JP2003525737A - 合成、分析または輸送プロセスを実行するための装置および方法 - Google Patents

合成、分析または輸送プロセスを実行するための装置および方法

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クノール，マインハルト
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、プロセス流体を用いて、合成、分析または輸送プロセスを実行するための装置および方法に関する。この種の装置および方法は、結合化学、ｉｎ‐ｓｉｔｕ合成、パラレル合成、固相合成の分野、またはアレイの製造の分野、特に、ＤＮＡ合成、例えば、ＤＮＡチップのようなＤＮＡ分析の分野、ならびにペプチド化学、製剤活性物質スクリーニング、高スループットスクリーニング（ＨＴＳ）、ファーマコゲノミクスおよびそれに類するものの分野において使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセス流体を用いて合成、分析または輸送プロセスを実行するため
の装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置および方法は、組み合わせ化学、ｉｎ‐ｓｉｔｕ合成、パラレル合
成、固相合成、またはアレイの製造の分野、とりわけ、ＤＮＡ合成、例えば、Ｄ
ＮＡチップのようなＤＮＡ分析の分野、ならびにペプチド化学、製剤活性物質ス
クリーニング、高スループットスクリーニング（ＨＴＳ）、ファーマゲノミクス
およびそれに類するものの分野において使用されている。従来技術によれば、例
えば、ＤＮＡアレイは、組み合わせ合成によって（列および行内において）固体
上に製造される。ＵＳ５，７００，６３７は、これを行うためのサポート材料中
におけるセルの生産、およびこのサポート材料におけるヌクレオチドからの分離
について記載している。多数の必要なオリゴヌクレオチドを製造するために、例
えば、リトグラフ法が用いられ、この方法によれば、１ｃｍ2 当たり４００個以
上の異なるオリゴヌクレオチドが結合せしめられ（ＵＳ５，７４４，３０５）、
あるいは１ｃｍ2 当たり１０００個以上の異なるオリゴヌクレオチドが結合せし
められる（ＵＳ５，４４５，９３４）。
【０００３】 さらには、従来技術によれば、オリゴヌクレオチドを備えたアレイを製造するた
めのスポット合成が知られており、この方法によれば、合成用の試薬がサポート
の明確な位置にピペットによって滴下される。洗浄およびアンブロッキング処理
が、サポートを対応する溶液中に浸漬することによって実行される。これは、例
えば、ベック‐ズィッキンガー，ゲー．外、「コンビナトリッシェ メトーデン イン ヒェミン ウント ビオロギー」，シュペクトルム アカデミッシャー フェアラーク，ハイデルベルク，１９９９年，第５３頁には、サポートとして
のセルロースペーパーシートに関して開示されている。
【０００４】 さらに、文献ＵＳ５，５６１，６４６およびＵＳ５，８８５，８３７には、試薬
を供給するためのスロットまたはチャネルを備えた可動ブロックを用いてオリゴ
ヌクレオチドを備えたアレイを製造することが記載されている。
【０００５】 しかしながら、このような従来技術は、重大な欠点を有している。ｉｎ‐ｓｉｔ
ｕ合成においては、多数の個々の合成のために試薬をセル内にピペットで滴下す
る必要があり、それ故、アレイの製造にかかるコストは、非常に膨大なものとな
る。リトグラフ法の場合にもまた、途方もなくコストがかかり、さらには、合成
のための試薬とリトグラフのために使用されるフォトレジスト材料との間にコン
パチビリティの問題が生じる。さらには、合成の後、アレイは、測定の目的のた
めに適当なフロースルーセル内に独立に嵌め込まれなければならず、これは、分
析アレイの製造におけるコストを増大させている。
【０００６】 スポット合成の場合には、合成のための微小液滴が基質に適用されるが、この場
合、蒸発の問題が生じる。洗浄およびアンブロッキング処理は、基質の全体を適
当な物質で満たすことによって行われるので、液滴を形成するための装置と種々
の溶液との間において、基質を繰り返し移すことが必要であり、この理由から基
質の調節が繰り返し必要となる。この場合、また、合成の後、アレイがフロース
ルーセル内に独立に嵌め込まれなければならない。
【０００７】 試薬を供給するためのチャネルを備えた可動ブロックを用いた合成の場合には、
ブロックおよび基質間のシールの問題、および調節の問題が生じる。この場合、
またアレイをフロースルーセル内に嵌め込むための引き続く処理が再び必要にな
る。
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、異なる化学的および生化学的プロセスが、単一の
フロースルー装置内において、簡単かつ自動的に実行され得るような、合成、分
析、または輸送プロセスを実行するための装置および方法を、自由に使用できる
ようにすることにある。この装置およびこれらの方法は、簡単な操作を可能とし
、また、コスト的に有利なものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１に記載の装置および請求項４１に記載の方法によって解決
される。本発明による装置および本発明による方法のより有利な実施形態が、従
属請求項のそれぞれに記載されている。
【００１０】 本発明は、少なくとも一つの接続手段を通じて外側から能動的または受動的にプ
ロセス流体（試薬またはサンプル）によって満たされる偏平な反応チャンバを備
えたミクロな流体のシステムを自由に使用可能とするものである。プロセス流体
は、別の接続手段を通じて外部に排出される。この流体システムは、制御流体（
例えば、ガス）が反応チャンバ内に導入される制御インターフェースを備えてい
る。この場合、制御流体ドメインが形成され、それによって、プロセス流体を反
応チャンバ内に完全にまたは部分的に輸送し、よって、隔室を形成することがで
きる。そして、この隔室においては、プロセス流体と、例えば、基質（固相）と
の間の相互作用は不可能となり、あるいは妨げられる。
【００１１】 このことは、制御流体ドメインがアレイの個々の領域、すなわち、制御流体ドメ
インが存在する位置以外の位置において、アドレス指定されることを意味してい
る。この場合、制御流体ドメインは、プロセス流体が交換されるときでさえも気
泡接着によってその予め決定された位置に留まっている。
【００１２】 例えば、制御流体ドメインはまた、プロセス流体を備えた特定のエリアを含むこ
とができ、よって、新たなプロセス流体が反応チャンバ内に導入されるとき、制
御流体をドメインによって形成される領域内において、すでに存在する閉じ込め
られたプロセス流体を新たに導入されたプロセス流体と交換することを妨げる。
【００１３】 制御流体によって、反応チャンバ内のプロセス流体（試薬、サンプル）の移し替
えがまた、移送作用（ポンプ作用）に基づいて実行され得る。したがって、本発
明によれば、簡単でかつ低コストの装置、および簡単でかつ自動的に実行され得
る方法を自由に使用することができ、それによって、同一の小型化された装置内
において、基質の合成および分析の両方が実行され、局所的に調節される。とり
わけ、ｍｌレンジの試薬およびサンプル体積に加えて、また、ｎｌ〜μｌレンジ
の微小体積が実現され得る。特に、如何なるピペットによる滴下作用も必要とな
らないし、如何なる高価なリトグラフ法も必要とされない。それ故、「チップ上
における実験（ｌａｂ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ）」の形態の汎用性ある技術を自由
に使用可能とするものである。
【００１４】 制御装置（制御インターフェース）は、好都合なことに、反応チャンバの側壁に
少なくとも一つの制御アパーチャを備えている。このアパーチャは、完全にまた
は部分的に制御流体を透過し得るものであり、例えば、アパーチャはガス透過メ
ンブレンによって閉じられている。そのとき、制御流体は、過剰な圧力によって
反応チャンバの予め規定された領域内に導入され、さらに、負圧によって再び反
応チャンバから取り除かれ得る。もし、制御アパーチャに負圧が適用され、反応
チャンバからの制御流体の吸引が引き起こされ、制御アパーチャが過剰な圧力が
適用される制御アパーチャのまわりに配置されるならば、これらの負圧領域に沿
って制御流体ドメインの範囲が、予め決定された領域内に制限される。
【００１５】 本発明による装置は、多数個の任意の形状の制御アパーチャを備えることができ
、これらのアパーチャは、例えば、アレイの形態で配置される。特定の制御アパ
ーチャの選択が、そのとき、構造を有するダイを制御流体を適用するための制御
インターフェース上に置くことによって実行される。その後、制御流体は、ダイ
によって形成される領域内に適用される。
【００１６】 あるいは、特定の制御アパーチャがまた、ブロッキング流体（例えば、流体、水
、アルコール、ＴＨＦ、またはそれに類するもの）を適用され、このブロッキン
グ流体は、制御流体の制御アパーチャを通じた如何なる浸透をも防止するもので
ある。こうして、制御流体に対する特定の制御アパーチャは、開放された状態ま
たはブロッキングされた状態に維持され得る。
【００１７】 ブロッキング流体は、好ましくは、マイクロドロップ法／インクジェット法によ
って、または電気的にアドレス可能なスクリーンシステムを介して、あるいはデ
ィスペンス法を介して、エレクトロスプレー法によって、またはスクリーンプリ
ンティングのようなプリンティング法によって、制御インターフェースに適用さ
れる。
【００１８】 もし、ブロッキング流体が容易に揮発するものであれば、ブロッキング流体が蒸
発した後、同一のまたは新たな制御のための構成が新たなアプリケーションによ
って実現される。これは、特に、マイクロドロップ法／インクジェット法、また
はエレクトロスプレー法によるブロッキング流体のアプリケーションに関して事
実である。もし、ブロッキング流体が極端な揮発性を有していなければ、この流
体は、例えば、ガス流を用いて制御インターフエースから吹き飛ばすことによっ
て除去される。さらに、制御インターフェース内に組み込まれた付加的なチャネ
ルを用いて、ブロッキング流体を取り出すことも可能である。しかしながら、制
御流体はまた、反応チャンバ内の電極によってガスの電気化学的発生を通じて反
応チャンバ内に導入される。選択された電極にのみ適用された電圧を伴った電極
の適当な配置によって、反応チャンバ内の選択された位置における制御流体およ
び制御流体ドメインの生成が、制御インターフエース上において可能となる。
【００１９】 反応チャンバの側壁は、好ましくは、反応チャンバを限定するような偏平な固体
からなっている。好ましくは、これらの側壁は、プラスチック材料、ガラス、セ
ラミック、およびそれに類するものからなっており、平坦で多孔質の、または構
造を有する表面を備えている。この形式の側壁はまた、反応インターフエースと
しても用いることができ、望まれた反応、例えば、合成反応がこの表面上におい
てなされる。あるいは、反応インターフェースはまた、側壁に適用され、または
反応チャンバ内に導入された粒子、ファブリック、マット、またはその他の材料
によって反応チャンバ内において実現される。
【００２０】 反応チャンバの側壁の一方、または両方は、分析インターフエースとして形成さ
れ得る。そして、平坦な固体が再びこのために適当なものとして使用される。こ
れは、例えば、従来技術による電気化学的センサ分析のためのサポートとして使
用されることができ、あるいは光学的な分析を実行するために光学的に透明に形
成され得る。
【００２１】 こうして、例えば、本発明による装置は、種々の分子（以下、分析分子と呼ぶ。
）の既に実行された選択的部位特異的合成によって標的分子を含む流体で満たさ
れ、個々の合成された分析分子の相互作用が調べられ得る。この目的のために、
例えば、蛍光によってマークを付された分子、または構造によってマークを付さ
れた分子、または例えば、異なるオリゴヌクレオチドのアレイ様の構造を伴った
すべての従来の検査フォーマットが適合している。
【００２２】 分析インターフェースおよび反応インターフェースは、この場合同一のものであ
り、分析分子、例えば、オリゴヌクレオチドのアレイ合成の間に、反応チャンバ
の側壁の一方は、反応インターフェースとして機能し、その後、標的分子を検出
し、分析のための分析インターフェースとして使用される。
【００２３】 本発明による装置は、数ｍｍ〜数ｃｍの範囲の横方向の寸法を有し得る。制御流
体ドメインによって形成される個々のアレイエレメントは、０．００１ｍｍ〜数
ｍｍのオーダーの大きさを有し得る。アレイエレメントの大きさは、制御流体ド
メインの大きさを調整することによって変化させることができる。この目的のた
めに、制御プレートは、数μｍ〜数ｍｍの厚さを有し、ガス透過メンブレンは、
数１００ｎｍ〜数１００μｍの厚さを有し、分析または反応インターフエースは
、数μｍ〜数ｎｍの厚さを有し、また、制御アパーチャは、数μｍ〜数ｍｍの直
径を有し得る。
【００２４】 制御インターフェースおよび分析インターフェースの間の反応チャンバの高さは
、数１０μｍ〜数ｍｍに設定され得る。
【００２５】 制御装置に対する材料としては、プラスチック材料、ガラス、セラミック、また
はガス透過メンブレンに局所的に適用れたシール層でさえもが適している。ガス
透過メンブレンとしては、シリコン、テフロン（登録商標）、およびそれに類す
るものが適している。分析インターフェースに関しては、ガラス、ポリカーボネ
ート、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステル、
およびそれに類するものが適している。反応インターフェースに関しては、ポリ
マー、合成樹脂、ポリカーボネート、ガラス、セラミック、およびそれに類する
ものが適している。制御流体としては、稀ガス元素、例えば、アルゴンまたは窒
素のようなガスが使用可能である。この場合、このガスは、プロセス流体（反応
流体）とコンパチブルであるように選択されているということが本質的である。
水、アルコール、ＴＨＦ、またはそれ以外の流体としての流体材料が、ブロッキ
ング流体として適している。
【００２６】 反応チャンバの側壁は偏平に形成され、例えば、異なる表面張力を有する異なる
材料から形成され、あるいは、制御流体ドメイン境界が、その後に生じる。これ
は、改善された制御流体ドメイン接着（気泡接着）に寄与し得る。それらは、小
型化され、あるいは小片形状、またはファイバー形状を有し得る。それらの表面
は、改良されて、例えば、化学的または生物学的コンポーネントまで固定し得る
。さらに、反応インターフェースとして粒子、マット、またはファブリックが適
しており、それらは、反応チャンバの側壁の一方に適用され、反応チャンバ内部
に導入される。
【００２７】 制御インターフェースおよび透過性メンブレンは、フロースルー装置の一部とし
て強固に相互接続され得る。あるいはまた、制御インターフェースが、システム
ユニットの一部として可動にされ、ガス透過メンブレン上に置かれるようにする
こともできる。制御アパーチャは、望まれた制御流体ドメインに応じて、丸みを
帯びた形状、または四角形形状、または円錐形形状、またはそれ以外の形状を有
し得る。
【００２８】 制御流体ドメインによって、すなわち、制御装置、例えば、制御アパーチャまた
は電極の配置によって、制御流体ドメインによって互いに分離され得るプロセス
エリアのｎ列ｍ行からなるアレイを製造することが可能となる。すなわち、例え
ば、１００×１００または１００００×１００００のプロセスエリアを有するア
レイが製造可能である。
【００２９】 本発明による装置は、射出成形、マイクロスタンピング、ＬＩＧＡ法によって、
またはフィルムラミネーションによって、または側壁の個々の層、制御インター
フェース、分析インターフェース、およびプロセスインターフェース、ガス透過
メンブレン、チャネルサポート、およびそれに類するものを接着またはラミネー
ションによって結合することによって、または一体形成することによって製造さ
れ得る。
【００３０】 本発明による装置および本発明による方法は、それ故、単一のフロースルー装置
内において合成および分析を行うべく、流体の操作、並びに化学的および生化学
的反応を実行することを可能とする。このフロースルー装置は、システムユニッ
トの助けによって作動される。システムユニットは、例えば、プロセス流体、制
御流体、ブロッキング流体、およびそれに類するものを装置に供給する。さらに
、装置は、制御装置、および／または例えば、光源または検出器のような分析の
ための装置を備え得る。
【００３１】 本発明による装置および方法は、単一のフロースルー装置を非常に多数個のエレ
メントを備えた比較的大きな表面のシステムに対するミクロ流体のシステムとし
て利用可能にするという長所を有している。このフロースルー装置はまた、安価
な単発使用の製品として製造され、適当なシステムユニットとともに使用される
。任意の数の反応エリアが生成される結果として、ｉｎ‐ｓｉｔｕ合成、または
マルチ分析を同一の装置内において平行して実行することが可能となる。特に、
合成および分析が、同一装置内において平行して、または時間的に前後して可能
となり、そしてそれは、適切な合成装置の適切な分析装置への転換を可能とする
。
【００３２】 制御流体のガスの気泡は、任意の大きさで生成され得るので、高集積度、よって
大きなアレイが、微小な表面を有するエレメントを用いて実現され得る。
【００３３】 本発明の実施例の幾つかが以下に説明される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１ａには、二つの側壁３または１および２によって制限された偏平な反応チャ
ンバ７が示されている。この場合、一方の側壁は、制御プレート１から形成され
ており、この制御プレート１上において、ガス透過メンブレン２が反応チャンバ
７に面する側に配置されている。制御プレート１内には、制御アパーチャ５が挿
入されていて、この制御アパーチャ５を貫通してガス透過メンブレン２が外側に
開いた状態で配置されている。反応チャンバ７の他方の側壁は、プレート上の分
析インターフェース３から形成されている。
【００３５】 反応チャンバ７内には、プロセス流体４が配置され、このプロセス流体４は、制
御流体のガスの気泡６（制御流体ドメイン６、６0 ）によってのみ妨げられる。
【００３６】 本発明によれば、装置は、過剰な圧力によって制御流体が制御アパーチャ５おび
ガス透過メンブレン２を通じて、反応チャンバ内に導入され得るように操作され
る。制御流体は、その後、反応チャンバ内において制御流体ドメイン６を形成し
、プロセス流体４をこれらのサブエリアから移動させる。その結果、ここには、
プロセス流体４の如何なる反応も生じ得ない。また、プロセス流体の交換の間に
、これと同じことが生じる。なぜなら、制御流体ドメインは、気泡接着の結果と
して常に静止したまま留まっているからである。
【００３７】 図１ａには、二つの異なる制御流体ドメイン６、６0 が示されている。この場合
、制御流体ドメイン６は、制御インターフェース１および分析インターフェース
７の両方と接触する二重接触ドメインを形成する。これに対して、接触制御流体
ドメイン６0 は、制御インターフェース１、５とだけ接触する。異なる制御流体
ドメインの形状は、この場合、説明のための一例としてのみ用いられる。当然、
もし、プロセスが制御アパーチャの領域において同じ過剰圧力条件下に同一の制
御アパーチャを用いて実行されるならば、同様の制御流体ドメインが生じる。
【００３８】 プロセス流体４および分析インターフェース３、または制御流体ドメイン６の領
域における制御インターフェース１、２の間の接触は、制御流体ドメイン６によ
って妨げられる。それ故、制御流体の影響に起因して、プロセス流体４と、例え
ば、分析インターフェースに適用された基質との間の相互作用のみが、制御流体
ドメインの境界によって規定された領域内において生じる。プロセス流体が変化
せしめられるときでさえ、制御流体ドメイン６、６0 は気泡接着に基づいて同じ
場所に留まっている。
【００３９】 分析インターフェース３は、その内側表面によって、例えば、以下により詳細に
説明するように、固相合成のための基質として機能し得る。
【００４０】 しかしながら、図１ｂには、さらに別の装置、すなわち、制御プレート１から形
成された制御インターフェースが示されており、ガス透過メンブレン２は、図１
ａを比べて逆向きに構成されている。制御アパーチャ５’は、図１ｂに示される
ように反応チャンバ、そしてさらに、気泡接着による制御アパーチャ５’の領域
での制御流体ドメイン６、６0 の接着の向きに円錐状に広がっている。
【００４１】 この場合、以下に説明するように、対応するエレメントは、対応する参照番号を
付され、その説明は、部分的に省略されている。
【００４２】 図１ｃは、図１ａの装置に対応する構造を示している。しかし、制御アパーチャ
５”は、反応チャンバ７の向きに円錐状に先細りになっている。
【００４３】 ブロッキング流体１０が、二つの制御アパーチャ５”のうち一方に導入される。
もし、そのとき、制御流体の過剰な圧力がアパーチャ５”に適用されるならば、
ブロッキング流体１０はブロックされたアパーチャ５”の領域における制御ドメ
インの形成を妨げる。ここで、ブロッキング流体１０が、ダイ上に置くことによ
ってブロッキング流体を供給することによって、あるいは微小液滴／インクジェ
ット法によって、または電気的にアドレス可能なスクリーンシステムを用いたエ
レクトロスプレー法によって、またはディスペンス法によって、または例えば、
スクリーンプリンティングのようなプリンティング法によって、全く特定の制御
アパーチャ５”に適用され得る。
【００４４】 図２ａは、図１ａの構造にかなり対応する構造を示している。しかしながら、分
析インターフェース３’は凹部１１を備えている。この凹部１１は、分析インタ
ーフェース３’の内側面上の制御流体ドメイン６’の改善された接着をもたらす
。図２ａにおいてさらに、制御アパーチャ５のうちの一つが、ブロッキング流体
によってブロックされ、制御流体ドメインの形成が妨げられる。さらに別の実施
例では、制御プレート１およびガス透過メンブレン２を備えた制御インターフェ
ースがまた、図１ｂに示したように、制御インターフェースによって置き換えら
れる。この場合、反応チャンバの高さは減じられ、制御インターフェース１、２
上の制御流体ドメインの接着が改善され、さらに、分析インターフェース３’上
における接着が達成される。
【００４５】 図２ｂは、図２ａの構造に類似の構造を示しているが、制御アパーチャ５’は、
反応チャンバ７’の向きに円錐状に先細りになっている。このとき、分析インタ
ーフェース３’における凹部１１が、付加的な反応チャンバ７を形成する。加え
て、ガス透過メンブレン２および分析インターフェース３’の間の反応チャンバ
は、例えば、ファブリック、粒子、マット、およびそれに類するものから形成さ
れ得るマトリックス１２によって被覆され、マトリックス１２は、固相合成のた
めの基質として機能する。この場合、また、二つの引き込み制御アパーチャ５”
のうちの一つにおける制御流体ドメインの形成が、再びブロッキング流体１０に
よって妨げられる。
【００４６】 図２ｃはさらに、図１ａにおける構造に対応する構造を示している。しかしなが
ら、反応チャンバ７”は、粒子、多孔質材料、ファブリック層、マット層、また
はそれに類するものから形成されたマトリックス１３によって満たされる。
【００４７】 この場合、制御流体ドメイン９もまた、マトリックス１３の領域１３* において
実現され、反応チャンバ７”の二つの側壁の間に広がるように形成される。マト
リックス１３は、固相合成に対する基質として機能し得る。
【００４８】 図３は、装置を、図１ａのような側面図において、また、図３ｂでは平面図にお
いて示したものである。制御アパーチャ５はリングを形成し、このリングを通じ
て制御流体ドメイン８がプロセス流体４内に生成され得ることがわかるだろう。
このリング状の制御流体ドメイン８を通じて、プロセス流体の一部４* が残りの
プロセス流体から分離され、例えば、プロセス流体４がリング状の制御流体ドメ
イン８のまわりの外側のスペース内において除去され、あるいは交換されるとき
に、その場に留まっている。
【００４９】 図４は、図２ａに示した装置に対応する装置を示している。この場合、反応チャ
ンバは、部分的な反応チャンバ７および７''' によって形成され、図４ｂは、図
４ａに対応するこの装置の平面図である。この図から反応チャンバ７''' を形成
する凹部１１が、十字パターンで配置されることがわかるだろう。すなわち、分
析インターフェース３’の側部における制御アパーチャ５に向き合う内側表面１
４の領域では、四角形の領域が制御流体ドメインを用いて反応チャンバ７から除
去され得る。
【００５０】 要するに、この四角形の領域１４の配置の結果として、任意のサイズのアレイが
、個々の四角形のフィールド１４（アレイエレメント）から生成される。オリゴ
ヌクレオチドアレイの生成において、各アレイエレメントは、独立に制御流体ド
メイン６”によって付加的なヌクレオチドに対するそれぞれの連結反応処理から
取り出されることができ、それによって、各アレイエレメントが連続的に特定の
オリゴヌクレオチドを得ることができる。そして、標的物質をアレイの全体にわ
たって流し、分析インターフエース３’によってオリゴヌクレオチドおよび標的
物質の間の対応する特定の反応に対するアレイ全体をスキャンすることができる
。図４に対応する構成によって、領域７''' 内における相対的に大きな反応チャ
ンバの高さを用いて、制御流体ドメインが生成されるべき領域１４内において、
少なくともガス透過メンブレン２と分析インターフェース３’との間に、微小な
ギャップを形成することができる。
【００５１】 図５は、図１ａの装置に対応する別の装置を示しているが、多数個の制御アパー
チャ５を備えている点が相違する。制御インターフェース３”とガス透過メンブ
レン２との間のスペースは、この場合、分析インターフェース３’からガス透過
メンブレンの向きにのびるウエブとしてのスペース１５によって保証される。こ
の例において、幾つかの制御アパーチャ５が、ブロッキング流体１０によって占
有され、それによって、これらの占有された制御アパーチャ５上には、如何なる
制御流体ドメイン６も形成され得ない。したがって、これらの領域においては、
プロセス流体４が、分析インターフェース３”と反応し、あるいは可能ならば、
ガス透過メンブレン２と反応する。
【００５２】 図６は、図５ａに示した装置に類似した装置の詳細を示したものであ。分析イン
ターフェース３”とガス透過メンブレン２’との間のスペースは、多数個のスペ
ーサ１５によって保証される。この場合、スペーサ１５は、マトリックスの形態
に配置される。もし、個々のスペーサ１５間において、制御インターフェースの
側部上に制御アパーチャの一つが存在するならば、四つのスペーサ１５、すなわ
ち、表面エレメント１６のそれぞれの間において、四角形状に閉じ込められた領
域が個々のスペーサ１５の間の対応する制御流体ドメインを通じて反応チャンバ
７の残りの領域から分離され得る。これは例えば、図６ｂの座標Ｘa 、Ｙa によ
って一つの流体エレメントに対して代表される。
【００５３】 図７は、本発明による別の装置を示したものであり、図７ａ１は、分析インター
フェース３を示している。図７ａ２は、分析インターフェース３および制御イン
ターフェース１の間に配置されたチャネルサポート１７を示しており、このサポ
ート内には、供給チャネル２０および排出チャネル２１が導入される。２本のチ
ャネルの間には、チャンバ２２へと接続するチャンバ供給チャネル２３、２４が
、それぞれ延びている。さらに、チャンバ供給チャネル２３のそれぞれとチャン
バ２２との間には、平行なチャネル２５としての供給チャネル２０および排出チ
ャネル２１の間の直接的な接続が存在する。図７ａ３には、プロセス流体に対す
る供給アパーチャ１８、プロセス流体に対する排出アパーチャ１９、およびこれ
らのアパーチャ間の制御アパーチャ５を備えた制御プレート１* が示されている
。
【００５４】 図７ｂは、制御プレート１* 、およびその上に配置されたガス透過メンブレン２
、およびその上に配置されたチャネルサポート１７、およびその上に配置された
分析インターフェース３を備えた横方向の構成を示している。制御プレート１*
内における制御アパーチャ５は、この場合、それらがそれぞれチャンバ２２の下
側に位置するように配置される。次に、反応チャンバが個々のチャンバ２２によ
って形成される。しかし、個々のチャンバ２２内においては、同時に制御流体ド
メインが制御アパーチャ５を通じてそれぞれ形成され得る。こうして、制御流体
に対する個々のチャンバ２２を開放することによって、それらを通過させ、また
は妨げることが可能となる。制御アパーチャ５はまた、前述の例で示されたよう
に、それぞれブロッキング流体によってブロックされ、よって、制御流体の過剰
な圧力が制御アパーチャ５の全体に適用されるときにブロックされ、そして、関
係するチャンバ２２内における制御流体ドメインの形成が妨げられ得る。
【００５５】 その結果、プロセス流体が流れるとき、制御流体ドメインは、チャンバ２２から
押し出されずに、チャンバの入口と出口の間におけるプロセス流体の圧力差が制
限されなければならない。平行なチャネル２５は、例えば、これによって助けら
れ得る。しかしながらまた、このような平行なチャネルを用いることなく、動作
させることも可能である。
【００５６】 図８は、図７に示された装置に対応する別の装置を示したものである。しかしな
がら、この場合、チャンバ２２の多数の列が備えられる。こうして、同時にプロ
セス流体に適用されるべきチャンバ２２の個数が、さらに増加し得る。
【００５７】 それぞれの場合に、チャンバ供給チャネル２３、２４の間に一つのチャンバ２２
を配置する代わりに、二つまたそれ以上の相互接続されたチャンバが、列に並ん
で配置され得る。この場合、第１のチャンバは、制御流体によって擬似バルブ機
能を保証し、それによって、プロセス流体の隣接するチャンバ（例えば、反応チ
ャンバ）内への通過を可能とし、あるいは妨げる。
【００５８】 図９ａは、図１ａに示された装置に対応する装置を示したものである。しかしな
がら、図１ａの装置とは異なり、制御プレート１# は、（図示されない）ポンプ
装置に接続された負圧チャンバ２８を備えている。負圧チャンバ２８は、ガス透
過メンブレン２と接触し、制御アパーチャ５を横方向に取り囲んでいる。制御プ
レート１# に沿った断片としてのこの装置の平面図が、図９ｂに示されている。
【００５９】 過剰圧力が制御アパーチャ５に適用される場合には、ブロッキング流体１０によ
ってブロックされない制御アパーチャ５の上方に、再び制御流体ドメイン６# が
形成される。この制御流体ドメインはまた、反応チャンバ７内において、制御ア
パーチャ５の横に広がっている。しかしながら、制御流体ドメイン６# の横方向
の拡張部分は、負圧チャンバ２８内の負圧によって制限される。もし制御流体ド
メイン６# が、負圧チャンバ２８の領域内に入り込むならば、制御流体は、再び
吸引によってそこから取り出される。すなわち、制御流体の制御アパーチャ５を
通じた流入が、制御流体の負圧チャンバを通じた流出とバランスする。その結果
、制御流体ドメインの拡張の制限が負圧チャンバ２８によって可能となる。
【００６０】 図９に類似の方法で、負圧チャンバがまた、図７または図８による構成に導入さ
れる。このとき、負圧チャンバは、チャンバ供給チャネル２３、２４の下側に配
置される。そしてそこから、それらはガス透過メンブレンによって分離される。
【００６１】 図１０ａは、図１ａに示された構成に対応する別の構成を示したものである。し
かしながら、分析インターフェース３の代わりに、第２の制御プレート２９およ
び反応チャンバ７の側部に配置された第２のガス透過メンブレン３０を備えた第
２の制御インターフェースが備えられる。この第２の制御インターフェースは、
再び制御アパーチャ３１を備えている。図１０ａの実施例によれば、制御流体ド
メインを制御アパーチャ５．１を通じて、または制御アパーチャ３１を通じて形
成することが可能である。図１０ａには、制御流体ドメインが、如何にして制御
アパーチャ５．１または５．２を通じて形成され、制御アパーチャ５．２が、如
何にしてブロッキング流体１０によってブロックされるのかを示したものである
。
【００６２】 図１０ｂは、図１０ａの装置の断面図である。図１０ｂに示されるように、第１
の制御インターフェース上には、さらに、拡張部分３２が設けられている。拡張
部分３２は、シール３４によって、第１の制御インターフェースと漏れを生じな
いように強固に結合されている。第２の制御インターフェース上には、拡張部分
３３が設けられている。拡張部分３３は、シール３５によって、第２の制御イン
ターフェースと漏れを生じないように強固に結合されている。拡張部分３２また
は３３の内部には、アパーチャ３６または３７が配置される。
【００６３】 動作の間、制御流体の過剰な圧力がアパーチャ３６を通じて、第１の制御インタ
ーフェースの制御アパーチャに適用され、それによって、対応する制御流体ドメ
インが、反応チャンバ内に形成される。負圧をアパーチャ３７に適用することに
よって、制御流体は、再び吸引によって制御流体ドメインから取り出され、それ
によって、制御流体ドメインの拡張が、第２の制御インターフェース上の負圧を
調節することによって制限され得る。制御アパーチャ５．１および３１が、同一
の大きさとなるような制御流体ドメインのサイズが、拡張部分３２における過剰
圧力および拡張部分３３における負圧の間の関係から生じる。
【００６４】 図１１ａは、制御アパーチャ５．１〜５．３を備えた図１ａによる制御プレート
１の詳細を示したものである。さらに、図１１ａには、制御流体のためのアパー
チャ３６’を備えたダイ３２’が示されている。ダイ３２’は、制御プレート１
上に置かれ、そして、シール３４によって、制御プレート１と漏れを生じないよ
うに結合されている。ダイ３２’の形状によって、制御アパーチャ５．１および
５．３は、開いた状態に維持され、一方、制御アパーチャ５．１が被覆される。
もし、制御流体が過剰圧力の下にアパーチャ３６’を通じてダイ３２内に導入さ
れるならば、制御アパーチャ５．１および５．３を通じて制御流体ドメインが反
応チャンバ７内に形成される一方、制御アパーチャ５．１上には如何なる制御流
体ドメインも形成されない。
【００６５】 図１１ｂは、ブロッキング流体１０の制御アパーチャ５．１および５．３内への
導入を図説している。これは、微小液滴／インクジェット装置５１を用いて実行
され、そして、それはブロッキング流体１０を液滴の形態５２または５３におい
て制御アパーチャ５．１および５．３内に導入する。如何なるブロッキング流体
も制御アパーチャ５．２内には導入されないので、制御流体が過剰圧力の下に適
用されるとき、制御流体ドメインは反応チャンバ内のアパーチャ５．２上に形成
される。
【００６６】 したがって、微小液滴／インクジェット法によって個々の反応処理に対して、ブ
ロックされたそして、ブロックされない制御アパーチャの任意の望まれた分野が
生成され得る。
【００６７】 図１１ｃは、ブロッキング流体１０を制御アパーチャ５．１、５．２または５．
３内に導入するための別の可能な方法を図説したものである。この目的のために
、制御プレート１の外側面上には、電気的にアドレス可能なスクリーン５４が配
置され、このスクリーン５４は、スクリーンアパーチャ５５．１、５５．２また
は５５．３を備えており、これらのスクリーンアパーチャは、制御プレート１の
制御アパーチャ５．１、５．２または５．３に関係付けられている。電気的にア
ドレス可能なスクリーン５４の外側上には、電圧が適用され得る電気的な接触子
５７．１〜５７．３が配置される。電気的にアドレス可能なスクリーン５４から
適当な間隔をあけた位置には、エレクトロスプレー源５６が配置され、このエレ
クトロスプレー源５６を通じてマイクロメーター以下の範囲の直径を有する電荷
を帯びた液滴（ここでは、図示されない）が、電気的にアドレス可能なスクリー
ン５４上に反らせられる。次に、例えば、如何なる電圧もスクリーンアパーチャ
５５．１のまわりの電気的接触子５７．１および５７．２に適用されないならば
、液滴はスクリーンアパーチャ５５．１の通過して飛翔する。しかしながら、も
し、電圧が適用されるならば、液滴は極性にしたがって電極５７．１または５７
．２上に反らされ、あるいはそれらによってはねつけられる。
【００６８】 図１１Ｃの例においては、電極の適当なアドレス付け（電圧の適用）によって、
制御アパーチャ５．１および５．３のみがブロッキング流体１０によって満たさ
れる。
【００６９】 ブロッキング流体１０を制御アパーチャ５内に導入するためのさらに別の変形例
は、ブロッキング流体を（ここでは、説明されない）スクリーンプリンティング
法によって、制御アパーチャ内に導入することからなっている。
【００７０】 図１２は、図５に対応する本発明によるさらに別の装置を示しており、さらには
、化学的分析法を図説している。図１２の装置においては、光学的に検出され得
る蛍光体が分析インターフェース３から反応チャンバ７への位相境界上に結合せ
しめられる。蛍光体を用いたこの種の分析法については、ＤＥ １９６ ２ ０
０２ Ｃ１を参照されたい。
【００７１】 本発明による装置の外側の分析インターフェース３の側部上には、蛍光を励起す
る光６１を分析インターフェース３上に照射し得る光源６０が配置される。これ
は、分析インターフェース３上の法線に対する角度αをなして実行される。さら
に、光学的な検出器６４が配置され、分析インターフェース３に対して垂直に照
射された蛍光が検出される一方、散乱され、反射された光の成分６２は光学的な
検出器６４によって検出されない。
【００７２】 そのとき、蛍光６３の測定は、例えば、光学的な検出器６４を用いた分析インタ
ーフェース３、および反応チャンバ７の間の境界面上におけるプロセス流体４に
よって供給された蛍光体を検出することを可能とする。
【００７３】 ここには図示されない別の光学的測定法は、レーザスキャナを用いて分析インタ
ーフェース３をスキャニングして、散乱光または反射光の成分、あるいは蛍光成
分さえも一つの検出器によって検出することにある。
【００７４】 図１３ａは、本発明による装置のさらに別の例を示しており、この例では、反応
チャンバ７は、第１のガス透過メンブレン２および第２のガス透過メンブレン３
０の間に閉じ込められている。第１のガス透過メンブレン２上には、図１に対応
する制御プレート１が配置され、この制御プレート１は、制御流体ドメイン６を
反応チャンバ７内に導入するための制御アパーチャ５を備えている。制御アパー
チャ５に関係付けられた第２のガス透過メンブレン３０の側部には、例えば、ポ
リカーボネートから形成された小片形状の基質エレメント７０が、第２のガス透
過メンブレン３０上に配置される。合成または他の化学的反応が、これらの小片
形状の基質７０上において行われ得る。
【００７５】 図１３ａは、制御アパーチャ５上における制御流体ドメイン６の形成によって小
片形状の基質７０が反応チャンバから取り出され、それによって、プロセス流体
４および小片形状の基質７０の間の反応が、そこで妨げられるということを示し
ている。ブロッキング流体１０によってブロックされ、それによって、如何なる
制御流体ドメイン６も形成され得ないような制御アパーチャ５の場合には、プロ
セス流体４は基質７に接触し、それによって、望まれた反応がそこで生じ得る。
【００７６】 図１３ｂは、小片形状の基質７０の平面図である。図１３ｂからわかるように、
この小片形状の基質７０は、エレメント７１に接続する基質を通じて、横方向に
相互接続された個々の小片７３を有している。
【００７７】 図１３ｃは、基質の別の構成を示しており、この構成においては、小片形状の基
質７０’が、第２のガス透過メンブレン３０’によって境界付けられ、個々の小
片７０は、ガス透過メンブレン３０’によって互いに接続されている。
【００７８】 図１３に示された装置は、例えば、蛍光を励起する光を基質接続エレメント７１
の端面７２内に照射することを可能とする（図１３ｂ参照）。もし、分析反応の
間に、蛍光体が、小片形状の基質７０およびプロセス流体４間の位相の境界上に
おいて結合せしめられるならば、基質接続エレメント７１および小片形状の基質
７０は、蛍光励起光を蛍光体に導く。小片形状の基質７０の境界面上において、
蛍光体によって照射された蛍光は、図１３ａに示されるような光学的検出器６４
によって検出され得る。この場合、この化学的検出器６４は、反応チャンバの全
体にわたって広がっている。しかしながら、また、化学的な検出器が空間的に分
散した方法で蛍光を検出することによって、個々の小片形状の基質７０に対し、
蛍光を独立に検出し、評価できるようにすることが可能である。
【００７９】 図１４は、本発明による装置であって、ポンププロセスによってプロセス流体で
能動的に満たされ得る装置を示したものである。
【００８０】 図１４ａには、図１ａに対応する装置が示されている。ここに二つの制御アパー
チャ５．１および５．２が、制御プレート内に形成される。
【００８１】 図１４ｂ〜図１４ｄは、ポンププロセスにおける異なる時刻における反応チャン
バ７（チャネルサポート）の構成を示した平面図である。
【００８２】 この場合、チャネルサポートは、ガス透過メンブレンおよび分析インターフェー
ス３の間のスペーサの機能を有している。
【００８３】 図１４ｂは、制御アパーチャ５．１および５．２のそれぞれの上方に位置し、か
つ接続手段を介して互いに接続された二つの反応チャンバを示したものである。
第１の反応チャンバは、バルブＶ1 を備えた供給ラインを有する一方、第２の反
応チャンバは、バルブＶ2 を備えた排出ラインを備えている。
【００８４】 ポンププロセスの開始時には、バルブＶ1 およびバルブＶ2 が開放されることに
よって、プロセス流体４．１が第１の反応チャンバを満たし得る。
【００８５】 次に、図１４ｃを参照して、バルブＶ1 がその後閉じられ、制御流体ドメインは
第１の反応チャンバ内に押し込められ、それによって、プロセス流体は第２の反
応チャンバ４．２内に導入される。
【００８６】 図１４ｄを参照して、その後、第２の制御アパーチャ５．２の上方には、制御流
体ドメインが形成され、この制御流体ドメインは、プロセス流体をバルブＶ2 を
通じて第２の反応チャンバ４．２から追い出す。それ故、ポンプ作用が本発明に
よるコンポーネントによって達成される。
【００８７】 あるいは、ここに図示はされないけれども、ポンプ作用がまた、制御流体を負圧
を用いて一つまたはそれ以上の制御アパーチャを通じて、反応チャンバから吸い
出すことによって達成され得る。すなわち、例えば、バルブＶ1 が開かれるとき
、より多くのプロセス流体が装置内に流れ込み、その後、バルブＶ2 を通じて運
び出される。
【００８８】 図１５は、図１４の構成に対応する別の構成を示したものであるが、この構成で
は、ポンプ作用に加えて、混合作用がまた実行される。
【００８９】 図１５ｂは、二つの異なるプロセス流体Ａ1 またはＡ2 を伴って第１の反応チャ
ンバ４９が、それぞれバルブＶ1 またはバルブＶ2 に接続された２本の供給ライ
ン４５、４６を備えていることを示している。この場合、第１の反応チャンバ４
９は、一定間隔をあけて配置され、かつ第１の反応チャンバ４９内に導入された
プロセス流体をかき混ぜるための混合エレメントとして機能するスペーサ１５#
を備えている。
【００９０】 プロセス流体Ａ1 およびＡ2 は、バルブＶ1 およびバルブＶ2 を通じて、制御ア
パーチャ５．１を通って第１の反応チャンバ４９内に導入されることによって混
合される。この目的のために、バルブＶ1 〜Ｖ2 が開放される。
【００９１】 これらの二つのプロセス流体Ａ1 およびＡ2 が、流入したとき、混合がスペーサ
１５# の位置で行われる。その後、バルブＶ1 およびＶ2 が閉じられ、ブロッキ
ング流体が制御アパーチャ５．２内に導入される。
【００９２】 過剰な圧力によって制御流体ドメインが、次に第１の反応チャンバ４９内におい
て制御アパーチャ５．１によって生成され、混合されたプロセス流体を第１の反
応チャンバ４９から第２の制御アパーチャ５．２の上方の第２の反応チャンバ５
０内へと押し出す。
【００９３】 次に、ブロッキング流体が、例えば、蒸発によって第２の制御アパーチャ５．２
から取り除かれ、制御流体ドメインがまた、第２の制御アパーチャ５．２によっ
て第２の反応チャンバ５０内に生成され、混合されたプロセス流体を本発明によ
る装置から開放されたバルブＶ3 を通じて運び出す。
【００９４】 図１６は、本発明による装置であって、機能層、例えば、プロセス流体が存在す
る場合に、反応チャンバ７内への物質の電位を触媒作用によって生じさせる固定
化酵素が、選択されたサイトに導入されるような装置を示したものである。
【００９５】 図１６ａは、図１ａに対応する装置を示したものであるが、プロセス流体は図示
されない。図１ａのガス透過メンブレン２、例えば、ネット、ファブリックまた
は多孔質材料から形成されたメンブレンサポート層７４によって置き換えられて
いる。
【００９６】 図１６ｄは、制御アパーチャ５．１の領域において、機能材料３８をメンブレン
サポート層７４に適用した状態を示したものである。機能材料は、例えば、メン
ブレンサポート層７４上において動かないような構造からなっている。
【００９７】 図１６ｃは、例えば、シリコンから形成されたガス透過メンブレン３９．１およ
び３９．２が、どのようにして反応チャンバ７から距離をおいて配置されたメン
ブレンサポート層７０の側部上における制御アパーチャ５．１および５．２の領
域内において、それに引き続く溶剤の蒸発を伴って液層から適用され続けるのか
ということを説明している。
【００９８】 図１６に示されたようなコンポーネントの場合には、制御流体ドメインの制御ア
パーチャ５．１の領域における反応チャンバ内への導入は、前述の実施例と全く
同様にして行われる。しかしながら、アパーチャはまた、如何なる制御機能も有
しない状態で使用され得る。これは例えば、番号３９２を付されたシーリング層
において達成され、それによって、制御プレート１の外側反応チャンバ７に至る
ガスの通過は、もはや不可能となる。
【００９９】 図１７ａは、制御流体ドメインを保証するための別の可能な方法を示している。
しかしながら、上述のような構成とは対称的に、制御流体は、プロセス流体４か
ら反応チャンバ７の内側において本来的に電気分解作用的に保証される。この目
的のために、二つの電極４０および４１が制御プレート１上の陽極または陰極と
して位置される。陽極４０および陰極４１の間に、例えば、１Ｖ以上の電圧を適
用することによって、水素ガスおよび酸素ガス４３が水性のプロセス流体４から
電気分解作用を通じて生成される。これらのガスは、制御流体として機能し、そ
して、電極４０および４１の上方に制御流体ドメインを形成する。要するに、こ
の種の装置によって反応チャンバを局所的に選択可能な方法で制限し、それによ
って、プロセス流体を分析インターフェース３または制御プレートの特定の領域
から分離し続け、または移動させ続けることが可能となる。
【０１００】 図１７ｂは、電極４０および４１の上方の二つの制御流体ドメインまで一緒に結
合することによって生成される制御流体ドメインを示したものである。したがっ
て、制御流体ドメイン４４の大きさは、プロセス流体４の電気化学的な分解の継
続、すなわち、電極４０および４１の適用された電圧の継続、あるいは適用され
る電圧のレベルにのみ依存する。
【０１０１】 図１７ｃは、本発明による装置の変形例を示したものであり、この例によって、
制御流体ドメインの制限が制御流体の電気分解による生成の間に可能となる。こ
の目的のために、分析インターフェースは、第２の制御プレート２９’および第
２の制御プレート２９’と、反応チャンバ７との間に配置された第２のガス透過
メンブレン３０’によって置き換えられる。二つの電極４０および４１に向き合
って、第２の制御プレート内には、外側から第２のガス透過メンブレン３０’へ
の自由なアクスを可能とするアパーチャが配置される。
【０１０２】 第２の制御プレート２９’におけるこのアパーチャに適用することによって、制
御流体ドメイン４２および４３が取り除かれ得る。さらに、負圧を適当に調節す
ることによって、制御流体ドメインの広がりを制限することが可能となる。制御
流体ドメインの大きさは、とりわけ、制御流体ドメイン４２または４３における
過剰な圧力と、第２の制御プレート２９’におけるアパーチャ内の負圧との間の
関係からもたらされ得る。
【０１０３】 ここに図示されないさらに別の実施例においては、光学的な分析の代わりに、電
気化学的な検出法がまた使用され得る。この目的のために、公知の方法で、電極
、例えば、作用電極およびそれと対をなす電極が、プロセス流体４および基質３
の間の位相の境界状態に適用される（また、図１２を参照されたい）。同様にし
て、電極がガス透過メンブレン３０’上に配置され得る。
【０１０４】 本発明による装置の応用例として異なるヌクレオチドとシーケンスを備えたＤＮ
Ａのアレイの製造方法が以下に説明される。
【０１０５】 この目的のために、第１のステップにおいてプロセス流体が制御流体ドメインに
よってブロックされない（装置の）基質のアレイエレメントにわたって、空間的
に選択された第１のヌクレオチドによる流れを形成する。この場合、アレイエレ
メントは、例えば、図４または図８に示されたように配置され得る。
【０１０６】 洗浄されたヌクレオチドは、保護基によって保護され、例えば、共有結合におい
て、図１ａにおける反応チャンバ７および分析インターフェース３の間の境界面
上において基質表面に結合する反応基を生じさせる。
【０１０７】 その後、第１ステップが第２のヌクレオチドを含むプロセス流体を用いて、また
は第２または付加的なヌクレオチドを含むプロセス流体の連続体を用いて繰り返
される。ここの制御アパーチャにおいて、制御流体ドメインを生成することによ
って、それぞれのプロセス流体を空間的に選択された方法で反応チャンバ内の特
定のサイトに到達させることが可能となる。さらに、基質表面は、その全エリア
にわたって、あるいは選択されたサイトにおいて、保護基を以前に結合せしめら
れたヌクレオチドから取り除くための試薬に接触せしめられる。こうして、保護
基が除去されたサイトにおいては、別のヌクレオチドをメンブレンサポート層７
０に結合させることのみが可能となる。次に、上述のステップが、ｎ行ｍ列のア
レイ中における個々の位置が個々の位置に対する望まれた特定のヌクレオチドシ
ーケンスを有すオリゴヌクレオチドを有するまで、異なるヌクレオチドを備えた
プロセス流体のシーケンスを用いて実行される。
【０１０８】 すなわち、オリゴヌクレオチドアレイの製造が、それによって、最も単純な方法
で可能となる。
【０１０９】 しかしながら、合成はまた、粒子、ファブリック、マット、ガス透過メンブレン
、メンブレンサポート層、電極、またはそれに類するもののような別の基質上に
おいても実行され得る（例えば、図２ｂ、図２ｃ、図１６、図１７）。
【０１１０】 さらには、本発明による装置および方法が、エピトープ分析に対して、または抗
体結合試験のために使用され得る。この目的のために、適当な方法で、特定の抗
体が空間的に特定された方法で上述のような実施例の場合のように、装置の基質
の個々の位置に結合せしめられる。
【０１１１】 さらに、本発明による装置および方法の可能な使用方法が、バイオアッセイ、例
えば、イムノアッセイの分野において生じる。この場合、本発明による単一の装
置内における多数のアッセイの実行が、いまや可能となる。制御装置による規定
された基質の表面エレメントは、機能化され、例えば、抗体、抗原、リンカー分
子およびそれに類するもののようなバイオコンポーネントを生じさせる。
【０１１２】 こうして、連続的におよび／または平行して複数のアッセイを実行することが可
能となり、そして、個々の表面エレメントに対する制御装置を用いることによっ
て、分析の間でさえも、個々にアドレス付けをすることが可能となる。この目的
のために、種々のサンプルが、ただ制御流体ドメインによってブロックされない
基質の選択されたアレイエレメントに対して適用されるのみである。
【０１１３】 本発明によるフロースルー装置はさらに改良され、例えば、システムユニットを
用いて温度制御され得る。この目的のために、種々の温度制御法が、例えば、加
熱ブロックを接触させることにより、あるいは赤外線を照射することにより、あ
るいは温度制御された流体の流れを装置のまわりに生じさせることによって利用
可能となる。化学的または生化学的反応が基板上においてだけでなく、チャンバ
内においても生じ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図２】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図３】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図４】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図５】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図６】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図７】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図８】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図９】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図１０】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図１１】 本発明による装置の異なる実施例を示したものである。
【図１２】 光学的な分析方法を説明した図である。
【図１３】 ライトガイドの形態の基質を示した図である。
【図１４】 ポンピング法を説明した図である。
【図１５】 ポンピングおよびミキシングプロセスを示した図である。
【図１６】 選択された位置への機能層の導入を説明した図である。
【図１７】 制御流体の電極を用いた製造法を説明した図である。
【符号の説明】
１ 制御プレート ２ ガス透過メンブレン ３ 側壁 ４ プロセス流体 ５ 制御インターフェース ５’、５” 制御アパーチャ ６、６0 制御流体ドメイン ７ 分析インターフェース １０ ブロッキング流体
───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｃ１２Ｎ 15/09 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，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，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4B024 AA11 AA20 CA01 HA11 HA19 4B029 AA07 AA23 CC03 FA02 FA12 GB03 GB06 GB09 4G068 AA04 AB01 AB11 AC20 AD21 AF31 4G075 AA02 AA39 AA61 AA63 AA65 CA20 CA63 EB01 EC21 FB04 FB06 FB12

Claims (59)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プロセス流体を用いて合成、分析または輸送プロセスを実行する
    ための装置であって、プロセス流体を収容するための反応チャンバを備え、前記
    反応チャンバは、その対向する２つの側部を第１および第２の偏平な側壁によっ
    て制限され、かつプロセス流体を前記反応チャンバ内に導入するための導入アパ
    ーチャを備えた装置において、 前記第１の側壁および／または前記第２の側壁が、その領域内において制御流体
    を反応チャンバ内に導入するための少なくとも一つの制御装置を備えていること
    を特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記制御装置は、前記側壁における一つの開口の形態の制御アパ
    ーチャとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記制御アパーチャは、円錐形状の側壁を備えていることを特徴
    とする請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記制御アパーチャは、前記反応チャンバの向きに先細りに形成
    されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記制御アパーチャは、前記制御流体を透過するが前記プロセス
    流体は透過しないメンブレンによって閉じられていることを特徴とする請求項２
    〜請求項４のいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記制御装置は、前記プロセス流体中においてガスを電気化学的
    に発生させるための少なくとも二つの電極を備えており、前記電極のうちの少な
    くとも一つが、前記反応チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項１
    に記載の装置。
  7. 【請求項７】 少なくとも二つの電極が、前記反応チャンバ内に配置されている
    ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記電極のうちの少なくとも一つが、前記側壁のうちの一方に配
    置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記第１の側壁および／または前記第２の側壁は、その領域内に
    おいて負圧を前記反応チャンバに適用する少なくとも一つの吸引装置を備えてい
    ることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記吸引装置は、前記側壁における開口の形態の吸引ポートと
    して形成されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記吸引ポートは、円錐形状の側壁を有していることを特徴と
    する請求項１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記吸引ポートは、前記反応チャンバの向きに先細りに形成さ
    れていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記吸引ポートは、前記制御流体を透過するが前記プロセス流
    体は透過しないメンブレンによって閉じられていることを特徴とする請求項１０
    〜請求項１２のいずれかに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記吸引装置は、前記制御装置の横に隣接して配置されている
    ことを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記制御流体を導入するための制御装置は、規定された制御ア
    パーチャの選択のためのマスクの形態のダイとして形成されていることを特徴と
    する請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記吸引装置は、前記反応チャンバの表面において前記制御装
    置を完全に取り巻くように配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記制御装置をブロックするためのブロッキング装置は、如何
    なる制御流体も前記制御装置によって前記反応チャンバ内に導入されないように
    形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の装置
    。
  18. 【請求項１８】 前記ブロッキング装置は、ブロッキング流体を前記制御アパー
    チャに導入するための装置を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の装
    置。
  19. 【請求項１９】 前記ブロッキング流体を導入するための装置は、マスクの形態
    で前記制御装置に持ち上げるダイとして形成されていることを特徴とする請求項
    １８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記ブロッキング流体を導入するための装置は、前記ブロッキ
    ング流体のためのエレクトロスプレー源と、前記エレクトロスプレー源および前
    記制御装置の間に配置されたマスクとを備えていることを特徴とする請求項１８
    に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記ブロッキング流体を導入するための装置は、ディスペンシ
    ング装置、または前記ブロッキング流体を前記制御装置上にプリントするための
    装置を備えていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記プリントする装置は、微小液滴プリンティング装置、また
    はインクジェットプリンティング装置、またはスクリーンプリンティング装置か
    らなっていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 一方の側壁が、分析インターフェースとして形成されているこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項２２のいずれかに記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記分析インターフェースは、少なくとも予め決定された位置
    において光を透過し得ることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記分析インターフェースは、少なくとも前記反応チャンバに
    向き合う面の予め決定された位置において、分析試薬で満たされることを特徴と
    する請求項２３または請求項２４に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 一方の側壁が、反応インターフェースとして形成されているこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項２５のいずれかに記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記反応インターフェースは、少なくとも予め決定された位置
    において光を透過し得ることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記反応インターフェースが、少なくとも前記反応チャンバに
    向き合う面の予め決定された位置において、試薬としての基質によって覆われ、
    または、前記反応インターフェース内において予め決定された位置で、前記基質
    に接合されることを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記二つの側壁の間には、前記反応チャンバを個々のウエブが
    広がっており、前記ウェブは、前記反応チャンバを個々の互いに接続され、およ
    び／または互いに分離された反応チャンバに分割することを特徴とする請求項１
    〜請求項２８のいずれかに記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記反応チャンバは、少なくとも二つの相互接続された反応隔
    室に分割されており、第１の隔室は、少なくとも一つのプロセス媒体流入部に接
    続され、第２の隔室は、少なくとも一つのプロセス媒体流出部に接続され、前記
    二つの隔室はそれぞれ一つの制御装置を備えていることを特徴とする請求項１〜
    請求項２９のいずれかに記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記少なくとも一つのプロセス媒体流入部のそれぞれ、および
    ／または前記少なくとも一つのプロセス媒体流出部のそれぞれは、各１つのバル
    ブに接続されていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記側壁は、少なくとも部分的にプラスチック材料、またはガ
    ラス、またはセラミック、またはそれに類するものから形成されていることを特
    徴とする請求項１〜請求項３１のいずれかに記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記側壁は、少なくとも部分的に偏平な表面、または多孔質の
    表面、または構造を有する表面を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項
    ３２のいずれかに記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記反応チャンバおよび前記プロセス流体の温度を制御するた
    めの装置を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３３のいずれかに記載
    の装置。
  35. 【請求項３５】 前記反応チャンバの温度を制御するための装置は、加熱ブロッ
    ク、赤外線源、および／または前記反応チャンバのまわりに温度制御された流体
    の流れを形成する装置を備えていることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記メンブレンは、少なくとも部分的にシリコン、テフロン（
    登録商標）、またはそれに類するものから形成されていることを特徴とする請求
    項５〜請求項３５のいずれかに記載の装置。
  37. 【請求項３７】 光を前記分析インターフェース上に照射するための少なくとも
    一つの光源と、前記装置によって反射され、散乱され、蛍光として発せられ、ま
    たは伝播せしめられた光を検出するための少なくとも一つの検出器とを備えてい
    ることを特徴とする請求項２３〜請求項２６のいずれかに記載の装置。
  38. 【請求項３８】 前記分析インターフェースは、少なくとも部分的にガラス、ポ
    リカーボネート、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、
    ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエステル、またはそれに類するものから形成されて
    いることを特徴とする請求項２３〜請求項３７のいずれかに記載の装置。
  39. 【請求項３９】 前記側壁は、少なくとも部分的にポリマー、合成樹脂、ポリカ
    ーボネート、ガラス、セラミック、またはそれに類するものから形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項３８のいずれかに記載の装置。
  40. 【請求項４０】 前記制御装置は、１μｍ〜１ｍｍの厚さを有し、前記側壁、ま
    たは前記反応面、または前記分析インターフェースのそれぞれは、数μｍ〜数ｍ
    ｍの厚さを有し、前記ガス透過メンブレンは、数１００ｎｍ〜数１００μｍの厚
    さを有し、および／または前記反応チャンバは、数１０μｍ〜数１０ｍｍの厚さ
    を有していることを特徴とする請求項１〜請求項３９のいずれかに記載の装置。
  41. 【請求項４１】 前記制御アパーチャは、１μｍ〜１０ｍｍの直径を有している
    ことを特徴とする請求項２〜請求項４０に記載の装置。
  42. 【請求項４２】 プロセス流体を反応チャンバ内に導入し、前記プロセス流体を
    用いて分析または合成を実行し、あるいは前記プロセス流体を輸送することによ
    って、プロセス流体を用いた合成、分析または輸送プロセスを実行するための方
    法において、 前記反応チャンバの少なくとも一つの予め決定された隔室内に制御流体を導入し
    て、前記プロセス流体をこの隔室から排除することを特徴とする方法。
  43. 【請求項４３】 前記隔室が前記制御流体によってブロックされ、または前記プ
    ロセス流体が前記制御流体によって前記隔室から排除されることを特徴とする請
    求項４２に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記制御流体が、前記反応チャンバの側壁に設けられた開口と
    して形成された制御アパーチャを通じて、前記反応チャンバ内に導入されること
    を特徴とする請求項４２または請求項４３に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記制御アパーチャ内にブロッキング流体が導入される間に、
    前記制御流体の前記制御アパーチャを通じての前記反応チャンバ内への導入がブ
    ロックされることを特徴とする請求項４２〜請求項４４のいずれかに記載の方法
    。
  46. 【請求項４６】 前記ブロッキング流体は、エレクトロスプレー法、ディスペン
    シング法、または微小液滴プリンティング、インクジェットプリンティング、ま
    たはスクリーンプリンティングのようなプリンティング法によって、前記制御ア
    パーチャ内に導入されることを特徴とする請求項４２〜請求項４５のいずれかに
    記載の方法。
  47. 【請求項４７】 高い揮発性を有する媒体が、前記ブロッキング流体として使用
    されることを特徴とする請求項４５または請求項４６に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 液体状の媒体が、前記ブロッキング流体として使用されること
    を特徴とする請求項４５〜請求項４７のいずれかに記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記ブロッキング流体は、例えば、ガス流を用いた前記制御イ
    ンターフェースからの吹き出しによって生成されることを特徴とする請求項４８
    に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 前記ブロッキング流体は、前記制御インターフェース内に組み
    込まれた付加的なチャネルによって吸引排出されることを特徴とする請求項４２
    〜請求項４９のいずれかに記載の方法。
  51. 【請求項５１】 水、アルコール、ＴＨＦ、またはそれに類するものが、前記ブ
    ロッキング流体として使用されることを特徴とする請求項４７〜請求項５０のい
    ずれかに記載の方法。
  52. 【請求項５２】 前記制御流体は、過剰な圧力の下に前記反応チャンバ内に導入
    されることを特徴とする請求項４４に記載の方法。
  53. 【請求項５３】 前記制御流体は、前記反応チャンバ内における局所的な電気化
    学的反応によって生成されることを特徴とする請求項４２または請求項４３に記
    載の方法。
  54. 【請求項５４】 前記制御流体は、負圧を適用することによって、前記反応チャ
    ンバから排出されることを特徴とする請求項４２〜請求項５３のいずれかに記載
    の方法。
  55. 【請求項５５】 前記制御流体として、ガスが用いられることを特徴とする請求
    項４２〜請求項５４のいずれかに記載の方法。
  56. 【請求項５６】 前記制御流体として、稀ガス元素が用いられることを特徴とす
    る請求項４２〜請求項５５のいずれかに記載の方法。
  57. 【請求項５７】 前記制御流体として、アルゴンまたは窒素が用いられることを
    特徴とする請求項４２〜請求項５６のいずれかに記載の方法。
  58. 【請求項５８】 同一の装置内において、流体を輸送し、または合成および分析
    、ｉｎ‐ｓｉｔｕ合成、検出材料の合成、および／またはアナライト、およびそ
    の都度、直後の分析を実行するために、あるいは、種々の検出材料のアレイをフ
    ロースルー合成装置またはフロースルー分析装置として生産するために、請求項
    １〜請求項４１のいずれかに記載の装置を使用し、または請求項４２〜請求項５
    ７のいずれかに記載の方法を使用する方法。
  59. 【請求項５９】 ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴヌクレオチドの合成、またはエピトー
    プ分析、または抗体結合試験、または例えば、イムノアッセイのようなバイオア
    ッセイのために使用することを特徴とする請求項５８に記載の方法。
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