JP2013529287A - 駆動電極のアレイを有するマイクロ流体チャネルデバイス - Google Patents

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Abstract

マイクロ流体チャネルデバイスに関する技術が一般的に説明される。いくつかの例示的なデバイスは、基板表面を有する基板を含むことができ、駆動電極アセンブリのアレイが基板表面に配置されている。これらの駆動電極アセンブリは、ある経路に沿って配列することができる。各駆動電極アセンブリは、駆動電極層、誘電体層および／または固定相層のうちの１つもしくは複数を含み得る。このデバイスはさらに、プレート面を含むプレートを含み得る。デバイスはさらに参照電極を含むことができ、この参照電極は、駆動電極アセンブリの固定相層と対向するようにプレート面に構成され、基板表面からある距離だけ隔てられる。デバイスはさらに、ある電位を出力するのに有効な電圧源を含むことができ、この電圧源は、駆動電極アセンブリおよび参照電極と連絡して構成される。デバイスはさらに、電圧源を制御するのに有効な電極セレクタを含み得る。

Description

本明細書に特に明記されていない限り、この項に提示される材料はいずれも、本願の特許請求の範囲に対しては従来技術ではなく、かつ本明細書に含まれていることによって従来技術と認められないことはない。
微量化学反応器は、化学的な発見および合成のためのプラットフォームとして使用することができる。多くの反応器は、マイクロ流体チャネルおよび「ラブオンチップ（lab-on-a-chip）」の概念に依拠する。流体は通常、毛管作用、マイクロポンプまたは動電学的作動によって、このようなデバイスを通して輸送される。合成化学において、反応生成物（１つもしくは複数）の分離、単離および特定は、簡単なペーパークロマトグラフィおよび薄層クロマトグラフィ（「ＴＬＣ」と呼ばれる）から先進の高圧液体クロマトグラフィ（「ＨＰＬＣ」と呼ばれる）までの範囲にわたるクロマトグラフィのさまざまな方法によって実施されることが多い。
本開示の前述および他の特徴は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を添付の図面と併せ読めばより完全に明らかになろう。これらの図面が本開示によるいくつかの実施形態のみを描写し、したがってその範囲を限定すると考えられるべきではないと理解した上で、本開示を、添付の図面を参照してさらに特定的かつ詳細に説明する。
本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスの側面断面概略図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスを構築する際の段階の概略図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスを構築する際の段階の概略図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスを構築する際の段階の概略図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスの斜視図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスを内蔵する平面マイクロクロマトグラフィの側面断面概略図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、分析システムの概略図である。 本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成されている、マイクロ流体チャネルデバイスを制御するように構成された例示的なコンピュータデバイスを示すブロック図である。
以下の詳細な説明では、説明の一部を成す添付の図面を参照する。図面では、特に指示がない限り、類似の記号は一般に類似の構成要素を特定する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲で説明される例示的な実施形態は、限定的なものではない。本明細書に提示される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、また他の変更を加えることができる。本明細書に一般的に説明され、添付の図に示された本発明の諸態様は、多種多様の異なる構成で配置、置き換え、組み合せ、分離および／または設計できることが容易に理解されよう。これらのすべてが本明細書で明確に企図されている。
本開示は、とりわけ、少量の化学生成物を分離および／または分析するマイクロ流体チャネルデバイスと関係がある装置、システム、デバイスおよび方法を一般的に描写する。
簡単に述べると、マイクロ流体チャネルデバイスに関する技術が一般的に説明される。いくつかの例示的なデバイスは、基板表面を有する基板を含むことができ、駆動電極アセンブリのアレイが基板表面に配置されている。これらの駆動電極アセンブリは、ある経路に沿って配列することができる。各駆動電極アセンブリは、駆動電極層、誘電体層および／または固定相層のうちの１つもしくは複数を含み得る。このデバイスはさらに、プレート面を含むプレートを含み得る。デバイスはさらに参照電極を含むことができ、この参照電極は、駆動電極アセンブリの固定相層と対向するようにプレート面に構成され、基板表面からある距離だけ隔てられる。デバイスはさらに、ある電位を出力するのに有効な電圧源を含むことができ、この電圧源は、駆動電極アセンブリおよび参照電極と連絡して構成される。デバイスはさらに、電圧源を制御するのに有効な電極セレクタを含み得る。
以下でより詳細に論じるように、マイクロ流体チャネルデバイスは、マイクロ流体チャネル内に駆動電極の平面アレイを含むことができ、この駆動電極の平面アレイは、エレクトロウェッティング効果を生じさせるように構成されている。ある電位差を所望の順序で加えて、マイクロ流体チャネルの長手方向の液滴移動を実現することができる。本明細書に記載のマイクロ流体チャネルデバイスは、独立型のマイクロクロマトグラフィデバイスまたはシステムでの使用に適合させることができる。いくつかの例では、マイクロ流体チャネルデバイスは、マイクロ流体ラブオンチップデバイスまたはシステムの中に組み込むことができる。
図１は、本明細書の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体チャネルデバイスの側面断面概略図である。マイクロ流体チャネルデバイス１０は、図６Ａ〜Ｃに示されたものなどのマイクロ流体平面クロマトグラフィで使用することができる。マイクロ流体チャネルデバイス１０は、プレート１１、プレート１１と接触して構成され表面１６を含む参照電極１２、表面１４を含む基板１３、表面１４と粘着接触して構成される駆動電極アセンブリ１５のアレイ、およびヒータ９を含む。
いくつかの例では、マイクロ流体チャネルデバイス１０は、プレート１１を含むが参照電極１２は含まない。他の例では、マイクロ流体チャネルデバイスは、参照電極１２を含むがプレート１１は含まない。参照電極１２の表面１６は、マイクロ流体チャネル１８の高さ寸法を規定する所定の距離１７だけ基板１３の表面１４から隔てることができる。距離１７の大きさは、参照電極１２および基板１３を移動させることによって調整することができる。たとえば、反応により検体の体積が変化する場合（以下で詳細に論じる）、それに応じて距離１７の大きさを調整することができる。チャネル１８は、どんな種類の断面形状でも画定することができる。いくつかの例では、チャネル１８は、正方形、長方形、楕円形、長円形（racetrack）、卵形、菱形、六角形、円形、および同心円などの断面を画定し得る。いくつかの例では、参照電極１２と駆動電極アセンブリ１５は互いに平行に延在し、同じ断面形状を有する。
マイクロ流体チャネル１８の高さおよび幅寸法は、分離する検体を含有する小滴６０を収容するように構成することができる。たとえばチャネル１８は、約１０μｍから約５ｍｍの幅、約１μｍから約５ｍｍの高さ、および約０．５ｍｍから約５０ｍｍの長さを有し得る。間隔をおいて離れた駆動電極アセンブリ１５のアレイは、マイクロ流体チャネル１８の長さまたは長手方向を規定するように基板１３の表面１４に配置することができる。いくつかの例では、各駆動電極アセンブリ１５は、約１．０１μｍから約２ｍｍの高さを有し得る。各駆動電極アセンブリ１５の間のギャップ空間１９は、駆動電極アセンブリ１５とほぼ共平面に構成することができる。いくつかの例では、ギャップ空間１９は、約０．５μｍから約５０μｍまで拡張し得る。いくつかの例では、ギャップ空間１９は、光学的に半透明の材料などの電気絶縁材料で充填することができる。各駆動電極アセンブリ１５は、各ギャップ空間１９のうちの少なくとも１つに近接して構成することができる。各駆動電極１５は、駆動電極層２０、中間誘電体層２１、および固定相層２２を含み得る。固定相層２２の表面２３は、マイクロ流体チャネル１８および参照電極１２と対向するように構成することができる。表面２３と表面１６の間の距離は、単一の溶離の際に厚さを変えるように要望通りに調整することができる。
プレート１１および基板１３は、たとえばガラス（１つもしくは複数）、セラミック（１つもしくは複数）、ポリマー（１つもしくは複数）など、同じまたは異なる化学的に不活性な材料（１つもしくは複数）、およびこれらの組み合わせなどから作製することができる。代表的なガラスには、それだけには限らないが、シリケート、ボロシリケート、およびアルミノシリケートが含まれる。代表的なセラミックには、それだけには限らないが、さまざまな純度のＡｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮおよびＡｌＮなどの窒化物が含まれる。代表的なポリマーには、それだけには限らないが、ポリアクリラート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミドおよびエポキシが含まれる。基板１３はまた、酸化物、窒化物またはポリマーのチャネルがパターニングされたシリコンも含み得る。あるいは、マイクロ流体チャネル１８は、基板１３の表面１４にエッチングすることもできる。
いくつかの例では、流体チャネル１８は、基板１３の表面に形成することができる。上で論じたように、チャネル１８は、いくつかの例では、小滴６０を電圧の調整によって移動または回転できるように、断面を直線または円にすることができ、また分岐点を有し得る。マイクロ流体チャネル１８の長さは、結びつけられる平面クロマトグラフィの所望の分解能の関数になり得る。チャネルが長ければ長いほど高い分解能がもたらされ得る。ラブオンチップ構成を含む諸例では、マイクロ流体チャネル１８の長さは約１ｍｍから約１０ｃｍの範囲にわたり、マイクロ流体チャネル１８の幅は約１０μｍから約５ｍｍの範囲にわたり得る。
図１に示されるように、駆動電極アセンブリ１５の平面アレイは、基板１３の表面１４にパターニングすることができる。駆動電極アセンブリ１５を作るにはさまざまな技法を使うことができる。たとえば、駆動電極層２０は、蒸着またはスパッタリングによって薄膜として気相成長させることができる。あるいは、駆動電極層２０は、いくつかの適切な電気めっき技法のいずれかによって堆積することもできる。駆動電極層２０は、フォトリソグラフィ、リフトオフ、エッチングまたはシャドウマスク法によってパターニングすることができる。駆動電極層２０は、任意の適切な金属から作製することができる。金属の選択は、この金属上に後で形成され得る誘電体層２１に十分に接着する金属の能力によって決まる。駆動電極層２０を構成する金属は、誘電体層２２が駆動電極層２０を移動相および検体から分離することになるので、化学的に不活性でなくてもよい。駆動電極相２０を形成するのに使用できる金属には、それだけには限らないが、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、およびこれらの合金が含まれ得る。堆積方法に応じて、いくつかの例では、駆動電極層２０の寸法は、幅が約１０μｍから約５ｍｍ、厚さが約１０ｎｍから約１μｍ、長さが約１０μｍから約１ｍｍであり得る。
各金属電極層２０の表面には、誘電体接着層として実施できる中間層２１があり得る。誘電体接着層２１は、移動相と各駆動電極層２０の間に配置される誘電体層としての、また各駆動電極層２０と各固定相層２２の間に配置される化学接着層としての、２つの用途に役立ち得る。誘電体接着層２１の組成および厚さは、駆動電極層２０と各固定相層２２の間の化学的結合部または物理的接合部として、ならびに後者の２つの層の間の絶縁体として機能するように要望通りに調整することができる。さまざまな有機および／または無機材料が、誘電体接着層２１を構成するのに利用可能である。このような材料の代表には、ポリシラン、ポリアクリラートおよびポリイミドなどの有機ポリマーと、酸化物および窒化物などの無機材料とが含まれる。いくつかの例では、誘電体接着層２１の厚さは、約１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲にわたり得る。
固定相層２２は、薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）または高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）における固定相として有用な材料のいずれからでも形成することができる。いくつかの例では、固定相層２２の厚さは約１μｍから１ｍｍであり得る。代表的な固定相層は、それだけには限らないが、官能化シリカ粒子、高度加工ゲル（highly engineered gels）、ヒドロゲル、ポリアクリルイミドなどのポリマー、ナノ粒子アセンブリ、および多孔性分散粒子などの材料から作製することができる。固定相層２２の具体的な材料の選択は、分離されるべき検体の性質に基づき得る。固定相層２２の材料を選択する場合、それだけには限らないが、検体の極性、電荷および分子の大きさを含めて、検体のさまざまな特性が考慮され得る。所望の分離の種類に応じて、固定相層２２は、それだけには限らないが、順相または逆相構成、結合親和性、イオン交換またはサイズ排除を含めて、あらゆる所望の分離メカニズムにより機能することができる。いくつかの例では、さまざまな種類の材料を単一のデバイス１０の固定相層２２として使用することができる。たとえば、第１の固定相層２２の材料はサイズ排除に基づいて選択することができ、第２の固定相層２２の材料は結合親和性に基づいて選択することができる。
図１をなお参照すると、基板１３の表面１４と対向する構造物のプレート１１の表面に、参照電極１２を配置することができる。いくつかの例では、図１にも示されるように、参照電極１２は、プレート１１の表面に配置された単一の連続相として形成し、すべての平面アレイ駆動電極アセンブリ１５で共用することができる。他の例では、参照電極１２は、間隔をおいて離れた参照電極ユニット１２’のアレイで構成されることがあり、このアレイはプレート１１の上に配置することができ、各参照電極１２’は、対応する駆動電極アセンブリ１５と対向する。いくつかの例では、連続参照電極１２は単一の高速溶離を実現することができるのに対し、不連続電極ユニット１２’は、他のチャネルの中へ分岐することを可能にでき、かつ溶離の間中の小滴形状変化を補償することができる。たとえば、小滴がチャネル１８を通って進むときに、小滴中の検体を徐々に溶離することができる。こうして、小滴に表面張力変化および／または電荷／極性変化を生じさせることができる。それに応じて参照電極１２’と駆動電極１５の間の電位を調整して小滴の形状、したがって動きを制御することができる。参照電極１２は、光学的に半透明であり得る。いくつかの例では、以下で詳細に説明するように、分離した検体の検出および／または特定を可能にするために、プレート１１と参照電極１２の両方が光学的に半透明であり得る。
参照電極１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）または酸化鉛（ＺｎＯ）などの半透明材料から作製することができる。いくつかの例では、参照電極１２の厚さは、約１００ｎｍから約１０μｍの範囲にわたり得る。参照電極１２は、試料小滴６０の接触角および表面張力を修正できる、マイクロ流体チャネル１８の全体にわたる調整電位を確立するように構成することができる。たとえば、調整電位を変更することによってデバイス１０は、マイクロ流体チャネル１８の中に導入された試料小滴６０を移動、変形、圧縮／伸長、閉じ込め、および／または成形することができる。試料小滴６０が、各駆動電極アセンブリ１５の固定相層２２の上でマイクロ流体チャネル１８の長手方向に駆動されるときに、さまざまな検体を試料小滴６０から取り出すことができる。このような検体は、固定相層２２の中に拡散することができ、またその上に固定化することができる。この拡散により、検体がなくなった試料小滴中では極性が変化することになり得る。エレクトロウェッティングによって引き起こされる試料小滴の移動を維持するには、試料小滴が極性変化を受けたときに小滴を形状修正することが望ましいことがある。
本開示によるマイクロ流体チャネルデバイスは、互いに連絡する複数のマイクロ流体チャネルを含み得る。このような構造体では、小滴を複数のチャネルへ分岐して第２の溶離および／または分離をしやすくすることができる。マイクロ流体チャネルは、周囲媒体で充填することができる。媒体の粘性は、導入および平衡が可能であるように選ぶことができる。いくつかの例では、周囲媒体と移動相は不混和性であり得る。任意の適切な対の有機溶媒および／または水性溶媒を周囲媒体および移動相として使用することができる。たとえば、周囲媒体および移動相は、別個に疎水性、親水性、水溶性、非水溶性、有極性または非極性とすることができる。いくつかの例では、移動相は油がベースであり、周囲媒体は水であり得る。
同じ小滴６０が近くにある駆動電極２０と参照電極１２の間の調整電圧は、試料小滴が形状を変え移動できるように使用することができる。こうすると小滴６０が、エレクトロウェッティング効果の結果として、駆動電極１２に沿って移動されることが可能になり得る。試料小滴と周囲媒体が対照的な極性を有する場合、小滴の変形が起こり得る。これらの例では、小滴の表面張力を調整することができる。たとえば、移動相としてヘキサン、周囲媒体として脱イオン（ＤＩ）水を使用する場合、小滴の表面張力は、周囲媒体中に界面活性剤を導入することによって調整することができる。いくつかの例では、移動相は有極性であり、周囲媒体は大気であり得る。いくつかの例では、移動相は有極性であり、周囲媒体は排気空洞（evacuated cavity）であり得る。いくつかの例では、移動相は非極性であり、周囲媒体は有極性であり得る。したがって、分離されるべき検体の性質に応じて、移動相と周囲媒体の間の極性対比を調整して所望の分離速度および分解能を得ることが可能なさまざまなクロマトグラフィ法を利用することができる（従来のＨＰＬＣにおけるように）。ヒータ９を配置してチャネル１８に熱を与え、それによって移動相の粘性、および／または固定相の結合親和性を調整することができる。再び図１を参照すると、参照電極１２、および各駆動電極アセンブリ１５の駆動電極層２０は、電気コネクタ２４を介して電極セレクタ２５と連絡することができる。電極セレクタ２５は、電極アセンブリ１５および参照電極１２を駆動するための電圧の入力、タイミングおよび持続時間を制御することができる。いくつかの例では、電極セレクタ２５は、コントローラ、プロセッサまたはコンピュータ２６によって制御することができる。
図２、３および４Ａ〜Ｅは、本明細書の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体チャネルデバイスを構築する際の各段階の概略図である。
図２を参照すると、基板１３の表面１４を駆動電極層２０でパターニングすることができる。このパターニングは、レジストをベースとするフォトリソグラフィ（たとえばポジティブまたはネガティブフォトレジスト）によって実現することができ、またスパッタリング、蒸着または電気めっきなどの方法によって金属を表面１４に堆積することができる。化学的エッチングおよびレジスト除去もまた使用して、基板１３の表面１４にパターンを形成することができる。駆動電極層２０は、基板１３の表面１４にあらゆる所望の形状でパターニングすることができる。いくつかの例では、駆動電極層２０は、電極パッド（たとえば、正方形、長方形、円形、楕円）の直線的なアレイとして、または何か他の適切な幾何学的配置としてパターニングすることができる。各駆動電極層は、別個の導電体トレース３０を含むことができ、これは、外部電気接続をしやすくするようにマイクロ流体チャネルアセンブリの外部部分まで基板１３の表面１４にパターニングされている。
図３を参照すると、接着性絶縁体材料の層、すなわち誘電体接着層２１を駆動電極層２０の表面に堆積することができる。接着性誘電体層２１の上への堆積は、たとえば、酸化物を低温化学気相成長することによって、あるいは有機物またはポリマーをスピン、浸漬、スクリーン印刷または蒸着でコーティングすることによって実現することができる。誘電体接着層２１は、図３に示されるように、駆動電極層２０の全面を覆って堆積することができる。いくつかの例では、誘電体接着層２１の厚さは、約１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲にわたり得る。
固定相層２２を誘電体接着層２１の表面に付着させて、またはその上に形成して駆動電極アセンブリ１５を完成することができる。固定相層２２により、１つもしくは複数のマイクロ流体チャネルがクロマトグラフィ機能を有することが可能になり得る。固定相層２２は、厚さが約１０ｎｍから約１０μｍの範囲にあり得る。上述のようにして、例示的な基板アセンブリ３５を製作することができる。
図４Ａ〜４Ｅを参照すると、図４Ａに示されるように、選択された構造材料のモノリシックスラブ４０から開始すれば、その中に平面化マイクロ流体チャネル１８を化学エッチング、プラズマ反応性イオンドライエッチング、機械加工、放電加工、レーザ加工、成型、インプリンティング、リソグラフィパターニング、または他の任意の適切な製造技法などの微細加工技法によって形成することができる。これらの例示的な技法は、図４Ｂに示された構成でプレート１１にマイクロ流体チャネル１８を設けるのに利用することができる。いくつかの例では、マイクロ流体チャネル１８の長さは約１ｍｍから約１０ｃｍの範囲に、マイクロ流体チャネル１８の幅は約１０μｍから約５ｍｍの範囲に、マイクロ流体チャネル１８の高さまたは深さは約１０μｍから約５ｍｍの範囲にあり得る。
図４Ｃに示されるように、参照電極１２をプレート１１の表面に気相成長法またはスパッタ堆積法によって堆積することができる。参照電極１２は、厚さ（深さ）が薄１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲にあり得るとともに、プレート１１の外部まで配置されたトレース導電体８０を含み得る。
図４Ｄで、接着層４５をプレート１１の非チャネル化部分に付着させることができる。接着層４５を付着させるには、さまざまなタイプの自動流体分配機器を使用することができる。いくつかの例では、接着層を付着させることは、ロボットシリンジ接着剤ディスペンサを使用して行うことができる。次に、接着層４５付きのプレート１１を反転して基板アセンブリ３５に接合することができ、その結果、図４Ｅに示されるように、参照電極１２が駆動電極アセンブリ１５と対向するように構成されることになる。この接合処置に使用できる接着剤のいくつかの例には、それだけには限らないが、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタンおよびシアノアクリレートのポリマーが含まれる。
図５は、本明細書の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体チャネルデバイスの斜視図である。この例に示されるように、駆動電極アセンブリ１５のアレイは、基板１３の表面１４の上に直線的にパターニングすることができる。駆動電極アセンブリ１５と向かい合うのは参照電極１２である。矢印は、検体の試料小滴をマイクロ流体チャネル１８に導入することを表す。
図６Ａは、本明細書の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体チャネルデバイスを内蔵する平面マイクロクロマトグラフィの側面断面概略図である。図６Ｂは、本明細書の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体チャネルデバイスを内蔵する平面マイクロクロマトグラフィの前面／後面断面概略図である。図６Ｃは、本明細書の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体チャネルデバイスを内蔵する平面マイクロクロマトグラフィの上面断面図である。
図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃを参照すると、適切な微量化学反応器または他の外部反応器内で化学反応が行われた後、分離されるべき検体を含有する反応生成物の試料をマイクロ流体チャネル１８まで移送することができる。この移送は、任意の適切な手段、たとえばマイクロピペットによってマイクロ流体チャネル１８の入口まで、またアレイ内の第１の駆動電極アセンブリ１５の上まで行うことができる。移動相を生成物試料と混合して試料小滴６０を生成することができる。移動相と検体の混合は、エレクトロウェッティングにより起こる混合によって実現することができる。混合が完了すると、以下でさらに説明するように、電圧により誘発される運動、すなわちエレクトロウェッティング効果によって小滴６０を駆動電極アセンブリ１５に沿って移動することができる。
試料小滴６０の運動は、参照電極１２と駆動電極層２０の間に印加される、以下Ｖｊと呼ぶ静電位および／または周期的電位によって生じさせることができる。小滴６０の一方の側の表面張力差は、運動が望まれる小滴６０のメニスカス６１の近くに電圧Ｖｊを印加することによって生じさせることができる。同時に、小滴６０の内部６２に対する電位は、ゼロ電圧またはＶｊより低い電圧に維持することができる。
これら説明した電圧は、参照電極１２に伴う電位に対して調整することができる。隣り合う駆動電極層２０に連続して電位を印加することにより、小滴６０が、駆動電極アセンブリアレイによって画定された経路に沿って駆動されることになり得る。
図６Ａおよび図６Ｂに示されたいくつかの例によれば、試料小滴６０は、アレイ内の駆動電極アセンブリ１５のうちの最初のものの上に配置される。小滴６０は、隣接する駆動電極アセンブリ１５に部分的に重なることができ、アレイ内の第１の駆動電極アセンブリ１５ａと第２の駆動電極アセンブリ１５ｂの間には介在ギャップ空間１９が配置されている。アセンブリ１５ａの第１の駆動電極層およびアセンブリ１５ｂの第２の駆動電極層に各電圧を印加して、小滴６０の少なくとも一部分を第２の電極アセンブリ１５ｂにまたがって広げることができる。次に、第１の駆動電極アセンブリ１５ａの電圧を不活性化または低減して、試料小滴６０をアレイ内の第１の駆動電極アセンブリ１５ａから第２の駆動電極アセンブリ１５ｂまで移動させ、また同様にアレイ内の次の駆動電極アセンブリまで移動させることができる。
関係する力の生成を担う表面張力は次式で表すことができる。
Figure 2013529287

ここで、γ（Ｖ）は特定の印加電圧Ｖを有する電極パッドにある小滴の表面張力であり、γ（０）は印加電圧なしでの表面張力である。小滴６０と下にある電極１５の間の単位表面積当たり静電容量はＣで示され、これは、絶縁体／接着層２１の静電容量と固定相２２の静電容量から成る複合値である。
印加電圧なしでの表面張力γ（０）は、それだけには限らないが、移動相の溶媒の極性、検体の濃度および化学種（species）、固定相層２２の組成および構造、および／またはマイクロ流体チャネル１８内の周囲媒体の極性を含む１つもしくは複数の変動要素に依拠する。これらの変動要素の１つもしくは複数は、分析されるべき試料の性質、移動相および固定相の組成、および望まれる分離の種類によって決定することができる。いくつかの例では、最初の表面張力｛γ（０）｝は約１０ダイン／ｃｍから約１００ダイン／ｃｍの範囲内に、小滴６０をマイクロ流体チャネル１８に沿って移動する際に使用される電圧は約５Ｖから約１００Ｖの範囲内にあり得る。
駆動電極層２０および／または参照電極１２のそれぞれの電圧は、図１に示されるように、電極セレクタによって制御することができる。電極セレクタは、やはり図１に示されるように、プロセッサによって制御することができる。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサはコンピュータであり得る。
さまざまな作動電圧シーケンスを用いて、駆動電極アセンブリアレイ全体にわたって試料小滴速度（たとえば、マイクロ流体チャネル１８を通る移動速度）を、小滴の大きさおよび形状も含めて制御することができる。作動電圧は、大きさおよびパルス幅が変化し得る。いくつかの例では、小滴６０は、約１ｍｍ／時間から約１０ｃｍ／時間の速度で移動し得る。いくつかの例では、小滴６０は、直径が約１０μｍから約５ｍｍの大きさを有し得る。いくつかの例では、小滴６０は、約１ｐｌから約１ｍｌの体積と、断面が円または長円である形状とを有し得る。いくつかの例では、作動電圧は約１μＶから約１０Ｖまで変化し、約１μ秒から約１００分のパルス幅を有することができる。小滴６０が駆動電極アセンブリ１５のアレイの両端間を移動するときに、検体を固定相層２２の上に溶離することができる。小滴６０が各固定相２２の表面２３に十分長く滞留すなわち残留できるように十分な時間を与えることができ、その結果、それぞれの画分は、試料小滴中の移動相から分散するとともに固定相層２２の中で分散し、そこに結合できることになる。いくつかの例では、滞留時間は約０．０１秒から約１００分までになり得る。
動作時、小滴６０をアレイ内の駆動電極アセンブリ１５に導入することができる。隣接する駆動電極アセンブリを作動させるのは、それぞれの画分が小滴の移動相から分散して駆動電極アセンブリの固定相層２２に結合するまで遅らせることができる。試料小滴がマイクロ流体チャネル中を通過する時間は、隣り合う駆動電極アセンブリの各作動電圧間の遅延時間によって制御することができる。加えて、同じ移動相と固定相を用い、駆動電極アセンブリ上の小滴の滞留時間を変えることによってクロマトグラフィ分解能を調整することができる。すなわち、本明細書で論じるマイクロ流体デバイスは融通性に優れる。
前に示したように、参照電極１２は、たとえばＩＴＯガラスの半透明導電体から作製することができる。加えて、マイクロ流体チャネル１８は、金属駆動電極によりその基部から反射することもできる。したがって、試料小滴の分離を観察し、かつ固定相層２２の中に固定化されたさまざまな画分を分析するのに、さまざまな光学的検出法または分光分析法を用いることができる。
図７は、本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態により構成された分析システムの概略図である。分析システム９６は、光源９０、分光計９２、マイクロ流体チャネルデバイス１０、および送り機構９４を含み得る。いくつかの例では、ＵＶ（紫外）−可視−近ＩＲ（赤外）領域のスペクトルの光源９０からの光が、駆動電極アセンブリ１５の上に入射することができる。この光は、透明参照電極１２に入出して、あらゆる角度で電極アセンブリ１５に当たり得る。分光法は、任意の適切な技法、たとえば、以下で両方とも説明する吸収分光法または蛍光分光法に従って分光計９２で実施することができる。
図１から７に関して、分別された検体をＵＶ部分から近ＩＲ部分までのスペクトルの広帯域光源を使用して検出するには、吸収分光法を使用することができる。吸収分光法を使用するいくつかの例では、プレート１１を半透明材料で構築し、参照電極１２をＩＴＯガラスなどの半透明導電体で構成することができる。ＩＲまたはＵＶ分光計で発生されたＩＲまたはＵＶなどの入力光ビームを発射しマイクロ流体チャネル１８の上に入射することができる。プレート１１および参照電極１２による屈折の補正は、入射光の強度から屈折光の強度を差し引くことによって行うことができる。光強度はフォトダイオードを使用して測定することができる。透明なプレート１１および参照電極１２を通して照らした後、広帯域検査光（broadband interrogation light）は、駆動電極アセンブリ１５の固定相層２２の上に投射され得る。固定相層から反射された光は屈折しマイクロ流体チャネル１８から出て、反射光を集めるように配置された分光計９２に至ることができる。分光計９２を使用して、参照スペクトルを固定相層２２から集めることができる。いくつかの例では、分光計９２は、溶離された化学種をその上または中に含まない。試料スペクトルは、溶離された化学種を含有する固定相層から集めることができる。マイクロプロセッサ２６を使用し、試料スペクトルから参照スペクトルを差し引いて反射率吸収スペクトルを生成することができ、次に、この反射率吸収スペクトルを用いて、溶離された検体の化学種を特定することができる。
蛍光分光法は、上で論じた吸収分光法と類似している。ＵＶ波長から近赤外波長までの範囲にわたる狭帯域の（またはレーザからの）光９０を使用することができる。分光計９２を使用して、固定相層２２の上に溶離された検体の蛍光スペクトルを得ることができる。
図７に示されるように、駆動電極アセンブリ１５は、分光計９２を使用するシステム９６によって順次検査することができる。他の例では、各駆動電極アセンブリを分光計の下に順次配置するようにマイクロ流体クロマトグラフィアセンブリ７０を送り機構９４によって移動することができる。たとえば、送り機構９４は、ソレノイドまたはサーボモータを使用するシャトルを含み得る。
図８は、本開示の少なくともいくつかの実施形態によるマイクロ流体デバイスを制御するように構成された例示的なコンピュータデバイス４００を示すブロック図である。非常に基本的な構成４０２では、コンピュータデバイス４００は一般に、１つもしくは複数のプロセッサ４０４およびシステムメモリ４０６を含む。メモリバス４０８は、プロセッサ４０４とシステムメモリ４０６の間で通信するのに使用することができる。
所望の構成に応じて、プロセッサ４０４は、それだけには限らないが、マイクロプロセッサ（μＰ）、マイクロコントローラ（μＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはこれらの任意の組み合わせを含む任意の種類のものであり得る。プロセッサ４０４は、レベル１キャッシュ４１０およびレベル２キャッシュ４１２などの１つもしくは複数のキャッシングレベル、プロセッサコア４１４，およびレジスタ４１６を含み得る。例示的なプロセッサコア４１４は、演算論理装置（ＡＬＵ）、浮動小数点演算装置（ＦＰＵ）、デジタル信号処理コア（ＤＳＰコア）、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。例示的なメモリコントローラ４１８もまた、プロセッサ４０４と共に使用することができ、あるいはいくつかの実施では、メモリコントローラ４１８は、プロセッサ４０４の内部部品であり得る。
所望の構成に応じて、システムメモリ４０６は、それだけには限らないが、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）、またはこれらの任意の組み合わせを含む任意の種類のものであり得る。システムメモリ４０６は、オペレーティングシステム４２０、１つもしくは複数のアプリケーション４２２、およびプログラムデータ４２４を含み得る。
アプリケーション４２２は、マイクロ流体デバイスアルゴリズム４２６を含むことができ、これは、図１〜７に関して前に説明したものを含めて本明細書に記載の機能を実施するように構成される。プログラムデータ４２４は、本明細書で説明するように、マイクロ流体デバイスアルゴリズムで有用であり得るマイクロ流体デバイスデータ４２８を含み得る。いくつかの実施形態では、アプリケーション４２２は、オペレーティングシステム４２０上でプログラムデータ４２４を用いて操作するように構成することができ、その結果、マイクロ流体デバイスを制御できるようになる。この説明した基本構成４０２は、図６で内側の破線内の構成要素によって示されている。
コンピュータデバイス４００は、追加の特徴または機能と、基本構成４０２と任意の必要なデバイスおよびインターフェースとの間の通信を容易にするための追加のインターフェースとを有し得る。たとえば、バス／インターフェースコントローラ４３０を使用して、記憶インターフェースバス４３４を介する基本構成４０２と１つもしくは複数のデータ記憶デバイス４３２との間の通信をしやすくすることができる。データ記憶デバイス４３２は、取り外し可能記憶デバイス４３６、取り外しできない記憶デバイス４３８、またはこれらの組み合わせであり得る。取り外し可能記憶デバイスおよび取り外しできない記憶デバイスの例には、いくつか挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、およびテープドライブが含まれる。例示的なコンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技法で実施される、揮発性および不揮発性で取り外し可能および取り外しできない媒体が含まれ得る。
システムメモリ４０６、取り外し可能記憶デバイス４３６、および取り外しできない記憶デバイス４３８は、コンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体には、それだけには限らないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、所望の情報を記憶するために使用でき、コンピュータデバイス４００によってアクセスできる他の任意の媒体が含まれる。あらゆるこのようなコンピュータ記憶媒体がコンピュータデバイス４００の一部であり得る。
コンピュータデバイス４００はまた、さまざまなインターフェースデバイス（たとえば、出力デバイス４４２、周辺インターフェース４４４、および通信デバイス４４６）から基本構成４０２までの、バス／インターフェースコントローラ４３０を介した通信を容易にするためのインターフェースバス４４０を含み得る。例示的な出力デバイス４４２は、グラフィック処理ユニット４４８および音声処理ユニット４５０を含み、これらは、１つもしくは複数のＡ／Ｖポート４５２を介してディスプレイまたはスピーカなどのさまざまな外部デバイスと通信するように構成することができる。例示的な周辺インターフェース４４４は、シリアルインターフェースコントローラ４５４またはパラレルインターフェースコントローラ４５６を含み、これらは、１つもしくは複数のＩ／Ｏポート４５８を介して、入力デバイスなど（たとえば、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイスなど）または他の周辺デバイスなど（たとえば、プリンタ、スキャナなど）の外部デバイスと通信するように構成することができる。例示的な通信デバイス４４６は、ネットワークコントローラ４６０を含み、これは、ネットワーク通信リンクを通じた１つもしくは複数の他のコンピュータデバイス４６２との通信を、１つもしくは複数の通信ポート４６４を介して容易にするように構成することができる。
ネットワーク通信リンクは、通信媒体の一例である。通信媒体は通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールによって、あるいは、搬送波または他の搬送機構などの変調データ信号の形の他のデータによって具現化することができ、かつ任意の情報伝達媒体を含むことができる。「変調データ信号」は、その特性集合の１つ以上を有する信号、または信号中の情報を符号化するように変化した信号とすることができる。限定ではなく例として示すと、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続などの有線媒体、ならびに音響、高周波（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）などの無線媒体、および他の無線媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体という語は、本明細書で使用される場合、記憶媒体と通信媒体の両方を含み得る。
コンピュータデバイス４００は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレーヤデバイス、無線ウェブ監視デバイス、パーソナルヘッドセットデバイス、特定用途向けデバイス、または上記の機能のいずれかを含むハイブリッドデバイスなど、小型携帯用（または移動用）電子デバイスの一部分として実施することができる。コンピュータデバイス４００はまた、ラップトップコンピュータ構成とラップトップではないコンピュータ構成の両方を含むパーソナルコンピュータとして実施することもできる。
本開示は、さまざまな態様を説明することが意図されている、本願に記載の特定の実施形態に関して限定されるべきではない。当業者には明らかであるように、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく多くの修正および変形を加えることができる。本明細書に列挙されたものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価の方法および装置が、以上の説明から当業者には明らかであろう。このような修正および変形は、添付の特許請求の範囲内に入るものである。本開示は、添付の特許請求の範囲の語句によってのみ、このような特許請求の範囲が与えられる等価物の全範囲とともに、限定されるべきである。本開示は、当然変化し得る特定の方法、試薬、化合物組成、または生物システムに限定されないことを理解されたい。本明細書で用いられる術語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、限定するものではないこともまた理解されたい。
本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
加えて、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループに関して記載されている場合、それによって本開示はまた、そのマーカッシュグループの要素の任意の個別要素または下位群に関しても記載されていることが当業者には理解されよう。
当業者には理解されるように、書面の明細書を提示することに関するなど、ありとあらゆる目的のために、本明細書に開示されたすべての範囲はまた、ありとあらゆる可能な部分的な範囲、およびその部分的な範囲の組み合わせを包含する。あらゆる列挙範囲は、少なくとも等しく２分の１、３分の１、４分の１、１０分の１などに分けられる同じ範囲を十分に記述し、そのように分けられることを可能にすると容易に理解することができる。非限定的な例として、本明細書で論じられた各範囲は、下部３分の１、中部３分の１、および上部３分の１などに容易に分割することができる。当業者にはまた理解されるように、「最大（up to）」、「より大きい（greater than）」、「より小さい（less than）」などのすべての語は、列挙された数を含むとともに、上で論じたように部分的範囲に引き続き分解できる範囲を指す。最後に、当業者には理解されるように、１つの範囲は個々の要素を含む。したがって、たとえば、１〜３つのセルを有する群とは、１つ、２つまたは３つのセルを有する群のことを指す。同様に、１〜５つのセルを有する群とは、１つ、２つ、３つ、４つまたは５つのセルを有する群のことを指し、以下同様である。
本明細書ではさまざまな態様および実施形態を開示したが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書に開示されたさまざまな態様および実施形態は説明が目的であり、限定するものではなく、その真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲によって示される。

Claims (27)

  1. マイクロ流体チャネルを含むマイクロ流体チャネルデバイスであって、
    基板表面を含む基板と、
    前記基板表面に配置される駆動電極アセンブリのアレイであって、前記駆動電極アセンブリがある経路に沿って配列され、各駆動電極アセンブリが、
    前記基板表面と接触して構成された第１の駆動電極表面を含むとともに第２の駆動電極層表面を含む駆動電極層と、
    前記第２の駆動電極表面と接触して構成された第１の誘電体層表面を含むとともに第２の誘電体層表面を含む誘電体層と、
    前記第２の誘電体層表面と接触して構成された第１の固定相層表面を含むとともに第２の固定相層表面を含む固定相層とを含む、駆動電極アセンブリのアレイと、
    前記駆動電極アセンブリの前記第２の固定相層表面と対向するように構成されるとともに前記マイクロ流体チャネルを画定する距離だけ前記基板表面から隔てられた参照電極と
    を備える、マイクロ流体チャネルデバイス。
  2. 前記駆動電極アセンブリが直線的な流路に沿って配列される、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記参照電極が、駆動電極アセンブリの前記アレイ内のいくつかの駆動電極アセンブリに数の上で対応する、間隔をおいて離れた参照電極ユニットのアレイとして構成される、請求項１に記載のデバイス。
  4. プレートおよび参照電極の両方が光学的に半透明である、請求項１に記載のデバイス。
  5. 電極セレクタと連絡して構成されたプロセッサであって、前記電極セレクタを制御するのに有効であるプロセッサをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
  6. 各駆動電極アセンブリの前記駆動電極層が導電体トレースに結合される、請求項１に記載のデバイス。
  7. 前記マイクロ流体チャネルが、前記マイクロ流体チャネルの入口に導入され得る小滴を収納するように寸法設定された高さおよび幅を有する、請求項１に記載のデバイス。
  8. 前記電極アセンブリおよび前記参照電極と連絡して構成された、ある電位を出力するのに有効な電圧源と、
    前記電圧源を制御するのに有効な電極セレクタとをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
  9. 各駆動電極アセンブリの前記表面が、正方形電極、長方形電極、円形電極または楕円形電極のうちの１つもしくは複数に対応する、請求項１に記載のデバイス。
  10. 対応する駆動電極アセンブリと対向する各参照電極ユニットの前記表面が、正方形電極、長方形電極、円形電極または楕円形電極のうちの１つもしくは複数に対応する、請求項３に記載のデバイス。
  11. 前記参照電極の幅および前記駆動電極アセンブリのそれぞれの幅が、前記マイクロ流体チャネルほどの幅である、請求項１に記載のデバイス。
  12. 前記参照電極の幅および前記駆動電極アセンブリのそれぞれの幅が、前記マイクロ流体チャネルほどの幅である、請求項９に記載のデバイス。
  13. 前記参照電極ユニットのそれぞれの幅および前記駆動電極アセンブリのそれぞれの幅が、前記マイクロ流体チャネルほどの幅である、請求項１０に記載のデバイス。
  14. 前記マイクロ流体チャネルの長さが約０．５ｍｍから約５０ｍｍ、高さが約１μｍから約５ｍｍ、かつ幅が約１０μｍから約５ｍｍの範囲にわたる、請求項１に記載のデバイス。
  15. 前記参照電極の深さが約１００ｎｍから約１０μｍの範囲にわたる、請求項１に記載のデバイス。
  16. 前記駆動電極アセンブリの長さが約１０μｍから約１ｍｍ、かつ幅が約１０μｍから約５ｍｍの範囲にわたり、前記駆動電極層の高さが約１０ｎｍから約１μｍの範囲にわたり、中間誘電体層の高さが約１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲にわたり、前記固定相層の高さが約１μｍから約１ｍｍの範囲にわたる、請求項１に記載のデバイス。
  17. 前記チャネルが水で充填される、請求項１に記載のデバイス。
  18. 前記マイクロ流体チャネルに熱を与えるのに有効なように構成および配置されたヒータをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
  19. 前記駆動電極アセンブリのうちの２つがギャップを画定し、
    前記ギャップが電気絶縁材料で充填される、請求項１に記載のデバイス。
  20. 前記マイクロ流体チャネルが、正方形、長方形、楕円形、長円形、卵形、菱形、六角形、円形、および同心円のうちの少なくとも１つである形状の断面を有する、請求項１に記載のデバイス。
  21. 請求項１に記載のデバイスを使用して試料小滴を分析する方法であって、
    分離されるべき検体を含有する試料小滴をマイクロ流体チャネルデバイスの入口に導入することを含み、前記マイクロ流体チャネルデバイスが駆動電極アセンブリのアレイおよび参照電極を含み、前記駆動電極アセンブリがそれぞれ駆動電極層、誘電体層および固定相層を含み、前記小滴が前記アレイ内の第１の駆動電極アセンブリの上に導入され、前記小滴が前記第１の駆動電極アセンブリの前記固定相層と接触するとともに、前記検体が前記固定相層の中に分散し固定化されるのに十分な時間前記固定相層と接触したままになって、検体画分、および検体がなくなった小滴が生成され、さらに、
    前記第１の駆動電極アセンブリと、前記検体がなくなった小滴を前記アレイ内の次の駆動電極アセンブリまで移動させるのに有効な前記第１の駆動電極アセンブリに実質的に隣接している次の駆動電極アセンブリとの間の電位を調整することを含む、試料小滴を分析する方法。
  22. 前記プレートおよび前記参照電極の両方が光学的に半透明の材料から作製され、前記方法がさらに、各検体画分を分光法で分析することを含む、請求項２１に記載の方法。
  23. 各検体画分が吸収分光法または蛍光分光法で分析される、請求項２１に記載の方法。
  24. 請求項１に記載の、マイクロ流体チャネルを含むマイクロ流体チャネルデバイスであって、
    基板表面を含む基板と、
    前記基板表面に配置される駆動電極アセンブリのアレイであって、前記駆動電極アセンブリがある経路に沿って配列され、各駆動電極アセンブリが、
    前記基板表面と接触して構成された第１の駆動電極表面を含むとともに第２の駆動電極層表面を含む光学的に半透明の駆動電極層と、
    前記第２の駆動電極表面と接触して構成された第１の誘電体層表面を含むとともに第２の誘電体層表面を含む誘電体層と、
    前記第２の誘電体層の表面と接触して構成された第１の固定相層表面を含むとともに第２の固定相層を含む固定相層とを含む、駆動電極アセンブリのアレイと、
    プレート表面を含む光学的に半透明なプレートと、
    前記駆動電極アセンブリの前記第２の固定相層表面と対向するとともに前記マイクロ流体チャネルを画定する距離だけ前記基板表面から隔てられた参照電極と、
    前記電極アセンブリおよび前記参照電極と連絡して構成された、ある電位を出力するのに有効な電圧源と、
    前記電圧源を制御するのに有効な電極セレクタとを備えるマイクロ流体チャネルデバイスと、
    前記駆動電極アセンブリのうちの１つの前記固定相層に入射する光ビームを導くのに有効な光源とを備える分析システムであって、
    前記固定相層が、前記光ビームを受光し、反射光を発生するのに有効であり、さらに
    前記固定相層からの前記反射光を収集および分析するのに有効な分光計を備える、分析システム。
  25. 前記光源の経路内に連続する駆動電極アセンブリを順次位置決めするのに有効な送り機構をさらに備える、請求項２４に記載の分析システム。
  26. 互いに連絡して配列された複数の前記マイクロ流体チャネルデバイスをさらに備える、請求項２４に記載の分析システム。
  27. 前記複数のマイクロ流体チャネルデバイスが、小滴が１つの前記マイクロ流体チャネルデバイスからもう１つの前記マイクロ流体チャネルデバイスへと分岐できるように配列される、請求項２４に記載の分析システム。
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