JP2022540813A - ゾル－ゲルマトリックスを有するマイクロ液滴を含むマイクロ流体デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのキャピラリトラップ（１２）と、ゾル－ゲルマトリックスを有する少なくとも１つのマイクロ液滴（１５）であって、キャピラリトラップ（１２）内に捕捉されるマイクロ液滴（１５）とを含む、マイクロ流体デバイス（１）に関する。

Description

本発明は、デバイスのキャピラリトラップ内に捕捉されたゾル－ゲルマトリックスを有するマイクロ液滴を含むマイクロ流体デバイスに関する。本発明はまた、そのようなデバイスを製造するための方法に関する。最後に、本発明は、１又は複数の分析物を検出及び／又は捕捉するための方法、並びにそのようなマイクロ流体デバイスでゾル－ゲルマトリックスを評価するための方法に関する。

マイクロ流体デバイス中で形成されたゾルマイクロ液滴を使用してゾル－ゲルプロセスにより微細孔シリカのマイクロ液滴を形成することは、Ｃｈｏｋｋａｌｉｎｇａｍ Ｖ．， Ｗｅｉｄｅｎｈｏｆ Ｂ．， Ｋｒａｍｅｒ Ｍ．， Ｍａｉｅｒ Ｗ．， Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ Ｓ．， Ｓｅｅｍａｎｎ Ｒ． （２０１３）． “Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｒｏｐｌｅｔ－ｂａｓｅｄ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ Ｌａｂ Ｃｈｉｐ ２０１３”によって知られている常套手段である。ゲルの形成及びシネレシスは、マイクロ流体デバイスの外、Ｔｅｆｌｏｎ管内、次いでビーカー内で起こる。

国際特許出願ＷＯ２０１１／０３９４７５は、１又は複数のマイクロ液滴が捕捉される捕捉ゾーンを含むマイクロ流体デバイスを開示している。

特許出願ＦＲ２９５２４３６、ＦＲ３０６９５３４、ＦＲ３０３１５９２、ＷＯ２０１２／０８０６６５、ＦＲ３０５３６０２、及びＷＯ２００５／１００３７１はまた、特定の標的分析物に好適な分子センサを含むゾル－ゲル材料を開示している。

ＷＯ２０１１／０３９４７５ ＦＲ２９５２４３６ ＦＲ３０６９５３４ ＦＲ３０３１５９２ ＷＯ２０１２／０８０６６５ ＦＲ３０５３６０２ ＷＯ２００５／１００３７１ ＷＯ２０１８／０６０４７１ ＦＲ３０５６９２７

Ｃｈｏｋｋａｌｉｎｇａｍ Ｖ．， Ｗｅｉｄｅｎｈｏｆ Ｂ．， Ｋｒａｍｅｒ Ｍ．， Ｍａｉｅｒ Ｗ．， Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ Ｓ．， Ｓｅｅｍａｎｎ Ｒ． （２０１３）． "Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｒｏｐｌｅｔ－ｂａｓｅｄ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ Ｌａｂ Ｃｈｉｐ ２０１３" Ｓ．Ｌ． Ａｎｎａ， Ｎ． Ｂｏｎｔｏｕｘ ａｎｄ Ｈ．Ａ． Ｓｔｏｎｅ， "Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ‘ｆｌｏｗ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ’ ｉｎ ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ"， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ８２， ３６４ （２００３） Ｒ． Ｓｅｅｍａｎｎ， Ｍ． Ｂｒｉｎｋｍａｎｎ， Ｔ． Ｐｆｏｈｌ ａｎｄ Ｓ． Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ， ｉｎ "Ｄｒｏｐｌｅｔ－ｂａｓｅｄ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ．，" Ｒｅｐ． Ｐｒｏｇ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌｕｍｅ ７５， ｎｕｍｂｅｒ． １， ｐａｇｅ ０１６６０１， Ｊａｎ． ２０１２ Ｖ． Ｃｈｏｋｋａｌｉｎｇａｍ， Ｓ． Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ ａｎｄ Ｒ． Ｓｅｅｍａｎｎ ｉｎ "Ｓｅｌｆ－ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ ｐａｉｒｗｉｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｂｙ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｓｔｅｐ ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ"， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌｕｍｅ ９３， ｎｕｍｂｅｒ． ２５， ｐａｇｅ ２５４１０１， ２００８ Ｇ．Ｆ． Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ ａｎｄ Ｓ．Ｌ． Ａｎｎａ ｉｎ "Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｒｏｐｌｅｔ ｓｔｒｅａｍｓ"， Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｄ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌｕｍｅ ４０， ｎｕｍｂｅｒ １９， ｐａｇｅｓ Ｒ３１９－Ｒ３３６， Ｏｃｔ． ２００７ Ｒ． Ｄａｎｇｌａ， Ｓ．Ｃ． Ｋａｙｉ， ａｎｄ Ｃ．Ｎ． Ｂａｒｏｕｄ ｉｎ "Ｄｒｏｐｌｅｔ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ｇｒａｄｉｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ．，"Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． Ｕ．Ｓ．Ａ．， ｖｏｌｕｍｅ １１０， ｎｕｍｂｅｒ ３， ｐａｇｅｓ． ８５３－８， Ｊａｎ． ２０１３ Ａ． Ｆｕｎｆａｋ， Ｒ． Ｈａｒｔｕｎｇ， Ｊ． Ｃａｏ， Ｋ． Ｍａｒｔｉｎ， Ｋ．Ｈ． Ｗｉｅｓｍｕｌｌｅｒ， Ｏ．Ｓ． Ｗｏｌｆｂｅｉｓ ａｎｄ Ｊ．Ｍ． Ｋｏｈｌｅｒ ｉｎ "Ｈｉｇｈｌｙ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｄｏｓｅ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｄｒｕｇ－ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ ｆｌｏｗ－ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎ ｍｉｃｒｏｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ｆｌｏｗ"， Ｓｅｎｓｏｒｓ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ， Ｂ Ｃｈｅｍ．， ｖｏｌｕｍｅ １４２， ｎｕｍｂｅｒ １， ｐａｇｅｓ ６６－７２， ２００９ Ｅ． Ｆｒａｄｅｔ， Ｃ． ＭｃＤｏｕｇａｌｌ， Ｐ． Ａｂｂｙａｄ， Ｒ． Ｄａｎｇｌａ， Ｄ． ＭｃＧｌｏｉｎ ａｎｄ Ｃ．Ｎ． Ｂａｒｏｕｄ ｉｎ "Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｒａｉｌｓ ａｎｄ ａｎｃｈｏｒｓ ｗｉｔｈ ｌａｓｅｒ ｆｏｒｃｉｎｇ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ２Ｄ ｄｒｏｐｌｅｔ ａｒｒａｙｓ．，" Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ｖｏｌｕｍｅ １１， ｎｕｍｂｅｒ ２４， ｐａｇｅｓ ４２２８－３４， Ｄｅｃ． ２０１１ Ｅ． Ｆｒａｄｅｔ， Ｐ． Ａｂｂｙａｄ， Ｍ．Ｈ． Ｖｏｓ ａｎｄ Ｃ．Ｎ． Ｂａｒｏｕｄ ｉｎ "Ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａｌｏｗ－ｖｏｌｕｍｅｓ．，" Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ｖｏｌｕｍｅ １３， ｎｕｍｂｅｒ ２２， ｐａｇｅｓ ４３２６－３０， Ｏｃｔ． ２０１３

容易に、迅速に、再現可能に、均一に、確実に、及び低コストで分析を行うために、ゾル－ゲルマトリックスの形成を正確に制御することができるマイクロ流体デバイスが必要とされている。

この目的を達成するために、本発明は、その第１の態様によれば、
－ 少なくとも１つのキャピラリトラップと、
－ ゾル－ゲルマトリックスを含む少なくとも１つのマイクロ液滴であって、そのキャピラリトラップ内に捕捉されているマイクロ液滴と
を含む、マイクロ流体デバイスを提案する。

「マイクロ流体デバイス」という用語は、互いに接続されたマイクロチャネル及び／又はマイクロチャンバの組を指し、その一部は、１つの縁部から反対の縁部までの直線で測定される１ミリメートル未満の寸法を少なくとも含む。

「キャピラリトラップ」という用語は、マイクロ流体デバイス内を循環する１又は複数のマイクロ液滴の一時的又は永久的な固定を可能にする、マイクロ流体デバイスの空間ゾーンを意味する。

「マイクロ液滴」という用語は、１μＬ以下、更により良好には５０ｎＬ以下、更により良好には４０ｎＬ以下の体積を有する液滴又はビーズを意味する。

「ゾル－ゲルマトリックス」という用語は、ゾル－ゲルプロセスにより得られたマトリックスを意味する。このプロセスは特に、前駆体として、式Ｍ（ＯＲ）_ｎ若しくはＲ’－Ｍ（ＯＲ）_ｎ－１のアルコキシド、又はケイ酸ナトリウムを使用して行われてもよく、Ｍは、金属、遷移金属、又は半金属（メタロイド）、特にケイ素であり、Ｒ又はＲ’はアルキル基であり、ｎは金属の酸化状態である。水の存在下で、アルコキシ（ＯＲ）基の加水分解が起こり、一般に１ナノメートル未満のサイズの微小粒子を形成する。これらの粒子は互いに凝集して、沈殿することなく懸濁状態を維持する塊を形成し、いわゆるゾルを形成する。塊の増加及びその凝縮は媒体の粘度を増大させ、いわゆるゲルを形成する。次いで、ゲルは熟成段階の間発達し続けることができ、この段階で、ゲル中に存在するポリマーネットワークが高密度となる。次いで、シネレシスとして知られる工程の間、ゲルが収縮して、形成されたポリマーネットワークから溶媒を排除する。次いで、乾燥として知られる工程の間、溶媒が蒸発し、これにより多孔質のガラス型の固体材料が得られる。シネレシス工程及び乾燥工程は、同時であってもよい。

マイクロ液滴のゾル－ゲルマトリックスは、ゾル－ゲルプロセスのシネレシス及び／又は乾燥工程後にゲル又は固体形態であってもよく、ゾル－ゲルマトリックスは、特に、多孔質固体、例えばキセロゲルである。好ましくは、ゾル－ゲルマトリックスは、シネレシス工程の前、その間、又はその後に、及び乾燥工程の前、その間、又はその後に、マイクロ流体デバイスのゾル－ゲルプロセスの進行状態に応じた形態を有する。好ましくは、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴のゾル－ゲルマトリックスは、マイクロ流体デバイス内でのシネレシス及び乾燥工程後に固体形態であり、特に多孔質形態、例えばキセロゲルである。

好ましくは、マイクロ液滴は、ゾル－ゲルマトリックスにより画定される構造を有する。したがって、マイクロ液滴は、ゲル又は固体、好ましくは多孔質固体、例えばキセロゲルの特性を有し得る。

そのようなマイクロ流体デバイスによって、キャピラリトラップ内に固定されたマイクロ液滴を有することが可能となり、したがって、微小で容易に制御可能な試料についてのゾル－ゲルマトリックスの熟成及び／又はシネレシス並びに乾燥を正確に制御することができる。これによって、関与するゾル－ゲルプロセスの正確な調査が可能となる。

更に、マイクロ液滴に１又は複数の分子センサを予めドープすることにより、マイクロ液滴による気相又は液相中の１又は複数の分析物の検出が可能である。これによって、僅かな体積しか占有せず、ごく微量のゾル－ゲル材料及び分子センサを必要とする直接的で迅速な検出が可能となる。

好ましくは、マイクロ流体デバイスは、複数の離間したキャピラリトラップと、それぞれがゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴であって、それぞれがキャピラリトラップの１つに捕捉されている複数のマイクロ液滴とを含む。キャピラリトラップの数は、１０個以上、更により良好には１００個以上、好ましくは１００～１０００個であってもよい。好ましくは、キャピラリトラップは、互いに離間している。好ましくは、キャピラリトラップは、マイクロ流体デバイスのマトリックス内に配置される。好ましくは、キャピラリトラップは全て、同じ一定距離だけ離間している。それぞれ１又は複数のマイクロ液滴を受容するキャピラリトラップのマトリックスを有することにより、僅かな体積に対して大量のデータを用いて調査又は測定を行うことができる。その結果、使用者にとって、及び僅かな体積に対して迅速及び容易な様式で、再現性及び／若しくは均一性の問題を制限するために観察若しくは統計的測定を行い、並びに／又は、様々なマイクロ液滴に対する観察若しくは測定の多重化を行うことができる。そのようなデバイスは、迅速、再現可能、均一、確実及び低コストの観察又は測定を可能にする。

好ましくは、マイクロ流体デバイスは、捕捉チャンバを有するチャネル（channel）を含み、捕捉チャンバはキャピラリトラップ（１又は複数）を含む。好ましくは、捕捉チャンバは、４つの側壁、上壁及び下壁により区切られ、キャピラリトラップ（１又は複数）は、捕捉チャンバの上壁及び／又は下壁の上に延在する。

好ましくは、マイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイス内に、特に捕捉チャンバに、少なくとも１つの流体入口チャネル及び少なくとも１つの流体出口チャネルを含む。マイクロ流体デバイス、特に捕捉チャンバは、好ましくは、入口チャネル及び出口チャネルを除いて液体に対し閉じている。好ましくは、入口チャネルは、キャピラリトラップ（１又は複数）に対して捕捉チャンバの第１の側面から始まり、出口チャネルは、キャピラリトラップ（１又は複数）に対して第１の側面とは反対側の捕捉チャンバの第２の側面から延在する。そのようなチャネルによって、マイクロ流体デバイス内の流体の循環を正確に制御することができ、特に、入口チャネルから出口チャネルに流動させることにより、流体をキャピラリトラップ（１又は複数）内に捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）と接触させることが可能となる。

捕捉チャンバは、上壁と下壁との間で測定される、キャピラリトラップ（１又は複数）を除く捕捉チャンバの残りの高さより大きい高さを有するステップを、捕捉チャンバの第１又は第２の側面上に含んでもよい。そのようなステップによって、キャピラリトラップ（１又は複数）の１つの側面上に液体前面（liquid front）を形成して、特に前記トラップを、前記液体又はそれに含まれる化合物の１つの気化により液体前面から生じるガスの勾配に曝露することができる。

マイクロ流体デバイス、特に捕捉チャンバは、多孔質材料で作られた、特にＰＤＭＳで作られた、少なくとも部分的にガス透過性の少なくとも１つの壁を含んでもよい。そのような多孔質壁は、シネレシス工程中の溶媒の蒸発を可能にする。シネレシス工程及び／又は乾燥工程の速度は、多孔質材料の多孔度により、及び／又は入口チャネルと出口チャネルとの間のガスストリームを制御することにより制御され得る。

変形例として、マイクロ流体デバイスは、１又は複数の非多孔質材料からなり、特にガラス又は熱可塑性材料、例えば環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート又は成形されたプラスチックから作られる。この場合、シネレシス及び／又は乾燥工程は、マイクロ液滴を入口チャネルと出口チャネルとの間の流体ストリームに供することにより行われてもよい。流体ストリームの速度を制御することによって、シネレシス及び／又は乾燥を正確に制御することができる。

好ましくは、キャピラリトラップ（１又は複数）はそれぞれ、マイクロ流体デバイス、特に捕捉チャンバの壁に空洞（cavity）を形成する。

好ましくは、空洞の基部とマイクロ流体デバイスの反対側の壁との間の距離に対応する空洞の高さは、キャピラリトラップの縁部における空洞が形成される壁と反対側の壁との間の距離に対応する、キャピラリトラップの縁部におけるマイクロ流体デバイスの高さの２倍以上である。

好ましくは、空洞の最小幅は、キャピラリトラップ（１又は複数）の縁部におけるマイクロ流体デバイスの高さの２倍以上である。

好ましくは、キャピラリトラップ（１又は複数）の縁部におけるマイクロ流体デバイスの高さは、ゾル－ゲルマトリックスを含む捕捉されたマイクロ液滴又は各捕捉されたマイクロ液滴の最小寸法以下であり、特にシネレシス後の捕捉されたマイクロ液滴又は各捕捉されたマイクロ液滴の最小寸法以下である。このようにして、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴は、マイクロ流体デバイスを破壊することなくキャピラリトラップから外へ出ることができない。これによって、マイクロ液滴の永久的で正確な配置が可能であり、したがっていつでもその観察を容易に行うことができる。

空洞のそのような寸法はまた、以下でマイクロ流体デバイスを製造するための方法に関連して詳述するように、ゾル又はゾルの一部を形成する液体を破壊（breaking）することによりキャピラリトラップ（１又は複数）内に直接マイクロ液滴（１又は複数）を形成させることができる。

少なくとも１つのキャピラリトラップは、ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴（１又は複数）が捕捉される第１の捕捉ゾーン、及び異なるマイクロ液滴を捕捉するための、第１の捕捉ゾーンの捕捉力とは異なる所与のマイクロ液滴の捕捉力を有する少なくとも１つの第２の捕捉ゾーンを含み得る。そのようなキャピラリトラップは、特に、参照により本明細書に援用する国際特許出願ＷＯ２０１８／０６０４７１に記載されている。

少なくとも１つのキャピラリトラップは、単一のマイクロ液滴であって、ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴を、又は複数のマイクロ液滴であって、その少なくとも１つがゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴を捕捉するように構成される単一の捕捉ゾーンを有してもよい。

好ましくは、ゾル－ゲルマトリックス（１又は複数）は、加水分解によるゾル－ゲルプロセスにより得られる。

好ましくは、ゾル－ゲルマトリックス（１又は複数）は、アルコキシド、特にジルコニウムアルコキシド、特に、ジルコニウムブトキシド（ＺＴＢＯ）、ジルコニウムプロポキシド（ＺＴＰＯ）、チタン、ニオブ、バナジウム、イットリウム、セリウム、アルミニウム又はケイ素のアルコキシド、特に、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラプロポキシシラン（ＴＰＯＳ）、テトラブトキシシラン（ＴＢＯＳ）、トリメトキシシラン、特にメチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、プロピルトリメトキシシラン（ＰＴＭＯＳ）及びエチルトリメトキシシラン（ＥＴＭＯＳ）、トリエトキシシラン、特に、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＯＳ）、エチルトリエトキシシラン（ＥＴＥＯＳ）、プロピルトリエトキシシラン（ＰＴＥＯＳ）、及びアミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、並びにそれらの混合物から選択される前駆体から得られる。

マイクロ液滴（１又は複数）は、溶媒、特に、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、２－メトキシエタノール、アセトン、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、ＮＭＦ、ホルムアミド、メチルエチルケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、酢酸、及びそれらの混合物から選択される溶媒、好ましくは水及びブタノールの混合物を含み得る。

マイクロ液滴（１又は複数）は、他の添加剤、特に、１若しくは複数の触媒、とりわけ酢酸、硝酸、硫酸、フッ化水素酸、及び水酸化アンモニウムから選択される１若しくは複数の触媒、並びに／又は１若しくは複数の安定剤、とりわけ酢酸、アセチルアセトン、グリコール、メトキシエタノール、グリコール及びβ－ケトエステルから選択される１若しくは複数の安定剤を含み得る。

マイクロ液滴（１又は複数）は、半透明、好ましくは透明であってもよい。

デバイスは、キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に、ゾル－ゲルマトリックスを含む単一のマイクロ液滴を含んでもよい。

変形例として、デバイスは、キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に、ゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴を含む。ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴は、キャピラリトラップ内に列（column）として配置され得る。

好ましくは、デバイスは、マイクロ流体デバイスのキャピラリトラップ（１又は複数）内に捕捉されているゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴を含む。

マイクロ液滴は、実質的に同一であってもよく、特に実質的に同一の組成を有してもよい。いくつかのキャピラリトラップを含むマイクロ流体デバイスの場合、これによって特に、単一のマイクロ流体デバイスで統計的な調査を行うことが可能となる。これは、再現性及び／又は均一性の問題、並びにエッジ効果も制限する。

変形例として、少なくともいくつかのマイクロ液滴が異なり、特に異なる組成又は構造を有する。いくつかのキャピラリトラップを含むマイクロ流体デバイスの場合、これによって特に、僅かな体積に対して、単一のマイクロ流体デバイスでの多重化を行うことが可能となる。

マイクロ液滴は、全てが、ゾル－ゲルマトリックスを構成する同じゾル－ゲル材料を含んでもよい。これによって、特定のゾル－ゲル材料に対して調査を行うことが可能となり得る。

マイクロ液滴は、同一組成のゾル－ゲルマトリックスを含んでもよい。これによって、ゾル－ゲルマトリックスの構造に対して統計的調査を行うこと、又は同じ条件下で同じ初期溶液からマイクロ液滴を容易に形成することが可能となり得る。

変形例として、少なくとも２つのマイクロ液滴は、異なるゾル－ゲルマトリックス、特に異なる構造又は組成を有するマトリックスを含む。これによって、同じマイクロ流体デバイスで異なるゾル－ゲルマトリックスを調査することが可能となり得、またゾル－ゲルマトリックスの多重化が可能となり得る。

ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴（１又は複数）は、それぞれが１又は複数の分子センサを含み得る。各分子センサは、好ましくは、１又は複数の同一の検出ユニットを含み、これらはそれぞれ、標的分析物の存在下で反応して観察可能な変化を誘導することができ、また１又は複数の分子を含む。分子センサは、好ましくはゾル－ゲルマトリックス内に組み込まれて、対応するキャピラリトラップのそれぞれにおいて、１又は複数の特定の標的分析物の存在を検出する。好ましくは、分子センサ（１又は複数）は、ゾル－ゲルマトリックス内の各マイクロ液滴中に分散している。好ましくは、分子センサ又は各分子センサは、光学特性、特に、色、吸光度、反射率、蛍光又は発光を有するように構成され、光学特性は、標的分析物の存在下で、特に標的分析物との反応又は結合により異なる。その結果、マイクロ流体デバイスを用いて、液体又はガス状流体中の１又は複数の標的分析物の存在を、それをマイクロ流体システム内のマイクロ液滴と接触させることによって分析することが可能である。また、標的分析物との結合が形成される場合には、分子センサを使用して、試験される流体の標的分析物を捕捉することが可能である。光学特性の変化による検出を達成することにより、視覚的検出又は単純な光学デバイスによる検出が容易及び直接的となる。

マイクロ液滴（１又は複数）は、異なる標的分析物を検出するための少なくとも２つの分子センサを含み得る。

少なくとも１つのマイクロ液滴は、異なる標的分析物の存在を検出するように構成された少なくとも２つの分子センサを含んでもよく、分子センサは好ましくは、対応する標的分析物の存在下で互いに異なる光学特性を有する。好ましくは、分子センサは、互いに独立した対応する標的分析物との反応を有する。これによって、同じマイクロ液滴内での異なる分析物の並行した単純な検出が可能となる。例えば、各マイクロ液滴の色によって、標的分析物同士の相対的濃度、及び分析物のそれぞれの濃度を決定することができる。

好ましくは、少なくとも２つのマイクロ液滴は、異なる標的分析物を検出するための分子センサを含む。これによって、異なるマイクロ液滴により標的分析物を並行して検出することができ、特に対応する標的分析物の存在に対する同様の応答を有する分子センサの場合にそうである。そのようなデバイスは使用が簡単であり、異なる標的分析物の存在又は非存在の容易かつ即時の分析を可能にする。

少なくとも２つのマイクロ液滴が、異なる濃度の同じ検出ユニットを有する分子センサを含み得る。好ましくは、いくつかのマイクロ液滴は、対になっている異なる濃度の同じ検出ユニットを有する分子センサを含み得る。マイクロ液滴は、複数のキャピラリトラップ内に、又は同じキャピラリトラップ内に配置されて、入口チャネルと出口チャネルとの間に検出ユニットの濃度勾配を形成してもよい。

分子センサ（１又は複数）は、４－アミノ－３－ペンテン－２－オン、ｐ－ジメチルアミノベンズアルデヒド、ｐ－ジメチルアミノシンナムアルデヒド、ｐ－メトキシベンズアルデヒド、４－メトキシナフトアルデヒド、クロトン酸、ｐ－ジアゾベンゼンスルホン酸、４－アミノアンチピリン、カルミンインジゴ、キノン化合物、ヨージドとデンプン、アミロース、アミロペクチン、キシログルカン、キシラン、キトサン、グリコーゲン、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール化合物から選択される化合物との混合物、セルロース又はセルロース化合物、α－シクロデキストリン、テオブロミン、又はポリプロピレンオキシドとポリエチレンオキシドとのブロックポリマー、フェノール及びニトロプルシドナトリウムを含む混合物、並びに参照により本明細書に援用する特許出願ＷＯ２００５／１００３７１に記載の化合物から選択される検出ユニットを含み得る。分子センサ（１又は複数）は１又は複数の添加剤、特に、溶媒、酸及び塩基、標的分析物との反応を促進するための酸化剤及び還元剤、並びに／又は、単独若しくは他の物と組み合わせて、標的分析物との多かれ少なかれ選択的な相互作用、及び／若しくは特定の化学的機能、特に特定の色の生成、ｐＨに対する色の変化による反応、若しくは特定の蛍光の生成を可能にする１若しくは複数の追加の分子から選択される１又は複数の添加剤を含んでもよい。

好ましくは、分子センサ（１又は複数）は、同一の検出単位（１又は複数）、及び任意選択により場合によっては１つ又は複数の添加剤からなる。分子センサ（１又は複数）はそれぞれ、揮発性有機化合物、特にＡＮＳＥＳ（Ａｇｅｎｃｅ Ｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｅ Ｓａｎｉｔａｉｒｅ ｄｅ ｌ’ａｌｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅ ｌ’ｅｎｖｉｒｏｎｎｅｍｅｎｔ ｅｔ ｄｕ ｔｒａｖａｉｌ）からの優先的汚染物質のリストに規定されているもの、特に、アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド又はヘキサアルデヒド、一酸化炭素及び／又は二酸化炭素、二酸素（Ｏ_２）、水素、フェノール及びその誘導体、インドール化合物、特に、インドール、スカトール又はトリプトファン、クロラミン、二酸化窒素、オゾン、ハロゲン化化合物、特に、三フッ化ホウ素、その誘導体、及び三塩化ホウ素、芳香族炭化水素、例えば、ナフタレン、ベンゼン及びトルエン、並びに非芳香族炭化水素、例えば、ペンタン、ヘキサン及びヘプタン、アクロレイン、二酸化窒素、及びエチルベンゼンから選択される標的分析物を検出することを可能にし得る。

好ましくは、マイクロ流体デバイスは、ゾル－ゲルマトリックス、特にシネレシス後に固体である材料で作られたゾル－ゲルマトリックスと、各ゾル－ゲルマトリックス内の１又は複数の分子センサとを含むマイクロ液滴をそれぞれ含む複数の離間したキャピラリトラップを含む。ゾル－ゲルマトリックスがシネレシス後に得られた固体マトリックスである場合、その所与の形態のマイクロ流体デバイスは特に安定である。したがってこれは、その使用前、例えば研究室においてその使用前に調製され、次いで保存されてもよく、またその後、特に現場で直接使用されてもよい。

マイクロ液滴又はいくつかのマイクロ液滴は、ゾル－ゲルマトリックス内に、観察可能な、特に蛍光性のマイクロビーズを含んでもよい。そのようなマイクロビーズは、ゾル－ゲルマトリックスの形成時のゲル時間の評価を可能にし得る。

デバイスは、マイクロ流体デバイスの温度を制御してマイクロ流体デバイスが冷却又は加熱され得るようにし、特にゾル－ゲルプロセスによるゾル－ゲルマトリックスの形成を制御するためのシステムを含み得る。

好ましくは、デバイスは、マイクロ流体デバイス内の流体の循環、特に入口チャネルから出口チャネルへの循環のためのシステム、特にポンプ、シリンジポンプ、又は圧力差を含む。

本発明の第２の態様によれば、本発明の主題はまた、マイクロ流体デバイス、特に前述のマイクロ流体デバイスを製造するための方法であって、マイクロ流体デバイスのキャピラリトラップ内に、ゾルを含む少なくとも１つのマイクロ液滴を捕捉する工程と、ゾル－ゲルプロセスによりそのゾルを使用して、捕捉されたマイクロ液滴内にゾル－ゲルマトリックスを形成する工程とを含む、方法である。

そのような方法は、マイクロ流体デバイス内に正確に位置するキャピラリトラップ内に直接ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴を形成することを可能にする。ゾル－ゲルマトリックスがキャピラリトラップ内で形成することによって、その形成の正確で再現可能な制御が可能となる。更に、関連する体積が僅かであることで、形成の均一性及び速度が容易に得られる。

また、マイクロ液滴がキャピラリトラップ内に捕捉されることによって、マイクロ流体デバイスにおけるその位置を正確に知ることができ、特に、１又は複数の分子センサを含む場合に標的分析物を検出する目的でそれを分析又は使用することが容易となる。

好ましくは、本方法は、マイクロ流体デバイスの、特に捕捉チャンバの１又は複数のキャピラリトラップ内にゾルを含む複数のマイクロ液滴を捕捉する工程と、ゾル－ゲルプロセスによりそのゾルを使用して各マイクロ液滴内にゾル－ゲルマトリックスを形成する工程とを含む。

好ましくは、本方法は、複数の離間したキャピラリトラップを含むマイクロ流体チップの各キャピラリトラップ内に、ゾルを含む少なくとも１つのマイクロ液滴、特に単一のマイクロ液滴を捕捉する工程と、ゾル－ゲルプロセスによりそのゾルを使用して各マイクロ液滴内にゾル－ゲルマトリックスを形成する工程とを含む。１又は複数のマイクロ液滴がいくつかのキャピラリトラップ内に捕捉されることによって、マイクロ流体デバイス内に空間的に位置付けられるマイクロ液滴のマトリックスを形成することが可能となり、マイクロ液滴の組成に応じて統計的分析及び／又は多重化を行うことが可能となる。

変形例として、本方法は、マイクロ流体デバイスのキャピラリトラップ内に、ゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴を捕捉する工程であって、デバイスは複数のマイクロ液滴を捕捉し得る１又は複数のキャピラリトラップを含む工程と、ゾル－ゲルプロセスにより前記のゾルを使用して各マイクロ液滴内にゾル－ゲルマトリックスを形成する工程とを含む。この場合、キャピラリトラップは、例えば、列（column）として配置され、ゾルを含むマイクロ液滴を含み得る。

好ましくは、本方法は、ゾル－ゲルマトリックスの形成前又は形成後に、好ましくはシネレシス工程の前に、マイクロ液滴（１又は複数）内に観察可能な１又は複数の分子センサ及び／又はマイクロビーズを添加する工程を含み、各分子センサは、少なくとも１つの標的分析物の検出を可能にする。分子センサ（１又は複数）は、マイクロ流体デバイスに関連して上述した通りであってよい。

観察可能な１又は複数の分子センサ及び／又はマイクロビーズを添加する工程は、ゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）の捕捉後に、ゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）内へ行われてもよい。本方法は、マイクロ流体デバイス内に観察可能な分子センサ（１又は複数）及び／又はマイクロビーズを含む追加のマイクロ液滴を添加する工程と、キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に１又は複数の追加のマイクロ液滴を捕捉する工程と、追加のマイクロ液滴（１又は複数）及びゾル又はゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴を合体させる工程とを含んでもよい。この場合、各キャピラリトラップは、好ましくは、捕捉時にゾルを含むただ１つのマイクロ液滴を捕捉する。１又は複数のマイクロ液滴を添加する工程は、異なる捕捉力を有する異なる捕捉ゾーンを含むキャピラリトラップを使用して、特許出願ＦＲ３０５６９２７に記載の方法に従って行われてもよい。

変形例として、観察可能な分子センサ及び／又はマイクロビーズをゾルに添加する工程は、マイクロ液滴を捕捉する前に、特にマイクロ液滴を形成するより前の工程中に、又はマイクロ液滴を形成する前にゾルに直接行われてもよい。

キャピラリトラップ（１又は複数）内に、それぞれがゾルを含む１又は複数のマイクロ液滴を捕捉する工程は、
（ｉ）キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内にゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴を捕捉する工程と、
（ｉｉ）マイクロ流体デバイスに、ゾルの別の部分を含む１又は複数の補完的マイクロ液滴、特に水をｎ回（ｎは好ましくは１～１０の整数である）逐次添加して、それ（それら）をキャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に捕捉し、かつ、各キャピラリトラップ内で第１のマイクロ液滴及び補完的マイクロ液滴（１又は複数）を合体させて、ゾルを得る工程であって、合体が各逐次添加後に、又は全ての逐次添加の後に行われる工程と、
（ｉｉｉ）任意選択により場合によっては、観察可能な１又は複数の分子センサ及び／又はマイクロビーズを含む追加のマイクロ液滴をマイクロ流体デバイスに添加し、キャピラリトラップ（１又は複数）内に前記追加のマイクロ液滴（１又は複数）を捕捉し、かつ、追加のマイクロ液滴及びキャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内のマイクロ液滴を合体させる工程と
を含むことができ、工程（ｉｉｉ）は工程（ｉｉ）の前又は後に行われる。

追加のマイクロ液滴を合体させる工程は、補完的マイクロ液滴を合体させる工程と同時に行われてもよい。追加のマイクロ液滴は、同一でも又は異なってもよい。

好ましくは、キャピラリトラップ（１又は複数）内にそれぞれがゾルを含む１又は複数のマイクロ液滴を捕捉する工程は、
（ｉ）キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に、ゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴を捕捉する工程と、
（ｉｉ）任意選択により場合によっては、マイクロ流体デバイスに、１又は複数の分子センサ及び／又はマイクロビーズを含む追加のマイクロ液滴を添加し、キャピラリトラップ（１又は複数）内に前記追加のマイクロ液滴（１又は複数）を捕捉し、かつ、キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内で、追加のマイクロ液滴及び第１のマイクロ液滴を合体させて第１のドープされたマイクロ液滴を形成する工程と、
（ｉｉｉ）マイクロ流体デバイスに、ゾルの残りの部分を含む１又は複数の補完的マイクロ液滴、特に水を添加し、それ（それら）をキャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に捕捉する工程と、
（ｉｖ）各キャピラリトラップ内で、第１のドープされた又はドープされていないマイクロ液滴及び補完的マイクロ液滴（１又は複数）を合体させて、ゾルを得る工程と
を含んでもよい。

好ましくは、ゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）を捕捉する工程は、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴を取り囲むキャリア流体中で起こる。

本方法は、キャピラリトラップ内に捕捉する工程の前に、ゾルを含むマイクロ液滴（１若しくは複数）又はゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴（１若しくは複数）を形成する事前の工程を含んでもよい。マイクロ液滴は、補助的なマイクロ液滴形成システム、特に別のマイクロ流体デバイスにおいて形成されてもよく、又はキャピラリトラップの上流のマイクロ流体デバイス内で、特に捕捉チャンバの入口において直接形成されてもよい。マイクロ液滴は、好ましくは、ゾルと非混和性のキャリア流体中で形成及び混合され、マイクロ流体デバイス内のキャリア流体による循環に同伴されて、キャピラリトラップ（１又は複数）内に捕捉される。捕捉前のマイクロ液滴の形成は、適切な場合にはキャピラリトラップによって複数のマイクロ液滴を捕捉すること、及び／又は特に組成の点で全て同一であるわけではないマイクロ液滴のパネル（panel）を捕捉することを可能にする。

変形例として、ゾルを含むマイクロ液滴（１若しくは複数）又はゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴（１若しくは複数）を捕捉する工程は、
－ マイクロ流体デバイスに、ゾル又はゾル部分、及び任意選択で場合によってはゾル内の１若しくは複数の分子センサ及び／又は１若しくは複数のマイクロビーズを含む第１の溶液を充填する工程と、
－ キャピラリトラップ（１又は複数）の上流に、ゾルと非混和性のキャリア流体の第２の溶液を注入して、キャピラリトラップ（１又は複数）の下流のマイクロ流体デバイスの出口に向けて第１の溶液を押し出す工程であって、マイクロ流体デバイスは、マイクロ流体デバイスへの第２の溶液の注入中にキャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内における第１の溶液のマイクロ液滴の形成を可能にするように構成される工程とを含む。
この捕捉プロセス（trapping process）により、マイクロ液滴は、キャピラリトラップ内で直接形成され、形成されるとすぐにそこに捕捉される。これによって、マイクロ液滴を捕捉する前のその取扱い、及び捕捉前のマイクロ液滴の形成に関連する制約を省くことができる。またこれによってマイクロ液滴を全て同時に形成することができ、これはキャピラリトラップの外でのマイクロ液滴（１又は複数）中でのゲルの形成のリスクを抑える。この捕捉プロセスにおいて、各キャピラリトラップ内でただ１つのマイクロ液滴が形成され、形成されたマイクロ液滴は全て、同じ第１の溶液から形成されるので同一の組成を有する。

１つ又は２つの異なるキャピラリトラップ内に、好ましくは２つの異なるトラップ内に捕捉された少なくとも２つのマイクロ液滴は異なっていてもよく、特に、異なるゾル、特にゾルの少なくとも１つの化合物の性質及び／若しくは濃度が異なるゾルを含んでもよく、又は、特に検出ユニットの濃度若しくは検出ユニットの性質の点で異なる分子センサを含んでもよい。この違いは、
－ 異なるゾルを含むマイクロ液滴、又はゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴の捕捉、及び／或いは
－ 特に１若しくは複数の分子センサの異なる濃度、又は異なる分子センサ、又は異なる量のマイクロビーズの点で異なる、追加のマイクロ液滴の捕捉、及び／或いは
－ キャピラリトラップ内への異なる数の同一又は異なる追加のマイクロ液滴の捕捉、及び／或いは
－ キャピラリトラップにおける、その同じキャピラリトラップ内でゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴の形成、及び第１のマイクロ液滴を含むキャピラリトラップへの、異なる組成又は異なる量の補完的マイクロ液滴の添加
により得ることができる。

異なるキャピラリトラップ内に異なるマイクロ液滴を有することにより、マイクロ流体デバイスの多重化が可能となる。その結果、同じマイクロ流体デバイスで、異なるゾルの発達を調査すること、又は異なる標的分析物を検出することが可能である。

１つ又は２つの異なるキャピラリトラップ内に、好ましくは２つの異なるトラップ内に捕捉された少なくとも２つのマイクロ液滴は、同一のゾルを含んでもよい。その結果、同じマイクロ流体チップで、ゾルの発達、特にそのゲル時間又はその直径を統計的に調査することが可能である。

マイクロ流体デバイスは、ゾルを含むマイクロ液滴をそれぞれが捕捉するいくつかのキャピラリトラップを含んでもよく、マイクロ液滴は、マイクロ液滴が同一であるマイクロ液滴の群を有するマイクロ液滴のパネルから得られ、マイクロ液滴の群は、互いに異なるゾルを含む。

変形例として、マイクロ流体デバイスは、ゾルを含むマイクロ液滴をそれぞれが捕捉するいくつかのキャピラリトラップを含み、マイクロ液滴は、同一のマイクロ液滴のパネルから得られる。

好ましくは、ゾルのアルコールの体積パーセンテージは、８０％以下である。好ましくは、ゾルのアルコールの体積パーセンテージは、２０％以上である。

好ましくは、マイクロ液滴（１又は複数）の、キャリア流体及びマイクロ流体デバイスの壁の物理的特性、マイクロ液体（１又は複数）及びキャリア流体の粘度、並びにデバイスの機能様式、特にマイクロ流体デバイス内のマイクロ液滴（１又は複数）及びキャリア流体の流速は、ゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）がマイクロ流体デバイスの壁から離れるように、特にキャリア流体の層によって前記壁から離れるように選択される。好ましくは、キャリア流体は、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴を完全に包む。好ましくは、キャリア流体は、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴のゾルよりもマイクロ流体デバイスの壁をよく濡らす。

好ましくは、ゾルのゲル時間は、５分以上、更により良好には１０分以上である。

本方法は、ゾルを含むマイクロ液滴（１若しくは複数）の捕捉、及び／又はゾル－ゲルマトリックスの形成中に、入口チャネルと出口チャネルとの間で流体を循環させる工程を含んでもよい。そのような流体の循環によって、捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）の内容物は、前記マイクロ液滴（１又は複数）の内容物を均質化するように移動することができる。これは、１若しくは複数の補完的及び／若しくは追加のマイクロ液滴を添加することにより、並びに／又はゾル－ゲルマトリックスの形成中にゾルマイクロ液滴が形成される場合に特に有用である。またこれによって、ゲルの形成を評価することができるように、ゾル中でマイクロビーズを移動させることが可能となり得る。

本方法は、マイクロ液滴の捕捉中にマイクロ流体デバイスの温度を制御する、特にマイクロ流体デバイスの温度を低下させ、またゾル－ゲルマトリックスの形成中にマイクロ流体デバイスの温度を上昇させる工程を含んでもよい。好ましくは、捕捉中のマイクロ流体デバイスの温度は、０～３０℃、更により良好には５～１５℃である。好ましくは、ゾル－ゲルマトリックスの形成中のマイクロ流体デバイスの温度は、２０～８０℃、更により良好には２０～６０℃、更により良好には３０～５０℃である。プロセス中にデバイスの温度を制御することによって、ゾル－ゲルマトリックスの形成を正確に制御することができ、また再現可能なデバイスを有することが可能となる。捕捉中に温度を低下させることによって、ゲル時間を長くすること、及びマイクロ流体デバイスをブロックし得るキャピラリトラップ外でのゾル－ゲルマトリックスの形成を回避することが可能となる。ゾル－ゲルマトリックスの形成中に温度を上昇させることによって、特にゲルの形成を加速させることにより、シネレシス及び／又は乾燥工程を制御することが可能となる。

好ましくは、本方法は、マイクロ液滴内に含まれる溶媒を蒸発させることによりマイクロ流体マトリックスを乾燥させる追加の工程を含む。乾燥させる工程は、マイクロ流体デバイスのガス浸透性表面を通しての溶媒の蒸発、及び／又はキャピラリトラップの上流の少なくとも１つの入口チャネルとキャピラリトラップの下流の少なくとも１つの出口チャネルとの間のマイクロ流体デバイス内の流体の循環を含んでもよい。本方法は、マイクロ流体デバイス内の流体の流量を制御することにより、及び／又は細孔サイズの選択により乾燥速度を制御する工程を含んでもよい。

本方法は、乾燥工程後にマイクロ液滴を取り囲む流体を排除する工程を含んでもよい。液体の場合、この排除は、マイクロチャネルの入口及び出口を通しての、又は浸透性表面を通してのこの液体の蒸発により行われてもよい。排除はまた、マイクロチャネルを通しての別の液体又はガスの注入により、強制的であってもよい。この場合、液体又はガスの流れは、当初の液体を置き換える。

本方法は、キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内のゾル－ゲルマトリックスを観察するためのデバイスを用いて、特に各マイクロ液滴の画像を形成するための光学デバイスを用いてシネレシス及び乾燥をリアルタイムで可視化する工程を含んでもよい。

第３の態様によれば、本発明の主題はまた、前述のマイクロ流体デバイス、又は前述の方法を用いて製造されるマイクロ流体デバイスを使用して、試験される流体中の１又は複数の分析物を検出及び／又は捕捉するための方法であって、キャピラリトラップ（１又は複数）内に捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）がそれぞれ、１又は複数の標的分析物を検出及び／又は捕捉するように構成された１又は複数の分子センサをゾル－ゲルマトリックス内に含み、その方法が、マイクロ流体デバイス内に捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）を試験される流体に曝露する工程と、試験される流体中の標的分析物（１又は複数）を検出及び／又は捕捉する工程とを含む、方法である。

マイクロ流体デバイス内でのマイクロ液滴の正確な位置付けによって、試験される流体中の標的分析物（１又は複数）の存在を直接可視化することができる。標的分析物の捕捉によって、それを試験される流体から抽出してマイクロ流体デバイスから出る流体中の標的分析物の濃度を低減すること、及び／又は流体中の標的分析物を捕捉してそれらを回収し、任意選択でその後それらを使用することが可能となり得る。

マイクロ流体デバイス内でマイクロ液滴を統合し、それらをそこに固定することによって、それらは試験される流体に容易に曝露されることができ、マイクロ液滴を取り扱う、又はデバイスを修正する必要なしに標的分析物を検出及び／又は捕捉することが可能となる。これはまた、マイクロ液滴の分析を容易化する。

デバイスがいくつかの分子センサを含む場合、デバイスは、処理される流体中のいくつかの標的分析物の並行した検出及び／又は捕捉を可能にする。

更に、１又は複数の標的分析物を検出するための電子デバイスとは対照的に、そのようなデバイスはいかなる特定の較正も必要としない。

好ましくは、分子センサ（１又は複数）は、マイクロ流体デバイスに関連して前述した通りである。

好ましくは、試験される流体は、液体又はガスである。

好ましくは、本方法は、マイクロ流体システム、特に、ポンプ、シリンジポンプ、又は圧力差を用いて、キャピラリトラップ（１又は複数）の上流のマイクロ流体デバイスの入口チャネルからキャピラリトラップ（１又は複数）の下流のマイクロ流体デバイスの出口チャネルへ、マイクロ流体デバイス内の流体を循環させる工程を含む。

好ましくは、標的分析物（１又は複数）の存在は、分子センサ又は各分子センサの光学特性、特に分子センサ又は各分子センサの色、吸光度、反射率、蛍光、又は発光の変化により検出される。

好ましくは、流体はガス、特に周囲空気であり、マイクロ液滴（１又は複数）を曝露する工程は、マイクロ流体デバイス、特に捕捉チャンバの入口チャネルと出口チャネルとの間のガスの循環により行われる。ガスの強制循環は、質量流速調整器、ポンプ、シリンジポンプ、圧力差、又は同等のシステムを用いて得ることができる。分析物を検出するためには、使用者は単に、検出が行われる環境内に存在するガスをマイクロ流体デバイス内に注入して、標的分析物の存在若しくは非存在、及び／又はその濃度をチェックする、並びに／或いはそれを捕捉すればよい。

流体がガス、特に周囲空気である場合、マイクロ液滴（１又は複数）の曝露は、マイクロ流体デバイス、特に捕捉チャンバのガス浸透性壁を通して行われてもよい。したがって、標的分析物の存在若しくは非存在、及び／又はその濃度をチェックする、並びに／或いは標的分析物を捕捉するためには、マイクロ流体デバイスを検出が行われる環境内に設置すればよい。

本方法は、マイクロ液滴（１又は複数）の近傍に、特にマイクロ流体デバイス内のステップに沿って液体前面が形成されるまで、液体をマイクロ流体デバイスに導入する工程を含んでもよく、マイクロ液滴（１又は複数）は液体と接触していないが、液体前面からのマイクロ流体デバイスにおける液体の蒸発によって形成されたガスと接触している。

変形例として、本方法は、マイクロ流体デバイス、及び入口チャネルと出口チャネルとの間のその循環に液体を導入する工程と、直接液体中で標的分析物の存在又は非存在を検出する工程とを含む。

好ましくは、本方法は、マイクロ流体デバイスのマイクロ液滴又は各マイクロ液滴が曝露される、試験される流体中の少なくとも１つの標的分析物の濃度を、特に測定される光学特性の強度により、特に色、蛍光又は発光強度により決定する工程を含む。この場合、濃度は、事前に確立された較正曲線を参照することにより正確に決定され得る。

本方法は、特に、マイクロ流体デバイス上のマイクロ液滴の位置に応じて変わる異なる検出強度の可視化により、試験される流体中の１又は複数の標的分析物の濃度勾配を検出する工程を含んでもよい。

第４の側面によれば、本発明の主題はまた、前述のマイクロ流体デバイス又は前述の方法を用いて製造されたマイクロ流体デバイス内においてゾル－ゲルマトリックスを評価するための方法であって、キャピラリトラップ内に捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）が、前記ゾル－ゲルマトリックスを含む、方法である。

本方法は、マトリックスの形成又はゾル－ゲルマトリックスのシネレシスをリアルタイムで観察する工程、特に、ゲルの形成、シネレシス及び乾燥の工程中のマイクロ液滴の直径をリアルタイムで観察する工程を含んでもよい。

本方法は、マイクロ液滴内でのゾル－ゲルマトリックスの形成中のマイクロ液滴内のゾルの前記マトリックスのゲル時間を評価して、特にそこから巨視的体積のゾル－ゲル材料のゲル時間を導出する工程を含んでもよい。本方法は、マイクロ流体デバイス内に流体ストリーム、特に油を適用して、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴中の流体の移動を生じさせる工程、及びマイクロ液滴内の観察可能なマイクロビーズ、特に蛍光マイクロビーズの移動を観察する工程を含んでもよく、ゲル時間は、ゲル内のマイクロビーズの固定を観察することにより決定される。

本方法は、マイクロ液滴又は各マイクロ液滴の温度を制御する工程を含んでもよい。

本発明は、添付の図面と関連付けて本発明の限定されない実施例の以下の説明を読むことで、より良く理解され得る。

本発明によるマイクロ流体デバイスの例を示す概略図である。 図１のデバイスのＩＩ－ＩＩに沿った断面図である。 本発明によるマイクロ流体デバイスの変形例の斜視図である。 図３のマイクロ流体デバイスのＩＶに沿った概略図である。 図３及び４のマイクロ流体デバイスのＶ－Ｖに沿った断面の概略図である。 本発明によるデバイスを製造するための方法の１つの工程を表す図である。 図６Ａの方法の別の工程を表す図である。 図６Ａ及び６Ｂの方法の別の工程を表す図である。 ゾル－ゲルマトリックスのシネレシス及び乾燥後に、図６Ａ～６Ｃに示される方法により得られたデバイスの詳細を示す図である。 本発明によるデバイスの変形例を示す図である。 図８のデバイスのＩＸ－ＩＸに沿った断面図である。 実施例３に従って作られた図４のデバイスの細部Ｘの蛍光測定を表す図である。 マイクロ液滴の様々な群に対する、時間の関数としての実施例３のデバイスのマイクロ液滴の蛍光強度を示すグラフである。 ゲルの形成中の異なる時間における実施例４に従って作られたデバイスのマイクロ液滴の画像である。 実施例４のデバイスを用いた、温度の関数として測定されたゲル時間を表すグラフである。 実施例４のデバイスを用いた、温度の関数としてのマイクロ流体デバイスと巨視的デバイスとの間で計算されたゲル時間の差を表すグラフである。 シネレシスの前及び後の実施例４に従って作られたデバイスのマイクロ液滴の画像である。 実施例４のデバイスを用いた、時間の関数として測定されたマイクロ液滴の直径を表すグラフである。 実施例５のデバイスを用いた、温度の関数として測定されたゲル時間を表すグラフである。 実施例５のデバイスを用いた、温度の関数としてのマイクロ流体デバイスと巨視的デバイスとの間で計算されたゲル時間の差を表すグラフである。

図１は、本発明によるマイクロ流体デバイス１の第１の実施形態を概略的に示す。

図１に示される例では、デバイスは、ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴１５が捕捉されるキャピラリトラップ１２を含むマイクロチャネル２を含む。マイクロチャネル２は、図２に示されるように、矩形断面を有し、上壁４、下壁６及び２つの側壁８により区切られる。

図１及び図２に示される例では、マイクロ液滴１５は、ゾル－ゲルプロセスのシネレシス工程後の固体形態のゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロビーズであり、すなわち、マイクロビーズはいかなる溶媒も含まず、前記溶媒は蒸発されており、ゾル－ゲルマトリックスは収縮している。次いで、マイクロ液滴は、可能な限りの最小サイズを有し、変形不可能である。

キャピラリトラップ１２は下壁６内の空洞により形成され、その中にマイクロ液滴が捕捉（トラップ）される。図２に示される例では、空洞は下壁６の空洞であるが、上壁４の空洞であってもよく、マイクロ液滴は同じように捕捉される。以下に見られるように、マイクロ液滴は液体形態でキャピラリトラップ１２内に捕捉され、マトリックスは特にゾル形態である。マイクロチャネル２内に入り、粉砕された液体マイクロ液滴は、大きな外側表面積を有する。したがってこのマイクロ液滴は、自然にその外側表面積を低減しようとし、これによって、マイクロ液滴は、キャピラリトラップの近傍に来ると、より大きな高さを有するキャピラリトラップ１２に向かって移動する。キャピラリトラップ１２によって１又は複数のマイクロ液滴を固定することが可能となり、これによって、例えば顕微鏡を使用してそれらを検査すること、及び／又は長期間にわたるトラップ内での反応の進行をモニタリングすることが可能となる。

図２に示される例では、キャピラリトラップ１２の縁部の上壁４と下壁６との間の距離により画定されるマイクロチャネル２の高さＨは、ゾル－ゲルプロセスのシネレシス工程後のマイクロ液滴１５の最小寸法ｄ未満である。したがって、マイクロ液滴１５は、キャピラリトラップ１２内に確実に捕捉される。

好ましくは、キャピラリトラップ１２の基部とマイクロチャネル２の反対側の壁との間で画定されるキャピラリトラップ１２の高さｈは、キャピラリトラップ１２の縁部のマイクロチャネル２の高さＨの２倍以上である。好ましくは、キャピラリトラップ１２の幅ｌは、キャピラリトラップ１２の縁部のマイクロチャネル２の高さＨの２倍以上である。これらの寸法は、ゾル－ゲルマトリックスを得るためのゾル－ゲルプロセスのゲル形成、シネレシス及び乾燥工程前のマイクロ液滴の効率的な捕捉を可能にする。

キャピラリトラップ１２の縁部のマイクロチャネル２の高さＨは、好ましくは１５μｍ～２００μｍ、更により良好には５０μｍ～１５０μｍであり、例えば実質的に１００μｍに等しい。

キャピラリトラップ１２の高さｈは、好ましくは３０μｍ～８００μｍ、更により良好には４５０μｍ～６００μｍであり、例えば実質的に５２０μｍに等しい。

図１に示される例では、キャピラリトラップ１２は、六角形断面を有する。しかしながら、本発明は、そのような形状のキャピラリトラップに限定されない。前記のトラップは、例えば円形若しくは多角形断面を有してもよく、又は、参照により本明細書に援用する特許出願ＷＯ２０１８／０６０４７１に記載のように、主要捕捉ゾーン及び１若しくは複数の二次捕捉ゾーンを含んでもよい。

ゾル－ゲルマトリックスは、優先的には加水分解によるゾル－ゲルプロセスにより得られる。

ゾル－ゲルマトリックスは、アルコキシド、特に、ジルコニウムアルコキシド、特に、ジルコニウムブトキシド（ＺＴＢＯ）、ジルコニウムプロポキシド（ＺＴＰＯ）、チタン、ニオブ、バナジウム、イットリウム、セリウム、アルミニウム又はケイ素のアルコキシド、特に、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラプロポキシシラン（ＴＰＯＳ）、テトラブトキシシラン（ＴＢＯＳ）、トリメトキシシラン、特に、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、プロピルトリメトキシシラン（ＰＴＭＯＳ）及びエチルトリメトキシシラン（ＥＴＭＯＳ）、トリエトキシシラン、特に、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＯＳ）、エチルトリエトキシシラン（ＥＴＥＯＳ）、プロピルトリエトキシシラン（ＰＴＥＯＳ）、及びアミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、並びにそれらの混合物から選択される前駆体から得られる。

マイクロ液滴（１又は複数）は、溶媒、特に、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、２－メトキシエタノール、アセトン、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、ＮＭＦ、ホルムアミド、メチルエチルケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、酢酸、及びそれらの混合物から選択される溶媒、好ましくは水及びブタノールの混合物を含み得る。

マイクロ液滴（１又は複数）は、他の添加剤、特に、触媒、例えば、酢酸、硝酸、硫酸、フッ化水素酸、及び水酸化アンモニウム、又は安定剤、例えば、酢酸、アセチルアセトン、グリコール、メトキシエタノール、グリコール及びβ－ケトエステルを含み得る。

図３及び図５は、本発明によるマイクロ流体デバイス１の第２の実施形態を概略的に示す。

図３～図５に示される例では、デバイス１は、互いに少しずつずらして配置されたトラップ１２の複数の並びとして並んだ複数のキャピラリトラップ１２を含む捕捉チャンバ２０を含む。捕捉チャンバ２０は、キャピラリトラップ１２の上流側で、２つの流体供給マイクロチャネル３２を介して流体が供給される入口マイクロチャネル３０に接続され、下流側で出口マイクロチャネル３４に接続される。捕捉チャンバ２０は矩形断面を有し、特に図５に見られる上壁２４及び下壁２６、並びに特に図３及び図４に見られる４つの側壁２８によって区切られている。

キャピラリトラップの数は、好ましくは１０～５０００個、特に１００～５００個であり、例えば２３１個に等しい。

図３に見られるように、マイクロ流体デバイス１は、知られているような一般的な可撓性リソグラフィー技術を用いることにより、好適な材料、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）のプレート中に形成され得る。マイクロチャネル３０及び捕捉チャンバ２０は、例えば顕微鏡スライドガラスがその上に接合されるプレートの表面に形成されてもよい。

捕捉チャンバ２０はまた、キャピラリトラップ１２の下流にステップ４０を含み、ステップ（step）はその縁部で捕捉チャンバの高さより大きい高さｍを有する。そのようなステップ４０は、出口チャネル３４を介した液体の挿入により、捕捉チャンバ２０内で、キャピラリトラップ１２の下流に液体前面を形成することを可能にし、液体前面は、ステップの形状により画定される。具体的には、液体は、最大高さのゾーン内で界面張力により維持される。好ましくは、ステップは、８０μｍ～２５０μｍ、好ましくは１００μｍ～１５０μｍの高さｍを有する。好ましくは、ステップは、ステップ４０の縁部において、捕捉チャンバ２０の高さの実質的に１０５％～２００％、好ましくは１１０％～１３０％、特に実質的に１１５％に等しい高さｍを有する。

各キャピラリトラップ１２は、好ましくは先に説明した通りであり、ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴１５を捕捉し得る。

好ましくは、ゾルのアルコールの体積パーセンテージは、８０％～２０％である。

キャピラリトラップは、例えば参照によりその内容を本明細書に援用する特許出願ＦＲ３０５６９２７に記載の「キャピラリトラップ内での液滴の破壊」（breaking of the drops in capillary traps）として以下で説明される図６Ａ～図６Ｃに関連して例示されるプロセスにより、マイクロ液滴を捕捉することができる。

図６Ａに示される第１の工程中、ゾルを含む第１の溶液４２は、供給マイクロチャネル３２の１つを介して、捕捉チャンバ２０を充填するようにその中へ導入される。

図６Ｂに示される第２の工程中、第１の溶液と非混和性である溶媒を含む第２の溶液４４、特に油が、供給マイクロチャネル３２の１つを介して捕捉チャンバ２０の中へ導入される。第２の溶液は捕捉チャンバから第１の溶液を洗い流し、図６Ｃに見られるように、各キャピラリトラップ内で第１の溶液を破壊（breaking）する（すなわち、溶液をばらばらにする）ことにより、キャピラリトラップ１２内で直接第１の溶液のマイクロ液滴を形成する。

好ましくは、湿潤特性は、キャリア流体が固体壁を濡らし、したがってゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）の周りに膜を形成するような湿潤特性である。この場合、キャピラリトラップ内に形成されたマイクロ液滴は、実質的に同じである。

変形例として（図示せず）、マイクロ液滴１５の捕捉は、キャピラリトラップ１２の上流における、ゾルを含むマイクロ液滴の形成により、及びすでに形成されているマイクロ液滴１５の捕捉によって起こる。マイクロ液滴の形成は、マイクロ流体デバイスの入口チャネル３０と出口チャネル３４との間の移動相内で直接起こりうる。

移動相中でそのような第１のマイクロ液滴を形成するための多くのプロセスがすでに提案されている。例えば、以下のプロセスの例を挙げることができる。
ａ）例えば、参照によりその内容を本明細書に援用する、Ｓ．Ｌ． Ａｎｎａ， Ｎ． Ｂｏｎｔｏｕｘ ａｎｄ Ｈ．Ａ． Ｓｔｏｎｅ， “Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ‘ｆｌｏｗ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ’ ｉｎ ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ”， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ８２， ３６４ （２００３）に記載の「流動集束」プロセス、
ｂ）例えば、参照によりその内容を本明細書に援用する、Ｒ． Ｓｅｅｍａｎｎ， Ｍ． Ｂｒｉｎｋｍａｎｎ， Ｔ． Ｐｆｏｈｌ ａｎｄ Ｓ． Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ， ｉｎ “Ｄｒｏｐｌｅｔ－ｂａｓｅｄ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ．，” Ｒｅｐ． Ｐｒｏｇ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌｕｍｅ ７５， ｎｕｍｂｅｒ． １， ｐａｇｅ ０１６６０１， Ｊａｎ． ２０１２に記載の「段階的乳化」プロセス、
ｃ）例えば、参照によりその内容を本明細書に援用する、Ｖ． Ｃｈｏｋｋａｌｉｎｇａｍ， Ｓ． Ｈｅｒｍｉｎｇｈａｕｓ ａｎｄ Ｒ． Ｓｅｅｍａｎｎ ｉｎ “Ｓｅｌｆ－ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ ｐａｉｒｗｉｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｂｙ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｓｔｅｐ ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌｕｍｅ ９３， ｎｕｍｂｅｒ． ２５， ｐａｇｅ ２５４１０１， ２００８に記載の「流動集束」及び「段階的乳化」プロセスを組み合わせたプロセス、
ｄ）例えば、参照によりその内容を本明細書に援用する、Ｇ．Ｆ． Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ ａｎｄ Ｓ．Ｌ． Ａｎｎａ ｉｎ “Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｒｏｐｌｅｔ ｓｔｒｅａｍｓ”， Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｄ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌｕｍｅ ４０， ｎｕｍｂｅｒ １９， ｐａｇｅｓ Ｒ３１９－Ｒ３３６， Ｏｃｔ． ２００７に記載の「Ｔ字分岐」プロセス、
ｅ）例えば、参照によりその内容を本明細書に援用する、Ｒ． Ｄａｎｇｌａ， Ｓ．Ｃ． Ｋａｙｉ， ａｎｄ Ｃ．Ｎ． Ｂａｒｏｕｄ ｉｎ “Ｄｒｏｐｌｅｔ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ｇｒａｄｉｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ．，”Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． Ｕ．Ｓ．Ａ．， ｖｏｌｕｍｅ １１０， ｎｕｍｂｅｒ ３， ｐａｇｅｓ． ８５３－８， Ｊａｎ． ２０１３に記載の「制限勾配」プロセス、又は
ｆ）例えば、参照によりその内容を本明細書に援用する、Ａ． Ｆｕｎｆａｋ， Ｒ． Ｈａｒｔｕｎｇ， Ｊ． Ｃａｏ， Ｋ． Ｍａｒｔｉｎ， Ｋ．Ｈ． Ｗｉｅｓｍｕｌｌｅｒ， Ｏ．Ｓ． Ｗｏｌｆｂｅｉｓ ａｎｄ Ｊ．Ｍ． Ｋｏｈｌｅｒ ｉｎ “Ｈｉｇｈｌｙ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｄｏｓｅ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｄｒｕｇ－ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ ｆｌｏｗ－ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎ ｍｉｃｒｏｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ｆｌｏｗ”， Ｓｅｎｓｏｒｓ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ， Ｂ Ｃｈｅｍ．， ｖｏｌｕｍｅ １４２， ｎｕｍｂｅｒ １， ｐａｇｅｓ ６６－７２， ２００９に記載の「マイクロセグメント流」プロセス（異なる割合の制御された２つの溶液が、マイクロ流体システム外の機能のレベルで混合され、非混和性相により分離されたマイクロリットル液滴を形成し、続いて、これらの液滴を例えば勾配を含むマイクロ流体システム内に注入することによりマイクロ液滴に分割するプロセスが行われる）。

これらのプロセスによって、特に、実質的に等しい寸法の複数のマイクロ液滴を形成することができる。得られるマイクロ液滴の寸法は、マイクロ液滴形成パラメータ、特にデバイス内の流体の流速及び／又はデバイスの形状を変えることによって制御され得る。

マイクロ液滴１５は、本プロセスと同じマイクロ流体システムで、又は異なるデバイスで生成され得る。後者の場合、マイクロ液滴１５は、マイクロ流体システム内に注入される前に１又は複数の外部容器に保存され得る。これらのマイクロ液滴１５は全て同一であってもよく、又はそれらの一部が異なる組成、濃度、及び／若しくはサイズを有してもよい。

これらのマイクロ液滴１５の形成後、それらは、流体のストリームとの同伴により、及び／又は勾配若しくはレールの形態のレリーフを用いてキャピラリトラップ１２に搬送されてもよい。両方の場合において、レールの追加によって、キャピラリトラップ１２の充填を選択的に、例えば、Ｅ． Ｆｒａｄｅｔ， Ｃ． ＭｃＤｏｕｇａｌｌ， Ｐ． Ａｂｂｙａｄ， Ｒ． Ｄａｎｇｌａ， Ｄ． ＭｃＧｌｏｉｎ ａｎｄ Ｃ．Ｎ． Ｂａｒｏｕｄ ｉｎ “Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｒａｉｌｓ ａｎｄ ａｎｃｈｏｒｓ ｗｉｔｈ ｌａｓｅｒ ｆｏｒｃｉｎｇ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ２Ｄ ｄｒｏｐｌｅｔ ａｒｒａｙｓ．，” Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ｖｏｌｕｍｅ １１， ｎｕｍｂｅｒ ２４， ｐａｇｅｓ ４２２８－３４， Ｄｅｃ． ２０１１に記載のように赤外線レーザーの使用と組み合わせることにより最適化することができる。

マイクロ液滴生成がマイクロ流体デバイスの外で行われる場合、その貯蔵部からマイクロ流体デバイス１への運搬は、例えば生成システム及び捕捉システムを接続する管を介して直接、又はシリンジによる吸引及び注入により行われてもよい。

キャピラリトラップ内に捕捉されたマイクロ液滴１５は、ゾル－ゲルプロセスによりゾル－ゲルマトリックスを形成するゾルを含む。前述のプロセスにおいて、ゾル－ゲルプロセスは、ゾルが形成されたらすぐに、マイクロ液滴１５が捕捉される前に始まる。したがって、キャピラリトラップ１２外でのゾル－ゲルマトリックスの形成を回避するように、ゲル時間がゾルの調製からマイクロ液滴１５の捕捉までに必要な時間より短いことが好ましく、これによりキャピラリトラップの外において問題となるマイクロ液滴（１又は複数）がブロックされる。

変形例として、キャピラリトラップ１２内に捕捉されたゾルを含むマイクロ液滴１５は、各キャピラリトラップ１２内のいくつかのマイクロ液滴の合体により、いくつかの工程で形成され得る。ゾルを含むマイクロ液滴の形成を可能にするマイクロ液滴は、１又は複数の工程で添加することができる。補完的マイクロ液滴の追加によってマイクロ液滴中でいくつかの工程でゾルを作ることにより、可能性を増大させることが可能である。キャピラリトラップ内に全て同一の第１のマイクロ液滴を有すること、並びにそれに異なる組成及び／又は異なる量の補完的マイクロ液滴を異なるキャピラリトラップに添加することが可能である。これによってまた、キャピラリトラップ１２内のみでのゾル－ゲルマトリックスの形成が可能であり、ゾル－ゲルプロセスはゾルが不完全である限り起こらない。例えば、ゾルの一部を含む第１の溶液のマイクロ液滴は、前に説明した方法の１つによりキャピラリトラップ１２内に捕捉されることができ、次いでゾルの他の部分を含む補完的マイクロ液滴、例えば水が添加され、各キャピラリトラップ１２内に捕捉されて、合体によりゾルを含むマイクロ液滴１５を形成し得る。

合体は選択的であってもよく、又は選択的でなくてもよい。

捕捉チャンバ２０内で接触するマイクロ液滴の全てを融合するために、デバイスは界面活性剤を含まない流体でかん流されてもよい。マイクロ流体システムの流体中の界面活性剤濃度は低下し、それによって界面における界面活性剤吸着の平衡が脱着側にシフトし得る。マイクロ液滴はその安定化効果を失い、接触しているマイクロ液滴と自発的に融合する。

変形例として、マイクロ流体デバイスは、不安定化剤を含む流体でかん流される。不安定化剤は、例えば、水性マイクロ液滴の場合、フルオロオイル中の１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロオクタン－１－オールである。

別の変形例として、捕捉チャンバ２０内で接触しているマイクロ液滴の全ては、外部の物理的刺激、例えば機械的な波動、圧力波、温度変化、又は電場を加えることによって融合される。

Ｅ． Ｆｒａｄｅｔ， Ｐ． Ａｂｂｙａｄ， Ｍ．Ｈ． Ｖｏｓ ａｎｄ Ｃ．Ｎ． Ｂａｒｏｕｄ ｉｎ “Ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｕｓｉｎｇ ｕｌｔｒａｌｏｗ－ｖｏｌｕｍｅｓ．，” Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ｖｏｌｕｍｅ １３， ｎｕｍｂｅｒ ２２， ｐａｇｅｓ ４３２６－３０， Ｏｃｔ． ２０１３に記載のように赤外線レーザーを使用してマイクロ液滴を選択的に融合させてもよく、又は図５１に示されるように捕捉ゾーン間でマイクロ液滴の界面に位置する電極３７を活性化させてもよく、又は機械的な波動を１若しくは複数の点に集束させてもよい。

本発明は、上述した合体の例に限定されない。接触した２つのマイクロ液滴の間の界面を不安定化するための任意の方法が、マイクロ液滴の融合に使用され得る。

次いで、得られたマイクロ液滴の状態の測定を行うこと、及び／又は前記のマイクロ液滴のリアルタイムの観察を行うことが可能である。これによって、例えばゾル－ゲルプロセスの調査が可能となる。

上述した捕捉プロセスは、キャピラリトラップ内に同一及び／又は異なるマイクロ液滴１５を、特に、異なるゾル組成又は異なる濃度のゾル化合物を有するマイクロ液滴を捕捉することを可能にする。

このゾル－ゲルプロセス中、各ゾル－ゲルマトリックスは、溶媒の排出、すなわちシネレシス、及びマトリックスの乾燥ともよばれる溶媒の蒸発によるゾル－ゲルマトリックスの収縮工程を経て、図７に示されるようなゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロビーズを形成する。前述のマイクロ流体デバイスにおいては、マイクロ液滴１５はマイクロ流体デバイス内でカプセル化される。この場合、溶媒は、壁がガス浸透性である場合はデバイスの前記壁を通して、特にＰＤＭＳで作られた壁を通して、又は入口チャネル３０と出口チャネル３４との間のマイクロ流体デバイス内でのガスの循環により蒸発し得る。シネレシス工程中の溶媒の蒸発は、多孔質壁の細孔サイズを制御することにより、及び／又はマイクロ流体デバイス内のガスの流速を制御することにより制御され得る。

好ましくは、マイクロ流体デバイス１は、捕捉チャンバ２０内の温度を制御するためのシステム（図示せず）を含み、特にゾル－ゲルマトリックスの形成の制御を可能にする。制御システムにより、特にマイクロ液滴１５の捕捉中のマイクロ流体デバイス１の温度を低下させてゲルの形成を遅くし、マイクロ液滴１５の捕捉前に前記ゲルが形成するのを防止すること、及び／又はゾル－ゲルマトリックスの形成中のマイクロ流体デバイスの温度を高めてその形成を加速させることが可能である。好ましくは、捕捉中のマイクロ流体デバイスの温度は、０～３０℃、更により良好には５～１５℃であり、ゾル－ゲルマトリックスの形成中のマイクロ流体デバイスの温度は、２０～８０℃、更により良好には２０～６０℃、更により良好には３０～５０℃である。

上述した例において、マイクロ液滴１５はまた、ゾル－ゲルマトリックスに統合された１又は複数の分子センサを含んでもよく、分子センサは、特定の標的分析物と接触すると変化する光学特性、特に、色又は蛍光に関する光学特性を有する。その光学特性の変化は、標的分析物との反応又は結合により生じてもよく、キャピラリトラップ１２内にあるマイクロ液滴１５の単純な観察によって、マイクロ液滴と接触している流体中での対応する標的分析物（１又は複数）の存在又は非存在の迅速な検出を可能にする。分子センサ（１又は複数）が対応する標的分析物と結合を形成する場合、キャピラリトラップ（１又は複数）中のマイクロ液滴を回収することによって分析物を収集することも可能である。

分子センサ（１又は複数）は、４－アミノ－３－ペンテン－２－オン、ｐ－ジメチルアミノベンズアルデヒド、ｐ－ジメチルアミノシンナムアルデヒド、ｐ－メトキシベンズアルデヒド、４－メトキシナフトアルデヒド、クロトン酸、ｐ－ジアゾベンゼンスルホン酸、４－アミノアンチピリン、カルミンインジゴ、キノン化合物、ヨージドとデンプン、アミロース、アミロペクチン、キシログルカン、キシラン、キトサン、グリコーゲン、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール化合物から選択される化合物との混合物、セルロース又はセルロース化合物、α－シクロデキストリン、テオブロミン及びポリプロピレンオキシドとポリエチレンオキシドとのブロックポリマー、フェノール及びニトロプルシドナトリウムを含むセンサ、並びに参照により本明細書に援用する特許出願ＷＯ２００５／１００３７１に記載の化合物から選択される検出分子を含み得る。標的分析物との反応を促進するように、溶媒、酸化剤、還元剤、酸、又は塩基等の添加剤が添加されてもよい。このリストは網羅的ではなく、単独又は他の物と組み合わせて、標的分析物との多かれ少なかれ選択的な相互作用又は化学的機能を可能にする任意の分子、特にポリマー、錯化剤、着色ｐＨ指示薬、染料、フルオロフォア、フタロシアニン、及びポルフィリンが、分子センサに添加されてもよい。

分子センサ（１又は複数）はそれぞれ、揮発性有機化合物、特にＡＮＳＥＳ（Ａｇｅｎｃｅ Ｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｅ Ｓａｎｉｔａｉｒｅ ｄｅ ｌ’ａｌｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅ ｌ’ｅｎｖｉｒｏｎｎｅｍｅｎｔ ｅｔ ｄｕ ｔｒａｖａｉｌ）による優先的汚染物質のリストに規定されているもの、特に、アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、及びヘキサアルデヒド、一酸化炭素又は二酸化炭素、二酸素（Ｏ_２）、水素、フェノール及びその誘導体、インドール化合物、特に、インドール、スカトール、又はトリプトファン、クロラミン、二酸化窒素、オゾン、ハロゲン化化合物、特に、三フッ化ホウ素、その誘導体、及び三塩化ホウ素、芳香族炭化水素、例えば、ナフタレン、ベンゼン、及びトルエン、並びに非芳香族炭化水素、例えば、ペンタン、ヘキサン、及びヘプタン、アクロレイン、二酸化窒素及、びエチルベンゼンから選択される標的分析物を検出することを可能にする。

ゾルマイクロ液滴中の分子センサを構成する検出分子の濃度は、可能な限り高い濃度を有すると同時にマイクロ液滴及び分析に特化した最終形態、特にゲル又は固体材料に対する可溶性を維持するように適合され得る。最適濃度は、分子センサを構成する分子及びゾル－ゲル配合物に応じて変わる。例えば、ジルコニウムブトキシド、アセチルアセテート、ブタノール、ＴＥＯＳ、及び水をそれぞれ（１：１：１６：１：２２）のモル割合で含むゾル配合物で、ホルムアルデヒドを検出するための４－アミノ－３－ペンテン－２－オンの濃度は、マイクロ液滴１５の前駆体であるゾル中で、好ましくはゾル中０．０５～０．４Ｍ、更により良好には０．２～０．３Ｍである。

マイクロ液滴１５は全て、同じ濃度の同じ分子センサを含んでもよく、又は、異なる分子センサ若しくは異なる濃度の分子センサを含んでもよい。

変形例として、マイクロ液滴１５はそれぞれ、標的分析物に対する異なる応答、例えば異なる色を示すいくつかの分子センサを含んでもよい。

分子センサ（１又は複数）は、捕捉前にゾルの形成中に直接ゾル内に入れられてもよく、又はゾルの一部を含む第１の溶液中に直接入れられてもよい。

変形例として、分子センサ（１又は複数）は、キャピラリトラップ１２の中に追加のマイクロ液滴の形態で入れられ、次いでゾルの一部を含む、又はゲルの形成前のゾル若しくは形成中のゲルを含むマイクロ液滴と融合させられることができる。追加のマイクロ液滴は同一であっても又は異なってもよく、特に、１若しくは複数の異なる分子センサ、及び／又は異なる濃度の分子センサを含んでもよく、並びに／或いは、各キャピラリトラップ内に捕捉された追加のマイクロ液滴の数は、同一であっても又は異なってもよい。

参照により本願に援用する特許出願ＦＲ３０５６９２７に記載のように、マイクロ液滴の形態、及び追加的又は補完的マイクロ液滴を追加するための方法により、補完的又は追加的マイクロ液滴の追加を制御することが可能である。

したがって、マイクロ流体デバイス１、特にキャピラリトラップ１２の形態と、並びにマイクロ液滴の組成及び形態と組み合わせた前述の様々なプロセスによって、調査又は統計的測定及び／又は多重化を行うための多様なデバイスを得ることが可能であることが明確に分かる。

分析物が検出されなければならない濃度は、一般に、正確な仕様、特に特定の工業プロセスに関連する、又は規制に応じた濃度である。マイクロ液滴の組成及びゾル－ゲルマトリックスの形成は、仕様及び／又は規制に従って検出されなければならない濃度に応じて変わる。例えば、フランスでのホルムアルデヒドに関する現在の規制は、１００μｇ／ｍ^３のホルムアルデヒドの閾値以上での活動を定めている。例において形成されたゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴１５は、好ましくは、１０～５００μｇ／ｍ^３の濃度でのホルムアルデヒドの検出を可能にする。

本デバイスはまた、特にマイクロ流体デバイス上でのその位置によって、ゾル－ゲルマトリックスを含む各マイクロ液滴１５の検出強度を可視化することによって、試験される流体中の分析物の濃度、又は試験される流体中の分析物の濃度勾配を決定することを可能にしうる。

標的分析物を検出する工程中、試験される流体は、好ましくは、特に流体循環システム（図示せず）を用いて、入口チャネル３０を介してデバイス中に導入され、デバイス内で循環されてマイクロ液滴１５と接触する。

変形例として、試験される流体がガス状である場合、流体は、マイクロ流体デバイスの特にＰＤＭＳで作られた多孔質壁を通した拡散によって、マイクロ液滴１５と接触させられる。したがって、デバイスは、試験されるガスを含む環境内に設置されるだけでよい。

更なる変形例として、試験される流体は、液体形態でデバイスに入れられて、上述したようにステップ４０によって、区切られた液体前面を形成し、次いでマイクロ液滴１５が、マイクロ流体デバイス内で拡散する液体からくる蒸気と接触させられる。

図８及び図９は、本発明によるマイクロ流体デバイス１の第３の実施形態を概略的に示しているが、これは、ゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴１５を捕捉するキャピラリトラップ１２をデバイスが含んでいるという点で、前述のデバイスとは異なる。このデバイスでは、マイクロ液滴１２は、好ましくは捕捉前に形成される。示された例では、キャピラリトラップ１２は、上壁４における空洞から形成され、ゾル－ゲルマトリックスを含むマイクロ液滴１５は、キャピラリトラップ１２内でマイクロ液滴の列（column）を形成する。好ましくは、１つのキャピラリトラップ１２当たりいくつかのマイクロ液滴を含むそのようなデバイスでは、マイクロ液滴１５は、液滴同士の合体を防止するための界面活性剤を含む。

この実施形態において、ゾルを含むマイクロ液滴１５は、キャピラリトラップ１２内に捕捉される前に形成される。

ジルコニウムブトキシド溶液を得るために、室温（２０℃）で、溶媒としてのブタノール中、ジルコニウムブトキシド及びアセチルアセテートを等しい割合で使用して第１の混合物を調製する。優先的な態様では、それぞれのモル割合は（１：１：１６）である。その混合物を一晩静置し、次いでそれにＴＥＯＳ及び水を添加して（１：１：１６：１：２２）の最終的な各モル割合を得て、続いて激しく撹拌する。得られたゾル溶液を、フルオロオイルが予め充填された上述した第２の実施形態によるマイクロ流体デバイス中に、２０℃で素早く導入する。ゾル溶液は、上述した破壊法によってキャピラリトラップに分配される。次いで、マイクロ液滴１５内でのゲルの形成、シネレシス、及びマイクロ流体デバイスのＰＤＭＳ壁を通した溶媒の蒸発を加速させるために、マイクロシステムが例えば４０℃に加熱される。

それにより、図７に従うマイクロ流体デバイスが得られる。

実施例１と同様にマイクロ流体デバイスを調製するが、但しＴＥＯＳ及び水を添加する前に４－アミノ－３－ペンテン－２－オンをジルコニウムブトキシド溶液中に溶解させる。４－アミノ－３－ペンテン－２－オンは、ホルムアルデヒドを検出するための検出単位である。これは、後者の存在下では無色から暗黄色になり、黄色蛍光を放出する。

マイクロ液滴１５が確かに形成されている。

上述した方法に従って、液体ホルムアルデヒド溶液６０の前面を位置付けすることにより、実施例２と同様に調製したマイクロ流体デバイスを、続いてガス状ホルムアルデヒドに曝露させる。マイクロ液滴１５の蛍光を経時的に観察する。液体の前面６０に近いデバイスの一部の所与の時点での写真を図１０に示す。この図において、液体前面に近いマイクロ液滴１５の蛍光が、遠く離れたマイクロ液滴１５の蛍光より強いことが分かる。デバイス内のマイクロ液滴１５を液体前面からの距離に応じて３つの群に分け、図１１において群に応じた蛍光の統計的測定を時間の関数として行うが、群Ａは液体前面６０に最も近く、群Ｃは液体前面６０から最も遠い。曲線Ａにより表される群Ａのマイクロ液滴１５が最も強い蛍光を示し、曲線Ｃにより表される群Ｃのマイクロ液滴１５が最も弱い蛍光を示す。マイクロ液滴１５の蛍光モニタリングは、ガス状ホルムアルデヒドとマイクロ液滴中の４－アミノ－３－ペンテン－２－オンとの間の反応を実証している。前面からの距離の関数としての経時的な強度の漸増は、流体中のガス状ホルムアルデヒドの濃度測定の可能性を実証している。したがって、マイクロ液滴１５はホルムアルデヒドの存在を検出し、その濃度の関数として正しく応答する。更に、それらは、僅かな局所的変動を記録することができる。列としてのマイクロ液滴の再編成は、このマイクロシステムが、単一のマイクロシステムにより統計的に濃度を測定することを可能にすることを明確に示している。

実施例１に従って調製されたマイクロ流体デバイスのゾルに蛍光マイクロビーズ５０を添加し、次にマイクロ流体システム中に注入した。キャピラリトラップ１２内に閉じ込められたゾルマイクロ液滴１５は、オイルの流れを受け、これによってゾル内でのマイクロビーズの移動が生じる。蛍光マイクロビーズ５０がマイクロ液滴１５内に異なる時点で観察される図１２において見ることができるように、ゲルが硬化するとビーズの移動が止まり、ゾルの形成からゲルの硬化までの時間に対応するゲル時間の決定が可能となる。この観察は図１３に示されるように異なる温度で行われ、温度Ｔの関数としてのマイクロ流体デバイス内の統計的に測定されたゲル時間ｔ_Ｇを示している。マイクロ流体デバイス内の温度は、その上にマイクロ流体デバイスが置かれたペルチェ効果モジュールによって制御され、ゲル時間の推定がいくつかのマイクロ液滴、特に２０個のマイクロ液滴に対して行われ、それによって統計的測定値を得る。

マイクロ流体デバイスにおいて測定されたゲル時間は、管の中で従来測定されるものよりはるかに短い。図１４は、調査したゾル－ゲルマトリックスに対して一方から他方に移行することを可能にする数学的関係を表す曲線を示している。

また、シネレシス後ｔ＝０時間及びｔ＝６５時間での３つのマイクロ液滴１５を表している図１５に示されているように、経時的にシネレシスを観察することも可能である。次いで、図１５に示されるように、経時的にマイクロ液滴１６のサイズを統計的に測定することができる。曲線は、１０個の異なるトラップ内の１０個のマイクロ液滴の異なる時点での一連の画像を撮影し、各画像内のマイクロ液滴のサイズを測定することにより得られる。マイクロ液滴１５のサイズは約３８０μｍから１７５μｍとなり、これは５０％より大きな収縮である。これによって特に、分析物の検出のためのマイクロ流体デバイスの調製のためのゾル－ゲルプロセスを最適化することができる。

図１７及び図１８中の曲線は、実施例４の手順と同じ手順で得られるが、但し異なるゾルを用い、より広い温度範囲にわたっている。テトラメチルオルトシリケート（ＴＭＯＳ）溶液を得るために、室温（２０℃）で、溶媒としてのメタノール中、（ＴＭＯＳ）及び水を用いて第１の混合物を調製する。ＴＭＯＳ、メタノール及び水のモル割合は、それぞれ（１：２：４）である。混合物を７０℃で１０分間加熱し、次いでそれに水を添加して（１：２：９）の最終的な各モル割合を得て、続いて激しく撹拌する。調製されたマイクロ流体デバイスのゾルに蛍光マイクロビーズ５０を添加し、次に、フルオロオイルが予め充填されたマイクロ流体システム中に注入する。ゾル溶液は、上述した破壊法によってキャピラリトラップに分配される。次いで、マイクロシステムを所与の温度Ｔに加熱する。

ゲル時間は、ビーズの動きを観察することにより決定される。この観察は図１７に示されるように異なる温度で行ない、図１７は温度Ｔの関数としてのマイクロ流体デバイス内の統計的に測定されたゲル時間ｔ_Ｇを示す。この実施例において定義されるゾルは、マイクロ流体デバイス内で最高で７０℃まで使用することができる。

図１８は、調査されるゾル－ゲルマトリックスに対して、本発明によるマイクロ流体デバイスから従来の管へ移すことができる数学的関係を表す曲線を示す。

したがって、実施例４及び実施例５において明確に分かるように、同じゾル－ゲルプロセスを使用したマイクロ液滴の調査によって、巨視的スケールでゾル－ゲルプロセスのゲル時間を予測することが可能である。これによって、巨視的実験を行う必要なく本発明によるマイクロ流体デバイスにおいて様々なゲル時間を極めて迅速に測定することが可能であり、結果として時間を節約し、測定を自動化し、より少ない試薬しか消費しないことが可能である。

１ マイクロ流体デバイス
２ マイクロチャネル
４ 上壁
６ 下壁
８ 側壁
１２ キャピラリトラップ
１５ マイクロ液滴
２０ 捕捉チャンバ
２４ 上壁
２６ 下壁
２８ 側壁
３０ 入口マイクロチャネル、入口チャネル
３２ 流体供給マイクロチャネル、供給マイクロチャネル
３４ 出口マイクロチャネル、出口チャネル
４０ ステップ
４２ 第１の溶液
４４ 第２の溶液

Claims (30)

1. － 少なくとも１つのキャピラリトラップ（１２）と、
   － ゾル－ゲルマトリックスを含む少なくとも１つのマイクロ液滴（１５）であって、キャピラリトラップ（１２）内に捕捉されているマイクロ液滴（１５）と
   を含む、マイクロ流体デバイス（１）。
2. 複数の離間したキャピラリトラップ（１２）と、それぞれがゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴（１５）とを含み、マイクロ液滴（１５）がそれぞれキャピラリトラップ（１２）の１つに捕捉されている、請求項１に記載のデバイス。
3. キャピラリトラップ（１２）の数が、１０個以上、更により良好には１００個以上、好ましくは１００～１０００個である、請求項２に記載のデバイス。
4. キャピラリトラップ（１又は複数）（１２）が、それぞれマイクロ流体デバイス（１）の壁（４、６）内に空洞を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. キャピラリトラップ（１２）の縁部において、その中に空洞が形成される壁（４、６）とその反対側の壁（４、６）との間の距離に対応する、キャピラリトラップ（１又は複数）（１２）の縁部の高さＨが、ゾル－ゲルマトリックスを含む捕捉されたマイクロ液滴（１５）又は各捕捉されたマイクロ液滴（１５）の最小寸法以下であり、特に、ゾル－ゲルマトリックスのゾル－ゲルプロセスのシネレシス工程後の捕捉されたマイクロ液滴（１５）又は各捕捉されたマイクロ液滴（１５）の最小寸法以下である、請求項４に記載のデバイス。
6. マイクロ液滴（１５）又は各マイクロ液滴（１５）のゾル－ゲルマトリックスが、ゾル－ゲルプロセスのシネレシス及び／又は乾燥工程後にゲル又は固体形態である、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. デバイス（１）が、キャピラリトラップ（１２）又は各キャピラリトラップ（１２）内にゾル－ゲルマトリックスを含むただ１つのマイクロ液滴（１５）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内にゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴を含み、マイクロ液滴はゾル－ゲルマトリックスを含み、ゾル－ゲルマトリクスは特に列としてキャピラリトラップ内に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
9. デバイス（１）が、全てが実質的に同一のゾル－ゲルマトリックスを含む複数のマイクロ液滴（１５）を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. マイクロ液滴（１又は複数）（１５）が、それぞれゾル－ゲルマトリックス内に１又は複数の分子センサを含み、分子センサがそれぞれ、標的分析物の存在を検出するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 分子センサ又は各分子センサが、光学特性、特に色、吸光度、反射率、蛍光又は発光を有するように構成され、光学特性が、標的分析物の存在下で異なり、特に標的分析物との反応又は結合によって異なる、請求項１０に記載のデバイス。
12. マイクロ液滴（１又は複数）（１５）が、異なる標的分析物を検出するための少なくとも２つの異なる分子センサを含む、請求項１０又は１１に記載のデバイス。
13. 少なくとも１つのマイクロ液滴（１５）が、ゾル－ゲルマトリックス内に少なくとも２つの異なる分子センサを含み、分子センサが、異なる標的分析物の存在を検出するように構成されており、分子センサが好ましくは、対応する標的分析物の存在下で互いに異なる光学特性を有する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 少なくとも２つのマイクロ液滴（１５）が、異なる標的分析物を検出するための異なる分子センサを含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
15. 少なくとも２つのマイクロ液滴（１５）が、異なる濃度の少なくとも１つの分子センサを含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のデバイス。
16. マイクロ流体デバイス（１）、特に請求項１から１５のいずれか一項に記載のマイクロ流体デバイスを製造するための方法であって、マイクロ流体デバイスのキャピラリトラップ（１２）内に、ゾルを含む少なくとも１つのマイクロ液滴（１５）を捕捉する工程と、ゾル－ゲルプロセスにより、ゾルを使用してマイクロ液滴（１５）内にゾル－ゲルマトリックスを形成させる工程とを含む、方法。
17. マイクロ流体デバイス（１）の１又は複数のキャピラリトラップ（１２）内に、ゾルを含む複数のマイクロ液滴（１５）を捕捉する工程と、ゾル－ゲルプロセスにより、ゾルを使用して各マイクロ液滴（１５）内にゾル－ゲルマトリックスを形成させる工程とを含む、請求項１６に記載の方法。
18. ゾル－ゲルマトリックスの形成前又は形成後に、好ましくはシネレシス工程の前に、マイクロ液滴（１又は複数）に１又は複数の分子センサを添加する工程を含み、各分子センサが、少なくとも１つの標的分析物の検出を可能にする、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. キャピラリトラップ（１又は複数）（１２）内に、それぞれがゾルを含む１又は複数のマイクロ液滴（１５）を捕捉する工程が、
    （ｉ）キャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内に、ゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴を捕捉する工程と、
    （ｉｉ）マイクロ流体デバイスに、ゾルの別の部分を含む１又は複数の補完的マイクロ液滴、特に水をｎ回（ｎは好ましくは１～１０の整数である）逐次添加して、それ（それら）をキャピラリトラップ（１２）又は各キャピラリトラップ（１２）内に捕捉し、かつ、各キャピラリトラップ（１２）内で第１のマイクロ液滴及び補完的マイクロ液滴（１又は複数）を合体させて、ゾルを含むマイクロ液滴（１５）を得る工程であって、合体が各逐次添加後に、又は全ての逐次添加の後に行われる、工程と、
    （ｉｉｉ）任意選択により場合によっては、マイクロ流体デバイスに１又は複数の分子センサを含む追加のマイクロ液滴を添加し、キャピラリトラップ（１又は複数）（１２）内に前記追加のマイクロ液滴（１又は複数）を捕捉し、かつ、追加のマイクロ液滴及びキャピラリトラップ又は各キャピラリトラップ内のマイクロ液滴を合体させる工程、
    を含み、工程（ｉｉｉ）が工程（ｉｉ）の前又は後に行われる、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. キャピラリトラップ内に捕捉する工程の前に、ゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）（１５）又はゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴（１又は複数）を形成する事前の工程を含む、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. ゾルを含むマイクロ液滴（１又は複数）（１５）又はゾルの一部を含む第１のマイクロ液滴（１又は複数）を捕捉する工程が、
    － マイクロ流体デバイス（１）に、ゾル又はゾル部分及び任意選択により場合によってはゾル内の１又は複数の分子センサを含む第１の溶液（４２）を充填する工程と、
    － キャピラリトラップ（１又は複数）（１２）の上流に第２の溶液（４４）を注入して、キャピラリトラップ（１又は複数）の下流のマイクロ流体デバイス（１）の出口に向けて第１の溶液を押し出す工程であって、マイクロ流体デバイス（１）が、マイクロ流体デバイス（１）への第２の溶液の注入中に、キャピラリトラップ（１２）又は各キャピラリトラップ（１２）内における第１の溶液（４２）のマイクロ液滴の形成を可能にするように構成される工程と
    を含む、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法。
22. ゾルのゲル時間が、５分以上、更により良好には１０分以上である、請求項１６から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 方法のプロセス中にマイクロ流体デバイス（１）の温度を制御する工程、特に、ゾルを含むマイクロ液滴（１５）の捕捉中にマイクロ流体デバイスの温度を低下させ且つゾル－ゲルマトリックスの形成中にマイクロ流体デバイスの温度を上昇させる工程を含む、請求項１６から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. シネレシス、特にゾル－ゲルマトリックスの形成の制御、特に、シネレシス、及びマイクロ流体デバイス（１）のガス浸透性表面を通した、ゾル－ゲルマトリックス内に含まれる溶媒の蒸発による、又はキャピラリトラップの上流の少なくとも１つの入口チャネル（３０）とキャピラリトラップ（１２）の下流の少なくとも１つの出口チャネル（３４）との間でのマイクロ流体デバイス（１）内の流体の循環による乾燥工程を含む、請求項１６から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の、又は請求項１６から２４のいずれか一項に記載の方法により製造されるマイクロ流体デバイス（１）を使用して、試験される流体、特に液体又はガス中の１又は複数の分析物を検出及び／又は捕捉するための方法であって、キャピラリトラップ（１又は複数）内に捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）（１５）がそれぞれ、１又は複数の標的分析物を検出及び／又は捕捉するように構成された１又は複数の分子センサをゾル－ゲルマトリックス内に含み、その方法が、マイクロ流体デバイス内に捕捉されたマイクロ液滴（１又は複数）（１５）を、試験される流体に曝露する工程と、試験される流体中の標的分析物（１又は複数）を検出及び／又は捕捉する工程とを含む、方法。
26. 流体がガス、特に周囲空気であり、マイクロ液滴（１又は複数）を曝露する工程が、マイクロ流体デバイス（１）のガス浸透性壁を通して、又はマイクロ流体システム、特にポンプ、シリンジポンプ若しくは圧力差を用いた、キャピラリトラップ（１又は複数）（１２）の上流のマイクロ流体デバイスの入口チャネル（３０）からキャピラリトラップ（１又は複数）（１２）の下流のマイクロ流体デバイスの出口チャネル（３４）へのマイクロ流体デバイス（１２）内のガスの循環により行われる、請求項２５に記載の方法。
27. マイクロ液滴（１又は複数）（１５）の近傍において、特にマイクロ流体デバイス（１）内でのステップ（４０）に沿って、液体前面が形成されるまで、液体をマイクロ流体デバイス（１）に導入する工程を含み、マイクロ液滴（１又は複数）（１５）が液体と接触しておらず、マイクロ液滴（１５）が、液体前面からのマイクロ流体デバイス（１）における液体の蒸発により形成されたガスに曝露される、請求項２５に記載の方法。
28. マイクロ流体デバイスのマイクロ液滴（１５）又は各マイクロ液滴（１５）が曝露される、試験される流体中の少なくとも１つの標的分析物の濃度を、特に測定される光学特性の強度により、特に色、蛍光又は発光強度により、決定する工程を含む、請求項２５から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の、又は請求項１６から２４のいずれか一項に記載の方法により製造されるマイクロ流体デバイス（１）内においてゾル－ゲルマトリックスを評価するための方法であって、キャピラリトラップ（１２）内に捕捉されるマイクロ液滴（１又は複数）（１５）が、前記ゾル－ゲルマトリックスを含む、方法。
30. マイクロ液滴（１５）内でのゾル－ゲルマトリックスの形成中のゾルのゲル時間を評価して、特にそこから巨視的体積のゾル－ゲル材料のゲル時間を導出する工程を含む、請求項２９に記載の方法。

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