JP2002544494A - サンプル蒸発コントロール - Google Patents

サンプル蒸発コントロール

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JP2002544494A
JP2002544494A JP2000616925A JP2000616925A JP2002544494A JP 2002544494 A JP2002544494 A JP 2002544494A JP 2000616925 A JP2000616925 A JP 2000616925A JP 2000616925 A JP2000616925 A JP 2000616925A JP 2002544494 A JP2002544494 A JP 2002544494A
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シャラ シン，
エドウィン アルマン，
イアン ギボンズ，
トラビス ブーン，
ビビアン シャオ，
トーリーフ ビョーンソン，
ハーバート フーパー，
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アクララ バイオサイエンシーズ， インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 小容量を操作し、そして種々の化学的事象および物理的事象を測定するための微小流体デバイスを用いたデバイスおよび方法が提供される。このデバイスは、ゾーンにおける小容量の雰囲気への開口部に依存する。ここで、サンプルは、そのゾーンに配置され、そこで、蒸発が生じ得る。このゾーンは、そのゾーンにおける液体を補充し、そしてそのゾーンにおける混合物の組成を実質的に定常に保つ役割を果たす液体媒体との接触が維持される。そのゾーンにおける組成物の拡散は、そのゾーンへの液体フラックスによって、その測定の経過の間制限される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明の分野は、揮発性の液体を含む小容量の操作である。
【０００２】 （背景） 微小流体（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ）デバイスは、固体基材中に小さなキャ
ピラリーを備え、ここで、そのチャネルは、通常ネットワークとして存在する。
種々の開口部がそのチャネルとの連絡のために提供される。そのネットワークお
よび個々のチャネルが小容量であることから、多くの利点が伴う。小容量である
ことは、より少ない試薬およびサンプルを必要とし、しばしば、利用可能な検出
レベルによって制限される。さらに、小容量であることから、反応が非常に迅速
である。このネットワークは、一つの部位から次の部位へとその成分を効率的に
、かつその成分の喪失が殆どなく、移動させることを可能にする。また、種々の
成分がいっしょにされ得、異なる操作によって分離され得、異なる操作によって
分離され得、そして個々の画分が種々の目的のために使用され得る。
【０００３】 微小流体デバイスは、候補化合物を含む種々のアッセイに使用される。ここで
、結合事象が測定され、酵素活性が測定され、または代謝プロセスが測定される
。このようにして、指定された事象に対する候補化合物の効果が測定され得る。
異なる候補化合物の効果を比較することに関心がある場合、その候補化合物およ
び他の成分の量（これは、測定の結果に影響する）がおおよそ既知である必要が
ある。殆どの部分について、使用される溶液は水性である。比較的極端な処置を
使用しない場合、水は迅速に蒸発する。溶液が任意の長さの時間の間雰囲気に曝
露される操作工程を包含する水溶液または他の溶液の移動は、常にいくらかの蒸
発を生じる（特に、連続的な添加が存在する場合、および初期の添加に由来する
その溶媒が次の添加物を添加する間に蒸発する場合、および添加の間の合間）。
さらに、インキュベーションは、その容器が覆われている場合でさえも蒸発を生
じ得る。この問題は、高処理スクリーニングに関心がある場合には問題である。
高処理スクリーニングは、多くの非常に小さなアリコートの異なる溶液を微小流
体デバイスにおける複数の部位に含み得る。外来の基質を用いて蒸発を減少させ
ることによって、混入が生じ得、反復する洗浄が必要となり、そして他の有害な
問題を生じ得る。
【０００４】 液体を冷却すること（蒸発を実質的に減少させるため）、サンプルの表面の上
に低揮発性液体を添加すること、雰囲気における湿潤性、容量を維持するために
それが沈着した後にサンプルに溶媒滴を添加することなどのような種々の方法が
、試みられてきた。これらのアプローチはすべて、概して有用ではなく、小容量
での使用について重篤な欠点を有する。これは、反応ベッセルに移されねばなら
ない。微小流体デバイスを用いて処理する場合（特に、化合物の高処理スクリー
ニング、診断アッセイまたは他の調査手順）、ナノリットル容量を操作するため
の改善された方法に対する必要性が存在する。
【０００５】 （先行技術の簡潔な記載） 米国特許第５，５７６，１９７号および同５，２８２，５４３号は、それぞれ
蒸発を防ぐための、蝋および他の可撓性材料の使用を開示する。微小流体デバイ
スは、米国特許第５，８８５，４７０号、同５，８５８，１９５号、同５，７５
０，０１５号；同５，５９９，４３２号；および同５，１２６，０２２号に記載
される。蒸発制御の方法は、ＷＯ９８／３３０５２およびＷＯ９９／３４９２０
に開示される。
【０００６】 （発明の要旨） 微小流体デバイスを使用する、測定に関連する小容量の操作のための方法およ
びデバイスが提供される。ここで、その液体の実質的な部分は、操作の間、蒸発
作用に供される。微小流体デバイスは、小容量のその操作の成分を受けるための
ゾーンのための部分的な囲いを、通常反応の成分を含む溶液として備える。この
ゾーンは、メニスカスに余って囲まれ、その位置は、そのゾーンの性質によって
影響され、そのゾーンは、非湿潤性の境界を有し得、界面活性剤の添加によって
湿潤性にされ得るか、または湿潤性であり得る。操作の間、そのゾーンの中の液
体は、液体の蒸発喪失に供され、そしてそのゾーンは、補充液体を収容するチャ
ネルと液体交換関係にある。このチャネル液体は、そのゾーン中の液体を補充し
、そして操作の第二のまたはそれを超える成分の供給源として働き得る。操作の
間、メニスカスの位置は、多くの実施態様において相対的に固定されるが、他の
実施態様においては、キャピラリーチャネルの中へおよびそこからの液体の移動
に供される。そのゾーンに侵入すると実質的に直ぐに、その成分はそのチャネル
の液体と接触されるため、そのゾーンにおいて、蒸発によるいかなる溶媒喪失も
補充され得るか、またはその成分が任意の液体の蒸発が生じ得、そしてその残渣
がキャピラリーチャネルから放たれる液体中に溶解される部位に配置されるかの
いずれかであり、ここで、ゾーンを形成する溶液およびそのキャピラリーチャネ
ル中の液体との接触が維持される。反応容量は、そのゾーンに存在する目的の成
分の主要な部分によって規定されるゾーンにおいて実質的に維持され、これは、
メニスカスと、そのゾーンとそのチャネルとの間の液体交換の領域との間の領域
を含む。
【０００７】 （特定の実施態様の説明） 微小流体デバイスにおける反応を行うための改良が、蒸発性の溶媒を含む小容
量の溶液の効率的な操作を可能にする方法およびデバイスを用いて提供される。
この反応成分は、通常、そのゾーンへの１つ以上の添加において存在し、そして
必要に応じて、そのゾーンとの液体交換関係にあるチャネルにおける液体である
。このチャネル液体は、１つ以上の成分を有し得るか、またはその反応の全ての
成分は、そのゾーンに添加され得る。微小流体デバイスが提供され、このデバイ
スは、そのゾーンの少なくとも一部を規定し、そしてキャピラリーチャネルに接
続されている部分的な囲いを有する少なくとも１つのユニットを備え、その結果
、そのゾーンは、そのゾーンへの添加の間雰囲気に対して開いており、この囲い
は、各操作の後または全ての操作が完了した後に封入され得る。このデバイス（
これは、ほとんどの部分についてチャネル、チャネルおよびウェルである）は、
他の微小構造（例えば、バリア、塩架橋、チャネルにおける突出部など）を含み
得る。キャピラリーチャネルを含む液体は、そのゾーンと液体移動関係にあり、
蒸発による液体損失を補充し、そしてそのゾーンへのそのチャネルにおける液体
フラックスを生成する。この開口部は、溶質および溶液のそのゾーンへの簡便な
添加を可能にし、ここで、その雰囲気への液体の蒸発が、そのゾーンへのその溶
液の移動の間およびその後に生じ得る。添加の条件は、通常、雰囲気よりも下の
温度もしくは圧力、または雰囲気での温度もしくは圧力、またはより高い温度も
しくは圧力であるが、より高い温度がその添加の間に使用され得る。
【０００８】 このゾーンは、境界、メニスカス、その囲いの表面上の湿潤性／非湿潤性の境
界の結果として、その囲いの壁の方向における急激な変化、そのゾーンの末端ま
たはそのシステムの水圧ヘッドを有する。このメニスカスの高さは、そのゾーン
（特にそのアッセイウェル）への液体の添加の後に、そのメニスカスの位置が、
そのキャピラリーチャネルへの蒸発および液体の動きに起因して、その平衡レベ
ルへと復旧するように制御される。このゾーンがリザーバに接続され、そしてそ
のリザーバに対して並行である場合、その水圧ヘッドは、そのメニスカスがその
境界を有意に越えるように押すことを回避するように選択される。その囲いの表
面上の非湿潤性／湿潤性の境界（これは、その囲いのいずれかの末端に存在し得
る）について、そのメニスカスは、通常、境界上で形成する。その境界上のメニ
スカスは、通常凸型である。湿潤性の境界（ここで、その境界は、壁が親水性（
極性媒体について）であることまたはその壁が疎水性である場合（極性媒体につ
いて）界面活性剤の添加に起因して湿潤性である）について、この境界は、通常
、そのゾーンの末端にある。湿潤性の境界を用いると、そのメニスカスは、凹型
である。この方法によって、その反応の産物の形成が、検出の容易のために、小
容量内で保持される。
【０００９】 アッセイが、長期にわたり、ナノ容量反応混合物で行われ得る。ここで、この
混合物は、揮発性溶媒を含む。他方、この反応混合物は雰囲気に曝露される。１
０ｎｌより多い反応容量（通常約５０ｎｌから２μｌの範囲、より通常には５０
０ｎｌまで）が以下の場合に使用される：１つ以上の成分がその反応容量を含む
反応ゾーンに添加される場合、その成分もしくはその産物が実質的にそのゾーン
内に保持される場合。成分は、約１０ｐｌから３００ｎｌ、より通常には約１０
から２００ｎｌ、および好ましくは約１００ｎｌ以下の溶液として添加される。
この反応混合物は、メニスカスにより境界付けられ、そしてその溶液は、そのメ
ニスカスの下に直接存在する。この添加は、メニスカス上に直接またはそれを通
じて行われ、このメニスカスは、ウェルもしくは経路を形成する壁によって取囲
まれ得る。特に関心深いのは、タンパク質を含む結合アッセイであり、ここで、
候補化合物が試験され、そしてそのタンパク質に対する候補化合物の結合レベル
が測定される。このアッセイプロトコルは、空気に対して曝露されたメニスカス
を有する反応混合物を含む。ここで、この候補化合物は、メニスカス境界とその
反応混合物の液体中に存在し得るか、またはその反応混合物に添加され得る。次
いで、その測定の必要性に従って（例えば、酵素に対する基質、結合タンパク質
についての競合性標識された化合物など）、その反応の少なくとも１つの他の成
分がその反応混合物に添加される。その標識およびプロトコルの性質に依存して
、その標識は、その反応混合物において検出され得る。
【００１０】 このゾーンは、少なくとも約５０％の目的の成分を含むと機能的に規定される
（通常、少なくとも約５０％の成分が、好ましくは少なくとも約６０％の成分が
、より好ましくは、少なくとも約８０％の成分が、および９５％もしくは１００
％までがそのゾーンに添加される）。このゾーンは、常に、非常に小容量であり
、そして目的の操作が、検出可能なシグナルを提供する場合、通常そのシグナル
が検出される領域である。望ましくは、このゾーンは、その測定についてのシグ
ナルを最大にするように容易にアドレス付け可能であり、その結果、そのゾーン
が、円柱に近似し得る。記載されるように、このゾーンは、有意に封入される必
要はなく、そして、その操作の間の少なくとも初期において、雰囲気に対して開
いていることに加えて、固体および液体のバリアによって拘束され得る。
【００１１】 このゾーンは、非湿潤性／湿潤性の界面もしくは境界において、その囲いの壁
の方向の切形変形の部位において、そのゾーンの一部を有し得、この部位は、そ
の囲いの末端もしくはその切形変形（例えば、シェルフを有する延長部）を含み
得るか、またはその囲いの末端へと延びるか、もしくはそれを超えて延びる。（
湿潤性とは、その表面が液体でコーティングされ、そしてキャピラリーにおいて
その液体が、表面張力によってそのキャピラリーへと引っ張られることを意図す
る）。非湿潤性の境界について、極性溶媒（特に、水性溶媒）の場合、その表面
は親水性であるが、他方、非湿潤性表面は、疎水性である。その溶媒が非極性で
ある場合（例えば、炭化水素）、その反対のことも、湿潤性および非湿潤性につ
いて真実である）。この界面が、囲いにおける領域において、キャピラリーの末
端（ここで、そのキャピラリーの外側部分が非湿潤性である場合）において存在
し得るか、または他の構造（ここで、そのゾーンにおける液体の移動が、その液
体と非湿潤性の領域との間の表面張力または接触角の結果として別の領域へと移
動するが阻害される）に存在し得る。
【００１２】 微小流体デバイスに関して、そのデバイスが、約５ｍｍ2未満、通常約１ｍｍ2 未満、しばしば約０．５ｍｍ2未満、より頻繁には約０．１ｍｍ2未満、および頻
繁には約０．００５ｍｍ2以下の小ささ、一般的には少なくとも約０．００２５
ｍｍ2、より通常には少なくとも約０．００１ｍｍ2の断面を有するキャピラリー
チャネルを含むことが意図される。さらに、そのデバイスは、目的の反応が起こ
るゾーンを有し、部分的に封入され、その結果、容量が規定され得る場合には、
目的の液体を含むゾーンの容量は、約５μｌ未満、通常約１μｌ未満、およびし
ばしば約０．５μｌ未満を含み、そして約５０ｎｌ以下、通常少なくとも約１０
ｎｌの少なさであり得る。非湿潤性の境界において、反応容量は、メニスカスの
下および非湿潤性の境界の上の容量を含み、ここでそのメニスカスは、非湿潤性
の境界を超えて広がり得る。その反応容量はまた、メニスカスの下のキャピラリ
ーチャネル中の容量を含み、そしてメニスカスの下の領域から短い距離広がり得
る。存在する場合、部分的な囲いは、ゾーンの容量よりも通常約１０倍以下大き
い、より通常には約５倍以下大きい、実質的により大きな容量を有し得る。その
ゾーンは、部分的に封入される場合（例えば、ウェル）、チャネルの断面よりも
より小さい断面を有し得るが、通常チャネルの断面よりもより大きい断面（少な
くとも２倍の領域、簡便には少なくとも約５倍、およびより簡便には２０倍を超
え得る）を有する。ゾーンが非湿潤性の境界によって境界とされていない場合、
部分的に封入されたゾーンは、通常、囲いの容量であり、そして部分的な囲いの
下のチャネルの領域の一部を含み得る。
【００１３】 キャピラリーチャネルは、円形、長方形、円錐形（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃ
ａｌ）、切頭角錐形、通常逆または他の形状、好ましくは規則的な形状であり得
る。特に目的のものは、キャピラリーチャネルが基材中で形成された場合（例え
ば、プラスチックカード）、および基材の本体に付着するフィルムでチャネルが
封入された場合である。この場合において、チャネルは環状ではなく、奥行きと
幅を有する。さらに、幅および／または奥行きは、チャネルの長さと一定でない
かもしれない。幅および／または奥行きに関して、平均からの差は通常１００％
以上を超えることはないが、平均の幅は、通常約５０％を超えないことが意図さ
れる。
【００１４】 非環状チャネルについては、キャピラリーチャネルの奥行きは、一般的に約１
０μｍ〜２ｍｍの範囲、通常約２５μｍ〜１ｍｍの範囲、より通常には約２５μ
ｍ〜５００μｍの範囲、好ましくは約２５０μｍ未満、および少なくとも約１０
μｍ、通常少なくとも約２０μｍであり、特に、ここでキャピラリーチャネルは
ゾーンの底として働く。環状キャピラリーについては、直径は、一般的に約１０
μｍ〜約２ｍｍ、より通常には少なくとも約２０μｍ〜２ｍｍの範囲である。こ
のデバイスは、ゾーンとの液体交換の関係において１つ以上のキャピラリーチャ
ネルを有し得、ここでこのチャネルは、同じかまたは異なる平面にあり得、その
結果２つ以上の異なる界面で液体の接触が存在し得る。簡便には、デバイスが構
成される物質を通してのシグナルを調べる必要なしに、シグナルは測定され得る
。
【００１５】 チャンネルのネットワーク（ここで、チャネルのいくつかまたはすべてが相互
に連結し得る）を有することによって、実質的な可撓性が達成される。本発明の
目的のために、チャネルおよびキャピラリーが、交換できるように使用され得、
ここでキャピラリー（文脈からチャネルがキャピラリーよりも大きな断面を意図
すること、またはその長さに沿って開口することが明らかでない限りは、チャネ
ルを含む）は、表面張力に起因して、キャピラリーの一端への液体の導入の際に
液体の動きが存在することを意図することが理解される。このチャネルは、１つ
以上のゾーンから、同時にまたは連続的に、利用される配管に依存して、薬剤を
送達および除去するために機能し得る。液体を特定のゾーンに方向付けし得るた
めに、小型のポンプ、分離壁、ゲートなどを提供し得る。チャネル中に液体の連
続的な置き換えを提供し得、ここで異なる試薬がゾーンに方向付けられ得、これ
は、反応の改変、反応の段階的な実行、ゾーンからの薬剤の除去などを可能にす
る。チャネル中の液体の温度を調節することによって、ゾーン中の液体の温度を
調節し得る。従って、ゾーン中の混合物の加熱および冷却を提供し得る。
【００１６】 このゾーンは、１つまたはいくつかの粒子（例えば、ビーズ、コロイド粒子、
細胞、オルガネラ、ミクロソームなど）の導入のための機会を提供する。小容量
は、粒子からの増強されたシグナルを許容し、このことは、研究または測定を可
能にし、ここではいくつかの粒子のみが存在することが必要である。細胞につい
ては、統計学的に有意な結果のためには、１細胞以上、通常約５０細胞よりも多
く、そして一般的には１，０００細胞よりも少ない細胞、通常約５００細胞より
も少ない細胞を提供し得る。細胞は、ゾーン中に分散され得、ゾーンの表面に付
着され得、ウェルまたはチャネルの壁としてあり得る、などである。ウェルの小
容量は、ウェル中での細胞の増殖を可能にし、ここでリザーバは、栄養の供給源
として機能し得る。固有の事象（例えば、ゲノムの変異誘発）に興味がある場合
、単一の細胞がウェル中で維持され、そして固有の事象の発生がアッセイされ得
る。例えば、野生型酵素についての公知のインヒビターによる阻害に耐性である
ように酵素を変異誘発することに興味を持つ場合、単一の細胞を含む各々のウェ
ルは、基質およびインヒビターを用いてアッセイされ得、そして生成物の産生は
、その酵素が首尾よく変異誘発されたことを示す。あるいは、細胞は、レポータ
ー遺伝子（例えば、基質から検出可能な生成物を産生する酵素、蛍光タンパク質
など）を有するように遺伝的に改変され得、その結果、その操作はレポーター遺
伝子を作動させるかまたは作動を解除するかのいずれかである。この型のアッセ
イは、転写因子の研究ならびに他の細胞経路において広範な用途を見出している
。
【００１７】 １つの実施態様において、キャピラリーチャネルの壁を通してウェルを形成す
る開口部を有し得、ここで部分的な囲いは、少なくともキャピラリーの壁の厚さ
の高さである。その壁は、キャピラリーの位置が関連し得る参照点に関して任意
の角度であり得る。例えば、キャピラリーが固体基材にあり、特に平面に溝（ｇ
ｒｏｏｖｅまたはｔｒｅｎｃｈ）およびその平面を封入するカバーを有する場合
、その開口部はカバーの中にあり得るか、または平面の側にあり得るか、または
平面と反対側の基材中にあり得るか、またはその間の任意の角度であり得る。し
かし、大部分については、その開口部は、操作の間、垂直方向かつキャピラリー
の上にある。この実施態様において、壁が非環状である場合、ウェルは、通常基
材中のチャネルを封入するカバー中にある。そのウェルは、カバーの厚さに従っ
て変化し得、これは任意に選択され得る程度までである。従って、カバーは、約
０．０５〜２ｍｍ厚であり得、ここで壁の高さは同じである。あるいは、チュー
ブまたはカラーを、基材と融合させるかまたは基材に形成して、部分的な囲いの
ための任意の長さを獲得し得る。部分的な囲いは、コンテナとして、一般的には
、およそのチャネルの断面の寸法の、少なくとも約半分、しばしば少なくともほ
ぼ等しく、そして望ましくはより大きい、断面積を有する。ウェルの少なくとも
一部、および必要に応じて、ウェルの下にチャネルの一部を含むゾーン中の液体
の容量は、部分的には、ゾーンの部分的な囲いの壁の性質によって制御される。
ここで、壁はゾーン中の液体によって少しも非湿潤性でないか、または壁の一部
がゾーン中の液体によって非湿潤性である。（「非湿潤性」によって、ゾーン中
の液体が、非湿潤性である通り過ぎた領域に移動しないことが意図される（この
ような領域を通り過ぎる液体を駆動するための力が適用されない場合に）。事実
上、液体と壁との間の接触角は、例えば、部分的囲いにおいて液体の上昇を阻害
する。逆に、「湿潤性」は、液体が表面を濡らし、そして負の力の非存在下でキ
ャピラリー中で上昇する。）部分的な囲いが湿潤性の場合、ゾーンは、そのゾー
ンとリザーバとの間の静水力学的力に依存して、囲いを含み得る。
【００１８】 この実施態様において、ゾーンからの蒸発は、チャネルからゾーンへの液体の
移動を生じ、メニスカスの高さを保持するようである。チャネル中の液体は、当
然、リザーバによって維持され、その容量は一般にチャネルの容量およびゾーン
の液体と広範に比較される。ゾーンからの蒸発は、ゾーン中の液体とリザーバ中
の液体との間の差示的温度；差示的な空気の流れ；差示的な湿度；などを有する
ことによってさらに増強され得、ここでゾーンにおける条件は、リザーバと比較
して、ゾーンにおける蒸発を増強することである。添加時間の間の温度は、蒸発
の速度が補充を妨害するほど過度に大きくない限りは、気温であり得、一般的に
約１０℃〜約６５℃の範囲、より通常には約２０℃〜５０℃の範囲で減少または
増加し得る。
【００１９】 他の実施態様において、ゾーン中の液体とチャネル中の液体との間の不連続性
を有し得、ここでチャネルからの液体は、ゾーン中の液体との接触となり得る。
この例において、ゾーンは、実質的には開口し得、そして底を有するかまたは実
質的に封入されるのみであり、ここでチャネルは、ゾーンの底またはゾーンの側
の開口部を通してゾーンに連結され得る。ゾーンの近傍にチャネルを有し、ここ
でチャネル中の液体は、ゾーンに圧搾され得、そして必要に応じて減少するため
に引っ張られるが、引き続く操作の間、蒸発を完全に終了するわけではない。
【００２０】 操作の性質に依存して、異なるプロトコルが使用され得る。
【００２１】 １つのプロトコルにおいて、液体（通常は溶液）は、ゾーンに添加されて、そ
してゾーンへの導入に際して、キャピラリーチャネルからの液体との実質的な直
接的接触となる。液体はゾーンに添加され得、ここでチャネルの液体は、ゾーン
の底であり得るか、２つのチャネルの間の小滴であり得るか、または側のチャネ
ルにあり得、ここでそのチャネルは、ゾーンに対して垂直方向であるかまたは水
平方向であり得る。反応の過程の間に、溶液はゾーン中に保持され得るか、また
はキャピラリーチャネルに引っ張られ得る。反応が起こるのに十分な時間の後、
生じる生成物は、操作に従ってプロセスされ得、そして適切には、シグナルが測
定され得る。例示として、約２００μｌのゾーンの容量を用いて、４５０×１０
０μｍの断面積を有するキャピラリーチャネルを用いると、ゾーン中の反応混合
物のすべてがチャネルに引っ張られると仮定した場合に、ゾーンは約４〜５ｍｍ
キャピラリーに引っ張られる。
【００２２】 第２のプロトコルにおいて、溶質または溶液は、ゾーン中の表面に添加され得
、そして溶媒のいかなる蒸発も無視され得る。（溶液に関して、任意の２つの成
分の液体混合物（例えば、液体または溶質と溶媒との混合物）が意図されること
が理解されるべきである。いくつかの例において、文脈から理解され得るように
、分散物（例えば、コロイド性の分散物）もまた含まれる。）次いで、反応混合
物のための液体は、チャネルから流出し、残渣の液体または固体を溶解し、反応
混合物を形成する。この反応混合物溶液は、チャネル中で液体と接触するように
維持され、蒸発する任意の溶媒を補充するか、または反応溶液がチャネルに引っ
張られ、いかなる蒸発をも実質的に阻害する。反応が起こるための十分な時間の
後、得られる生成物は、操作に従ってプロセスされ得、そして適切には、シグナ
ルが測定され得る。
【００２３】 蒸発は、規定された反応混合物のゾーンを維持するのを補助する。低分子の拡
散にも関わらず、操作の間のゾーンへの液体のフラックスは、ゾーンからのチャ
ネルへの低分子の喪失を阻害する。この考慮に基づいて、好ましくは、ゾーンは
、メニスカスからゾーンの端までの比較的短い垂直の経路を有するように設計さ
れる。さらに、部分的な囲いの高さに依存して、種々の溶液を添加し得、ここで
その溶液は、部分的な囲いの中で混合し、そして蒸発を通してメニスカスの高さ
として回復され、そして液体はチャネルに移動し、ゾーンの底の液体はチャネル
に戻る。
【００２４】 反応を実行する際に、開口を通して、ゾーン中に添加された少なくとも１つの
反応成分が存在し、そして記載されるように、簡便には、チャンネルの溶液中に
少なくとも１つの反応成分が存在する。頻繁には、ゾーンに添加された成分は、
より大きな分子量の反応成分であり、一般的には２ｋＤを超え、しばしば５ｋＤ
を超え、そして１０ｋＤを超え得る。小さい有機分子が活性についてスクリーニ
ングされる場合、これらは、簡便にゾーンに添加され得、そして約１５０〜２５
００Ｄａｌの範囲の分子量を有するか、またはリザーバに添加され得る。１つ以
上の成分をゾーンに添加する、１回以上の添加がゾーンになされ得る。添加を最
少化するために、成分の混合物が添加され得る。ゾーン中の溶液（ゾーン溶液）
とチャネル中の溶液（チャネル溶液）との間の接触によって、チャネル溶液中の
成分は、ゾーン溶液に拡散し、２つの溶液の間でチャネル溶液中の成分の濃度が
平衡になる。一方、チャネルの小さな断面、ウェルにおける毛管作用および／ま
たは蒸発は、規定されたゾーンを維持する。添加の終了に際して、次いで、所望
の反応が起こったか否かを決定し得る。
【００２５】 複数の添加は、同時にまたは連続してなされ得、ここで添加の間の時間は、非
常に短いか、同時添加との境界線上か、または比較的長い間隔（例えば、３０秒
間以上）を必要とし得る。ここで中間体反応混合物は、インキュベートされ得、
プロセス（例えば、加熱）され得、または蒸発を阻害するためにチャネルに引っ
張られ得る。一般的に、ゾーンに添加された溶液の容量は、ゾーンに液体を正確
に移動させる能力に依存して、０．００５ｍｌ未満、頻繁には約１μｌ未満、お
よびより頻繁には約０．５μｌ未満、通常少なくとも約１０ｐｌ、より通常少な
くとも約１ｎｌ、頻繁には少なくとも１０ｎｌである。
【００２６】 添加は、圧電デバイス（例えば、インクジェットデバイス、ピン、スロットピ
ン、ピペット、キャピラリー動電学的インジェクションなど）を使用して達成さ
れ得る。好ましくは、これらの送達デバイスは、微小構造または対象のデバイス
中の溶液と接触する必要はない。移動の特定の様式は、移動される容量、移動さ
れる組成物の性質、移動され得る組成物の速度、組成物の調合に必要とされる正
確さなどに依存する。
【００２７】 通常、チャネル中の溶液は緩衝溶液であり、ここでその緩衝液の式量濃度（他
のイオンを含み得る）は、約２００ｍＭ以下、より通常には１００ｍＭ以下、お
よび頻繁には約７５ｍＭ未満、通常約５ｍＭより上、より通常には約１０ｍＭよ
り上である。用途を見出し得る緩衝液には、リン酸、炭酸、ホウ酸、ＭＯＰＳ、
ＨＥＰＥＳ、Ｔｒｉｓ、トリシン（ｔｒｉｃｉｎｅ）などが挙げられ、その緩衝
液は、一般に反応の性質に従って選択される。キャピラリー動電学が用いられる
場合、チャネル中の緩衝液は、キャピラリー動電学に適切であるように選択され
得るか、操作を実行後に改変され得るか、またはキャピラリー動電システムに移
動されそしてそこで改変され得る。添加される成分の濃度は、溶液の容量に依存
して広範に変化し得る。濃度は、約１ｆＭ〜０．１Ｍ、通常１ｐＭ〜０．０１Ｍ
の範囲で変化し得、この濃度および容量は、検出可能なシグナルの検出のレベル
およびシグナルが生成される様式に依存する。ゾーンに添加される容量は、チャ
ネルおよびリザーバを含むシステムの溶液の容量と比較して少ないので、ゾーン
とチャネルとの間の界面の面積は小さく、そして蒸発するフラックスは、ゾーン
の成分の拡散を、ゾーンから離れることから阻害して、添加された溶液とチャネ
ル中の液体との間の制限された平衡が存在する。
【００２８】 所望されるように、チャネル中の緩衝溶液は、添加された溶液中の緩衝溶液と
同じであり、ここで次いで差異が、成分および任意の非水系溶媒に関して存在す
る。チャネル中の溶液よりも高い式量濃度の添加された溶液を有することによっ
て、ゾーンに向かって流れる溶液を増強し得るが、添加された溶液の増加された
式量濃度は、チャネル中の溶液によって提供される補償以外は、蒸発の結果とし
て起こる。成分（特に、試験化合物）が、非水系溶液として添加される場合、ゾ
ーン中の開口に溶液を添加することではなく、リザーバおよびチャネルにおいて
試験化合物を含有することが所望される。このことは、緩衝溶液中で試験化合物
を溶解する問題を回避し、ここでこの試験化合物は、中程度に水に可溶性である
のみである。この方法において、非水系溶媒は、リザーバ中で平衡に達し、そし
て試験化合物は、瞬間的に緩衝液中に希釈され、試験化合物の分離を妨害する。
【００２９】 対象のデバイスは、サンプル希釈を可能にし得、例えば、ここで、サンプルは
、意図した操作を妨害し得る溶媒を含む。リザーバへのリザーバ溶液の導入の前
またはその後に、リザーバにサンプル溶液を添加し得る。前者の場合においては
、ユニットを通して試験サンプル化合物の平衡状態を待たなければならないかも
しれない。後者の場合においては、リザーバ溶液で希釈されるまでサンプル溶液
の移動を阻害し得、次いで、ユニット全体で、溶液を含むサンプルを分散させる
。気圧力学、取り外し可能なバリア、バルブなどが、サンプルおよびサンプル溶
液の移動を支配し得る。この操作は、サンプルおよび希釈液が添加される中央希
釈ベッセルを使用することによって、達成され得る。この希釈ベッセルは、蒸発
した液体の補充のために、チャネル中の液体と界面を有し得る。
【００３０】 キャピラリーチャネルは、希釈ベッセルから、１つ以上の、通常複数のゾーン
に導き得、ここで希釈されたサンプルは、毛管現象により個々のゾーンに移動す
る。適切には、気圧力学（静水圧ヘッドを含む）は、液体の流れを方向付けるた
めに使用され得る。希釈ベッセルからの液体は、ゾーン中の他の液体と混合する
。この方法において、小容量の試薬または候補化合物は、最初に小容量を操作し
なければならないことなしに、引き続く操作のために多くのゾーンの間で分配さ
れる。この同じメカニズムが使用されて、高価な試薬が複数のゾーンに分配され
得る。この状況において、試薬を希釈する必要はないかもしれず、ここでその試
薬は中央ベッセルに直接添加され得る。次いで、その試薬は、ベッセルから種々
のゾーンに分配される。所望されるように、キャピラリーチャネルは比較的短く
、通常１ｃｍ未満、より通常には約０．５ｃｍ未満かつ約０．１ｍｍより大きい
。ベッセルの容量は、各々のゾーンに移動される溶液の量およびゾーンの数に依
存して、通常、少なくとも１００ｎｌ、より通常には少なくとも約３００ｎｌか
つ約１ｍｌ未満、通常約０．５ｍｌ未満である。複数のゾーンへの分配のための
中央ベッセルを有することによって、少ない容量を移動させる際のエラーを減少
させ、そして複数のゾーンへの実質的に等価な移動を提供し得、各々のゾーンに
おける結果の直接比較を可能にする。
【００３１】 末端領域とチャネルとの間の界面においてまたはその界面上に、非湿潤領域を
含み得るキャピラリーチャネルよりも、より大きな断面を有する末端領域を含む
垂直方向の１つまたは複数のキャピラリーチャネルをまた有し得る。このキャピ
ラリーは、末端領域において形成されたゾーンから失われた液体を補充するため
にリザーバ中に配置される。末端領域に新しい液体を添加する場合、最初にメニ
スカスが上昇する。蒸発およびメニスカスの下方への移動の両方が起こり、その
結果、活性成分を含有する溶液の置き換えが最小化され、ゾーンの容量を最小に
保つ。末端領域は、円筒形、円錐形などであり得る。一般的には、キャピラリー
チャネルは環状であり、その結果、末端領域は少なくともキャピラリーチャネル
の約１．２倍、しばしば少なくともキャピラリーチャネルの直径の約１．５倍、
そして約２０倍までを有する。
【００３２】 第１の適用において、成分は混合され、蒸発に起因する混合物の容量の減少は
、チャネルにおける溶液との接触を提供することによって、添加の時点で実質的
に除外される。ここで、ゾーン中の溶液とチャネル中の溶液との間の界面は、比
較的小さく、通常約５ｍｍ2未満、通常約２ｍｍ2、一方少なくとも約１０μｍ2
、より通常には少なくとも約５０μｍ2の断面を有する。
【００３３】 ゾーンに添加された溶液は、通常揮発性の溶媒を含み、そして特に１つ以上の
成分が容易に揮発性の溶媒（例えば、水）に再分配されない場合に、非揮発性の
溶媒もまた含み得る。種々の非揮発性の溶媒には、ジメチルスルホキシド、ジメ
チルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、液体有機塩（例えば、高級ア
ルキル（＞６）アンモニウム塩）、ポリエーテル、特にポリアルキレングリコー
ル（２〜３個の炭素原子のアルキレン）、例えば、ジメチルセロソルブなどが挙
げられ、ここで揮発性は、水の蒸気圧に関連し、ここで非水系溶媒の蒸気圧は、
一般的に大気条件での水の蒸気圧の半分よりも低い。溶液は、先に記載されたよ
うにゾーンに導入され得、ここでその方法は、所望されるように、移動される溶
液の一貫した量を仮定する。あるいは、上記に記載したように、その溶液は、中
央ベッセルからキャピラリーチャネルを通って、複数のゾーンに分配され得る。
【００３４】 プロトコルに依存して、反応容量を規定するゾーンは、１つの領域内（例えば
、空間もしくはギャップ、２つのキャピラリーの間、プラットフォーム上、シリ
ンダー中、キャピラリーチャネルの一部、ベッセル、例えば、ウェル、ポート、
通過経路もしくはチャンバーなど）に含有され得る。このゾーンは、十分な深さ
のベッセル中に含有され、受け取りベッセルおよび／またはチャネルの一部（ベ
ッセルの下および／またはベッセルに隣接する）として機能し得る。ゾーンの意
義は、反応の間に、添加された溶液の成分とチャネル溶液の成分との間の液体交
換の領域を提供することである。ゾーンは、溶液の添加のためのアクセスを可能
にする開口を有し、ゾーン中の液体とチャネル中の液体との間の液体交換を提供
し、そして蒸発を可能にする。チャネルは、チャネルを満たすための液体の供給
源（通常、リザーバ）を有し、そして通常、ゾーンへの添加の前に液体で満たさ
れ、この液体は通常緩衝液であり、これは動電学的な緩衝液を含み、反応を起こ
すのに必要な目的の成分、および／または試薬もしくは添加物などを含む。この
液体は通常、少なくとも２０容量％の水、通常少なくとも５０容量％の水を有す
る水性の液体であり、そして単独で溶媒としての水であり得る。成分のすべてを
ゾーンに添加し得、その結果、成分（例えば、試薬または目的の化合物）がチャ
ネルの液体中に存在する必要はなく、チャネル溶液中に少なくとも１つの成分を
提供することが、通常より有効であり、特に、このような成分が比較的高価でな
い場合に、非水系溶媒中において、または簡便さの問題として提供される。
【００３５】 チャネルが、ゾーンの底として機能するか、またはゾーンに対する底が存在す
る場合の実施態様において、ここでキャピラリーチャネルの出口は、底に対して
密接に近傍にあり、空間的に制限された領域は、しばしば、チャネルの出口の周
辺を超えて上方に広がって存在する。この領域は、キャピラリーチャネルの壁の
上端を超えて広がる壁を有し得る。このゾーンは、より低い表面（通常、底）を
有する容器中に、すべてまたは一部が含まれ得る。そして湿潤され得る壁の隣接
する部分、および所望の場合、しかし必ずしも必要でないが、少なくとも壁の一
部、主にチャネル界面に遠位の部分は非湿潤性であり、その結果、水性媒体は主
に容器の低い部分に制限される。
【００３６】 容器または部分的囲いの壁の性質に依存して、壁は、異なる特性を提供するた
めに改変されなければならないかもしれない。非湿潤性壁は、適切な親水性組成
物（例えば、ポリマー（例えば、ポリアクリレート類））でコートすること、ヒ
ドロキシまたはアミノアルキル置換基を有すること、加水分解に際して極性官能
基に加水分解され得る官能基を有する疎水性ポリマー、タンパク質、ポリサッカ
リド、ポリアルキレンオキサイドなどの加水分解、表面をオゾンまたは他の酸化
剤で酸化すること、ヒドロキシル基、カルボキシル基、またはアミノ基などの導
入によって表面に官能基を導入することによって、湿潤性にされ得る。湿潤性の
表面から非湿潤性の表面を作製するために、高級炭化水素または炭化水素誘導体
（例えば、グリース、ワックス、脂質、オイルなど）、疎水性ポリマー（例えば
、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルなど）でコートし得る
。
【００３７】 操作において、目的の成分はゾーンに提供され、通常溶液として添加され、こ
こで操作の間に、溶液が全く蒸発しなかったかもしれないし、すべてが蒸発した
かもしれないし、または一部が蒸発したかもしれない。あるいは、粉末、ゲル、
または他の形態の目的の成分を添加し得る。その成分は、多数の異なる成分のロ
ボット利用の供給源、一般の成分のディスペンサーなどからアクセスされている
種々の方法において得られ得る。いくつかの例において、２つ以上の成分は、合
わされ、そしてゾーンへの混合物の添加の前にインキュベートされ得る。いくつ
かの例において、溶液は、マイクロタイタープレートウェルから得られ得、ここ
でその入り口およびゾーンは、ウェルの内容物をゾーンに受け取るために位置付
けされる。マイクロタイタープレートウェルは、通常９６ウェル×ｎ2ウェルを
有し、ここでｎ＝１〜４である。この状況において、ウェル中の液体を対象のゾ
ーンに移動させるために、差示的な、表面接触移動、電場、慣性力、圧電、電気
浸透力、または圧力を有するピンを使用し得る。一般的には、マイクロタイター
ウェルから移動されている容量は非常に少なく、以前に記載された範囲内にある
。
【００３８】 移動されている少ない容量を考慮すると、蒸発はしばしば迅速であり、そして
ゾーン中の溶液の成分の乾燥した残渣を残し得る。送達のために選択される容量
は、十分に少なく、そしてゾーンのサイズおよびゾーンの底は十分に広いので、
その溶液は、チャネルの入り口に有意に入ることがないか、またはそれに接触す
ることさえなく、ゾーンの底に付着する。ここで、添加された溶液の蒸発は受容
可能である。好ましくは、パラメーターは、乾燥するまでの蒸発を阻害するため
に選択される。
【００３９】 １つの実施態様において、微小流体デバイスは、プラスチック、ガラス、シリ
コン、または他の簡便な物質（親水性、疎水性、またはその組み合わせであり得
る）の層または基材を含む。そのデバイスは、通常、種々のチャネルのネットワ
ークおよびその基材中に形成された容器を有し、そして同じかまたは異なる材料
のカバーで簡便に封入される。開口部はカバーまたは基材中で提供され得、この
開口部は容器として機能し得る。多くの異なる微小流体ネットワークの製造方法
が存在し、これらは文献に記載されている。液体の一般的な供給源を有し得、こ
れは、複数の一般的なチャネルに液体を提供する複数のブランチを有するマニフ
ォールドを含み、アパートメント建物における配管設備において、ほとんどこの
方法でライザーが使用される。
【００４０】 チャネルは、全体的に親水性であるか、全体的に疎水性であるか、または一部
がどちらか一方であり得る表面を有し得る。例えば、チャネルを形成するカバー
および溝が存在する場合、その溝は疎水性であり得、そしてその溝を封入するカ
バー表面は、親水性であり得る。チャネルの長さに沿って親水性の表面の部分を
有することは、毛管現象およびゾーンにおける液体の補充を得るに十分であるよ
うである。
【００４１】 部分的な囲いおよびキャピラリーチャネルに含まれ得るゾーンは、必要に応じ
て、他の微小構造と共に、考慮されたユニットであり得る。対象のデバイスがマ
イクロタイターウェルプレートと共に使用される場合、マイクロタイターウェル
と関連する各々のユニットは、少なくとも１つのチャネル入り口、通常２つの対
向するチャネル入り口を含むゾーンを有する。プロトコルおよび流体の移動手段
に依存して、電気浸透力を使用し得る。ここで、移動する液体のための独立した
電極対が存在するか、または複数の電極対に付随する一般的な電極を有し、ユニ
ットと接触する電極とともに、一般的な電極に対して反対の極性を提供する。各
々のユニットにおいて個々の電極対を用いる実施態様において、操作は、通常、
異なる部位への組成物の移動およびさらなる操作の実行ではなく、単一のゾーン
を有する個々のユニットに制限されるが、個々の電極対は、米国特許第５，７５
０，０１５号に記載されるような、変動する電場の波（ｍｏｖｉｎｇ ｗａｖｅ
ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ）を提供するために使用され得る。従って
、基材は、動電チャネルおよび電極を受け取る能力を提供するか、または電極を
基材上で塗布するか、基材上に付着させるか、もしくはさもなくば基材上に存在
させる。
【００４２】 しかし、ユニットチャネルの平面に垂直であるユニットチャネルに連結される
さらなるチャネルを有する、層となるチャネルを提供し得る。次いで、ユニット
を個々にアドレスし、そして組成物に対してさらなる操作を実施するためのさら
なる微小流体ネットワークを有し得る。マイクロタイターウェルプレートと用い
られるとき、このマイクロタイターウェルプレートのウェルとアラインメントす
る位置にあるゾーンを有する微小ネットワークを提供し得る。
【００４３】 目的の成分は、すべてまたは部分的に溶解または分散され得、そしてこのゾー
ンの中にある。キャピラリーチャネル中の液体は、このゾーン中に存在し得るか
、またはこのゾーンを規定するキャピラリーから排出され得、液体は、このゾー
ン中液体と、キャピラリーチャネル中の液体との間の連続性を保持する。このチ
ャネルからゾーン中に液体をポンプ輸送するために種々の手段を採用し得、これ
は電気動力学的手段、空気、機械的手段、音波、キャピラリー、熱などを含む。
液体を、キャピラリーの内外に移動するための特定のモードは重要ではないが、
電気浸透圧的または空気によるポンプ輸送を用いることにより多くの利点が生じ
、ここでは、小容量を、電場の方向を変えることによるか、または差次的圧力を
付与することにより異なる方向に移動し得る。電気浸透圧的ポンプ輸送を用いる
場合、壁が荷電する領域を備えたチャネルか、または溶液がアミノデキストラン
のような可溶性の荷電ポリマーを含むことが必要で、その結果、壁の荷電と反対
の荷電の液体中のイオンが、壁に蓄積する。電場の存在下、壁に隣接するイオン
は、反対の荷電の電極に向けて移動し、そしてそれらとともに液体を運び、液体
ポンプを提供する。このように、チャネルからゾーンを規定するキャピラリーの
外側の領域中に、非常に正確に液体を押し、次いでゾーン中の液体をチャネルに
引いて戻し得る。このポンプを用いて、電場の影響下にない液体を移動し、溶液
中の電気動力学的分離を消し得る。この手段により、電場により逆に影響され得
る成分を含む規定された容量中の液体を移動し得る。あるいは、液体を移動する
ために空気によるデバイスを用い得る。
【００４４】 所望の液体容量がゾーン中に導入されるときを自動的に決定するために、ゾー
ン中に液体をポンプ輸送するために用いられた、電圧、時間、温度などのような
パラメーターに依存するよりもむしろ、検出システムを提供し得る。１つのシス
テムは、ゾーンに連結されたチャネル中に簡便に導入されるイオン性媒体を、電
源またはアースに連結されたこのイオン性媒体中の検出電極とともに用い得る。
電気動力学的ポンプ輸送が採用されるとき、流体中に電場が存在する。ゾーン中
の流体がイオン性媒体に接触するとき、検出電極との回路が形成され、これは、
検出され得て、さらなるポンプ輸送が終了するか、または電場が接地され、そし
てさらなるポンプ輸送が停止する。チャネルからの液体と接触するとき上記のよ
うに作動する、ゾーン中の電極を単に有するようにしてもよい。電気的検出シス
テムの代わりに、液体がゾーン中に貫通した程度を検出する光学システムを用い
てもよい。検出の詳細な様式は、ゾーンの内外に流体を輸送する様式の選択にあ
る程度依存する。
【００４５】 所望であれば、反応の経過の間の蒸発が、ゾーンを大気に対して閉鎖し、実行
可能である場合、溶液に溶媒和ポリマーを添加することなどにより防がれ得る。
ポリマーは、ゾーンからチャネル溶液中への成分の拡散を低減するさらなる利点
を有し得る。用いられ得るポリマーは、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレン
オキシド、このようなポリマーのエーテルまたはエステル、ポリアクリルアミド
、デキストラン、改変デキストラン、または水溶性であるその他のポリマーを含
む。一般に、このようなポリマーは、溶液の約５重量％を越えないで、好ましく
は溶液の約１重量％を越えないで存在し得る。
【００４６】 溶媒がチャネル液体中に溶解する前に実質的に蒸発する状況では、チャネルか
ら排出される液体の容量は、ゾーン中のウェルから成分を濃縮するために供され
得る。
【００４７】 ゾーンが、チャネルからの流体の出現により形成される場合、ゾーン中の流体
は、チャネルからゾーン中への流体の導入後の短い期間の間、チャネル内の流体
のリザーバーにより溶液の有意な減少が防がれる。ゾーン中の流体は、チャネル
からゾーン中に導入されたのと実質的に同じ容量、および先には蒸発しなかった
ゾーンへの流体の添加から存在した任意の液体で、取り囲まれたチャネル中に迅
速に引き戻され得る。このゾーン溶液は、規定された容量としてチャネル中に引
き戻され得る。ここで、チャネル中のゾーンとして規定された容量の流体を有し
、これはその成分を実質的に保持する。なぜなら、拡散は比較的緩慢であり得る
からである。さらに、チャネル出口でいくらかの蒸発が生じるので、液体は、チ
ャネル中でゾーンに向かって流れ、ゾーンから離れる成分の移動を低減する。さ
らに、微小流動および電気動力学を用いることにより、ゾーンを微小流動ネット
ワーク中の任意の部位に移動し得、そして添加された成分を除いてその組成にお
ける有意な変化なしに、試薬の添加、成分の分離、加熱、冷却などの種々の操作
を受ける。
【００４８】 別の様式では、種々の成分の操作の一部分として連続液体流体カラムを提供す
るために対向するキャピラリーチャネルを採用し得る。この実施態様では、流れ
は、ユニットの作動の間に、ゾーン液体を通って１つのチャネルから対向するチ
ャネルに延びる。１つ以上の異なる時間で、特に、カラムがゾーン領域中で中断
され得る場合にカラム中に中断が存在し得る。液体は、最初、１つまたは両方の
キャピラリーチャネルおよび／またはゾーン領域中に存在し得る。互いに壁によ
って分離されず、複数のチャネル出口の間に間隙がある複数のゾーンが存在し得
る。この状況では、対向するキャピラリーチャネル出口は、一般に約５ｍｍより
多くなく、通常約２ｍｍより多くなく、そして好ましくは約１ｍｍより多くなく
互いに比較的近接し得る。この方式では、ブロック中に複数の対向するキャピラ
リーチャネルを有し得、これは間隙によって分離され、ここで液体は、１つまた
は両方のキャピラリーチャネルから排出され、この間隙を横切り、そして連続液
体カラムを形成し得る。
【００４９】 この間隙におけるチャネルの開口は、首尾よくは、約１０２〜５×１０５μ２
の範囲である。この間隙中の液体の容量は、通常、約１〜約１０３ｎｌの範囲で
ある。対向するチャネル間の液体小滴は、溶液の添加のためのゾーンとして役に
立つ。先に記載されるように、この間隙中の液体への添加のために種々の方法が
用いられ得る。一般に、間隙液体またはゾーンへの各々の個々の添加は、約５０
０ｎｌを越えず、より通常には約２５０ｎｌを越えない。適切な場合には、間隙
液体またはゾーンへの各添加の後、この間隙中の溶液は、チャネル中に引き抜か
れ、そしてインキュベートされ、次いで、シグナルが、このチャネルから決定ま
たは排出され、そしてこのデバイス組成からの妨害なくして決定され得る。この
対向するチャネルは、複数のチャネルを備えるブロックで提供され得、ここで、
図３および５に記載されるように、対向するチャネルの平面状アレイを有し得、
ここでチャンバーは、間隙で置換される。次いで、液体を小容量で輸送するため
にデバイスのアレイから添加が各間隙でなされ得、そして多岐管が、図示される
ようであり得るか、またはユニットの異なる列に異なる溶液を提供する異なる主
要チャネルを有し得る。このように、デバイスは、２０以上、２，０００までま
たはそれ以上のユニットを有して提供され得る。
【００５０】 ゾーンのサイズは、ポート、出口およびチャネルのサイズ、ゾーンに添加され
る溶液の容量、添加された溶液の成分が拡散するチャネル中の液体の量により、
ゾーンを取り囲む壁の性質（濡れ性および非濡れ性）、湿度に関連し得る蒸発の
速度、ゾーンの深さおよびゾーン上の空気流れ、反応の時間、温度、特に溶液粘
度に関する、チャネル中の溶液の組成などにより影響され得る。一般に、これら
のパラメータは、反応の経過の間に、約０．１〜１０：１の範囲にある、ゾーン
に添加される試料成分のゾーンにおける希釈を提供するために選択される。イン
キュベーションは、約１分〜２４時間を含み得、通常約１２時間を越えない。反
応時間は、通常、少なくとも１分、通常少なくとも約５分を必要とし、そして約
６時間より多くなく、通常約２時間より多くない。周囲条件は、通常、十分であ
り、温度は約６０℃未満、より通常には約４０℃を越えない。熱サイクリングが
含まれるような状況では、温度は９５℃程度、通常は約８５℃を越えず、そして
４５℃〜９５℃の間のサイクリングであり得る。加熱は、レーザー、光フラッシ
ュ、抵抗ヒーター、赤外線、熱移動、電導、磁気ヒーターなどで達成され得る。
【００５１】 多くの測定で使用のための目的の成分は、分子量が約１００Ｄａｌ〜５ｋＤａ
ｌ、より通常には約２．５ｋＤａｌより大きくないの小有機分子、オリゴペプチ
ド、オリゴヌクレオチド、およびオリゴサッカライド、タンパク質、糖、核酸、
ミクロソーム、膜、細胞、オルガネラ、組織などを含み、ここでこれら成分は、
リガンド、レセプター、酵素、基質、コファクター、機能的核酸配列（例えば、
プロモーターおよびエンハンサー、転写因子）などとして供し得る。目的の反応
は、結合反応を含み、これらは、酵素、レセプター、転写因子、核酸、レクチン
などを含み得、ここでは、阻害、活性化、シグナル伝達、拮抗を含み得、そして
化学反応が含まれ得る。種々のプロトコールおよび異なるデバイス構造が主題の
デバイスを例示し得る。
【００５２】 マイクロタイターウェルプレートを採用する主題のデバイスの使用の１つの例
示では、このマイクロタイターウェルプレートは、分析されるべき溶液を有する
が、分析に必要な１つ以上の成分を欠いている。これらの溶液は、通常、結合事
象、２つの成分間の相互作用、特定成分の存在などを測定するために構成される
。ウェル中の溶液は、試験されるべき単一の化合物、試験化合物またはコントロ
ール化合物を含む化合物の混合物などを含み得る。通常、異なるウェル中には異
なる組成物が存在し得る。ウェルは、異質結合を含み得、ここでは、測定方法の
成分が、ウェルの表面に結合し、そしてウェル中に保持される。例えば、特異的
結合アッセイでは、ウェルの表面に結合したレセプターを有し得、そしてこのレ
セプターへの結合について、試験化合物と標識アナログとの間の競合を可能にす
る。ウェル中の混合物をインキュベートした後、この混合物を、微小流動デバイ
スゾーンに移し、そして標識を測定する。標識が酵素である場合、ゾーン中の液
体は、酵素の基質を含み得、ここでは基質の産物が、検出可能なシグナルを提供
し得る。あるいは、標識は、蛍光物質であり得、ここでは、ゾーン中の蛍光を読
み取り得る。両方の例において、測定は、結合した標識の非存在下でなされ得る
。
【００５３】 ゾーン中で異質アッセイを実施する機会もまた存在する。非拡散的な結合実体
（例えば、化合物、細胞、組織など、それらについて候補物とコントロール化合
物とが競合するもの）を有することにより、ここでは、この結合実体は制限され
れた量であり、候補化合物の活性を測定し得る。制限されたとは、候補およびコ
ントロールの分子の総数の、約７５％より多く、通常約５０％が結合するために
不十分であることを意図する。測定を実施することにおいて、候補化合物または
試験化合物およびコントロールがゾーン中に添加される。結合化合物は、このゾ
ーン中にあり、壁を含むゾーンに関連する任意の表面に結合し、これは、ゾーン
取り囲みの壁およびチャネル壁、粒子などを含む。
【００５４】 例えば、このゾーンを取り囲む領域を、例えば、細胞、化合物などの実体でコ
ートし得、この場合、この実体は、その領域中に結合するようになる。次いでチ
ャネルは、溶液で満たされ、そして候補化合物およびコントロール化合物がその
ゾーン中に添加される。この候補化合物およびコントロール化合物は、結合実体
の利用可能な結合部位について競合する。反応が生ずるために十分な時間の後、
液体をゾーン中に移動し得る。このシステムは、反応混合物に、非常に小容量の
添加を可能にし、ここでは、容量の希釈は、ゾーンのサイズにより制御され得る
。競合結合反応の間、競合化合物は、この領域中に実質的に保持される。コント
ロール化合物の除去およびこの領域の洗浄は、チャネル中に液体カラムを移動す
ることにより容易に達成され、そしてこのチャネル中のシグナルを容易に検出し
得る。
【００５５】 アッセイシステムを電気動力学システムとカップルさせることにより、ここで
は成分は分離され得、候補物の混合物は、ウェル中に配置され、検出可能な結合
化合物の存在下で結合レセプターに結合し得る。次いで、種々の候補化合物およ
びコントロールを、電気動力学分離に輸送し得、そして任意の候補化合物が、コ
ントロール化合物を置き換えたか否かを測定する。少なくとも１つの候補化合物
がレセプターに対して十分な親和性を有することが明きらかな場合、この候補化
合物を、バンドに分離し得、そしてこれらのバンドを、例えば、マススペクトル
法により分析する。個々の化合物の移動度を知ることにより、このバンドが単離
され、そして同定されるべき時間を決め得る。
【００５６】 ゾーンに関連する表面積を増加するために、チャネルとゾーン界面との間に濡
れ性多孔性膜を有し得る。この膜は、ゾーン中に粒子を保持し、結合性実体のた
めに表面を提供し、フィルターとして作用するなど多くの機能を供し得る。粒子
をこのゾーン中に導入し得、そして突出、クロスバー、磁気粒子などのように、
移動に対する壁障壁への共有または非共有結合を通じて、種々の方法により適所
に保持し得る。
【００５７】 異質システム、すなわち、表面への結合および分離を必要とするシステムの代
わりに、同質アッセイプロトコールを用い得る。同質アッセイは、ＥＭＩＴ、Ｆ
ＲＥＴ、ＬＯＣＩ、ＳＬＦＩＡ、チャネリングアッセイ、蛍光保護アッセイ、蛍
光ポーラリゼーション、（全細胞、粒子標識などを用いる）レポーター遺伝子ア
ッセイによって例示され、ここでは、酵素、粒子、蛍光物質および化学発光標識
が採用される。これらのアッセイでは、分離は必要ではない。なぜなら、結合事
象が観察されるシグナルのレベルを変化させるからである。同じ様式でプロトコ
ールを実施し得るが、アッセイが分離を必要とするとき、結合化合物の結合およ
び分離工程には、この場合チャネル中の液体は、シグナルの測定に必要な１つ以
上の試薬を提供し得るか、および／またはシグナルの検出のための簡便な部位を
提供する。
【００５８】 いくつかの例では、酵素活性に対する試験化合物の影響をモニターすることが
所望され得る。この状況では、基質を提供するチャネル溶液を含むゾーンに試験
化合物および酵素を添加し得る。反応が生ずるために十分な時間の後、次いで試
験化合物の存在下で酵素活性の程度を測定し得る。
【００５９】 目的の他のアッセイは、複合体のメンバーとして２つの他の化合物（通常タン
パク質）の会合に対する試験化合物の影響を含む。これらの会合は、転写因子、
他のタンパク質（例えばＧタンパク質）との細胞表面レセプター、核酸（例えば
ＤＮＡ）に対するタンパク質結合、糖とレクチン、サブユニット会合などを含む
。これらのアッセイは、異質アッセイと実質的に同じ方法で実施され得、ここで
はこの複合体の１つのメンバーがゾーン表面に結合する。しかし、この場合には
、複合体の標識されたメンバーを用いる代わりに、チャネル中の液体が、この複
合体メンバーのアッセイを提供し得る。第１に、ウェルまたはゾーンいずれかに
おいて、候補化合物と複合体の２つのメンバーとを組み合わせ得る。複合体形成
の量、そしてそれ故、遊離の非複合体化メンバー量は、複合体形成に対する候補
化合物の影響に関連し得る。一旦複合体形成のために十分な時間が存在したなら
、各ゾーン中で測定が実施され得る。すべてのゾーンについて共通の液体が用い
られるアッセイを実施することにより、多くの別々の工程を実施し得る。例えば
、測定されるべき複合体メンバーは、すべてのアッセイ測定に共通であり得るの
で、例えば、この複合体メンバーに対して特異的な抗体を有することにより、ゾ
ーンのチャネル部分において複合体メンバーの捕捉を提供し得る。次いで、緩衝
液を用いてすべてのチャネルを洗い出し、次いで標識された特異的抗体を含む第
２の溶液を添加し得、これが、チャネル中に捕捉される任意の複合体メンバーに
結合し得る。蛍光標識を用いて、蛍光を検出し得る。複合体メンバーを捕捉する
ことを望まない場合、いくつかの同質アッセイを用い、そしてゾーン中に存在す
る複合体のレベルを測定し得る。
【００６０】 ゾーンにおいて表面に結合している細胞または化合物を用い得る。これらの細
胞または化合物は、局所緩衝、ゾーン中で薬剤と相互作用する薬剤の産生、ゾー
ンからの薬剤と相互作用すること、検出可能なシグナルの生成など、種々の機能
を供し得る。例えば、緩衝剤を含むポリマーを用いることにより、ゾーン中の溶
液の酸性度またはアルカリ度が制御され得る。ゾーン中で、細胞の表面膜レセプ
ターに結合し、かつ検出可能な産物の発現を生じるシグナルを変換する場合、こ
のような産物の産生は、細胞により産生されるシグナルによりモニターされ得る
。ステロイド類、ホルモン類、インターロイキン類、成長・増殖因子類など、お
よびそれらの生体模倣アナログのような、種々の化合物が、表面膜レセプターに
結合し、そしてシグナルを変換することが知られている。活性リガンドを生じる
ゾーン中の反応を有することにより、このリガンドの細胞への拡散は、シグナル
の変換を生じ得る。変換されたシグナルに応答性の調節領域（例えばプロモータ
ーおよび／またはエンハンサー）を有することにより、ここでは、発現が検出可
能な産物（例えば、グリーン蛍光タンパク質、検出可能な産物を触媒する酵素な
ど）を生じ、リガンドが産生される速度をモニターし得る。リガンドの形成を活
性化または阻害する化合物をスクリーニングする場合、検出可能なシグナルの産
生は、候補化合物の活性を示し得る。
【００６１】 適切な制御を用いて、マイクロタイターウェルまたはその他の反応成分の供給
源からアリコートを取り得、その結果、単一の混合物から複数の測定が得られ得
る。いくつかの状況では、チャネルから排出される液体の容量を測定するために
記載された検出システムを用いることにより、ゾーンに移される容量を制御する
ことが実行可能であり得る。あるいは、ゾーン中に検出システムを有し得る。そ
の他のモニタリング方法もまた使用を見い出し得る。次いで、第１の微小流動デ
バイスを用いてこのデバイスを取り除き、そしてそれを第２の新たな微小流動デ
バイスで置き換えるなど、個々の操作を実行し得る。試験化合物のような、希な
薬剤を取り扱う場合、操作の間に試験化合物の最小の損失が存在し得、そして試
験化合物に関する複数の測定が得られ得る。マイクロタイタープレートウェルに
おいて、試験化合物を、ウェルから、ゾーン中の開口を通じて、反応媒体を含む
ゾーン中へ直接移動し得る。反応が起こるために十分な時間の後、次いで開口を
通じてシグナルを読み取り得る。
【００６２】 シグナルを測定するとき重要なことは、チャネル中の液体の上のオリフィスの
存在であり、これは、測定の部位における蒸発を可能にし、そこでは、このオリ
フィスの中の領域、そして必要に応じてオリフィスの下の領域がゾーンとして供
される。このゾーンは、アッセイウェル、試薬受容ウェル、反応ベッセルなどと
して供され得る。ゾーン中の目的の溶液は、液体により区切られ、その結果、隣
接する流体が、蒸発により失われる液体を補給するためのリザーバーとして作用
する。これは、ゾーンに向かう流体流れを生じ、これは、ゾーン中の溶質を維持
し、その結果、測定の時間の間、シグナル生成成分のゾーンから離れる拡散はよ
り少ない。液体交換が存在する消滅した領域のゾーンをともなう領域を有するこ
とにより、液体補給を生じながら拡散が消滅する。例えば、ゾーンの少なくとも
一部分として供される、キャピラリーチャネルの壁を通る通路の場合、キャピラ
リーチャネルの断面は、通路のすぐ下の領域からの有意な拡散を防ぐように、す
なわち通路の断面より小さいように選択される。ゾーンからの成分の拡散の速度
における減少は、正確な速度測定を可能にする。なぜなら、シグナルの変化は、
シグナル生成成分が拡散でなくなるから生じるシグナルの減少より実質的に大き
いからである。
【００６３】 一般に、相互作用する２つの実体を有し得、ここでは、２つの実体のすべてま
たは一部分が、ウェルに添加され得、そしてこの実体の任意の付加的な部分が、
キャピラリーから媒体によって提供される。一部分に言及することにより、１つ
の実体のみか、または両方の実体の一部分を意図し、ここで、この２つの実体の
残りの量は、キャピラリーから来る。ゾーンにおける反応の開始の前に、操作に
関与する２つの実体の間の任意の反応を有することは通常望まないので、普通は
、少なくとも１つの実体は、反応を開始するすぐ前に、ゾーンに添加される。し
かし、いくつかの例では、高められた温度を除くか、または光の非存在下では操
作が進行せず、次いで、添加の前に実体を組み合わせてもよいし、または同時に
添加してもよい。
【００６４】 本発明のデバイスは、広範な用途を可能にする。ゾーンがキャピラリーチャネ
ルの端末にある１つの用途では、ゾーン中に試験成分を導入する前、後または同
時に、チャネルからゾーン中に１つ以上の成分または試薬を含む溶液滴を導入し
得、ここでは液体混合物中の試薬への試験成分の結合が目的である。次いでゾー
ン中の液体をチャネル中に引き抜き、蒸発を消滅させる。この混合物は、所定の
時間の期間インキュベートされ得る。試験成分の試薬への結合が、検出可能なシ
グナルを生ずることを提供することにより、試験成分のその標的への結合を測定
し得る。例えば、試薬は、タンパク質標的および既知のリガンドの複合体であり
、ここでは、このタンパク質は、クエンチャーと蛍光物質をともなうリガンドと
を結合し、このリガンドの放出が、蛍光シグナルを生じる。標的タンパク質への
試験成分結合、および蛍光リガンド結合体を置換することの結果として蛍光の増
加を測定することにより、試験成分の標的タンパク質への結合親和性を測定し得
る。
【００６５】 代替えアッセイは、フロアを有する間隙により分離された対向するチャネルを
用い得る。間隙中に、対向するチャネルのペアの各々の間のフロア上の異なるス
ペースに、異なる酵素の座（ａｌｌｅｌｅ）を結合し得る。次いで、化合物の溶
液を、この間隙により生成された開口を通じて通過させ、そしてこの混合物を、
チャネル中の液体と接触させながら、インキュベートさせる。十分な時間の後、
次いで基質の溶液を、その他のチャネルからこの間隙に向け、対向するチャネル
からの液体と結合し得る。このように、基質は、他のチャネルから連続的に供給
され得る。酵素の代謝速度は、この間隙中の産物を検出することにより測定され
得、ここでは、この代謝速度は、一定であるか、または時間とともに増加し得る
。この速度は、化合物の阻害効果、およびその結合親和性に関連し得る。異なる
座に対して、個々のチャネルを提供するための基質溶液の単一供給源または多枝
管を有し得、ここでチャネルを通じて基質溶液をポンプ輸送するために電気浸透
圧力が用いられ得る。このデバイスは、異なる座上で化合物の影響を迅速に測定
することを可能にする。異なる座よりもむしろ、異なる酵素を有し得、そして異
なるチャネル中の異なる基質および関連実体または非関連実体の任意の組み合わ
せを有し得る。
【００６６】 別の方法では、対向するチャネルおよびゾーンを規定するこのチャネル間の間
隙を備えた連続的液体カラムを有し得る。酵素および候補化合物およびコントロ
ール化合物の混合物を調製し得、そして同時にまたは連続的にゾーンに添加し得
る。インキュベーションの十分な時間の後、ウェル中の液体をゾーン中に導入し
得る。チャネル中には、適切な基質緩衝溶液が存在し得る。溶液を緩衝溶液と混
合し得、そして蒸発が生じ得る。この蒸発の効果は、蒸発による液体損失を置換
する、チャネルからゾーン中への液体流れの結果としてこのゾーンに狭く閉じ込
められる生成物を維持することである。検出可能な生成物の産生を提供すること
により、この酵素に対する化合物の影響を検出し得る。
【００６７】 さらなる方法で、オリフィス、ウェルまたはそれ以外ではゾーン中への取り囲
まれたチャネル中の通路中に、溶液を輸送し、そして溶媒を蒸発させ得る。この
溶液は、チャネルの表面上で液滴を形成し得、そしてその成分を、この表面上に
小スポットとして残す。この成分は、細胞および細胞表面レセプターの候補化合
物であり得る。細胞はこの表面に接着し得る。次いで液体を、チャネルからゾー
ン、またはゾーン中に液体を向けるために満たされたリザーバー中に出現させ得
る。ここでは、ゾーン中導入されたチャネル液体は、リガンド結合体、例えば、
蛍光結合体を有し得る。この蛍光結合体を任意の利用可能なレセプター結合部位
に結合させるに十分な時間の後、液体をゾーンから離れてチャネル中に引き抜き
、そして蛍光を読み取り得る。この読み取りに液体が必要な場合、異なる液体を
、オリフィスを通じてかまたはリザーバーからゾーン中に導入され得る。候補化
合物の結合は、ゾーン中の蛍光の減少により測定され得る。ウェルがチャネル壁
中の開口である場合、実質的に同じプロセスが、チャネル中への液体の引き抜き
なしに実施され得る。
【００６８】 明らかに、異なる診断アッセイ試薬、異なる標的および異なるプロトコールを
採用して実施され得、それらのすべてを例示するためには多過ぎる操作が存在し
、その結果、本発明の例示としてほんの２〜３のみを示した。
【００６９】 このデバイスは、ゾーンの加熱および冷却を提供し得る。チャネルの温度を変
化させることにより、大きな熱のシンク（ｓｉｎｋ）または供給源がゾーンに提
供される。チャネル中に流体を加熱または冷却する手段を有することにより、チ
ャネルに関係するゾーン温度をサイクルして、ゾーンの温度を改変し得る。温度
におけるより迅速なバリエーションを提供するために、ゾーン中にのみ加熱およ
び／または冷却を提供し得、ここでは、一旦、ゾーンにおける熱バリエーション
の供給源が終了すると、ゾーンは、チャネルの温度と迅速に平衡し得る。例えば
、熱サイクリングにおいて、マイクロ波加熱、ＲＦ加熱、レーザー加熱などを用
い得、ここでは、電磁加熱供給源が、ゾーン上に、主にゾーンの温度を変更する
ように集中される。ポリメラーゼ連鎖反応のような熱サイクリングを含むプロセ
スでは、約３５〜５０℃にチャネル温度を維持しながら、ゾーンの温度を８５〜
９５℃に迅速に上昇し得る。一旦、ＤＮＡが変性したなら、それは、約２または
３分より多くなく、通常より少ないことがあり得、熱の供給源を取り除くことに
より、ゾーン中の液体は、チャネル中の液体の温度と迅速に平衡し得る。チャネ
ル中の液体の温度の適切な選択により、サイクリングの間の温度プロファイルは
制御されて、サイクルの異なる温度ステージのための所望の回数を提供し得る。
【００７０】 増幅は、架橋増幅のように、溶液中またはビーズ上で起こり得る。例えば、米
国特許第５，６４１，６５８号を参照のこと。チャネル内にＤＮＡの供給源を有
することによって、全てのゾーンが同じＤＮＡを含み得るか、または、異なるチ
ャネル内に異なるＤＮＡを提供することによって、異なるゾーンが異なるＤＮＡ
を有し得る。都合の良いことには、このチャネルはまた、ｄＮＴＰおよびプライ
マーを提供し得るか、またはこのｄＮＴＰおよびプライマー、ならびに他の成分
（例えば、ｄｄＮＴＰ）はゾーンに添加され得る。ＤＮＡポリメラーゼをゾーン
に（開口を通してゾーンに）添加することによって、この反応が開始かつ循環さ
れ得、ＤＮＡを増幅する。熱循環の完了後、増幅したＤＮＡは、プローブを使用
して、配列決定、特定配列の同定のために使用され得、ｓｎｐが同定され得るか
または増幅したＤＮＡの他の特徴が同定され得る。種々のプロトコールは、プロ
ーブと標的ＤＮＡとの間の複合体形成の同定のために存在し、これはゾーン内に
、またはゾーンの外側の分析の結果として生じ得る。
【００７１】 本発明のシステムは、多くの他の付属のシステムと共に使用されて、このシス
テムの融通性および様々な操作をさらに向上させ得る。１つの組み合わせは動電
学を用いたものであり、ここでゾーンは電場が採用されるチャネルの一部である
。テャネルの対向端にリザーバを有するかまたは１つのリザーバとしてゾーンを
使用することによって、このゾーンにわたって電場を印加することによって、荷
電種がゾーンからチャネル内に移動され得る。あるいは、ゾーン内の液体を別の
サイトへ移動するために電気浸透ポンプ輸送を使用し得る。動電学的ユニット内
に交叉チャネルを有することによって、ゾーンの成分は交叉点へ移動され得、そ
して規定した容量が第２のチャネルに注入され得、ここで規定した容量が異なる
操作に供され得る。この規定した容量が電気泳動分離によって分析され得、ここ
でゾーン内での操作の結果は、電気泳動において異なる移動度を有する２つ以上
の検出可能な種を有することである。検出可能な種を同定しかつ定量化するため
に第２のチャネルに沿って検出器を設けることができる。初期および最終の薬剤
を定量化することが可能であるため、物質平衡を有する。
【００７２】 １つの実施態様において、親水性チャネルを通して１つ以上の親水性リザーバ
に接続された疎水性ゾーンまたはウェルを含むアッセイシステムを有し、ここで
、ゾーンまたはチャネル、通常、チャネルが動電学的システムへの接続のために
、すなわち電気泳動および／または電気浸透を提供するために、サイドキャピラ
リーチャネルに接続される。この２つのシステムは同じ基材内に接続され得、そ
して実質的に基材の同じ平面内に接続され得、ここでチャネルのサイズはそれら
の機能に関して異なり得る。従って、動電学的システムのキャピラリーはアッセ
イシステムのキャピラリーと同じであり得るかまたはより小さくあり得、そして
動電学的システムのリザーバはアッセイシステムのリザーバと同じであり得るか
、あるいはより大きいかまたはより小さくあり得る。動電学的システムによる分
析のためのゾーンの目的の成分は通常荷電され、その結果、それらはアッセイゾ
ーンから動電学的システムまでの電場によって輸送され得、ここでこの成分はさ
らに処理され得（例えば、バンドに分離され得）、例えばマススペクトロメータ
などのさらなる分析のために精製され得る。都合の良いことには、サイドチャネ
ルは分析チャネルに接続され得、この長さは分析の性質に依存し、１ｍｍ程度に
短くても良いし、５０ｃｍ程度に長くても良く、通常は２ｍｍと１０ｃｍとの間
である。動電学的システムのチャネルはリザーバ内で終結し、通常、排出リザー
バまたは緩衝リザーバとして作用する。この動電学的システムは特定の手順のた
めに要求され得るような任意の動電学的システムの任意の構成をとり得る。ゾー
ンの成分はサイドチャネルの分析チャネルとの交叉点に移動され得、ここで排出
リザーバ内で終結する排出チャネルは、サイドチャネルから直接交叉し得るかま
たはサイドチャネルから分岐し得、二重Ｔ（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｅｅ）を形成し得
る。一方の事象において、この成分は、ゾーンと排出リザーバとの間に電場を提
供する電極によって分析チャネル内におよび分析チャネルを交叉して移動される
。一旦、所望の組成の成分が分析チャネル内にある（これはゾーン内に液体の組
成を有する一定の組成であり得る）と、分析チャネルに沿って最高の電場を有す
るように電場が変化され得、これによってチャネル内のアッセイ媒体が交叉点か
ら離れて分析排出リザーバに向かって注入される。分析チャネル内にシービング
媒体のような媒体を提供することにより、アッセイ混合物は成分に分離され得る
。ここで、この成分が例えば、蛍光の、電気化学的などの検出可能なシグナルを
提供する場合、検出器が分析チャネルに沿って適切なサイトに提供されて、成分
が検出器を通過する際、この成分を検出し得る。
【００７３】 多くの状況において、アッセイ混合物の成分の分離を望む場合がある。酵素ア
ッセイまたは化学アッセイの基質および生成物の両方が同じシグナル（例えば、
蛍光）を提供するが、それらが異なる移動度を有する場合、この基質および生成
物は電気泳動を使用することによって容易に決定され得る。ゾーン内で多重反応
が起こる場合、生じ得る複数の事象を検出することに重要性がある。例えば、電
気泳動的タッグ（電気泳動において異なる移動度を有するラベル）を保有する複
数の試薬を有し得、ここで、ゾーン内でのプロセスの結果、標的部位の存在にて
電気泳動的タッグを解放する。サンプル内に複数の標的部位が存在し得る場合、
解放された電気泳動的タッグの分離によって標的部位の存在を検出する能力によ
って、そのプロセスが実施され得る際の単純さを大きく向上する。全プロセスが
自動化され得るため、アッセイ成分の添加、アッセイのプロセシング、アッセイ
成分の電気泳動システムへの移動および分離、サンプル間の混同が実質的に排除
され、サンプルとコントロールとの間に直接の比較が達成され、成分取扱が最小
化され、そしてより正確な結果が得られ得る。
【００７４】 ユニットは、各ユニットに結合した電極を有しても有さなくてもよい。電極は
、リザーバ内の溶液と接触するべきカードの表面に対して導電性ワイアを塗布す
ることによって提供され得るか、または「釘の床（ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌ）」
が使用され得、ここで複数の電極がプレートの表面から延び、各電極は個別に制
御された電圧を有するユニットと結合しており、そしてこの電極はリザーバまた
はゾーン内に同時に導入され得る。全システムは、コンピュータ制御され得、そ
の結果、全てのまたは幾つかの工程が自動化され得る。これらの工程は、システ
ムをリンスする工程、成分の添加、条件（例えば、温度、インキュベーション時
間）の制御、アッセイ成分の移動および動電学的分析、結果の検出および分析を
包含する。システムの組み合わせは、同質および異質イムノアッセイ、化学アッ
セイ、化合物（例えば、薬物、殺虫剤など）の高処理量スクリーニング、核酸分
析（例えば、配列の同定、配列決定、ｓｎｐ、変異などの同定）などとの使用を
見出す。
【００７５】 このゾーンは、分離、分析などのための他のデバイスと組み合わせられ得る。
これらのデバイスは、最小化され得るＨＰＬＣカラム、ガスクロマトグラフィー
デバイスに対するコネクタ、質量分析デバイス、分光光度計、蛍光分析器などで
あり得る。ゾーン内での液体のチャネルへの空気圧による移動を提供することに
よって、これは液体を他のデバイスに方向付けるが、チャネル内の液体はゾーン
からそれが分析され得るサイトまで移動され得る。ゾーン上に減圧を採用するこ
とによって個々のゾーンからサンプルを引き出し得、分析のためにゾーンからデ
バイスに液体を引き出す。チャネルチェース内の液体およびゾーン内の液体を異
なるサイトに有するために、チャネルとゾーンの液体上との間に僅かな圧力差さ
えあればよい。
【００７６】 デバイスに対して、大きな網状構造のチャネルが、固体基材、プレート、ブロ
ックまたはフィルム（通常、カードまたはチップと呼ばれ、約５ｍｍ〜１０ｃｍ
の範囲の第１の寸法、および約５ｍｍ〜５０ｃｍの範囲の第２の寸法を有し、通
常約２０ｃｍを超えず、そして好ましくは約１０ｃｍを超えず、厚さは臨界であ
ってもよいしなくてもよい）を使用して、小さな一体化デバイス内に製造され得
る。多くの場合、チャネルおよびリザーバのようなミクロ構造は１つの基材内に
形成され得、そしてこのミクロ構造はカバーまたは他の基材で適切に囲まれる。
デバイスの厚さは、因子の数に依存し、一般的に約０．２ｍｍ〜約５ｍｍの範囲
であり、より通常は約０．５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲である。この層の厚さは、部
分的に、ポートの高さおよびチャネルの寸法、特にチャネルの高さを決定する。
構造およびプロトコルに依存して開口が存在しなくてもよく、その環境に対して
開いたゾーンが間隙内に存在するか、あるいは部分的にチャネルまたはそれらの
組み合わせである。カバーまたは土台層の一部は１μｍ程度に小さい深さを有し
てもよく、通常は約３ｍｍ未満であり、一般的に約１００μｍ〜２．５ｍｍの範
囲である。ポートまたはウェルおよびチャネルの組み合わせが存在する場合、好
ましくは、このポートまたはウェルは少なくとも約０．１ｍｍの高さを有し、そ
して２．５ｍｍ以上であってもよく、通常は約１ｍｍ未満である。好ましくは少
なくとも約１２個、より通常は少なくとも約３６個そして２，０００以上までを
有し得る間隔と同じほど多くの個々のユニットを有し得る。
【００７７】 チャネル内にポートを有する際、このポートはゾーンの少なくとも一部を備え
、チップは通常、少なくとも２つの層、すなわち土台層およびカバー層からなり
、土台層は、チャネル、チャンバ、電極コンタクトまたはコネクタとして、およ
び必要に応じて凹部および空洞へのポートとして作用し得る凹部または空洞を備
え、カバー層は、凹部および空洞を囲み、そして代わりに凹部および空洞へのポ
ートを提供し得る。熱伝導層、支持体、ケーシングのような基材に積層された追
加の層が存在し得、ここで基材およびカバー等としてフィルムが使用される。基
材は可撓性または剛性であり得、通常は弾性ではなく、シリコン、溶融シリカ、
ガラス、樹脂（例えば、アクリレート類、ポリブレン類（ｐｏｌｙｂｏｒｎｅｎ
ｅ）、ポリスチレン類、ポリジアルキルシロキサン類、ポリカーボネート類、ポ
リエステル類など）のような様々な材料から構成され得る。
【００７８】 図１にデバイスの断片の斜視図を示す。デバイス１０は、デバイス１０の操作
に関する特徴に適応するのに十分な厚さの第１の層基材１２を備える。基材１２
に土台１４が密着される。この基材にユニット１６が組み込まれる。各ユニット
は、リザーバ１８を備え、ここで接触電極２０が表面ワイア２２から延びる。こ
の接触電極２０および表面ワイア２２は、ワイア、導電性塗料、または電気伝導
の他の手段であり得る。表面ワイア２２は、所定の様式に従って電位を提供する
ために制御された電源に接続される。リザーバ１８はポート２４を有し、大気と
の連絡を可能にし、そしてこのポート２４は、リザーバ１８内への物質の導入お
よびリザーバ１８からの物質の除去のために採用され得る。チャンバ２６はポー
ト２８を有し、ここでチャンバ２６はその機能の点でリザーバ１８とは異なり、
そして通常はリザーバ１８とは異なる寸法を有する。大部分において、チャンバ
２６の断面はリザーバの断面より小さく、一般に少なくとも約１０％小さく、通
常は少なくとも約２５％小さく、かつ約９０％を超えず、そしてキャピラリー３
６の断面より大きい。通常は、チャンバ２６内に電気的接続は存在しないが、チ
ャンバ内の流体の存在および／または量をモニターするために電極が採用され得
る。デバイスに追加のワイアを加えることは、リザーバ１８のための電気的接続
と同様の様式で容易に達成され得る。光学検出器は示されていないが、これは、
リザーバ１８内の液体の存在または量の検出のために使用され得る。リザーバ３
０は、表面ワイア３４と電気的接続した接触電極３２を有するという点でリザー
バ１８と実質的に同じである。リザーバ３０は、任意であるが存在してもよく、
ここで１ユニットあたり１個のみのチャンバおよび１個のみのリザーバというよ
りむしろ、デバイス内により大きな多様性が所望される。水平チャネル３６は、
リザーバ１８および３０とチャンバ２６との間に流体連絡を提供する。最終的に
は、電極３８は、基材１２を通して水平チャネル３６内に延び、そして制御デバ
イスへの接続のために表面ワイア４０に接続される。
【００７９】 デバイスの使用の様式に依存して、種々の部品の表面は、湿潤性および電荷に
関して変化し得る。例えば、チャンバ２６の内壁４２の上部は疎水性材料でコー
トされ得、水性媒体が壁をリンスするのを防ぐ。チャンバ２６下部のチャネル３
６内の領域４４は、好ましくは湿潤性であり、その結果、チャンバ内に導入され
た水溶液がその表面を湿らす。使用される動電学の形態が何であるか、すなわち
電気泳動であるかまたは電気浸透力（ＥＯＦ）であるかに依存して、チャネルの
表面が異なる。電気泳動の場合、表面が中性であることが所望され、一方でＥＯ
Ｆの場合、その表面は水性媒体中の荷電した水溶性ポリマーを使用することによ
って荷電されるはずであるが、ここで電荷はランダムに分布され、中性の表面が
使用され得る。荷電表面は、ケイ酸塩（例えば、ガラス）、表面に対して荷電コ
ーティング（共有結合または接着）を使用することによって、あるいは荷電種を
導入するために中性表面を化学的に改変することによって達成され得る。中性種
は、様々なポリマー、すなわち付加ポリマーおよび縮合ポリマーの両方、特にア
クリレート類であり得るが、ポリスチレン類、ポリオレフィン類なども使用が見
出される。異なる領域は、異なる電荷および機能的特徴を有し得る。例えば、構
造的特徴の一部が荷電され、これによってＥＯＦおよび別の部分が中性にされ得
、ここで荷電部分はＥＯＦ流の推進下での流体の移動のためのコンジットである
。作動中に、リザーバ１８および３０の少なくとも１つ、ならびにチャネルの少
なくとも一部に流体が存在し、そしてチャンバ２６にも同様に流体が存在し得、
ここでユニット内に連続的な流れまたは断続的な流れが存在する。
【００８０】 図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃに、デバイス内のユニットの概略断面図を示す。ユニ
ットデバイス２００ａは、ユニットデバイスの様々な特徴が存在する基材２０２
ａおよびカバー２０４ａを有する。このユニットは、ユニットの全てに共通する
媒体を受け取るための共通多岐管に接続され得るチャネル２０６ａを備える。各
ユニットは２つのウェル２０８ａおよび２１０ａを有し、これらのいずれかまた
は両方が流体の導入のためのウェルとして作用し得る。二組の電極２１２ａおよ
び２１４ａはチャネル２０６ａ内に位置され、ここでこの電極はカバー２０４ａ
上に塗布され得、そしてチャンバ２１６ａは全てチャネル２０６ａと連絡する。
チャンバ２１６ａ下の表面２１８ａは、カバー２０４ａの表面であり、これは親
水性液体の受容のために親水性である。このユニットは任意の液体の導入の前に
示される。
【００８１】 図２Ｂにおいて、液体２２０ｂはウェル２０８ｂおよび２１０ｂ内に導入され
る。この構成において、液体は同じように示されるが、プロトコルが異なれば液
体は異なり得る。ウェル２０８ｂおよび２１０ｂからの液体２２０ｂは、毛管現
象によってチャネル２０６ｂに移動し、そしてチャンバ２１６ｂでの毛管現象の
欠如によりチャンバ２１６ｂで停止する。次いで、サンプルがチャンバ２１６ｂ
に加えられ得、これは表面２１８ｂを湿らす。ここでこのサンプルが十分に小さ
い場合、それはチャネル２０６ｂの入口ポート２２２ｂおよび２２４ｂと接触し
ない。チャンバ２１６ｂに加えられる溶媒の性質および溶媒がとどまる時間間隔
に依存して、溶媒の全てまたは一部が蒸発し得、その結果、蒸発完了時には無溶
媒の液体または固体のみが存在する。
【００８２】 図２Ｃにおいて、チャンバ２１６ｃ内の物質と液体２２０ｃとの間に接触が生
じる。液体２２０ｃは、電極２１２ｃおよび２１４ｃのうち一対または両方を使
用して、液体２２０ｃを移動するためのＥＯＦを使用して、チャンバ２１６ｃ内
に送られ得る。図２ｃに示されるように、チャネル２０６ｃは、液体２２０ｃで
充填され、これによって液体の連続的な流れを形成する。しかし、連続的な流れ
を有する必要はなく、所望される場合、この流れは断続的であり得、ここで流体
は一組のみの電極によって駆動され、そしてチャンバ２１６ｃの他方の側のチャ
ネル２０６ｃ内の流体との接触を生じる前に停止される。後者の状況において、
この溶液の蒸発を避けるために、チャンバからチャネル２０６ｃの包囲された部
分に液体を引き上げることが所望される。
【００８３】 図３に、複数のユニットを備え、そしてウェルに液体を送達するための共通多
岐管を採用するデバイスの概略平面図を示す。このデバイスは、異なる液体を異
なるユニットに対して有効にするというよりむしろ、液体の共通の供給源を有す
るという点で、図２に示されるデバイスとは異なる。デバイス３００は、基材３
０２およびカバー３０４を備え、基材３０２はカバー３０４の上に支持される。
このデバイスは、共通入口ポート３０６および支流チャネル３１０を有する。支
流チャネル３１０の各々は、複数のサイドチャネル３１２に接続され、このサイ
ドチャネル３１２は、チャンバ３１６に液体を供給するように作用する。各サイ
ドチャネル３１２は、チャンバ３１６内におよびチャンバ３１６から外に液体の
ＥＯＦポンプ輸送するために一対の電極３１４で装備される。入口ポート３０６
内に導入される液体は、毛管現象によってチャネル３０８、３１０および３１２
を通して移動し、多岐管を充填するが、チャンバ３１６には入らない。異なるサ
ンプルが任意の都合のよい手段によってチャンバ３１６の各々に加えられ得、そ
してこのサンプルはさらに処理され得る。通常、水性サンプルの場合、急速な蒸
発が起こる。チャンバ３１６の各々と結合した２つのサイドチャネル３１２の１
つと結合した電極３１４の対を使用することによって、多岐管内の小容量の液体
がチャンバ３１６内にポンプ輸送されて、サンプルを希釈し得、次いで任意のイ
ンキュベーションを可能にし、そしてさらなる蒸発を抑制するための規定された
容量としてサイドチャネル内に急速に引き戻される。規定された容量と接触した
チャネル内の流体の存在によって、任意の溶媒が補充され、この溶媒はチャネル
３１２からチャンバ３１６内への入口の存在のために蒸発する。この方法におい
て、規定された容量の組成は、溶媒の流れが規定された容量内であり、そして規
定された容量からの大部分の成分の拡散が妨害されるという点で、実質的に一定
のままである。サンプル成分と液体の成分との間で起こる任意の反応について十
分な時間を経た後、チャネル内の規定された容量の読み取りが行われ得るか、ま
たは読み取りを行うために、規定された容量がチャンバ３１６内にポンプ輸送さ
れ得、カバー３０４を通して組成を読み取る必要が回避される。チャンバ３１６
内で複数の読み取りを行いたい場合、または単一の読み取りが行われる場合でさ
え、規定された容量がチャンバ３１６内に導入され得、そして対向するサイドチ
ャネル３１２内の液体と接触され得る。接触は、対向チャネル３１２からチャン
バ３１６への液体のポンプ輸送によって、または規定された容量を含むチャネル
から、チャンバのフロアをつなぎそして対向チャネル３１２内の流体を連絡する
のに十分な容量を加えることによって、行われ得る。
【００８４】 ２つのサイドチャネルと接触するチャンバ内のサンプルの存在は、チャンバ内
の溶液から蒸発する液体の補充を可能にする。目的の成分の拡散は顕著ではなく
、その結果、ゾーン内の目的の成分の損失は最小であり、チャンバ内の溶液から
のシグナルは延長した時間にわたって、特に通常の測定の時間枠内（一般に約６
時間未満、通常３時間未満）において、実質的に一定のままである。ごく小容量
（一般に約５００ｎｌ未満）が取扱われるので、組成の実質的な変化が観測シグ
ナルに影響を及ぼし得る。例えば、レセプターに対するリガンドの結合親和性が
重要である場合、リガンドおよび／またはレセプターの濃度変化は、観測シグナ
ルに影響を及ぼす。速度の測定が重要である場合、この問題は悪化し、アッセイ
中に、溶液の全成分の濃度が変化する。それ故に、アッセイ混合物のゾーン内で
蒸発が起こることを容認することによって、１または２，３の成分、通常は約４
を超えない、より通常は約３を超えない成分が一般に目的の成分であることを除
いて、このゾーンが実質的に同じ組成を有する溶液と接触する間、多くの利点が
保証される。取扱いがより単純になればなるほど、アッセイ混合物とチャネル内
の液体との間の濃度勾配を有する成分の拡散が遅くなるようであり、そしてこの
溶液はデバイスの構成を干渉することなく読み取られ得る。一般に、チャネル内
の液体は、規定された容量内に導入されたサンプルの異なる成分を除いて、規定
された容量の実質的に同じ液体である。通常、ゾーン内のサンプルの希釈因子は
、反応過程の間、約０．１−１０：１の範囲内である。
【００８５】 さらなる実施態様において、図４に示されるように、壁によって隔離されたチ
ャンバを有する代わりに、複数のキャピラリーチャネル間にプラットホームを有
し、ここで好ましくは、プラットホーム上のチャネル間の各領域は湿潤性であり
、非湿潤性ゾーンによって分離される。デバイス４００は、第１のチャネル含有
ブロック４０２、プラットホーム４０４（プラットホーム４０４はその末端４０
６にて開口し得る）、および必要に応じて第２のチャネル含有ブロック４０８を
有し、ここで、第１および第２のチャネルブロック４０２および４０８は、プラ
ットホーム４０４によって接合される。操作の全てが単一のチャネル含有ブロッ
クで実施され得るので、プラットホーム上の小滴の両側に液体の供給源を有する
という点で利点はあるが、第２のチャネル含有ブロックは必要ではない。各チャ
ネル含有ブロック４０２および４０８は、それぞれ複数のチャネル４１０および
４１２を有する。各チャネル４１０および４１２は、それぞれ非湿潤性であり、
それぞれ出口４１８および４２０を有するブロック面４１４および４１６で終端
し、プラットフォームとの液体連絡を可能にする。各チャネル４１０および４１
２は、開口４２２および４２４を有する。電極４２６および４２８は、チャネル
内のそれぞれの開口付近に取り付けられる。都合のよいことには、チャネル出口
４１８と４２０との間のプラットフォームの領域４３０は、湿潤性であり、非湿
潤性バンド４３２によってすぐ隣の湿潤性ゾーンから分離される。各チャネル内
に第２の電極４３４および４３６が延び、これらはそれぞれ電極４２６および４
２８とともに、チャネル内の液体流を制御するために使用され得る。
【００８６】 ブロック４０２と４０８との間の間隔は、プロトコル、サンプル容量のサイズ
、反応のために使用されるべき規定された容量のサイズ、液体の表面張力、液体
の接触角などに依存して変化する。表面張力が高いほど間隙がより小さくなる。
通常、この間隔は、少なくとも約０．０５ｍｍであり、かつ約２ｍｍを超えず、
通常は約１ｍｍを超えない。この間隔は、チャネル出口と接触せずに据え置かれ
得る反応混合物の容量およびサンプルの容量に影響を及ぼす。一般に、サンプル
の容量は約３００ｎｌを超えず、通常は約１００ｎｌを超えず、その最小量が容
量を変えるための能力によって制御される。プラットフォーム上の間隔は、マイ
クロタイターウェルプレートと調和され得、その結果、サンプルは各親水性サイ
トにおいて個々のマイクロタイターウェルプレートから受け取られ得る。このサ
ンプルは、測定のために要求される試薬の全てではないが幾つかを合わせて前調
製され得る。測定のために必要な残留試薬は、チャネル内の液体中に含まれるか
、または２つの対向するチャネル間に分割され得る。
【００８７】 測定を実施する上で、１つの例示的プロトコルは以下の通りである：目的の化
合物および測定のために要求される試薬の全てではないが幾つかを含むサンプル
を調製する。液体媒体の維持のために本発明のデバイスを単独で使用して、サン
プル混合物における測定のために必要な試薬の全てを有し得ると同時に、一般に
、一方または両方のチャネル内の液体によって提供されるサンプル混合物から必
要な試薬を与えずにおくことによって早発反応を防ぐ。サンプルは湿潤性サイト
４３０上に設置され、そして適切に蒸発が起こる。キャピラリー４１０および４
１２の壁は適切に荷電されるか、または媒体はＥＯＦポンプ輸送を維持するため
の適切な添加剤を含む。液体のポンプ輸送が、小滴中にサンプル混合物を捕捉し
そして溶解するために十分な容量のチャネル出口４１８から、小滴を拡張するこ
とを可能にするために十分な量の液体が、開口４２２を通してキャピラリーチャ
ネル４１０に加えられ、規定された容量を形成する。これは、チャネル４１０の
壁の電荷に依存して、電極４２６と４３４との間に適切な極性を提供することに
よって達成される。必要ではないが、実質的に蒸発を抑制するために出口４１８
を通してチャネル４１０内に規定された容量を引き上げることが所望され得る。
前で議論したように、たとえあるとしても僅かな有意な拡散が起こり、その結果
規定された容量が実質的に同じ組成を保持する。規定された容量のチャネル４１
０内への引き上げは、小滴を送る際に採用された電極４２６および４３４の極性
を逆転させることによって達成され得る。規定された容量は、反応が起こるため
に十分な時間にわたって、チャネル内に保持され得る。チャネル内で反応が完了
した場合、規定された容量は、反応によって発生されるシグナルに従ってインタ
ーロゲート（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）され得る。あるいは、ブロック４０２構
成からの妨害を避けるために、規定された容量が表面４３０上に送られ得、そし
て直接にインターロゲートされ得る。所望されるならば、流体はチャネル４１２
内に出口４２０まで拡張するために十分な量で導入され得る。チャネル４１２内
の流体は、ほとんどチャネル４１０内の流体の様式で送られ得、そして引き上げ
られ得る。
【００８８】 幾つかの状況において、チャネル４１０内で規定された容量をインキュベート
し、次いでサイト４３０のプラットホーム４０４上に規定された容量を送ること
が望ましくあり得る。この規定された容量は、次いで機械的作用、物理的バリア
の導入などによってチャネル４１０内の液体から分離され得、そしてこの溶媒は
蒸発し得る。次いで、測定に必要な追加の試薬を含むチャネル４１２内の液体が
送られ得、そしてサイト４３０でアッセイ混合物と接触され得る。このアッセイ
混合物は液体に溶解され、第２の規定された容量を形成し、これは次いでインキ
ュベーションのためにチャネル４１２内に読み取られ得るかまたは引き上げら得
る。上記のように、規定された容量はチャネル４１２内にインターロゲートされ
得るか、またはサイト４３０上に送られ得、そしてそのサイトにてインターロゲ
ートされ得る。
【００８９】 極めて明らかなことには、プロトコルに依存して、幾分精巧なデバイスが使用
され得る。独立して操作され得る２つのチャネルブロックを有することによって
、高度に複雑しかつ精巧なプロトコルが達成され得る。
【００９０】 図５に、どのようにして２つのチャネルが本発明に従って使用され得るかにつ
いて、単純な構造が示される。２つのチャネルのみが示されるが、この２つのチ
ャネルが、複数のチャネルを有するデバイスの単なる例示であることが理解され
、ここでブロックまたはプレートが提供されここにチャネルが形成され、そして
主チャネルがチャネルから液体を運びそして除去するために提供される。１ブロ
ック内の各チャネルは、他のブロック内に対応するチャネルを有し、これらは直
接に対向し得るかまたは分岐され得る。チャネル出口の中心間の距離は、約５ｍ
ｍを超えず、ここで関連したチャネル間の距離は対向するブロック内の任意の他
のチャネルへの距離より常に短い。図５Ａに示されるように、第１のチャネル５
１０は第２のチャネル５１２に対向して位置付けられる。チャネル５１０および
５１２は、それぞれチャネル出口５１４および５１６を有する。チャネル５１０
内に液体５１８が収納される。図５Ｂにおいて、液体５１８の小滴５２０が、チ
ャネル出口５１４と５１６との間の間隙５２２内に放出される。液体の移動は、
ＥＯＦ、空気圧的または機械的ポンプ輸送を用いて達成され得る。マイクロピペ
ット５２４は、小容量の液体を小滴５２０に移行して、反応混合物を形成するた
めに使用される。液体の小滴５２０への添加後、チャネル５１０内の液体５１８
は間隙５２２を交叉しそしてチャネル５１２に入るようにポンプ輸送され、ここ
で反応混合物を含む小滴５２０は、チャネル５１２内に含まれる。所望するなら
ば、予備充填したチャネル５１２を有することができ、その結果、チャネルを通
して延びる液体の連続カラムが存在し、そして小滴５２０が任意の蒸発から保護
される。図に示されるように、チャネル内の液体と大気との間の非常に限定され
た界面により、ごく小量の蒸発が起こり得る。反応混合物をインキュベーション
した後、反応の発生が測定され得、ここでこの反応は検出可能なシグナルを提供
する。反応混合物がチャネル内にある間に、測定が行われ得るか、または反応混
合物が送られ得、そしてチャネルを形成する材料からの妨害なくシグナルが読み
取られ得る。あるいは、間隙５２２内に小滴５２０を移動することによって、間
隙５２２内の液体の全てまたは一部がピペット５２４で分離され得、そして反応
混合物が分析され得る。
【００９１】 図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃにおいて、デバイス６００は、３つのリザーバ６０２
、６０４および６０６とともに示され、ここでリザーバ６０２および６０４は、
補助チャネル６０８を通じて接続し、そして補助チャネル６０８を通じて主チャ
ネル６１０へ接続される。リザーバ６０６は、補助チャネル６０８に接続する主
チャネル６１０の終端の反対側の、主チャネル６１０の終端にある。主チャネル
６１０の上方には、複数の整列された、そして主チャネル６１０に沿って均等に
間隔を空けられたポート６１２が、上部層６１４を通じて延びる。チャネル６１
０はその底を低部層６１６により囲まれている。図において、主チャネル６１０
は、ポート６１２の直径より大きい幅を有するとように示されるが、これは逆の
場合、すなわちこのチャネルがこのポートより小さい寸法を有する場合もあり得
、このチャネルの幅は、このポートとこのチャネルとの間の境界面のサイズを制
御する。このポートの幅より小さいチャネル幅を有する効果は、このポート中の
液滴の一部分を低部層により支持させ、このチャネルの液体と接触を外させない
ことである。さらに、より小さいチャネルは、液体における線速度を、このポー
トにおける匹敵するレベルの蒸発のために増大させる。このデバイスの使用にお
いて、水性媒体がこのチャネルを満たすようにこのリザーバに導入される。この
ポート壁を非湿潤性にすることにより、この水性媒体は壁を上昇しないが、小凸
メニスカスを形成する。溶液がそれぞれのポートに添加され得、そして反応が各
ポート部位におてなされる。好ましくは、チャネルに沿って唯一のポートが存在
し、ここでそれぞれが単一のポートを有する多数の主チャネルが存在し得る。
【００９２】 このリザーバにおける液体のレベルは、メニスカスのレベルと同じでも、メニ
スカスのレベルより高くても、またはメニスカスのレベルより低くても良いとい
うことを理解すべきである。好ましくはこのレベルはメニスカスのレベルより高
いが、顕著に考慮すべきことは、このウェルにおける表面張力がこのメニスカス
を支持するために充分である、ということである。それゆえ、このゾーンにおけ
る液体は、このゾーンからの蒸発にかかわらず操作中に実質的に一定レベルに維
持される限り、このリザーバにおける液体のレベルは重要ではない。
【００９３】 図７Ａおよび７Ｂには、試薬成分のリザーバから複数のゾーンへの中央分配を
有する一方、このゾーンにおける成分を分析するための動電能力を有するユニッ
トの概略平面図および断面図が示される。このユニット７００は、中央リザーバ
７０２を備え、この中央リザーバ７０２は、１つ以上の試薬の溶液を受容するよ
うに働き、そしてこの溶液を複数のゾーン囲い７０４へ、チャネル７０６により
分配するための分配中心として作用する。中央リザーバ７０２における溶液は、
好都合にはゾーン囲いの液位より上のレベルに維持される。この状況において試
薬の溶液が、中央リザーバ中に溶液を保持する条件で乾燥中央リザーバへ、添加
される。緩衝液または他の希釈液を添加した後、この中央リザーバからの溶液が
、チャネルへ、そしてゾーンへ放出される。この溶液は、リザーバ７０２からチ
ャネル７０６を通じて移動し、そしてゾーン囲い７０４に入る。液体がゾーン囲
い７０４中に存在する場合、この溶液はゾーン囲い７０４中の液体と混合し、反
応混合物を提供する。ゾーン囲い７０４は、ゾーン囲い７０４の上部領域７０８
を備え、この中へ反応混合物７１０がメニスカス７１２を有して達し、ここから
液体が蒸発する。このゾーン囲い７０４は、チャネル７１６により緩衝液リザー
バ７１８へ接続され、そしてチャネル７２０により廃棄物リザーバ７２２へ接続
される。従って、緩衝液リザーバ７１８、チャネル７１６、ゾーン囲い７０４、
廃物リザーバ７２２へのチャネル７２０は、動電チャネルを規定し、これにより
荷電成分は電気泳動により移動され得、そして荷電成分および非荷電成分の両方
は電気浸透力により移動され得る。チャネル７２０は、分析チャネルとして作用
し得るチャネル７２４と交叉する。例えば、これは篩ポリマー（ｓｉｅｖｉｎｇ
ｐｏｌｙｍｅｒ）を含み得、タンパク質およびタンパク質複合物、異なる長さ
のＤＮＡなどの異なる移動度の成分を分離する。この分析チャネル７２４は、緩
衝液リザーバ７２６および廃棄物リザーバ７２８を接続する。リザーバの各々は
電極を有し、ここで緩衝液リザーバ７１８は電極７３０を、その補完廃棄物リザ
ーバ７２２は、電極７３２を、緩衝リザーバ７２６は、電極７３６を、そしてそ
の補完廃棄物リザーバ７２８は、電極７３８を有する。
【００９４】 このデバイスは上部プレート７４０および低部プレート７４２を有する。低部
プレート７４２は、緩衝リザーバ７１８および廃棄物リザーバ７２２をゾーン囲
い７０４と接続するチャネル７１６および７２０を有し、ここでこのチャネルは
、ゾーン囲い７１２の上部の下の溶液に、チャネル７１６および７２０からの液
体を供給する。直径およびリザーバが図７Ｂにおいてほぼ等しく示されるが、こ
れは例示のためである。実際には、このゾーン囲い直径は、通常リザーバ直径よ
り大きくなく、普通はリザーバ直径よりも小さい。この場合、ゾーン囲い７０８
において非湿潤性壁７４６を有することにより、凸状メニスカス７１２が見られ
、そしてゾーンにおいて液体が上昇し得る高さが制限される。
【００９５】 ２つのプレートのデバイスを作製する必要はないが、２つのプレートの使用は
非常に好都合である。適切なチャネルは、プレートの各々において互いに一方か
ら無関係に形成され得る。上部プレート７４０におけるゾーンおよびリザーバの
ための開口は、この低部プレート７４２に存在する微小構造の対応する部分と整
合して形成され得、一方で上部プレート７４０におけるチャネルは、低部プレー
ト７４２の微小構造と無関係に作製され得る。このようにしてチャネルおよびリ
ザーバのネットワークが、この低部プレートに形成され得、そしてこれらのチャ
ネルおよびリザーバへのアクセスがこの上部プレートに提供される。
【００９６】 操作を実行する際に、この低部プレートにおけるチャネルは、緩衝液で満たさ
れ得、ここで異なる緩衝液が異なるチャネルにおいて存在し得る。この緩衝液は
、操作の性質に依存して１つ以上の試薬およびまたはサンプルを含み得る。酵素
が高価な試薬である酵素アッセイを実施することを所望するときは、この酵素を
中央リザーバ７０２から供給させ得る。このチャネルは緩衝液および酵素基質で
満たされ得る。このチャネルからの液体はゾーン囲い７０４へ上昇し、メニスカ
ス７１２を形成しそして反応混合物を規定する。酵素の活性に対する試験化合物
の効果に興味があるときは、異なる試験化合物を各ゾーンに添加し得る。次いで
この酵素溶液を中央リザーバ７０２へ添加し、これによりこの酵素溶液は、毛管
作用によりチャネル７０６を通じてゾーン囲い７０４に移動する。ゾーン囲い７
０４からチャネル７０６への液体の移動は、この酵素溶液が添加されるまでリザ
ーバ７０２を封鎖して維持すること、チャネル７０６と中央リザーバ７０２との
間の境界面にバリア（このバリアは中央リザーバ７０２へ添加される溶液により
溶解される）を提供すること、などを包含する多様な方法で阻止され得る。一旦
、この酵素がゾーン囲い７０４に入ると、酵素反応が生じて、産物が形成され始
める。この産物が形成される充分な時間の後、動電分析が始まり得る。緩衝液リ
ザーバ７１８および７３２中ならびに廃棄物リザーバ７２２中の電極７３０は、
ゾーン囲い７０４中の液体から、廃棄物リザーバ７２２への荷電種の移動を開始
するよう活性化される。酵素産物がチャネル７２０とチャネル７２４との間の交
叉点７４６に達すると、規定された体積の産物が、電極７３６および７３８の使
用により分析チャネル７２４に注入される。次いで、この産物は、この反応混合
物中の他の成分から分離されて読み取られ得る。この産物が蛍光性である場合、
この産物はＰＭＴもしくはＣＣＤまたは他の検出デバイスを用いて読み取られ得
る。
【００９７】 類似の様式で、ＤＮＡ配列決定を実施し得、その場合ＤＮＡサンプルは中央リ
ザーバに、ｄＮＴＰおよび標識ｄｄＮＴＰは緩衝液に、異なるプライマーは、異
なるゾーンに配置される。次いでポリメラーゼを異なるゾーンへ添加し、ゾーン
において熱サイクルにより伸長開始する。一旦配列決定が完了すると、電気泳動
分析が始まり得、ここでＤＮＡフラグメントが交叉点７４６に方向付けられ得、
そしてチャネル７２４は、異なる長さのフラグメントの分離を提供するための篩
緩衝液（ｓｉｖｅｉｎｇ ｂｕｆｆｅｒ）を含む。
【００９８】 図８において、異なる配置が提供され、ここで部分的に包囲されたゾーンが、
唯一のチャネル接続および複数のゾーンの揮発性液体を補充するための中央リザ
ーバを有する。このデバイス８００の平面図は、３つのユニット８０２を示すが
、通常はより多くのユニットが存在し、ここでこれらのユニットは、より高い密
度のユニット８０２を提供するように分配される。明瞭のため、各ユニットは４
つのベッセル８０４のみを有して示されるが、市販のデバイスにおいては、各リ
ザーバ８０６に接続されたもっと多くのベッセルがある。リザーバ８０６は、チ
ャネル８０８を通じてベッセル８０４へ接続される。このリザーバ８０６は、通
常適切な液体８１０で満たされ、ベッセル８０４中の液体８０５から蒸発する液
体の補充のために液体を供給する。リザーバ８１０中の液体の高さ８１２は、静
水圧頭を提供するが、ベッセル８０４中の非湿潤性領域８１６を過ぎて、液体８
０５のメニスカス８１４を動かすためには不充分である。例えば、水性媒体を扱
う場合、非湿潤性である、ベッセル８０４中の領域８１６がある。このことはベ
ッセル８０４中で非湿潤性領域８１６への水性媒体の上昇という結果となり、こ
の非湿潤性領域８１６で凸状メニスカス８１４が形成される。このメニスカス８
１４の表面張力は、ベッセル８０４中の液体がベッセル８０４の壁の湿潤性部分
を越えて上昇することを防ぐ。これはベッセル８０４中の液体８０５が蒸発する
と、リザーバ８０６からの液体が液体８０５を補充し、そのためベッセル８０４
中の液体の体積を実質的に維持するという結果となる。さらに、チャネル８０８
中の液体の動きは、ベッセル８０４の方向であるため、液体８０５中の溶質のチ
ャネル８０８への拡散を減少させる。
【００９９】 液体８０５中で操作を実行する際に、非常に小さい反応体積を有し得、この体
積は反応の経過の間、ベッセル８０４が覆われていようがいまいが維持される。
さらに溶質の追加の間、このベッセルが雰囲気へ開放される場合、揮発性溶媒の
避けられない蒸発は、このチャネルからの液体により補償され、そのため液体８
０５の体積は実質的に一定に維持される。
【０１００】 図９において、共通のチャネルおよびリザーバを連続して有する複数のユニッ
トの概略のアレイが示される。このデバイス９００は、９６ウェルマイクロタイ
タープレートに関して同じ分布のゾーンを有するように設計される。このプレー
ト９０２は、ユニット９０６の間に配置されるリザーバ９０４を有する。各ユニ
ット９０６は、ゾーンチャンバ９０８および平行分布チャネル９１０を備え、こ
のチャネルはリザーバ接続チャネル９１２により供給される。供給チャネル９１
４は、分布チャネルをゾーンチャンバ９０８に接続する。全てのチャネルを適切
な液体緩衝液で満たすことにより測定を実行し、ここでゾーンチャンバ９０８に
おいてメニスカスが形成される。このデバイスをマイクロタイタープレート（ウ
ェルはディスクの底をフリット化されている）の下に、ウェルがゾーンチャンバ
９０８と整合するようにフィットさせ得るこのウェルを加圧することにより、ウ
ェル中の液体がゾーンチャンバ９０８に駆り立てたれ、そして各ゾーンチャンバ
９０８内のメニスカス内の液体と混合する。この反応混合物は、次いでインキュ
ベートされ得て、結果がこのゾーンチャンバ９０８のそれぞれをインターロゲー
トすることにより決定される。
【０１０１】 図１０において、共通チャネルおよびリザーバを有する微小流体デバイスにお
ける複数のユニットの代替の実施形態の概略アレイが示される。このデバイスａ
１００は、ａ９６ウェルプレートに関して同じ分布のゾーンａ１０２を有するよ
うに設計される。内部リザーバユニットａ１０４は、リザーバａ１０６のまわり
に対称的であり、リザーバａ１０６は、平行チャネルａ１０８により直交チャネ
ルａ１１０へ接続される。このデバイスの内部（周辺上でも、外部チャネルに沿
ってでもない）であるゾーンａ１０２は、この分配チャネルａ１１２に沿って均
等に間隔を空けて構成される。この分配チャネルａ１１２は、断面積が平行チャ
ネルａ１０８および／または直交チャネルａ１１０と同じであっても、またはこ
れらより小さくても良い。各ゾーンａ１０２は、ゾーンａ１０２の両側で、セグ
メントａ１１４を通して、直交チャネルａ１１０へ接続される。このようにして
、ゾーンの各々は、対称的に配置され、そして２つの異なるリザーバａ１０６に
より供給される。外部ゾーンａ１１６は、コーナーリザーバａ１２０（これは１
つのみの分配チャネルａ１１２に接続される）を除いて、末端リザーバａ１１８
が分配チャネルａ１１２の２つを接続するので、幾分異なって配置される。加え
て、この頂部および底部リザーバａ１２２は、２つの分配チャネルａ１１２に供
給する代わりに、１つのみに供給する。このデバイスａ１００の構成は、多くの
効率的使用を供給し、一方で同時により多くの融通性を提供する。２つの異なる
リザーバからの流体を受容する各ゾーンおよび、４つの異なるゾーンに供給する
各リザーバを有することにより、より多くの多様性のある反応成分を提供するよ
うに、交互の分配チャネルａ１１２の間のリザーバに異なる成分を提供し得る。
この構成はさらに、ゾーンの各々への実質的に均等な流体の動きを提供し、そし
て液圧均等化を可能にし、その結果全てのリザーバが任意の反応を開始する前に
同じ高さに平衡化し得る。このリザーバおよびチャネルは、圧力を使用して満た
され得るか、または毛管作用により満たすことを可能にされ得る。異なる列のリ
ザーバに異なる成分が導入されると、初めにこのデバイスを共通の緩衝液で満た
し得、そして次いでこの異なる成分を異なるリザーバに加え、このリザーバにお
いて拡散および液体流がこの成分をゾーンに運ぶ。
【０１０２】 図１１において、複数のユニットの概略アレイは異なる構成を採用する。この
アレイにおいて、デバイスａ１５０は、前述の構成におけるように、９６マイク
ロタイターウェルプレートのフットプリントを有する。このデバイスは、６つの
ユニットａ１６４を有する。ゾーンａ１５２がゾーンａ１５２に供給する２つの
チャネルを有さず、むしろ単一の供給チャネルａ１５４を有する、という点で他
のデバイスとはいくつかの重要な違いがある。分配チャネルａ１５６は、２つの
供給チャネルａ１５４に接続され、ここで各供給チャネルａ１５４は液体を２つ
のゾーンａ１５２に提供し、その結果単一の分配チャネルａ１５６が４つのゾー
ンａ１５２に供給する。分配チャネルａ１５６は、リザーバａ１５８のまわりに
対称的に配置され、ここで１６のゾーンａ１５２がリザーバａ１５８から主コン
ジットａ１６０および交叉コンジットａ１６２を通じて供給される。
【０１０３】 各ユニットａ１６４において、ゾーンａ１５２は対称的に配置され、そのため
リザーバａ１５８から主コンジットａ１６０、交叉コンジットａ１６２、分配チ
ャネルａ１５６および供給チャネルａ１５４を通したチャネル距離は、リザーバ
ａ１５８から実質的に同じ距離である。このリザーバａ１５８における流体ヘッ
ド、およびチャネルを介するゾーンａ１５２への液体の流路を通る流れに対する
抵抗は、各ゾーンａ１５２に対して実質的に同じである。このようにして、ゾー
ンの状態の間の唯一の差異は、個別のゾーンに加えられた成分の何らかの差に基
づく。加えて、１つのゾーンをコントロールとして使用し得、その結果、各ユニ
ットａ１６４に対して、他のゾーンはこのコントロールと実質的に同じ条件を有
し、このコントロールおよびサンプルのより正確な比較を提供する。
【０１０４】 図１２において、概略平面図は、デバイスａ２００のものであり、これは蒸発
制御と導電性の利点とを組み合わせる。このユニットａ２０２は、９６マイクロ
タイターウェルプレートと、同じフットプリントを有するゾーンを有する。各ユ
ニットａ２０２は、接続チャネルａ２０６により、リザーバａ２０８へ接続され
たゾーンａ２０４を有する。ユニットａ２０２のこの部分は、先述の他の蒸発制
御ユニットと実質的に同じ目的および使用の態様を有する。この実施形態におい
て、ゾーンａ２０４の下で、そしてゾーンａ２０４へ接続するチャネルａ２０６
は、側部チャネルａ２１０へＴ字形に接続される。この側部チャネルａ２１０は
、ゾーンａ２０４を動電ネットワークに、分析チャネルａ２１４とＴ字交叉点ａ
２１２において接続するよう作用する。示される形状は二重Ｔ字形状（ここで廃
棄物チャネルａ２１６は、分析チャネルａ２１４へ、交叉点ａ２１８において接
続する）であるが、十字交叉（ここで２つのチャネルａ２１０および２１６は、
分析チャネル２１４の同じ部位において合流する）も有し得る。廃棄物チャネル
ａ２１６は、廃棄物リザーバａ２２０において終端する。分析チャネルａ２１４
は、一方の端が緩衝液リザーバａ２２２において、そして他方の端が廃棄物リザ
ーバａ２２４において終端する。操作において、２つの廃棄物リザーバａ２２０
およびａ２２４、緩衝液リザーバａ２２２、およびゾーンａ２０４またはリザー
バａ２０８の少なくとも１つにおいて電極が存在する。
【０１０５】 操作においてまずゾーン内で反応が実施される。チャネルの全てが、同じ緩衝
液で満たされ得るか、または最初にリザーバａ２０８およびチャネルａ２０６の
みが満たされ、何らかの有意な液体が分析チャネルａ２１４に入ることを阻止す
る。液体の進入は、まず分析チャネルａ２１４、そして廃棄物リザーバａ２２０
およびａ２２４、そして緩衝液リザーバａ２２２を、動電ネットワークと反応ゾ
ーンシステムとの間の適切な圧差を使用して満たすことにより防がれ得る。ある
いは、動電ネットワークのリザーバを覆いながらリザーバａ２０８の１つにおい
て真空を使用して、液体を他方のリザーバａ２０８からチャネルａ２０６を通し
て引き得る。反応ゾーンシステムおよび動電ネットワークにおける液体が区別さ
れる特定の態様は重要ではなく、任意の好都合な方法が採用され得る。
【０１０６】 リザーバ液体の適切な添加の後、メニスカスがゾーンａ２０４において形成さ
れ、１つ以上の成分がゾーンへ添加され得て反応を形成し得る。例えば、候補基
質のライブラリーが有され得、ゾーンａ２０４が最初は酵素を含む。この候補基
質は、このゾーンに添加され、そして反応混合物がインキュベートされ、ここで
全てまたはいくらかの候補基質は、反応して産物を形成する。この反応物および
産物の一方または両方（好ましくは両方）が独自の移動度を有する。この反応の
完結の後、電極が適宜に多様なリザーバおよびゾーンに追加され得る。最初に、
電極はこの反応ゾーンシステムにおいて（例えばゾーンａ２０４および廃棄物リ
ザーバａ２２０において）活性化される。荷電した基質および産物は、次いで反
応ゾーンａ２０４から側部チャネル２１０を通じて、交叉点ａ２１２とａ２１８
との間の分析チャネル２１４の一部を通じて、そして廃棄物チャネルａ２１６へ
移動する。この結果は、交叉部ａ２１２とａ２１８との間の領域において、ゾー
ンａ２０４からの物質のスラグを形成することである。この領域が安定な組成物
を有するとき、この電界は、緩衝液リザーバａ２２２および廃棄物リザーバａ２
２４において電極を作動することにより変化される。この基質および産物の性質
に依存して、この分析チャネルにおいて篩媒体が提供され得る。この基質および
産物は次いで、分析チャネルａ２１４を下方へ廃棄物リザーバａ２２４に向って
移動し、それぞれの移動度に従ってバンドへ分離する。検出器は、この検出器を
通過するバンドの検出のために分析チャネルａ２１４に沿って配置され得る。蛍
光的に標識されたか、または電気化学分子で標識された基質および／または産物
を提供することによって、それぞれ基質または産物の量における減少または増加
を容易に検出し得、反応、酵素の活性などに対する候補化合物の影響を決定する
。
【０１０７】 図１２はまた、９６ウェル形式における反応ゾーンシステムおよび動電システ
ムの組み合わせを例示する。このデバイスａ３００は、複数のユニットａ３０２
を有し、反応ゾーンユニットは、反応ゾーンａ３０４、リザーバａ３０６、およ
び反応ゾーンａ３０４の両側の、リザーバａ３０６を反応ゾーンａ３０４へ接続
する接続チャネルａ３０８を備える。この実施形態において、反応ゾーンａ３０
４の両側で補充液を反応ゾーンａ３０４へ供給する単一のリザーバａ３０６が存
在する。側部チャネルａ３１０は、この反応ゾーンを接続し、そして従って、こ
の反応ゾーンシステムを動電システムに接続する。この側部チャネルａ３１０は
、反応ゾーンａ３０４における接続チャネルａ３０８接合点に接続される。この
側部チャネルａ３１０は、分析チャネルａ３１２に、廃棄物チャネルａ３１６と
の交叉点ａ３１４において接続する。二重Ｔ型形状から明らかなように、この形
状は、この反応ゾーンａ３０４を、側部チャネルａ３１０および交叉点ａ３１４
および廃棄物チャネルａ３１６を通じて、廃棄物リザーバａ３１８へ接続するよ
うに廃棄物チャネルａ３１６と直接に交叉する側部チャネルａ３１０を有する。
リザーバａ３０６および廃棄物リザーバａ３１８において電極を有することによ
り、反応ゾーンａ３０４内の成分は、この流路を介して上記のように廃棄物リザ
ーバａ３１８へ方向付けられる。一旦、反応ゾーンａ３０４からの組成分が、実
質的に一定になると、緩衝液リザーバａ３２０および分析チャネル廃棄物リザー
バａ３２２に配置された電極は、活性化され得、前述のように組成物の分離のた
めにこの組成物を交叉点ａ３１４において、分析チャネルａ３１２へ方向付ける
。
【０１０８】 この反応ゾーンシステムおよび動電システムの組み合わせは、多くの異なる操
作を実行するために非常に強力である。
【０１０９】 以下の実施例は、限定のためではなく例示のために呈示される。
【０１１０】 （実験） 次の実験を、図６に実質的に描写されるようなデバイスを使用して実行した。
異なる実験においてこのデバイスの形式を、一定に維持した一方で、このデバイ
スの要素の寸法を改変した。
【０１１１】 このデバイスは、低部プレートおよび上部プレートから構成される。この上部
プレートは、一端において補助チャネルとＴ字を形成する主チャネルがあり、こ
の補助チャネルは各端部においてリザーバで終端する。主チャネルの他端はリザ
ーバに終端する。主チャネルに沿って、この上部プレートに形成された、５つの
均等に間隔が空けられたポートがある。この上部プレートはまた、各リザーバの
ための開口を有する。このチャネルおよびリザーバは、基部または低部プレート
により包囲される。
【０１１２】 この上部プレートは、高さが約１ｍｍであり、そしてこの低部プレートもまた
高さが約１ｍｍである。溶液を導入するためのポートは、直径１ｍｍであり、そ
して高さは約９００から９５０μｍであり、一方、このチャネルは実質的にこの
上部シートの残余の長さを延ばす。このチャネルは、幅が約０．２ｍｍから３．
０ｍｍまで変化し、ここで、このポートもしくはウェルとこのチャンネルとの間
の境界面は変化し、このポートまたはチャネルのいずれかが境界面の領域を決定
する。このリザーバは、約２ｍｍの直径を有する。このチャネルは、２Ｎ水酸化
ナトリウムで、真空ポンプを使用して５分間処理され、この塩基溶液がこのチャ
ネルおよびリザーバを通って広がることを確実にする。このポートまたはウェル
は、この処理によって影響されないように見え、その結果このチャネルおよびリ
ザーバは、親水性の表面を有し、一方でこのポートは、疎水性の表面を有する。
１つ以上のポートを各検討において使用する。各実験に共通するのは、このデバ
イスを予湿した後、デバイスを各入口リザーバに添加された５０ｍＭトリス緩衝
液（ｐＨ１０．０）中２５μＭの蛍光ジホスフェート１０μｌで、満たすことで
ある。
【０１１３】 第一の検討において、このチャネルは、１〜２ｍｍ幅であり、そして１０〜３
０ｎｌの酵素（アルカリホスファターゼ）が、ポートのうちの１つに添加され、
そしてこのポートにおける蛍光がＣＣＤカメラを使用して６０分間モニタされる
。このポートにおいて観察される蛍光は、時間とともに増加し（蛍光は主にポー
ト領域に限定される）、円形の蛍光スポットが発現する。蛍光スポットはＣＣＤ
カメラを用いて容易に画像化され得る。
【０１１４】 次の検討において、このチャネルの幅は約３００μｍであり、そして３０ｎｌ
の１ｎＭまたは０．１ｎＭ酵素が、合計４つのポートに添加され、そして蛍光が
ＣＣＤカメラを使用して、３０分間モニタされる。この蛍光は、主にはこれらの
ポートに限定され、そして円形の蛍光スポットが発現する。この蛍光シグナルは
、このポートに導入された酵素の濃度に容易に関連づけられ得る。蛍光はチャネ
ルにおいて観察されるが、その蛍光はスポットよりも実質的に薄い。
【０１１５】 次の検討において、２ｍｍ幅のチャネルを採用し、そして３０ｎｌの０．１ｎ
Ｍの酵素をこのポートに添加し、５分間隔で蛍光の増加をモニターした。蛍光シ
グナルの累進的な増加を観察した。シグナルはこのポートに実質的に限定される
。このチャネルにおける蛍光の量は、前述の実験よりも実質的に少ない。この検
討を、酵素を１ｍｍ幅チャネルの２つのポートに添加して繰り返した。再びシグ
ナルはポートに実質的に限定され、わずかに薄い蛍光がチャネルに存在した。
【０１１６】 次の検討において、酵素インヒビターの影響を調査した。このチャネルは、幅
が１ｍｍであった。約３０ｎｌのピリドキサールリン酸（２５０μＭまたは２５
μＭ）をこのポートに添加し、次いで３０ｎｌの０．１ｎＭの酵素を添加し、そ
して全てのポートを蒸発を防ぐために閉鎖した。この蛍光発現を、ＣＣＤカメラ
を使用してモニタする。蛍光は、実質的にこのポートに限定され、そしてこの蛍
光シグナルは、このポートに導入されたインヒビターの濃度に関連する。２５０
μＭインヒビターが添加されたこのポートは、３０分においてなお非常にかすか
であり、一方でわずかに２５μＭを用いたポートは、適度にのみ抑制されて見え
る 次の一連の検討において、２ｍｍ直径で湿潤性の側部リザーバ、１ｍｍ直径で
非湿潤性の中央チャンバを、深さ１００μおよび幅３００〜５００μの接続チャ
ネルとともに有するポリアクリル系基質を製造した。親水性表面処理を次のよう
に行った。この中央チャンバをＳｃｏｔｃｈ（登録商標）テープでシールした。
このチャネルを、２つのリザーバのうちのいずれかを介して、４Ｎ ＮａＯＨで
満たし、そして真空吸引を用いてこのチャネルを通じてフラッシングした。この
処理を何度も繰り返し、塩基性溶液が毎回０．５時間の間このデバイス内に静止
することを可能とした。このデバイスを次いで、数回脱イオン水でリンスした。
このリザーバに緩衝液を添加すると、この緩衝液は毛管作用によりこのチャネル
を通って移動する。このデバイスの容量は１０μｌであった。
【０１１７】 この測定を実施する際の１つのプロトコルは、中央チャンバをシールすること
であり、そして緩衝液を、リザーバの１つまたは両方に添加することにより、こ
のチャネルを満たすことである。このリザーバのレベルを、次いで平衡化させた
。この中央チャンバのシールは取るが、一方でこのデバイスを安定に保持する。
Ｎｎｏｐｌｏｔｔｅｒ（登録商標）（ＧｅＳｉｍ Ｃｏｒｐ．，Ｇｅｒｍａｎｙ
）を使用して、反応物質をこの中央チャンバに分配し、体積が４０から１００ｎ
ｌを分配する。この分配の性質およびその複雑さに依存して、分配するための時
間は、１分未満から１０分まで変化した。
【０１１８】 シグナル検出システムは、アルゴンイオンレーザー光源である、Ｎｉｋｏｎ顕
微鏡システム（４×対物レンズ、ＣＣＤカメラおよび画像フレーム取り込みソフ
トウェアＲａｉｎｂｏｗ ＰＶＣＲを備える）を使用した。蛍光を、その最適の
吸収波長で励起し、そしてその発光を、ＣＣＤカメラを介して収集し、ソフトウ
ェアＲａｉｎｂｏｗ ＰＶＣＲによって取り込んだ。次いで、画像を、Ｉｍａｇ
ｅＰｒｏ Ｐｌｕｓソフトウェアを使用して分析した。次いで、蛍光強度を定量
した。
【０１１９】 中央チャンバーからの拡散速度を、以下のように研究した。３０％ＤＭＳＯ中
の５０μＭの５−カルボキシフルオレセイン１００ｎｌを、サンプルポート（中
央チャンバー）内に分配した。リザーバおよびチャネルを、１０μｌの５０ｍＭ
Ｔｒｉｓ緩衝液、ｐＨ９．０で満たした。上記のシグナル検出システムを使用
して、蛍光を４８０±ｎｍで励起し、発光は５３０±２０ｎｍであった。この蛍
光シグナルを時間の関数として記録した。元の蛍光強度の８０〜９０％を、サン
プルポート領域で１時間にわたって維持した。サンプルポートから離れたチャネ
ルにおける蛍光シグナルは、ほぼバックグラウンドであることが分かった。以下
の表に示されるように、拡散によるチャネルを通った蛍光の損失は、重要でない
。
【０１２０】
【表１】 次の研究において、酵素反応速度論を、アルカリホスファターゼおよび蛍光産
物を提供する基質を使用して実施した。チャネルをＡｕｔｏＰｈｏｓ緩衝液（Ｊ
ＢＬ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ Ｌｕｉｓ Ｏｂｉｓｐｏ，Ｃ
Ａ）でリンスし、次いで、１０μｌの１ｍＭ ＡｕｔｏＰｈｏｓ基質で満たした
。次いで、異なる濃度の５０μｌのアルカリホスファターゼを、サンプルポート
に分配した。この濃度を、２倍希釈によって、３１．２５アトモル〜６２．５フ
ェルトモルまで変動させた。上記のように、蛍光シグナルを、異なる時点で記録
した。以下の表は、その結果を示す。
【０１２１】
【表２】 上記の結果によって証明されたように、反応速度は、一次反応に従って、酵素
濃度に直線的である。
【０１２２】 次の研究は、このシステムを競合阻害アッセイを使用して評価した。４−ニト
ロフェニルホスフェート（ＰＮＰＰ）（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．
，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）を、ＡｕｔｏＰｈｏｓ基質と競合する、アルカリホ
スファターゼ（２０フェルトモル）に対する非蛍光基質として使用した。チャネ
ルを、ＡｕｔｏＰｈｏｓ緩衝液でリンスし、１ｍＭ ＡｕｔｏＰｈｏｓ基質で満
たした。サンプルポート内に、０〜１０ｍＭの濃度範囲の１００ｎｌのＰＮＰＰ
を導入し、そして蛍光シグナルを、異なる反応時点で測定した。蛍光シグナルは
、インヒビター濃度の増加に伴い減少することが見出され、以下の表は、その結
果を提供する。
【０１２３】
【表３】 別の一連の研究において、結合アッセイを、蛍光共鳴エネルギー転移を使用し
て実施した。使用した手順は、以下のようである。チャネルを、２５μｌのロー
ダミン標識化ストレプトアビジンでリンスして、そしてこれで満たして、そして
１００ｎｌのフルオレセイン標識化ビオチンをサンプルポートに分配した。抗原
濃度は、２倍希釈によって０〜１００μＭに変動させた。このシグナル検出シス
テムは、発光が６００±２０ｎｍで検出されることを除き、記載された通りであ
った。エネルギー転移は、抗原の増加に対応して増加した。この研究を、ビオチ
ン−フルオレセインを２５μＭに保持しながら、標識化ストレプトアビジンの量
を変化させて繰り返した。ローダミン−ストレプトアビジン単独に寄与されるバ
ックグラウンドＦＲＥＴシグナルは、ローダミン−ストレプトアビジンの濃度が
、約２μＭより大きい場合は、実質的に無視できる。以下の表は、この２つの研
究の結果を提供する。
【０１２４】
【表４】 次の研究において、チャネルを、２５μｌのフルオレセイン標識化抗原でリン
スして、そしてこれで満たし、１００ｎｌのローダミン標識化レセプターをサン
プルポートに分配した。種々の濃度のローダミン標識化レセプターを使用し、励
起および放出は上記の通りであった。以下の表は、ローダミン標識化レセプター
の濃度に伴う、ＦＲＥＴシグナルの変化を示す。ローダミン−レセプター単独に
寄与されるバックグラウンドシグナルもまた、示される。
【０１２５】
【表５】 次の研究において、観察されたシグナルに対するインヒビターの効果を調査し
た。フルオレセイン−ビオチンを５０μＭに維持し、そしてローダミン−ストレ
プトアビジンを２５μＭに維持した。シグナルを、１００ｎｌの結合インヒビタ
ーをサンプルポートに添加しながら、結合インヒビターとしてのビオチンの種々
の濃度にて、６００±２０ｎｍで読取った。エネルギー転移は、結合インヒビタ
ーの増加に伴い減少した。
【０１２６】 次の研究において、チャネルを、０〜５μＭの範囲の種々の濃度のビオチンで
満たし、そして１００ｎｌのローダミン標識化ストレプトアビジン（６２５ｎＭ
）、続いて１００ｎｌの１．０μＭのフルオレセイン−ビオチンを、サンプルポ
ートに添加した。６０分間インキュベートした後、シグナルを５２０±２０ｎｍ
で検出した。結果を、阻害率として記録した。以下の表は、その結果を提供する
。
【０１２７】
【表６】 次の一連の研究において、本発明のデバイスにおいて多くの異なるアッセイを
実施した。これらのアッセイには、プロテアーゼアッセイ、アルカリホスファタ
ーゼアッセイ、リガンド−レセプター結合アッセイ、同時間分解（ｈｏｍｏｇｅ
ｎｏｕｓ ｔｉｍｅ ｒｅｓｏｌｖｅｄ）蛍光アッセイおよび蛍光偏光アッセイ
が含まれる。最初に、このデバイスを、取り外し可能なカバーの存在下および非
存在下で、経時的に蛍光シグナルの安定性について評価した。使用したデバイス
は、先に記載されるパラメーターと実質的に同じパラメーターを有する。試薬お
よびプロトコルは以下の通りである： 試薬： ５’−カルボキシ−フルオレセイン（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅ，Ｅｕｇ
ｅｎｅ，ＯＲ） ５０ｍＭ Ｔｒｉｓ緩衝液（ｐＨ＝９．０） プロトコル： ７００ｎｌの緩衝液をアッセイウェルに分配し、続いて、３．２μｌの緩衝液を
各サイドウェルに分配し、そして１００ｎｌの５０・ＭフルオレセインをＮａｎ
ｏｐｌｏｔｔｅｒ（ＧｅＳｉｍ Ｃｏｒｐ．，Ｇｅｒｍａｎｙ）によってアッセ
イウェルに分配する。フルオレセインの読取りを、Ｆｍａｘ（登録商標）マイク
ロタイターリーダー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を使用して、０、３
０分および６０分で行った。取り外し可能なふたをこのデバイス上に置くことを
除き、同じ実験を繰り返した。
【０１２８】 結果を以下の表に示す。
【０１２９】
【表７】 次の研究において、一連の異なる酵素アッセイを実施した。第一のアッセイは
、例示的なプロテアーゼとしてカテプシンＬプロテアーゼを使用する、プロテア
ーゼアッセイであり、このアッセイは、９６ウェルのマイクロタイタープレート
における従来の１００μｌ反応と３３ホールの本発明のデバイスにおける２００
ｎｌ反応との間の相関関係を実証するために選択した。このプロテアーゼアッセ
イは、ＦＲＥＴベースのアッセイである。このアッセイは、内部消光した蛍光発
生性オリゴペプチド基質を使用し、この基質は、カテプシンＬプロテアーゼに対
する切断部位を組込む。ヒト肝臓カテプシンＬの蛍光発生性基質とのインキュベ
ーションは、Ａｒｇ−Ｖａｌでの特異的切断、および蛍光強度における時間依存
性の増加を生じた。蛍光強度における増加は、基質の加水分解の程度に対して直
線的である。ＦＲＥＴベースのプロテアーゼアッセイは、種々のプロテアーゼ（
例えば、ＨＩＶプロテアーゼまたはレニンプロテアーゼなど）の新規なインヒビ
ターの同定を促進する。 試薬： ヒト肝臓カテプシンＬ（Ｃａｔ＃２１９４０２、Ｃａｌｂｉｏｃｈｅｍ−Ｎｏｖ
ａｂｉｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐ．，Ｌａ Ｊｏｌｌａ，ＣＡ ９２０３９）。 酵素緩衝液：１００ｍＭ ＮａＯＡｃ、１．５ｍＭ ＤＴＴ（ｐＨ ５．５）。
カテプシンＬ基質：ＦＩＴＣ−ＬＣ−Ｇｌｕ−Ｌｙｓ−Ａｌａ−Ａｒｇ−Ｖａｌ
−Ｌｅｕ−Ａｌａ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ａｌａ−Ｌｙｓ（ε−ＤＡＢＣＹＬ）−Ｏ
Ｈ（Ｃａｔ＃ＡＢＳＳ−２，ＡｎａＳｐｅｃ Ｉｎｃ．，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，Ｃ
Ａ ９５１３１）。基質を、８００μｌＭの濃度で無水ＤＭＳＯに溶解し、そし
てさらに上記の同緩衝液中に希釈した。７つの異なるカテプシンＬインヒビター
（Ｖａｌｂｉｏｃｈｅｍ ｃｏｒｐ．）を、１ｍＭの濃度で無水ＤＭＳＯに溶解
し、そしてさらに上記の緩衝溶液中に希釈した。
【０１３０】 カテプシンＬプロテアーゼアッセイは、３３ゾーンのカードを使用する。これ
らのカードは、各カード上に３列の１１個のウェルのを有する。このサンプルウ
ェルの直径は、１ｍｍであり、そしてリザーバの直径は、１．５ｍｍである。サ
ンプルウェルおよびリザーバを連絡するチャネル幅は、４５０μ、深さ１００μ
、および長さ３．５ｍｍ（全長７ｍｍ）である。蒸発コントロールウェルの深さ
は、１ｍｍである。このデバイスを、Ｒｏｈｍフィルムで積層し、これを、プラ
ズマ処理した。基板のプラスチックはＶ８２５である。他で特定されない限り、
全てのプロテアーゼアッセイを、プラズマ処理したフィルム積層カード上で行っ
た。これらのカードを、カードホルダーに配置した。このホルダーのデザインは
、蛍光プレートリーダー（Ｆｍａｘ，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）の
下、９６ウェルマイクロタイター形式のための最適化された光学読取りを適応す
るようにカスタマイズした。
【０１３１】 このプロトコルは以下の通りである： カードをそのホルダーに配置した後、７００ｎｌのカテプシンＬ基質を、サン
プルウェルの底にピペットチップを接触させることによって、液体の流れをリザ
ーバに向け、泡の形成を避けながら、サンプルウェルに添加する。次いで、３．
２μｌのこの基質をリザーバに添加する。蛍光強度を、Ｆｍａｘプレートリーダ
ーを使用して、４８５ｎｍの励起／５３５ｎｍの発光にて記録し、このアッセイ
のバックグラウンドの蛍光シグナルを測定する。シグナル収集の利得を２．６５
に設定し、各サンプルウェルについての統合時間は２０ミリ秒であり、そしてプ
レート走査速度を、最も高いモード（１〜１０のスケール中の１０である）に設
定した。反応物を、Ｎａｎｏｐｌｏｔｔｅｒ（ＧｅＳｉｍ Ｃｏｒｐ．，Ｇｅｒ
ｍａｎｙ）を使用して、５０ｎｌまたは１００ｎｌの容量で、サンプルポートを
通して分配した。
【０１３２】 変化の係数を、上記のプロトコル（ただし、カテプシンＬ基質が４０μＭであ
り、５０ｎｌの４６．８ｍｇ／ｍｌのカテプシンＬを各サンプルウェルに分配し
、そして混合物を室温で１時間インキュベートした）を使用して、それらのカー
ドのうちの２つで測定した。
【０１３３】 カード１およびカード２についてのシグナルは、それぞれ、２４．５±２．３
（ｎ＝３１）および２６．４±４．２（ｎ＝３１）であった。従って、カード１
およびカード２についてのｃ．ｖ．は、それぞれ、９．２％および１５．９％で
あった。分散の一方向性解析（ｏｎｅ−ｗａｙ ａｎａｌｙｓｉｓ）を行い、そ
してカード１およびカード２から得られたアッセイシグナルの間に有意な差は存
在しなかったことを見い出した（ｐ＝０．０３８、α＝０．０５）。両方のＬａ
ｂＣａｒｄｓについての全体のアッセイシグナルは、２５．５±３．５（ｎ＝６
２）であり、Ｃ．Ｖ．は１３．７％であった。
【０１３４】 次の研究において、本発明のカードと９６ウェルマイクロタイタープレートと
の間で、同じアッセイについての結果から、比較を行った。チャネルを、４０μ
Ｍの基質で、サンプルウェル内に７００ｎｌ、および両方のリザーバ内に３．２
μｌを添加することによって満たした。アッセイのバックグラウンドシグナルを
測定した。次いで、４つの異なる濃度の５０ｎｌのカテプシンＬを、Ｎａｎｏｐ
ｌｏｔｔｅｒを使用して、異なるサンプルウェル内に分配した。この４つの異な
る濃度の各々についての６つの複製、およびプロテアーゼを添加しない１つのネ
ガティブコントロールが存在した。以下の表は、５つの異なる量のプロテアーゼ
に対応する蛍光シグナルの平均値および標準偏差を示す。蛍光シグナルの反応中
のプロテアーゼ濃度の増加との関係は、ＲＦＵ＝４．５２２×［プロテアーゼ］
＋１．４であり、Ｒ2＝０．９９であった。
【０１３５】
【表８】 マイクロタイタープレートの比較のためのプロトコルは、以下の通りである。
黒色ポリスチレンＵ型底９６ウェルマイクロタイタープレート（Ｄｙｎｅｘ）を
使用した。７８μｌのカテプシンＬ緩衝液を、このウェルに添加して、続いて、
異なる濃度の１０μｌのカテプシンＬ、および最後に２００μＭの基質を添加し
た。ネガティブコントロールを含む、各プロテアーゼ濃度に対する３つの複製で
行った。この反応物を、蛍光シグナルを測定する前に１時間インキュベートした
。以下の表は、異なるプロテアーゼ濃度での蛍光強度の平均値および標準偏差を
示す。
【０１３６】
【表９】 蛍光シグナルの反応中のプロテアーゼ濃度の増加との関係は、ＲＦＵ＝０．０
９５１×［プロテアーゼ］＋１．６であり、Ｒ2＝０．９８であった。カードお
おび９６ウェルプレートからの結果は、比較可能である。
【０１３７】 試薬の減少を評価するために、各アッセイに必要な量の試薬を、上記のシグナ
ルを酵素濃度プロットの関数として導き得る。アッセイのバックグラウンドに対
するアッセイシグナルの比を設定するために、９６ウェルプレートおよびカード
の両方についてのこの比、９６ウェルプレートおよびカードについての必要とさ
れる酵素の比は、以下の通りである：
【０１３８】
【数１】 （ＯＡＳＩＳは、本発明に従うデバイスを意図する）。換言すると、アッセイ反
応容量が、９６ウェルプレートにおける１００μｌから、カードにおいて２５０
ｎｌに減少する場合、鍵となる試薬のプロテアーゼは、１０６倍少ない量で使用
される。
【０１３９】 次の研究は、このプロテアーゼアッセイに対するインヒビターの効果の測定で
あった。各インヒビターについて、５つの異なる濃度（１つの対数増分を伴って
、０．１μｌ〜１０００μｌ）のインヒビターを使用し、インヒビターの各濃度
についての６つの複製および１つのネガティブコントロール（インヒビターを添
加しない）についての３つの複製が存在した。１つのカードが、各インヒビター
アッセイについての１セットの実験を行うために必要とされる。各実験において
、カードを、カードホルダーに配置し、そしてチャネルを、サンプルウェルを通
して７００ｎｌの２０μＭの基質で満たした後、３．２μｌの基質が各リザーバ
に存在した。このアッセイのバックグラウンドシグナルを測定した。５０ｎｌの
インヒビターをサンプルウェル内に分配し、続いて、５０ｎｌの２３．４ｎｇの
カテプシンＬを分配した。カードを、直射光を避けるために暗い取り外し可能な
ふたでカバーして、半時間室温でインキュベートした。蛍光シグナルを測定した
。データ解析において、アッセイのバックグラウンドシグナルを、各異なる濃度
のインヒビターでの反応シグナルから減算した。コントロールシグナル率は、コ
ントロールシグナルに対する反応シグナルの比である。シグナルの減少、すなわ
ちより小さいコントロールシグナル率は、カテプシンＬプロテアーゼの阻害を示
す。以下の表は、これらの結果を示す。
【０１４０】
【表１０】 比較のために、阻害アッセイを、９６ウェルマイクロタイタープレートにおけ
る比較可能条件下で行った。各インヒビターについて、５つの異なる濃度（１つ
の対数増分を伴って、０．１μｌ〜１０００μｌ）のインヒビターを使用し、イ
ンヒビターの各濃度についての３つの複製および１つのネガティブコントロール
（インヒビターを添加しない）が存在した。各ウェル中に、７５μｌのカテプシ
ンＬ緩衝液を添加し、次いで、１０μｌのプロテアーゼ（４０ｎｇ）および５μ
ｌのインヒビターを添加した。１０μｌの２００μＭ基質を最後に加えた。この
反応もまた、半時間インキュベートした。データ解析は、上記と同じであった。
以下の表は、この結果を示す。
【０１４１】
【表１１】 ９６ウェルプレートとカードとの間の反応効率を示す結果は、カードアッセイに
おいて使用したプロテアーゼの量に大きな格差があるにもかかわらず、比較可能
であった。
【０１４２】 カードと９６ウェルプレートとの間の効率の相関は、上記のプロットに示され
る。プロテアーゼによる基質の切断の阻害は、蛍光シグナルの減少によって反映
された。９６ウェルプレートとカードシステムとの間の相関は、０．９６のｒ値
を有する満足なものであった。この予備的な結果から、９６ウェルプレートから
の結果を参照として、第一相のスクリーニングについてのカットオフ値が、コン
トロールシグナルの８０％である場合、３つの偽陰性および１０より少ない偽陽
性が存在した。
【０１４３】 次のアッセイは、アルカリホスファターゼを酵素として使用する、別の加水分
解酵素アッセイであった。試薬およびプロトコルは、以下の通りである。 試薬： アルカリホスファターゼ（Ｓｉｇｍａ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＩ） ＡｕｔｏＰｈｏｓ緩衝液（ＪＢＬ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ
Ｌｏｕｉｓ Ｏｂｉｓｐｏ，ＣＡ） １ｍＭ ＭｇＣｌ2 ４−ニトロフェニルホスフェート（ＰＮＰＰ）（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＩ）。
【０１４４】 プロトコル： チャネルを、ＡｕｔｏＰｈｏｓ緩衝液でリンスし、次いで１０μｌの１ｍＭ
ＡｕｔｏＰｈｏｓ基質で満たした。次いで、５０ｎｌのアルカリホスファターゼ
を、サンプルポート内に分配した。サンプルポート内に分配した酵素の量を、３
１．２５アトモルから６２．５フェルトモルまで２倍ずつ増加させた。異なる濃
度の酵素溶液を、９６ウェルマイクロタイタープレートの個々のウェルに調製し
た。蛍光を４８０±ｎｍで励起し、そして発光を５２０±２０ｎｍで収集した。
シグナルを、異なる時点（０分、５分、１０分、１５分、３５分まで）で記録し
た。
【０１４５】 結果を、以下の表に示す。それぞれ、１２分、２０分、および３０分の反応時
での酵素濃度の関数とした蛍光シグナルは、一次反応に従って、酵素濃度に直線
的であることが示された。
【０１４６】
【表１２】 さらに、各酵素濃度について、十分な酵素基質の存在下で、速度は時間に直線
的である。
【０１４７】 アルカリホスファターゼ反応のタイムコース−酵素のような大きい分子のイン
キュベーション間の拡散の測定 手順： ランプを付けて空のカードの画像を取り込んだ後、５・ｌの１ｍＭ Ａｕｔｏ
Ｐｈｏｓを各リザーバに添加し、続いて、アッセイウェルに４００ｎｌの１ｍＭ
ＡｕｔｏＰｈｏｓを添加した。カード画像を、ランプを消して取りこみ、その
後、ランプを付けて画像を取り込んだ。２００ｎｌの２μ／ｍｌの酵素をアッセ
イウェルに添加し、そして画像を、ランプを付けて毎分取り込んだ。
【０１４８】 結果を、図２１に示す。
【０１４９】 次のアッセイは、以下のプロトコルを使用した競合阻害アッセイであった： ４−ニトロフェニルホスフェート（ＰＮＰＰ）を、アルカリホスファターゼと
ＡｕｔｏＰｈｏｓ基質とを競合させるための非蛍光基質として使用した。チャネ
ルをＡｕｔｏＰｈｏｓ緩衝液でリンスした後、このチャネルを１ｍＭ Ａｕｔｏ
Ｐｈｏｓ 基質で充填した。１００ｎｌのＰＮＰＰを０〜６０ｍＭの範囲の異な
る濃度で分配した。蛍光シグナルを異なる反応時点で測定した。蛍光シグナルを
異なる競合インヒビター濃度の関数として以下のように表にする。 表：インヒビター濃度の関数としての蛍光シグナル
【０１５０】
【表１３】 以下の研究は、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）によるレセプター−リガ
ンド結合アッセイを使用した。試薬およびプロトコルは以下のとおりである。
【０１５１】 試薬： フルオロセインで標識したビオチン（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅ，Ｅｕｇ
ｅｎｅ，ＯＲ） ローダミンで標識したストレプトアビジン（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅ，
Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ） Ｄ（＋）−ビオチン（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅ，Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）
５０ ｍＭ Ｔｒｉｓ緩衝液（ｐＨ＝９．０）。
【０１５２】 （結合等温線） プロトコル： このチャネルをリンスし、そして２５μＭのローダミン標識したレセプターで
充填し、そして１００ｎｌのフルオロセイン標識した抗原をアッセイウェルに分
配する。フルオロセイン標識した抗原の濃度は、それぞれ０、５、１０、２５、
５０〜１００μＭであった。この蛍光色素を４８０±２０ｎｍで励起し、そして
６００ｎｍ±２０ｎｍの発光を収集した。以下の表に、蛍光共鳴エネルギー移動
（ＦＲＥＴ）シグナル対フルオロセイン標識した抗原の濃度を示す。エネルギー
移動は、抗原−レセプター結合の増加に伴って増加した。 表：フルオロセインで標識した抗原の関数としてのＦＲＥＴシグナル
【０１５３】
【表１４】 次の研究において、チャネルをリンスし、そして２５μＭのフルオロセイン標
識した抗原で充填し、続いて１００ｎｌのローダミン標識したレセプターをサン
プルポートに分配した。ローダミン標識したレセプターの濃度は、それぞれ０、
０．２５、０．５、１．０、１．５、２、２．５、３．５、４、５、６、８、１
０および１２μＭであった。この蛍光を４８０±２０ｎｍで励起し、そして６０
０±２０ｎｍの発光を収集した。以下の表に蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ
）シグナル対ローダミンで標識したレセプターの濃度を示す。このエネルギー移
動は、抗原−レセプター結合の増加に伴って増加した。ローダミン−レセプター
単独が寄与するバックグラウンドＦＲＥＴシグナルは無視できた。 表．ＦＲＥＴシグナル対ローダミンで標識したレセプター
【０１５４】
【表１５】 上記の試薬およびプロトコルを使用して、阻害アッセイを行った。このプロト
コルは、それぞれ０、３０、６０、１８０、２４０、５００、６００、１０００
、５０００μＭのビオチンでチャネルを充填し、次いで、サンプルポートに１０
０ｎｌのローダミン標識したレセプターを分配することであった。サンプルポー
トへ１００ｎｌの１．０μＭのフルオロセイン標識した抗原を分配した後、この
反応混合物を６０分間インキュベートした。この蛍光を４８０±２０ｎｍにおけ
る励起および５２０ｎｍ±２０ｎｍにおける発光の読み取りによって記録した。
インヒビター濃度が増加すればするほど、蛍光強度が増加し、このことは増加し
た阻害を示唆する。インヒビター濃度の関数としての蛍光シグナルの増加を、阻
害のパーセンテージに変換した。この結果を以下の表に表示する。 表．阻害対インヒビター濃度
【０１５５】
【表１６】 以下のアッセイはＨＴＲＦ−ＦＲＥＴアッセイである。ＴＲＦにおいて、種を
レーザー光のパルスによって励起し、次いでこの発光を遅延時間プロトコル（典
型的には、５０μｓ）にて収集する。それ故に、大部分がバックグラウンドから
の蛍光の初期バースト（１０ｎｓのオーダーの寿命）が除去され得る。ＴＲＦの
同質アッセイは、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）に基づいた。ドナー発蛍
光団は、３８０ｎｍにおける励起の際に６２０ｎｍの長寿命発光（約数ミリ秒）
を有するユーロピウムクリプタート（トリス−ビピリジン構造内に捕捉されたユ
ーロピウムイオン）である。アクセプター発蛍光団は、安定化されたアロフィコ
シアニンＸＬ６６５である。ＸＬ６６５が、生体分子相互作用の結果としてユー
ロピウムクリプタートと近接する場合、エネルギーがＸＬ６６５に移行し、そし
て長寿命６６５ｎｍシグナルとして発光する。遊離のアクセプターＸＬ６６５の
発光は短寿命である。このＦＲＥＴ対は、９．５ｎｍにて５０％の高収率エネル
ギー移動を有し、そしてＦＲＥＴ対について報告されるなかで最長のエネルギー
移動距離である。
【０１５６】 使用されたカードは、プラズマ処理したＲｏｈｍフィルムで積層された白色ア
クリルカードであった。以下は、その試薬およびプロトコルである。
【０１５７】 試薬： ビオチン−Ｋ、ユーロピウムクリプタートで標識したビオチン（「Ｂｉｏｔ−Ｋ
」、ＣＩＳ ｂｉｏ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ） コンディショニング緩衝液：リン酸塩０．１Ｍ、ｐＨ７。 ＳＡ−ＸＬ、ＸＬ６６５で標識したストレプトアビジン（Ａｌｌｏｐｈｙｃｏｃ
ｙａｎｉｎ、ＣＩＳ ｂｉｏ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ） コンディショニング緩衝液：リン酸塩０．１Ｍ、ｐＨ７ ＴＲ−ＦＲＥＴ緩衝液：５０ｍＭ ＴＲＩＳ、１００ｎＭ ＫＦ、０．１％ＢＳ
Ａ、ｐＨ８。
【０１５８】 ユーロピウムクリプタート濃度標準曲線を作成した。ビオチンで標識したユー
ロピウムクリプタート（ビオチン−Ｋ）を以下の表に示した様々な濃度に希釈し
た。次いで、５００ｎｌの異なる濃度のビオチン−Ｋをアッセイウェルに添加し
た。各濃度に対して３回繰り返した。器具の設定は、前のＦＲＥＴアッセイにつ
いての設定と同じであった。ユーロピウムクリプタート濃度の範囲を試験して、
ＦＲＥＴアッセイについての所望のビオチン−Ｋを決定した。ドナーシグナルの
平均標準偏差を表に示す。アクセプターシグナルは、バックグラウンドと比較し
て無視できた。ドナーシグナルは、ユーロピウムクリプタート濃度に対して線形
である。ビオチン−Ｋ濃度４００ｐｇ／ウェルをさらなるＴＲ−ＦＲＥＴアッセ
イに対して選択した。
【０１５９】 表：ビオチン−Ｋ濃度対ドナー発光シグナル
【０１６０】
【表１７】 ＴＲ−ＦＲＥＴシグナル： 次のアッセイにおいて、チャネルを５μｌのＴＲ−ＦＲＥＴ緩衝液で充填した
。次いで、５００ｎｌのビオチン−Ｋをアッセイウェルに添加した後、異なる濃
度のＳＡ−ＸＬをアッセイウェルに５００ｎｌ添加した。各濃度点に対して６回
繰り返した。このシグナルを、ＬＪＬ ＢｉｏＳｙｓｔｅｍｓで製造されたＨＴ
Ｓ Ａｎａｌｙｓｔを使用して検出した。ＳＡ−ＸＬ６６５濃度が増加するにつ
れてより多くのビオチン−Ｋの結合が生じ、エネルギー移動の増加を生じた。そ
れ故に、アクセプター濃度が増加すると共にドナー発光が減少した（エネルギー
移動が生じたことを示す）が、アクセプター発光は、エネルギーが保持されるこ
とから増加した。利用可能なビオチン−Ｋによって制限されるため、より高濃度
においてエネルギー移動は横ばいとなった。
【０１６１】 表：アクセプター濃度対ＦＲＥＴシグナル
【０１６２】
【表１８】 次のアッセイは蛍光偏光アッセイであった。
【０１６３】 蛍光偏光（ＦＰ）は、平衡時において均一な環境で分子相互作用をモニターす
るために使用される技術である。ＦＰは、分子が正確な波長の平面偏光光で励起
される場合、それが特徴的な発光寿命（典型的には数ナノ秒である）後に同じ平
面に蛍光を発するという理論に基づく。この時間の間、この分子は励起のもとの
平面に対してランダムに回転（ｔｕｍｂｌｅ）する。この分子が蛍光寿命に対し
て急速に回転する場合、蛍光は脱偏光される。しかし、この分子が蛍光寿命に対
して遅く回転する場合、観察される蛍光は有意に偏光されたままである。一般的
に、分子の回転速度は一定した温度および粘度においてその分子体積に直接に比
例する。小さな分子は迅速に回転するが、大きな分子は遅く回転する。小さな蛍
光分子が大きな分子に結合される場合、遅く回転する。それ故に、蛍光偏光の程
度を測定することによって、ある部位での結合に対する結合平衡および競合が決
定され得る。以下の試薬およびプロトコルを採用する。
【０１６４】 試薬： ＰＴＫ検出混合物（リン酸緩衝生理食塩水（ｐＨ７．４）中の、抗ホスホチロ
シン抗体、蛍光ホスホペプチドトレーサー、ＮＰ４０、アジ化ナトリウム） ＰＴＫ競合物（ＤＥＰＣ処理した水中の１００μＭホスホペプチド） ＰＴＫ標準曲線希釈緩衝液（リン酸緩衝生理食塩水（ｐＨ７．４）） プロトコル： 競合物を同じ緩衝液中で、以下の濃度に希釈した：１００μＭ、１０μＭ、１
μＭ、０．１μＭ、および０．０５μＭ。１μｌの検出混合物をアッセイウェル
に添加した後、このリザーバに３．２μｌの検出混合物を添加した。５００ｎｌ
の競合物溶液をアッセイウェルに添加した。各濃度点に対して６回繰り返した。
このアッセイ混合物を室温で５分間インキュベートし、ＬＪＬ ＢｉｏＳｙｓｔ
ｅｍｓのＨＴＳ Ａｎａｌｙｓｔ マイクロプレートリーダーを使用して偏光を
測定した。この結果を以下に示す。蛍光偏光の程度は、
【０１６５】
【化１】 と示され得、ここでｓは励起の同一平面からのシグナルであり、一方Ｐは励起の
平面に対して垂直な平面からのシグナルである。蛍光偏光の程度は０〜１０００
の範囲内で変化し、高い値は高度な偏光を示す。表に示されるように、蛍光トレ
ーサーで標識した小さなホスホペプチド（Ｆ１−ホスホペプチドトレーサー）が
より大きなホスホチロシン抗体に結合する場合、偏光シグナルは高い。ホスホチ
ロシン抗体の同一の結合部位に対して競合する標識していないホスホペプチドの
濃度が増加するにつれて、ますます多くのＦ１−ホスホペプチドトレーサーが溶
液中で非結合かつ遊離のままであり、そのシグナルは脱偏光した。競合のＩＣ50 を、文献に報告される０．４−０．６μＭ値に一致して約０．５μＭと決定した
。
【０１６６】 表：競合剤濃度対偏光シグナル
【０１６７】
【表１９】 次の研究のアッセイをアッセイウェル内で行い、ここでこのアッセイウェル内
の溶液をさらなる処理のためのキャピラリー動電システムに移し得る。図１４は
、キャピラリー電気泳動カード、すなわちＣＥカードのレイアウトを示す。この
図に示され得るように、ＣＥ＾２カードは３つの異なるパターンを有する。各パ
ターンは２つの部分からなる；蒸発制御アッセイシステムおよび注入／分離キャ
ピラリー電気泳動システム。
【０１６８】 このデバイスをスティック模式図として示し、ここでは、線の末端にある、チ
ャネルパターンを描写するリザーバは示していない。例えば、チャネルおよびリ
ザーバを示すための図７Ａを参照のこと。デバイスａ４００はキャピラリーチャ
ンネルａ４０２を有し、これはこの末端にリザーバ、図１５に描写されるような
ａ５０２およびａ５０４を備え、交叉点ａ４０４、図１５に示したａ５０６にア
ッセイウェルを備える。サイドチャネルは、分析チャネルａ４０８および排出チ
ャネルａ４１０を備えるキャピラリー動電システムを有するキャピラリーａ４０
２と接続する。デバイスａ４１２は、排出チャネルからオフセットしたサイドチ
ャネルａ４０６を有するという点でデバイスａ４００と異なり、その結果、分析
チャネルａ４０８に沿ったサイドチャネルａ４０６と排出チャネルａ４１０との
間に領域が存在し、これは、分析チャネルａ４０８内で検出されるアッセイ組成
物のスラグのサイズを規定するように作用する。デバイスａ４２０は、サイドチ
ャネルａ４０６に沿って液圧ヘッド制御チャネルａ４２２およびａ４２４を有す
るという点でデバイスａ４００と異なり、アッセイシステム内での長期のインキ
ュベーションの間の液圧ヘッドのより優れた制御を提供する。図１５において、
デバイスａ５００は、アッセイシステムキャピラリーチャネルａ５０８がサイド
チャネルａ４０６に接続されるデバイスａ４００と類似する。交叉点ａ５１２は
、分析チャネル内へのアッセイ組成物の注入のためのインジェクターまたは注入
部位として作用する。ＨＶ1-4は、交叉点ａ５１２への輸送および分析チャネル
ａ５１４への注入のために、アッセイウェルａ５０６からキャピラリー動電シス
テムへの組成物の移行の間の電極の電圧を意味する。
【０１６９】 このアッセイウェルシステムは、チャネルの中央に２つの緩衝液リザーバ（直
径２ｍｍ）および蒸発制御ウェル（直径１ｍｍ）を有するワイドチャネル（幅４
５０μｍおよび深さ５０μｍ）を組み込んでいる。注入／分離部分であるＣＥ＾
２デバイスの第２の部分は、幅１２０μｍおよび深さ５０μｍの寸法を有する注
入および分離チャネルからなる。この注入チャネルは、蒸発制御ウェルに直接に
接続される。図１５に示されるように、幾つかのパターンはオフセットを有さず
（単純な交叉）、そして他方は２５０μｍのオフセットを有する（二重Ｔインジ
ェクター）。第３のパターンは、長期のインキュベーションが要求される場合、
チャネルマニホルド内に液圧流を制御する目的でさらに２つのサイドチャネルを
有する。このチャネルはカード上にフィルム（血漿処理したＲｏｈｍまたはＭＴ
４０）を積層することによって閉じられる。
【０１７０】 実験的手順は以下の通りであった：アッセイウェルをテープによりカバーする
。５μｌの緩衝液をリザーバに添加した。５００ｎｌのフルオレセインまたはア
ッセイ混合物をアッセイウェルにピペットで入れた。アルカリホスファターゼア
ッセイのために、インヒビターの存在下または非存在下において、酵素および基
質をチューブ内に混合し、次いで５００ｎｌのアッセイ混合物をアッセイウェル
にピペットで入れた。インジェクターから７ｍｍの距離をおいて検出を行った。
核測定に対する特定の条件を図と共に示す。
【０１７１】 以下の表はこれらのアッセイに対する電圧配列を示す。
【０１７２】
【表２０】 アッセイウェル内でのシグナルの維持の分析を実施するために、５００ｎｌの
フルオレセインをアッセイウェルに添加し、そしてカード全体を７５分間９６ウ
ェルプレートでカバーした。次いで、このフルオレセインを交叉点に移し、さら
に１５分間継続的に注入しそして分離した。これらの反復注入に対して７〜１３
％のＣＶが得られた。図１６は、カードを使用したフルオロセインに対する較正
曲線を示す。見られ得るように、２５０−１００ｎＭの濃度範囲において線形較
正曲線が得られた。
【０１７３】 図１７は、異なるインキュベーション時間に対するアルカリホスファターゼ活
性を例示する。電気泳動図に示されるように、２つの生成物ピーク（第１のピー
クはフルオレセインモノホスフェートであり、第２のピークはフルオレセインで
ある）は、互いに十分に分離されている。さらに、より長いインキュベーション
時間の使用により、ＦＤＰ（基質としてのフルオレセインジホスフェート）から
ＦＭＰ（フルオレセインモノフォスフェート）へそして最終的にフルオロセイン
へのより多くの転化を生じる。図１８は、カードを使用したアルカリホスファタ
ーゼについての線形較正曲線を示す。阻害研究のために、アルカリホスファター
ゼに対する非蛍光基質であり、そして酵素に対する蛍光基質であるＦＤＰと競合
するＰＮＰＰを、多数の異なる濃度でアッセイ混合物に添加した。図１９は、１
．３ｍＵ／ｍｌのアルカリホスファターゼ、３．３３μＭのＦＤＰ、および図に
示すような異なる濃度のＰＮＰＰを含有する異なるアッセイ混合物と異なる電気
泳動図を示す。見られ得るように、ＰＮＰＰの濃度の増加は、ＦＤＰアルカリホ
スフェート活性の減少を生じる。図２０は、ＰＮＰＰ濃度に対する線形較正曲線
を示す。
【０１７４】 以下の実施例は、チトクロームＰ４５０酵素反応に対する対象のデバイスおよ
び方法を例示する。
【０１７５】 試薬： ＲＥＣＯ Ｓｙｓｔｅｍ ＣＹＰ３Ａ４ 精製した組換えヒト（Ｐａｎｖｅｒａ カタログ番号２３０５）。 ＲＥＣＯ Ｓｙｓｔｅｍ ＣＹＰ１Ａ２ 精製した組換えヒト（Ｐａｎｖｅｒａ カタログ番号２３０４）。 ＲＥＣＯ Ｓｙｓｔｅｍ ＣＹＰ２Ｃ９ 精製した組換えヒト（Ｐａｎｖｅｒａ カタログ番号２３６２）。 ７−ベンジルオキシキノリン（ＢＱ）（Ｇｅｎｔｅｓｔカタログ番号Ｂ７２０）
。 ３−シアノ−７−エトキシクマリン（ＣＥＣ）（Ｇｅｎｔｅｓｔカタログ番号Ｕ
Ｃ−４５５）、１Ａ２に対する基質。 ７−メトキシ−４−（トリフルオロメチル）−クマリン（ＭＦＣ）（Ｇｅｎｔｅ
ｓｔカタログ番号Ｂ７４０） アセトニトリル。 Ｂ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェート。還元型（ＮＡＤＰＨ
）（Ｓｉｇｍａカタログ番号２０１−３）。 Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｆ６８（Ｓｉｇｍａカタログ番号Ｐ１３００）。
【０１７６】 カード： 黒ポリスチレンから成形され、そして血漿処理したＬＣＦ３００１フィルムを用
いて超音波で溶接したカード（各ユニットは、２つのリザーバ、中心ウェルおよ
びリザーバとウェルを接続するチャネルを備えた。ミクロ構造の構成については
図１を参照のこと）を採用した。共通チャネル上に２つの蒸発制御ウェルを有す
る単一パターンであって、蒸発制御ウェル間のチャネルの中心にアッセイウェル
を備える、パターンを使用した。このパターンは、直径が１ｍｍで、底部が０．
９ｍｍに先細となっているアッセイウェルを有する。リザーバは、直径が２ｍｍ
で、１．９ｍｍに先細となっている。
【０１７７】 プロトコル： この試薬溶液を以下のように調製した。
【０１７８】 ７−エトキシ−３−シアノクマリン（ＣＥＣ）を溶解し、２０ｍＭとする。
【０１７９】 ８．６１ｍｇの７−エトキシ−３−シアノクマリンを２．０ｍＬのアセトニト
リルに添加する。反転して溶解する。−２０℃で保存する。
【０１８０】 ７−メトキシ−４−トリフルオロメチルクマリン（ＭＦＣ）を溶解し、２５ｍ
Ｍとする。
【０１８１】 １２．２１ｍｇの７−メトキシ−４−トリフルオロメチルクマリンを２．０ｍ
Ｌのアセトニトリルに添加する。反転して溶解する。−２０℃で保存する。
【０１８２】 ベンジルオキシキノリン（ＢＱ）を溶解し、２０ｍＭとする。
【０１８３】 ４．７０６ｍｇのベンジルオキシキノリンを１．０ｍＬのアセトニトリルに添
加する。反転して混合する。−２０℃で保存する。
【０１８４】 ＮＡＤＰＨを溶解し、１０ｍＭとする。
【０１８５】 Ｂ−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドホスフェート、２．８７ｍｇのＮ
ＡＤＰＨを３４４μｌの脱イオン水に添加する。反転して溶解する。−２０℃で
保存する。
【０１８６】 フラフィリン２．５ｍＭ。
【０１８７】 １．３ｍｇのフラフィリンを２．０ｍＬのアセトニトリルに添加する。反転し
て溶解する 注意：溶液は、−２０℃の保存の際に沈殿が生ずるが、５％Ｐｌｕ
ｒｏｎｉｃＦ６８の温水中で超音波処理すれば再溶解する。
【０１８８】 ５．０ｇｍのＰｌｕｒｏｎｉｃＦ６８を添加し、脱イオン水で１００ｍＬにす
る。撹拌して溶解する。
【０１８９】 実施例：チトクロムＰ４５０ １Ａ２酵素アッセイ Ａ．Ｃｙｐ４５０ １Ａ２酵素活性： 手順： １．Ｃｙｐ４５０ １Ａ２酵素に対する２０ｍＭのＣＥＣ基質を調製。 ２．水で新鮮な１０ｍＭ ＮＡＤＰＨ溶液を調製。 ３．チャネルを充填するために使用される緩衝液混合物を調製。
【０１９０】 ２０μｌ 水 ２０μｌ ５％ ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ６８ ２０μｌ ５Ｘ ＣＹＰ３Ａ４緩衝液 ２０μｌ ２０ｍＭ ＣＥＣ ２０μｌ １０ｍＭ ＮＡＤＰＨ １００μｌ 総容量（１０の反応に対して十分） ４．ホルダーにカードを設置する。 ５．５μｌの緩衝液混合物をチャネルの両方のサイドウェルに添加する。この溶
液がＰｌｕｒｏｎｉｃＦ６８を含有するため、中央のアッセイ混合物がウェルの
上部に上昇する。 ６．３００ｎｌの様々な濃度のＣＹＰ４５０ １Ａ２酵素をアッセイ（中央）ウ
ェルに添加する。 ７．９６ウェルプレートカバーで被覆して、３５分間３７℃でインキュベートす
る。 ８．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｍａｘプレートリーダーを使用し
てＲＦＵ読み取りを行う。ｆ−ｍａｘ設定：フィルター対３９０／４６０；間隔
２０ミリ秒；速度１０。
【０１９１】 結果： 表 ＣＹＰ４５０ １Ａ２酵素濃度対反応シグナル
【０１９２】
【表２１】 蛍光シグナルはＣＹＰ４５０ １Ａ２酵素濃度の増加と共に直線的に増加した
。
【０１９３】 Ｂ：ＣＹＰ４５０ １Ａ２アッセイにおける阻害： プロトコル： １．１Ａ２に対する５００μＭのＣＥＣ基質を調製する。 ２．水で新鮮な１０ｍＭ ＮＡＤＰＨ溶液を調製する。 ３．２５００、１２５０、２５０、１２５、２５、１２．５、２．５、０μＭの
濃度のフラフィリンの連続希釈物を調製する。 ４．フラフィリンの各希釈物に対して以下の緩衝液混合物を調製する： 水 １４．８５μｌ ５％ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ６８ ９μｌ ５００μＭ ＣＥＣ ０．９μｌ ＣＹＰ１Ａ２緩衝液（５×） ９μｌ １０ｍＭ ＮＡＤＰＨ １１．２５μｌ フラフィリン（０〜２．５ｍＭ） １．８μｌ 総容量 ４５μｌ（４つの反応に対して十分
） ５．ホルダーにカードを設置する。 ６．５μｌの緩衝液混合物をチャネルの両方のサイドウェルに添加する。この溶
液がＰｌｕｒｏｎｉｃＦ６８を含有するため、中央のアッセイ混合物がウェルの
上部に上昇する。ＣＹＰ１Ａ２酵素を水で２：１に希釈する。 ７．３００ｎｌの希釈した酵素をアッセイ（中央）ウェルに添加する。 ８．９６ウェルプレートカバーで被覆する。 ９．３５分間３７℃でインキュベートする。 １０．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｍａｘプレートリーダーを使用
してＲＦＵ読み取りを行う。ｆ−ｍａｘ設定：フィルター対３９０／４６０；間
隔２０ミリ秒；速度１０。 結果： 表 阻害のパーセンテージ対インヒビター濃度
【０１９４】
【表２２】 上記の結果から、本デバイスおよび方法は、小容量の十分な操作および化学反
応、結合事象、酵素反応などのような広範な様々な事象の測定を提供することが
明らかである。本発明は様々なプロトコルにおいて大きな融通性を有し、これは
異なるプロトコルを可能にする単一のデバイスと共に採用され得る。さらに、本
デバイスは、マイクロタイターウェルプレートのような他のデバイスと組み合わ
され得、ここで本デバイスはウェルと共に登録され得、その結果、サンプルが容
易に追跡され得、関与する化合物について結果が信頼をもって記録され得る。
【０１９５】 本明細書中で引用される各文献、引用文献または特許出願は、この引用が本明
細書の本文に逐語的に記載されるように、参考として援用される。
【０１９６】 上記発明は例示によって幾らか詳細に記載され、理解を明確にするための目的
で実施例が記載されるが、添付の特許請求の範囲の趣旨または範囲から逸脱する
ことなく特定の変化および改変がそれらになされ得ることが、本発明の教示の点
から当業者に容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に従う微小流体デバイスの断片透視図である。
【図２】 図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、本発明の微小流体デバイスのユニットの模式
的断面図である。これは、そのデバイスを使用するプロセスにおける種々の段階
における２つのチャネルおよび中央チャンバを有する。
【図３】 図３は、マニホルドによって供給された液体を有する複数のユニットを備える
デバイスの模式的平面図である。
【図４】 図４は、プラットフォームによって結合される２つのチャネルブロックを有す
る微小流体デバイスの別の実施態様の断片透視図である。
【図５】 図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、使用において異なる段階で２つのチャネルを
使用する、本発明に従うデバイスの模式的透視図である。
【図６】 図６は、本発明に従うデバイスの模式的平面図である。ここで、図６Ｂは、Ｂ
−Ｂ線に沿った断面図であり、そして図６Ｃは、Ｃ−Ｃ線に沿った断面図である
。
【図７】 図７Ａは、本発明に従うネットワークの模式的平面図である。図７Ｂは、図７
Ａのネットワークの一部に対応するデバイスの断面図である。
【図８】 図８Ａは、本発明に従うネットワークの模式的平面図である。図８Ｂは、図７
Ａのネットワークの一部に対応するデバイスの断面図である。
【図９】 図９は、一列のデバイスユニットに沿って共通チャネルを有する、本発明に従
うデバイスユニットのアセンブリの模式的平面図である。
【図１０】 図１０は、共通アッセイウェルチャネルおよび共有されるリザーバを有するデ
バイスユニットのアセンブリの模式的平面図である。
【図１１】 図１１は、複数のユニットを有するデバイスのアセンブリの模式的平面図であ
る。各々のユニットは、共通のリザーバを共有するアッセイウェルを複数有し、
ここで、アッセイウェルを９６ウェルマイクロタイタープレートフットプリント
上に有する。
【図１２】 図１２は、そのユニットの一つの組立分解図を伴う、動電システムに結合され
たアッセイシステムの組合せを含む個々のユニットの模式的平面図である。
【図１３】 図１３は、そのユニットの一つの組立分解図を伴う、アッセイシステムおよび
動電システムの組合せの別の実施態様の模式的平面図である。
【図１４】 図１４は、アッセイシステムおよび動電システムの組合せについてのチャネル
の３つの異なる構成を有するカードの模式的平面図である。
【図１５】 図１５は、電極の部位および検出部位を示す単一ユニットの模式的平面図であ
る。
【図１６】 図１６は、本発明のデバイスにおけるフルオレセインについての較正曲線であ
る。
【図１７】 図１７は、異なる時点でとられたアルカリホスファターゼアッセイの一連の電
気泳動図である。
【図１８】 図１８は、アルカリホスファターゼ濃度の変動の効果の較正曲線である。
【図１９】 図１９は、異なる濃度のインヒビターを用いたアルカリホスファターゼアッセ
イの一連の電気泳動図である。
【図２０】 図２０は、図１９に示すデータを用いたアルカリホスファターゼアッセイの較
正曲線である。
【図２１】 図２１は、１ｍｍのアッセイウェルにおけるアルカリホスファターゼ反応から
の蛍光を示すイメージ図である。各イメージを、時間＝０から時間＝６７分まで
１分間隔で撮る。蛍光シグナルは、反応が進行するにつれ増加した。さらに、理
解されるように、殆どの蛍光は、蛍光基の有意な拡散を伴わずにそのアッセイウ
ェルに濃縮される。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｚ ４Ｇ０７５ Ｃ１２Ｑ 1/00 Ｃ１２Ｑ 1/00 Ｚ Ｇ０１Ｎ 27/447 Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ 37/00 １０１ 27/26 ３３１Ｅ (31)優先権主張番号 ０９／４７０，６７７ (32)優先日 平成11年12月23日(1999．12．23) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (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，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ギボンズ， イアン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94028， ポートラ バレー， ラ メサ ドライ ブ 831 (72)発明者 ブーン， トラビス アメリカ合衆国 カリフォルニア 94611， オークランド， モンタ ビスタ アベ ニュー ナンバー305 300 (72)発明者 シャオ， ビビアン アメリカ合衆国 カリフォルニア 95131， サン ノゼ， オヤマ ドライブ 1556 (72)発明者 ビョーンソン， トーリーフ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95020， ギルロイ， ダニエル コート 7030 (72)発明者 フーパー， ハーバート アメリカ合衆国 カリフォルニア 94002， ベルモント， コビントン ストリート 823 Ｆターム(参考） 2G058 CA01 DA07 GA01 4B029 AA07 BB16 CC01 FA13 4B063 QA01 QQ21 QR01 QR57 QS16 QS26 QS36 QX02 4D054 FA01 4G057 AB38 AD01 4G075 AA13 AA39 BB02 CA02 CA12 DA02 EC21 EC30 FA02 FB12

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 揮発性の溶媒を用いた小容量での操作を行う方法であって、
    該方法は以下の工程： 雰囲気に曝露され、そして蒸発作用に供される該揮発性溶媒を含む液体ゾーン
    に対して、該操作のための成分を添加する工程であって、該液体ゾーンがキャピ
    ラリーチャネルにおける補充媒体と接触されることによって、該操作の間、該溶
    媒が蒸発作用を受け、そして該キャピラリーチャネルからの該補充媒体によって
    該溶媒が補充される、工程、 を包含する、方法。
  2. 【請求項２】 前記キャピラリ−が前記補充媒体のリザーバに接続されてい
    る、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記液体ゾーンが、前記キャピラリーチャネルの壁を通じて
    ウェルに存在し、任意に、該ウェルの該壁の少なくとも一部が非湿潤性であり、
    そして該キャピラリーチャネルが２つのリザーバと接続されている、請求項１に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記液体ゾーンが、前記キャピラリーチャネルの末端から圧
    搾される、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記キャピラリ−が少なくとも部分的に親水性である、請求
    項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記液体ゾーン中の液体の総容量が約５μｌ以下である、請
    求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記操作の後、前記液体ゾーンの少なくとも１つの成分がキ
    ャピラリーチャネルを通じて動電システムに移動される、請求項１に記載の方法
    。
  8. 【請求項８】 前記操作が酵素アッセイである、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記操作がリガンド−レセプター結合アッセイである。請求
    項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記操作がレポーター遺伝子アッセイである、請求項１に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 小容量で測定を行うための方法であって、該測定が、少な
    くとも２つの存在物の間の相互作用を包含し、該方法は、以下の工程： 雰囲気に曝露され、そして蒸発作用に供される液体を含む液体ゾーンに対して
    、該少なくとも２つの存在物の少なくとも一部を添加する工程であって、該液体
    ゾーンが、キャピラリーチャネルにおける補充媒体と接触し、そして、実質的に
    固定されたメニスカス位置を有し、ここで、該液体ゾーンが、該測定のために必
    要な任意の残りの存在物を含むか、またはそのようなさらなる存在物が該液体ゾ
    ーンに添加される、工程；ならびに 該液体ゾーンにおける該少なくとも２つの存在物の該相互作用を検出する工程
    、 を包含する、方法。
  12. 【請求項１２】 前記少なくとも２つの存在物が、酵素、検出可能な産物を
    生成し得る酵素基質、および該酵素の活性に対する効果について試験される化合
    物を包含する、請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも２つの存在物が、リガンド、リガンドレセ
    プターおよび該リガンドの該リガンドレセプターへの結合に対する効果について
    試験される化合物を包含する、請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記液体ゾーンが、少なくとも部分的にキャピラリ−の壁
    を通じてウェル中に存在し、前記キャピラリ−チャネルが、水平であり、そして
    ２つのリザーバの間で、該ウェルと該２つのリザーバとを接続する、請求項１１
    に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記化合物が、非水性溶媒中でリザーバに添加され、そし
    て該リザーバと該キャピラリーチャネルとの間に均質に分配される、請求項１１
    に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記ゾーンが、約２ｍｍ未満の直径を有するウェル中に少
    なくとも部分的に存在し、そして該キャピラリーが、該ウェルの約半分未満の断
    面積を有する、請求項１１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記ゾーンが、約５００ｎｌ未満であり、そして前記添加
    する工程が、約３００ｎｌ未満の添加を包含する、請求項１１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 小容量において測定を行うための方法であって、該測定が
    少なくとも２つの存在物の間の相互作用を包含し、該方法は以下の工程： 雰囲気に曝露され、そして蒸発作用に供される液体を含むウェル中の液体ゾー
    ンに対して、該少なくとも２つの存在物の少なくとも一部および任意に該測定に
    必要なさらなる存在物を添加する工程であって、該ウェルがキャピラリーチャネ
    ル中の補充媒体と液体交換関係にあり、そして該ウェル中の該液体が該測定中に
    実質的に固定されたメニスカス位置を有し、ここで、該液体が、該測定のために
    必要な任意の残りの存在物を含む、工程；ならびに 該液体ゾーンにおける該少なくとも２つの存在物の該相互作用を検出する工程
    、 を包含する、方法。
  19. 【請求項１９】 小容量において測定を行うための方法であって、該測定が
    、少なくとも２つの存在物の間の相互作用を包含し、該方法は以下の工程： ２つのキャピラリーチャネルにおける補充液体と接触する、封入されていない
    架橋を形成する該２つのキャピラリ−チャネルの末端の間の雰囲気に曝露される
    液体ゾーンに対して、該少なくとも２つの存在物の少なくとも一部および該測定
    のために必要な任意のさらなる存在物を添加する工程であって、ここで、該ゾー
    ンにおける液体が蒸発作用に供され、そして該液体ゾーンが、該操作に必要な任
    意の残りの存在物を包含する、工程； 充分な時間の間該容量をインキュベートさせて該相互作用を発生させる工程；
    および 該液体ゾーンにおける該少なくとも２つの存在物の相互作用を検出する工程、
    を包含する、方法。
  20. 【請求項２０】 微小流体デバイスであって、以下： リザーバ、キャピラリーチャネルおよびウェルを備える微小構造を複数備える
    固体基材であって、該ウェルの各々は、キャピラリーチャネルによって少なくと
    も１つのリザーバに接続され、ここで、該キャピラリーチャネルおよびリザーバ
    は、少なくとも部分的に湿潤性であり、そして該ウェルは、該リザーバの断面積
    よりも広くなく、そして該キャピラリーチャネルの断面積よりも広い断面積を有
    する、固体基材、 を備える、微小流体デバイス。
  21. 【請求項２１】 前記基材がプラスチックからなる、請求項２０に記載の微
    小流体デバイス。
  22. 【請求項２２】 前記微小流体デバイスが、前記チャネルおよびリザーバを
    有する基材、ならびに該チャネルを封入しそして前記ウェルを含むカバーを備え
    、該カバーが該チャネルに対して湿潤性の表面を含み、該湿潤性の微小構造が、
    水溶液によって湿らされる、請求項２０に記載の微小デバイス。
  23. 【請求項２３】 さらに、前記ウェルと流体連結にある動電システムキャピ
    ラリーチャネルを備える、請求項２０に記載の微小デバイス。
  24. 【請求項２４】 微小流体デバイスであって、以下： リザーバ、キャピラリーチャネルおよびウェルを備える微小構造を複数備える
    固体基材であって、該リザーバの少なくとも一部は、共通のマニホルドに接続さ
    れ、該ウェルの各々は、該ウェルを少なくとも１つのリザーバに連結する該キャ
    ピラリーチャネルに接続され、、ここで、該キャピラリーチャネルおよびリザー
    バは、少なくとも部分的に湿潤性であり、そして該ウェルは、該リザーバの断面
    積よりも広くなく、そして該キャピラリーチャネルの断面積よりも狭くない断面
    積を有する、固体基材、 を備える、微小流体デバイス。
  25. 【請求項２５】 前記チャネルが、前記ウェルよりも少なくとも１．２倍大
    きな断面の、１〜２つのリザーバに接続されている、請求項２４に記載の微小流
    体デバイス。
  26. 【請求項２６】 さらに、電気泳動システムを備え、該電気泳動システムは
    、該電気泳動システムの一部として前記ウェルを備え、ここで、電極を受けるた
    めの前記電気泳動システムのチャネルの末端にリザーバを有する、請求項２４に
    記載の微小流体デバイス。
  27. 【請求項２７】 前記微小流体デバイスが、複数のウェルに接続された中央
    のリザーバを備える、請求項２４に記載の微小流体デバイス。
  28. 【請求項２８】 微小流体デバイスであって、以下： ２つの対向するキャピラリーチャネルであって、ここで、該キャピラリーチャ
    ネルが対面する開口部および該開口部の間の開口空間を有し、各チャネルはリザ
    ーバに接続されている、キャピラリーチャネル；ならびに 該キャピラリーチャネルから該キャピラリーチャネルの間の空間へと液体を移
    動させるための手段、 を備える、微小流体デバイス。
  29. 【請求項２９】 さらに、前記キャピラリーチャネルの間の、該キャピラリ
    ーチャネルと流体連絡するプラットフォームを備える、請求項２８に記載の微小
    流体デバイス。
  30. 【請求項３０】 少なくとも一列の複数の、前記２つの対向するチャネルで
    あって、該チャネルの各々がリザーバに接続されている、チャネル；ならびに 該キャピラリーチャネルの各々から該キャピラリーチャネルの間の空間へと液
    体を移動させるための手段を有し、ここで、 該キャピラリーチャネルが少なくとも部分的に湿潤性であるが、該キャピラリ
    ーチャネルが、該リザーバの断面積よりも広くない断面積を有する、 請求項２８に記載の微小流体デバイス。
  31. 【請求項３１】 非湿潤性の境界によって部分的に制限される液体容量の小
    領域内に溶質を制限してメニスカスを形成するための方法であって、ここで、該
    小領域と接触する該液体容量がキャピラリーチャネルに制限され、該方法は以下
    の工程： 該小領域からの液体が蒸発し、そして該キャピラリーからの液体が該小領域に
    流れる間に該溶質を該小領域に添加して、該メニスカスおよび該溶質を、該小領
    域に維持する工程、 を包含する、方法。
  32. 【請求項３２】 前記溶質が、溶液として添加され、ここで、前記メニスカ
    スは、前記添加する工程の後に前記非湿潤性の境界に対して平衡化する、請求項
    ３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 測定の条件下で蒸発作用に供される媒体中で、第二の存在
    物への第一の存在物の結合が、検出可能なシグナルにおける変化を生ずる測定を
    行うための方法であって、該方法は以下の工程： 約３００ｎｌを超えない容量中で、ゾーン内の液体に該測定のための成分を添
    加して、キャピラリーチャネル中で該液体と液体交換で約５００ｎｌを超えない
    反応混合物を形成する工程であって、該測定に必要な他の成分が該液体中に添加
    されるかまたは含まれる、工程であって、ここで、蒸発が該添加の間に生じる、
    工程； 該反応混合物を、充分な時間インキュベートして、結合を生じさせる工程；お
    よび 該反応混合物中の該検出可能なシグナルを検出する工程、 を包含する、方法。
  34. 【請求項３４】 前記第一の存在物および前記第二の存在物が、酵素および
    候補化合物である、請求項３３に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記第一の存在物および第二の存在物が、タンパク質およ
    び候補化合物である、請求項３３に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 微小流体デバイスであって、以下： リザーバ、キャピラリーチャネルおよびウェルを備える微小構造を複数備える
    固体基材であって、該ウェルの各々は、少なくとも１つのリザーバにキャピラリ
    ーチャネルによって接続され、ここで、該キャピラリーチャネルおよびリザーバ
    は少なくとも湿潤性であり、ここで、該ウェルは、該リザーバの断面積よりも広
    くなく、かつ該ウェルとの該キャピラリー界面の断面よりも狭くない断面積を有
    し、そして該キャピラリーと液体交換関係にあり、キャピラリー動電システムに
    該ウェルを接続する側方チャネルが、該側方チャネルに接続される分析チャネル
    を含み、そしてその末端にリザーバを有する、固体基材、 を備える、微小流体デバイス。
  37. 【請求項３７】 微小流体デバイスであって、以下： 固体基材であって、約５μｌ未満の容量を有する２つのリザーバを接続するチ
    ャネルおよび該チャネルを封入し、そして該リザーバのための開口部を有するカ
    バープレートならびに該チャネルに液体接続される該リザーバの間のウェルを備
    える、固体基材； 該チャネルよりも広くない断面積を有する該ウェル；および 該チャネル上に親水性表面を有する該カバープレート、 を備える、微小流体デバイス。
  38. 【請求項３８】 前記固体基材が、疎水性である、請求項３７に記載の微小
    流体デバイス。
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