JP2005531001A5

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Publication number: JP2005531001A5
Application number: JP2004516154A
Authority: JP
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2006-07-27

Claims

微小流体装置であって、
複数の第１フローチャンネルおよび複数の第２フローチャンネルであって、このような第２フローチャンネルは各々、前記複数の第１フローチャンネルと交差して、交差体積および複数のループ状フローチャンネルを規定し、前記複数のループ状チャンネルは各々、閉鎖ループを規定する前記交差体積間のフローチャンネルの区画を備える、フローチャンネル；
複数のコントローブバルブであって、このようなコントロールバルブは各々、コントロールチャンネルおよび変形可能な区画を有し、前記コントロールチャンネルおよび変形可能な区画は、前記変形可能な区画を変位させるよう前記コントロールチャンネルに適用される活性化力に応答して、前記第１および第２のフローチャンネルのそれぞれ一つを通る流れを制限するよう配置されている、コントロールバルブ；および
再循環ポンプであって、前記ループ状フローチャンネルの一つを通る流れを調節して、再循環ポンプによる流れを調節するよう作動可能に配置された、再循環ポンプ、
を備える、微小流体装置。
前記再循環ポンプが、複数のコントロールチャンネルを含み、前記コントロールチャンネルは、エラストマー層の中に形成され、かつ、前記ループ状フローチャンネルからエラストマー区画によって隔てられ、前記エラストマー区画は、活性化力に応じて変位して前記ループ状フローチャンネルに侵入することが可能であることを特徴とする、請求項１の微小流体装置。
前記コントロールバルブを活性化すると、複数の保持バルブが形成され、各保持バルブは、前記交差体積のうちの一つを包囲する保持空間が形成されるように作動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１または２の微小流体装置。
第１溶液の導入のために、前記各第１フローチャンネルと流通する、第１フローチャンネル用溶液流入口をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項の微小流体装置。
第２溶液の導入のために、前記各第２フローチャンネルと流通する、第２フローチャンネル用溶液流入口をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項の微小流体装置。
前記フローチャンネルは、固相基板層とエラストマー層の間のインターフェイスに配置され、そのために各フローチャンネルの一側は前記固相基板表面によって形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項の微小流体装置。
前記フローチャンネルはエラストマー層内に配置され、前記交差体積は、それぞれ、固相基板表面と流通するビアを含み、流体を収集するためのウェルが形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項の微小流体装置。
複数の第１フローチャンネルポンプをさらに含み、このような第１フローチャンネルポンプはそれぞれ、前記第１フローチャンネルのそれぞれひとつを通る溶液流を調節するよう作動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項の微小流体装置。
複数の第２フローチャンネルポンプをさらに含み、このような第２フローチャンネルポンプはそれぞれ、前記各第２フローチャンネルのそれぞれひとつを通る溶液流を調節するよう作動可能に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項の微小流体装置。
このようなフローチャンネルポンプそれぞれが、複数のコントロールチャンネルを含み、前記コントロールチャンネルは、エラストマー層の中に形成され、かつ、それぞれのフローチャンネルからエラストマー区画によって隔てられ、前記エラストマー区画は、活性化力に応じて変位してそれぞれの前記フローチャンネルに侵入することが可能であることを特徴とする、請求項８または９の微小流体装置。
前記各第１フローチャンネルからの溶液の流れを受容するように、前記各第１フローチャンネルと流通する第１溶液流出チャンネルをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項の微小流体装置。
前記各第２フローチャンネルからの溶液を受容するように、前記各第２フローチャンネルと流通する第２溶液流出チャンネルをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項の微小流体装置。
前記交差体積の各々で特異的なアンチリガンドに結合が可能なリガンドを有する固相支持表面をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項の微小流体装置。
微小流体装置により結合アッセイを実行する方法であって、前記微小流体装置は、複数の第１フローチャンネルおよび複数の第２フローチャンネル、複数のコントローブバルブ、および再循環ポンプを備え、このような第２フローチャンネルは各々、前記複数の第１フローチャンネルと交差して、交差体積および複数のループ状フローチャンネルを規定し、前記複数のループ状チャンネルは各々、閉鎖ループを規定する前記交差体積間のフローチャンネルの区画を備え、このようなコントロールバルブは各々、コントロールチャンネルおよび変形可能な区画を有し、前記コントロールチャンネルおよび変形可能な区画は、前記変形可能な区画を変位させるよう前記コントロールチャンネルに適用される活性化力に応答して、前記第１および第２のフローチャンネルのそれぞれ一つを通る流れを制限するよう配置されており、前記ポンプは、前記ループ状フローチャンネルの一つを通る流れを調節して、前記ポンプによる流れを調節するよう配置されており、前記方法は、
前記第１の複数のコントロールバルブの各々のコントロールチャンネルに活性化力を適用して、各第２フローチャンネルを通過する溶液流を制限すること、
リガンドを含む試薬を、前記第１フローチャンネルの少なくとも１本の中に、リガンドを、固相基板表面に共有結合的に付着させるのに十分な条件下で導入すること、
前記複数のコントロールバルブの各々のコントロールチャンネルに対する活性化力を除去し、第２の複数のコントロールバルブの各々のコントロールチャンネルに活性化力を適用して、前記第２の複数のコントロールバルブの各々のコントロールチャンネルを通る溶液流を制限すること、および、
サンプル液の中にあるかも知れないアンチリガンドを、固相基板表面に共有結合的に付着されたリガンドに特異的に結合させるのに十分な条件下で、サンプル液を第２フローチャンネルに導入することによって結合アッセイを実行すること、
を含む方法。
前記サンプル液を第２フローチャンネルに導入する前に、前記第２の複数のコントロールバルブの各々のコントロールチャンネルから、固相基板表面に付着されないリガンドを全て除去することをさらに含むことを特徴とする、請求項１４の方法。
前記結合アッセイの実行は、前記コントロールバルブに活性化力を適用して、複数のループ状フローチャンネルを形成すること、および、再循環ポンプを用いて、サンプル液を各ループ状フローチャンネルの中を循環させることを含むことを特徴とする、請求項１４または１５の方法。
前記結合アッセイの実行は、サンプル液を第２フローチャンネルに導入した後に、前記コントロールバルブに対して活性化力を適用し、そうすることで、複数の保持空間が形成されて交差体積の各々を包囲し、そのためにサンプル液と、前記交差体積における固相基板表面に付着されたリガンドとの長期の接触が可能となることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項の方法。
前記フローチャンネルはエラストマー層内に配置され、かつ、前記交差体積はそれぞれ、固相基板表面と流通するビアを含み、流体を収集するためのウェルを形成することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項の方法。
前記第１フローチャンネルはポンプと流通し、前記試薬は、前記ポンプの作用の下に第１フローチャンネルを通って輸送されることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか１項の方法。
前記ポンプは、複数のコントロールチャンネルを含み、前記コントロールチャンネルはそれぞれ、前記エラストマー層の中に形成され、かつ、前記第１フローチャンネルからエラストマー区画によって隔てられ、前記エラストマー区画は、活性化力に応じて変位して前記第１フローチャンネルに侵入することが可能であり、それによって、前記試薬が第１フローチャンネルを通って輸送されるようになることを特徴とする、請求項１９の方法。
前記第２フローチャンネルはポンプと流通し、前記サンプル液は、前記ポンプの作用の下に第２フローチャンネルを通って輸送されることを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか１項の方法。
前記ポンプは、複数のコントロールチャンネルを含み、前記コントロールチャンネルはそれぞれ、エラストマー層の中に形成され、かつ、前記第２フローチャンネルからエラストマー区画によって隔てられ、前記エラストマー区画は、活性化力に応じて変位して前記第２フローチャンネルに侵入することが可能であり、それによって、前記サンプル液が第２フローチャンネルを通って輸送されるようになることを特徴とする、請求項２１の方法。
前記結合アッセイの実行は、前記固相基板表面からエラストマー層を外して、前記各交差体積におけるリガンド／アンチリガンド結合を検出器によって定量することを含むことを特徴とする、請求項１４〜２２のいずれか１項の方法。
前記検出器は、前記交差体積内の光学的信号を検出することを特徴とする、請求項２３の方法。
前記検出器は、蛍光発射、蛍光分極、または、蛍光共鳴エネルギー転位を検出することを特徴とする、請求項２３または２４の方法。
前記検出器は、光学顕微鏡、共焦点顕微鏡、または、レーザー走査共焦点顕微鏡であることを特徴とする、請求項２３または２４の方法。
前記検出器は、放射能センサーおよび電位差センサーから成る群から選ばれる非光学センサーであることを特徴とする、請求項２３の方法。
前記アッセイの実行は、基質と細胞受容体、基質と酵素、抗体と抗原、核酸と核酸結合蛋白、蛋白と蛋白、低分子と蛋白、低分子とオリゴヌクレオチド、および、蛋白親和性タグと金属イオンの間の結合を検出することを特徴とする、請求項１４〜２７のいずれか１項の方法。
前記アッセイは、細胞に対する毒性作用を検出するアッセイまたは細胞死アッセイ、または、細胞増殖アッセイであることを特徴とする、請求項１４〜２７のいずれか１項の方法。
前記アッセイは、オリゴヌクレオチド結合アッセイまたはペプチド結合アッセイであることを特徴とする、請求項１４〜２７のいずれか１項の方法。
前記アッセイは抗菌アッセイであることを特徴とする、請求項１４〜２７のいずれか１項のの方法。
微小流体装置の製造法であって、
エラストマーポリマーからコントロール層、フロー層、および、ビア層を製造する工程であって、前記各コントロール層およびフロー層は、それぞれの表面に、コントロールチャンネルおよびフローチャンネルを形成するための溝を含む、工程、
前記コントロール層を前記フロー層に付着させて、前記コントロール層の溝が前記フロー層の上面に付着し複数のコントロールチャンネルを形成し、そして前記フロー層の底面を前記ビア層に付着させて、複数の第１フローチャンネルおよび複数の第２フローチャンネルを形成する工程であって、前記各第１フローチャンネルは前記複数の第２フローチャンネルと交差して複数のチャンネル交差部を形成し、前記ビア層の各ビアが各チャンネル交差部に設置される、工程、
を含む製造法。
前記ビア層の製造は、前記ビア層をエッチングして複数のビアを形成することを含むことを特徴とする、請求項３２の方法。
リガンドが表面に結合しているかまたはリガンドを付着可能な官能基を含む固相基板に前記エラストマーポリマーを付着させることをさらに含む、請求項３２または３３の方法。
アッセイを実施するためのシステムであって、前記システムは、装置およびリガンドを備え、前記装置は、
表面を有する固相基板層であって、前記表面は、リガンドを付着し得る、固相表面相、ならびに
エラストマー層であって、前記エラストマー層は、内部に、複数のフローチャンネルおよび複数のコントロールチャンネルを有し、各コントロールチャンネルは、複数のフローチャンネルの上に重なり、そして前記フローチャンネルと交差しており、これによって、前記フローチャンネルを通る溶液の流れを調節するための複数のコントロールバルブを提供する、エラストマー層、
を備え、
前記リガンドは、前記固相基板表面の表面または前記複数のフローチャンネルのうちの少なくとも１つの内部に結合する、システム。
前記装置が、ループを形成する複数のコントロールバルブをさらに備え、前記コントロールバルブの各々は、前記フローチャンネルに対して作動可能に配置され、前記ループを形成するコントロールバルブの各々が、ループを形成するコントロールチャンネルおよびエラストマー区画を備え、前記エラストマー区画は、活性化力に応答して、前記フローチャンネルの内部に変位する、請求項３５のシステム。
複数の循環ポンプをさらに備え、各循環ポンプが、前記ループ状フローチャンネルのそれぞれ１つと作動可能に配置されており、その結果、前記ループ状フローチャンネルの各々を通る溶液の循環が、前記循環ポンプのうちの１つによって調節され得る、請求項３５または３６のシステム。
前記複数の循環ポンプの各々が、１つより多くのコントロールチャンネルを備え、前記コントロールチャンネルの各々が、前記エラストマー層の内部に形成され、そしてエラストマー区画によって前記ループ状フローチャンネルから分離されており、前記エラストマー区画は、活性化力に応答して、前記ループ状フローチャンネルの内部に変位する、請求項３７のシステム。
前記リガンドに結合するアンチリガンドをさらに備える、請求項３５〜３８のいずれか１項のシステム。
前記リガンドが、抗体、酵素、オリゴヌクレオチド、核酸、ペプチドおよび蛋白からなる群より選択される、請求項３５〜３９のいずれか１項のシステム。
リガンド／アンチリガンド対の前記リガンドおよびアンチリガンドが、抗体／抗原、酵素／基質、オリゴヌクレオチド／相補的オリゴヌクレオチド、核酸／プローブ、薬物分子／細胞蛋白、薬物分子／細胞膜、細胞蛋白／細胞蛋白、蛋白親和性タグ／蛋白、蛋白親和性タグ／金属イオン、およびプロテインＡ／抗体またはプロテインＧ／抗体からなる群より選択される、請求項３９のシステム。
前記アッセイが、ＥＬＩＳＡアッセイまたはＦＬＩＳＡアッセイである、請求項３５〜４１のいずれか１項のシステム。
複数の第２のフローチャンネルをさらに備え、各第２のフローチャンネルが、前記第１のフローチャンネルと交差して、前記第１のフローチャンネルを横切り、そして前記第１のフローチャンネルと流通している、請求項３５〜４２のいずれか１項のシステム。
アッセイを実施するための方法であって、前記方法は、以下の工程：
装置およびリガンドを備える、アッセイを実行するためのシステムを提供する工程であって、前記装置は、固相基板層およびエラストマー相を備え、前記固相基板層は、リガンドを付着させ得る表面を有し、そして前記エラストマー層は、内部に、複数のフローチャンネルおよび複数のコントロールチャンネルを有し、各コントロールチャンネルは、複数のフローチャンネルの上に重なり、そして前記フローチャンネルを横切り、これによって、前記フローチャンネルを通る溶液の流れを調節するための複数のコントロールバルブを提供し、そして前記リガンドは、前記固相基板表面または前記複数のフローチャンネルの対の少なくとも１つの内部に結合する、工程、
前記フローチャンネルに、前記リガンドに結合するアンチリガンドを含有する試薬を導入する工程、
結合アッセイを実施する工程；ならびに
前記リガンドと前記アンチリガンドとの間の結合を検出する工程、
を実施することを包含する、方法。
アッセイを実施するための方法であって、前記方法は、以下の工程：
装置を提供する工程であって、前記装置は、固相基板層およびエラストマー層を備え、前記固相基板層は、リガンドを付着し得る表面を有し、そして前記エラストマー層は、内部に、複数の第１のフローチャンネルおよび複数の第２のフローチャンネル、ならびに複数のコントロールチャンネルを有し、各第２のフローチャンネルは、前記第１のフローチャンネルと交差し、そして前記第１のフローチャンネルを横切り、そして前記第１のフローチャンネルと流通しており、各コントロールチャンネルは、複数の第１のフローチャンネルおよび／または第２のフローチャンネルの上に重なり、そして前記フローチャンネルを横切り、これによって、前記フローチャンネルを通る溶液の流れを調節するための複数のコントロールバルブを提供する、工程；
前記第２のコントロールバルブに活性化力を適用して、前記第２のフローチャンネルの各々を通って流れる溶液を制限する工程；
リガンドを含有する試薬を、前記第１のフローチャンネルのうちの少なくとも１つに、前記リガンドを前記固相基板表面に付着させるために十分な条件下で導入する工程；
前記第２のフローチャンネルのコントロールチャンネルに対する活性化力を除去する工程；
前記第１のコントロールチャンネルに活性化力を適用し、これによって、前記第１のフローチャンネルを通って流れる溶液が制限される、工程；
結合アッセイを実施する工程；ならびに
前記リガンドと前記アンチリガンドとの間の結合を検出する工程、
を実施することを包含する、方法。