JP2008064753A - 遠心力基盤の蛋白質検出用の微細流動装置及びそれを備える微細流動システム - Google Patents

遠心力基盤の蛋白質検出用の微細流動装置及びそれを備える微細流動システム Download PDF

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Abstract

【課題】遠心力基盤の蛋白質検出用の微細流動装置及びそれを備える微細流動システムを提供する。
【解決手段】回転体１００と、回転体に配置され、複数のチャンバと複数のチャンバを連結する複数の通路と、通路に配置されて流体の流れを統制する複数の弁と、を備え、回転体の回転による遠心力を利用して流体を移送する微細流動構造物１０１と、微細流動構造物内に備えられ、表面に標的蛋白質と特異的親和性を有するキャプチャープローブを有するビーズと、微細流動構造物内に備えられ、標的蛋白質と特異的親和性を有し、光学的信号の発現に必要な物質を含む検出プローブと、を備え、微細流動構造物は、ビーズと生体試料及び検出プローブを混合して反応させ、反応を終えたビーズを洗浄及び分離することを特徴とする遠心力基盤の標的蛋白質検出用の微細流動装置およびそれを備える微細流動システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体上に設けられた微細流動構造物であり、遠心力によって流体の流れを制御する遠心力基盤の微細流動装置に関する。一方、本発明は、生体試料から標的蛋白質を検出可能にする装置に関する。
一般的に、微細流動装置を構成する微細流動構造物には、少量の流体を収容するチャンバと、流体が流れるチャンネル、流体の流れを調節する弁、そして流体を受けて所定の機能を行う様々な機能性ユニットが備えられうる。小型のチップ上で生化学的反応を含む試験を行えるように、チップ状の基板にかかる微細流動構造物を配置したことをバイオチップといい、特に、様々な段階の処理及び操作を一つのチップで行えるように製作された装置をラボオンチップという。
微細流動構造物内で流体を移送するためには、駆動圧力が必要となるが、駆動圧力として毛細管圧が利用されてもよく、別途のポンプによる圧力が利用されてもよい。最近には、コンパクトディスク状の回転板に微細流動構造物を配置して遠心力を利用する微細流動装置が提案されている。これをラップＣＤと称してもよい。しかし、この場合には、フレームに固定されず、動く回転体の特性上、その中で流体の流れを制御するか、またはユニットの温度を制御するなどの操作が容易でない。
本発明は、回転体上に設けられた微細流動構造物に血液などの生体試料を注入すれば、別途の修正業務なしに遠心力を利用して前記試料を移動させ、前記微細流動構造物内で行われる一連の過程を通じて、標的蛋白質の含有如何を検出しうる微細流動装置と、前記微細流動装置及びそれを駆動する装置を備える微細流動システムとを提供することを目的とする。
本発明による遠心力基盤の標的蛋白質検出用の微細流動装置は、回転体と、前記回転体に配置され、複数のチャンバと前記複数のチャンバを連結する複数の通路と、前記通路に配置されて流体の流れを統制する複数の弁と、を備え、前記回転体の回転による遠心力を利用して流体を移送する微細流動構造物と、前記微細流動構造物内に備えられ、表面に標的蛋白質と特異的親和性を有したキャプチャープローブを有するビーズと、前記微細流動構造物内に備えられ、前記標的蛋白質と特異的親和性を有し、光学的信号の発現に必要な物質を含む検出プローブと、を備え、前記微細流動構造物は、前記ビーズと生体試料及び前記検出プローブを混合して反応させ、反応を終えたビーズを洗浄及び分離することを特徴とする。
一方、前記微細流動構造物内に備えられ、前記洗浄及び分離されたビーズと混合されて、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含みうる。すなわち、前記検出プローブの光学的信号の発現物質は、独自的に蛍光性または色相を有した光学的信号を発生させる物質でもあり、前記基質溶液に含まれた基質及び酵素との反応によって光学的信号を発生させる物質でもある。
前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されうる。このとき、前記複数の弁は、相転移弁を備え、前記相転移弁は、外部から輻射エネルギーを吸収する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、前記弁プラグの通路内での位置によって、前記通路を通過する流体の流れを統制するものでありうる。ここで、前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を閉じるように配置され、前記弁プラグが熱によって溶融されつつ、前記弁プラグの初期位置に隣接して設けられた空間に移動することにより、前記通路を開く開放弁を備えてもよく、一方、初期状態に前記弁プラグが、前記通路を開いておくように前記通路と連結された弁チャンバに配置され、前記弁プラグが熱によって溶融及び膨脹されつつ、前記通路に流入されることにより前記通路を閉じる閉鎖弁を備えてもよい。
本発明の一側面による微細流動装置は、回転体と、前記回転体に配置され、複数のチャンバと、前記複数のチャンバを連結する複数の通路と、前記通路に配置されて流体の流れを統制する複数の弁と、を備え、前記回転体の回転による遠心力を利用して流体を移送する微細流動構造物と、表面に標的蛋白質と特異的親和性を有するキャプチャープローブを有するビーズと、前記標的蛋白質と特異的親和性を有し、光学的信号の発現に必要な物質を含む検出プローブと、を備える。ここで、前記微細流動構造物は、試料を収容する試料チャンバと、バッファ液を収容するバッファチャンバと、前記ビーズ溶液を収容するビーズチャンバと、前記検出プローブ溶液を収容し、前記試料チャンバ、前記バッファチャンバ及び前記ビーズチャンバと通路として連結され、回転体の中心から最も遠く弁が設けられた出口を有し、前記それぞれの通路及び出口に配置された弁の統制によって、前記試料と前記ビーズとの反応、前記バッファ液を利用した前記ビーズの洗浄及び分離を行う混合チャンバと、前記混合チャンバの出口と隣接した部分に通路として連結され、前記通路に配置された弁の統制によって、前記混合チャンバから排出される流体を収容するウエストチャンバと、前記混合チャンバの出口と通路として連結され、分離された前記ビーズを収容し、前記検出プローブによる光学的信号を提供する検出部と、を備える。
前記混合チャンバは、前記試料チャンバ、前記バッファチャンバ及び前記ビーズチャンバより回転体の中心から遠くに配置され、前記ウエストチャンバ及び前記検出部よりは回転体の中心近くに配置されうる。前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、前記混合チャンバとの連結部と前記混合チャンバの出口との間に前記ビーズが沈殿できる空間を形成させる位置に連結されうる。前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、開放及び閉鎖の可能な弁を備え、この場合に、前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、少なくとも２回の開放及び閉鎖が可能に備えられることが望ましい。
前記バッファチャンバと前記混合チャンバとを連結する通路は、前記バッファチャンバの色々な段階の水位に対応する位置にそれぞれ連結され、前記それぞれの通路ごとに個別的に作動可能な弁を備えうる。この場合に、前記追加された水位段階の数ほど前記混合チャンバとウエストチャンバとを連結する通路の開放及び閉鎖回数も追加される。
前記微細流動装置は、前記検出部に隣接して配置されて、磁気力によって前記検出部内のビーズを凝集させる磁場発生物質をさらに備えうる。また、前記微細流動装置は、前記試料チャンバ及び前記混合チャンバに連結された通路と連結され、前記試料チャンバに収容された試料を遠心分離してその一部を前記通路に排出する遠心分離ユニットをさらに備えてもよい。
一方、前記検出部に収容され、前記洗浄及び分離されたビーズと混合され、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含みうる。
前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されうる。このとき、前記複数の弁は、相転移弁を備え、前記相転移弁は、外部から輻射エネルギーを吸収する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、前記弁プラグの通路内での位置によって、前記通路を通過する流体の流れを統制するものでありうる。ここで、前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を閉じるように配置され、前記弁プラグが熱によって溶融されつつ、前記弁プラグの初期位置に隣接して設けられた空間に移動することにより前記通路が開かれる開放弁を備え、一方、初期状態に前記弁プラグが、前記通路を開くように前記通路と連結された弁チャンバに配置され、前記弁プラグが熱によって溶融及び膨脹されつつ、前記通路に流入されることにより前記通路が閉じられる閉鎖弁を備えてもよい。
本発明の一側面による微細流動システムは、遠心力基盤の蛋白質検出用の微細流動装置と、前記微細流動装置の回転体を駆動する回転駆動部と、前記微細流動装置の光学的信号を検出する光検出部とを備え、前記微細流動装置は、回転体と、前記回転体に配置され、複数のチャンバと前記複数のチャンバとを連結する複数の通路と、前記通路に配置されて流体の流れを統制する複数の弁とを備え、前記回転体の回転による遠心力を利用して流体を移送する微細流動構造物と、前記微細流動構造物内に備えられ、表面に標的蛋白質と特異的親和性を有するキャプチャープローブを有するビーズと、前記微細流動構造物内に備えられ、前記標的蛋白質と特異的親和性を有し、光学的信号の発現に必要な物質を含む検出プローブとを備え、前記微細流動構造物は、前記ビーズと生体試料及び前記検出プローブを混合して反応させ、反応を終えたビーズを洗浄及び分離することを特徴とする。
一方、前記微細流動構造物内に備えられ、前記洗浄及び分離されたビーズと混合され、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含みうる。
前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されたものでありうる。
一方、前記微細流動システムは、前記微細流動装置上の選択された領域に電磁波を照射する外部エネルギー源をさらに備えうる。このとき、前記複数の弁は、相転移弁を備え、前記相転移弁は、前記外部エネルギー源によって照射された電磁波を吸収して発熱する発熱粒子と、前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、前記弁プラグの通路内での位置によって、前記通路を通過する流体の流れを統制するものでありうる。
本発明の他の一側面による微細流動システムは、前述した本発明の一側面による微細流動装置と、前記微細流動装置の回転体を駆動する回転駆動部と、前記微細流動装置の光学的信号を検出する光検出部とを備える。前記微細流動システムも、前記微細流動装置上の選択された領域に電磁波を照射する外部エネルギー源をさらに備えうる。このとき、前記複数の弁は、相転移弁を備え、前記相転移弁は、前記外部エネルギー源によって照射された電磁波を吸収して発熱する発熱粒子と、前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、前記弁プラグの通路内での位置によって前記通路を通過する流体の流れを統制するものでありうる。
本発明による微細流動装置及びそれを備える微細流動システムは、前記微細流動装置に試料を注入する１回の修正業務のみで、前記微細流動構造物内で短時間内に行われる一連の過程を通じて前記生体試料から標的蛋白質を検出しうる。したがって、熟練者の多くの修正業務を必要とした従来のＥＬＩＳＡ（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ Ｉｍｍｕｎｏｓｅｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｓｓａｙ）プロセスを通じた免疫検定などの作業を極めて簡素化して時間及び労力を大きく節約できる。また、少量の試料のみで標的蛋白質の検出が可能である。
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による微細流動装置の１実施形態を示す平面図である。本発明による微細流動装置は、回転体１００と前記回転体１００上に配置された少なくとも一つの微細流動構造物１０１とを備える。本実施形態によれば、前記回転体１００は、ディスク形状のプラットホームでありうる。前記プラットホームは、成形が容易であり、その表面が生物学的に非活性であるアクリル、ＰＤＭＳなどのプラスチック素材で形成されうる。但し、これに限定されず、化学的／生物学的な安定性と光学的透明性、そして機械的加工性を有する素材ならばよい。前記回転体１００は、中心に穴を有しうる。前記穴を回転駆動部のスピンドルに装着することによって回転させうるだけでなく、前記回転体１００の中心を回転軸と一致させうる。
前記回転体１００上には、一つまたは二つ以上の微細流動構造物１０１が配置されうる。このような構造物１０１は、相互重畳されて前記プラットホームを形成する二つのディスクと前記二つのディスクが対向する面のうち何れか一側とに形成された立体パターンによって提供されうる。前記二つのディスクの間には、両面接着層が介在されうる。但し、このような構造に限定されるものではない。このように提供された二つ以上の微細流動構造物１０１を備える場合、同時に色々な試料、例えば、数人の血液から標的蛋白質を検出でき、一つのサンプルからそれぞれの微細流動構造物１０１で異なる標的蛋白質を検出することもできる。
図２は、前記図１に示された装置の一部分を詳細に示す拡大図である。前記図１に概略的に示された微細流動構造物１０１の構成例を詳細に示す。前記図面で、上側は前記回転体１００の中心部を、下側は前記回転体１００の外郭部を表す。本実施形態によれば、前記微細流動構造物１０１は、流体試料を収容する試料チャンバ１１とバッファ液を収容するバッファチャンバ１２及び多量のビーズＭ１が含まれたビーズ溶液を収容するビーズチャンバ１３とを備える。前記試料チャンバ１１と前記バッファチャンバ１２及び前記ビーズチャンバ１３は、それぞれ注入口を備え、ユーザは、前記注入口を通じて試料とバッファ液及びビーズ溶液を注入しうる。
前記回転体１００の中心から前記三つのチャンバより遠い位置には、混合チャンバ１４が配置され、前記混合チャンバ１４は、前記試料チャンバ１１、前記バッファチャンバ１２及び前記ビーズチャンバ１３と、それぞれ流体移動通路であるチャンネル２１、２２、２３とを通じて連結される。各チャンネル２１、２２、２３には、流体の流れを統制する弁３１、３２、３３が設けられる。前記三つの弁３１、３２、３３は、閉じており、一定の条件下で開放される開放弁でありうる。前記混合チャンバ１４は、前記回転体１００の中心から最も遠く出口が設けられ、前記出口には、弁３４（以下、出口弁と称す）が設けられる。前記混合チャンバ１４は、回転体の中心から近い部分より遠い部分の断面積が狭いことが望ましい。すなわち、前記出口弁３４に近い部分の断面積が狭いことが望ましい。このために、前記出口弁３４の内側の一部分がチャンネル状に設けられることもある。一方、前記混合チャンバ１４は、あらかじめ注入された検出プローブ溶液を収容し、前記試料チャンバ１１から試料を、前記ビーズチャンバ１３からビーズＭ１溶液を、そして前記バッファチャンバ１２からバッファ液を供給されうる。
前記回転体１００の中心から前記混合チャンバ１４より遠い位置には、ウエストチャンバ１５が配置される。前記ウエストチャンバ１５は、チャンネル２５を通じて前記混合チャンバ１４の前記出口弁３４に近い部分、すなわち、前述したように断面積が狭い部分に連結されうる。但し、前記チャンネルが連結された部分と前記出口弁３４との間には、前記混合チャンバ１４に収容された磁性ビーズが集められうるほどの空間を確保することが望ましい。
前記ウエストチャンバ１５は、前記混合チャンバ１４から少なくとも２回にわたって流体を流入しうる。まず、前記ビーズＭ１との反応を経た試料残留物を流入し、またビーズＭ１を洗浄したバッファ液を流入する。したがって、前記チャンネルは、少なくとも２回の開放及び閉鎖動作を反復しうる弁を備えうる。開放または閉鎖動作のみが可能な一回性弁を採用する場合に、前記チャンネルは、それぞれ１回ずつ前記混合チャンバ１４から前記ウエストチャンバ１５に流体を通過させうる少なくとも二つの分岐チャンネル２５ａ、２５ｂを備えうる。また、前記二つの分岐チャンネル２５ａ、２５ｂは、それぞれ１回ずつ流体を疎通させた後に閉鎖されうる。このためにそれぞれ開放弁３５ａ、３５ｂと閉鎖弁４５ａ、４５ｂとを備えうる。
また、前記回転体１００の中心から前記混合チャンバ１４の出口より遠い位置に検出部１６が配置される。前記検出部１６は、前記混合チャンバ１４の出口弁３４とチャンネル２６を通じて連結される。前記検出部１６は、ビーズＭ１の表面に標的蛋白質と共に付着されて前記検出部１６に入った前記検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応し、光学的信号を発現できるように、あらかじめ注入された所定の基質溶液を収容しうる。
前記基質溶液には、前記検出プローブの光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させるのに必要な基質及び酵素が含まれうる。また、前記検出部１６に隣接した部分には、磁場を発生させる磁性物質、例えば、磁石２３１が配置されうる。前記磁石２３１は、前述したビーズＭ１として磁性ビーズを採用する場合に、前記磁性ビーズを凝集させる役割を行える。
前記ビーズＭ１は、全血、唾液、小便などの生体試料から標的蛋白質（病源体の表面の抗原などを含む）を捕集できるように、その表面に前記標的蛋白質と特異的に結合されたキャプチャープローブを有する。例えば、前記キャプチャープローブは、前記ビーズの表面に付着された抗体でありうる。前記抗体は、特定標的蛋白質、例えば、特定細胞またはウイルスの表面の抗原蛋白質にのみ特異的親和性を有するため、非常に低い濃度の細胞またはウイルスを検出しようとする場合に有用する。特定抗原に特異的に結合できる抗体が結合された磁性ビーズは、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社、Ｑｉａｇｅｎ社で市販されており、その例としては、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ Ｇｅｎｏｍｉｃ ＤＮＡ Ｂｌｏｏｄ（登録商標、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）、Ｄｙｎａｂｅａｄｓ ａｎｔｉ−Ｅ.ｃｏｌｉ Ｏ１５７（登録商標、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）、ＣＥＬＬｅｃｔｉｏｎ Ｂｉｏｔｉｎ Ｂｉｎｄｅｒ Ｋｉｔ（トレードマーク、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）、ＭａｇＡｔｔｒａｃｔ Ｖｉｒｕｓ Ｍｉｎ Ｍ４８ Ｋｉｔ（Ｑｉａｇｅｎ社）などがある。前記特定抗体が結合された磁性ビーズを利用してジフテリア毒素、エンテロコックスフェシウム、ヘリコバクターピロリ、ＨＢＶ、ＨＣＶ、ＨＩＶ、インフルエンザＡ、インフルエンザＢ、リステリア、マイコプラズマニューモニエ、シュードモナス種、ルベラウイルス、ロタウイルスを検出しうる。
前記ビーズＭ１は、サイズが５０ｎｍ〜１,０００μｍであることが望ましく、さらに望ましくは、前記磁性ビーズのサイズは、１〜５０μｍでありうる。また、前記ビーズＭ１は、２種以上のサイズを有するビーズで混合されたものでありうる。すなわち、前記ビーズＭ１は、同じサイズでもあり、異なるサイズを有するビーズの混合物でもある。
前記ビーズＭ１は、多様な材料で形成されうる。特に、前記ビーズＭ１は、強磁性を帯びるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの金属及びその酸化物からなる群から選択される１以上の物質を含む磁性ビーズでありうる。
前記光学的信号の発現物質を含む検出プローブとしては、従来のＥＬＩＳＡプロセスに使われる検出プローブ用物質が採用されうる。例えば、特定抗原を検出するために、前記ビーズＭ１の表面にキャプチャープローブとして一次抗体を付着した場合に、検出プローブとしてＨＲＰ（ＨｏｒｓｅＲａｄｉｓｈ Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）が結合された二次抗体を採用しうる。このとき、前記検出部１６には、ＨＲＰとの反応によって色相が発現される基質及び酵素を含む基質溶液を備えることが望ましい。
図３は、本発明による微細流動装置の他の実施形態を示す平面図である。本実施形態による微細流動装置は、前記図２の微細流動構造物１０１と類似した構造の微細流動構造物１０２を有する。これらの差異点は、次の通りである。前記バッファチャンバ１２の容量がさらに多く、前記バッファチャンバ１２と前記混合チャンバ１４とを連結するチャンネル２２が数個に分岐され、各分岐されたチャンネルが前記バッファチャンバ１２の複数の段階の水位に対応する位置に連結されうる。このとき、前記分岐されたそれぞれのチャンネルには、弁３２ａ、３２ｂ、３２ｃとなり、これらの弁３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、個別的に動作可能な開放弁でありうる。また、追加された前記水位段階の数ほど、前記混合チャンバ１４から前記ウエストチャンバ１５に流体を排出させ、再び通路を閉じうるチャンネル２５ｃ、２５ｄ及び弁構造物３５ｃ、３５ｄが追加されうる。これは、前記バッファチャンバ１２に収容されたバッファ液を所定量ずつ混合チャンバ１４に供給してビーズＭ１を洗浄し、その度に前記ビーズＭ１と分離されたバッファ液残留物を前記ウエストチャンバ１５に排出するためである。
図４は、本発明による微細流動装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。本実施形態による微細流動装置は、前記図３の微細流動構造物１０２と類似した構造の微細流動構造物１０３を有する。その差異点は、次の通りである。前記試料チャンバ１１の出口と前記混合チャンバ１４との間に遠心分離ユニット１８をさらに備える。前記遠心分離ユニット１８は、前記試料チャンバ１１の出口から回転体１００の外側に延びた上澄み液チャンネル１８２と前記チャンネル１８２の端部に幅が拡張された沈殿物収集部１８１とを備え、前記上澄み液チャンネル１８２の一部分が弁３１及びチャンネル２１を通じて前記混合チャンバ１４に連結される。このとき、前記沈殿物収集部１８１と前記上澄み液チャンネル１８２とは、迂迴チャンネル１８３を通じて迂迴的に連結されうる。前記迂迴チャンネル１８３は、前記沈殿物収集部１８１の排気管の役割を行うだけでなく、前記試料チャンバ１１に過多な試料が注入されても、前記混合チャンバ１４に一定量の試料液が供給されるように助けうる。
前記遠心分離ユニット１８の作用について例を挙げて説明すれば、前記試料チャンバ１１に全血を注入し、前記回転体１００を回転させれば、重い血球は、前記沈殿物収集部１８１に収集され、前記上澄み液チャンネル１８２は、ほとんど血漿で満たされる。このとき、前記混合チャンバ１４に連結されたチャンネル２１の弁３１が開放されれば、前記上澄み液チャンネル１８２のうちから前記チャンネル２１と連結された部分より回転の中心に近い部分に満たされた血漿が前記混合チャンバ１４に移送される。これにより、正確な検出を阻害する要素を試料からあらかじめ除去しうる。
以上の実施形態についての説明で言及された複数の弁３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３３、３４、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄは、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されたものでありうる。前記複数の弁は、望ましくは、外部から電磁波などのエネルギーを吸収する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、前記弁プラグの通路内での位置によって、前記通路を通過する流体の流れを統制する相転移弁を備えうる。
このとき、前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を閉じるように配置され、前記弁プラグが熱によって溶融されつつ、前記弁プラグの初期位置に隣接して設けられた空間に移動して前記通路を開く開放弁を備えうる。また、前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を開くように前記通路と連結された弁チャンバに配置され、前記弁プラグが熱によって溶融及び膨脹されつつ、前記通路に流入されることにより前記通路が閉じられる閉鎖弁を備えてもよい。以下では、前記本発明による微細流動装置に採用されうる弁の例として、前述した相転移弁について詳細に説明する。
図５ａ及び図５ｂは、本発明の微細流動装置で流体流れを制御する開放弁の例を示す断面図である。相転移弁の一例である開放弁３０（図２ないし図４の３１、３２、３３、３４、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄに対応する）は、常温で固体状態の相転移物質に発熱粒子が分散された弁プラグ３０１を備える。前記固体状態の前記弁プラグ３０１が配置された初期位置に隣接した前記チャンネル２０の下流には、その幅または深さが拡張されて空間を提供するチャンネル拡張部３０２が配置される。
前記弁プラグ３０１は、常温でチャンネル２０の所定部分をすき間もなく遮って入口Ｉ側から流入される流体Ｆの流れを遮断する。前記弁プラグ３０１は、高温で溶融されて前記チャンネル２０の出口Ｏ側に流れつつ、隣接して配置されたチャンネル拡張部３０２に移動して、流体Ｆの流路を開放したまま凝固（図５中の３０１’を参照）される。
前記弁プラグ３０１に熱を加えるために、前記微細流動装置の外部には、外部エネルギー源が配置され、前記外部エネルギー源が前記弁プラグ３０１の初期位置を含む領域に電磁波を照射しうる。このとき、前記外部エネルギー源は、レーザビームＬを照射するレーザ光源であるか、可視光線や赤外線を照射する発光素子またはキセノンランプであり、特に、レーザ光源である場合、少なくとも一つのレーザダイオードを含みうる。前記外部エネルギー源は、前記弁プラグ３０１に含まれた発熱粒子が吸収できる電磁波の波長によって選択されうる。
前述したチャンネル２０の構造物は、回転体１００を形成する上部ディスク１１０または下部ディスク１２０の内面に形成された立体パターンによって提供されうる。前記上部ディスク１１０は、外部エネルギー源から照射された電磁波が前記弁プラグ３０１に入射するように透過させ、外部から流体Ｆを観測可能にする光学的に透明な材料で形成されることが望ましい。その例として、ガラスまたは透明プラスチック素材は、光学的透明性に優れており、製造コストが低いという側面で有利である。
前記弁プラグ３０１に分散された発熱粒子は、数１，０００μｍの幅を有するチャンネル２０内で自由に移動可能なサイズを有することが望ましい。前記発熱粒子は、電磁波が照射されれば、そのエネルギーによって温度が急上昇して発熱する性質を有し、ワックスに均一に分散される性質を有する。このような性質を有するように、前記発熱粒子は、金属成分を含むコアと、疎水性を帯びるシェルとを備える構造を有しうる。例えば、前記発熱粒子は、強磁性物質であるＦｅからなるコアと、前記Ｆｅに結合されてＦｅを覆い包む複数の界面活性成分で形成されたシェルを備えた構造を有しうる。一般的に、前記発熱粒子は、キャリアオイルに分散された状態で提供される。疎水性表面構造を有する前記発熱粒子が均一に分散されるように、キャリアオイルも疎水性であることが望ましい。相転移物質に前記発熱粒子が分散されたキャリアオイルを注いで混合することによって前記弁プラグ３０１を製造しうる。前記発熱粒子の粒子状は、前記例として挙げた形態に限定されず、重合体ビーズ、クァンタムドットまたはビーズでもありうる。
前記弁プラグ３０１を形成する相転移物質は、ワックスでありうる。前記発熱粒子が吸収した輻射エネルギーを熱エネルギーの形で周囲に伝達すれば、ワックスは、これによって溶融されて流動性を有し、これにより、プラグ３０１の形態が崩壊され、流体Ｆの流路が開放される。前記プラグ３０１を構成するワックスは、適当な融点を有することが望ましい。融点が過度に高ければ、レーザ照射から溶融までの時間が長くかかって、開放時点の精密な制御が難しくなり、逆に、融点が過度に低ければ、レーザが照射されていない状態で部分的に溶融されて流体Ｆが漏れることもあるためである。前記ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、合成ワックス、または天然ワックスが採用されうる。
一方、前記相転移物質は、ゲルまたは熱可塑性樹脂でもよい。前記ゲルとしては、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、またはポリビニルアミドなどが採用されうる。また、前記熱可塑性樹脂としては、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＯＭ、ＰＦＡ、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＳＵ、またはＰＶＤＦが採用されうる。
図６は、本発明の微細流動装置で、流体の流れを制御する閉鎖弁の例を示す平面図であり、図７は、前記図６に示された閉鎖弁のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。前記相転移弁の他の例である閉鎖弁４０（図２ないし図４の４５ａ〜ｄに対応する）は、入口Ｉと出口Ｏとを有するチャンネル２０と、前記チャンネル２０の中間に連結された弁チャンバ４０２、そして常温の初期には、固体状態として前記弁チャンバ４０２内に充填されており、加熱されれば、溶融及び膨脹しつつ前記チャンネル２０に流入され、再び凝固されつつ前記チャンネル２０を通じた流体Ｆの流れを遮断する弁プラグ４０１を備える。
前記閉鎖弁４０の構造物も前述した開放弁３０と同様に、微細流動装置の回転体１００を形成する上部ディスク１１０または下部ディスク１２０の内面に形成された立体パターンによって提供されうる。前記上板１１０は、前記電磁波（例えば、レーザビーム）が前記弁プラグ４０１にさらによく入射するように前記弁チャンバ４０２に対応する穿孔部１１０Ａを有することもある。
前記弁プラグを形成する相転移物質Ｐと発熱粒子Ｍ２とに関する事項は、前記開放弁３０の例を通じて説明した通りである。また、前記弁プラグ４０１に電磁波Ｌを提供する外部エネルギー源に関する事項も前述した通りである。
分散媒である相転移物質Ｐと発熱粒子Ｍ２とを含む弁プラグにレーザビームが照射されれば、前記発熱粒子Ｍ２が電磁波を吸収して前記相転移物質Ｐを加熱させる。これにより、前記弁プラグ４０１は、溶融されつつ体積が膨脹し、連結された通路４０３を通じて前記チャンネル２０に流入される。前記チャンネル２０内で流体Ｆと接触しつつ、再び冷却された弁プラグ４０１は、前記チャンネル２０を通じた流体Ｆの流れを遮断する。
図８は、本発明による微細流動システムの１実施形態を示す斜視図である。本発明による微細流動システムは、回転体１００上に設けられた少なくとも一つの微細流動構造物１０１を備えたものであって、前述した多様な実施形態による微細流動装置と、前記回転体１００を回転させる回転駆動部５０と、前記微細流動装置を利用した結果物を光学的に観測できる光検出部７０と、を備える。一方、前記回転体１００上の選択された領域に電磁波を照射しうる外部エネルギー源６０をさらに含みうる。
前記外部エネルギー源６０は、本発明の微細流動装置で反応がおきるチャンバ、例えば、前記混合チャンバ１４及び検出部１６の温度を適切に維持させるために使われうるものであって、前述したように、レーザ光源、発光素子またはキセノンランプが採用されうる。また、前記微細流動装置に磁性ビーズなどの発熱粒子Ｍ２を含む相転移弁が採用された場合には、前記相転移弁を作動させるためにも使われうる。
前記微細流動システムは、前記外部エネルギー源６０の位置または方向を調整し、これから照射された電磁波が前記回転体１００上の所望の領域に、具体的には、前記微細流動装置に備えられた複数の相転移弁３１、混合チャンバ１４及び検出部１６のうちから選択されたものに該当する領域に集中的に到達可能にする、外部エネルギー源の調整手段を含みうる。
また、前記微細流動システムは、前記微細流動装置の検出部に対応する位置に配置される磁場形成物質の一例として、磁石２３１をさらに備えうる。前記磁石２３１は、回転体１００の半径方向に移動しうる機構的構成を有することもある。
前記図８のシステムで、外部エネルギー源の調整手段は、回転体１００に向って設置された前記外部エネルギー源６０を、その上に表示された矢印方向、すなわち回転体１００の半径方向に動作可能である。前記外部エネルギー源６０を直線移動させるメカニズムは、多様に提供され、当業者に自明なものであるので、本明細書では、それについての説明を省略する。
一方、前記微細流動システムは、前記回転体１００を駆動する回転駆動部５０を備える。図面に示された回転駆動部５０は、前記回転体１００を載置させ、回転力を伝達するための装置の一部分であり、図面に示されていないが、前記回転体１００を定速及び正逆回転させうるモータ及びそれと関連した部品を備えうる。前記回転駆動部５０についての具体的な構成の例は、本明細書で省略する。前記図８のシステムで、前記外部エネルギー源６０は、前記外部エネルギー源の調整手段（図示せず）と前記回転駆動部５０の助けで、電磁波を前記微細流動装置の回転体１００上で選択された領域に集中的に照射しうる。
例えば、現時点で作動されるべき相転移弁３１が選択された場合、外部エネルギー源６０を照準し始める時点において、前記相転移弁３１の位置を把握して外部エネルギー源６０の位置との偏差、Δ（ｒ、θ）を求める。そして、回転駆動部５０を利用して前記回転体１００をΔθほど正逆回転させ、前記外部エネルギー源の調整手段を利用して、前記外部エネルギー源６０を前記回転体１００の半径方向にΔｒほど移動させうる。
図９は、本発明の微細流動装置で行われるビーズを利用した免疫検定過程の例を示す模式図である。まず、ビーズを利用して特定の標的蛋白質を捕集できるように、表面に前記標的蛋白質に対して特異的親和性を有するキャプチャープローブを有するビーズを準備する。本実施形態では、磁性物質からなるコアとアガロースとからなり、前記コアを取り囲むシェルを備える磁性ビーズの表面にストレプタビジンをコーティングし、キャプチャープローブとしてビオチンが結合されたＨＢｓＡｇ（肝炎抗原）を付着した。
準備された前記ビーズをＡｎｔｉ−ＨＢｓ（肝炎抗体）を含む試料と混合すれば、前記Ａｎｔｉ−ＨＢｓが前記キャプチャープローブのＨＢｓＡｇに結合される。ここに検出プローブとしてＨＲＰが結合されたＨＢｓＡｇ（２次抗体）を添加すれば、前記検出プローブのＨＢｓＡｇが前記Ａｎｔｉ−ＨＢｓと結合し、前記ビーズに結合する。このように表面に（ＨＢｓＡｇ）−（Ａｎｔｉ−ＨＢｓ）−（ＨＢｓＡｇ−ＨＲＰ）結合が形成されたビーズをバッファ液で洗浄すれば、剰余の検出プローブが何れも洗浄され、前記のようにビーズに結合された検出プローブのみが残る。
このように洗浄されたビーズを前記ＨＲＰの作用によって光学的信号を発現できる物質、例えば、基質と酵素とを含む基質溶液と混合すれば、酵素作用によって基質に含まれた無色の物質が色合い（例えば、青色）を帯びつつ、光学的信号を発現する。これを光学的に検出することによって、前記試料に標的蛋白質であるＡｎｔｉ−ＨＢｓが存在するか否かが確認できる。但し、以上の過程は、一例に過ぎない。他の例として、ＦＩＰＣを含む検出プローブを利用する場合には、別途の基質溶液との反応なしに蛍光発現を通じて光学的検出が可能である。
図１０ａないし図１０ｐは、本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す。前記図９を通じて説明された過程が、前記図４の実施形態による微細流動装置で行われる過程を添付された写真と共に説明する。
前述したように、ＨＢｓＡｇが付着されたビーズＭ１を備えるビーズ溶液１００μｌをビーズチャンバ１３に注入し、試料チャンバ１１には、試料として全血１００μｌを注入する（図１０ａ）。回転体１００を回転させつつ、遠心分離ユニット１８を利用して前記試料を血球と血漿とに分離する（図１０ｂ）。外部エネルギー源を利用して相転移弁３１を開き、血漿３０μｌを混合チャンバ１４に移送する。前記混合チャンバ１４内にあらかじめ注入された検出プローブ溶液と前記血漿とが混合される（図１０ｃ）。ビーズチャンバ１３と連結された弁３３を開き、前記ビーズＭ１溶液を混合チャンバ１４に移送する（図１０ｄ）。回転駆動部を利用して回転体１００を図中の両矢印方向に交互に回転させ、約１０分間ビーズＭ１と試料及び検出プローブ溶液を反応させる。このとき、外部エネルギー源を利用して前記混合チャンバ１４の温度を生体条件と類似に維持させることもある（図１０ｅ）。その後、遠心力を利用して混合チャンバ１４内のビーズＭ１を沈殿させる（図１０ｆ）。ウエストチャンバ１５に連結された第１チャンネル２５ａを開けて反応後の残留物（ビーズと分離された上澄み液）を図中の矢印方向に沿って前記ウエストチャンバ１５に排出する（図１０ｇ）。前記チャンネル２５ａを再び閉じ（図１０ｈ）、前記バッファチャンバ１２と前記混合チャンバ１４とを連結するチャンネルを開けてバッファ液を図中の矢印方向に沿って混合チャンバ１４に移送する（図１０ｉ）。再び、回転体１００を図中の両矢印方向に交互に回転させ、約１分間前記混合チャンバ１４内のビーズをバッファ液で洗浄する（図１０ｊ）。前記ビーズＭ１を沈殿させた後（図１０ｋ）に、ウエストチャンバ１５に連結された他の一つのチャンネル２５ｂを開いて洗浄を終えたバッファ液残留物を図中の矢印方向に沿って排出する（図１０ｌ）。前述したように、バッファチャンバ１２の容量が多く、複数の段階の水位ごとにそれぞれの弁３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えるチャンネルが連結されている場合には、前記図１０ｉないし図１０ｌの過程を反復しうる。すなわち、ビーズの洗浄を数回反復しうる。
その後、前記混合チャンバ１４の出口弁３４を開き、洗浄を終えたビーズを検出部１６に移送する（図１０ｍ及び図１０ｎ）。再び回転体１００を図中の両矢印方向に交互に回転させ、前記検出部１６内の基質溶液と前記ビーズＭ１とを混合して光学的信号の発現を誘導する（図１０ｏ）。この時にも外部エネルギー源を利用して、前記検出部１６内の温度を生体温度レベルに高めうる。検出部１６内でビーズＭ１を沈殿させ、光検出部を利用して前記検出プローブと基質との反応による光学的信号を検出する（図１０ｐ）。
図１１ａは本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出に用いられるＰＴＣ（Ａｎｔｉ−ＨＢｓを含む試料）とＮＴＣ（ＰＢＳバッファ）を示す図面である。
図１１ｂは、前記本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出結果を示す図面である。本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出結果が従来のＲａｐｉｄ ｓｔｒｉｐ ｔｅｓｔ（ＳＤ社）による結果と一致することが確認できる。一方、前記図１１ｂに示された結果を利用して、Ａｎｔｉ−ＨＢｓの濃度を定量することもある。
本発明による望ましい実施形態が説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
本発明は、微細流動装置関連の技術分野に適用可能である。
本発明による微細流動装置の１実施形態を示す平面図である。 図１に示された装置の一部分を詳細に示す拡大図である。 本発明による微細流動装置の他の実施形態を示す平面図である。 本発明による微細流動装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の微細流動装置で、流体流れを制御する開放弁の例を示す断面図である。 本発明の微細流動装置で、流体流れを制御する開放弁の例を示す断面図である。 本発明の微細流動装置で、流体流れを制御する閉鎖弁の例を示す平面図である。 図６に示された閉鎖弁のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 本発明による微細流動システムの１実施形態を示す斜視図である。 本発明の微細流動装置で行われるビーズを利用した免疫検定過程の例を示す模式図である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出過程を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔｉ−ＨＢｓの検出に用いられるＰＴＣ（Ａｎｔｉ−ＨＢｓを含む試料）とＮＴＣ（ＰＢＳバッファ）を示す図面である。 本発明による微細流動装置を利用したＡｎｔ−ＨＢｓの検出結果を示す図面である。
符号の説明
１１ 試料チャンバ、
１２ バッファチャンバ、
１３ ビーズチャンバ、
１４ 混合チャンバ、
１５ ウエストチャンバ、
１６ 検出部、
１８ 遠心分離ユニット、
５０ 回転駆動部、
６０ 外部エネルギー源、
７０ 光検出部、
１００ 回転体、
１０１ 微細流動構造物、
１１０ 上部ディスク、
１１０Ａ 穿孔部、
１２０ 下部ディスク、
１８１ 沈殿物収集物、
１８２ 上澄み液チャネル、
１８３ 迂回チャネル、
２３１ 磁石、
３０１、４０１ 弁プラグ、
３０２ チャネル拡張部、
４０２ 弁チャンバ、
Ｆ 流路、
Ｌ 電磁波（レーザービーム）、
Ｍ１ ビーズ、
Ｍ２ 発熱粒子、
Ｐ 相転移物質。

Claims (39)

  1. 回転体と、
    前記回転体に配置され、複数のチャンバと前記複数のチャンバを連結する複数の通路、及び前記通路に配置されて流体の流れを統制する複数の弁を備え、前記回転体の回転による遠心力を利用して流体を移送する微細流動構造物と、
    前記微細流動構造物内に備えられ、表面に標的蛋白質と選択的に結合するキャプチャープローブを有するビーズと、
    前記微細流動構造物内に備えられ、前記標的蛋白質と選択的に結合し、光学的信号発現に必要な物質を含む検出プローブと、を備え、
    前記微細流動構造物は、前記ビーズと生体試料及び前記検出プローブを混合して反応させ、反応を終えたビーズを洗浄及び分離することを特徴とする微細流動装置。
  2. 前記微細流動構造物内に備えられ、前記洗浄及び分離されたビーズと混合され、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の微細流動装置。
  3. 前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細流動装置。
  4. 前記複数の弁は、相転移弁を備え、
    前記相転移弁は、外部から照射された電磁波を吸収する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、前記弁プラグの通路内での位置によって前記通路を通過する流体の流れを統制することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  5. 前記電磁波は、赤外線または可視光線であることを特徴とする請求項４に記載の微細流動装置。
  6. 前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を閉じるように配置され、前記弁プラグが熱によって溶融されつつ、前記弁プラグの初期位置に隣接して設けられた空間に移動することにより前記通路が開かれる開放弁を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の微細流動装置。
  7. 前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を開くように前記通路と連結された弁チャンバに配置され、前記弁プラグが熱によって溶融及び膨脹されつつ、前記通路に流入されることにより前記通路が閉じられる閉鎖弁を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の微細流動装置。
  8. 回転体と、
    前記回転体に配置され、複数のチャンバと前記複数のチャンバを連結する複数の通路、及び前記通路に配置されて流体の流れを統制する複数の弁を備え、前記回転体の回転による遠心力を利用して流体を移送する微細流動構造物と、
    表面に標的蛋白質と選択的に結合するキャプチャープローブとを有するビーズと、
    前記標的蛋白質と選択的に結合し、光学的信号の発現に必要な物質を含む検出プローブと、を備え、
    前記微細流動構造物は、試料を収容する試料チャンバと、
    バッファ液を収容するバッファチャンバと、
    前記ビーズ溶液を収容するビーズチャンバと、
    前記検出プローブ溶液を収容し、前記試料チャンバ、前記バッファチャンバ及び前記ビーズチャンバが通路として連結され、回転体の中心から最も遠くに弁が設けられた出口を有し、前記それぞれの通路及び出口に配置された弁の統制によって、前記試料と前記ビーズとの反応、前記バッファ液を利用した前記ビーズの洗浄及び分離を行う混合チャンバと、
    前記混合チャンバの出口と隣接した部分に通路として連結され、前記通路に配置された弁の統制によって前記混合チャンバから排出される流体を収容するウエストチャンバと、
    前記混合チャンバの出口と通路として連結され、分離された前記ビーズを収容し、前記検出プローブによる光学的信号を提供する検出部と、を備えることを特徴とする微細流動装置。
  9. 前記混合チャンバは、前記試料チャンバ、前記バッファチャンバ及び前記ビーズチャンバより回転体の中心から遠くに配置され、前記ウエストチャンバ及び前記検出部よりは回転体の中心近くに配置されていることを特徴とする請求項８に記載の微細流動装置。
  10. 前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、前記混合チャンバとの連結部と前記混合チャンバの出口との間に前記ビーズが沈澱されうる空間を形成させる位置に連結されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の微細流動装置。
  11. 前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、開放及び閉鎖が可能な弁を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  12. 前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、少なくとも２回の開放及び閉鎖が可能に備えられることを特徴とする請求項１１に記載の微細流動装置。
  13. 前記バッファチャンバと前記混合チャンバとを連結する通路は、前記バッファチャンバの様々な段階の水位に対応する位置にそれぞれ連結され、前記それぞれの通路ごとに個別的に作動可能な弁を備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  14. 前記ビーズは、磁性ビーズであり、前記検出部に隣接するように配置されて磁力によって前記検出部内の磁性ビーズを凝集させる磁場形成物質をさらに備えることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  15. 前記試料チャンバ及び前記混合チャンバに連結された通路と連結され、前記試料チャンバに収容された試料を遠心分離して、その一部を前記通路に排出する遠心分離ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  16. 前記検出部に収容され、前記洗浄及び分離されたビーズと混合されて、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含むことを特徴とする請求項８〜１５のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  17. 前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されたことを特徴とする請求項８〜１６のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  18. 前記複数の弁は、相転移弁を備え、前記相転移弁は、外部から照射された電磁波を吸収する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、
    前記弁プラグの通路内での位置によって前記通路を通過する流体の流れを統制することを特徴とする請求項８〜１７のいずれか１項に記載の微細流動装置。
  19. 前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を閉じるように配置され、前記弁プラグが熱によって溶融されつつ、前記弁プラグの初期位置に隣接して設けられた空間に移動することにより前記通路が開かれる開放弁を備えることを特徴とする請求項１８に記載の微細流動装置。
  20. 前記相転移弁は、初期状態に前記弁プラグが前記通路を開くように前記通路と連結された弁チャンバに配置され、前記弁プラグが熱によって溶融及び膨脹されつつ、前記通路に流入されることにより前記通路が閉じられる閉鎖弁を備えることを特徴とする請求項１８に記載の微細流動装置。
  21. 請求項１に記載の微細流動装置と、
    前記微細流動装置の回転体を駆動する回転駆動部と、
    前記微細流動装置の光学的信号を検出する光検出部と、を備える微細流動システム。
  22. 前記微細流動構造物内に備えられ、前記洗浄及び分離されたビーズと混合されて、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の微細流動システム。
  23. 前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されたことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の微細流動システム。
  24. 前記微細流動システムは、前記微細流動装置上の選択された領域に電磁波を照射する外部エネルギー源をさらに含むことを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  25. 前記外部エネルギー源は、赤外線または可視光線を照射するレーザ光源、発光素子、またはキセノンランプを備えることを特徴とする請求項２４に記載の微細流動システム。
  26. 前記複数の弁は、相転移弁を備え、
    前記相転移弁は、前記外部エネルギー源によって照射された電磁波を吸収して発熱する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、
    前記弁プラグの通路内での位置によって前記通路を通過する流体の流れを統制することを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載の微細流動システム。
  27. 請求項８に記載の微細流動装置と、
    前記微細流動装置の回転体を駆動する回転駆動部と、
    前記微細流動装置の光学的信号を検出する光検出部と、を備える微細流動システム。
  28. 前記混合チャンバは、前記試料チャンバ、前記バッファチャンバ及び前記ビーズチャンバより回転体の中心から遠くに配置され、前記ウエストチャンバ及び前記検出部よりは回転体の中心近くに配置されたことを特徴とする請求項２７に記載の微細流動システム。
  29. 前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、前記混合チャンバとの連結部と前記混合チャンバの出口との間に前記ビーズが沈殿されうる空間を形成させる位置に連結されていることを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の微細流動システム。
  30. 前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、開放及び閉鎖が可能な弁を備えることを特徴とする請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  31. 前記混合チャンバと前記ウエストチャンバとを連結する通路は、少なくとも２回の開放及び閉鎖が可能に備えられることを特徴とする請求項３０に記載の微細流動システム。
  32. 前記バッファチャンバと前記混合チャンバとを連結する通路は、前記バッファチャンバの色々な段階の水位に対応する位置にそれぞれ連結され、前記それぞれの通路ごとに個別的に作動可能な弁を備えることを特徴とする請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  33. 前記ビーズは、磁性ビーズであり、前記検出部に隣接して配置されて、磁気力によって前記検出部内の磁性ビーズを凝集させる磁場形成物質をさらに備えることを特徴とする請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  34. 前記試料チャンバ及び前記混合チャンバに連結された通路と連結され、前記試料チャンバに収容された試料を遠心分離してその一部を前記通路に排出する遠心分離ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項２７〜３３のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  35. 前記検出部に収容され、前記洗浄及び分離されたビーズと混合されて、前記ビーズの表面に捕集された標的蛋白質に付着された検出プローブの前記光学的信号の発現物質と反応して光学的信号を発生させる基質溶液をさらに含むことを特徴とする請求項２７〜３４のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  36. 前記複数の弁は、毛細管弁、疎水性弁、機械的弁及び相転移弁を備える群から選択されたことを特徴とする請求項２７〜３５のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  37. 前記微細流動システムは、前記微細流動装置上の選択された領域に電磁波を照射する外部エネルギー源をさらに備えることを特徴とする請求項２７〜３６のいずれか１項に記載の微細流動システム。
  38. 前記外部エネルギー源は、赤外線または可視光線を照射するレーザ光源、発光素子、またはキセノンランプを備えることを特徴とする請求項３７に記載の微細流動システム。
  39. 前記複数の弁は、相転移弁を備え、
    前記相転移弁は、前記外部エネルギー源によって照射された電磁波を吸収して発熱する発熱粒子と前記発熱粒子が放出する熱によって溶融される相転移物質を含む弁プラグとを備え、
    前記弁プラグの通路内での位置によって前記通路を通過する流体の流れを統制することを特徴とする請求項３７または請求項３８に記載の微細流動システム。
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