液は、測定用キャピラリーアレイ502と503のそれぞれの中に流 れ込み、測定用キャピラリーアレイ502とバラストチャンバー507の間にあ るキャピラリー接合部、および測定用キャピラリーアレイ503とキャピラリー 接合部506の間で止まる(図12Bと図12C)。また、血液は、流出キャピ ラリー504に流れ込み、これを満たして、流出チャンバー505とのキャピ ラリー接合部で止まる。 45rpmという初回の回転速度f1で、血液は、注入口501から流出キャ ピラリー504を通って、流出チャンバー505の中に流れ込む(図12Dと図 12E)。70rpmという2回目の回転速度f2では、第1測定用キャピラリ ーアレイ502とバラストチャンバー508の間のキャピラリー接合部が打ち破 られて、第1測定用キャピラリーアレイ502からの血液がバラストチャンバー 508を満たす(図12F)。同様に、2回目の回転速度f2で、キャピラリー 接合部506が打ち破られて、第2測定用キャピラリーアレイ503からの血液 が、分離用チャンバー509に入ってくる(図12F)。都合のよいことに、第 2測定用キャピラリーアレイ503中の血液容量は、流入チャンネル517が差 し込まれている高さにまで、分離用チャンバー509を満たすには不十分である 。 1300rpmという3回目の回転速度f3で回転させると、分離用チャンバ ー509の中の血液成分が、赤血球細胞、白血球細胞(すなわち、“軟膜”)、 および血漿画分に分離される(図12Gと図12H)。プラットホーム上の位置 によって、バラストチャンバーの中で血液成分の分離は行われず、3回目の回転 速度f3では、キャピラリー接合部511も、捨てバルブ515も打ち破られる ことはない。都合のよいことに、分離された血漿は、デカントキャピラリー51 7までは届かない。 捨てバルブ517を開放するか、または、rpmという4回目の回転速度f4 で回転させると、バラストチャンバー507から、チャンネル512を通って、 分離用チャンバー509の“底”、すなわち、分離用チャンバーのもっとも軸か ら遠いところへの血液の流れが生じる(図121)。この結果、流入チャンネル 517の挿入点と同じ位置まで、分離用チャンバーが一杯になる(図12J)。 血漿は、流入チャンネル517を通って、デカントチャンバー514に流れ込ん で、バラストチャンバー507に含まれている血液と同量になる。流入チャンネ ル517は、好都合にも、未分画の血液、または全血中0.1−1%以上の血液 細胞が混入している血漿の通過が遅くなるような大きさをもっている。 実施例5 混合用アレイ 本発明によって提供され、等量の異なった液体サンプルを混合するために特別 に設計されたマイクロシステムプラットホームを図13に図示する。この図には 、ディスク11上の一つの測定用アレイ15の配置が示されている。すなわち、 このようなアレイを複数、マイクロシステムプラットホームの上に、より好まし くは、複数の使用または複数のアッセイ用のプラットホームを提供するための本 発明のディスクの上に適宜配置することができる。 混合用アレイの構成部分をさらに詳細に図14に示す。 本発明のプラットホームのディスク実施形態は、機械加工したアクリルから作ら れていた。ディスク全体の大きさは、外径約6cm、および内径約0.75cm で、このディスクは、回転装置の軸の上に載せられている。ディスクの厚さは、 約0.9mmから約1.5mmまでであった。作業液量は約50μLであった。 混合用アレイの構成部分は、次のとおりである。プラットホームの表面から約 0.5mmの深さをもち、側面の寸法が約1cmから約5cmである注入口60 1をプラットホーム上に構築し、約5−50μLの容量が入るように設計した。 各注入口は、正方形の横断面の対角線の長さが約0.5mmで、注入口601側 の末端付近が円くなっている一対の測定用キャピラリー602の一方と、液体に よって接続されていた。また、各測定用キャピラリー配列の長さは、全部で約2 5μLの容量が充分に入るようになっていた。測定用キャピラリー602は、プ ラットホームの表面から約0.25mmの深さで、測定用キャピラリー602の 深さよりも深くなっている曲ったキャピラリー関門603と液体によってつなが っていた。キャピラリー関門603と、混合用アレイ中のその他の液体成分も、 約0.25mmの深さをもち、プラットホーム上を液体が動くことによって排出 される空気を換気させる通気路608によって接続されていた。さらに、約0. 75mmの深さのキャピラリー接合部609は、通気路中にあり、液体が通気路 に逆流するのを防 止していた。 キャピラリー関門603は、狭いキャピラリーチャンネル604によって、チ ャンバー610に液体によってつながっている混合チャンバー605と、液体に よって接続していた。チャンバー610は、さらに、混合液体受け入れ用チャン バー606と、液体によってつながっていた。あるいは、キャピラリー604は 、捨てバルブ612を含む。キャピラリーチャンネル604は、深さ約0.25 mm、断面の直径約0.25mm、また約0.2cmの長さであった。混合チャ ンバー605は、深さ約0.75mm、断面の直径約2mmで、回転中心から約 4cmのところに置かれていた。キャピラリーチャンネル610は、深さ約0. 25mm、断面の直径約0.25mm、また約0.2cmから約30cmの長さ であった。混合用チャンバー605は、キャピラリーチャンネル604の挿入点 とキャピラリーチャンネル610の挿入点とが、混合用チャンバーの反対の端に 並置されるように構築されていた。その結果、キャピラリーチャンネル604を 通って流れる液体は、混合用チャンバー605の反対側の壁に当てられ、その後 、キャピラリーチャンネル610を通って進むことができる。この結果、第1お よび第2の測定チャンネルからの液体がはっきりと分かるような混合を起こさず に合流することによって生じた、キャピラリーチャンネル604中の層流となっ た混合液流の中に乱れが生じる。混合用チャンバー60 5の構造によって生じる乱れは、層流を壊し、キャピラリーチャンネル610を 通って、液流が続いて混合液流入チャンバー606の中に流れ込む前に、混合チ ャンバーの中で混合を起こすのに十分であった。混合液流入チャンバー606は 、深さ約0.75mm、断面の直径が約5mmで、回転中心から約1cmから約 30cmのところに置かれていた。 図15Aから図15dに図示したように、このプラットホームを使用するとき には、混合すべき各流体を等量(液量1−150μLの範囲)、注入口601に 入れた(図15A)。液体は、測定用キャピラリーアレイ602のそれぞれの中 に流れ込み、キャピラリー関門603で止まる。 90rpmの初回の回転速度f1では、各キャピラリーアレイからの液体は、 キャピラリー関門603の中に流れ込み、それを満たした(図15B)。捨てバ ルブ612を含む実施形態において、このバルブが、チャンネル604に液体が 流れ込むのを防止した。捨てバルブ612を開放するか、初回回転速度f1で回 転させると、液流が、キャピラリー接合部603から、チャンネル604を通っ て、混合用チャンバー605の中に進んでいった(図15C)。主に層流になっ ている、キャピラリー関門603またはチャンネル604を通る液流とは対照的 に、混合用チャンバー605の中では液流が乱れ、そして、主に、混合チャンバ ー615の中で混合が起き る。液流は、チャンネル610を通って進み、混合溶液は、混合液流入チャンバ ー606の中に排出された(図15D)。 実施例6 混合用アレイ:第一別法 本発明によって提供され、等量の(図17から18)、または非等量の(図1 9から図21)異なった液体サンプルを混合するために特別に設計されたマイク ロシステムプラットホームのさらに別の実施形態。これらの図では、ディスク1 1上の一つの測定用アレイ17の配置が示されている。すなわち、このようなア レイを複数、マイクロシステムプラットホームの上に、より好ましくは、複数の 使用または複数のアッセイ用のプラットホームを提供するための本発明のディス クの上に適宜配置することができる。 混合用アレイの構成部分をさらに詳細に図17および20に示す。本発明のプ ラットホームのディスク実施形態は、機械加工したアクリルから作られている。 ディスク全体の大きさは、外径約6cm、および内径約0.75cmで、このデ ィスクは、回転装置の軸の上に載せられている。ディスクの厚さは、約0.9m mから約1.5mmまでであった。作業液量は、各液体の貯蔵容器ごとに約40 μLである。 混合用アレイの構成部分は、次のとおりである。等量液の混合は、図17に図 示されており、非等量液につい ては、図20に図示されている。(構成部分は、図17の番号を用いて確認でき 、同等の構造物が図20に示されていて、括弧の中に示されている)。それぞれ が、混合しようとする液体の組合わせの一方を含む液体貯蔵容器651と652 (701と702)が、プラットホーム上に構築されていて、プラットホームの 表面から約0.75mmの深さをもち、側面の寸法が約1cmであり、この液体 貯蔵容器651と652は、等量の液体(約50μL)が入るように設計されて いる;(非等量の液体貯蔵容器701は、約45μが入るように設計されていて 、液体貯蔵容器702は、約5μが入るように設計されていて、液体貯蔵容器7 02の容量は、液体貯蔵容器701の容量よりも少ない。)特に、また、さらに 、液体貯蔵容器中の液体の粘度が異なり、混合することによって、中間的な粘度 の混合液を作ることができる。各液体貯蔵容器は、キャピラリーチャンネル65 3および654(703および704)によって、キャピラリー接合部655( 705)に、液体によって接続している。各キャピラリーチャンネルは、約0. 5mmの深さで、断面の直径が約0.5mmで、約5cmの長さである。キャピ ラリー接合部655(705)は、プラットホームの表面から約0.75mmの 深さで、キャピラリー652および653(703および704)の深さよりも 深くなっている。あるいは、キャピラリー652および653(703および7 04)は、捨てバルブ662 (712)を含む。この捨てバルブの使用は、キャピラリー接合部655(70 5)に加えて、またはその代わりに用いることができる。 混合用アレイの液体成分は、約0.25mmの深さをもつ、プラットホーム上 を液体が動くことによって排出される空気を換気させる通気路660(710) とも接続している。さらに、約0.75mmの深さのキャピラリー接合部661 (711)は、通気路中にあり、液体が通気路に逆流するのを防止している。 キャピラリー接合部655(705)は、狭いキャピラリーチャンネル656 (706)によって、チャンバー658(708)に液体によってつながってい る混合用チャンバー657(707)と、液体によって接続していた。チャンバ ー658(708)は、さらに、混合液体受け入れ用チャンバー659(709 )に接続している。あるいは、キャピラリー656(706)は、捨てバルブ6 62(712)を含む。キャピラリーチャンネル656(706)は、深さ約0 .25mm、断面の直径約0.5mm以上、また約0.2cmから約30cmの 長さである。混合チャンバー657(707)は、深さ約0.25mm、断面の 直径約0.75mm以上で、回転中心から約0.2cmから約30cmのところ に置かれている。キャピラリーチャンネル658(708)は、深さ約0.5m m、断面の直径約5mm、また約0.2cmから約30cmの長さである。キャ ピラリーチャ ンネル656(706)とキャピラリーチャンネル658(708)は、上記実 施例5で説明したように、混合用チャンバーとの接続によって相殺することがで き、または、混合用チャンバーの中のどこか適当な位置に置くことができる。そ して、コリオリの力によって混合を促進することができる。 キャピラリーチャンネル658(708)は、液体によって、混合液流入チャ ンバー659(709)とつながっている。混合液流入チャンバー659(70 9)は、深さ約0.75mm、断面の直径が約5mm以上で、回転中心から約1 cmから約30cmのところに置かれている。 等量を混ぜるときには、図18Eから図18Eに図示したように、また、非等 量を混ぜるときには、図21Aから図21Eに図示したように、このプラットホ ームを使用するときには、混合すべき各液体の容量を、液体貯蔵容器651と6 52(701と702)に入れる(図18Aと図21A)。液体は、キャピラリ ー653および654(703および704)のそれぞれの中に流れ込み、キャ ピラリー関門655(705)で止まる。あるいは、混合すべき液体を既に液体 貯蔵容器651と652(701と702)の中に入れてある本発明のプラット ホームが提供される。これらの実施形態において、使用前に、貯蔵容器から液体 が蒸発、湿潤、または、漏出することを防ぐために、キャピラリー653および 6 54(703および704)の中に捨てバルブ712を具備することが好ましい 。 100rpmの初回の回転速度f1では、各キャピラリーからの液体が、キャ ピラリー接合部655(705)を通り、混合用チャンバー657(707)を 通って流れる(図18Bと図18C、および図21Bと図21C)。捨てバルブ 712を含む実施形態において、このバルブが、チャンネル653および654 (703および704)に液体が流れ込むのを防止する。捨てバルブ712を開 放すると、液流が、キャピラリー接合部655(705)から、チャンネル65 6(706)を通って、混合用チャンバー707の中に進んでいく(図18Cと 図21C)。主に層流になっている、キャピラリー関門655(705)または チャンネル656(706)を通る液流とは対照的に、混合用チャンバー657 (707)の中では液流が乱れ、そのために、主に、混合チャンバー657(7 07)の中で混合が起きる。液流は、チャンネル658(708)を通って進み 、混合溶液が、混合液流入チャンバー659(709)の中に排出される(図1 8Dと図18E、および図21Dと図21E)。 実施例7 混合用アレイ:第二別法 本発明によって提供され、異なった量の液体サンプルを混合して、2種類の液 体が異なっていて、一つの分子種の濃度勾配を作るように特別に設計されたマイ クロシ ステムプラットホームのさらに別の実施形態で、この実施形態は、図22に図示 されている。この図では、ディスク11上の一つの測定用アレイ18の配置が示 されている。すなわち、このようなアレイを複数、マイクロシステムプラットホ ームの上に、より好ましくは、複数の使用または複数のアッセイ用のプラットホ ームを提供するための本発明のディスクの上に適宜配置することができる。 混合用アレイの構成部分をさらに詳細に図23に示す。本発明のプラットホー ムのディスク実施形態は、機械加工したアクリルから作られている。ディスク全 体の大きさは、外径約6cm、および内径約0.75cmで、このディスクは、 回転装置の軸の上に載せられている。ディスクの厚さは、約0.9mmから約1 .5mmまでであった。作業液量は、各液体の貯蔵容器ごとに約40μLである 。 混合用アレイの構成部分は、次のとおりである。それぞれに、混合しようとす る液体の組み合せの一方を入れた流体貯蔵容器801と802は、プラットホー ム上に構築されており、プラットホームの表面から約0.75mmの深さをもち 、側面の寸法が約1cmであり、また、この液体貯蔵容器801は、約40μL の容量が入るように設計されている、また、流体貯蔵容器802は、約40μL の容量が入るように設計されているが、液体貯蔵容器802の容量は、液体貯蔵 容器801の容量とは 異なる。特に、および、さらに、液体貯蔵容器801および802は、(貯蔵容 器の中の各ポイントにおける液体の断面積に関係する)圧力“ヘッド”の変化に よって、特定の回転速度における貯蔵容器間で、2つの貯蔵容器から流出する液 体の速度が異なるような形になっている。こうして、一つの貯蔵容器からの液体 の、混合液中での割合は、回転の最後に貯蔵容器からの液体が完全に混合される と、回転の最初には最大で、最後には最小になって勾配が形成される。勾配は、 左の貯蔵容器の溶液の約40%と右の貯蔵容器の溶液の60%から始まり、最後 には、割合が逆転する。また、このほかの混合用アレイの等分化構造が、この勾 配を保存する方法を提供するはずである。 各流体貯蔵容器は、キャピラリーチャンネル803および804によって、キ ャピラリー接合部805に、液体によって接続している。各キャピラリーチャン ネルは、深さ約0.5mm、断面の直径が約0.5mmで、約5cmの長さであ る。キャピラリー接合部805は、プラットホームの表面から約0.75mmの 深さで、キャピラリー803および804の深さよりも深くなっている。あるい は、キャピラリー803および804は、捨てバルブ812を含む。この捨てバ ルブの使用は、キャピラリー接合部805に加えて、またはその代わりに用いる ことができる。 混合用アレイの液体成分は、約0.25mmの深さを もち、プラットホーム上を液体が動くことによって排出される空気を換気させる 通気路810とも接続している。さらに、約0.75mmの深さのキャピラリー 接合部811が通気路中にあって、液体が通気路に逆流するのを防止している。 キャピラリー接合部805は、狭いキャピラリーチャンネル806によって、 混合用チャンバー807に液体によってつながっていて、この混合用チャンバー 807は、液体によってチャンネル808に接続しており、さらに、混合液体流 入チャンバー809に接続している。あるいは、キャピラリー806は、捨てバ ルブ812を含む。キャピラリーチャンネル806は、深さ約0.5mm、断面 の直径約0.5mm以上、また約0.2cmから約30cmの長さである。混合 用チャンバー807は、深さ約0.75mm、断面の直径約0.75mm以上で 、回転中心から約0.2cmから約30cmのところに置かれている。キャピラ リーチャンネル808は、深さ約0.5mm、断面の直径約5mm、また約0. 2cmから約30cmの長さである。キャピラリーチャンネル806とキャピラ リーチャンネル808は、上記実施例5で説明したように、混合用チャンバーと の接続によって相殺することができ、または、混合用チャンバーの中のどこか適 当な位置に置くことができる。そして、コリオリの力によって混合を促進するこ とができる。 キャピラリーチャンネル808は、液体によって、混 合液流入チャンバー809とつながっている。混合液流入チャンバー809は、 深さ約0.75mm、断面の直径が約5mm以上で、回転中心から約1cmから 約30cmのところに置かれている。 図24Aから図24Eに図示したように、このプラットホームを使用するとき には、混合すべき各液体の容量(液体5−45μLの範囲)を、液体貯蔵容器8 01と802に入れる(図24A)。液体は、キャピラリー803と804のそ れぞれの中に流れ込み、キャピラリー接合部805で止まる。あるいは、混合す べき液体を既に液体貯蔵容器801と802の中に入れてある本発明のプラット ホームが提供される。これらの実施形態において、使用前に、貯蔵容器から液体 が蒸発、湿潤、または、漏出することを防ぐために、キャピラリー803と80 4の中に実施形態捨てバルブ812を具備することが好ましい。 100rpmの初回の回転速度f1では、各キャピラリーからの液体が、キャ ピラリー接合部805を通り、混合用チャンバー807を通って流れる(図24 Bと図24C)。捨てバルブ812を含む実施形態において、このバルブが、チ ャンネル803と804に液体が流れ込むのを防止する。捨てバルブ812を開 放すると、液流が、キャピラリー接合部805から、チャンネル806を通って 、混合用チャンバー807の中に進んでいく(図24D)。主に層流になってい る、キャピラリー関 門805またはチャンネル806を通る液流とは対照的に、混合用チャンバー8 07の中では液流が乱れ、そのために、主に、混合チャンバー807の中で混合 が起きる。液流は、チャンネル808を通って進み、混合溶液が、混合液流入チ ャンバー809の中に排出される(図24Dおよび図24E)。 実施例8 免疫測定法 本発明によって提供され、特に免疫測定法の実施用に設計されたミクロシステ ムプラットホーム(microsystems platform)を図25に 示す。図では、ディスク11上の1つのアッセイアレイ19の配列を示し、多目 的または多重アッセイのプラットホームを提供するため、多数のそのようなアレ イを本発明のミクロシステムプラットホーム上に、特に好ましくはディスク上に 都合よく配置することができる。 図26に混合アレイの構成部分をより詳細に示す。本発明のプラットホームで あるディスクの実施形態は、機械加工されたアクリルから形成した。ディスク全 体の寸法は、外半径が約6cm、内半径が約0.75cmであり、そのディスク は回転装置の軸に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9mmから約1 .5mmの範囲内である。反応用の作動流体容積は約10μlであった。 混合アレイの構成部分は以下のとおりである。プラットホーム表面中に約0. 75mの深さ、および約0.5 cmの横の長さを有する注入口901がプラットホーム上に構成されており、約 10μL、2μL〜20μLの範囲の容積を収容するよう設計されている。この 注入口は、横断面の直径が約0.5mm、深さ約0.75mmを備えた測定キャ ピラリー902に変更可能に接続されており、この測定キャピラリーの長さは、 約10μLの全容量を含むのに十分であった。測定キャピラリー902はキャピ ラリー接合部904に変更可能に接続されている。 さらに、注入口は約0.5mmの横断面直径を備えている流出キャピラリー9 03に変更可能に接続するよう横成されており、近位端部が注入口901に関し て一周する。流出キャピラリーは、流出キャピラリー903の深さより深い約0 .75mmのプラットホーム表面中で、深さを備えた流出チャンバー905と変 更可能に接続している。さらに、流出チャンバーおよび流体チャンバーの各々は 、523のような空気口または空気チャンネルと接続されており、それは約0. 25mmの深さを備え、プラットホーム上の流体変動によって排出された空気の 通気を可能にする。約0.75mmの深さのキャピラリー接合部524は、空気 チャンネルへ流体が流れるを防上するために空気チャンネル中に存在する。 注入口901は、回転の中心から1.3cmのプラットホーム上に設置されて いる。測定キャピラリー902は、注入口9015から4.2cm延びている。 流出キ ャピラリー902は、注入口901から約1cm〜約20cm延びている。流出 キャピラリー903の長さの範囲は、測定キャピラリー902より20%長かっ た。流出チャンバー905は、回転の中心から約1cm〜約20cmの位置にあ り、キャピラリー接合部904は回転の中心から5cmの位置にあった。 キャピラリー接合部904は、キャピラリーチャンネル906と変更可能に接 続し、それは順次インキュベーションチャンバー910と接続している。キャピ ラリーチャンネル906は、約0.5mmの横断面直径を有しており、約1cm 延びている。インキュベーションチャンバー910は、プラットホーム表面中に 約0.75mmの深さを備えており、その深さはキャピラリーチャンネル906 より深い。キャピラリーチャンネル906は、さらにキャピラリー接合部907 を介してチャンネル909と変更可能に接続している。接合部を通じて洗浄緩衝 液へサンプルの流動が逆流するのを防ぐようにキャピラリー接合部907を構成 した。チャンネル909は、約0.5mmの横断面直径を備えていており、約5 cm延びている。キャピラリー接合部907は、プラットホーム表面中にチャン ネル909またはキャピラリーチャンネル906の深さより深い約0.75mm の深さを備えている。また、インキュベーションチャンバー910は、サンプル の成分に対して特異的な結合種、特に好ましくは抗体を含んでいる。この種は、 チャンバーの表面 への被覆としてインキュベーションチャンバー910内に都合よく含まれるか、 あるいはチャンバー内のビーズまたは他の担体、またはチャンバーの機能する内 部表面に付着している。 さらに、キャピラリー接合部907はプラットホーム表面中に約0.75mm の深さを備え、また回転軸から3.7cmの距離に位置している洗浄緩衝液リザ ーバー516と変更可能に接続している。 キャピラリー接合部907は試薬キャピラリー920とさらに変更可能に接続 され、それはさらにキャピラリー接合部914と変更可能に接続され、それはさ らにチャンネル926と変更可能に接続され、さらにそれは試薬リザーバー91 7と変更可能に接続された。試薬キャピラリー920は、約0.25mmの横断 面直径を備えていており、約1cm延びている。キャピラリー接合部914は、 プラットホーム表面中に約0.25mmの深さを備えており、回転軸から約2. 7cmの距離に位置する。試薬キャピラリー926は、約0.25mmの横断面 直径を備えていており、約0.2cmから約20cm延びている。試薬リザーバ ー917は、プラットホーム表面中に約0.75mmの深さを備えており、回転 軸から約2.3cmの距離に位置する。 回転軸に最も遠位の場所で、インキュベーションチャンバー910をU字型キ ャピラリー921に変更可能に接続した。U字型キャピラリー921は、約0. 5mm の横断面直径を備えており、約1cm延びている。このキャピラリーは、少なく ともインキュベーションチャンバー910の最も軸に近位の領域より回転軸に近 位である点までU字型で延びている。インキュベーションチャンバー910に関 するU字型チャンネルのこの位置調整は、インキュベーションチャンバー910 内へ付加液が流入して、液体が置換され、そこから前記液体が均一に排出される こと、すなわち、チャンバー内の第1流体が第2流体と交換されている間にチャ ンバーから押出されることを保証する。 このU字型キャピラリーは、さらに廃棄物リザーバー915と流体的に接続し ている。廃棄物リザーバー915は、プラットホーム表面中に約0.75mmの 深さを備えており、回転軸から約4.5〜5.7cmの距離に位置している。 本発明のある実施形態においては、捨てバルブ922は、キャピラリー接合部 904およびキャピラリーチャンネル906の交点に、キャピラリー接合部90 7および洗浄緩衝液キャピラリー908の交点に、または試薬リザーバー918 およびキャピラリー接合部919の接合部に位置することができる。 図27Aから図27Lに示したように、このプラットホームにおいて試薬リザ ーバー916および洗浄リザーバー915の使用はディスクに予め載せられてお り、特に好ましくは、そのディスクはキャピラリー接合部90 7および洗浄緩衝液キャピラリー908の交点で、また試薬リザーバー918お よびキャピラリー接合部919の交点で捨てバルブ922を含んでいる。不正確 な容積の流体(1〜150μLの範囲の流体)を注入口901に加えた(図27 A)。流体は測定キャピラリー902へ入り、測定キャピラリー902とキャピ ラリー接合部904の間のキャピラリー接合部で停止する(図27Bおよび図2 7C)。サンプルが使用者によって充填され、回転速度ゼロで測定キャピラリー 902および流出キャピラリー903が満たされ後、45rpmの第1回転速度 f1でプラットホームを回転した。 流出キャピラリー903の端部が測定キャピラリー902の端部よりも回転中 心からの距離が大きいため、液体は流出キャピラリー903から流出チャンバー 905へ流れる(図27D)。過剰なすべての流体が注入口901から排出され 、また流出チャンバー905へ排出されるまでプラットホームを回転した。ただ し、流体が測定キャピラリー902中に含まれているのは除く(図27E)。 65rpmの第2回転速度f2で、測定キャピラリー902の遠心端のキャピ ラリー接合部904を乗り越えさせ、測定キャピラリー902からのサンプルが インキュベーションチャンバー910を満たす(図27Fおよび27G)。サン プルの一部は、インキュベーションチャンバー910中のサンプルレベルまでU 字型キャピラ リー914へ入る(図27G)。サンプル中の成分を結合する、すなわち特異的 な結合種に特異的に結合する最大飽和度まで十分な時間をかけてそのサンプルを インキュベートした。 450rpmの第3回転速度f3で、キャピラリー接合部908を乗り越えさ せ、リザーバー916からの洗浄緩衝液がキャピラリー909、キャピラリー9 06からインキュベーションチャンバー910へ流れる。洗浄緩衝液流動は、U 字型キャピラリー914からサンプルを廃棄物リザーバー915まで押出す(図 27Hから図27J)。好ましくは、洗浄緩衝液流動を可能にするために捨てバ ルブ922を解放した。 500rpmの第4の回転速度f4で、キャピラリー接合部919を乗り越え させ、リザーバー917からの試薬緩衝液をキャピラリー918、キャピラリー 920、キャピラリー接合部908、キャピラリー906からインキュベーショ ンチャンバー910まで流した。試薬緩衝液流動は、U字型キャピラリー914 から廃棄物リザーバー515まで洗浄緩衝液を押出す(図27Kから図27L) 。好ましくは、試薬緩衝液流動を可能にするために捨てバルブ922を解放した 。 試薬緩衝液には、色素体またはインキュベーションチャンバー910内で特異 的結合の検出を行う他の顕色剤が含まれていた。アッセイで生じた色素体量と比 較して、特異的免疫測定法の範囲を確定した。 実施例9 免疫測定法 実施例8に記述した免疫測定法アレイで使用の固定する抗原に対するニトロセ ルロースの使用について、以下に説明する。原理の試験 視覚的な青色サインをニトロセルロース(NC)表面に固定化された3つの構 成から成るサンドイッチの形成により開発された。このサンドイッチは、(a) 多孔性のNC上に吸着された補足抗TSHモノクローナル抗体(MAB)、(b )TSH抗原、(c)コロイド状の青いラテックス粒子上に被覆された相補性抗 TSH MABからなる。捕捉部位で固定化された青色色素の強度が通常の方法 において抗原(TSH)濃度とともに増加するので、それにより未知の検体の定 量分析方法を提供する。 補足MABは、10mg/mLの濃度で2μLスポットを加えることによって 8μmのNC上に固定化した。これらのスポットは、直径で約1/4”の円に広 がる。短時間のインキュベーションの後に、NCの領域表面を1%BSA含有P BS溶液でブロックし、0.1%BSA−PBSで十分な洗浄を行った。その膜 は使用前に大気乾燥させた。その後、点状の領域を小さな正方形に切り、グラス 試験管へ入れ、50/50ウマ血清/PBS−BSA緩衝液で連続的に希釈した TSHスタンダード の200μL一定分量を入れた。短時間のインキュベーションでNCを湿らせた 後、相補性MABでコーティングされた0.309ミクロンの直径の青色ラテッ クス懸濁液を添加し、固定した。5分間のゆるやかな振盪の後、ディスクを取り 出し、PBS−BSA流水の下で洗浄し、乾燥した。目視試験によって、色彩強 度がTSH濃度とともに予測されたように異なることを確認した。 付加された抗体の標識化された群、例えばコロイド金、蛍光性または有色のラ テックスビーズは、抗体結合および集積を検出するのに使用することができる。実験:競合的免疫学的検定法 一価の甲状腺ホルモンサイロキシンの競合アッセイをTSHに対する上述のサ ンドイッチ分析に類似して、また補足して開発した。抗原は、BSA−T4(1 2.5mg/mL)の1.5μL容量の添加によって5μmのNC上に固定化し 、次いで1%のBSAを含むPBSでブロック化し、最後に0.1%のBSAを 含むPBSで洗浄した。抗サイロキシンモノクローナル抗体(MAB)は、受動 的吸着によりSeradyne0.309μm青色ラテックスビーズ上に固定化 した。 抗体被覆ビーズは、広いホルモン濃度域にわたって、試験管内で緩衝液中のT 4とともに短時間インキュベートした。その後、吸着された補足抗原を含んでい る正方形数片のニトロセルロースを試験管に加え10分間インキュベートし、そ の時間にNC上に色素が展開された。 その後、少量の緩衝液でその正方形片を洗浄し、色彩強度がT4濃度の作用とし て視覚的に示された。 競合アッセイに対し予想した通り、概略的には、単調量が低いT4濃度で青色 色彩強度を増すことが明らかになった。色彩強度の変化は低いT4濃度域にわた って生じており、分析において血清標本を約10倍まで希釈することができるこ とを示している。すなわち、試験につき約30μLの血清を用い、300μLま で希釈して、臨床的診断上関心がもたれる範囲にわたって検出可能なシグナル変 動を得ることができる。約20分余の全アッセイ時間は最適化なしで確定し、低 バックグラウンドおよび高シグナル強度を(最適化なしで)得た。これらの結果 は、これらの工程が、生物学的混合物のような複合混合物に含まれる少量の抗原 を検出するのに有用な抗原濃度および抗体濃度において免疫学的測定法結果が検 出可能であることを示している。 実施例10 抵抗性発熱素子の調製 抵抗性発熱素子を本発明のプラットホーム上で以下のようにを調製した。抵抗 性発熱素子が要求されるミクロシステムプラットホーム表面上の部分は、抵抗性 インクの範囲を越えて、直流(DC)電圧降下がある状態で抵抗性インクを越え て電気を導電するため、導電性インクと電気的に結合している抵抗性インクで印 刷された遮蔽板である。スクリーンされる抵抗性インクおよび導電性 インクはともに先行技術ですでに公知の方法を用いてプリントされた(Gill eo、前掲)。 簡単に説明すると、図30に示したような導電性インクパターンを加熱安定化 されたポリエステルシート基板(ICI ST505)上にスクリーンし、10 分間、110〜120℃で硬化した。その後、硬化された導電性インキパターン 上に抵抗性のインクをスクリーンし、その複合物を110〜120度でさらに1 0分間硬化した。一般的に、そのインクは、少なくとも0.5mm×0.5mm (0.25mm2)の領域を覆う、厚さが約10ミクロンの層で塗られている。 しかしながら、3回に及ぶ同一パターンで、同じポリエステルシートをプリント し、硬化し、リプリントすることによって、より大きな膜厚のフイルムパターン が得られた。これらのより厚みのあるフイルムは、抵抗を縮小するとともに、同 じ印加電圧で加熱性能を高めることがわかった。 場合によっては、ポリマー厚膜は、配電回路を絶縁する誘電体層で覆っている 。これは、本発明のプラットホーム上の液体を熱するために使用される抵抗性加 熱器の実施例において特に有用である。さらに、この誘電体層はスクリーンプリ ンティングにより置かれ、その後、1000mJ/cm2で数秒間紫外線を使用 して硬化した。 図30および図31は、加熱安定化されたポリエステル上にプリントされたス クリーンである回路の一例を示す。回路材料はデュポン(Dupont)502 8導電 性インクおよびデュポン7082抵抗性インクからなり、抵抗性インクは領域が パターン化されたソリッドバックから、導電性インクはディスク上の明るく細い 線状パターンからなる。直流電源への電気的接続は、11、12、13、14、 15、16、17、18、19、20、21および22と番号付与した。異なる 回路素子の耐性は約10〜約200オーム(N=10)の範囲であり、回路幾何 配列に依存していた。例えば、12.1±1.2オーム(N=10)の抵抗を電 気接点11と12の間で測定した。別の実施例において、1808±257オー ム(N=10)の抵抗を電気接点11と22の間で測定した。 他の実験において、デュポン7082抵抗性インク(400オーム/平方/ミ ル)をデュポン7102抵抗性インク(20オーム/平方/ミル)に混合した。 50:50(含水重量による)で混合し、その後、スクリーンが図30および図 31に示すパターンへプリントされ、電気接点11と12の間で7.3±0.6 オーム(N=7)の抵抗を測定した。別の実施例において、電気接点11と22 の間で272.2±22.7オーム(N=7)の抵抗を測定した。 さらに抵抗性発熱素子がデュポン7082抵抗性インクで同じ領域上にプリン トされ、硬化され、リプリントされ、再硬化され、その抵抗性回路は厚くなり、 また、その抵抗は小さくなった。この実験では、2番目と3番 目のプリンティングが、電気接点11と12の間の抵抗を679±86.5オー ム(N=8)まで小さくした。従って、インク製剤の適切な選択による抵抗を調 整する能力、および抵抗性回路のリプリントにより、最終スクリーン印刷化回路 の電気的性質をコントロールすることが可能となる。 実施例11 発熱素子としての抵抗性ポリマー厚膜の使用 実施例10に記述したように、形成された抵抗性ポリマー厚膜素子を介して電 位を加える場合、発熱素子としての抵抗性ポリマー厚膜の使用は、熱を生ずる抵 抗性ポリマー厚膜の性能に依存する。図32に、ヒーターとして使用される抵抗 性ポリマー厚膜素子の性能を示す。抵抗性発熱素子を形成するため伝導性電極を デュポン7082抵抗性インクとデュポン7102抵抗性インクの50:50混 合物と結合した場合、図30および図31で示したパターンの回路がデュポン5 028銀ペーストを用いてスクリーン印刷された。図31の電気接点31および 33を介して直流(DC)電圧を加え、サーミスタプローブを使用してヒーター 表面の温度を測定した。これらの実験は、“乾燥”、すなわち、プラットホーム 上で流体を利用しないで抵抗性発熱素子上で実施され、また、静止、すなわち、 ディスクが回転することなく行われた。図32は、時間および印加(DC)電圧 の作用とともに生じた温度のグラフである。(印加電圧は、2V、 3V、4V、5Vおよび6Vであり、最低の定常状態電圧から最も高い定常状態 電圧を生じた電圧から、最低値より最高値までを読む)。このグラフは、時間お よび印加電圧双方の増加につれて生じる最高温度が高くなり、100〜150秒 の間で最大電圧が定常状態に達し、また、達した最大電圧は約85〜90℃だっ たことを示している。これらのデータを図33で示したグラフに変換したが、定 常状態の温度のプロットが、印加(DC)電圧の作用として得られたことを表し ている。これらの結果は、達した定常状態の温度が、印加電圧の増加につれて放 物線型に増加することを示している。 また、電圧に対する最大定常状態温度依存は、正の温度係数(PCT)インク 、デュポン7285インクを用いて上述の実施した実験において検出した。温度 に対する電圧依存は、試験した電圧範囲にわたって線状であり、また、印加(D C)電圧は混合された抵抗性インクを用いて得られた結果よりも約10倍高かっ た。 これらの結果は、図33においてPTCインクで得られた結果と対比したが、 正の温度にコントロールされたインクに対して予測したように、電圧の増加につ れて定常状態の温度に達した。その結果は、デュポン7285を使用した図31 に示すようなスクリーン印刷された抵抗性発熱素子を用いて得られたPTCイン クで得た。 本発明の抵抗性発熱素子から増大する距離において基板の温度を検出した。図 34にこれらの結果を示すが、 抵抗性加熱器の1〜2mm以内の周囲まででディスク温度は下がった。これらの 結果は、隣接した加熱器によって制御される加熱作用する隣接した加熱器または プラットホーム構成部分(捨てバルブのような)のうち1つを活性化をすること なく抵抗性加熱器を近接して配置することができることを示す。 これらの結果は、本発明のミクロシステムプラットホームの形成に適当な合成 基板上の抵抗性発熱素子として使用されるべき、本発明の教示によるポリマー厚 膜を使用して調製される抵抗性素子の性能を示している。 実施例12 熱で活性化されるバルブを備えた加熱器を有する抵抗性加熱器の使用 実施例10および11で記述したような抵抗性ポリマー厚膜を用いて調製した 抵抗性発熱素子は、熱で活性化されるバルブを活性化するのに有用である。熱で 活性化されるバルブには、本明細書に開示された流動性構造のチャンネルまたは キャピラリー内に“ワックス”を付着することにより調製されたバルブが含まれ る。 熱で活性化されるワックスバルブを調製する際に、予め加熱したプラスチック 性ピペット内に少量の溶解ワックスを少量吸い上げ、キャピラリーチャンネルに チップが付された場合、チャンネルは毛管作用によって少量の溶解したワックス を上昇させる。ワックスが冷却され、チャンネルまたはキャピラリー内で凝固す る場合、ワッ クスバルブが形成される。ワックスバルブの調製で有用である特定の炭化水素の 例としては、単分散のアルカンエイコサン(Tm=36.8℃)、テトラコサン (Tm=54.0℃)およびオクトコサン(Tm=64.5℃)、並びにパラフィ ン(Tm=54.4℃)のような多分散系のワックスがある。これらの異なるワ ックスを使用した実験では、操作しやすいことから、単分散の炭化水素よりもパ ラフィンが好ましいことがわかった。温度を制御する分配チップの使用によりこ の差異を回避でき、ワックス弁として単分散の炭化水素を有利に使用することが 可能となった。 上述のようにワックスバルブを製造した後、ポリエステル基板上に抵抗性ヒー ター層を調製し、テープでプラットホーム基板につないだ。加熱器の位置調整は 、ワックスプラグが十分に溶解されていること、さらに流動が可能な状態である こと、再結晶することがないこと、さらに抵抗性ヒーターの位置から下流のチャ ンネルあるいはキャピラリーを目詰まりさせることがないことを確認することが 重要である。 代わりの実施例では、ワックルバルブからなる本発明のチャンネルおよびキャ ピラリーは、さらに図35および図37に示したように、抵抗性ヒーターから“ 下流”(すなわちプラットホームの縁により近位のところ)に設定されたワック ス再結晶チャンバーからなる。ディスクが組み立てられ回転している際に、再結 晶チャンバー へ溶解したワックスが流れ込み、一般的に再結晶チャンバーの壁面に凝固する。 そのようなワックスバルブの最適な作動は、ワックスバルブの全範囲、およびワ ックス再結晶チャンバーの内部の少なくとも25%以上にわたって抵抗性発熱素 子が配列されていることを必要とすることがわかった。 図36Aから図36Cは、ワックスバルブ、流動性構造、抵抗性ポリマー厚膜 からなるプラットホームの調製方法を示した図である。図36Aで示すように、 電熱回路は、両面テープでポリカーボネートディスクに接着されたポリエステル フイルム上にプリントされたスクリーンである。本明細書に記述し、図36Bに 示したように、アクリルディスク上に流動性構造を機械加工する。ワックスバル ブは、本発明のプラットホームの流動性チャンネルおよびキャピラリーの適切な 領域に手で配列した。その後、組み立てるディスクを形成するため、これらの2 つの構成部分を両面テープで接着した(図36Cに示す)。 さらに、図37では、本発明の流体操作アレイの1つを詳述したものである。 実施例10によって調製したスクリーン印刷された導入部は、ワックスバルブが スクリーン印刷された発熱素子で完全に覆われるようにプラットホーム上に配列 されており、それは、さらにワックス再結晶チャンバー部分上に延びている。 図38は、連続的にワックスバルブを開き、流体チャ ンバーから流体容器へ流体を流動させるために熱で活性化されるワックスバルブ をどう使用することができるかについて示している。図38に示す各流体チャン バーへ水溶性染料を充填した。ディスクは、キャピラリー突発rpm以上のスピ ードの約700rpmで回転した。図は、これらの抵抗性加熱器へのDC10V の継続的印加がワックスバルブを再閉鎖しないで完全にワックスバルブを溶解す るのに十分であることを示している。さらに、これらのワックスバルブのなかの 任意の1つのバルブを加熱し融解しても、プラットホーム上で約1〜2mm隔て られている隣接したワックスバルブのどのバルブに対しても融解を引き起こすこ とはなかった。 実施例13 熱で活性化されるバルブを備えた抵抗性加熱器の使用: 第1代替例 代わりの実施形態においては、熱で活性化されるバルブとして熱復元可能なポ リマーを使用した。この実験では、シートに熱復元可能な管FP301H(3M 、ミネアポリス、MN、から入手)をカットし、本発明のミクロシステムプラッ トホーム上のキャピラリーチャンネルに設置した。このキャピラリーチャンネル は2つの流体チャンバーに分割したが、その内部の大部分は25〜50μLの流 体を含んでいた。熱復元可能なポリマーは液密バルブとして機能し、第2流体チ ャンバーまで流体の漏出現象はみられなかった。その後、約100℃にディ スクを熱し、熱復元可能な管が約50%まで収縮することがわかった。また、液 体がチャンネルを通って第2の外部流体チャンバーに輸送されたことを確認され た。 これらの結果は、熱復元可能なポリマーが捨てバルブとして有用であることを 示している。ワックスバルブと比較した場合、このタイプのバルブの特にすぐれ た点は、ポリマーシートが、捨てバルブ部位から下流のチャンネルまたは任意の ミクロ流体工学構造のいずれもほとんど目詰まりさせることなく、チャンネルに より保持される肉眼的物体であるということである。 実施例14 熱で活性化されるバルブを備えた抵抗性加熱器の使用: 第2代替例 捨てバルブとしての抵抗性加熱器自身の使用について実証した。十分な電圧が 抵抗性加熱器へ印加された場合、本発明の抵抗性加熱器の一定の構成は、プラッ トホームの基板を溶解することが可能であることがわかった。この実験では、図 31に示した加熱器を介して直流(DC)15Vを印加した。この電圧で、1秒 より後に、抵抗素子自身内の、一般にその中心に、1mm2の面積を有する孔が 形成された。これらの結果は、捨てバルブとして加熱器を使用することができる ことを示している。この実施形態では、調製されたチャンバーから成るプラット ホームを回転中心からの半径Rで終結するチャンネルに接続した。その後、チャ ンネルのこの末端部をチャンネ ル終結点よりちょうど下流に配列された電熱回路に結合する。別の流体工学ディ スクを、第1チャンネルのまさに同じ終結点に配列されたチャンネルを備えて調 製し、その後、第2チャンネルの開始点がちようど抵抗素子の下流に配列される ように、この電熱回路に結合した。プラットホーム層をともに結合した後に、抵 抗素子はプラットホームの異なる層の中の2つのチャンネル間で配列され、その 結果、抵抗素子を介しての加熱が2つのチャンネルを結合し、プラットホームの 異なる層で1つのチャンバーから他のチャンバーまで流体が流動できるようにす る。 実施例14 流体を熱する抵抗性加熱器の使用 さらに、本発明の抵抗性加熱器は、本発明のプラットホームのインキュベーシ ョンチャンバーまたは他のミクロ流体工学構成部分内の流体を加熱するために用 いる。図31で示したように、形成された抵抗性加熱器中の接点31と接点33 の間に直流40Vの電圧を印加し、約65μLの水を含んでいる流体チャンバー がそこで熱接触された。さらに水の温度をモニターするために流体チャンバーに サーミスタを設置し、プラットホームを約500rpmで回転した。その結果を 図39に示す。定常状態温度が約200秒後に得られた。約500秒後、プラッ トホームの回転は継続したままで、加熱器は切った。図39に示した結果は、本 発明の抵抗性発熱素子が約5 0℃までこの水サンプルを加熱することができ、約10分間この温度が保持でき たことを示しており、しかも、回転するプラットホームの対流冷却が抵抗性加熱 器の停止後1〜2分以内に周囲温度まで温度を下げることがわかった。 さらに、この実験は、抵抗性発熱素子を継続して活性化することにより、回転 するプラットホーム内で温度を急速に循環することができることも示している。 実施例14 感温素子としての抵抗性加熱器の使用 スクリーン印刷PTCインクが他のインクより温度による抵抗に大きな変化を 示すので、これらのインクをスタリーン印刷回路上の温度を測定するのに使用す ることができる。 この実施形態では、温度検出装置を抵抗性発熱素子と同様にスクリーン印刷す るが、これは熱を発生させるために素子に電圧を印加するというよりはむしろ、 加熱した結果、抵抗が増加したかどうかを検出するために素子の抵抗率をサンプ リングするものである。ある適用においては、加熱器および温度検出装置の両方 として抵抗性発熱素子自身が使用できた。この使用においては、電熱回路は、定 電圧および(僅小な)定電流モード間で切り替わる外部回路につなぐ。定電圧モ ードでは素子が熱くなり、定電流モードでは電圧降下が測定され、それにより温 度検出する。 別の適用においては、抵抗性発熱素子に対し一部分上にPTCインクをスクリ ーン印刷する。伝導性導入部の異なるセットを使用して、抵抗性加熱器およびP TCインク/感温部素子を外部回路に接続し、外部回路は抵抗性発熱素子に電圧 を送り、感温素子へ僅小な定電流を送る。PTCインク成分中での電圧降下を測 定することによって、抵抗素子の温度を推測する。これらの2つの回路の調整を 提供することができたので、感温部を抵抗性発熱素子の温度を制御するのに利用 できる。 前述の開示は、本発明のある特定の実施形態を強調したものであり、その開示 の変更または代替均等物はすべて本発明の意図および範囲内にあると理解するも のである。
【手続補正書】 【提出日】平成11年12月20日(1999.12.20) 【補正内容】 請求の範囲 1. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の表 面を有する基板を含み、各表面はプラットホームが回転される中心を含む、回転 可能なプラットホームを含み、 そしてその第一の表面が、組み合わせて b)約1から約150μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含む注流入を 含み、 そしてそれは、 c)複数の計量キャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーを含み、各々 が、注流入と流体的に連結しており、各キャピラリーが、直径約0.02mmか ら約1mmの断面領域を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中 心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列され た第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配列された第二の末端を 規定し、そして各キャピラリーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定し、第一の 計量キャピラリーアレイは液体の容量を規定する、第一の計量キャピラリーアレ イに液体的に連結しており、 そして第一の計量キャピラリーアレイは、 d)プラットホームの表面で、計量キャピラリーに等しいかまたはより大きな 深さを有し、そしてプラットホームの中心から、注流入より距離のある位置に放 射状に 位置決めされる第一の液体チャンバー に液体的に連結しており、 そしてオーバーフローキャピラリーは、 e)プラットホームの中心から、オーバーフローキャピラリーに等しいか、ま たはより大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から保持チャンネルお よび注流入より長い距離に放射状に位置決めされた、オーバーフロー・チャンバ ーに流体的に連結して含むことを特徴とし、 キャピラリー接合部が、計量キャピラリーアレイおよび第一の液体チャンバー を含む各々の計量キャピラリーの接合部で、そしてオーバーフローキャピラリー およびオバーフローチャンバーの接合部で形成され、それにより注流入にあるデ ィスクに載せられた流体は、キャピラリー作用によって計量キャピラリーアレイ および第一の液体チャンバーを含む各計量キャピラリーの接合部に流れ、そして 過剰流体が、キャピラリー作用によってオーバーフローキャピラリーおよびオー バーフローチャンバーの接合部に流れ;そして、第一の回転速度でのプラットホ ームの回転が、オーバーフローチャンバーへのオバーフローキャピラリー中の流 体移動を誘導するが、計量キャピラリーアレイを含むいずれの計量キャピラリー でも流体移動を誘導せず、それにより、第一の回転速度でのプラットホームの回 転は、注流入からオーバーフローチャンバーへその液体を排出させ、そして 第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転が、第一 の液体チャンバーへの計量キャピラリーアレイ中の液体の容積の液体移動を誘導 し、そして第一の流体チャンバーおよびオーバーフローチャンバーの各々は、さ らに空気交換チャンネルを含み、それにより流体運動によって交換される空気は 、プラットホームの表面に排出されることを特徴とする微量システムプラットホ ーム。 2. さらに、 f)第一の流体チャンバーに流体的に連結された第一の末端を有し、そして保 持チャンバーに流体的に連結された第二の末端を有し、プラットホームの表面に キャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして第一の流体チャ ンバーよりいっそうプラットホームの中心からの距離のある位置に位置決めされ るキャピラリーを含むことを特徴とし、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび保持チャンバーの接合部で形成さ れ、それにより、第一の流体チャンバー中の流体が、キャピラリーおよび保持チ ャンバーの接合部にキャピラリーを介して流れ、そして第二の回転速度より大き い第三の回転速度でのプラットホームの回転が、保持チャンバーに第一の流体チ ャンバー中の流体の容積の流体移動を誘導し、そして保持チャンバーは、さらに 空気交換チャンネルを含み、それにより流体運動により交換された空気交換を、 プラットホームの表 面に排出させること を特徴とする請求項1に記載の微量システムプラットホーム。 3. さらに、 g)保持チャンバーに流体的に連結された第一の末端を有し、そして読取りチ ャンバーに流体的に連結された第二の末端を有し、プラットホームの表面にキャ ピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そしてプラットホームの中 心から保持チャンバーより距離のある位置に位置決めさせる、キャピラリーを含 み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび読取りチャンバーの接合部で形成 され、それにより、保持チャンバー中の流体が、キャピラリーおよび読取りチャ ンバーの接合部にキャピラリーを介して流れ、そして第三の回転速度より大きい 第四の回転速度でのプラットホームの回転が、読取りチャンバーへの保持チャン バー中の流体の容積の流体移動を誘導し、そして各々の保持チャンバーおよび読 取りチャンバーは、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体運動によ って交換された空気を、プラットホームの表面に排出させること を特徴とする請求項2に記載の微量システムプラットホーム。 4. さらに、 i)捨てバルブの放出が、液流を、ゼロでない回転速度で、保持チャンバーか ら読取りチャンバーまで流れさ せることを特徴とする、保持チャンバーから読取りチャンバーまで伸長するキャ ピラリー中の捨てバルブを含むことを特徴とする、請求項3に記載の微量システ ムプラットホーム。 5. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性液体炭化水素、またはプラスチッ クである請求項4に記載の微量システムプラットホーム。 6. さらに、捨てバルブと熱的に接触した加熱要素を含み、加熱要素を加熱す ることが、捨てバルブを開放させる、請求項5に記載の微量システムプラットホ ーム。 7. 保持チャンバーが、生物学的検出アッセイの第一の構成要素を含み、そし て読取りチャンバーが、生物学的検出アッセイの第二の構成要素を含み、サンプ ルを、分析物の存在について分析する、請求項3に記載の微量システムプラット ホーム。 8. 保持チャンバーが、カルボキシペプチダーゼ、およびそのカルボキシル末 端にDアミノ酸を含むペプチドを含み、そして読取りチャンバーが、Dアミノ酸 オキシダーゼ、フラビンアデニンジヌクレオチド、西洋ワサビペルオキシダーゼ および色素原を含み、そして生物学的検出アッセイが、流体サンプル中のβラク タム抗生物質の存在を検出する、請求項7に記載の微量システムプラットホーム 。 9. 流体サンプルがミルクである請求項8に記載の微量システムプラットホー ム。 10. 請求項1に記載の微量システムプラットホームを用いて流体を移動させ る方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の流体の量を第一の流体チャンバーに移動させる 段階を含む方法。 11. 請求項2に記載の微量システムプラットホームを用いて流体を移動させ る方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の多量の流体を第一の流体チャンバーに移動させ、そして d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の多 量の流体を保持チャンバーに移動させる 段階を含む方法。 12. 請求項3に記載の微量システムプラットホームを用いて流体を移動させ る方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サンプルを加えて、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の流体の量を第一の流体チャンバーに移動させ、 d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体を保持チャンバーに移動させ、そして e)第二の回転速度より大きい第四の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の量を読取りチャンバーに移動させる 段階を含む方法。 13. 請求項8に記載の微量システムプラットホームを用いて、流体サンプル 中のβ−ラクタム抗生物質の量を検出する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サン プルを加えて、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の流体の量を第一の流体チャンバーに移動させ、 d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体の量を保持チャンバーに移動させ、 e)カルボキシペブチダーゼ活性を阻害するのに十分な時間、そして温度で保 持チャンバー中の流体をインキュベートし、 f)第二の回転速度より大きい第四の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の量を読取りチャンバーに移動させ、 g)色素原を発生するのに十分な時間、そして温度で読取りチャンバー中の流 体をインキュベートし、 h)読取りチャンバー中の発色した色素原の量を検出し、そして上記量をβ− ラクタム抗生物質を含まないサンプルによって生成される量と比較する 段階を含む方法。 14. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面がプラットホームが回転される中心を含むこと を特徴 とする回転可能なプラットホーム、 そして第一の表面が、 b)約1から約150μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含むことを特 徴とする注流入、 そしてそれは c)複数の計量キャピラリーを含み、各キャピラリーが、注流入と流体的に連 結しており、各キャピラリーが、直径約0.02mmから約1mmの断面領域を 規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、 そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列された第一の末端、およびプ ラットホームの中心から遠方に配列された第二の末端を規定し、そして各キャピ ラリーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定し、第一の計量キャピラリーアレイ は、流体の容量を規定することを特徴とする第一の計量キャピラリーアレイに流 体的に連結しており、 そしてキャピラリーアレイは、 d)プラットホームの表面で、計量キャピラリーに等しいかまたはより大きな 深さを有し、そしてプラットホームの中心から、注流入より距離のある位置に位 置決めされ、第一の流体チャンバーはまた流体的にオーバーフローキャピラリー と連結しており、 そして第一の流体チャンバーは、 e)プラットホームの表面にオーバーフローキャピラリーに等しいか、または より大きい深さを有し、そして 保持チャンバーおよび注流入よりプラットホームの中心から長い距離に放射状に 位置決めされ、オーバーフローキャピラリーが、キャピラリーアレイのキャピラ リーを第一の流体チャンバーと流体的に連結されることで、プラットホーム上の 位置より回転の軸に近いプラットホーム上の位置で、第一の液体チャンバーと流 体的に連結されている、オーバーフロー・チャンバーに流体的に連結しているオ ーバーフローキャピラリーと流体的に連結されているものを組合せて含むことを 特徴し、 キャピラリー接合部が、キャピラリーアレイおよび第一の流体チャンバーを含 む各々のキャピラリーの接合部で、そしてオーバーフローキャピラリーおよびオ ーバーフローチャンバーの接合部で形成され、それにより注流入にあるディスク に載せられた流体は、キャピラリーアレイおよび第一の流体チャンバーを含む各 キャピラリーの接合部にキャピラリー作用によって流れ、そして第一の流体チャ ンバー中の流体のレベルが第一の流体チャンバーとオーバーフローキャピラリー との間の流体連結の位置に達するまで、第一の回転速度でのプラットホームの回 転が、第一の流体チャンバーヘキャピラリーアレイを介して注流入中の流体の容 量の流体置換を誘導し、過剰の流体が、第一の回転速度でオーバーフローチャン バーを伴うキャピラリー接合部に流れ、オーバーフローキャピラリーを介して、 そして第一の流体チャンバー中の流体のレベルを、オーバーフローキャピラリー が、チャ ンバーと流体的に連結される位置より第一の流体チャンバー中の回転の中心から 遠いレベルに減少されるまで、オーバーフローチャンバーを介して、そしてオー バーフローチャンバーに、第一の流体チャンバーから過剰の流体を排出し、それ により第一の流体チャンバー中の流体の規定の容積を放出し;そして第一の流体 チャンバーおよびオーバーフローチャンバーの各々が、さらに空気交換チャンネ ルを含み、それにより流体の動きによって交換された液体は、プラットホームの 表面に排出されることを特徴とする、微量システムプラットホーム。 15. さらに、 f)第一の流体チャンバーに流体的に連結した第一の末端を有し、そして保持 チャンバーに流体的に連結した第二の末端を有し、そのキャピラリーと等しいか 、またはより大きいプラットホームの表面中の深さを有し、そして第一の流体チ ャンバーよりプラットホームの中心からさら距離のある位置に放射状に位置決め される、第二のキャピラリー を含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび保持チャンバーの接合部で形成さ れ、それにより第一の流体チャンバー中の流体が、キャピラリーを介して、第一 の回転速度で回転中にキャピラリーおよび保持チャンバーの接合部に流れ;そし て第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転が、第一 の流体チャン バー中の流体の容量を、保持チャンバーへ流体移動させることを誘導し、そして 保持チャンバーは、さらに空気交換チャンネルを包含し、それにより流体の動き によって交換された空気が、プラットホームの表面に排出されること を特徴とする請求項14に記載の微量システムプラットホーム。 16. さらに、 g)保持チャンバーに流体的に連結した第一の末端を有し、そして読取りチャ ンバーに流体的に連結した第二の末端を有し、そのキャピラリーチャンバーと等 しいか、またはより大きいプラットホームの表面での深さを有し、そして保持チ ャンバーよりプラットホームの中心からさらに距離のある位置に放射状に位置決 めされる、キャピラリーを含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび読取りチャンバーの接合部で形成 され、それにより保持チャンバー中の流体が、キャピラリーを介してキャピラリ ーおよび読取りチャンバーの接合部に流れ;そして第二の回転速度より大きい第 三の回転速度でのプラットホームの回転が、保持チャンバー中の流体の容量を、 読取りチャンバーへ流体移動させることを誘導し、そして保持チャンバーおよび 読取りチャンバーの各々は、さらに空気交換チャンネルを包含し、それにより流 体の動きにより交換された空気が、プラットホームの表面に排出されること を特徴とする、請求項15に記載の微量システムプラットホーム。 17. さらに、 h)捨てバルブの放出が、ゼロでない回転速度で、流体が、保持チャンバーか ら読取りチャンバーへ流れることを可能にすることを特徴とする、保持チャンバ ーから読取りチャンバーへ伸長するキャピラリー中の捨てバルブを含むことを特 徴とする請求項16に記載の微量システムプラットホーム。 18. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性液状炭化水素、またはプラスチ ックである請求項17に記載の微量システムプラットホーム。 19. さらに、加熱要素を加熱することが、捨てバルブを開放させることを特 徴とする、捨てバルブと熱的に接触するプラットホーム中の加熱要素を含む、請 求項18に記載の微量システムプラットホーム。 20. 保持チャンバーが、生物学的検出アッセイの第一の構成要素を含み、そ して読取りチャンバーが、生物学的検出アッセイの第二の構成要素を含み、サン プルを、分析物の存在について分析する、請求項16に記載の微量システムプラ ットホーム。 21. 保持チャンバーが、カルボキシペプチダーゼを含み、そしてペプチドが 、そのカルボキシル基にD−アミノ酸を含み、そして読取りチャンバーが、D− アミノ酸オキシダーゼ、フラビンアデニンジヌクレオチド、西 洋ワサビペルオキシダーゼおよび色素原を含み、そして生物学的検出アッセイが 、流体サンプル中のβ−ラクタム抗生物質の存在を検出する請求項20に記載の 微量システムプラットホーム。 22. 流体サンプルがミルクである、請求項21に記載の微量システムプラッ トホーム。 23. 請求項14に記載の微量システムプラットホームを用いて流体を移動さ せる方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一の流体チャンバーおよ びオーバーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度で プラットホームを回転させ、そして c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ る段階を含むことを特徴とする方法。 24. 請求項15に記載の微量システムプラットホームを用いて流体を移動さ せる方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第 一の流体チャンバー、第二のキャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーに 移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ 、そして d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体の容量を保持チャンバーに移動させる 段階を含むことを特徴とする方法。 25. 請求項16に記載の微量システムプラットホームを用いて流体を移動さ せる方法であって、上記方法が a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第ーの流体チャンバー、第 二のキャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時 間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ 、 d)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流 体の容量を保持チャンバーに移動させ、そして e)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の容量を読取りチャンバーに移動させる 段階を含むことを特徴とする方法。 26. 請求項21に記載の微量システムプラットホームを用いて、流体サンプ ル中のβ−ラクタム抗生物質の量を検出する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一の流体チャンバー、第 二のキャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時 間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ 、そして d)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体の容量を保持チャンバーに移動させ、 e)カルボキシペプチダーゼ活性を阻害するのに十分な時間および温度で保持 チャンバー中の流体をインキュベートし、 f)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の容量を読取りチャンバーに移動させ、 g)色素原を発生するのに十分な時間および温度で読取りチャンバー中の流体 をインキュベートし、 h)読取りチャンバー中の発生した色素原の量を検出し、そして上記容量を、 β−ラクタム抗生物質を含まないサンプルによって生成される量と比較する 段階を含むことを特徴とする方法。 27. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を有し、各表面は、プラットホームを回転させる中心を含む、 回転可能なプラットホームを含み、 そしてその第一の表面が、組み合わせで b)約1から約50μLの容量を有する第一の表面での窪みを含む、注流入を 含み、 そしてそれは、 c)直径約0.1mmから約2cmの断面領域を規定し、そして約5から25 μLの容積を有し、そのキャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸 長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列された第一の末端、お よびプラットホームの中心から遠方に配列された第二の末端を規定し、そして各 キャピラリーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定する、流入キャピラリーと流 体的に連結し;流入キャピラリーは、 d)直径約0.1mmから約2cmの断面直径を有し、そして約5から25μ Lの容積を有し、そして流入キャピラリーと等しいか、またはより大きいプラッ トホームの表面に深みを有し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配 置される第一の閉鎖末端を、そしてプラットホームの中心から遠方に配列された 第二の閉鎖末端を規定し、分離チャンバーを、流入キャピラリーに実質的に平行 に位置決めされ、そして流入キャピラリーを、そのチャンバーの第一の末端より 、そのチャンバーの第二の末端に実質的に近傍にあるプラットホームの位置に、 分離チャンバーと流体的に連結している、分離カラムを含み、 キャピラリー接合部を、流入キャピラリーと分離チャンバーとの接合部に形成 させ、それにより、注流入でディスク上に載せられた流体は、注流入と分離チャ ンバーとの接合部に、キャピラリー作用を介して流れ、そして第一の回転速度で のプラットホームの回転が、その分離チャンバーへの流入キャピラリー中の流体 の移動を誘導し;そして分離チャンバーが、さらに空気交換チャンネルを含み、 それにより流体の流れにより交換された空気は、プラットホームの表面に排出さ れることを特徴とする、微量システムプラットホーム。 28. さらに、 e)チャンネルにより分離チャンバーに流体的に連結し、プラットホーム上の チャンネルの位置を、そのチャ ンバーの第二の末端よりチャンバーの第二の末端に実質的により近い、オーバー フローチャンバーを包含し、 そしてオーバーフローチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを含み、それ により流体の動きにより交換された空気を、プラットホームの表面に排出するこ とを特徴とする、請求項27に記載の微量システムプラットホーム。 29. さらに、 f)約0.05mmから約0.25mmの断面直径を有する第一の末端、およ びプラットホームの表面にキャピラリーの深さより大きな深みを有するキャピラ リー接合部に流体的に連結した第二の末端で分離チャンバーに流体的に連結する 、キャピラリーを含み、 そのキャピラリー接合部が、 g)約0.25mmから約1mmの断面直径を有し、そのキャピラリーが、プ ラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かっ て近傍に配置される第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配置さ れる第二の末端を規定することを特徴とする、デカントキャピラリーに流体的に 連結され、そしてデカントキャピラリーの第二の末端が、 h)そのキャピラリーと等しいか、またはより大きいプラットホームの表面に 深さを有し、そしてキャピラリー接合部よりプラットホームの中心から放射状に さらに距離のある位置に配置される、デカントチャンバーと流 体的に連結され、 第一の回転速度より大きな回転速度でのプラットホームの回転が、キャピラリ ー接合部を介して、そしてデカントチャンバーに流れ、そしてそのデカントチャ ンバーが、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体の動きにより交換 される空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴とする、請求項28 に記載の微量システムプラットホーム。 30. 請求項27に記載の微量システムプラットホームを用いて、粒子の懸濁 液から流体を分離する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約50μLの 容量を有する粒子の懸濁液を含む多量の流体サンプルを加え、そしてその流体が 流入キャピラリーを満たすことを可能にし、 b)注流入中の流体を、分離チャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の 回転速度でプラットホームを回転させ、そして c)懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よりそのチャンバーの第 二の末端に近い分離チャンバーの部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転 速度より大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させる段階を含むことを 特徴とする方法。 31. 請求項28に記載の微量システムプラットホームを用いて、流体中の粒 子の懸濁液から流体を分離する 方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約50μLの 容量を有し、そしてその流体が流入キャピラリーを満たすことを可能にする粒子 の懸濁液を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入中の流体を分離チャンバーに、そしてオーバーフローチャンバーに 移動させるべきる過剰流体に移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラ ットホームを回転させ、そして c)懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よりそのチャンバーの第 二の末端に近い分離チャンバーの部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転 速度より大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させる段階を含むことを 特徴とする方法。 32. 請求項29に記載の微量システムプラットホームを用いて、上記流体中 の粒子の懸濁液から流体を分離する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約50μLの 容量を有する粒子の懸濁液を含み、そしてその流体が流入キャピラリーを満たす ことを可能にする多量の流体サンプルを加え、 b)注流入中の流体を分離チャンバーに、そしてオーバーフローチャンバーに 移動させるべきる過剰流体に移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラ ットホームを回転させ、 c)懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よりそのチャンバーの第 二の末端に近い分離チャンバーの部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転 速度より大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させ、そして d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、キャピラリー接合部およびデカントキャピラリーを介して分離カラムからデカ ントチャンバーへの流体の移動を誘導し、流体が実質的に粒子を含まない 段階を含むことを特徴とする方法。 33. 流体が血液である請求項30に記載の方法。 34. 流体が血液である請求項31に記載の方法。 35. 流体が血液である請求項32に記載の方法。 36. 粒子懸濁液が、第二のキャピラリーを介した液流を防止する粘度を有す る請求項29に記載の微量システムプラットホーム。 37. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含む、 回転可能なプラットホーム、 そして第一の表面は、組合せて b)約5から約50μLの容量を有する第一の表面に窪みを有する注入口であ って、 そしてそれは、 d)プラットホームの表面にオーバーフローキャピラリーと等しいか、または より大きな深さを有し、そして注流入よりプラットホームの中心からさらに距離 のある位置に放射状に位置決めされる、オーバーフローチャンバー と流体的に連結される、c)オーバーフローキャピラリーと流体的に連結し、 そしてその注流入は、 e)各々が、複数のキャピラリーを含み、各キャピラリーが、注流入と流体的 に連結しており、各キャピラリーは、直径約0.02mmから約1mmの断面直 径を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸長 し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配置された第一の末端および プラットホームの中心から遠方に配置される第二の末端を規定し、各キャピラリ ーの遠方末端が、湾曲した開口部を規定し、キャピラリーアレイが、流体の容量 を規定する、第一の容量アレイおよび測量第二のキャピラリーアレイと流体的に 連結され、そして第一の測量キャピラリーアレイが、 f)プラットホームの表面に測量キャピラリーと等しいか、またはより大きな 深さを有し、そして注流入よりプラットホームの中心からさらに距離のある位置 に放射状であるが、キャピラリー接合部より少ない距離に放射 状に位置決めされ、キャピラリー接合部が、第二の測量キャピラリーアレイおよ びバラストチャンバーを含む各々のキャピラリーの接合部に形成される、バラス トチャンバー に流体的に連結しており、 そして第二の測量キャピラリーアレイが、 g)プラットホームの表面に、測量キャピラリーと等しいか、またはより大き い深さを有し、そして注流入より、プラットホームの中心からより距離のある位 置に放射状に位置決めされる、キャピラリー接合部と流体的に連結され;そして そのキャピラリー接合部が、 i)バラストチャンバーより、プラットホームの中心からいっそう距離のある 位置に放射状に位置決めされ、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配 列される第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配置される第二の 末端を有する、分離チャンバーと流体的に連結されるh)チャンネルと流体的に 連結され、 それにより、注流入でディクスに載せられた流体が、キャピラリー作用を介し て、第一の測量キャピラリーアレイおよびバラストチャンバーの測量キャピラリ ーの各々の接合部に、そして各々の第二の測量キャピラリーアレイおよびキャピ ラリー接合部ーを含む各々の測量キャピラリーの接合部に流れ、そして過剰の流 体が、キャピラリー作用によって、オーバーフローキャピラリーおよびオーバー フローチャンバーの接合部に流れ;そして第 一の回転速度でのプラットホームの回転が、オーバーフローキャピラリー中で、 オーバーフローチャンバーへの流体移動を誘導するが、第一または第二の測量キ ャピラリーアレイを含む測量キャピラリーの内のいずれかでの流体移動は誘導せ ず、それにより第一の回転速度でのプラットホームの回転は、注流入からの流体 を、オーバーフローチャンバーへ排出し;そして 第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転は、第一 のキャピラリーアレイの測量キャピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバ ーへ流体移動させること、および第二のキャピラリーアレイの測量キャピラリー 中の流体の容量を、キャピラリー結合およびチャンネルを介し、そして分離チャ ンバーに流体移動させることを誘導し; バラストチャンバー、オーバーフローチャンバーおよび分離チャンバーの各々は 、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体の動きによって交換された 空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴とする、請求項29に記載 の微量システムプラットホーム。 38. さらに、 j)そのチャンネルが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプ ラットホームの中心に向かって遠方に配置される第一の末端を有し、そしてチャ ンバーの第二の末端より、チャンバーの第一の末端に実質的にいっそう近傍であ るプラットホーム上の位置に分離チャ ンバーに流体的に連結する、約0.5mmから約1mmの断面直径を有するデカ ントチャンネル、そしてデカントキャピラリーの第二の末端が、 k)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいか、またはより大きな深 さを有し、そして分離チャンバーより、プラットホームの中心からさらに多い距 離に放射状に位置決めされる、デカントチャンバーと流体的に連結している ことを特徴とし、 第二の測量キャピラリーから送出される、分離チャンバー中の流体の容量が、 デカントチャンネルに流体連結のプラットホームでの位置に等しいレベルまで分 離チャンバーを満たすのに不十分であり、 デカントチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを有し、それにより流体の 動きによって交換される空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴と する、請求項37に記載の微量システムプラットホーム。 39. さらに1)バラストチャンバーに流体的に連結された第一の末端を有し 、そしてプラットホームの表面で、キャピラリーと等しいか、またはより大きな 深さを有し、そしてバラストチャンバーよりよりプラットホームの中心からさら に距離のある位置に放射状に位置決めされる、キャピラリー そしてキャピラリー接合部が、 m)約0.5mmから約1mmの断面直径を有し、そ のチャンネルが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホ ームの中心に向かって近傍に配置され、そしてキャピラリー接合部と流体的に連 結された第一の末端を、そして分離チャンバーの第二の末端の位置に等しい位置 に分離チャンバーに流体的に連結した第二の末端を有することを特徴とする、チ ャンネルと流体的に連結していることを特徴とし、 第二の回転速度より大きい第三の回転速度でのプラットホームの回転が、キャ ピラリー、キャピラリー接合部およびチャンネルを介し、そして分離チャンバー へのバラストチャンバー中の流体の容量の流体交換を誘導する、請求項38に記 載の微量システムプラットホーム。 40. さらに、 n)ゼロでない回転速度で、捨てバルブの放出がバラストチャンバーから分離 チャンバーへの流体の流れを可能にする、バラストチャンバーから分離チャンバ ーへ伸長するキャピラリー中の捨てバルブを含む、請求項39に記載の微量シス テムプラットホーム。 41. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性液状炭化水素、またはプラスチ ックである、請求項40に記載の微量システムプラットホーム。 42. さらに、加熱要素を加熱することで、捨てバルブを開放させることを特 徴とする、捨てバルブと熱接触でプラットホーム中に加熱要素を包含する、請求 項41に記載の微量システムプラットホーム。 43. a)約1から約50μLの容量を有する粒子懸濁液を包含する多量の流 体サンプルを、回転可能な微量システムプラットホームの注流入に加え、そして その流体を第一および第二の測量キャピラリーアレイおよびオーバーフローキャ ピラリーの各々のキャピラリーに満たさせ、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに交換するのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の測量キャピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバーに移動させ、 そして第二の測量キャピラリー中の流体の容量を、分離チャンバーに移動させ、 そして d)懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチャンバーの第二の末端 に近い分離チャンバーの一部に濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より 大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させる段階を含むことを特徴とす る、請求項37による微量システムプラットホームを用いて、前記流体中の粒子 の懸濁液から流体を分離する方法。 44. 請求項39による微量システムプラットホームを用いて、前記流体中の 粒子の懸濁液から流体を分離する方法であって、上記方法は、 a)約1から約50μLの容量を有する粒子懸濁液を 包含する多量の流体サンプルを、回転可能な微量システムプラットホームの注流 入に加え、そしてその流体を第一および第二の測量キャピラリーアレイおよびオ ーバーフローキャピラリーの各々のキャピラリーに満たさせ、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに交換するのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の測量キャピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバーに移動させ、 そして第二の測量キャピラリー中の流体の容量を、分離チャンバーに移動させ、 d)懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチャンバーの第二の末端 に近い分離チャンバーの一部に濃縮させるのに十分な時間、第二の回転速度より 大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させ、 e)懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチャンバーの第二の末端 に近い分離チャンバーの一部に濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より 大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させ、分離カラム中の流体のレベ ルが、分離カラムとデカントチャンネルとの間の流体連結のレベルに上げて、そ れにより、分離チャンバーへのバラストチャンバー中の流体の容量の交換が、デ カントチャンバーへ等量を静かに移し、流体が、実質的に粒子を含まない 段階を含むことを特徴とする方法。 45. 流体が血液である請求項37に記載の方法。 46. 流体が血液である請求項38に記載の方法。 47. 流体が血液である請求項39に記載の方法。 48. 流体が血液である請求項44に記載の方法。 49. 粒子懸濁液が、第二のキャピラリーを介した液流を防止する粘度を有す る請求項39に記載の微量システムプラットホーム。 50. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含むこ とを特徴とする、回転可能なプラットホームを含み、 第一の表面は、組合せて b)第二の容量の第二の流体を含む第二の流体チャンバーの容量を含み、第一 の流体チャンバーが、第一のキャピラリーに流体的に連結され、そして第二の流 体チャンバーが、第二のキャピラリーに流体的に連結された、第一の流体チャン バー、 そして第一および第二のキャピラリーの各々は、 c)プラットホームの表面で第一または第二のキャピラリーに等しいか、また はより大きい深さを有し、そして流体チャンバーのいずれかよりプラットホーム の中心から、より距離がある位置に放射状に位置決めされた、キャピラリー接合 部に流体的に連結され、 そしてキャピラリー接合部が、さらに d)キャピラリー接合部からプラットホーム上に放射状に伸長し、 e)プラットホームの表面に、流入キャピラリーと等しいか、または大きい深 さを有し、そしてキャピラリー接合部のいずれかよりプラットホームの中心から より距離のある位置に放射状に位置決めされた混合チャンバーと流体的に連結さ れ、 その混合チャンバーが、さらに、そこに流体的に結合した混合チャンバー流入キ ャピラリーを含むことを特徴とする、微量システムプラットホーム。 51. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しい、請求項50 に記載の微量システムプラットホーム。 52. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しい、請求項50 に記載の微量システムプラットホーム。 53. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量を混合して、勾配を生 じさせ、プラットホームが、ゼロでない回転速度で最初に回転された時に、第一 の流体チャンバーの形状および位置が、第二の流体チャンバーから交換された流 体容量より大きな流体容量を生じ、そして第一の流体チャンバー中の上記交換流 体容量が、第二の流体チャンバーから得た交換流体容量より回転の間に、より早 い速度で減少される、請求項50に記載の微量システムプラットホーム。 54. さらに、e)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいかまたは より大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から混合チャンバーよりい っそう距離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取りチャンバーを含 む、請求項50に記載の微量システムプラットホーム。 55. さらに、プラットホーム表面を越えて放射状に配列された複数の混合チ ャンバーを有し、各混合チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心により近 傍する位置から放射状に伸長する流入キャピラリーを、そして混合チャンバーよ り回転の中心により遠方の位置に放射状に伸長する流出キャピラリーを有し、各 混合チャンバーの流入キャピラリーは、請求項50の第一の混合チャンバーに流 体的に連結されるか、または回転の中心にすぐにより近傍の混合チャンバーの流 出チャンバーであり、そして各混合チャンバーの流出キャピラリーが、回転の中 心にすぐにより遠方の混合チャンバーの流入キャピラリーであり、そして回転の 中心から最も遠方に位置づけられる混合チャンバーの流出キャピラリーが、混合 流体受取りチャンバーと流体的に連結されている、請求項54に記載の微量シス テムプラットホーム。 56. さらに、プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいかまたはより 大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から混合チャンバーよりいっそ う距離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取りチ ャンバーを有し、混合チャンバーが、プラットホームに横に配列された複数の区 画を包含し、流出キャピラリーを、回転の中心に最も近傍の位置で、そして混合 チャンバーの横側に、混合流体受取りチャンバーに流体的に装着させ、キャピラ リーを介し、そして混合チャンバーへの流体の流れは、流出キャピラリーに流体 連結に最も近い横の範囲での区画から、流出キャピラリーへの流体連結に最も遠 い横の範囲での区画までの混合チャンバーの各々の区画を順次に満たすことを特 徴とする、請求項53に記載の微量システムプラットホーム。 57. 請求項54に記載の微量システムプラットホームを用いて、2つの流体 を混合する方法であって、上記方法は、 a)第一の流体チャンバーに第一の流体の容量を加え、そして第二の流体チャ ンバーへの第二の流体の容量を加え、 b)流体チャンバーから、キャピラリーを介してそしてキャピラリー接合部を 越えて、そして混合チャンバーへ流体の流れを誘導するのに十分な回転速度でプ ラットホームを回転させ、それにより、乱流流体の流れを、混合チャンバーに生 じさせ、そして c)混合流体受取りチャンバー中の混合流体を収集する 段階を含むことを特徴とする方法。 58. 2種の流体が、溶解物の濃度で異なることを特 徴とする、請求項55に記載の方法。 59. 2種の流体が、異なる粘性物を有することを特徴とする、請求項57に 記載の方法。 60. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含むこ とを特徴とする、回転可能なプラットホーム、 第一の表面は、組合せて b)各々が、約5から約50μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含む、 第一の注流入および第二の注流入、 それは、 c)各々が、複数のキャピラリーを含み、第一のキャピラリーアレイの各々の キャピラリーが、第一の注流入と流体的に連結され、そして第二のキャピラリー アレイの各キャピラリーが、第二の注流入と流体的に連結され、各キャピラリー が、直径で約0.02mmから約1mmの直径を規定し、そして各キャピラリー が、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に 向かって近傍に配列された第一の末端を、そしてプラットホームの中心から遠方 に配列された第二の末端を規定し、各キャピラリーの近傍末端が、湾曲した開口 部を規定し;キャピラリーアレイが、流体の容量を規定する、第一のキャピラリ ーおよび第二のキャピラリーアレイ、 と流体的に連結され、 そしてキャピラリーアレイが、 d)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいか、またはより大きい深 さを有しし、そしてプラットホームの中心からより遠方に放射状に位置決めされ 、キャピラリー接合部が、キャピラリーアレイおよび湾曲キャピラリーバリヤー を包含するキャピラリーの各々の接合部に形成される、湾曲キャピラリーバリヤ ーと流体的に連結されていることを特徴とし、 それにより、第一の注流入でプラットホームの上に載せられた第一の流体は、 キャピラリー作用により、第一のキャピラリーアレイを含むキャピラリーの各々 の接合部および湾曲したキャピラリー接合部に流れ、そして第二の注流入でプラ ットホームの上に載せられた第二の流体は、キャピラリー作用により、第二のキ ャピラリーアレイを含むキャピラリーの各々の接合部および湾曲したキャピラリ ー接合部に流れ、 そして、第一の回転速度でのプラットホームの回転が、第一および第二のキャピ ラリーアレイのキャピラリー中の流体の容量の流体交換を、湾曲したキャピラリ ー接合部に誘導し、そして湾曲したキャピラリー接合部が、さらに空気交換チャ ンネルを包含し、それにより、流体の動きにより交換された空気を、プラットホ ームの表面に排出すること を特徴とする微量システムプラットホーム。 61. さらに、 e)湾曲したキャピラリー接合部からプラットホームに放射状に伸長し、 そしてさらに f)プラットホームの表面で流入キャピラリーと等しいか、またはより大きい 深さを有し、そしてキャピラリー接合部よりプラットホームの中心からより距離 のある位置に放射状に位置決めし、混合チャンバーが、さらに、それに流体に連 結した混合チャンバー流出キャピラリーを包含する、混合チャンバーに流体的に 連結している、混合チャンバー流入キャピラリー を含むことを特徴とする、請求項60に記載の微量システムプラットホーム。 62. さらに、g)プラットホームの表面で、混合チャンバー流入キャピラリ ーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして混合チャンバーよりプラッ トホームの中心からより距離のある位置に放射状に位置決めする、混合流体受取 りチャンバー を含むことを特徴とする、請求項61に記載の微量システムプラットホーム。 63. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しい、請求項60 に記載の微量システムプラットホーム。 64. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しくない、請求項 60に記載の微量システムプラ ットホーム。 65. さらに、プラットホーム表面を越えて放射状に配列される複数の混合チ ャンバーを含み、各混合チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心にいっそ う近傍の位置から放射状に伸長する流入キャピラリーを、そして混合チャンバー より回転の中心にいっそう遠方の位置に放射状に伸長する流出キャピラリーを有 し、各混合チャンバーの流入キャピラリーを、請求項62の第一の混合チャンバ ーと流体的に連結されるか、または回転の中心からすぐにいっそう近傍の混合チ ャンバーの流出チャンバーであり、そして各混合チャンバーの流出キャピラリー が、回転の中心からすぐにいっそう遠方の混合チャンバーの流出チャンバーであ り、そして回転の中心から最も遠方に位置決めされた混合チャンバーの流出キャ ピラリーが、混合流体受取りチャンバーと流体的に連結されることを特徴とする 、請求項62に記載の微量システムプラットホーム。 66. さらに、プラットホームの表面にキャピラリーと等しいか、またはより 大きい深さを有し、そして混合チャンバーよりプラットホームの中心からより距 離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取りチャンバーを含み、混合 チャンバーが、プラットホーム上に横に配列される複数の区画を含み、流出キャ ピラリーが、回転の中心の最も近傍の位置で、そして混合チャンバーの側面で、 混合流体受取りチャンバーに流体的に装着さ れ、キャピラリーを介し、そして混合チャンバーへの流体の流れが、流出キャピ ラリーに流体連結に最も近い横の範囲での区画から、流出キャピラリーへの流体 連結に最も遠い横の範囲での区画までの混合チャンバーの各々の区画を順次に満 たすことを特徴とする、請求項61に記載の微量システムプラットホーム。 67. 請求項62に記載の微量システムプラットホームを用いて、2種の流体 を混合する方法であって、上記方法は、 a)第一の注流入に第一の流体の容量を加え、そして第二の注流入への第二の 流体の容量を加え、そして流体に、キャピラリー作用によって第一および第二の キャピラリーアレイに満たさせ、 b)流体の流れを、キャピラリーアレイから、湾曲したキャピラリー接合部に 誘導するのに十分な第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、流体の流れに、混合チャンバー流入キャピラリーを介し、そして混合チャンバ ーにキャピラリー接合部を通過させることを誘導し、そして d)混合流体受取りチャンバー中の混合流体を収集する 段階を含むことを特徴とする方法。 68. 2種の流体が、溶解物の濃度で異なることを特徴とする、請求項67に 記載の方法。 69. 2種の流体が、異なる粘性物を有することを特徴とする、請求項67に 記載の方法。 70. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含むこ とを特徴とする、回転可能なプラットホームを含み、 第一の表面は、組合せて b)約1から約100μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含む、注流入 を含み、 そしてそれは、 c)各々が、注流入と流体的に連結され、各キャピラリーが、直径で約0.0 2mmから約1mmの直径を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホーム の中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列 された第一の末端を、そしてプラットホームの中心から遠方に配列された第二の 末端を規定し、各キャピラリーの近傍末端が、湾曲した開口部を規定し;測量キ ャピラリーが、流体の容量を規定する、測量キャピラリーおよびオーバーフロー キャピラリー、 と流体的に連結され、 そして測量キャピラリーアレイが、 d)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいか、またはより大きい深 さを有し、そしてプラットホームの中心から注流入より遠方に放射状に位置決め される、第一のキャピラリー接合部 と流体的に連結され、 そしてオーバーフローキャピラリーが、 e)プラットホームの表面に、オーバーフローキャピラリーと等しいか、また はより大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から、保持チャンネルお よび注流入より距離のある位置で放射状に位置決めされる、オーバーフローチャ ンバーと流体的に連結されていることを特徴とし、 キャピラリー接合部は、測量キャピラリーの接合部および第一のキャピラリー 接合部で、そしてオーバーフローキャピラリーとオーバーフローチャンバーの接 合部に形成され、それにより、注流入でディスクの上に載せられた流体は、キャ ピラリー作用により、測量キャピラリーの接合部および第一のキャピラリー接合 部に流れ、そして過剰の流体が、キャピラリー作用により、オーバーフローキャ ピラリーとオーバーフローチャンバーの接合部に流れ、そして第一の回転速度で のプラットホームの回転が、オーバーフローチャンバーへのオーバーフローキャ ピラリーでの流体変換を誘導するが、測量キャピラリーでの流体交換を誘導せず 、それにより、第一の回転速度でのプラットホームの回転が、注流入からオーバ ーフローチャンバーへ流体を排出し、そして、第一の回転速度より大きい第二の 回転速度でのプラットホームの回転が、測量キャピラリー中の流体の容量の流体 交換を第一のキャピラリー接合部に誘導し;そしてオーバーフロ ーチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを包含し、それにより、流体の動き により交換された空気を、プラットホームの表面に排出すること を特徴とする微量システムプラットホーム。 71. さらに、f)第一のキャピラリー接合部と流体的に連結された、インキ ュベーションチャンバー流入キャピラリー、そして g)プラットホームの表面にキャピラリーと等しいか、またはより大きい深さ を有し、そして第一の接合部より、プラットホームの中心からさらに距離のある 位置に放射状に位置決めされる、インキュベートチャンバーと流体的に連結され た第二の末端を有することを特徴とし、 それにより、測量キャピラリー中の流体が、第一のキャピラリー接合部を越え 、そしてプラットホームが、第二の回転速度で回転されるときに、インキュベー ションチャンバー流入キャピラリーを介して、インキュベーションチャンバーに 流れることを特徴とする、請求項70に記載の微量システムプラットホーム。 72.さらに、 h)回転の中止から最も遠方の位置で、インキュベーションチャンバーと流体 的に連結される第一の末端を有する、インキュベーションチャンバー流入キャピ ラリー、そして i)キャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そしてインキュ ベーションチャンバーよりプラ を有し、そしてインキュベーションチャンバーよりプラットホームの中心からよ り距離のある位置に放射状に位置決めされる、廃棄チャンバーに流体的に連結し ている、混合チャンバー流入キャピラリーを含むことを特徴とし、 インキュベーションチャンバー流出位置が、インキュベーションチャンバーの 横の範囲に実質的に平行なインキュベーションチャンバーと流体連結の位置から 放射状に伸長し、そしてキャピラリーが、回転の中心に最も近傍にインキュベー ションチャンバーの側面にほぼ等しい位置で、実質的に半円型の曲り管を含んで 、圧力壁を作り、それにより流出キャピラリー中の流体の流れを、インキュベー ションチャンバー中の流体の容量によって平衡にし、それにより第二の回転速度 での廃棄チャンバーヘの流体の流れを避けることを特徴とする、請求項71に記 載の微量システムプラットホーム。 73. さらに、 j)プラットホームの表面から、注流入よりさらに距離のある位置で、そして インキュベーションチャンバーより回転の中心からより遠くない位置に放射状に 位置決めする、洗浄緩衝液リザーバーを含み そして洗浄緩衝液リザーバーが、 k)洗浄緩衝液リザーバーと流体的に連結された第一の末端を有する、洗浄緩 衝液流出キャピラリーと流体的に連結され、 そして l)流出キャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして洗浄 緩衝液リザーバーよりプラットホームの中心からより距離のある位置に放射状に 位置決めされ、キャピラリー接合部が、インキュベーションチャンバー流入キャ ピラリーと流体的に連結される、第二のキャピラリー接合部 と流体的に連結される第二の末端を有し、 第二の回転速度より大きい第三の回転速度でのプラットホームの回転が、洗浄 緩衝液の流体の流れを、洗浄緩衝液流出キャピラリー、キャピラリー接合部およ びインキュベーション流入キャピラリーを介して、そしてインキュベーションチ ャンバーに誘導し、それにより、インキュベーションチャンバー中の流体の容量 を洗浄緩衝液に交換することで、インキュベーションチャンバー流出キャピラリ ー中の圧力防護壁を乗越え、それによりインキュベーションチャンバー中の流体 を、洗浄緩衝液に交換させ、そして第三の回転速度で廃棄チャンバーに流れさせ ることを可能にすることを特徴とする、請求項72に記載の微量システムプラッ トホーム。 74. さらに、 m)インキュベーションチャンバーより、プラットホームの中心から小さい距 離に放射状に位置決めされる、試薬リザーバーを含み そして試薬リザーバーが、 n)試薬リザーバーと流体的に連結される第一の末端を有し、 o)第二のキャピラリー接合部と流体的に連結された第二の末端を有し、 第三の回転速度より大きい第四の回転速度でのプラットホームの回転が、試薬 リザーバー流出キャピラリー、キャピラリー接合部およびインキュベーション流 入キャピラリーを介して、そしてインキュベーションチャンバーへの洗浄緩衝液 の流体の流れを誘導し、それにより、試薬による、インキュベーション流出キャ ピラリー中の圧力防護壁を乗越え、それにより、インキュベーションチャンバー 中の流体が試薬に交換され、そして第四の回転速度で廃棄チャンバーへ流れるこ とを可能にする、請求項73に記載の微量システムプラットホーム。 75. p)試薬リザーバーからインキュベーションチャンバーまで伸長する、 捨てバルブを含み、捨てバルブの放出が、液流をゼロでない回転速度で、保持チ ャンバーから読取りチャンバーまで流させることを特徴とする請求項74に記載 の微量システムプラットホーム。 76. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性流体炭化水素、またはプラスチ ックである請求項75に記載の微量システムプラットホーム。 77. さらに、プラットホーム中に、捨てバルブと熱的に接触した加熱要素を 含み、加熱要素を加熱することが、捨てバルブを放出させる、請求項76に記載 の微量 システムプラットホーム。 78. 請求項72に記載の微量システムプラットホーム用いて、親和性結合ア ッセイを行う方法であって、上記方法が、 a)親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転可能な微量システムプ ラットホームの注流入に、約1から約100μLの容積を含み、そして測量キャ ピラリーおよびオーバーフローキャピラリーを、キャピラリー作用により満たす ことを可能にすることを特徴とする、多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに交換するのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の多量の流体を第一の流体チャンバーに移動させ、インキ ュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含み、そして d)インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検出する 段階を含むことを特徴とする方法。 79. 請求項73に記載の微量システムプラットホーム用いて、親和性結合ア ッセイを行う方法であって、上記方法が、 a)親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回 転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約100μLの容積 を有し、そして測量キャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーを、キャピ ラリー作用により満たすことを可能にすることを特徴とする、多量の流体サンプ ルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の多量の流体をインキュベーションチャンバーに移動させ 、インキュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含み、そ して d)親和性結合対を形成するのに十分な時間、インキュベーションチャンバー 中の流体をインキュベートし、 e)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、多量の洗浄流体を、インキュベーションチャンバーに移動させ、そして f)インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検出する 段階を含むことを特徴とする方法。 80. 請求項74に記載の微量システムプラットホーム用いて、親和性結合ア ッセイを行う方法であって、上記方法が、 a)親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回 転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約100μLの容積 を有し、そして測量キャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーを、キャピ ラリー作用により満たすことを可能にすることを特徴とする、多量の流体サンプ ルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、測量キャピラリー中の流体の容量をインキュベーションチャンバーに移動させ 、インキュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含み、そ して d)親和性結合対を形成するのに十分な時間、インキュベーションチャンバー 中の流体をインキュベートし、 e)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、多量の洗浄流体を、インキュベーションチャンバーに移動させ、 f)第三の回転速度より大きい第四の回転速度でプラットホームを回転させて 、多量の試薬を、インキュベーションチャンバーに移動させ、 g)親和性結合対の量に比例する量の検出可能な生成物を生じるのに十分な時 間、インキュベーションチャンバー中の試薬をインキュベートし、 h)インキュベーションチャンバー中の親和性結合を 検出する 段階を含むことを特徴とする方法。 81. 組合せて、 a)導体インクおよび抵抗インクでスクリーン印刷できる電気的に不活性な基 板、 b)パターンでスクリーン印刷した導体インク、 c)導体インクパターンの上にパターンでスクリーン印刷した抵抗インク を含み、 導体インクと電気的に接触している抵抗インク、および導体インクの上に印加 された電気的能力は、電流に、抵抗インクを越えて流れさせ、抵抗インクが熱を 発生することを特徴する抵抗加熱要素。 82. 導体インクが、デュポン5028、デュボン5025、アケソン423 SS、アケソン426SSおよびアケソンSS24890から構成される群から 選択される銀導体インクである、請求項81に記載の抵抗加熱構成要素。 83. 抵抗インクが、デュポン7082、デュボン7102、デュボン727 1、デュボン7278およびデュボン7285から構成される群から選択される 銀導体インクである、請求項81に記載の抵抗加熱構成要素。 84. 抵抗インクが、PTCインクである、請求項81に記載の抵抗加熱構成 要素。 85. さらに、d)抵抗インクパターンおよび導体イ ンクパターンの上にスクリーン印刷された誘電性インクを含む、請求項81に記 載の抵抗加熱構成要素。 86. 組み合わせで、 a)チャンネルまたはキャピラリーのルーメンを埋めるために位置決めされた 容量の固形、半固形または粘性液状炭化水素 b)再結晶化チャンバーが、ワックス弁よりプラットホームの中心から遠い距 離に放射状に位置決めされる、そこに流体的に接触してチャンネルまたはキャピ ラリーに位置決めされたワックス再結晶化チャンバー、 c)抵抗加熱が、電源に電気的に接続している、スクリーン印刷され、そして ワックス弁と、そして少なくともワックス再結晶化チャンバーの一部と熱的に接 触している抵抗加熱構成要素を含み、 電圧を要素に加えることにより抵抗加熱要素を加熱して、ワックス弁を融解さ せるのに十分な熱を生成し、そしてプラットホームの回転が、融解ワックス弁を 、ワックス再結晶化チャンバーに移動させ、そして抵抗加熱要素が、チャンネル またはキャピラリー、および再結晶化チャンバーの一部を加熱し、それにより融 解ワックス弁が、チャンネルまたはキャピラリー中で再結晶せず、そしてそれに よりチャンネルまたはキャピラリーのルーメンを埋めないことを特徴とする、微 量システムプラットホームのミクロ流体工学アレイ中の熱活性化ワックス弁。 87. 機械的スピンドルに機能的に装着された第一の側を有し、そしてその対 峙する第二の側を有し、そこに埋設されている第一の電気的に非導体のプレート 電気的に非導体性のプレートに埋設された第一の末端を有する複数の電気的に 導体のポスト 導体性プレートの各々が、導体性ポストの内の1つと電気的に接触しており、 そして導体性ポストのいずれも、1つの導体性プレート以上に電気的に接触して おらず、そしてそれにより、電気的に導体であるプレートは、お互いから絶縁さ れている、そこを通過する導体性ポストを有する電気的に導体性および非導体制 のプレートの選択アレイ 電気スピンドルが、遠心装置を含むモーターに機械的にそして機能的に装着さ れ、そして電気的に導体のポストの各々が、遠心的に誘導された微量システムプ ラットホーム上の電気接点と電気的に接触しており、そして電気的に導体のプレ ートの各々が、電気的信号をブラシから電気的に導体のプレートに、そして電気 的に導体のポストの内の1つに伝達する電気的に導体のブラシと電気的に接触し ており、そしてそれにより電気的信号を回転微量システムプラットホームに伝達 することを特徴とする、第一の電気的に非導体のプレートと対峙する選択アレイ の末端で、そこを通過する導体ポストを有する電気的に導体のプレートを含む、 遠心ローターの電気スピンドル。 88. 流入および流出キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果 、混合チャンバー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーから の流体の流れが、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバ ーの壁に影響を与え、そして流出キャピラリーからの流体の流れが、流入キャピ ラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、それに より、流体を混合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを特徴とする、 請求項50に記載の微量システムプラットホーム。 89. キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果、混合チャンバ ー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れが 、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を 与え、それにより、流体を混合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを 特徴とする、請求項54に記載の微量システムプラットホーム。 90. 流入および流出キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果 、混合チャンバー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーから の流体の流れが、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバ ーの壁に影響を与え、そして流出キャピラリーからの流体の流れが、流入キャピ ラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、それに より、流体を混合する混合チャンバー内で乱 流を発生させることを特徴とする、請求項60に記載の微量システムプラットホ ーム。 91. キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果、混合チャンバ ー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れが 、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を 与え、それにより、流体を混合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを 特徴とする、請求項64に記載の微量システムプラットホーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01C 17/06 H01C 17/06 H01F 17/06 H01F 17/06 A // F16K 31/00 F16K 31/00 H01R 39/64 H01R 39/64 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V N,YU,ZW (72)発明者 キーファー−ヒギンズ、スティーヴン ジ ー. アメリカ合衆国 02124 マサチューセッ ツ州 ドーチェスター ボーモント スト リート 30 (72)発明者 カルヴァロ、ブルース エル. アメリカ合衆国 02172 マサチューセッ ツ州 ウォータータウン メリル ロード 59 (72)発明者 デイヴィス、ジーン エイ. アメリカ合衆国 02173 マサチューセッ ツ州 レキシントン エルドレッド スト リート 51 (72)発明者 ウィリス、ジョン ピー. アメリカ合衆国 01464 マサチューセッ ツ州 シャーリー センター ホィットニ ー ロード 24 (72)発明者 ミニオール、テッド アメリカ合衆国 02155 マサチューセッ ツ州 ベッドフォード コット ヒル ロ ード 11 (72)発明者 チャップマン、ローラ エル. アメリカ合衆国 02145 マサチューセッ ツ州 ソマーヴィル マーシャル ストリ ート 87 (72)発明者 コブ、ミカイラ アメリカ合衆国 02134 マサチューセッ ツ州 オールストン アッシュフォード ストリート 14 (72)発明者 エルツェン、サラ ディー. アメリカ合衆国 02144 マサチューセッ ツ州 ソマーヴィル ハンコック ストリ ート 46 (72)発明者 オマート、シャリ アメリカ合衆国 02155 マサチューセッ ツ州 メドフォード メイン ストリート 175 (72)発明者 ミアン、アレック. アメリカ合衆国 03139 マサチューセッ ツ州 ケインブリッジ マガジン ストリ ート 137

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の表 面を有する基板を含み、各表面はプラットホームが回転される中心を含む、回転 可能なプラットホームを含み、 そしてその第一の表面が、組み合わせて b)約1から約150μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含む注流入を 含み、 そしてそれは、 c)複数の計量キャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーを含み、各々 が、注流入と流体的に連結しており、各キャピラリーが、直径約0.02mmか ら約1mmの断面領域を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中 心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列され た第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配列された第二の末端を 規定し、そして各キャピラリーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定し、第一の 計量キャピラリーアレイは液体の容量を規定する、第一の計量キャピラリーアレ イに液体的に連結しており、 そして第一の計量キャピラリーアレイは、 d)プラットホームの表面で、計量キャピラリーに等しいかまたはより大きな 深さを有し、そしてプラットホームの中心から、注流入より距離のある位置に放 射状に 位置決めされる第一の液体チャンバー に液体的に連結しており、 そしてオーバーフローキャピラリーは、 e)プラットホームの中心から、オーバーフローキャピラリーに等しいか、ま たはより大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から保持チャンネルお よび注流入より長い距離に放射状に位置決めされた、オーバーフロー・チャンバ ーに流体的に連結して含むことを特徴とし、 キャピラリー接合部が、計量キャピラリーアレイおよび第一の液体チャンバー を含む各々の計量キャピラリーの接合部で、そしてオーバーフローキャピラリー およびオバーフローチャンバーの接合部で形成され、それにより注流入にあるデ ィスクに載せられた流体は、キャピラリー作用によって計量キャピラリーアレイ および第一の液体チャンバーを含む各計量キャピラリーの接合部に流れ、そして 過剰流体が、キャピラリー作用によってオーバーフローキャピラリーおよびオー バーフローチャンバーの接合部に流れ;そして、第一の回転速度でのプラットホ ームの回転が、オーバーフローチャンバーへのオバーフローキャピラリー中の流 体移動を誘導するが、計量キャピラリーアレイを含むいずれの計量キャピラリー でも流体移動を誘導せず、それにより、第一の回転速度でのプラットホームの回 転は、注流入からオーバーフローチャンバーへその液体を排出させ、そして 第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転が、第一 の液体チャンバーへの計量キャピラリーアレイ中の液体の容積の液体移動を誘導 し、そして第一の流体チャンバーおよびオーバーフローチャンバーの各々は、さ らに空気交換チャンネルを含み、それにより流体運動によって交換される空気は 、プラットホ一ムの表面に排出されることを特徴とする微量システムプラットホ ーム。 2. さらに、 6.)第一の流体チャンバーに流体的に連結された第一の末端を有し、そして 保持チャンバーに流体的に連結された第二の末端を有し、プラットホームの表面 にキャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして第一の流体チ ャンバーよりいっそうプラットホームの中心からの距離のある位置に位置決めさ れるキャピラリーを含むことを特徴とし、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび保持チャンバーの接合部で形成さ れ、それにより、第一の流体チャンバー中の流体が、キャピラリーおよび保持チ ャンバーの接合部にキャピラリーを介して流れ、そして第二の回転速度より大き い第三の回転速度でのプラットホームの回転が、保持チャンバーに第一の流体チ ャンバー中の流体の容積の流体移動を誘導し、そして保持チャンバーは、さらに 空気交換チャンネルを含み、それにより流体運動により交換された空気交換を、 プラットホームの表 面に排出させること を特徴とする請求項1に記載の微量システムプラットホーム。 3. さらに、 1.)保持チャンバーに流体的に連結された第一の末端を有し、そして読取り チャンバーに流体的に連結された第二の末端を有し、プラットホームの表面にキ ャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そしてプラットホームの 中心から保持チャンバーより距離のある位置に位置決めさせる、キャピラリーを 含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび読取りチャンバーの接合部で形成 され、それにより、保持チャンバー中の流体が、キャピラリーおよび読取りチャ ンバーの接合部にキャピラリーを介して流れ、そして第三の回転速度より大きい 第四の回転速度でのプラットホームの回転が、読取りチャンバーへの保持チャン バー中の流体の容積の流体移動を誘導し、そして各々の保持チャンバーおよび読 取りチャンバーは、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体運動によ って交換された空気を、プラットホームの表面に排出させること を特徴とする請求項2に記載の微量システムプラットホーム。 4. さらに、 b)捨てバルブの放出が、液流を、ゼロでない回転速度で、保持チャンバーか ら読取りチャンバーまで流れさ せることを特徴とする、保持チャンバーから読取りチャンバーまで伸長するキャ ピラリー中の捨てバルブを含むことを特徴とする、請求項3に記載の微量システ ムプラットホーム。 5. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性液体炭化水素、またはプラスチッ クである請求項4に記載の微量システムプラットホーム。 6. さらに、捨てバルブと熱的に接触した加熱要素を含み、加熱要素を加熱す ることが、捨てバルブを開放させる、請求項5に記載の微量システムプラットホ ーム。 7. 保持チャンバーが、生物学的検出アッセイの第一の構成要素を含み、そし て読取りチャンバーが、生物学的検出アッセイの第二の構成要素を含み、サンプ ルを、分析物の存在について分析する、請求項3に記載の微量システムプラット ホーム。 8. 保持チャンバーが、カルボキシペプチダーゼ、およびそのカルボキシル末 端にDアミノ酸を含むペプチドを含み、そして読取りチャンバーが、Dアミノ酸 オキシダーゼ、フラビンアデニンジヌクレオチド、西洋ワサビペルオキシダーゼ および色素原を含み、そして生物学的検出アッセイが、流体サンプル中のβラク タム抗生物質の存在を検出する、請求項7に記載の微量システムプラットホーム 。 9. 流体サンプルがミルクである請求項8に記載の微量システムプラットホー ム。 10. 請求項1に記載の微量システムプラットホーム中の流体を移動させる方 法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の流体の量を第一の流体チャンバーに移動させる 段階を含む方法。 11. 請求項2に記載の微量システムプラットホーム中の流体を移動させる方 法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の多量の流体を第一の流体チャンバーに移動させ、そして c)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の多 量の流体を保持チャンバーに移動させる 段階を含む方法。 12. 請求項3に記載の微量システムプラットホーム中の流体を移動させる方 法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サンプルを加えて、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の流体の量を第一の流体チャンバーに移動させ、 d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体を保持チャンバーに移動させ、そして e)第二の回転速度より大きい第四の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の量を読取りチャンバーに移動させる 段階を含む方法。 13. 請求項8に記載の微量システムプラットホームを用いて、流体サンプル 中のβ−ラクタム抗生物質の量を検出する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に、約1から約150μ Lの容積を含む多量の流体サン プルを加えて、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の流体の量を第一の流体チャンバーに移動させ、 d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体の量を保持チャンバーに移動させ、 e)カルボキシペプチダーゼ活性を阻害するのに十分な時間、そして温度で保 持チャンバー中の流体をインキュベートし、 f)第二の回転速度より大きい第四の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の量を読取りチャンバーに移動させ、 g)色素原を発生するのに十分な時間、そして温度で読取りチャンバー中の流 体をインキュベートし、 h)読取りチャンバー中の発色した色素原の量を検出し、そして上記量をβ− ラクタム抗生物質を含まないサンプルによって生成される量と比較する 段階を含む方法。 14. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面がプラットホームが回転される中心を含むこと を特徴 とする回転可能なプラットホーム、 そして第一の表面が、 b)約1から約150μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含むことを特 徴とする注流入、 そしてそれは c)複数の計量キャピラリーを含み、各キャピラリーが、注流入と流体的に連 結しており、各キャピラリーが、直径約0.02mmから約1mmの断面領域を 規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、 そしてプットホームの中心に向かって近傍に配列された第一の末端、およびプラ ットホームの中心から遠方に配列された第二の末端を規定し、そして各キャピラ リーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定し、第一の計量キャピラリーアレイは 、流体の容量を規定することを特徴とする第一の計量キャピラリーアレイに流体 的に連結しており、 そしてキャピラリーアレイは、 d)プラットホームの表面で、計量キャピラリーに等しいかまたはより大きな 深さを有し、そしてプラットホームの中心から、注流入より距離のある位置に位 置決めされ、第一の流体チャンバーはまた流体的にオーバーフローキャピラリー と連結しており、 そして第一の流体チャンバーは、 e)プラットホームの表面にオーバーフローキャピラリーに等しいか、または より大きい深さを有し、そして 保持チャンバーおよび注流入よりプラットホームの中心から長い距離に放射状に 位置決めされ、オーバーフローキャピラリーが、キャピラリーアレイのキャピラ リーを第一の流体チャンバーと流体的に連結されることで、プラットホーム上の 位置より回転の軸に近いプラットホーム上の位置で、第一の液体チャンバーと流 体的に連結されている、オーバーフロー・チャンバーに流体的に連結しているオ ーバーフローキャピラリーと流体的に連結されているものを組合せて含むことを 特徴し、 キャピラリー接合部が、キャピラリーアレイおよび第一の流体チャンバーを含 む各々のキャピラリーの接合部で、そしてオーバーフローキャピラリーおよびオ ーバーフローチャンバーの接合部で形成され、それにより注流入にあるディスク に載せられた流体は、キャピラリーアレイおよび第一の流体チャンバーを含む各 キャピラリーの接合部にキャピラリー作用によって流れ、そして第一の流体チャ ンバー中の流体のレベルが第一の流体チャンバーとオーバーフローキャピラリー との間の流体連結の位置に達するまで、第一の回転速度でのプラットホームの回 転が、第一の流体チャンバーへキャピラリーアレイを介して注流入中の流体の容 量の流体置換を誘導し、過剰の流体が、第一の回転速度でオーバーフローチャン バーを伴うキャピラリー接合部に流れ、オーバーフローキャピラリーを介して、 そして第一の流体チャンバー中の流体のレベルを、オーバーフローキャピラリー が、チャ ンバーと流体的に連結される位置より第一の流体チャンバー中の回転の中心から 遠いレベルに減少されるまで、オーバーフローチャンバーを介して、そしてオー バーフローチャンバーに、第一の流体チャンバーから過剰の流体を排出し、それ により第一の流体チャンバー中の流体の規定の容積を放出し;そして第一の流体 チャンバーおよびオーバーフローチャンバーの各々が、さらに空気交換チャンネ ルを含み、それにより流体の動きによって交換された液体は、プラットホームの 表面に排出されることを特徴とする、微量システムプラットホーム。 15. さらに、 f)第一の流体チャンバーに流体的に連結した第一の末端を有し、そして保持 チャンバーに流体的に連結した第二の末端を有し、そのキャピラリーと等しいか 、またはより大きいプラットホームの表面中の深さを有し、そして第一の流体チ ャンバーよりプラットホームの中心からさら距離のある位置に放射状に位置決め される、第二のキャピラリー を含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび保持チャンバーの接合部で形成さ れ、それにより第一の流体チャンバー中の流体が、キャピラリーを介して、第一 の回転速度で回転中にキャピラリーおよび保持チャンバーの接合部に流れ;そし て第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転が、第一 の流体チャン バー中の流体の容量を、保持チャンバーへ流体移動させることを誘導し、そして 保持チャンバーは、さらに空気交換チャンネルを包含し、それにより流体の動き によって交換された空気が、プラットホームの表面に排出されること を特徴とする請求項14に記載の微量システムプラットホーム。 16. さらに、 g)保持チャンバーに流体的に連結した第一の末端を有し、そして読取りチャ ンバーに流体的に連結した第二の末端を有し、そのキャピラリーチャンバーと等 しいか、またはより大きいプラットホームの表面での深さを有し、そして保持チ ャンバーよりプラットホームの中心からさらに距離のある位置に放射状に位置決 めされる、キャピラリーを含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび読取りチャンバーの接合部で形成 され、それにより保持チャンバー中の流体が、キャピラリーを介してキャピラリ ーおよび読取りチャンバーの接合部に流れ;そして第二の回転速度より大きい第 三の回転速度でのプラットホームの回転が、保持チャンバー中の流体の容量を、 読取りチャンバーへ流体移動させることを誘導し、そして保持チャンバーおよび 読取りチャンバーの各々は、さらに空気交換チャンネルを包含し、それにより流 体の動きにより交換された空気が、プラットホームの表面に排出されること を特徴とする、請求項15に記載の微量システムプラットホーム。 17. さらに、 h)捨てバルブの放出が、ゼロでない回転速度で、流体が、保持チャンバーか ら読取りチャンバーへ流れることを可能にすることを特徴とする、保持チャンバ ーから読取りチャンバーへ伸長するキャピラリー中の捨てバルブを含むことを特 徴とする請求項16に記載の微量システムプラットホーム。 18. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性液状炭化水素、またはプラスチ ックである請求項17に記載の微量システムプラットホーム。 19. さらに、加熱要素を加熱することが、捨てバルブを開放させることを特 徴とする、捨てバルブと熱的に接触するプラットホーム中の加熱要素を含む、請 求項18に記載の微量システムプラットホーム。 20. 保持チャンバーが、生物学的検出アッセイの第一の構成要素を含み、そ して読取りチャンバーが、生物学的検出アッセイの第二の構成要素を含み、サン プルを、分析物の存在について分析する、請求項16に記載の微量システムプラ ットホーム。 21. 保持チャンバーが、カルボキシペプチダーゼを含み、そしてペプチドが 、そのカルボキシル基にD−アミノ酸を含み、そして読取りチャンバーが、D− アミノ酸オキシダーゼ、フラビンアデニンジヌクレオチド、西 洋ワサビペルオキシダーゼおよび色素原を含み、そして生物学的検出アッセイが 、流体サンプル中のβ−ラクタム抗生物質の存在を検出する請求項20に記載の 微量システムプラットホーム。 22. 流体サンプルがミルクである、請求項21に記載の微量システムプラッ トホーム。 23. 請求項14に記載の微量システムプラットホーム中の流体を移動させる 方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一の流体チャンバーおよ びオーバーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度で プラットホームを回転させ、そして c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ る 段階を含むことを特徴とする方法。 24. 請求項15に記載の微量システムプラットホーム中の流体を移動させる 方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第 一の流体チャンバー、第二のキャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーに 移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ 、そして d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体の容量を保持チャンバーに移動させる 段階を含むことを特徴とする方法。 25. 請求項16に記載の微量システムプラットホーム中の流体を移動させる 方法であって、上記方法が a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一の流体チャンバー、第 二のキャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時 間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ 、 d)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流 体の容量を保持チャンバーに移動させ、そして e)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の容量を読取りチャンバーに移動させる 段階を含むことを特徴とする方法。 26. 請求項21に記載の微量システムプラットホームを用いて、流体サンプ ル中のβ−ラクタム抗生物質の量を検出する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約150μL の容量を含む流体サンプルを加え、 b)注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一の流体チャンバー、第 二のキャピラリーおよびオーバーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時 間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オーバーフローチャンバー に移動させるのに十分な時間、上記第一の回転速度でプラットホームを回転させ 、そして d)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の流体チャンバー中の流体の容量を保持チャンバーに移動させ、 e)カルボキシペプチダーゼ活性を阻害するのに十分な時間および温度で保持 チャンバー中の流体をインキュベートし、 f)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、保持チャンバー中の流体の容量を読取りチャンバーに移動させ、 g)色素原を発生するのに十分な時間および温度で読取りチャンバー中の流体 をインキュベートし、 h)読取りチャンバー中の発生した色素原の量を検出し、そして上記容量を、 β−ラクタム抗生物質を含まないサンプルによって生成される量と比較する 段階を含むことを特徴とする方法。 27. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を有し、各表面は、プラットホームを回転させる中心を含む、 回転可能なプラットホームを含み、 そしてその第一の表面が、組み合わせで b)約1から約50μLの容量を有する第一の表面での窪みを含む、注流入を 含み、 そしてそれは、 c)直径約0.1mmから約2cmの断面領域を規定し、そして約5から25 μLの容積を有し、そのキャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸 長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列された第一の末端、お よびプラットホームの中心から遠方に配列された第二の末端を規定し、そして各 キャピラリーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定する、流入キャピラリーと流 体的に連結し;流入キャピラリーは、 d)直径約0.1mmから約2cmの断面直径を有し、そして約5から25μ Lの容積を有し、そして流入キャピラリーと等しいか、またはより大きいプラッ トホームの表面に深みを有し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配 置される第一の閉鎖末端を、そしてプラットホームの中心から遠方に配列された 第二の閉鎖末端を規定し、分離チャンバーを、流入キャピラリーに実質的に平行 に位置決めされ、そして流入キャピラリーを、そのチャンバーの第一の末端より 、そのチャンバーの第二の末端に実質的に近傍にあるプラットホームの位置に、 分離チャンバーと流体的に連結している、分離カラムを含み、 キャピラリー接合部を、流入キャピラリーと分離チャンバーとの接合部に形成 させ、それにより、注流入でディスク上に載せられた流体は、注流入と分離チャ ンバーとの接合部に、キャピラリー作用を介して流れ、そして第一の回転速度で のプラットホームの回転が、その分離チャンバーへの流入キャピラリー中の流体 の移動を誘導し;そして分離チャンバーが、さらに空気交換チャンネルを含み、 それにより流体の流れにより交換された空気は、プラットホームの表面に排出さ れることを特徴とする、微量システムプラットホーム。 28. さらに、 e)チャンネルにより分離チャンバーに流体的に連結し、プラットホーム上の チャンネルの位置を、そのチャ ンバーの第二の末端よりチャンバーの第二の末端に実質的により近い、オーバー フローチャンバーを包含し、 そしてオーバーフローチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを含み、それ により流体の動きにより交換された空気を、プラットホームの表面に排出するこ とを特徴とする、請求項27に記載の微量システムプラットホ一ム。 29. さらに、 f)約0.05mmから約0.25mmの断面直径を有する第一の末端、およ びプラットホームの表面にキャピラリーの深さより大きな深みを有するキャピラ リー接合部に流体的に連結した第二の末端で分離チャンバーに流体的に連結する 、キャピラリーを含み、 そのキャピラリー接合部が、 g)約0.25mmから約1mmの断面直径を有し、そのキャピラリーが、プ ラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かっ て近傍に配置される第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配置さ れる第二の末端を規定することを特徴とする、デカントキャピラリーに流体的に 連結され、そしてデカントキャピラリーの第二の末端が、 h)そのキャピラリーと等しいか、またはより大きいプラットホームの表面に 深さを有し、そしてキャピラリー接合部よりプラットホームの中心から放射状に さらに距離のある位置に配置される、デカントチャンバーと流 体的に連結され、 第一の回転速度より大きな回転速度でのプラットホームの回転が、キャピラリ ー接合部を介して、そしてデカントチャンバーに流れ、そしてそのデカントチャ ンバーが、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体の動きにより交換 される空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴とする、請求項28 に記載の微量システムプラットホーム。 30. 請求項27に記載の微量システムプラットホームを用いて、粒子の懸濁 液から流体を分離する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約50μLの 容量を有する粒子の懸濁液を含む多量の流体サンプルを加え、そしてその流体が 流入キャピラリーを満たすことを可能にし、 b)注流入中の流体を、分離チャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の 回転速度でプラットホームを回転させ、そして c)懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よりそのチャンバーの第 二の末端に近い分離チャンバーの部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転 速度より大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させる段階を含むことを 特徴とする方法。 31. 請求項28に記載の微量システムプラットホームを用いて、流体中の粒 子の懸濁液から流体を分離する 方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約50μLの 容量を有し、そしてその流体が流入キャピラリーを満たすことを可能にする粒子 の懸濁液を含む多量の流体サンプルを加え、 b)注流入中の流体を分離チャンバーに、そしてオーバーフローチャンバーに 移動させるべきる過剰流体に移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラ ットホームを回転させ、そして c)懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よりそのチャンバーの第 二の末端に近い分離チャンバーの部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転 速度より大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させる段階を含むことを 特徴とする方法。 32. 請求項29に記載の微量システムプラットホームを用いて、上記流体中 の粒子の懸濁液から流体を分離する方法であって、上記方法が、 a)回転可能な微量システムプラットホームの注流入に約1から約50μLの 容量を有する粒子の懸濁液を含み、そしてその流体が流入キャピラリーを満たす ことを可能にする多量の流体サンプルを加え、 b)注流入中の流体を分離チャンバーに、そしてオーバーフローチャンバーに 移動させるべきる過剰流体に移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラ ットホームを回転させ、 c)懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よりそのチャンバーの第 二の末端に近い分離チャンバーの部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転 速度より大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させ、そして d)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、キャピラリー接合部およびデカントキャピラリーを介して分離カラムからデカ ントチャンバーへの流体の移動を誘導し、流体が実質的に粒子を含まない 段階を含むことを特徴とする方法。 33. 流体が血液である請求項30に記載の方法。 34. 流体が血液である請求項31に記載の方法。 35. 流体が血液である請求項32に記載の方法。 36. 粒子懸濁液が、第二のキャピラリーを介した液流を防止する粘度を有す る請求項29に記載の微量システムプラットホーム。 37. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含む、 回転可能なプラットホーム、 そして第一の表面は、組合せて b)約5から約50μLの容量を有する第一の表面に窪みを有する注入口であ って、 そしてそれは、 d)プラットホームの表面にオーバーフローキャピラリーと等しいか、または より大きな深さを有し、そして注流入よりプラットホームの中心からさらに距離 のある位置に放射状に位置決めされる、オーバーフローチャンバー と流体的に連結される、c)オーバーフローキャピラリー と流体的に連結し、 そしてその注流入は、 e)各々が、複数のキャピラリーを含み、各キャピラリーが、注流入と流体的 に連結しており、各キャピラリーは、直径約0.02mmから約1mmの断面直 径を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸長 し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配置された第一の末端および プラットホームの中心から遠方に配置される第二の末端を規定し、各キャピラリ ーの遠方末端が、湾曲した開口部を規定し、キャピラリーアレイが、流体の容量 を規定する、第一の容量アレイおよび測量第二のキャピラリーアレイと流体的に 連結され、そして第一の測量キャピラリーアレイが、 f)プラットホームの表面に測量キャピラリーと等しいか、またはより大きな 深さを有し、そして注流入よりプラットホームの中心からさらに距離のある位置 に放射状であるが、キャピラリー接合部より少ない距離に放射 状に位置決めされ、キャピラリー接合部が、第二の測量キャピラリーアレイおよ びバラストチャンバーを含む各々のキャピラリーの接合部に形成される、バラス トチャンバー に流体的に連結しており、 そして第二の測量キャピラリーアレイが、 g)プラットホームの表面に、測量キャピラリーと等しいか、またはより大き い深さを有し、そして注流入より、ブラットホームの中心からより距離のある位 置に放射状に位置決めされる、キャピラリー接合部と流体的に連結され;そして そのキャピラリー接合部が、 i)バラストチャンバーより、プラットホームの中心からいっそう距離のある 位置に放射状に位置決めされ、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配 列される第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配置される第二の 末端を有する、分離チャンバーと流体的に連結されるh)チャンネルと流体的に 連結され、 それにより、注流入でディクスに載せられた流体が、キャピラリー作用を介し て、第一の測量キャピラリーアレイおよびバラストチャンバーの測量キャピラリ ーの各々の接合部に、そして各々の第二の測量キャピラリーアレイおよびキャピ ラリー接合部ーを含む各々の測量キャピラリーの接合部に流れ、そして過剰の流 体が、キャピラリー作用によって、オーバーフローキャピラリーおよびオーバー フローチャンバーの接合部に流れ;そして第 一の回転速度でのプラットホームの回転が、オーバーフローキャピラリー中で、 オーバーフローチャンバーへの流体移動を誘導するが、第一または第二の測量キ ャピラリーアレイを含む測量キャピラリーの内のいずれかでの流体移動は誘導せ ず、それにより第一の回転速度でのプラットホームの回転は、注流入からの流体 を、オーバーフローチャンバーへ排出し;そして 第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転は、第一 のキャピラリーアレイの測量キャピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバ ーへ流体移動させること、および第二のキャピラリーアレイの測量キャピラリー 中の流体の容量を、キャピラリー結合およびチャンネルを介し、そして分離チャ ンバーに流体移動させることを誘導し; バラストチャンバー、オーバーフローチャンバーおよび分離チャンバーの各々は 、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体の動きによって交換された 空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴とする、請求項29に記載 の微量システムプラットホーム。 38. さらに、 j)そのチャンネルが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプ ラットホームの中心に向かって遠方に配置される第一の末端を有し、そしてチャ ンバーの第二の末端より、チャンバーの第一の末端に実質的にいっそう近傍であ るプラットホーム上の位置に分離チャ ンバーに流体的に連結する、約0.5mmから約1mmの断面直径を有するデカ ントチャンネル、そしてデカントキャピラリーの第二の末端が、 k)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいか、またはより大きな深 さを有し、そして分離チャンバーより、プラットホームの中心からさらに多い距 離に放射状に位置決めされる、デカントチャンバーと流体的に連結している ことを特徴とし、 第二の測量キャピラリーから送出される、分離チャンバー中の流体の容量が、 デカントチャンネルに流体連結のプラットホームでの位置に等しいレベルまで分 離チャンバーを満たすのに不十分であり、 デカントチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを有し、それにより流体の 動きによって交換される空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴と する、請求項37に記載の微量システムプラットホーム。 39. さらにl)バラストチャンバーに流体的に連結された第一の末端を有し 、そしてプラットホームの表面で、キャピラリーと等しいか、またはより大きな 深さを有し、そしてバラストチャンバーよりよりプラットホームの中心からさら に距離のある位置に放射状に位置決めされる、キャピラリー そしてキャピラリー接合部が、 m)約0.5mmから約1mmの断面直径を有し、そ のチャンネルが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホ ームの中心に向かって近傍に配置され、そしてキャピラリー接合部と流体的に連 結された第一の末端を、そして分離チャンバーの第二の末端の位置に等しい位置 に分離チャンバーに流体的に連結した第二の末端を有することを特徴とする、チ ャンネルと流体的に連結していることを特徴とし、 第二の回転速度より大きい第三の回転速度でのプラットホームの回転が、キャ ピラリー、キャピラリー接合部およびチャンネルを介し、そして分離チャンバー へのバラストチャンバー中の流体の容量の流体交換を誘導する、請求項38に記 載の微量システムプラットホーム。 40. さらに、 n)ゼロでない回転速度で、捨てバルブの放出がバラストチャンバーから分離 チャンバーへの流体の流れを可能にする、バラストチャンバーから分離チャンバ ーへ伸長するキャピラリー中の捨てバルブを含む、請求項39に記載の微量シス テムプラットホーム。 41. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性液状炭化水素、またはプラスチ ックである、請求項40に記載の微量システムプラツトホーム。 42. さらに、加熱要素を加熱することで、捨てバルブを開放させることを特 徴とする、捨てバルブと熱接触でプラットホーム中に加熱要素を包含する、請求 項41に記載の微量システムプラットホーム。 43. a)約1から約50μLの容量を有する粒子懸濁液を包含する多量の流 体サンプルを、回転可能な微量システムプラットホームの注流入に加え、そして その流体を第一および第二の測量キャピラリーアレイおよびオーバーフローキャ ピラリーの各々のキャピラリーに満たさせ、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに交換するのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の測量キャピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバーに移動させ、 そして第二の測量キャピラリー中の流体の容量を、分離チャンバーに移動させ、 そして d)懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチャンバーの第二の末端 に近い分離チャンバーの一部に濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より 大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させる段階を含むことを特徴とす る、請求項37による微量システムプラットホームを用いて、前記流体中の粒子 の懸濁液から流体を分離する方法。 44. 請求項39による微量システムプラットホームを用いて、前記流体中の 粒子の懸濁液から流体を分離する方法であって、上記方法は、 a)約1から約50μLの容量を有する粒子懸濁液を 包含する多量の流体サンプルを、回転可能な微量システムプラットホームの注流 入に加え、そしてその流体を第一および第二の測量キャピラリーアレイおよびオ ーバーフローキャピラリーの各々のキャピラリーに満たさせ、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに交換するのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、第一の測量キャピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバーに移動させ、 そして第二の測量キャピラリー中の流体の容量を、分離チャンバーに移動させ、 d)懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチャンバーの第二の末端 に近い分離チャンバーの一部に濃縮させるのに十分な時間、第二の回転速度より 大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させ、 e)懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチャンバーの第二の末端 に近い分離チャンバーの一部に濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より 大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させ、分離カラム中の流体のレベ ルが、分離カラムとデカントチャンネルとの間の流体連結のレベルに上げて、そ れにより、分離チャンバーへのバラストチャンバー中の流体の容量の交換が、デ カントチャンバーへ等量を静かに移し、流体が、実質的に粒子を含まない 段階を含むことを特徴とする方法。 45. 流体が血液である請求項37に記載の方法。 46. 流体が血液である請求項38に記載の方法。 47. 流体が血液である請求項39に記載の方法。 48. 流体が血液である請求項44に記載の方法。 49. 粒子懸濁液が、第二のキャピラリーを介した液流を防止する粘度を有す る請求項39に記載の微量システムプラットホーム。 50. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含むこ とを特徴とする、回転可能なプラットホームを含み、 第一の表面は、組合せて b)第二の容量の第二の流体を含む第二の流体チャンバーの容量を含み、第一 の流体チャンバーが、第一のキャピラリーに流体的に連結され、そして第二の流 体チャンバーが、第二のキャピラリーに流体的に連結された、第一の流体チャン バー、 そして第一および第二のキャピラリーの各々は、 c)プラットホームの表面で第一または第二のキャピラリーに等しいか、また はより大きい深さを有し、そして流体チャンバーのいずれかよりプラットホーム の中心から、より距離がある位置に放射状に位置決めされた、キャピラリー接合 部に流体的に連結され、 そしてキャピラリー接合部が、さらに d)キャピラリー接合部からプラットホーム上に放射状に伸長し、 e)プラットホームの表面に、流入キャピラリーと等しいか、または大きい深 さを有し、そしてキャピラリー接合部のいずれかよりプラットホームの中心から より距離のある位置に放射状に位置決めされた混合チャンバーと流体的に連結さ れ、 その混合チャンバーが、さらに、そこに流体的に結合した混合チャンバー流入キ ャピラリーを含むことを特徴とする、微量システムプラットホーム。 51. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しい、請求項50 に記載の微量システムプラットホーム。 52. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しい、請求項50 に記載の微量システムプラットホーム。 53. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量を混合して、勾配を生 じさせ、プラットホームが、ゼロでない回転速度で最初に回転された時に、第一 の流体チャンバーの形状および位置が、第二の流体チャンバーから交換された流 体容量より大きな流体容量を生じ、そして第一の流体チャンバー中の上記交換流 体容量が、第二の流体チャンバーから得た交換流体容量より回転の間に、より早 い速度で減少される、請求項50に記載の微量システムプラットホーム。 54. さらに、e)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいかまたは より大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から混合チャンバーよりい っそう距離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取りチャンバーを含 む、請求項50に記載の微量システムプラットホーム。 55. さらに、プラットホーム表面を越えて放射状に配列された複数の混合チ ャンバーを有し、各混合チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心により近 傍する位置から放射状に伸長する流入キャピラリーを、そして混合チャンバーよ り回転の中心により遠方の位置に放射状に伸長する流出キャピラリーを有し、各 混合チャンバーの流入キャピラリーは、請求項50の第一の混合チャンバーに流 体的に連結されるか、または回転の中心にすぐにより近傍の混合チャンバーの流 出チャンバーであり、そして各混合チャンバーの流出キャピラリーが、回転の中 心にすぐにより遠方の混合チャンバーの流入キャピラリーであり、そして回転の 中心から最も遠方に位置づけられる混合チャンバーの流出キャピラリーが、混合 流体受取りチャンバーと流体的に連結されている、請求項54に記載の微量シス テムプラットホーム。 56. さらに、プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいかまたはより 大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から混合チャンバーよりいっそ う距離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取りチ ャンバーを有し、混合チャンバーが、プラットホームに横に配列された複数の区 画を包含し、流出キャピラリーを、回転の中心に最も近傍の位置で、そして混合 チャンバーの横側に、混合流体受取りチャンバーに流体的に装着させ、キャピラ リーを介し、そして混合チャンバーへの流体の流れは、流出キャピラリーに流体 連結に最も近い横の範囲での区画から、流出キャピラリーへの流体連結に最も遠 い横の範囲での区画までの混合チャンバーの各々の区画を順次に満たすことを特 徴とする、請求項53に記載の微量システムプラットホーム。 57. 請求項54に記載の微量システムプラットホームを用いて、2つの流体 を混合する方法であって、上記方法は、 a)第一の流体チャンバーに第一の流体の容量を加え、そして第二の流体チャ ンバーへの第二の流体の容量を加え、 b)流体チャンバーから、キャピラリーを介してそしてキャピラリー接合部を 越えて、そして混合チャンバーへ流体の流れを誘導するのに十分な回転速度でプ ラットホームを回転させ、それにより、乱流流体の流れを、混合チャンバーに生 じさせ、そして c)混合流体受取りチャンバー中の混合流体を収集する 段階を含むことを特徴とする方法。 58. 2種の流体が、溶解物の濃度で異なることを特 徴とする、請求項55に記載の方法。 59. 2種の流体が、異なる粘性物を有することを特徴とする、請求項57に 記載の方法。 60. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含むこ とを特徴とする、回転可能なプラットホーム、 第一の表面は、組合せて b)各々が、約5から約50μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含む、 第一の注流入および第二の注流入、 それは、 c)各々が、複数のキャピラリーを含み、第一のキャピラリーアレイの各々の キャピラリーが、第一の注流入と流体的に連結され、そして第二のキャピラリー アレイの各キャピラリーが、第二の注流入と流体的に連結され、各キャピラリー が、直径で約0.02mmから約1mmの直径を規定し、そして各キャピラリー が、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に 向かって近傍に配列された第一の末端を、そしてプラットホームの中心から遠方 に配列された第二の末端を規定し、各キャピラリーの近傍末端が、湾曲した開口 部を規定し;キャピラリーアレイが、流体の容量を規定する、第一のキャピラリ ーおよび第二のキャピラリーアレイ、 と流体的に連結され、 そしてキャピラリーアレイが、 d)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいか、またはより大きい深 さを有しし、そしてプラットホームの中心からより遠方に放射状に位置決めされ 、キャピラリー接合部が、キャピラリーアレイおよび湾曲キャピラリーバリヤー を包含するキャピラリーの各々の接合部に形成される、湾曲キャピラリーバリヤ ーと流体的に連結されていることを特徴とし、 それにより、第一の注流入でプラットホームの上に載せられた第一の流体は、 キャピラリー作用により、第一のキャピラリーアレイを含むキャピラリーの各々 の接合部および湾曲したキャピラリー接合部に流れ、そして第二の注流入でプラ ットホームの上に載せられた第二の流体は、キャピラリー作用により、第二のキ ャピラリーアレイを含むキャピラリーの各々の接合部および湾曲したキャピラリ ー接合部に流れ、 そして、第一の回転速度でのプラットホームの回転が、第一および第二のキャピ ラリーアレイのキャピラリー中の流体の容量の流体交換を、湾曲したキャピラリ ー接合部に誘導し、そして湾曲したキャピラリー接合部が、さらに空気交換チャ ンネルを包含し、それにより、流体の動きにより交換された空気を、プラットホ ームの表面に排出すること を特徴とする微量システムプラットホーム。 61. さらに、 e)湾曲したキャピラリー接合部からプラットホームに放射状に伸長し、 そしてさらに f)プラットホームの表面で流入キャピラリーと等しいか、またはより大きい 深さを有し、そしてキャピラリー接合部よりプラットホームの中心からより距離 のある位置に放射状に位置決めし、混合チャンバーが、さらに、それに流体に連 結した混合チャンバー流出キャピラリーを包含する、混合チャンバーに流体的に 連結している、混合チャンバー流入キャピラリー を含むことを特徴とする、請求項60に記載の微量システムプラットホーム。 62. さらに、g)プラットホームの表面で、混合チャンバー流入キャピラリ ーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして混合チャンバーよりプラッ トホームの中心からより距離のある位置に放射状に位置決めする、混合流体受取 りチャンバー を含むことを特徴とする、請求項61に記載の微量システムプラットホーム。 63. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しい、請求項60 に記載の微量システムプラットホーム。 64. 第一および第二の流体チャンバーに含まれる容量が等しくない、請求項 60に記載の微量システムプラ ットホーム。 65. さらに、プラットホーム表面を越えて放射状に配列される複数の混合チ ャンバーを含み、各混合チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心にいっそ う近傍の位置から放射状に伸長する流入キャピラリーを、そして混合チャンバー より回転の中心にいっそう遠方の位置に放射状に伸長する流出キャピラリーを有 し、各混合チャンバーの流入キャピラリーを、請求項62の第一の混合チャンバ ーと流体的に連結されるか、または回転の中心からすぐにいっそう近傍の混合チ ャンバーの流出チャンバーであり、そして各混合チャンバーの流出キャピラリー が、回転の中心からすぐにいっそう遠方の混合チャンバーの流出チャンバーであ り、そして回転の中心から最も遠方に位置決めされた混合チャンバーの流出キャ ピラリーが、混合流体受取りチャンバーと流体的に連結されることを特徴とする 、請求項62に記載の微量システムプラットホーム。 66. さらに、プラットホームの表面にキャピラリーと等しいか、またはより 大きい深さを有し、そして混合チャンバーよりプラットホームの中心からより距 離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取りチャンバーを含み、混合 チャンバーが、プラットホーム上に横に配列される複数の区画を含み、流出キャ ピラリーが、回転の中心の最も近傍の位置で、そして混合チャンバーの側面で、 混合流体受取りチャンバーに流体的に装着さ れ、キャピラリーを介し、そして混合チャンバーへの流体の流れが、流出キャピ ラリーに流体連結に最も近い横の範囲での区画から、流出キャピラリーへの流体 連結に最も遠い横の範囲での区画までの混合チャンバーの各々の区画を順次に満 たすことを特徴とする、請求項61に記載の微量システムプラットホーム。 68. 請求項62に記載の微量システムプラットホームを用いて、2種の流体 を混合する方法であって、上記方法は、 a)第一の注流入に第一の流体の容量を加え、そして第二の注流入への第二の 流体の容量を加え、そして流体に、キャピラリー作用によって第一および第二の キャピラリーアレイに満たさせ、 b)流体の流れを、キャピラリーアレイから、湾曲したキャピラリー接合部に 誘導するのに十分な第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、流体の流れに、混合チャンバー流入キャピラリーを介し、そして混合チャンバ ーにキャピラリー接合部を通過させることを誘導し、そして d)混合流体受取りチャンバー中の混合流体を収集する 段階を含むことを特徴とする方法。 69. 2種の流体が、溶解物の濃度で異なることを特徴とする、請求項68に 記載の方法。 70. 2種の流体が、異なる粘性物を有することを特徴とする、請求項68に 記載の方法。 71. a)第一の平坦で平面の表面およびそれに対峙する第二の平坦で平面の 表面を有する基板を含み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含むこ とを特徴とする、回転可能なプラットホームを含み、 第一の表面は、組合せて b)約1から約100μLの容量を有する第一の表面中の窪みを含む、注流入 を含み、 そしてそれは、 c)各々が、注流入と流体的に連結され、各キャピラリーが、直径で約0.0 2mmから約1mmの直径を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホーム の中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配列 された第一の末端を、そしてプラットホームの中心から遠方に配列された第二の 末端を規定し、各キャピラリーの近傍末端が、湾曲した開口部を規定し;測量キ ャピラリーが、流体の容量を規定する、測量キャピラリーおよびオーバーフロー キャピラリー、 と流体的に連結され、 そして測量キャピラリーアレイが、 d)プラットホームの表面に、キャピラリーと等しいか、またはより大きい深 さを有し、そしてプラットホームの中心から注流入より遠方に放射状に位置決め される、第一のキャピラリー接合部 と流体的に連結され、 そしてオーバーフローキャピラリーが、 e)プラットホームの表面に、オーバーフローキャピラリーと等しいか、また はより大きい深さを有し、そしてプラットホームの中心から、保持チャンネルお よび注流入より距離のある位置で放射状に位置決めされる、オーバーフローチャ ンバーと流体的に連結されていることを特徴とし、 キャピラリー接合部は、測量キャピラリーの接合部および第一のキャピラリー 接合部で、そしてオーバーフローキャピラリーとオーバーフローチャンバーの接 合部に形成され、それにより、注流入でディスクの上に載せられた流体は、キャ ピラリー作用により、測量キャピラリーの接合部および第一のキャピラリー接合 部に流れ、そして過剰の流体が、キャピラリー作用により、オーバーフローキャ ピラリーとオーバーフローチャンバーの接合部に流れ、そして第一の回転速度で のプラットホームの回転が、オーバーフローチャンバーへのオーバーフローキャ ピラリーでの流体変換を誘導するが、測量キャピラリーでの流体交換を誘導せず 、それにより、第一の回転速度でのプラットホームの回転が、注流入からオーバ ーフローチャンバーへ流体を排出し、そして、第一の回転速度より大きい第二の 回転速度でのプラットホームの回転が、測量キャピラリー中の流体の容量の流体 交換を第一のキャピラリー接合部に誘導し;そしてオーバーフロ ーチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを包含し、それにより、流体の動き により交換された空気を、プラットホームの表面に排出すること を特徴とする微量システムプラットホーム。 71. さらに、6.)第一のキャピラリー接合部と流体的に連結された、イン キュベーションチャンバー流入キャピラリー、そして 7.)プラットホームの表面にキャピラリーと等しいか、またはより大きい深 さを有し、そして第一の接合部より、プラットホームの中心からさらに距離のあ る位置に放射状に位置決めされる、インキュベートチャンバーと流体的に連結さ れた第二の末端を有することを特徴とし、 それにより、測量キャピラリー中の流体が、第一のキャピラリー接合部を越え 、そしてプラットホームが、第二の回転速度で回転されるときに、インキュベー ションチャンバー流入キャピラリーを介して、インキュベーションチャンバーに 流れることを特徴とする、請求項70に記載の微量システムプラットホーム。 72. さらに、 f)回転の中止から最も遠方の位置で、インキュベーションチャンバーと流体 的に連結される第一の末端を有する、インキュベーションチャンバー流入キャピ ラリー、そして g)キャピラリーと等しいか、またはより大きい深さ を有し、そしてインキュベーションチャンバーよりプラットホームの中心からよ り距離のある位置に放射状に位置決めされる、廃棄チャンバーに流体的に連結し ている、混合チャンバー流入キャピラリーを含むことを特徴とし、 インキュベーションチャンバー流出位置が、インキュベーションチャンバーの 横の範囲に実質的に平行なインキュベーションチャンバーと流体連結の位置から 放射状に伸長し、そしてキャピラリーが、回転の中心に最も近傍にインキュベー ションチャンバーの側面にほぼ等しい位置で、実質的に半円型の曲り管を含んで 、圧力壁を作り、それにより流出キャピラリー中の流体の流れを、インキュベー ションチャンバー中の流体の容量によって平衡にし、それにより第二の回転速度 での廃棄チャンバーへの流体の流れを避けることを特徴とする、請求項71に記 載の微量システムプラットホーム。 73. さらに、 h)プラットホームの表面から、注流入よりさらに距離のある位置で、そして インキュベーションチャンバーより回転の中心からより遠くない位置に放射状に 位置決めする、洗浄緩衝液リザーバーを含み そして洗浄緩衝液リザーバーが、 I)洗浄緩衝液リザーバーと流体的に連結された第一の末端を有する、洗浄緩 衝液流出キャピラリーと流体的に連結され、 そして j)流出キャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして洗浄 緩衝液リザーバーよりプラットホームの中心からより距離のある位置に放射状に 位置決めされ、キャピラリー接合部が、インキュベーションチャンバー流入キャ ピラリーと流体的に連結される、第二のキャピラリー接合部 と流体的に連結される第二の末端を有し、 第二の回転速度より大きい第三の回転速度でのプラットホームの回転が、洗浄 緩衝液の流体の流れを、洗浄緩衝液流出キャピラリー、キャピラリー接合部およ びインキュベーション流入キャピラリーを介して、そしてインキュベーションチ ャンバーに誘導し、それにより、インキュベーションチャンバー中の流体の容量 を洗浄緩衝液に交換することで、インキュベーションチャンバー流出キャピラリ ー中の圧力防護壁を乗越え、それによりインキュベーションチャンバー中の流体 を、洗浄緩衝液に交換させ、そして第三の回転速度で廃棄チャンバーに流れさせ ることを可能にすることを特徴とする、請求項72に記載の微量システムプラッ トホーム。 74. さらに、 k)インキュベーションチャンバーより、プラットホームの中心から小さい距 離に放射状に位置決めされる、試薬リザーバーを含み そして試薬リザーバーが、 l)試薬リザーバーと流体的に連結される第一の末端 を有し、 m)第二のキャピラリー接合部と流体的に連結された第二の末端を有し、 第三の回転速度より大きい第四の回転速度でのプラットホームの回転が、試薬 リザーバー流出キャピラリー、キャピラリー接合部およびインキュベーション流 入キャピラリーを介して、そしてインキュベーションチャンバーへの洗浄緩衝液 の流体の流れを誘導し、それにより、試薬による、インキュベーション流出キャ ピラリー中の圧力防護壁を乗越え、それにより、インキュベーションチャンバー 中の流体が試薬に交換され、そして第四の回転速度で廃棄チャンバーへ流れるこ とを可能にする、請求項73に記載の微量システムプラットホーム。 75. a)試薬リザーバーからインキュベーションチャンバーまで伸長する、 捨てバルブを含み、捨てバルブの放出が、液流をゼロでない回転速度で、保持チ ャンバーから読取りチャンバーまで流させることを特徴とする請求項74に記載 の微量システムプラットホーム。 76. 捨てバルブが、固形、半固形または粘性流体炭化水素、またはプラスチ ックである請求項75に記載の微量システムプラットホーム。 77. さらに、プラットホーム中に、捨てバルブと熱的に接触した加熱要素を 含み、加熱要素を加熱することが、捨てバルブを放出させる、請求項76に記載 の微量システムプラットホーム。 78. 請求項72に記載の微量システムプラットホーム用いて、親和性結合ア ッセイを行う方法であって、上記方法が、 a)親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転可能な微量システムプ ラットホームの注流入に、約1から約100μLの容積を含み、そして測量キャ ピラリーおよびオーバーフローキャピラリーを、キャピラリー作用により満たす ことを可能にすることを特徴とする、多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに交換するのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転さ せ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の多量の流体を第一の流体チャンバーに移動させ、インキ ュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含み、そして d)インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検出する 段階を含むことを特徴とする方法。 79. 請求項73に記載の微量システムプラットホーム用いて、親和性結合ア ッセイを行う方法であって、上記方法が、 a)親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転可能な微量システムプ ラットホームの注流入に、約1 から約100μLの容積を有し、そして測量キャピラリーおよびオーバーフロー キャピラリーを、キャピラリー作用により満たすことを可能にすることを特徴と する、多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、計量キャピラリー中の多量の流体をインキュベーションチャンバーに移動させ 、インキュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含み、そ して d)親和性結合対を形成するのに十分な時間、インキュベーションチャンバー 中の流体をインキュベートし、 e)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、多量の洗浄流体を、インキュベーションチャンバーに移動させ、そして f)インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検出する 段階を含むことを特徴とする方法。 80. 請求項74に記載の微量システムプラットホーム用いて、親和性結合ア ッセイを行う方法であって、上記方法が、 a)親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転可能な微量システムプ ラットホームの注流入に、約1 から約100μLの容積を有し、そして測量キャピラリーおよびオーバーフロー キャピラリーを、キャピラリー作用により満たすことを可能にすることを特徴と する、多量の流体サンプルを加え、 b)注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体を、オーバーフローチ ャンバーに移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転 させ、 c)第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラットホームを回転させて 、測量キャピラリー中の流体の容量をインキュベーションチャンバーに移動させ 、インキュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含み、そ して d)親和性結合対を形成するのに十分な時間、インキュベーションチャンバー 中の流体をインキュベートし、 e)第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラットホームを回転させて 、多量の洗浄流体を、インキュベーションチャンバーに移動させ、 f)第三の回転速度より大きい第四の回転速度でプラットホームを回転させて 、多量の試薬を、インキュベーションチャンバーに移動させ、 g)親和性結合対の量に比例する量の検出可能な生成物を生じるのに十分な時 間、インキュベーションチャンバー中の試薬をインキュベートし、 h)インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検出する 段階を含むことを特徴とする方法。 81. 組合せて、 a)導体インクおよび抵抗インクでスクリーン印刷できる電気的に不活性な基 板、 b)パターンでスクリーン印刷した導体インク、 c)導体インクパターンの上にパターンでスクリーン印刷した抵抗インク を含み、 導体インクと電気的に接触している抵抗インク、および導体インクの上に印加 された電気的能力は、電流に、抵抗インクを越えて流れさせ、抵抗インクが熱を 発生することを特徴する抵抗加熱要素。 82. 導体インクが、デュポン5028、デュボン5025、アケソン423 SS、アケソン426SSおよびアケソンSS24890から構成される群から 選択される銀導体インクである、請求項81に記載の抵抗加熱構成要素。 83. 抵抗インクが、デュポン7082、デュボン7102、デュボン727 1、デュボン7278およびデュボン7285から構成される群から選択される 銀導体インクである、請求項81に記載の抵抗加熱構成要素。 84. 抵抗インクが、PTCインクである、請求項81に記載の抵抗加熱構成 要素。 85. さらに、d)抵抗インクパターンおよび導体インクパターンの上にスク リーン印刷された誘電性インク を含む、請求項81に記載の抵抗加熱構成要素。 86. 組み合わせで、 a)チャンネルまたはキャピラリーのルーメンを埋めるために位置決めされた 容量の固形、半固形または粘性液状炭化水素 b)再結晶化チャンバーが、ワックス弁よりプラットホームの中心から遠い距 離に放射状に位置決めされる、そこに流体的に接触してチャンネルまたはキャピ ラリーに位置決めされたワックス再結晶化チャンバー、 c)抵抗加熱が、電源に電気的に接続している、スクリーン印刷され、そして ワックス弁と、そして少なくともワックス再結晶化チャンバーの一部と熱的に接 触している抵抗加熱構成要素を含み、 電圧を要素に加えることにより抵抗加熱要素を加熱して、ワックス弁を融解さ せるのに十分な熱を生成し、そしてプラットホームの回転が、融解ワックス弁を 、ワックス再結晶化チャンバーに移動させ、そして抵抗加熱要素が、チャンネル またはキャピラリー、および再結晶化チャンバーの一部を加熱し、それにより融 解ワックス弁が、チャンネルまたはキャピラリー中で再結晶せず、そしてそれに よりチャンネルまたはキャピラリーのルーメンを埋めないことを特徴とする、微 量システムプラットホームのミクロ流体工学アレイ中の熱活性化ワックス弁。 87. 機械的スピンドルに機能的に装着された第一の側を有し、そしてその対 峙する第二の側を有し、そこに 埋設されている第一の電気的に非導体のプレート 電気的に非導体性のプレートに埋設された第一の末端を有する複数の電気的に 導体のポスト 導体性プレートの各々が、導体性ポストの内の1つと電気的に接触しており、 そして導体性ポストのいずれも、1つの導体性プレート以上に電気的に接触して おらず、そしてそれにより、電気的に導体であるプレートは、お互いから絶縁さ れている、そこを通過する導体性ポストを有する電気的に導体性および非導体制 のプレートの選択アレイ 電気スピンドルが、遠心装置を含むモーターに機械的にそして機能的に装着さ れ、そして電気的に導体のポストの各々が、遠心的に誘導された微量システムプ ラットホーム上の電気接点と電気的に接触しており、そして電気的に導体のプレ ートの各々が、電気的信号をブラシから電気的に導体のプレートに、そして電気 的に導体のポストの内の1つに伝達する電気的に導体のブラシと電気的に接触し ており、そしてそれにより電気的信号を回転微量システムプラットホームに伝達 することを特徴とする、第一の電気的に非導体のプレートと対峙する選択アレイ の末端で、そこを通過する導体ポストを有する電気的に導体のプレートを含む、 遠心ローターの電気スピンドル。 88. 流入および流出キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果 、混合チャンバー中のそれらの 位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れが、流出キャピラ リーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、そして流 出キャピラリーからの流体の流れが、流入キャピラリーに占領された位置以外の 位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、それにより、流体を混合する混合チャ ンバー内で乱流を発生させることを特徴とする、請求項50に記載の微量システ ムプラットホーム。 89. キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果、混合チャンバ ー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れが 、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を 与え、それにより、流体を混合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを 特徴とする、請求項54に記載の微量システムプラットホーム。 90. 流入および流出キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果 、混合チャンバー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーから の流体の流れが、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバ ーの壁に影響を与え、そして流出キャピラリーからの流体の流れが、流入キャピ ラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、それに より、流体を混合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを特徴とする、 請求項60に記載の微量システムプラットホーム。 91. キャピラリーを、混合チャンバーと連結させ、その結果、混合チャンバ ー中のそれらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れが 、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影響を 与え、それにより、流体を混合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを 特徴とする、請求項64に記載の微量システムプラットホーム。
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