JP2017512987A - Microfluidic chip with conical bead capture cavity and its fabrication - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、層(10、60)中に設けられたビーズ捕捉キャビティ(20)のアレイ(30)を有するマイクロ流体チップ(100)を提供する。【解決手段】本発明のマイクロ流体チップは、キャビティ(20)の各々が、それぞれ親水性である一つ以上の側壁(21〜24)によって区画される錐形形状を有し、前記層(10、60)の厚みの中に止まり穴として延びるキャビティ(20)を有する。本発明は、かかるチップの作製方法をさらに提供する。【選択図】図6The present invention provides a microfluidic chip (100) having an array (30) of bead capture cavities (20) provided in layers (10, 60). In the microfluidic chip of the present invention, each of the cavities (20) has a conical shape defined by one or more side walls (21 to 24) each having hydrophilicity, and the layer (10). , 60) with a cavity (20) extending as a blind hole in the thickness. The present invention further provides a method for manufacturing such a chip. [Selection] Figure 6
Description
本発明は、一般にマイクロ流体チップの分野に関し、具体的には、例えばバイオアナリシス用途のための、ビーズ捕捉キャビティを備えたマイクロ流体チップおよび関連する作製方法に関する。 The present invention relates generally to the field of microfluidic chips, and in particular to microfluidic chips with bead capture cavities and related fabrication methods, for example, for bioanalysis applications.
マイクロフルイディクスは、一般に、微細加工されたデバイスを言い、これらデバイスは、液体を送液、サンプリング、混合、分析、および投薬(dosing)するために用いられる。これらデバイスの顕著な特徴は、液体がマイクロメートル長のスケールで示す特異な性質に起源する。マイクロフルイディクス中の液体の流れは、通常、層流であり得る。マイクロメートル域の横寸法を持つ構造体を作製することによって、1ナノリットルよりはるかに小さい量を得ることが可能である。大きなスケールでは(反応物質の拡散によって)限定される反応をこれにより加速することができる。これらにより、マイクロフルイディクスは様々な用途に使われる。 Microfluidics generally refers to microfabricated devices that are used to pump, sample, mix, analyze, and dosing liquids. The prominent features of these devices originate from the unique properties that liquids exhibit on a micrometer length scale. The liquid flow in the microfluidics can usually be laminar. By making structures with lateral dimensions in the micrometer range, quantities much smaller than 1 nanoliter can be obtained. On a large scale, this can accelerate reactions that are limited (due to reactant diffusion). As a result, microfluidics is used for various purposes.
多くのマイクロ流体デバイスは、ユーザ・チップ・インターフェースおよび閉流路を有する。閉流路は、リークおよび蒸発に関する問題を最小化しながら、一つのデバイスへの機能要素(例えば、ヒータ、ミキサ、ポンプ、UV検出器、バルブなど)の組み込みを容易にする。 Many microfluidic devices have a user chip interface and a closed channel. The closed flow path facilitates the incorporation of functional elements (eg, heaters, mixers, pumps, UV detectors, valves, etc.) into a single device while minimizing problems with leakage and evaporation.
多くの場合、表面上の受容体が、サンプル中の検出する必要のある特定の検体を結合させるために使われる。結合の後、サンプルおよび妨害化学種は洗い流せばよい。その後、受容体−検体の複合体を(例えば、質量の変化、屈折率などを介して)直接的に、または(蛍光免疫測定などで)間接的に検出することが可能である。マイクロフルイディクスは、分析のため前途有望なデバイスではあるが、マイクロ流体チップ内部に受容体を組み込むことは、現在、非常の難度が高い課題である。 In many cases, receptors on the surface are used to bind specific analytes in the sample that need to be detected. After binding, the sample and interfering species may be washed away. The receptor-analyte complex can then be detected directly (eg, via mass change, refractive index, etc.) or indirectly (eg, by fluorescence immunoassay). Microfluidics is a promising device for analysis, but incorporating a receptor inside a microfluidic chip is currently a very challenging task.
マイクロ流体チップの表面上に受容体をパターン形成するという諸ソリューションが提案されている。さらに詳しくは、捕捉抗体のラインをその上にパターン形成したPDMSの層を使って、マイクロ流体チップをシールすることが可能である。この場合、捕捉抗体のパターン形成は、ステンシルを使って、溶液から抗体を吸収することによって行われる。しかしながら、かかるアプローチは厄介で、スループットが低く、ステンシルが必要で、別の面では、吸収プロセスに起因して時間がかかる。さらに、PDMSは、高価であり、表面を汚染する(約20分のコンタクト時間後に親水性の表面を疎水性の表面にする)。 Solutions have been proposed to pattern the receptor on the surface of the microfluidic chip. More particularly, a microfluidic chip can be sealed using a layer of PDMS with a capture antibody line patterned thereon. In this case, patterning of the capture antibody is performed by absorbing the antibody from the solution using a stencil. However, such an approach is cumbersome, has low throughput, requires a stencil, and is otherwise time consuming due to the absorption process. Furthermore, PDMS is expensive and contaminates the surface (makes a hydrophilic surface a hydrophobic surface after a contact time of about 20 minutes).
長期にわたって知られている他のソリューションは、マイクロビーズに頼るもので、これは諸分析に使われている。前記では、通常、ビーズは受容体でコートされる。これらのビーズ(例えば、磁気ビーズ、または毛細管中の単一のビーズ)は溶液の中で、または、マイクロ流体チップの特定の区域に定置/局在化の後、使用することが可能である。以下の二つのケースに区分することができる。
・ 磁気ビーズ:妨害化学種およびサンプルからの分離は、磁石および洗浄を用いて達成できる。しかしながら、磁気ビーズは、非磁気ビーズより高価で準備するのが難しい。さらに、これらのビーズは、不透明で光学/蛍光ベースの分析にはうまく適さない。および
・ 非磁気ビーズ:ビーズをマイクロフルイディクス中に局在化/操作するため多くの技法が開発されてきた。
Another solution that has been known for a long time relies on microbeads, which are used for analysis. In the above, the beads are usually coated with a receptor. These beads (eg, magnetic beads or single beads in capillaries) can be used in solution or after placement / localization in specific areas of the microfluidic chip. It can be divided into the following two cases.
Magnetic beads: separation from interfering species and samples can be achieved using magnets and washing. However, magnetic beads are more expensive and difficult to prepare than non-magnetic beads. Furthermore, these beads are opaque and not well suited for optical / fluorescence based analysis. And • Non-magnetic beads: A number of techniques have been developed to localize / manipulate beads in microfluidics.
しかしながら、かかる技法は以下のような欠点を有し、以下のいずれかを必要とする:
− 特定の作動手段(電極、磁気構造体、焦点合わせされた光、トランスデューサ、圧電構造体など)、したがって複雑でコスト高である:もしくは
− マイクロ流体流路の特定の幾何的形状(特殊な曲率の半径、狭窄)、ビーズの有無にかかわらずチップの流体抵抗は著しく異なり得ること、および捕捉されたビーズの安定性はシステマチックな問題であることが留意される。また、特定のサンプル/流体の粘度も問題となり得る。
However, such techniques have the following disadvantages and require one of the following:
-Specific actuation means (electrodes, magnetic structures, focused light, transducers, piezoelectric structures, etc.) and therefore complex and costly: or-a specific geometry (special curvature) of the microfluidic channel It is noted that the chip's fluid resistance can be significantly different with or without beads, and the stability of the captured beads is a systematic issue. Also, the viscosity of a particular sample / fluid can be a problem.
前述のように、一部のソリューションは、狭窄または「フィルタ」を使用し、これが、ビーズを捕捉するための、マイクロ流体チップ中の流路の直接的な部分となっている。しかしながら、かかるソリューションは、信号の強度と信号の品質との間でのトレードオフをもたらす。ビーズの安定性がひときわ問題である。 As previously mentioned, some solutions use a constriction or “filter”, which is a direct part of the flow path in the microfluidic chip for capturing beads. However, such a solution provides a trade-off between signal strength and signal quality. The stability of the beads is a particular problem.
本発明は、ビーズ安定性の問題に対する決定的なソリューションを提案する。 The present invention proposes a definitive solution to the problem of bead stability.
第一態様によれば、本発明は、当該層中に設けられたビーズ捕捉キャビティのアレイを有する層を含むマイクロ流体チップとして具現化され、キャビティの各々は、それぞれが親水性である一つ以上の側壁によって区画される錐形形状を有し、キャビティの各々が前記層の厚みの中に止まり穴として延びる。 According to a first aspect, the present invention is embodied as a microfluidic chip comprising a layer having an array of bead capture cavities provided in the layer, each of the cavities being one or more each hydrophilic. Each of the cavities extends as a blind hole in the thickness of the layer.
諸実施形態において、キャビティの少なくとも一部は、それぞれが親水性である側壁によって形成される角錐形状を有し、望ましくは、この角錐形状は、少なくとも四つの側壁によって基本的に区画される。 In embodiments, at least a portion of the cavity has a pyramidal shape formed by side walls that are each hydrophilic, desirably the pyramidal shape is essentially partitioned by at least four side walls.
望ましくは、前記層が、ケイ素など、一つ以上の半導体元素を含み、キャビティの錐形形状は、層中のキャビティの作製の異方性エッチング処理に適した幾何的形状を呈する。 Desirably, the layer comprises one or more semiconductor elements, such as silicon, and the conical shape of the cavity exhibits a geometric shape suitable for an anisotropic etching process for the creation of the cavity in the layer.
好適な実施形態において、キャビティの少なくとも一つ、望ましくはそのほとんどが、平均で1〜40μm、望ましくは2〜20μm、さらに望ましくは2〜10μmの間の直径を有するビーズ、望ましくはマイクロビーズでそれぞれ満たされる。 In a preferred embodiment, at least one of the cavities, preferably most of them, are each a bead having a diameter between 1 to 40 μm, preferably 2 to 20 μm, more preferably 2 to 10 μm on average, preferably a microbead It is filled.
望ましくは、前記アレイのキャビティの大多数が、それぞれ、一つだけのビーズで満たされ、望ましくは、このビーズは、平均で1〜40μm、望ましくは2〜20μm、さらに望ましくは2〜10μmの間の直径を有するマイクロビーズである。 Desirably, the majority of the cavities of the array are each filled with only one bead, desirably the bead averages between 1 and 40 μm, preferably between 2 and 20 μm, more preferably between 2 and 10 μm. Microbeads having a diameter of
諸実施形態において、キャビティの開口部の平均寸法の、キャビティ中のビーズの平均直径に対する比率は、1.0〜2.4の間、望ましくは1.4〜2.0の間である。 In embodiments, the ratio of the average dimension of the cavity opening to the average diameter of the beads in the cavity is between 1.0 and 2.4, preferably between 1.4 and 2.0.
望ましくは、キャビティの平均深さの、キャビティ中のビーズの平均直径に対する比率は、少なくとも0.5、望ましくは1.0、さらに望ましくは1.3である。 Desirably, the ratio of the average depth of the cavity to the average diameter of the beads in the cavity is at least 0.5, preferably 1.0, and more preferably 1.3.
好適な実施形態において、少なくとも一つのキャビティの二つ以上のサブグループであって、このサブグループは、望ましくは、キャビティのアレイの行または列であり、少なくとも一つのマイクロチャネルによって連結され、さらに望ましくは、前記サブグループの一つ以上は、底部壁または最上部壁が前記層の表面によって形成されるマイクロチャネル部分の中に区画される。 In a preferred embodiment, there are two or more subgroups of at least one cavity, which are preferably rows or columns of an array of cavities, connected by at least one microchannel, and more preferably One or more of the subgroups are defined in a microchannel portion where the bottom wall or top wall is formed by the surface of the layer.
望ましくは、このアレイが、キャビティのアレイに相対して延びるカバー層によってシールされる。 Desirably, the array is sealed by a cover layer that extends relative to the array of cavities.
諸実施形態において、チップは、一つ以上のビーズ捕捉キャビティのいくつかのアレイを含み、前記アレイは、望ましくは、マイクロチャネル部分の異なるペアの間に挿入される。 In embodiments, the chip includes several arrays of one or more bead capture cavities, which are desirably inserted between different pairs of microchannel portions.
望ましくは、該チップは、前記いくつかのアレイのうち少なくとも二つのアレイの一つ以上のキャビティそれぞれの中に配置された、少なくとも二つの相異なる種類のビーズを含み、相異なる種類のビーズは、望ましくは、サイズ、コーティング、材料もしくは色、またはこれらの組み合わせが異なる。 Preferably, the chip includes at least two different types of beads disposed in each of one or more cavities of at least two of the several arrays, wherein the different types of beads are: Desirably, the size, coating, material or color, or combinations thereof are different.
別の態様によれば、本発明は、前述の実施形態のいずれか一つによるマイクロ流体チップの作製方法として具現化され、本方法は、
層を備えたマイクロ流体チップの本体を準備するステップと、
前記層中にビーズ捕捉キャビティのアレイを作製するステップであって、キャビティの各々は、それぞれが親水性の一つ以上の側壁によって区画された錐形形状を有し、キャビティの各々は、前記層の厚み中に止まり穴として延びる、該作製するステップと、
を含む。
According to another aspect, the present invention is embodied as a method of making a microfluidic chip according to any one of the previous embodiments, the method comprising:
Providing a body of a microfluidic chip with a layer;
Creating an array of bead capture cavities in the layer, each of the cavities having a conical shape delimited by one or more sidewalls, each of which is hydrophilic, Extending as a blind hole in the thickness of
including.
望ましくは、該アレイを作製するステップは、キャビティを得るために、望ましくは自己制限的異方性エッチング処理を使って前記層を異方的にエッチングするステップを含む。 Desirably, fabricating the array includes anisotropically etching the layer, preferably using a self-limiting anisotropic etch process, to obtain cavities.
諸実施形態において、本方法は、ビーズ溶液の液滴を滴下させることによって、アレイのキャビティの中にビーズを配置するステップと、キャビティのアレイに相対させて延ばすなどして配置されたカバー層によってアレイをシールするステップであって、望ましくはカバー層を積層するステップを含む、該シールするステップと、をさらに含む。 In embodiments, the method includes placing a bead into a cavity of the array by dripping a drop of bead solution, and a cover layer disposed such as extending relative to the array of cavities. Sealing the array, further comprising the step of desirably including laminating a cover layer.
望ましくは、本方法は、ビーズを配置した後シールするステップの前に、ビーズが入ったキャビティのアレイを乾燥するステップと、キャビティ内に捕捉されなかった過剰なビーズを、望ましくは、アレイを洗浄液で洗浄することによってもしくはテープを貼り付けて過剰ビーズを付着させることによって、またはその両方によって除去するステップと、必要に応じ、ビーズが入ったキャビティのアレイを再度乾燥するステップと、を前述の順序でさらに含む。 Desirably, the method includes the steps of drying the array of cavities containing the beads and the excess beads not captured in the cavities, preferably washing the array prior to the step of sealing after placing the beads. Removing by rinsing with or by applying tape and / or attaching excess beads and, if necessary, re-drying the array of cavities containing the beads. In addition.
本発明を具現化するデバイスおよび方法を、非限定の例を用い、添付の図面を参照しながら以降に説明することとする。これら図面に表された技術的フィーチャは必ずしも縮尺比通りではない。 Devices and methods embodying the present invention will now be described using non-limiting examples and with reference to the accompanying drawings. The technical features depicted in these drawings are not necessarily to scale.
最初に、図1〜4、および12〜14を全般的に参照しながら、マイクロ流体チップ100に関する、本発明の或る態様を説明する。本チップは、とりわけ、ワーキング層10、60を含み、この層は、層中に設けられたビーズ捕捉キャビティ20(トラップとも言う)のアレイ30を含む。注目すべきは、キャビティ20の各々は、一つ以上の側壁21〜24によって対応される錐形形状を有する。重要なことは、このまたはこれらの側壁は親水性であり、キャビティ20のそれぞれが、止まり穴としてワーキング層10、60の厚みの中に延びていることである。
Initially, certain aspects of the present invention will be described with respect to the
ワーキング層10、60は、基板層10またはカバー蓋60であってよい。これらキャビティは、望ましくは層の厚み中に設けられ、図2に示されるように、層の表面が、マイクロ流体チャネルまたはチャネルの部分12aの底部壁または最上部壁となる。
The working layers 10, 60 may be the
本出願において、「錐形」は、「錘状」すなわち、コーン形状またはコーンに似た形状を有することをも意味する。「錐形形状」は、コーンの一つの一般的定義(http://en.wikipedia.org/wiki/Cone)に一致させて、平面基底(この平面基底は必ずしも円形でなく、キャビティの開口部28に相当する)から、基底28より小さな断面積を有する、例えば先端部または頂部切り口面などの反対側端部に滑らかにテーパする三次元の幾何的形状を意味する。他の定義は、コーンは角錐形の特定の例であると見なす、すなわちコーンを円形の断面を有する角錐形であると定義する。例えば、http:// mathworld.wolfram.com/Cone.htmlを参照。本明細書では、錐形形状は、特定のケースとして(多角形の基底を有する)角錐形を含むと見なす。すなわち、本明細書での錐形形状は、必ずしも円形の断面を有さない。 In this application, “conical” also means “conical”, ie having a cone shape or a shape resembling a cone. The “conical shape” is a planar basis (this plane basis is not necessarily circular and the opening of the cavity), consistent with one general definition of cone (http://en.wikipedia.org/wiki/Cone) Means a three-dimensional geometric shape having a smaller cross-sectional area than the base 28 and smoothly tapering to the opposite end, for example the tip or top cut face. Another definition considers the cone to be a specific example of a pyramid, that is, defines the cone as a pyramid with a circular cross section. For example, http: // mathworld. wolfram. com / Cone. See html. As used herein, a pyramidal shape is considered to include a pyramid shape (having a polygonal base) as a specific case. That is, the conical shape in this specification does not necessarily have a circular cross section.
但し、作製上の制約から、本錐形形状は頂部切り落とし形になり易く、少なくとも、完全な点状頂点では終端しない。実際上は、後で説明するように錐形台から利点さえ得られる。直前に言及し、後記の実施形態でさらに説明するように、この錐形穴は、望ましくは多角形の基底(この基底はキャビティ20の開口部に相当する)を有し、したがって(多角形の基底を有する)角錐であるものとする。かかる場合、錐形形状は逆角錐形状と見なせばよい。というのは、ビーズ50は、ビーズ・トラップのより低いアレイ30の上面に(液体滴下技法で)直接滴下された液体の小滴から得られることが多く、そのトラップがキャビティ20であってこれらは最上部が開口している、すなわち内側にくぼんでいるからである。しかしながら、この構成は、カバー蓋中に設けられたキャビティがされるように逆向きにすることが可能である。図8参照。
However, due to manufacturing restrictions, this conical shape tends to be a top-cut shape, and at least does not end at a complete point apex. In practice, as will be explained later, even a benefit from the frustum is obtained. As mentioned immediately above and further described in the embodiments below, this conical hole desirably has a polygonal base (which corresponds to the opening of the cavity 20) and is therefore (polygonal). It shall be a pyramid with a base. In such a case, the cone shape may be regarded as an inverted pyramid shape. This is because the
ビーズ捕捉のため止まり穴状の錐形キャビティを用いることは、本発明人らもテストした、例えば捕捉のために柱状または貫通穴状のキャビティを用いる他のソリューションに比べ、ビーズの安定性に関して驚くほどの利点があることが判明した。すなわち、得られたトラップは、洗浄の後、ビーズ50を保持する点で前例のない性向を示した。本発明の諸実施形態は、マイクロビーズ(例えば、その表面に受容体を有するビーズであって、生物学的分析で従来から行われているように、かかる受容体が溶液中のリガンドと結合するために使うことの可能なビーズ)に適用され、適度な複雑さを有し、ビーズを定置するために(真空、磁場、または電場のような)追加の手段を必要としない。
The use of blind hole conical cavities for bead capture is surprising in terms of bead stability compared to other solutions that we have tested, such as columnar or through-hole cavities for capture. It turns out that there are some advantages. That is, the obtained trap showed an unprecedented propensity for holding the
このビーズの安定性における顕著な改善の原因はまだ明瞭でない。この改善された安定性は、横方向に、もしくは、キャビティ中にビーズが捕捉されているとき、その下側すなわち錐形穴のとがった方の端のレベルで、またはその両方に生じる界面的もしくは機械的またはその両方の現象(錐形キャビティは、洗浄時に流体(ガスまたは液体)の横方向の面内運動からビーズをよりうまく保護する)に起因する可能性がある。いずれにせよ、錐形キャビティの側壁(群)が機能するためには親水性である必要がある。 The cause of the significant improvement in the stability of this bead is not yet clear. This improved stability is interfacial or occurs either laterally or at the level of the underside of the conical hole when the beads are trapped in the cavity, or both. It may be due to mechanical or both phenomena (conical cavities better protect the beads from lateral in-plane motion of the fluid (gas or liquid) during cleaning). In any case, the side wall (s) of the conical cavity need to be hydrophilic in order to function.
本設計および対応する作製方法は、さらに、既知のソリューションの全部ではないにせよほとんどと違って、トラップを覆う前にビーズを定置することを可能にする。 The present design and corresponding fabrication methods further allow beads to be placed before covering the trap, unlike most if not all of the known solutions.
本発明人らは、作製に関し、ビーズ溶液を滴下した後、過剰なビーズを洗浄する前の、ビーズ50およびトラップ20の乾燥ステップで、捕捉されたビーズの安定性がさらに大幅に改善されることに気付いた。これは、後記で詳しくコメントすることとする。
With regard to production, the inventors have further drastically improved the stability of the captured beads in the drying step of the
いくつかの既知の従来技術のソリューションにおいて(例えば、biosensors and bioelectronics誌、巻21、2005年、303〜312頁のSohnらの論文参照)、「ジャイアント」ビーズ、すなわち本明細書で意図されたビーズより直径で少なくとも一桁大きなビーズ、を補足するために、貫通穴状の角錐形キャビティが作製されている。しかしながら、この場合、作製された角錐形キャビティが開通穴なので、これらは、本出願に対するものよりもはるかに大きな最小深さを有する必要がある。また、かかるソリューションは、ピックアンドプレース工具およびバックサイド真空の適用を必要とし、通常、1〜40μmの範囲の直径を有するポリマー・ビーズである本明細書で意図されるようなマイクロビーズなど、より小さなビーズ(かかるビーズは、通常、液体懸濁液から得られる)には応用できない。 In some known prior art solutions (see, for example, the paper of Sonn et al., Biosensors and bioelectronics, Vol. 21, 2005, pages 303-312), "giant" beads, ie beads intended herein To capture beads that are at least an order of magnitude larger in diameter, through-hole shaped pyramidal cavities have been made. However, in this case, since the pyramidal cavities created are open holes, they need to have a much greater minimum depth than for the present application. Such solutions also require the application of a pick and place tool and a backside vacuum, such as microbeads as contemplated herein, which are typically polymer beads having a diameter in the range of 1-40 μm, and more. It is not applicable to small beads (such beads are usually obtained from liquid suspensions).
本発明は、キャビティ20中に安定するビーズを得ることを可能にするが、但し、誘電泳動DEP電極などの追加的使用を排除するものではない。DEP電極は、例えば、必要な場合、ビーズを定位置に戻すため、またはトラップのアレイ30が配置されるマイクロチャネル中を流れる溶液にビーズをもっとさらすため、ビーズ50を浮遊させるのに、トラップ中またはその近辺に実際に配置することができる。さらに、諸実施形態において、反射によって蛍光信号を増幅するために、例えばAlなど使って、キャビティの表面を金属化してもよい。
The present invention makes it possible to obtain stable beads in the
ここで、図3、4、12、および16をさらに詳細に参照すると、キャビティ20の一部または全部は、角錐形状、すなわち多角形基底を有する錐形容積体、つまりいくつかの区別可能な側壁21〜24によって形成されるキャビティとすることができ、この例では、これらの壁はそれぞれ親水性である。この角錐形状は、例えば四面体としてもよく、四角錐としてもよく、または、もっと複雑にしてもよい。但し、望ましくは、この形は、基本的には(少なくとも)四つの側壁21〜24によって区画される。しかして、かかるキャビティ20は、一般に、理想的には一点に、だが高い可能性で頂部切り口面29に収束する三角の壁面21〜24を有する。キャビティの開口部28を区画する平面基底は多角形形状を有し、少なくとも三辺形、望ましくは四辺形である。後者の場合、角錐形状は、基本的に少なくとも四つの側壁21〜24によって区画される。
Referring now in more detail to FIGS. 3, 4, 12, and 16, some or all of the
なお、これらの壁は、作製工程における障害などに起因することもあり、完全に平面の壁である必要はない。但し、本明細書で開示する好適な作製技法(後記参照)は基本的に前記を防止することに留意する。例えば、フォトリソグラフィ処理に起因するいくつかの残存欠陥はあり得るが、これは実際上希少である。異方性エッチングは結晶面に従うので、むしろ、側壁は一般的に平面的である。例えば、図12表されているように、マスク(レイアウト)を修正することによって、形状を制御することが可能であり、したがって、少なくとも諸実施形態では、最終的な形状は制御可能であり予測可能にすることができる。例えば、図12に示されるように、一つ以上の側壁を構造化または成形することが可能である。該図では、特にカバー層が用いられない実施形態に対し、ローカルな液体注入、ビーズ投下および吸引を可能にするなどのため、壁の一つが23a〜dに構造化されている。 Note that these walls may be caused by obstacles in the manufacturing process, and need not be completely flat walls. However, it should be noted that the preferred fabrication technique disclosed herein (see below) basically prevents the above. For example, there may be some residual defects due to photolithography processes, but this is rare in practice. Rather, the sidewalls are generally planar because anisotropic etching follows the crystal plane. For example, as shown in FIG. 12, it is possible to control the shape by modifying the mask (layout), and thus the final shape is controllable and predictable, at least in embodiments. Can be. For example, as shown in FIG. 12, one or more sidewalls can be structured or shaped. In the figure, one of the walls is structured 23a-d to allow local liquid injection, bead dropping and aspiration, etc., especially for embodiments where a cover layer is not used.
角錐形状の使用が、円形の錐形キャビティに比べ、ビーズの安定性に関し、さらに「なお一層」良好な結果をもたらすことが判明している。これについての理由は完全には理解されていない。これは、球体ビーズの周辺のコーナー中に残された自由空間が、残存する液体を蒸発可能にすることに起因するのかも知れない。図3の円錐形状による別形を参照。 It has been found that the use of a pyramidal shape gives even “better” results regarding the stability of the beads compared to a circular pyramidal cavity. The reason for this is not fully understood. This may be due to the free space left in the corners around the spherical beads allowing the remaining liquid to evaporate. See the conical variant of FIG.
図4は、角錐形キャビティ中に捕捉されたビーズの走査型電子顕微鏡画像である。この画像において、
− 「EHT(Electron High Tension)」は、キロボルト、kV単位での電子高電圧を表し、
− 「WD(working distance)」は、サンプル表面とレンズ低部との間の作動距離を表し、
− 「Mag(magnification)」は、倍率に対するものであり、
− 「Tilt Angle」は、電子銃の軸に対するサンプル台の垂線の角度を表し、そして、
− 「SignalA=SE2」は、二次電子の検出器が使われていることを示す。
FIG. 4 is a scanning electron microscope image of beads captured in a pyramidal cavity. In this image,
-“EHT (Electron High Tension)” represents the high voltage of the electron in kilovolts, kV,
“WD (working distance)” represents the working distance between the sample surface and the lens bottom,
-“Mag (magnification)” is for magnification,
“Tilt Angle” represents the angle of the sample platform perpendicular to the axis of the electron gun, and
“SignalA = SE2” indicates that a secondary electron detector is being used.
図4を参照すると、諸実施形態において、ワーキング層10はケイ素など一つ以上の半導体元素を含み、キャビティ20の角錐形状は、キャビティを得るために用いられる作製工程と調和する幾何的形状を呈し、この工程は異方性エッチング処理を有利に用いる(他の結晶方位、例えば<111>、は望ましい角錐形状を生成しないことが多いので、通常、<100>の方位を示すシリコン・ウエハが使われる)。ここで、ケイ素が望ましくはあるが、以下の考慮事項が、他の半導体、例を挙げると、例えばGeなどIV族元素または例えばSiGeなどの化合物半導体、他のIII〜VまたはII〜VI族材料、およびそれらそれぞれの酸化物または窒化物に適用される。例えば、GaAsおよびGeは異方的にエッチングが可能である。また、本方法の基底となる原理は、いくつかの金属層およびそれらそれぞれの酸化物に適用することができる。但し、金属層は実用性が低い。具体的には、これらは層厚み中で前述の材料に匹敵する(comparable)結晶均一性を示さないことがある。それでも、例えばAl2O3の表面の使用をもくろむ人がいるかもしれない。Al2O3は最高100〜200nmまでの薄膜誘電体として使用し、スパッタリング、もしくは原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)によって堆積が可能である。後者はコスト高であるが、高品質の技法である。そうではあるが、マイクロビーズ捕捉に必要な層の厚みが、ALDの使用を難題としている。
Referring to FIG. 4, in embodiments, the working
角錐形状は、幸いなことに異方性エッチング処理と相性がいい。キャビティ作製の異方性エッチング処理は、Siまたは類似の半導体元素に対し、角錐の平面基底(すなわち開口部28)と隣接する壁面との間に理想的には54.7°の角度をもたらすことになり、これにより、角錐形の深さ対幅の比率が決まる。かかる処理は、図4に見られるように、キャビティの容易でクリーンな作製を可能にする。但し、この理想的な角度は、小さな欠陥に起因してわずかに変動し得る。 Fortunately, the pyramid shape is compatible with anisotropic etching. The anisotropic etching process of cavity fabrication should provide an ideal 54.7 ° angle between the planar base of the pyramid (ie, opening 28) and the adjacent wall for Si or similar semiconductor elements. This determines the depth-to-width ratio of the pyramid. Such a process allows easy and clean creation of cavities, as seen in FIG. However, this ideal angle can vary slightly due to small defects.
別形において、ドライフィルム・レジストの使用が可能で、さらに一般的には、いくつかのポリマー、プラスチック、および金属も意図することができよう。望ましくは、エポキシベースのドライフィルム・レジストが使用され、これは熱エンボス加工によってパターン取りが可能である。熱エンボス加工は、他のプラスチック材料にも同様に適用することができ(例えば、PMMA、COC、ポリカーボネート)、これらに対しては、通常のパターン設定方法は、角錐形マイクロキャビティを生成するのに適さない可能性が高い。例えば、Siの異方性エッチングを用いてキャビティのアレイを作製した後、それらのキャビティをNi電気メッキによって充てんすることが可能である。次いで、電気メッキされたNi層が取り出され、後での熱エンボス加工処理に使用されるモールドまたはスタンプ型が形成される。プラスチックに接触するスタンプ型に圧力と熱とを加え、次いで冷却し離型することによって、Si中のキャビティの正確な複製がプラスチック中に生成可能である。 In another form, dry film resists can be used, and more generally, some polymers, plastics, and metals could be contemplated. Preferably, an epoxy-based dry film resist is used, which can be patterned by hot embossing. Hot embossing can be applied to other plastic materials as well (eg, PMMA, COC, polycarbonate), for which normal patterning methods are used to produce pyramidal microcavities. It is likely not suitable. For example, after making an array of cavities using anisotropic etching of Si, the cavities can be filled by Ni electroplating. The electroplated Ni layer is then removed and a mold or stamp mold used for later hot embossing is formed. By applying pressure and heat to the stamping mold in contact with the plastic, and then cooling and releasing, an exact replica of the cavity in Si can be produced in the plastic.
ここで図15をさらに明確に参照すると、諸実施形態において、チップは、そのキャビティ(すなわち、キャビティ20の少なくとも一部、望ましくは、それらのほとんど)がそれぞれ、ビーズ50、51、52で満たされている。前述したように、かかるビーズは、望ましくはマイクロビーズ、すなわち平均で1〜40μmの直径を有するビーズである。本明細書で意図される用途に対しては、2〜20μmの間、さらに望ましくは2〜10μmの間の直径が望まれる。これらビーズは、望ましくは、例えば、ポリスチレンなどのポリマー・ビーズであるが、但し、原理的にはシリカまたはラテックスのビーズも使用することができよう。
Referring now more specifically to FIG. 15, in embodiments, the chip is filled with
添付の図面に示されているように、キャビティの断面積の寸法は、ビーズの寸法と同程度である。ビーズ捕捉キャビティは、単一のビーズを補足するために特定的に設計されたトラップである。結果として、ビーズは通常、キャビティ壁に二つ(またはそれ以上)の点で接触が可能で、あるいはキャビティのとがった方の端部レベルにくっつくことさえある。本明細書で「キャビティ」は、マイクロチャネルまたは他のマイクロ流体機能とは区別されたオブジェクトとして意図されている。本明細書で提案されたソリューションのおかげで、図15にみられるように、アレイ30のキャビティ20の大多数を、各々、一つだけのビーズ50、51、52で満たすことができる。
As shown in the accompanying drawings, the dimensions of the cavity cross-sectional area are comparable to the dimensions of the beads. A bead capture cavity is a trap specifically designed to capture a single bead. As a result, the beads typically can contact the cavity wall at two (or more) points, or even stick to the sharp end level of the cavity. As used herein, a “cavity” is intended as an object distinct from microchannels or other microfluidic functions. Thanks to the solution proposed here, the majority of the
ここで、キャビティとビーズとの相対的な寸法についての詳細を述べることとし、これが、捕獲されたビーズの安定性およびトラップの占有率の最適化を可能にする。図3、12、および16をさらに明確に参照すると、キャビティ開口部28の平均(直線)寸法の、平均ビーズ寸法に対する比率は、望ましくは、1.0〜2.4の間であることが必要である。さらに、(占有率に関する)最善の結果は、1.4〜2.4の間の比率(すなわち、平均で40〜60%の占有率)であることが観察された。これらの結果は、この比率が1.4〜2.0以内(洗浄の後、平均で、最大60%までの占有率が観察され得る)のとき、さらに改善される。場合によっては、最大90%までの占有率が達成可能であろう。それにも関わらず、前述の比率を2.0より低く、望ましくは1.8より低く保っても、同じキャビティへの複数の占有を基本的に防ぐことが可能である。
We will now give details about the relative dimensions of the cavity and the beads, which allows optimization of the stability of the captured beads and the trap occupancy. Referring more clearly to FIGS. 3, 12, and 16, the ratio of the average (straight) dimension of the
例えば、本発明人らが、10μm(直径)のビーズに対してまとめた様々な結果によれば、キャビティ20の開口部28を区画する平面基底の最大直径は、望ましくは24μmより小さく、さらに望ましくは18μmより小さくする必要がある。これらの好適な数字は、例えば、図15に示された蛍光画像によって確かめられる。図15は、図5および図6を参照して後述する方法により得られたキャビティのアレイ中に捕捉されたビーズの蛍光画像のネガを実際に示している。このチップのキャビティは、Si基板に13μm深さのTMAHエッチングを施して実際に得られたものであり、200μm×500μmのアレイが用いられた。ビーズは、(Thermo Scientific(TM)社)のFluoro−MAXの10μmビーズ溶液(希釈せず)約200nLを各アレイにピペット点滴することによって組み込まれた。しかして、図15の画像の各々中で10μm直径のビーズが使われている。キャビティの開口部の横方向の寸法(これらの画像では見えない)は、8から14μmまで変化し、対応する最終的占有率は5%から63%に上り、そのピークは、18〜20μmの開口に対する80〜90%である。この特定の例に対し、得られた正確なパーセンテージは、8μm:5.4%;10μm:24.4%;12μm:32.5%;14μm:46.3%;16μm:51.6%;18μm:80.1%;20μm:89.9%;22μm:72.2%;および24μm:63.2%である。但し、18μmで複数占有が出現し、それ以上で増加した。しかして、以上から(10μm直径のビーズに対し)開口の寸法の範囲は、例えば14〜18μm、さらには16〜18μmに制限するとよい。これに合わせ、キャビティ開口部28の平均寸法の、平均ビーズ直径に対する比率は、1.4〜1.8または1.6〜1.8に制限することができよう。なお、上記の特定の例から生じたパーセンテージ値は先に述べた平均値と異なっている。というのは、後者は様々な実験をまとめたものだからである。
For example, according to various results summarized by the inventors for 10 μm (diameter) beads, the maximum diameter of the planar base defining the
ここで図3および16を参照すると、キャビティ20の平均深さの、ビーズ50の平均直径に対する比率は、望ましくは少なくとも0.5さらに望ましくは1.0、まださらに望ましくは1.3である。例えば、本発明人らによって行われた諸実験は、10μm直径のビーズが、8μm×8μmの開口部に安定して留まることが可能であったことを示しているが、但し、この場合、これらビーズによる最終的な占有率/安定性は準最適であることも判明した。かかる寸法は、自己制限的な異方性エッチング処理を用いた場合、約5μmの深さであることを示唆している。これらから、平均キャビティ深さの平均ビーズ直径に対する比率は、0.5まで低くすることが可能である。ここで、錐形キャビティが頂点切されていること、および、図16に示されるように、頂部切り口面29がビーズを収容するのに十分な大きさであることを前提として、異方的にエッチングされた角錐形に対し、キャビティ中の完全に埋められた(すなわち内蔵された)ビーズを得たい場合には、少なくとも(約)1.0d(このdはビーズの直径)の深さが必要である。例えば、10μmのビーズは、全ての側面が頂点で交わる前にエッチングを停止する時間ベースのエッチングを用いた、開口部が少なくとも19.33×19.33μmおよび深さが少なくとも最小10μmのキャビティであれば、その中に完全に埋めることが可能である。キャビティが頂点切りされていない場合(キャビティはポイント状の頂点を有する、すなわち自己制限エッチング)、上記の比率は、図3に示されるように、少なくとも約1.3である必要がある。
3 and 16, the ratio of the average depth of the
加えて、本発明人らは、必ずしもビーズがキャビティ中に全部埋まっている必要がないことにさらに気付いた。すなわち、図5および6(正確な尺度でない)に示されるように、ビーズの一部が開口部28の面の上部に現れても、すなわち突き出ても、十分な安定性を維持することが可能である。したがって、これにより前述の比率は低減できる。
In addition, the inventors have further noticed that the beads do not necessarily have to be fully embedded in the cavity. That is, as shown in FIGS. 5 and 6 (not an accurate measure), sufficient stability can be maintained even if a portion of the bead appears or protrudes above the face of the
ここで、図1、2、7〜10、および13〜14を参照すると、諸実施形態において、マイクロ流体チップ100は、例えば、アレイ30の行または列など、キャビティ20の二つ以上のサブグループ32を呈することが可能であり、この場合、二つのサブグループは、少なくとも一つのマイクロチャネル14で連結される。望ましくは、これらサブグループの一つ以上は、マイクロチャネル部分12a中に区画され、これらの底部壁または最上部壁はワーキング層10によって区画される。かかる構成は、サブグループ32間の交差汚染を防止しながら、多重化を可能にする。したがって、これらサブグループを部分的に別離するために、アレイ30をビーズ50のサブグループ32に分割することが望ましい。キャビティのアレイは、例えば、マイクロタイタ・ウエルの典型的な配位に合致するように配置すればよく、マイクロタイタ・プレート上で、ウエルは、9、4.5、または2.25mmに間隔取りされて二次格子上に配置される。これは、ロボット器具を使った、ビーズの溶液の分注の容易化を可能にする。また、キャビティのアレイの増加された組み込みに対しては、六方格子を選択してもよい。例えば、図15に示された実験に用いられたチップ設計は、六方格子配置中の蛇行形状のマイクロ流体チャネル(200μm幅、14μm深さ)に沿って分布されたアレイを含み、一つのアレイから他のアレイへのコーナー間の距離は約1.1mmである。この配置は、3mm×5mmの合計面積内に、10の別個のアレイ(各々が、200μm×500μmの面積を占める)の配置を可能にし、液滴の混融または交差汚染なしに各アレイへのビーズ溶液の200nLの液滴の分注を可能にする。
Referring now to FIGS. 1, 2, 7-10, and 13-14, in embodiments, the
次に、図5〜10に示された「最終」のデバイス中に見られるように、マイクロ流体チップ100のキャビティ20のアレイ30は、アレイ30に相対して延びるカバー層60によって望ましくはシールされる。カバー層は、キャビティおよびそれらの内容物を保護し、封止する。カバー層60は、キャビティ20にとどまらず、おそらくは、チップ100上に通常存在する他のマイクロ流体構造体をもシールすることになる。かかるマイクロ構造体の例には、図1および2に示されるように、投入パッド11、検出抗体(またはdAb(detection antibody))配置ゾーン70、毛細管ポンプ16、または通気孔18がある。
Next, as seen in the “final” device shown in FIGS. 5-10, the
なお、カバー層60は、アレイ30に相対して延びるが、マイクロ流体チャネルを形成するのに通常はギャップが必要なので、該層は必ずしもキャビティと接触しない。図10の作製工程では、キャビティの間にマイクロチャネルが配置されるので、これらキャビティはカバー層によってシールされる。しかしながら、本明細書で説明する他の作製技法では、カバー・フィルム60は、実際にはキャビティには直接接触せず、チャネル層堆積(図7)またはエッチング(図8および9)によって常にギャップが導入される。通常、チャネル深さは、1〜20μmの間である。より浅いチャネルは、より高い流体抵抗と低い厚み均一性を発生させようし、一方、より深いチャネルの作製は、より難度が高いかもしくは時間消費的かまたはその両方であろう。一般に、作製可能なフィーチャの横方向の最小寸法は、チャネル作製技法のアスペクト比の限界に起因してチャネルの深さと共に増大する。現在の作製技法(湿式またはドライ・エッチング、またはドライフィルム・レジスト・パターン設定)は、1(例えば、20μm深さチャネル中の20μm幅のフィーチャ)より高いアスペクト比を有する構造体を、大がかりなパラメータ最適化作業なしで、容易に提供するであろう。
Note that the
この点で、フローの間にビーズが漏れ出さないことを確実にするためにチャネル高さ(または深さ)を調整することが可能である。本ソリューションによって、ビーズの安定性は著しく改良される。それでもなお、マイクロチャネル中の強い流体の流れの存在中では、一部のビーズの喪失の残存リスクが常にあり得よう。ここで、マイクロ流体チャネルの高さがビーズの直径よりもわずかに小さければ(例えば、前述の例では10μmより小さい)、フローの間にビーズが漏出することは決してあり得ない。しかしながら、過小なチャネル深さ(例えば1μm)は、流体抵抗を増大させ、チップへの合計流体容量(体積)を減少させることになり、過大な深さ(例えば10μmより大きい)は一部のビーズを喪失する確率を増大することになろう。また、ビーズの直径よりわずかに小さいチャネル深さを有することは、テープを使って過剰なビーズを除去する場合にも利点となろう(例えば、キャビティ内部のビーズは留まり、チャネル内からはみ出たものはテープに付着することになろう)。 In this regard, it is possible to adjust the channel height (or depth) to ensure that the beads do not leak during the flow. This solution significantly improves the stability of the beads. Nevertheless, there may always be a residual risk of loss of some beads in the presence of strong fluid flow in the microchannel. Here, if the height of the microfluidic channel is slightly smaller than the bead diameter (eg, less than 10 μm in the previous example), the beads can never leak during the flow. However, an excessive channel depth (eg 1 μm) will increase fluid resistance and reduce the total fluid volume (volume) to the tip, while an excessive depth (eg greater than 10 μm) will cause some beads. Will increase the probability of losing. Having a channel depth slightly smaller than the bead diameter may also be an advantage when using tape to remove excess beads (for example, the beads inside the cavity will stay and protrude out of the channel). Will stick to the tape).
ここで、図13および14をさらに明確に参照すると、チップ100は、(各々が一つ以上のビーズ捕捉キャビティ20を含む)いくつかのアレイ30を実際に含むことが可能である。これらのアレイ30は、望ましくは、マイクロチャネルの部分の異なるペアの間に、すなわち、所与の流路中に並列にまたは直列に挿入される。例えば、これらのチャネル部分は、図14に示されるように、一つの部分から他の部分への交差汚染を回避するために、とりわけ、並列に分割されたチャネルをから成り得、または(図13に示されるように)直列に配置され得る。また、これらは、蛇行チャネル(図示せず)のチャネル部分に配置することもできよう。
Referring now more clearly to FIGS. 13 and 14, the
次に、アレイ(群)30のキャビティ20中に配置されたビーズの相異なる種類51、52を有利に使用することも可能である。好適な配置技法のおかげで、ビーズ51、52は、通常、異なるアレイ30中に配置される。例えば、二つの異なる種類のビーズを使用することが可能であり、図13、14に示されるように、ビーズの一つの種類51は検体検出に使われ、一方、ビーズの他方の種類52は、対照用に使われる。先に述べたように、アレイ30は、求められる実際の用途の如何によって、直列にしても、または並列にしてもよい。本明細書で意図されるほとんどの用途(例えば、バイオアナリシス)において、ビーズはコーティングが異なる。ビーズは、上記をおいても、さらに全般的にサイズ、コーティング、材料もしくは色またはこれらの組み合せについて異なり得る。
Secondly, different types of
なお、従来技術のソリューションのほとんどは、ビーズを(ビーズ溶液の流れを使って)投入する前に、デバイスのシーリングが必要である。これは、相異なる種類のビーズをデバイス中の所定の位置に配置することを、不可能ではないにせよ困難にする。結果的に、これは、バイオアナリシスに対する実際上のステップの増加を示唆している。 It should be noted that most prior art solutions require device sealing prior to loading beads (using a bead solution flow). This makes it difficult, if not impossible, to place different types of beads in place in the device. Consequently, this suggests an increase in practical steps for bioanalysis.
別の態様によれば、本発明は、前述のチップ100の作製方法として具現化することができる。ここで、図5〜11を参照しながら、作製方法を説明する。最も一般的には、かかる方法は、デバイス100のワーキング層10、60中のビーズ捕捉キャビティ20のアレイ30の作製の基本ステップ(ステップS20)を中心題目とする。先に説明したデバイス100と首尾一貫して、本作製は、キャビティ20の各々が、それぞれ親水性の一つ以上の側壁21〜24によって区画された錐形形状を有することを確実にする。キャビティ20は、各々、ワーキング層10、60の厚みの中に止まり穴として延びる。
According to another aspect, the present invention can be embodied as a method for manufacturing the
選択される材料10、60によって、異なるアプローチが可能である。キャビティは、基板層10、またはカバー層もしくはフィルム60中に設けることが可能である。前にさらに言及しているように、この作製方法は、異方性エッチング処理、熱エンボスス処理、または、キャビティ20を得るための任意の他の適切な処理を含んでよい。今までのところ、キャビティに対し達成された品質に関し、異方性エッチング処理が最も有望なように見える。自己制限的異方性エッチング処理は、エッチング速度の変動の影響をより受けにくく、過剰エッチングの場合にも、深さがほとんど一定にとどまることを可能にするので、このエッチング処理は時間ベースのエッチング処理よりも望ましい(最終的な深さはキャビティ開口部28の寸法によって決まる)。
Depending on the
先にも言及したように、この異方性エッチングは、望ましくは、<110>方向のフラット有し、しかして、最上面が<100>方向の垂線を有する、<100>ウエハに対して遂行される。このウエハの露出面は、したがって、(100)平面に平行、すなわち、逆格子ベクトル(Siに対するダイアモンド構造)基底の(100)方向に直交する。異方性エッチング処理は、キャビティの作製に加えて、マイクロ流体の諸構造体を作製するためにも使用が可能である(例えば図9および10)。傾斜した側壁を有することが、例えばチャネルなどマイクロ流体構造体に弊害を及ぼさない場合、<100>の結晶方位を有するSiウエハの湿式エッチングの方が、湿式エッチングはバッチ処理に適しており、したがって、処理対象のウエハの数によっては全体として速くできるので、ドライ・エッチング技法より好ましい。なお、一般的には湿式エッチングはドライ・エッチングより遅く、ウエハ毎ではドライ・エッチングの方がはるかに速くできる。しかして、全体的なスループットは一緒に処理されるウエハの数で決まる。 As previously mentioned, this anisotropic etching is desirably performed on a <100> wafer having a <110> direction flat, but the top surface having a <100> direction normal. Is done. The exposed surface of this wafer is therefore parallel to the (100) plane, ie perpendicular to the (100) direction of the base of the reciprocal lattice vector (diamond structure for Si). Anisotropic etching processes can be used to produce microfluidic structures in addition to creating cavities (eg, FIGS. 9 and 10). In the case where the inclined side wall does not adversely affect the microfluidic structure such as a channel, for example, wet etching of a Si wafer having a crystal orientation of <100> is more suitable for batch processing, and therefore Depending on the number of wafers to be processed, the overall speed can be increased, which is preferable to the dry etching technique. In general, wet etching is slower than dry etching, and dry etching can be performed much faster for each wafer. Thus, the overall throughput is determined by the number of wafers processed together.
必要な場合、アレイ(群)30は、(例えば、エタノール、水などを使って)洗浄、もしくは(例えば、エア、酸素またはヘリウム)プラズマ処理、またはその両方を行ってもよい。全ての場合において、ビーズ50、51、52は、ビーズ溶液55の液滴を、例えばアレイ(群)30の上面に単に滴下する(S32)ことによってキャビティ20中に配置する(S30)ことが可能である。例えば、約2μLのビーズ原液(通常、1%固体の懸濁液として用意される)をアレイ(群)30にたらせばよい。
If desired, the array (s) 30 may be cleaned (eg, using ethanol, water, etc.) and / or plasma treated (eg, air, oxygen or helium), or both. In all cases, the
ビーズを配置するステップ(S30)後(且つチップをシールするステップ(S40)前)に:
− キャビティ20を乾燥し(S34)(ビーズ50はキャビティまたは近辺に留まっている)、次いで、
− 例えば、洗浄液でアレイ(群)30を洗浄して(S36a)、もしくは過剰なビーズを付着させるテープを貼って(S36b)またはその両方によって、過剰なビーズ(すなわち、キャビティ20内に捕捉されていないビーズ)を除去し(S36)、その後、
− 必要に応じて(すなわち、例えば、過剰なビーズを除去するためにテープを貼るだけの場合などには、この最後の乾燥ステップは必ずしも必要でない)、残存するビーズを中に有するキャビティ20のアレイ30を再度乾燥する(S38)、
ことが推奨される。
After the step of placing beads (S30) (and before the step of sealing the chip (S40)):
-The
The excess beads (ie, trapped in the cavity 20), for example, by washing the array (s) 30 with a wash solution (S36a) and / or applying tape to attach excess beads (S36b) No beads) (S36), and then
-An array of
It is recommended.
本発明人らは、過剰なビーズを除去する前にアレイ30を乾燥することが、驚くほど高い安定性のあるビーズ50をもたらすことに気付いた。これによる最終的な占有率への影響はかなりに達することが判明した。この前ステップの乾燥(S34)のおかげで、占有率は20%から60%へ、他の条件次第ではそれよりさらに改善することが可能である。錐形キャビティは、洗浄および乾燥(例えばN2フロー)時の流体(ガスまたは液体)の横方向の面内運動からビーズをより良好に保護すると推測できる。望ましい洗浄液は、例えば、緩衝液または脱イオン水である。もっと一般的には、ビーズまたはその上にコートされているタンパク質に悪影響を与えない任意の液を使えばよい。
The inventors have realized that drying the
最後に、アレイ30さらに一般的には、チップ100の一部または全部を、カバー層60、例えば、良好なシールを確実にするために望ましくは積層されたドライフィルムなどでシールする(S40)ことができる。キャビティが、層10の中に設けられる場合、カバー60は、キャビティ20のアレイ30に相対して延びるように配置され、これにより、閉じられたマイクロ流体チャネル12、12a、14、および構造体16、18が形成される。
Finally,
ここで、四つの異なる作製例を詳しく説明する。第一の作製例が図5および図6に示されている。図5および図6の詳細なステップが、別途に、図11のフローチャート中に記載されている。図7は、この第一作製方法の選択されたステップだけを示し、図8〜10は、他の可能な作製方法の選択されたステップを示す。図7〜10の各々において、図の上側の行は、異なった作製段階におけるマイクロ流体チップの断面図を示し、下側の行は対応する上面図を示す。 Here, four different production examples will be described in detail. A first fabrication example is shown in FIGS. The detailed steps of FIGS. 5 and 6 are described separately in the flowchart of FIG. FIG. 7 shows only selected steps of this first fabrication method, and FIGS. 8-10 illustrate selected steps of other possible fabrication methods. In each of FIGS. 7-10, the upper row of the figure shows a cross-sectional view of the microfluidic chip at different fabrication stages, and the lower row shows a corresponding top view.
最初に、図5、6、7、および11を参照すると、第一作製例では、異方性キャビティエッチングが用いられ、次いでドライフィルム・レジスト・チャネル作製が行われる。詳しくは、
− ステップS10:マイクロ流体チップ本体が準備され、この本体は層(または基板)10を含む。
− ブロックS20:キャビティおよびチャネルの作製:
〇 S21、図5A:層10が酸化され、例えば、SiO2層10oを得るためケイ素が熱酸化によって酸化される。得られた電気絶縁層10oは、通常、基板10全体を覆う。酸化の代わりに、Si3N4などの窒化物を得ることを試みてもよい。
〇 ステップS22、図5B:酸化物が、例えばドライまたは湿式エッチングを使ってパターン設定される。このため、通常、マスクとしてフォトレジストが使われる(図5Bは、酸化物のエッチングおよびフォトレジストを剥離後のチップを模式的に表す)。
〇 次いで、基板層10は、ステップS24、図5Cで、キャビティ20および他の配置ゾーン70を得るために異方的にエッチングされる。望ましくは、通常はTMAHまたはKOHの湿式エッチング液が使用される。Siエッチングの前に、Si表面の自然酸化物の除去のために、通常、短時間酸化物エッチング(例えばBHF)が行われる。
〇 次に、ステップS25、図5Dで、酸化物が剥離される。但し、これは、必要な場合、酸化物を表面に残してもよいので随意である。通常、緩衝酸化物エッチング(例えばBHF)がこの目的に使われる。その後、ステップS26、図5Dで、望ましくは、ドライフィルム・レジスト(ネガ型フォトレジスト)またはエポキシベースのネガ型フォトレジスト(例えばSU−8)を堆積し、露光し、そして現像することによって、チャネルの側壁62がパターン取りされる。
− ブロックS30:ビーズ配置(試薬組み込みとも呼ばれる):
〇 ステップS32、図5E:ビーズ溶液の液滴がキャビティ・アレイ30上に滴下される(図13〜14に示されるように、異なる種類のビーズをそれぞれのアレイに滴下することができよう。)
〇 ステップS34、図5F:アレイ30およびビーズが(望ましくは自然蒸発によって、N2の流れによって、またはチップを制御された環境もしくは暖められたプレート上に置くことによって)乾燥される。
〇 ステップ36:過剰ビーズが、望ましくは、(i)例えば、ステップS36a、図6Aで、脱イオン水または緩衝液の流れを使ってこれらを洗浄する、もしくは(ii)ステップS36b、図6Bで、粘着テープまたはPDMSなどのテープを貼り付けてこれに過剰ビーズをくっ付ける、または(i)および(ii)の両方によって、除去される。必要に応じてテープは何回か貼り付ける。そして、
− S40、図6C:最後に、ステップS42で、チップ100(特に、キャビティのアレイ(群)30)が、望ましくは積層されたカバー層60(例えば、ドライフィルム・レジスト)でシールされる。このため、カバー層60は、通常、例えば45〜50℃に適度に加熱される。このカバー・フィルムは、(ステップS40、図7に見られるように)液体をピペット投入するため、投入パッドのレベルに開口部を有することができる。かかる開口部は切開またはパンチングでパターン取りすればよい。
First, referring to FIGS. 5, 6, 7, and 11, in the first fabrication example, anisotropic cavity etching is used, followed by dry film resist channel fabrication. For more information,
Step S10: A microfluidic chip body is provided, which includes a layer (or substrate) 10.
Block S20: Cavity and channel creation:
S21, FIG. 5A:
Step S22, FIG. 5B: The oxide is patterned using, for example, dry or wet etching. For this reason, a photoresist is usually used as a mask (FIG. 5B schematically shows the chip after oxide etching and stripping of the photoresist).
O The
Next, in step S25, FIG. 5D, the oxide is peeled off. However, this is optional as it may leave the oxide on the surface if necessary. Usually a buffered oxide etch (eg BHF) is used for this purpose. Thereafter, in step S26, FIG. 5D, the channel is preferably deposited by depositing, exposing and developing a dry film resist (negative photoresist) or an epoxy-based negative photoresist (eg, SU-8). The
Block S30: bead placement (also called reagent incorporation):
Step S32, FIG. 5E: Drops of bead solution are dropped onto the cavity array 30 (different types of beads could be dropped onto each array as shown in FIGS. 13-14).
O Step S34, Fig. 5F: The
O Step 36: Excess beads are desirably (i) washed with deionized water or buffer flow, eg, in step S36a, FIG. 6A, or (ii) in step S36b, FIG. 6B, Adhesive tape or tape such as PDMS is applied and excess beads are attached thereto, or removed by both (i) and (ii). Apply tape several times as needed. And
S40, FIG. 6C: Finally, in step S42, the chip 100 (especially the array of cavities 30) is preferably sealed with a laminated cover layer 60 (eg, dry film resist). For this reason, the
作製方法の前述の例は、キャビティとチャネルとの作製が分離されているので、フレキシブルな設計を可能にする。かかる方法は循環チャネル構造を可能にすることが、さらに察知できる。しかしながら、かかる方法の短所は、二つのマスクと、洗浄済みのビーズがチャネル内にとどまり得ることとが必要なことである。 The foregoing example of fabrication method allows for a flexible design because the fabrication of the cavity and channel is separated. It can further be seen that such a method allows a circular channel structure. However, the disadvantage of such a method is that it requires two masks and that the washed beads can remain in the channel.
ここで図8を参照すると、第二の作製例が表されており、該図では、ビーズは、層10の代わりに、カバー層60(例えば、ドライフィルム・レジスト)に組み込まれている。簡潔に言えば、
− ステップS20a:層60中にキャビティを(例えば、熱エンボス処理で)パターン取りするためモールド型65が使われる。
− ステップS20b:パターン取りされた層60が分離される。
− ステップS30:ビーズが、これもビーズ溶液の液滴をピペット滴下し、乾燥し、洗浄し、再度乾燥することによって、パターン取りされた層60のキャビティ中に配置される。
− ステップS40:最後に、このカバー層60をチップ上に、望ましくはその上にカバー層60を積層して配置することによって、MFチップがシールされる。
Referring now to FIG. 8, a second fabrication example is shown, in which the beads are incorporated into a cover layer 60 (eg, a dry film resist) instead of the
Step S20a: A
-Step S20b: The patterned
-Step S30: The beads are placed in the cavities of the patterned
Step S40: Finally, the MF chip is sealed by placing this
この方法では、ビーズの組み込みは、基板およびチャネルから独立しており、これは基板10およびチャネルの設計におけるより高いフレキシビリティを可能にする。MFチップは、マイクロ流体構造体を有することができ、これらは、エッチングされるか(異方性エッチングまたは深反応性エッチング)、または堆積されるか(ドライフィルム・レジスト、SU−8など)、または熱エンボス処理もしくは成形処理でパターン取りされる。カバー・フィルムは、任意の相応する基板に、事前表面修正もしくは処理をしてまたはせずに、積層すればよい。但し、この方法は、より効率的な蛍光検出のため透明な基板を必要とすることがある。また、ビーズは、基板に組み込まれたビーズと比較して、おそらくは、フィルムからより容易に分離することが可能である。
In this way, bead incorporation is independent of the substrate and channel, which allows for greater flexibility in the design of the
次に、図9を参照すると、第三の作製例が簡潔に表されており、これは、二ステップのフォトリソグラフィおよび異方性Siエッチングを用いる:
− ステップS20c:チャネルが異方性Siエッチングによってエッチングされる。その後に熱酸化(図示せず)が行われる。次いで
− ステップS20d:酸化膜へのパターン設定の後、キャビティが異方性Siエッチングによってエッチングされる。
− ステップS30:ビーズが組み込まれる。そして
− ステップS40:チップがシールされる。
Referring now to FIG. 9, a third fabrication example is briefly represented using two-step photolithography and anisotropic Si etching:
Step S20c: the channel is etched by anisotropic Si etching. Thereafter, thermal oxidation (not shown) is performed. Next-Step S20d: After setting the pattern on the oxide film, the cavity is etched by anisotropic Si etching.
-Step S30: beads are incorporated. And-step S40: the chip is sealed.
かかる作製方法は、トラップ作製とチャネル作製とが分離されるので、フレキシブルな設計を可能にする。しかしながら、これは、より多い作製ステップ(二つのマスクが必要)、および二つのエッチング・ステップの間で追加の熱酸化を必要とする。さらに、この方法では洗浄されたビーズがチャネル内に留まり得ることが必要であろう。 Such a manufacturing method allows a flexible design because the trap manufacturing and the channel manufacturing are separated. However, this requires more fabrication steps (requires two masks) and additional thermal oxidation between the two etching steps. In addition, this method would require that the washed beads can remain in the channel.
最後に、図10を参照すると、最後の作製例が表されており、この例は、単一ステップのフォトリソグラフィおよび異方性Siエッチングに依存している。ステップS20e:単一のフォトリソグラフィ・ステップにおいて、異方性エッチングを使ってチャネルおよびキャビティが同時にエッチングされる。次いで、ステップS30でビーズが組み込まれ、ステップS40でチップがシールされる。かかる方法を使えば、チャネルおよびトラップの両方が一つのエッチング・ステップで作製され、コスト効果的である。また、自己制限的なエッチング処理では、より幅広い開口部はより深いチャネルをもたらし、その逆も可なので、チャネルの幅を調整することによって、チャネルの深さを決めることができる。S20e(図10)に示されるように、各キャビティは、キャビティの幅より小さな幅のマイクロ流体チャネルを介して、相互に、およびマイクロ流体ネットワークに連結が可能である。但し、かかる作製方法は、より厳しい設計ルールを示唆し、キャビティを相互連結するマイクロ流体チャネルの小さな寸法に起因するより高い流体抵抗をもたらす。また、キャビティ内部でのエア・バブル形成のリスクもある。 Finally, referring to FIG. 10, a final fabrication example is shown, which relies on single-step photolithography and anisotropic Si etching. Step S20e: In a single photolithography step, the channel and cavity are etched simultaneously using anisotropic etching. Next, the beads are incorporated in step S30, and the chip is sealed in step S40. With such a method, both the channel and the trap are made in one etching step and are cost effective. Also, in a self-limiting etching process, a wider opening results in a deeper channel and vice versa, so the channel depth can be determined by adjusting the channel width. As shown in S20e (FIG. 10), the cavities can be connected to each other and to the microfluidic network via microfluidic channels that are smaller than the width of the cavities. However, such fabrication methods suggest stricter design rules and result in higher fluid resistance due to the small dimensions of the microfluidic channels that interconnect the cavities. There is also the risk of air bubble formation inside the cavity.
ここで、本発明の諸実施形態の応用の例を説明する。すなわち、(簡明化のため、チップはカバー・フィルムシールされない)オープン・チャネル・システムにおける単純なリガンド−受容体分析を実証的に説明する:
・ Bangs Laboratories Inc.(TM)製の「スーパーアビジン」コートされたポリスチレンのビーズ(10μm直径)が用いられる。10μmのポリスチレン・ビーズは、ビオチンと非常に強力に結合することで知られるタンパク質であるアビジンでコートされている。市販の原液は、ビーズとして1%の固体を含有する。
・ 原液は、PBS+0.5%Tween(R)20を使って1/5に希釈される(より大きな希釈率も用いることが可能である)。
・ 図5A〜5C(図11中のステップS10からS24まで)によって得られたキャビティのアレイがそのまま使用される。約2μLのビーズ溶液がアレイ上に滴下され(完全な乾燥に十分な1〜2分間)乾燥される。
・ アレイおよびビーズは、PBS+0.5%Tween(R)20の下で洗浄される(約30mLで、10秒間)。
・ 次いで、アレイおよびビーズは、DI水の流れの下で洗浄される(約30mLで、10秒間)。
・ 次いでアレイは、窒素流の下で乾燥される。
・ アレイおよびビーズは、15分の間、PBS+0.5%Tween(R)20中の1%BSAの液滴でカバーされる。
・ アレイおよびビーズは、PBS+0.5%Tween(R)20と水とを使って洗浄され、窒素流の下で乾燥される。
・ 最後に、チップをシールし、保存可能になる。
Here, an example of application of the embodiments of the present invention will be described. That is, a simple ligand-receptor analysis in an open channel system (for simplicity, the chip is not cover film sealed) is described empirically:
Bangs Laboratories Inc. (TM) “Super Avidin” coated polystyrene beads (10 μm diameter) are used. 10 μm polystyrene beads are coated with avidin, a protein known to bind very strongly to biotin. Commercial stock solutions contain 1% solids as beads.
The stock solution is diluted 1/5 using PBS + 0.5% Tween® 20 (greater dilutions can be used).
The array of cavities obtained by FIGS. 5A to 5C (steps S10 to S24 in FIG. 11) is used as it is. Approximately 2 μL of bead solution is dropped onto the array (1-2 minutes sufficient for complete drying) and dried.
The array and beads are washed under PBS + 0.5% Tween® 20 (approximately 30 mL for 10 seconds).
The array and beads are then washed under a stream of DI water (approximately 30 mL for 10 seconds).
The array is then dried under a stream of nitrogen.
Arrays and beads are covered with 1% BSA drops in PBS + 0.5
Arrays and beads are washed with PBS + 0.5
・ Finally, the chip can be sealed and stored.
一般的な分析に対して、ユーザは、次の三つステップを行えばよく、ここでは検体は蛍光標識されたビオチン分子で表現される。
・ アレイおよびビーズは、光から保護しながら、ビオチン−590−Atto(Sigma−Aldrich(R)社製)の50μg/mL溶液に15分間曝される。このステップの過程で、ビオチン−590−Attoは、ビーズ上のアビジンと結合する。
・ アレイおよびビーズは、PBS+0.5%Tween(R)20および水で洗浄される。これらの洗浄ステップは随意であるが、分析の感度を向上するために適用するとよい。
・ ビオチン−Atto−590(リガンド)の、ビーズ上のアビジン(受容体)への結合は蛍光顕微鏡を使ってモニタされる。いかなる光学的アーチファクトもなしに、単一のビーズ・キャビティに対して単純な信号読み取りおよび解釈が可能である。
For general analysis, the user only needs to perform the following three steps, where the specimen is represented by a fluorescently labeled biotin molecule.
The array and beads are exposed to a 50 μg / mL solution of biotin-590-Atto (Sigma-Aldrich®) for 15 minutes while protected from light. In the course of this step, biotin-590-Atto binds to avidin on the beads.
The array and beads are washed with PBS + 0.5
The binding of biotin-Atto-590 (ligand) to avidin (receptor) on the beads is monitored using a fluorescence microscope. Simple signal reading and interpretation is possible for a single bead cavity without any optical artifacts.
本明細書で説明する方法およびデバイスは、マイクロ流体チップの作製に用いることができる。得られたチップは、作製者によって生の形で(例えば、構造化された二層デバイスとして)またはパッケージされた形で流通させることが可能である。後者の場合、チップは、単一のチップ・パッケージ中に搭載すればよい。いずれの場合も、その後、チップは、他の素子と共に(a)中間製品、もしくは(b)最終製品の一部として組み込むことができる。 The methods and devices described herein can be used to make microfluidic chips. The resulting chip can be distributed in raw form (eg, as a structured two-layer device) or packaged form by the manufacturer. In the latter case, the chip may be mounted in a single chip package. In either case, the chip can then be incorporated with other elements as part of (a) the intermediate product or (b) the final product.
結論として、本発明の諸実施形態は、様々な利点を提供する。例えば、
− 本発明の諸実施形態は、特に、過剰ビーズを除去する前にビーズおよびキャビティ・アレイが乾燥された場合、特徴的に且つ驚くほど安定的な様態で、ビーズを保持することを可能にする。後続の液体および乾燥への曝露の過程で喪失するのはわずかなビーズだけである。分析のためのマイクロフルイディクスおよび受容体のパターン形成に対する長年に亘る世界的な研究の後、マイクロフルイディクスにビーズ(または受容体)を組み込むきわめて効率的な方法がついに発見された。
− さらに、本設計および対応する作製方法は、トラップを覆う前にビーズを配置することを可能にする。
− キャビティ毎に単一個のビーズを捕捉するためにビーズに相対してキャビティのアレイを寸法設定することができる。単一ビーズのキャビティは、より簡単な信号読み取りおよび解釈を可能にし、ビーズを収容するため単一の層が必要なだけで、且つ、光学的アーチファクトの発生がより少ない(またはゼロである)。そして、
− 本明細書で提案された作製方法は、高いスループットの製造を可能にする。様々なビーズ組み込み方策が提案されており、これらはマイクロフルイディクスおよび流路のフレキシブルな設計を可能にする。本発明の諸実施形態の基底となる構想は、付随的にいくつかのマイクロ流体フィーチャ(ミラー、プラスチック・チップ作製など)に適合する。
In conclusion, embodiments of the present invention provide various advantages. For example,
-Embodiments of the present invention make it possible to hold the beads in a characteristic and surprisingly stable manner, especially when the beads and cavity array are dried before removing excess beads. . Only a few beads are lost in the course of subsequent liquid and dry exposure. After years of global research on microfluidics and receptor patterning for analysis, a highly efficient method of incorporating beads (or receptors) into microfluidics was finally discovered.
-In addition, the present design and the corresponding fabrication method allow the beads to be placed before covering the trap.
-An array of cavities can be sized relative to the beads to capture a single bead per cavity. Single bead cavities allow easier signal reading and interpretation, require only a single layer to accommodate the beads, and produce less (or zero) optical artifacts. And
-The fabrication method proposed here enables high throughput manufacturing. Various bead integration strategies have been proposed, which allow for a flexible design of microfluidics and channels. The underlying concept of embodiments of the present invention is concomitantly adapted to several microfluidic features (mirrors, plastic chip fabrication, etc.).
限られた数の実施形態、別形、および添付の図面を参照して、本発明を説明してきたが、当業者には当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができ、等価物で代替することができる。具体的には、所与の実施形態、別形において言及されたまたは図面中に示された(デバイス様または方法様の)フィーチャは、本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施形態、別形、または図面中の別のフィーチャと組み合わせる、またはそれで代替することが可能である。前述の諸実施形態または変形のいずれかに関し説明されたフィーチャの様々な組み合わせは、したがって、添付の特許請求の範囲内にとどまることが意図されている。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるため、多くのマイナーな修改を加えることも可能である。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものでなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に包含される全ての実施形態を含むことが意図されている。加えて、前述において明示で触れた以外の多くの他の別形を考案することが可能である。例えば、本明細書において明示で述べたもの以外の材料を層10、60の各々に用いることができよう。加えて、チャネル、投入パッド、通気孔、キャビティなどは、様々な寸法で設けることができよう。
While the invention has been described with reference to a limited number of embodiments, alternatives, and accompanying drawings, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Can be added, and equivalents can be substituted. In particular, features (device-like or method-like) mentioned in a given embodiment, alternative, or shown in the drawings may be different from the alternative embodiment, without departing from the scope of the invention, Other shapes, or combinations with or alternative to other features in the drawings are possible. Various combinations of the features described with respect to any of the foregoing embodiments or variations are therefore intended to remain within the scope of the appended claims. In addition, many minor modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not limited to the specific embodiments disclosed, but the invention is intended to include all embodiments encompassed by the appended claims. In addition, many other variations other than those explicitly mentioned above can be devised. For example, materials other than those explicitly described herein could be used for each of
10 基板層
10o 酸化層
11 投入パッド
12 マイクロ流体チャネル(マイクロチャネル)
12a マイクロチャネル部分
14 多重化マイクロチャネル
16 毛細管ポンプ
18 通気孔
20 ビーズ捕捉キャビティ
21〜24 キャビティの側壁
24a〜d 構造化(多面小面)壁
28 キャビティ開口部/錐形基底
29 キャビティ底面
30 ビーズ捕捉キャビティのアレイ
32 キャビティのサブグループ(行/列)
50 ビーズ
51 検体検出ビーズ
52 対照用ビーズ
55 ビーズ溶液(液滴)
60 カバー層(ドライフィルム)、蓋
62 チャネル壁
65 カバー層60中のエンボス処理キャビティのモールド型
70 検出抗体(dAb)配置のためのキャビティ
72 配置された検出抗体(dAb)
100 マイクロ流体チップ
10 substrate layer
50
60 Cover Layer (Dry Film),
100 microfluidic chip
Claims (15)
層を備えたマイクロ流体チップの本体を準備するステップと、
前記層中にビーズ捕捉キャビティのアレイを作製するステップであって、前記キャビティの各々は、それぞれが親水性の一つ以上の側壁によって区画された錐形形状を有し、前記キャビティの各々は、前記層の厚み中に止まり穴として延びる、前記作製するステップと、
を含む方法。 A method for producing a microfluidic chip according to any one of claims 1 to 11,
Providing a body of a microfluidic chip with a layer;
Creating an array of bead capture cavities in the layer, each of the cavities having a conical shape defined by one or more sidewalls, each of which is hydrophilic; Extending as a blind hole in the thickness of the layer;
Including methods.
キャビティの前記アレイに相対させて延ばすなどして配置されたカバー層によって前記アレイをシールするステップであって、望ましくは前記カバー層を積層するステップを含む、前記シールするステップと、
をさらに含む、請求項12または13に記載の方法。 Placing beads in the cavities of the array by dropping droplets of a bead solution;
Sealing the array with a cover layer disposed such as extending relative to the array of cavities, preferably including the step of laminating the cover layer; and
The method according to claim 12 or 13, further comprising:
ビーズが入ったキャビティの前記アレイを乾燥するステップと、
キャビティ内に捕捉されなかった過剰なビーズを、望ましくは、前記アレイを洗浄液で洗浄することによって、もしくはテープを貼り付けて過剰ビーズを付着させることによって、またはその両方によって除去するステップと、
必要に応じ、ビーズが入ったキャビティの前記アレイを再度乾燥するステップと、
を前述の順序で含む、請求項14に記載の方法。 After the method places the beads and before the sealing step,
Drying the array of cavities containing beads;
Removing excess beads that have not been captured in the cavity, preferably by washing the array with a wash solution, or applying tape to attach excess beads, or both;
If necessary, drying the array of cavities with beads again;
15. A method according to claim 14, comprising:
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