JP3469585B2 - ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために向心的加速を使用するための装置および方法 - Google Patents

ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために向心的加速を使用するための装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、微量分析および微量合成分析、プロセスを
行うための方法および装置に関する。特に、本発明は、
分析、合成および精製に関連した遺伝的、生化学的およ
び化学的プロセスの超小型化に関する。詳細には、本発
明は、回転によってプラットホームを操作し、それによ
ってプラットホームの回転から生じる向心力を利用し
て、マイクロプラットホームに埋設されたマイクロチャ
ンネルを介して流体運動を誘導させるための微量システ
ムおよび微量操作装置を提供する。ミクロ流体工学的構
成要素、抵抗加熱要素、温度感知要素、混合構造、毛細
および捨てバルブを有する本発明の微量システムプラッ
トホームを、そして生物学的、酵素的、免疫学的および
化学的分析を実行するためにこれらの微量システムプラ
ットホームを使用する方法を提供する。本発明の微量シ
ステムプラットホームへ、それから電気的信号を伝達さ
せる能力のあるスリップ環設計ローターをも提供する。
2.関連技術の概要 医学的、生物学的、そして化学的分析で、機械的およ
び自動化流体取扱いシステムおよび機器は、先行技術に
おいて既知である。
Bertaudiereらによる、1981年７月21日に発行された
米国特許第4,279,862号では、遠心測光分析装置が開示
されている。
Ekinsによる、1983年４月26日に発行された米国特許
第4,381,291号では、遊離リガンドの分析測定法が開示
されている。
Kloseらによる、1985年５月７日に発行された米国特
許第4,515,889号では、試薬を自動化混合およびインキ
ュベートして、分析的決定を行うことが教示されてい
る。
Edelmannらによる、1987年６月30日に発行された米国
特許第4,676,952号では、測光分析装置が教示されてい
る。
Ekinsによる、1998年５月17日に発行された米国特許
第4,745,072号では、生物学的流体中での免疫アッセイ
が開示されている。
Burdによる、1991年10月29日に発行された米国特許第
5,061,381号では、血液分析を行うための遠心ローター
が開示されている。
Brayninらによる、1992年６月16日に発行された米国
特許第5,122,284号では、複数の末端キューベットを含
む遠心ローターが開示されている。
Kopf−SillおよびZukによる、1993年11月３日に発行
された米国特許第5,160,702号では、サイフォンに呼び
水をするために使用される流体の「湿潤性」に依存する
キャピラリー力およびサイフォンを用いた回転数依存
「弁」が開示されている。
Ekinsらによる、1992年12月15日に発行された米国特
許第5,171,695号では、２つの標識マーカーを用いた分
析物の濃度の決定法が開示されている。
Schembriによる、1992年12月22日に発行された米国特
許第5,173,193号では、ローター上の受取りチャンバー
に測定量の流体を送出するための遠心ローターが開示さ
れている。
Burtisらによる、1993年９月７日に発行された米国特
許第5,242,803号では、アッセイを行うためのローター
集合が開示されている。
Burdによる、1995年４月25日に発行された米国特許第
5,409,665号では、遠心ローターに充填するキューベッ
トが開示されている。
Ekinsによる、1995年７月11日に発行された米国特許
第5,413,009号では、流体中の分析物を分析する方法が
開示されている。
Schembriによる、1995年12月５日に発行された米国特
許第5,472,603号では、キャピラリー力は、流体が付与
回転速度で流れることを妨げ、そして高速回転での流れ
を可能にする、流出ダクトを有するキャピラリー通路を
含む分析ローターが開示されている。
Andersonら、1968年、Anal.Biochem.28巻:545−562頁
では、細胞分画用の多キューベットローターが教示され
ている。
Renoeら、1974年、Clin.Chem.20巻:955−960頁では、
遠心分析器用の「ミニディスク」モジュールが教示され
ている。
Burtisら、1975年、Clin.Chem.20巻:932−941頁で
は、流体を遠心分析器に動的に導入する方法が教示され
ている。
Fritscheら、1975年、Clin.Biochem.８巻:240−246頁
では、遠心分析器を用いた血糖レベルの酵素的分析が教
示されている。
Burtisら、1975年、Clin.Chem.21巻:1225−1233頁で
は、遠心分析器と共に用いるための多目的の光学システ
ムが教示されている。
Hadjiioannouら、1976年、Clin.Chem.22巻:802−805
頁では、小型遠心分析器を用いた生物学的流体での自動
化酵素的エタノール測定法が教示されている。
Leeら、1978年、Clin.Chem.24巻:1361−1365頁では、
自動化血液分画システムが教示されている。
Choら、1982年、Clin.Chem.28巻:1956−1961頁では、
多チャンネル電気化学的遠心分析器が教示されている。
Bertrandら、1982年、Clinica Chimica Acta 119
巻:275−284頁では、遠心分析器を用いた血清5'−ヌク
レオチダーゼの自動決定法が教示されている。
Schembriら、1992年、Clin Chem.38巻:1665−1670頁
では、携帯可能な全血分析装置が教示されている。
Waltersら、1995年、基礎的医療の実験室技術（Basic
Medical Laboratory Technologies）、３版、Delme
r Publishers、ボストンでは、様々な自動化された医
療実験室の分析技術が教示されている。
最近、選択反応経路を行うための微量分析用デバイス
が開発された。
Whiteによる、1991年４月９日に発行された米国特許
第5,006,749号では、超小型分子を移動する超音波エネ
ルギーを使用するための方法装置が開示されている。
Kroyらによる、1993年10月12日に発行された米国特許
第5,252,294号では、ある種の化学的微量分析を行うた
めの微小機械的構造が教示されている。
Wildingらによる、1994年４月19日に発行された米国
特許第5,304,487号では、微量規模の分析デバイスでの
流体取扱いが開示されている。
Madouらによる、1994年11月29日に発行された米国特
許第5,368,704号では、微小電気化学弁が開示されてい
る。
ペンシルベニア大学による、1993年11月11日に発行さ
れた国際出願広報番号第W093/22053号では、微小作成検
出構造が開示されている。
ペンシルベニア大学による、1993年11月11日に発行さ
れた国際出願広報番号第W093/22058号では、ポリヌクレ
オチド増幅を行うための微小作成構造が開示されてい
る。
Columbusら、1987年、CLin.Chem.33巻:1531−1537頁
では、生物学的流体の流体管理が教示されている。
Ekinsら、1994年、Ann.Biol.Clin.50巻:337−353頁で
は、多重分析マイクロスポット免疫アッセイが教示され
ている。
Wildingら、1994年、CLin.Chem.40巻:43−47頁では、
シリコン上に微小機械加工された直線チャンネル上での
流体の操作が開示されている。
先行技術の微量分析方法および装置での１つの欠点
は、チャンネルを介してマイクロチップ上で流体を移動
するためのシステムおよび10−100μｍ範囲にある直径
を有するリザーバーを設計する上での困難さであった。
ミクロ流体工学システムは、化学反応および分析物検出
を制御する液流および弁調節の正確で精度のある制御を
必要とする。従来のポンプおよび弁調節機構は、固有の
規模の障壁のため微細規模の構造に組み込むことは困難
であった。これらの規模の障壁は、大（巨視的）規模装
置では無視しうるこのような構成要素の機械的構成要素
以外に生じる分子相互関係が、顕微鏡規模で構築された
装置に非常に際立ってきたという事実により部分的に生
じる。
微細構造での流体の動きに影響する向心力を使用する
システムは、流体に影響するポンプ機構の必要性を定め
るが、単独ではミクロ流体工学規模に減少した従来の流
体工学のこれらの規模に関連した欠点を解決できない。
微量システムプラットホームの構造上の構成成分の範囲
内で流体を動かすことができる生物学的、生化学的およ
び化学的分析および合成を行うための簡単で、柔軟性が
あり、信頼性があり、迅速でそして経済的な微量分析お
よび微量合成反応プラットホームの必要性が残ってい
る。このようなプラットホームは、反応成分の適切な混
合、反応副産物の除去、および所望の反応産物および中
間体の単離に影響する迅速に試薬および反応剤を含めた
ナノリットルからマイクロリットル量の流体を動かすこ
とができるに違いない。流れの正確で精度のある制御、
およびマイクロチップ基材および遠心微量プラットホー
ム基材の技術の両方での流体の測量の能力のある向心的
に誘導したミクロ流体工学プラットホームの当業界での
必要性が残る。
発明の概要 本発明は、1996年12月５日に出願された、共有および
同時係属中の米国出願番号第08/761,063号で開示される
とおり微量システムプラットホームを提供し、そしてこ
こに参照して組み込まれる。特に、本発明は、ミクロ流
体工学構成要素、抵抗加熱要素、温度感知要素、混合構
造、キャピラリーおよび捨てバルブを提供し、そして生
物学的、酵素的、免疫学的および化学的アッセイを行う
ためのこれらの微量システムプラットホームを使用する
方法を提供する。
生物学的サンプルを含む不確実な量の流体が、ロータ
ーまたはプラットホームに適用できること、そして正確
な容量の生物学的サンプルを、化学的、生物学的、免疫
学的または他の分析を行うための反応容器またはプラッ
トホームのローターの他の構成要素を含む流体リザーバ
ーに送出することは、本発明の遠心ローターおよび微量
システムプラットホームの利点である。１滴の血液のよ
うな、上記の正確な量の生物学的流体サンプルを計量す
ることが、ローターまたはプラットホームの計量キャピ
ラリーチャンネルの固有の特性として提供され、それに
よって反応リザーバーへのサンプルの向心的計量によっ
て導入される多様性を避けることは、本発明の遠心ロー
ターおよび微量システムプラットホームの利点である。
さらに、操作者が、ローターまたは微量システムプラッ
トホームに適用するための生物学的サンプルを含む流体
の量を正確に測定しなければならないことを避けて、そ
れにより消費者を含めた低いレベルの洗練さの末端ユー
ザーが、本発明のローターまたは微量システムプラット
ホームの医療的診断学または他の具体例に使用すること
を可能にすることは、本発明の遠心ローターおよび微量
システムプラットホームの利点である。
ローターまたはプラットホーム上の流体リザーバーの
中へ、そして外への流体の動きが、流体リザーバーから
得た、生物学的サンプルのような第一の流体を、ロータ
ーまたはプラットホーム上の第二のリザーバーに含まれ
る第二の流体に交換することによって正確に測定される
ことは、本発明の遠心ローターおよび微量システムプラ
ットホームの利点である。第一のリザーバーの容積のほ
ぼ完全な交換は、ここに開示されるとおり流体交換を使
用することによって達成され、それによって第二の流体
への交換により、第一の流体サンプルを最大限に回収す
ること、または第一の流体を第二の流体に最大限に送出
および交換することを提供することができることも、本
発明の遠心ローターおよび微量システムプラットホーム
の利点である。本発明のこの実施形態は、試薬の混合が
望まれない連続的な化学または生化学反応段階を提供す
るのに有利である。
本発明の特に好適な実施形態は、以下の特定の好適な
実施形態および請求の範囲のさらに詳細な説明から明ら
かになる。
図面の説明 図１から図３は、実施例１に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図４から図６は、実施例２に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図７から図９は、実施例３に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図10から図12は、実施例４に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図13から図15は、実施例５に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図16から図18は、実施例６に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図19から図21は、実施例７に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図22から図24は、実施例８に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図25から図27は、実施例９に記載される微量システム
プラットホームのミクロ流体工学アレイを図示する。
図28は、実施例８に記載される微量システムプラット
ホームの複数の混合チャンバーのミクロ流体工学アレイ
を図示する。
図29は、本発明の電気的スピンドルを図示する。
図30は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素
のスクリーン印刷を図示する。
図31は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素
のスクリーン印刷を図示する。
図32は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素
を用いた様々な電圧で作成された温度の時間依存性を示
すグラフを図示する。
図33は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素
を用いた様々の電圧で作成された温度の電圧依存性を示
すグラフを図示する。
図34は、実施例10に記載されるとおりの抵抗加熱要素
を用いた加熱における距離依存性を示すグラフを図示す
る。
図35は、実施例11に記載されるとおりのワックス弁に
連絡した抵抗加熱要素のスクリーン印刷を図示する。
図36は、実施例11に記載されるとおりのワックス弁に
連絡した抵抗加熱要素のスクリーン印刷を図示する。
図37は、実施例11に記載されるとおりのワックス弁に
連絡した抵抗加熱要素のスクリーン印刷を図示する。
図38は、実施例11に記載されるとおりのミクロ流体工
学アレイでのワックス弁を融解させ、そして流体を制御
するスクリーン印刷した抵抗加熱要素の使用法を図示す
る。
図39は、実施例14に記載されるとおりのスクリーン印
刷した抵抗加熱要素を使用して温度を循環させることが
できることを示すグラフである。
好適な実施形態の詳細な説明 本発明は、向心的に誘導した流体微量操作を提供する
ための遠心ローターおよび微量システムプラットホーム
を提供する。
本発明の目的のために、語句「サンプル」は、さらに
複雑な混合物の構成要素として単離または検出される
か、または前駆体種から合成されるかのいずれかである
あらゆる流体（液体）、溶液または混合物を包含すると
理解される。
本発明の目的のために、語句「液体連結して」または
「液体的に連結した」は、構成要素間の液流を可能にす
る操作的に相互連結される構成要素を定義することが意
図される。好適な実施形態では、プラットホームは、回
転可能なプラットホーム、さらに好ましくはディスクを
包含し、それによりディスク上での液体の動きは、ディ
スクの回転による向心力によって誘導される。
本発明の目的のために、語句「向心的に誘導された液
体微量操作装置」としては、分析的遠心およびロータ
ー、微量規模の遠心分離装置、および最も詳細には、国
際出願番号WO97/21090号の微量システムプラットホーム
およびディスク取扱い装置が挙げられことが意図され
る。
本発明の目的のために、語句「微量システムプラット
ホーム」は、国際出願番号WO97/21090号で開示されたと
おりの向心的に誘導された微量液体工学アレイを含むこ
とが意図される。
本発明の目的のために、語句「キャピラリー（キャピ
ラリー）」、「微細キャピラリー」および「微細チャン
ネル」は、適切である場合、湿潤または非湿潤材料のい
ずれかと相互交換可能であり、そして構築されるものと
理解される。
本発明の目的のために、語句「流体チャンバー」は、
流体を含む本発明のローターまたは微量システムプラッ
トホームでの規定容積を意味することが意図される。
本発明の目的のために、語句「注流入」は、液体をロ
ーターまたはプラットホームに加えるための手段を含む
本発明のローターまたは微量システムプラットホームで
の規定容積を意味することが意図される。
本発明の目的のために、語句「キャピラリー接合部」
は、接合部の一方または両方の横寸法が、対応の寸法の
キャピラリーより大きい２つの構成要素の接合部を意味
することが意図されると理解される。湿潤または湿潤性
システムでは、キャピラリーを通る液流は、このような
接合部で止められるので、このような接合部は、キャピ
ラリー弁調節が生じる所である。非湿潤または非湿潤性
接合部では、チャンバーまたはリザーバーからの流出
は、キャピラリー接合部が生じる所である。一般に、構
成要素の寸法が、構成要素の寸法が、大きな直径（チャ
ンバーのような）から小さな直径（キャピラリーのよう
な）に変化する場合に、キャピラリー接合部が形成する
非湿潤性システムに比較して、湿潤システムでは小さな
直径（キャピラリーのような）から大きな直径（チャン
バーのような）までに変化させるときに、キャピラリー
接合部が形成されることが分かる。
本発明の目的のために、語句「生物学的サンプル」ま
たは「生物学的液体サンプル」は、限定されないが、血
液、血漿、血清、リンパ液、唾液、涙、髄液、尿、汗、
植物および植物抽出液、精液、および腹水液を含めた、
あらゆる生物学的に誘導される分析物サンプルを意味す
ることが意図される。
本発明の目的のために、語句「空気交換チャンネル」
としては、プラットホーム上の構成要素（チャンバーお
よびリザーバーのような）と隣接し、そして流体の動き
によってプラットホームの構成要素から空気の交換を可
能にする通気口および微細チャンネルを含むプラットホ
ームの表面でのポートが挙げられると理解される。
本発明の目的のために、語句「キャピラリー作用」
は、本発明のローターまたはプラットホーム上で液体に
適用される回転運動または向心力の不在下での液流を意
味すると理解される。
本発明の目的のために、語句「キャピラリー微細弁」
は、キャピラリー接合部を含み、それによって液流は、
妨げられ、そして液体上に圧力を加える、特に本発明の
ローターまたはプラットホームの回転によって作られる
向心力によって誘導することができるキャピラリーを意
味すると理解される。
本発明の微細プラットホーム（好ましくは、そして集
合的に以降、「ディスク」と称される；本発明の目的の
ために、語句「微細プラットホーム」、「微量システム
プラットホーム」および「ディスク」は、相互交換可能
であると考えられる）は、１種または複数の微量合成ま
たは微量分析システムを包含することが提供される。引
き続いて、このような微量合成または微量分析システム
は、ディスクの回転により構成要素の間の液流を可能に
するために操作可能に相互連結される、さらに詳細に記
述されるとおりの関連の構成要素の組合せを包含する。
これらの構成要素は、ディスクに不可欠であるか、また
はディスクと接触して、または埋設されて、置かれた装
着されるモジュールとして、以下に記述のとおり作成す
ることができる。本発明は、ディスクを、装置内で回転
させて、ディスク上の液流に影響する向心力を提供す
る、本発明のディスクを操作するための微量操作装置を
も含む。したがって、そのデバイスは、ディスクの回転
を停止および開始させるために、そして有益には、ディ
スクの回転の方向を変えるために、制御された回転速度
でディスクを回転させる手段を提供する。ここにさらに
記述されるとおり、両方の電気機械的手段および制御手
段は、本発明のデバイスの構成要素として提供される。
国際出願WO97/21090号でさらに詳述されるとおり、ユー
ザーのインターフェース手段（キーパッドおよびディス
プレイのような）も、提供される。
流体（試薬、サンプルおよび他の液体構成成分）の動
きは、プラットホームの回転により、向心的加速によっ
て制御される。特定の微量システムに適切な速度で、そ
して圧力で流れる液体に必要とされる向心的加速の規模
は、限定されないが、プラットホームの有効半径、プラ
ットホームの回転の方向および回転の速度に関してプラ
ットホーム上の構造の位置角を含めた因子によって決定
される。
本発明のキャピラリー接合部および微細弁は、キャピ
ラリー力を越える回転的に誘導される液体圧を使用する
ことに基づく。それらを含む微細チャンネル（またはリ
ザーバー、反応チャンバー、検出チャンバー等）の材料
を完全にまたは部分的に湿らせる液体は、狭い断面の微
量チャンネルから、大きな断面のものまで移動するとき
に、流れに対する抵抗を受ける一方で、これらの材料を
湿らせない液体のものは、大きな断面の微細チャンネル
（またはリザーバー、反応チャンバー、検出チャンバー
等）から小さな断面を有するものへの流れに抵抗する。
このキャピラリー圧は、２つの微細チャンネル（または
リザーバー、反応チャンバー、検出チャンバー等）の寸
法、液体の表面張力、および微細チャンネルの材料での
液体の接触角に反比例して変化する。一般に、詳細な断
面形状は、重要ではないが、断面寸法における依存性
は、500μｍ未満の微細チャンネルが顕著なキャピラリ
ー圧を示すようになる。本発明の微量システムプラット
ホームの構成要素の共通部分の形状、材料および断面領
域を変化させることによって、液流を誘導する液体での
特定の圧力の使用を必要とする「弁」を、作成する。デ
ィスク（回転頻度の二乗で、放射状の位置で、そして放
射線方向での液体の範囲で変化することが上に示され
た）を回転させることによって、この圧力を、本発明の
ディクスに使用する。本発明の微量システムプラットホ
ームの液体取扱い構成要素の放射線方向に沿った位置お
よび範囲と同様にキャピラリー弁断面寸法を変えること
によって、キャピラリー弁は、100rpmから数千rpmまで
の回転速度を用いて、回転依存性手段での液流を開放す
るために形成される。この配列は、回転速度での予備決
定した、単調な増加を用いて、複雑で、多段階の液体プ
ロセスを行うことを可能にする。キャピラリー接合部お
よび微細弁を使用する基礎にある理論的原則は、国際特
許出願広報番号第を97/ 号で開示されてい
る。
本発明は、本発明の微量システムプラットホームへ、
それから、電気的信号を伝達するためのミクロ流体工学
構成要素、加熱要素、温度感知要素、キャピラリー弁、
捨てバルブおよびローター設計を含む微量システムプラ
ットホームを提供する。本発明は、微量システムプラッ
トホーム上の注流入でのより正確でない容量の液体サン
プルの使用から正確な量の液体サンプルの容量を計量す
るキャピラリー用の流体工学の構成要素を提供する。本
発明のこれらの具体例は、プラットホームに流体を加え
る際に操作者または末端ユーザーによる高度な正確さま
たは精度を必要とせずに、生物学的液体サンプルのよう
な、正確な量のサンプルの送出に備え、そして消費者お
よび他の比較的洗練されていないユーザーによって使用
される本発明の微量システムプラットホームの具体例に
おいて有益である。本発明は、プラットホーム上の第二
のチャンバー中の第二の交換液体による、第一のチャン
バー中の液体の積層流依存性変換をも提供する。本発明
のこれらの具体例は、プラットホーム上の一方のチャン
バー中の液体を、別の方からの液体にほぼ完全に交換す
ることを提供し、それにより、２つの液体の混合が、不
利益である条件下で、プラットホームでの連続化学反応
および他の連続プロセスを実行するための手段を提供す
る。本発明は、プラットホーム上で様々な液体構成成分
を混合することを通して可能にする乱流混合構成要素を
も提供する。特に、本発明は、等量の２つまたはそれ以
上の異なる液体、または等しくない量の２つまたはそれ
以上の異なる液体を含む液体リザーバーに液体的に連結
した混合チャンバーを提供する。さらに、本発明は、本
発明の混合チャンバーと液体的に結合し、そしてその混
合チャンバーへの様々な液体の各々の流れの相対速度を
測定するように形成された液体リザーバーを提供する。
これらの具体例では、粘度で異なる２つの液体の勾配、
可溶性濃度、または懸濁した微粒子の濃度は、本発明の
混合チャンバーを用いて提供することができる。このよ
うな勾配は、別の分析的操作のためのプラットホーム上
のリザーバーに移行させることができ、そして様々の触
媒、薬、毒または他の生物学上、または化学上の剤の濃
度依存性効果の制御試験についての基礎を形成できる。
特定の用途に適切な様々の組成および表面コーティン
グを有する、ディスクのような本発明のプラットホーム
およびこのようなプラットホームを含む構成要素を提供
することが有益である。プラットホーム組成は、構造上
の必要性、製造プロセス、および試薬適合性／化学的抵
抗特性の機能である。特に、無機結晶性または不定形材
料、例えばシリコン、シリカ、クオーツ、不活性金属か
ら、またはプラスチック、例えばポリ（メチル・メタク
リレート）（PMMA）、アセトニトリル−ブタンジエン−
スチレン（ABS）、ポリカーボネート、ポリエチレン、
ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリプロピレンおよび
メタロセンのような有機材料から作成されるプラットホ
ームを提供する。これらは、未修飾または修飾表面と共
に使用することができる。これらの材料の表面特性は、
特定の用途のために修飾してもよい。表面修飾は、シラ
ン処理、イオン挿入および不活性ガスプラズマ（例え
ば、電流が、通ってイオン化を作り出すガス）を用いた
化学処理によって達成することができる。さらに、本発
明が、これらの材料の複合材料または組合せ例えばそこ
に埋設されているプラスチック材料のプラットホーム製
造、から製造されたプラットホームである場合、光学的
に透明なガラス表面は、例えばプラットホームの検出チ
ャンバーを含む。本発明の微量プラットホームディクス
は、成形、刻印および破砕のそれらの容易さにより、中
でも、テフロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチ
ルメタクリレートおよびポリカーボネートのような熱可
塑性樹脂から製造されるのが好ましい。代替的に、ディ
スクは、シリカ、ガラス、クオーツまたは不活性金属か
ら製造することができる。液体取扱いシステムは、熱可
塑性樹脂基板の上に滴下で載せた１種またはそれ以上の
これらの材料の連続塗布によって構築される。本発明の
ディクスは、射出成形によって製造され、光学的に透明
な基板層は、従来のコンパクトディスク（CD）の方法で
光学的ピットを有する。ディスクは、直径120mm、そし
て厚さ100pmの円形のポリカーボネートディクスであ
る。光学的ピットは、装置制御プログラミング、ユーザ
ーのインターフェース情報、用途に特徴的な画像および
音響およびドライバーコンフィギュレーションをコード
化する手段を提供する。ドライバー・コンフィギュレー
ションは、微量操作装置が、手動で維持されるベンチト
ップまたはフロアーモデルであるかに依存し、そして外
部伝達およびハードウエアー・コンフィギュレーション
の他の特異性の詳細にも依存する。その後、この層に、
外部検出器についての適切なウインドウ、特に光学的検
出器を有するディクス上で透明のままである反射表面を
上乗せする。可変の厚さを有するポリカーボネートの他
の層を、チャンネル、リザーバー、反応チャンバーおよ
び、弁および他の制御要素用のディスク上の規定を含め
た他の構造の形態でディクスの上に載せる。これらの層
は、予め作成し、付与用途に適切な幾何学的配列で切断
し、そしてディクス上に組立てる。ポリカーボネート以
外の材料を含む層を、ディクスに組み込むこともでき
る。ディスク上の層の組成は、大部分、特定の用途およ
びディスクと共に使用されるべき試薬との化学的適合性
の要求に依存する。電気的層を、電気泳動用途および電
気的に制御された弁のような電気回路を必要とするディ
クス内に組込むことができる。集積回路、レーザーダイ
オード、光ダイオードおよび選択的加熱領域または柔軟
性ロジック構造を形成できる抵抗ネットワークのような
制御装置は、ディスク上にモジュラー設置の直接作成に
よって、いずれか、適切に配線した空洞に組込むことが
できる。乾燥して保存することができる試薬を、インク
ジェットプリンターヘッドに類似の手段を用いてリザー
バーに噴霧し、その後ディスク上で乾燥させることによ
って、適切な開放チャンバーに導入することができる。
その後、アクセスポートおよび通気口、ポートまたはシ
ャフトを含むトップ層を塗布する。それから、液体試薬
を、適切なリザーバーに注入し、続いてプラスチック薄
層フィルムを含む保護被覆層を塗布する。
本発明のプラットホームは、プラットホームに直接作
成されるか、または作成モジュールとしてプラットホー
ムに載せることのいずれかによって、複数の構成要素を
具備することが好ましい。集積構成要素に加えて、特定
の装置および要素を、プラットホームの外側に載せ、プ
ラットホームに関連して本発明の装置に適切に位置決め
されるか、または回転の間、または停止中のいずれかに
プラットホームと接触しておくことができる。本発明の
プラットホームを適切に含む構成要素またはそこで組合
せた制御装置としては、検出チャンバー、リザーバー、
弁開閉機構、検出器、センサー、温度制御要素、フィル
ター、混合要素、および制御システムが挙げられる。
本発明は、以下の構成要素を含む微量システムプラッ
トホームを提供する。
1.ミクロ流体工学構成要素 互いとの流体接触でミクロ流体処理構造を備える本発
明のプラットフォームが提供される。好適な実施態様に
おいて、流体接触は、キャピラリー、つまり本発明のプ
ラットフォームの表面を備えるミクロチャネルにより提
供される。ミクロチャネルのサイズは、特定用途によっ
て、および本発明のプラットフォームおよび方法の特定
の実施態様ごとに必要とされる送達率の量によって決定
される。ミクロチャネルサイズは、0.1mからプラットフ
ォームの1mmの厚さに近い値までの範囲となることがあ
る。ミクロチャネルの形状は、台形、円形または必要に
応じてそれ以外の幾何学形状となる。ミクロチャネル
は、好ましくは、約0.1mmから100mmの厚さのプラットフ
ォームの中に埋め込まれ、そこではプラットフォームの
厚さ寸法を横切るミクロチャネルの断面寸法は500μｍ
を下回り、プラットフォームの前記断面寸法の１パーセ
ントから90パーセントである。毛細力を克服するための
回転に誘導される流体圧力の使用に基づいたこれらの実
施態様においては、流体の流れが構成要素の表面の向き
に依存していることが認識されている。流体を入れる本
発明のプラットフォームのミクロチャネル、リザーバ
ー、検出チャンバー等（つまり、構成要素）の材料を完
全にまたは部分的に漏らす流体は、狭い断面の構成要素
からより大きな断面の１つへ移動するときに流れに対す
る抵抗を経験するが、これらの材料を漏らさないそれら
の流体は、大きい断面の本発明のプラットフォームの構
成要素からより小さな断面の構成要素へ流れにくい。こ
の毛細圧力は、２つの構成要素の、またはその組み合わ
せのサイズ、流体の表面張力、および流体の構成要素の
材料上での接触角度に反比実施例して変化する。一般的
には、断面形状の詳細は重要ではないが、断面寸法に対
する依存からかなりの毛細圧力を示す500μｍを下回る
寸法のミクロチャネルが生じる。本発明のプラットフォ
ームの構成要素の交差形状、材料および断面面積を変化
させることにより、流体の流れを誘導するために流体に
ある特定の圧力を適用することを必要とする“弁”が作
り上げられる。この圧力は、（回転周波数の自乗に応じ
て、放射位置に応じて、および半径方向での流体の広が
りに応じて変化すると前記に説明された）ディスクの回
転により本発明のディスクでかけられる。本発明のプラ
ットフォームの流体処理構成要素の半径方向に沿った位
置および広がりだけではなく、毛細弁の断面寸法も変化
させることにより、毛細弁は、100rpmから数千rpmまで
の回転速度を使用して回転に依存した方法で流体の流れ
を放つに形成される。この構成が、複雑で複数工程の流
体加工を、回転速度の所定の単調な加速を使用して実行
できるようにする。
本発明により提供されているミクロ流体工学アレイの
第１の実施例が、図１から図３に示されている。ミクロ
システムプラットフォームが、２工程アッセイを実行す
るために特に設計されている本発明により提供される。
これらの図は、任意の２工程プロセスに有利に使用され
ているアレイを示しており、抗生作用検出アッセイはこ
こに示されている。
このようなミクロシステムプラットフォームが図１に
示されている。図には、ディスク11上の１つのアッセイ
アレイ12の配列が示されている。有利なことに、複数の
このようなアレイを、本発明のミクロシステムプラット
フォーム、最も好ましくはディスク上に配置し、多目的
のまたは多重アッセイプラットフォームを実現すること
ができる。
抗生作用アッセイアレイの構成要素は、図２にさらに
詳細に示されている。図１と図２を比較することによ
り、プラットフォーム11の中心が図２の上部にあり、プ
ラットフォームの横方向の広がりが、曲線で示されてい
る図２の底部にあることが理解されるであろう。本発明
のプラットフォームディスク上での抗生作用アレイの回
転は、一定の特定の方向での回転が好まれるが、どちら
の方向でもよい。本発明のプラットフォームのディスク
実施態様は、機械加工されたアクリル樹脂および射出成
形されたポリカーボネートから作り上げられていた。総
合的なディスク寸法は、約6cmの外側半径および約0.75c
mの内側半径を含み、ディスクは回転装置のスピンドル
上に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9mmか
ら約1.5mmの範囲であった。試薬との反応のための作業
流体体積は約１−150μＬであった。
抗生作用アレイの構成要素は以下の通りである。プラ
ットフォーム表面での深さが約0.25mmから約6mmの範囲
で、横方向での寸法が約0.2cmから約2cmである注入口20
1がプラットフォーム上に構築され、約５−100μLtoiu
体積を収容するように作られている。この注入口は、正
方形の断面直径が約0.02mmから約1mmの範囲であり、基
部に近い端部が注入口201に関して丸みがつけられてい
る一列の計量キャピラリー202と流体接続している。こ
の計量キャピラリーアレイの長さは約10−50μＬという
総体積を入れるのには十分であった。また、注入口は、
断面直径が約0.02mmから約1mmであり、基部に近い端部
が注入口201に関して丸みがつけられている流出キャピ
ラリー203と流体接続するようにも構築されている。流
出キャピラリーは、流出チャンバー205の深さが流出キ
ャピラリー203の深さより大きいのであれば、プラット
フォーム表面での深さが約0.02mmから約5mmの範囲とな
る流出チャンバー205と流体接続している。計量キャピ
ラリー202は、流体チャンバー204の深さが、計量キャピ
ラリー202の深さを上回るのであれば、プラットフォー
ム表面での深さが約0.02mmから約1mmの流体チャンバー2
04に流体接続している。流出チャンバーおよび流体チャ
ンバーの各々も、211などの、寸法が約0.2mmから約1mm
であり、プラットフォーム上での流体の移動により排除
される空気の排気を可能とする空気口または空気チャン
ネルと接続している。深さ約0.75mmから1mmである毛管
接合点212が空気チャンネル内に存在し、空気チャンネ
ルの中への流体の流れを妨げる。これらのミクロ流体工
学構造の説明のため、“毛管接合点”は、親水性の支持
材料では、ポケット、窪み、つまりそれが流体接続して
いる流体チャンネルより（プラットフォーム内で垂直
に）もっと深い、および／または（プラットフォーム内
で水平に）深さが幅広いチャンバーとして定義されてい
る。（大部分の合成樹脂、ガラスおよびシリカで作られ
ているプラットフォーム上での水溶液などの）接触角度
が90゜を下回る流体の場合、チャンネル断面が毛管接合
点の界面で大きくなるにつれて流れが妨げられる。流れ
を妨げる力は、チャンネルを構成する材料と接している
流体の接触角度の余弦で乗算され、チャンネルの断面寸
法に反比実施例し、流体の表面張力に正比実施例してい
る毛細圧力により生じる。本発明に従ったミクロチャネ
ルでのキャピラリーに関する要因は、ここに全体として
参照して組み込まれている1997年８月12日に出願された
共有および同時係属米国特許出願番号第08/310,726号に
説明されている。
注入口201は、回転の中心から1cmから20cmのところに
あるプラットフォームの上に配置される。計量キャピラ
リー202は、約0.2cmから約20cm、注入口201から伸び
る。流出キャピラリー203の全長の範囲は、計量キャピ
ラリー203の全長の範囲より少なくとも約20％広い。流
体チャンバー204の位置は、回転の中心から約0.5cmから
約10cmのところにあり、したがって流出チャンバー205
の位置は回転の軸から約1.5cmから約11.5cmのところで
ある。
流体チャンバー204は、流出キャピラリー203を通る注
入口201から流出チャンバー205の中への流出を含む流体
の流れを可能とするために十分な、第１の０以外の回転
速度ｆでの計量キャピラリー202からの流体の流れを妨
げる毛管障壁としての機能を果たす。流体チャンバー20
4の毛管境界は、第２の回転速度f2（この場合f2＞f1で
ある）で乗り越えられるように構築されている。流体チ
ャンバー204は、深さが約0.02mmから約1mmであり、断面
直径が約0.02mmから約1mmの範囲となるキャピラリー206
に流体接続している。キャピラリー206は、流体チャン
バー204から約0.1cmから約20cm伸び、保持チャンバー20
7に接続している。保持チャンバー207には、約0.2mmか
ら約1mmで、キャピラリー206の深さより大きい、プラッ
トフォーム表面での深さがある。流体チャンバー204の
充填は、求心加速度によって発動され、キャピラリー20
6を通って保持チャンバー207に至る流体の流れによって
達成される。保持チャンバー207は、約0.1mmから約1mm
という断面直径となり、保持チャンバー207から約0.2cm
から約10cm伸びるキャピラリー208により流体接続さ
れ、さらに読取りチャンバー210と接続している。読取
りチャンバー210は、プラットフォーム表面で約0.02mm
から約5mmという深さがある。光学検出方法のため、読
取りチャンバー210は、牛乳などの拡散反射媒体の過剰
な散乱を防止するほど十分な光学品質となる。透明サン
プルの場合、読取りチャンバー210は、実施例えば反射
体を備える。これは、光が入射するそれと反対側のチャ
ンバーの側面上にある拡散反射体であるか、鏡のような
表面である可能性がある。塗料、多孔性物質、またはそ
の粗い表面または多孔性の性質のために拡散反射を引き
起こすそれ以外の任意の物質などの拡散反射体の場合に
は、指定されている角度で入射する光は、角度に対する
周知の依存性により半球体上で放射される。このように
して、検出器は、入射角度に等しくない角度で整列さ
れ、その結果、チャンバーの合成樹脂窓からの鏡面反射
は検出器に入らない。代わりに、鏡状の表面は、入射角
度に等しい角度で光を反射する。一定の実施態様におい
ては、捨てバルブ213（以下に説明されるような）が、
チャンネル209の中に図示されるように配置される。
図１および図２に開示されているようなプラットフォ
ームの使用は、図3Aから図3Jに示されている。このプラ
ットフォームの使用では、不正確な量（１−150μＬの
範囲の流体）の流体が、注入口201（図3A）に適用され
る。空気押しのけチャンネルを備えるプラットフォーム
の実施態様においては、流体は空気チャンネル211の中
に運ばれ、毛管接合点212で停止するだろう。流体は、
計量キャピラリー202および流出キャピラリー203の中に
も運ばれる。流体は、流体が、計量キャピラリー202と
流体チャンバー204の間、および流出キャピラリー203と
流出チャンバー205の間の接合点（図3Bおよび図3C）に
ある毛管接合点に達するまで、計量キャピラリー202お
よび流出キャピラリー203を通って０回転速度で流れ
る。計量キャピラリー202は、注入口201と、流体チャン
バー204での毛管接合点の間で約１−150μＬの流体の正
確な量を定め、それは少なくとも、注入口201にユーザ
が入れる流体の量となるように設計されている。
ユーザによるサンプルの装填、および（ディスク上で
別個に、あるいは、ディスクが遠心分離装置のスピンド
ルと係合した状態で実行することができる）計量キャピ
ラリー202と流出キャピラリー203の０回転速度での充填
の後、プラットフォームは、100−400rpmの範囲の第１
の回転速度f1で高速回転される。正確な値は、プラット
フォーム上の毛細接合点構成要素の位置に依存してい
る。実施例えば、深さが0.6mmの注入口201、断面の寸法
が0.5mmx0.5mmであり、計量キャピラリー202と回転の中
心から約2.2−3.8cmに配置されている流体チャンバー20
4の間に毛管接合点がある計量キャピラリー202、および
断面の寸法が0.5mmx0.5mmであり、流出キャピラリー203
と回転の中心から約5.4cmに配置されている流出チャン
バー205の間に毛管接合点がある溢竜キャピラリー203の
場合、この第１の回転速度f1は、水または牛乳のどちら
の場合でも約175rpmに等しい。
流出キャピラリー203の端部の回転の中心からの距離
が、計量キャピラリー202の端部より長いため、流体
は、流出キャピラリー203を通って流出チャンバー205に
流れ込み、回転速度f1では計量キャピラリー202から流
体チャンバー204に流れ込まない。プラットフォーム
は、計量キャピラリー202の中に入れられている流体を
除き（図3D）、すべての過剰流体が注入口201から流出
チャンバー205の中に排出されるまで高速回転される。
典型的には400−520rpmの範囲である、第１の回転速
度f1より大きい第２の回転速度f2では、計量キャピラリ
ー202に入れられている正確な量の流体が、流体チャン
バー204に送達される（図3Eから図3H）。実施例えば、
深さが0.6mである注入口201、および断面の寸法が0.5mm
x0.5mmであり、計量キャピラリー202と、回転の中心か
ら約2.2−3.8cmに配置されている流体チャンバー204の
間に毛管接合点のある計量キャピラリー202の場合、こ
の第２の回転速度は、水または牛乳のどちらの場合でも
400rpmに等しい。流体チャンバー204への流体の移動
は、キャピラリー206および保持チャンバー207の充填で
達成される。
図２に図示されている位置209でキャピラリー208と一
列をなした捨てバルブ213を含む実施態様においては、
捨てバルブを解放すると、流体が読取りチャンバー210
に流れ込む。前述されたような捨てバルブは、好ましく
は、流体チャンネルから取り除くことができる代用可能
な材料から作られる。好適な実施態様においては、前記
捨てバルブはワックス弁であり、加熱したり、赤外線照
射を含む多岐に渡る加熱手段のいずれかを使用したり、
最も好ましくは後述されるようにプラットフォーム上ま
たはその中に埋め込まれている加熱素子の活性化によっ
て、流体チャンネルから取り除かれる。前記実施態様に
おいては、流体の流れは、捨てバルブが取り除かれた状
態で、回転速度f2で達成される。
ここに説明されているような抗生作用アレイを備え、
位置209に捨てバルブを具備していない本発明のプラッ
トフォームの実施態様においては、キャピラリー208
は、好ましくは、流体がキャピラリー208と読取りチャ
ンバー210の間の接合点にある毛管接合点209に達するま
で、保持チャンバー207の充填と同時に充填する。この
ような実施態様においては、毛管接合点は、約0.15mmか
ら約1mmという深さとなる。典型的には＞520rpmという
範囲にある、第２の回転速度f2を上回る第３の回転速度
f3では、保持流体207に入れられている流体が、読取り
チャンバー210に送達される（図3Iおよび図3J）。実施
例えば、深さが0.75mmである毛管接合点209、および断
面の寸法が0.25mmx0.25mmであり、回転の中心から約3.8
cmに配置されている毛管接合点のある毛管208の場合、
この第３の回転速度は、水または牛乳のどちらでも500
−800rpmに等しい。
さらに一般的には、第３の回転速度は に比実施例し、この場合、Routerは、回転の中心を基準
にして、外側端縁でのキャピラリー半径の寸法であり、
Rinnerは内側端縁でのキャピラリー半径である。したが
って、矩形断面0.25mmのキャピラリー、および深さ0.75
mmの毛管接合点の場合、0.89から0.35の範囲にある積
｛（Router−Rinner）ｘ｛（Router−Rinner）｝/2xキ
ャピラリーの直径｝の値は、約500−800rpmという第３
の回転速度をもたらす。
このミクロ流体工学アレイを使用して実行できる２工
程化学分析のタイプの化学作用の実施例は、抗生作用検
出アッセイによって示されている。この抗生作用検出ア
ッセイは、以下のとおりのプラットフォーム設計を使用
して実行される。この化学作用は、ベータラクタム抗生
物質による酵素、カルボキシペプチターゼの選択的毒作
用に基づいている。カルボキシペプチターゼは、保持チ
ャンバー207の中に糖、緩衝剤、またはその他の安定剤
とともに乾燥した形で存在し、計量された量の牛乳また
はその他の流体サンプル溶液が、前述されたように保持
チャンバーに入れられる。牛乳またはその他の流体サン
プルは酵素を可溶化し、牛乳／酵素混合物は、47度で３
分から５分からインキュベートされ、存在するベータラ
クタム抗生物質がカルボキシペプチターゼと結合できる
ようにする。酵素はＬ−Lysine−Ｄ−Ala−Ｄ−Alaから
のＤ−アラニン残留物の開裂を触媒し、触媒作用は、サ
ンプル中に存在するベータラクタム抗生物質によって濃
度に依存して抑制される。好適な実施態様においては、
この温度は、後述されるように、抵抗加熱器要素を使用
して達成される。開示されているミクロ流体工学構造に
注意を集中させるため、この抵抗加熱器要素の説明は、
ここの本発明のプラットフォームのこの説明には特に含
まれていない。上昇した温度（つまり、室温を上回る）
を必要とする、ここに開示されているミクロ流体工学構
造を使用している分析プロトコルが、有利なことに、こ
こに開示されているように抵抗加熱器、あるいは本発明
のプラットフォームにより特に包含されているそれ以外
の加熱素子を含むことが理解されるだろう。
さらに、保持チャンバー207には、そのカルボキシル
末端でＤ−アミノ酸を有しているペプチドを含む乾燥試
薬が入れられている。このようなペプチドの実施例がＬ
−Lysine−Ｄ−Ala−Ｄ−Alaである。好ましくは、この
ペプチドも、乾燥した形で保持チャンバー207に入れら
れ、前述されたように、牛乳またはそれ以外の流体がチ
ャンバーの中に入れられることにより再構成される。正
確に計量された量の流体を保持チャンバー207の中に入
れ、標準化された量のカルボキシペプチターゼ、ペプチ
ド基体、および緩衝材、安定剤等が保持チャンバーに入
れられるのを可能にすることは、本発明のミクロ流体工
学アレイの優位点である。
アッセイの第２の工程では、Ｄ−アミノ酸オキシダー
ゼ（DAAO）、フラビンアデニンジヌクレオチド（FA
D）、ワサビペルオキシダーゼ（HRP）、およびsyringal
azine（４−hydoroxy−3,5−dimethoxygenzaldehyde a
zine）またはortho−dianisidine（ODA）などのクロモ
ゲンが乾燥した形で読取りチャンバー210に入れられて
いる。保持チャンバー207から読取りチャンバー210に流
体サンプルを排出すると、カルボキシペプチダーゼおよ
びペプチドを含有しているＤ−アミノ酸によるインキュ
ベーションの後に流体サンプル中に存在しているＤ−ア
ミノ酸の量に比実施例して着色された生成物を生じさせ
る、これらの試薬の再構成が行われる。保持チャンバー
207内でのカルボキシペプチターゼによるペプチド基体
のデグラレーションにより生じるＤ−アラニン残留物
は、DAAOおよびFADがあるところでピルビン酸塩に退化
する。また、この反応は、FADをFADH2に還元する。FADH
2は、流体サンプル中で酸素と結合し水素過酸化物を生
じさせ、FADH2に再酸化（reoxidized）され、FADに再酸
化される。それから、水素過酸化物は、ワサビペルオキ
シダーゼがあるところでsyringalazineなどのクロモゲ
ンに作用し、過去に透明だったクロモゲンは着色され
る。この反応の図式は、以下のように示される。
クロモゲン生成の広がりは読取りチャンバーで検出さ
れ、抗生物質が存在しない場合に試験されたサンプルと
の比較により、サンプル中の抗生物質の存在に関連付け
られる。最も好ましくは、クロモゲン生成の減少および
サンプル中の抗生物質の量を関連付ける標準曲線が作成
され、未知の試験サンプル中の抗生物質の量を求めるた
めに使用される。
本発明のプラットフォームでのこれらの化学作用に使
用される緩衝剤および試薬は、適切な緩衝剤、安定剤、
防腐剤、塩、補因子、補助剤およびプラットフォーム上
で実行される反応のその他の必要な成分で構成される。
２工程アッセイミクロ流体工学工学アレイの代替実施
態様は、図４から図６に図示されており、再び本発明の
抗生作用アッセイのために実施例示されている。実施例
１でのように、図４では、ディスク11上の１つのアッセ
イアレイ13の配列が示され、有利なことに、複数のこの
ようなアレイを、本発明の１つのミクロシステムプラッ
トフォーム、最も好ましくはディスク上に配列し、多目
的または多重アッセイプラットフォームを実現すること
ができることが理解されるだろう。
本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、機
械加工されたアクリル樹脂から作られていた。総合的な
ディスク寸法は、約6cmの外側半径および約0.75cmの内
側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のスピン
ドル上に取り付けられている。ディスクの厚さは約0.9m
mから約1.5mmの範囲であった。試薬との反応用の作業流
体の体積は25−150μＬであった。
この抗生作用アレイの構成要素は、以下の通りであ
る。プラットフォーム表面で約0.25mmから約5mmの深さ
となり、横方向寸法が約0.2cmから約2cmである注入口30
1がプラットフォーム上に構築され、約１−100μＬとい
う体積を収容するように設計されている。この注入口
は、約0.02mmから約1mmの範囲の矩形断面直径となり、
注入口の深さに等しい0.1mmから1mmの深さとなり、基部
に近い端部が注入口301に関して丸みをつけられている
１つまたは複数の流入キャピラリー302と流体接続して
いる。この計量キャピラリーアレイの全長は、約20μＬ
という総体積を入れるには十分であった。流入キャピラ
リー302は、プラットフォーム表面で約0.02mmから約1mm
の深さとなる流体チャンバー303に流体接続しており、
そこでは深さは、流入キャピラリー302の深さを上回
る。本発明のこの態様の流体チャンバーの各々も、プラ
ットフォームでの流体の移動によって排出される空気の
排気を可能にする、約0.02mmから約0.05mmの範囲の寸法
となる、311などの空気口または空気チャンネルに接続
している。深さが約0.75mmである毛管接合点312が、空
気チャンネル内に存在し、流体の空気チャンネル内への
流れを妨げる。
また、流体チャンバー303は、約0.02mmから約0.75mm
の断面直径となり、流体チャンバー304に関して基部に
近い端部が丸みをつけられている流出キャピラリー304
と流体接続するように構築されている。流出キャピラリ
ーは、プラットフォーム表面で約0.02mmから約1mmとい
う深さとなり、流出キャピラリー304の深さを上回る流
出チャンバー306と流体接続している。
注入口301は、回転の中心から1cmから20cmのところの
プラットフォーム上に配置されている。流入キャピラリ
ー302は、約0.5cmから約10cm、注入口301から伸びる。
第１の流体チャンバー303の位置は、回転の中心から、
約0.5cmから約10cmのところである。
第１の流体チャンバー303は、０回転速度で流入キャ
ピラリー302からの流体の流れを妨げる毛管障壁として
の機能を果たす。流入キャピラリー302を通って注入口3
01から第１の流体チャンバー303の中への流体の移動
は、第１の０以外の回転速度f1での回転によって達成さ
れる。流体の第１の流体チャンバー303の中への排出
は、第１の流体チャンバー303と流体接続され、第１の
流体チャンバーの半径方向で最も末端の点に配置されて
いるチャンネル305の流体の充填により達成される。チ
ャンネル305は、第２の流体チャンバー307と流体接続さ
れ、流ろ305とチャンバー307の間の毛管境界となる。こ
の毛管境界は、第２の回転速度f2（この場合f2＞f1であ
る）で乗り越えられるように構築されている。また、第
１の流体チャンバー303は、深さが約0.05mmから約1mmで
あり、約0.05mmから約1mmの断面直径となり、約0.2cmか
ら約20cmまで伸びる流出キャピラリー304にも接続され
る。流出キャピラリー304は、プラットフォーム表面
で、流出キャピラリー304の深さと等しい深さとなる流
出チャンバー306に接続され、その結果、流出キャピラ
リー304と流出チャンバー306の間には毛管境界はない。
流出キャピラリー304は、チャンネル305よりも、エント
リーポイント301から半径方向で遠くない地点にある第
１の流体チャンバー303内に配置され、それによって流
出キャピラリー304の位置と前記第１の流体チャンバー
の半径方向で最も末端の範囲の間で、流体チャンバー内
の体積を定める。
第２の流体チャンバー307は、さらに、チャンネル308
を通して、プラットフォーム表面で約0.1mmから約5mmの
深さとなり、回転の軸から約0.2cmから20cmに配置され
ている小さいポケット、つまり毛管接合点309に流体接
続している。チャンネル308は、約0.02mmから約1mmの範
囲の断面直径となり、約0.2cmから約10cm伸び、さらに
第３の流体チャンバー310まで伸びる。第３の流体チャ
ンバー310は、プラットフォーム表面で、キャピラリー3
08の深さを上回る約0.1mmから約5mmの深さとなる。約0.
02mmから約1mmという寸法となる空気再循環チャンネル3
11は、流体移動により排出される空気に経路を提供する
が、深さが約0.75mmである毛管接合点312は流体が空気
チャンネルの中に入るのを妨げる。装置のいくつかの実
施態様においては、捨てバルブ313が、図示されるよう
にチャンネル309の中に配置される。一定の実施態様に
おいては、弁314がチャンネル305の中に配置され、第１
の流体チャンバー303から第２の流体チャンバー307への
流体の移動を制御する。
このプラットフォームの使用は、図6Aから図6Jに示さ
れている。（流体の１−150μＬの範囲の）不正確な量
の流体が、注入口301に適用される（図6A）。流体は流
入キャピラリー302に運ばれ、流入キャピラリー302と第
１の流体チャンバー303の間の毛管接合点で停止する
（図6Bおよび図6C）。流体は、100−500rpmの範囲の第
１の回転速度f1で、流入キャピラリーＢを通って第１の
流体チャンバー303の中に流れ込む。正確な値は、プラ
ットフォーム上での構成要素の位置に依存する（図6Dお
よび図6E）。実施例えば、深さが0.75mmである注入口30
1、断面の寸法が0.25mmx0.5mmであり、回転の中心から
の長さが0.5−1cmである流入キャピラリー302の場合、
この第１の回転速度f1は、水または牛乳のどちらの場合
にも約250rpmに等しい。流体はさらに、毛管チャンネル
305に入り、第２の流体チャンバー307との毛管接合点で
停止する。回転が続くにつれて、流体は第１の流体チャ
ンバー303を充填し続け、流出キャピラリー304は充填し
（図6F）、第１の流体チャンバー303内での流体の高さ
が流出キャピラリー304の位置を下回るまで、過剰な流
体が流出チャンバー306を充填する（図6G）。
典型的には100−1000rpmの範囲である、第１の回転速
度f1を上回る第２の回転速度f2では、チャンネル305と
第２の流体チャンバー307の間の毛管接合点が乗り越え
られ、第１の流体チャンバー303内に残っている流体が
第２の流体チャンバー307に送達される（図6Hおよび図6
I）。実施例えば、断面の寸法が0.25mmx0.5mmであり、
回転の中心からの長さが2.5−3.3mmであるチャンネル30
5の場合、この第２の回転速度は、水または牛乳のどち
らの場合にも280rpmに等しい。
代替実施態様においては、捨てバルブ314が、チャン
ネル305と第２の流体チャンバー308の接合点に配置さ
れ、その捨てバルブは、流体がチャンネル305を通って
第２の流体チャンバー308の中に流れ込むことができる
ように解放される。このような実施態様においては、流
体の流れはf1またはf2どちらかの回転速度で達成するこ
とができる。
図５に図示されている位置309でキャピラリー308と一
列をなしている捨てバルブ313を備える実施態様におい
て、捨てバルブを開放すると、第３の流体チャンバー31
0の中に流体が流れ込む。捨てバルブは、前述されたよ
うに、好ましくは、流体チャンネルから取り除くことが
できる代用可能な材料から作られている。好適な実施態
様においては、前記捨てバルブはワックス弁であり、加
熱したり、赤外線照明を含む多岐に渡る加熱手段のいず
れかを使用して、最も好ましくは、後述されるようにプ
ラットフォーム表面上にまたはその中に埋め込まれてい
る加熱素子を活性化することにより流体チャンネルから
取り除かれる。前記実施態様においては、流体の流れ
は、捨てバルブが取り除かれている回転速度f2で達成さ
れる。
ここに説明されているような抗生作用アレイを備え、
位置310に捨てバルブを具備していない本発明のプラッ
トフォームの実施態様においては、キャピラリー309
が、流体が、キャピラリー308と第３の流体チャンバー3
10の間の接合点にある毛管接合点309に達するまで、好
ましくは第２の流体チャンバー308の充填と同時に充填
する。このような実施態様においては、毛管接合点は、
（約0.25mmから約1mmの範囲の）約0.75mmのcm深さとな
る。典型的には＞500rpmの範囲である、第２の回転速度
f2を上回る第３の回転速度f3では、第２の流体チャンバ
ー308に入れられている流体が第３の流体チャンバー310
に送達される（図6Hから図6K）。実施例えば、断面寸法
が0.25mmx0.25mmであり、回転の中心からの距離が3.36
−3.7であるキャピラリー309の場合、この第３の回転速
度は、水または牛乳のどちらの場合でも400upmに等し
い。
本発明のプラットフォームのこの実施態様は、任意の
２工程分析アッセイに使用することができる。実施例と
して前述された抗生作用アッセイを使用する場合、第２
の流体チャンバー308には、カルボキシペプチターゼな
どの試薬、および実施例えばＬ−lysine−Ｄ−alanine
−Ｄ−alanineなどのその基体が入れられ、Ｄ−Alaを生
成するために、そこでインキュベーションが実行され
る。残っている試薬は第３の流体チャンバー310に入れ
られ、発色現像を含む反応が元の場所で有利に進行し、
それによってチャンバー310は読取りチャンバーとな
る。クロモゲン生成の範囲は読取りチャンバーで検出さ
れ、抗生物質がない場合に試験されたサンプルとの比較
によりサンプル中の抗生物質の存在に関連付けられる。
最も好ましくは、クロモゲン生成の減少とサンプル中の
抗生物質の量を関連付ける標準曲線が作成され、未知の
試験サンプル中の抗生物質の量を求めるために使用され
る。
本発明は、流体成分をある特定の懸濁から分離するた
めのミクロ流体工学アレイも提供する。このような特定
の懸濁液の実施例が、赤血球および白血球が血漿の中で
懸濁している血液である。したがって、本発明のミクロ
流体工学実施態様のこの態様は、血液血漿の全血からの
分離を使用して示されている。
本発明により提供され、特に脊椎動物の血球および成
分を分離するために設計されているミクロシステムプラ
ットフォームが、図７から図９に示されている。図７で
は、１つのアッセイアレイ14のディスク11上での配列が
図示されている。有利なことに、複数のこのようなアレ
イを、本発明のミクロシステムプラットフォーム、最も
好ましくはディスク上に配列し、多目的または多重アッ
セイプラットフォームを実現することができる。
血液分離アレイの構成要素は、図８にさらに詳細に図
示されている。図７と図８の比較により、プラットフォ
ーム11の中心が図８の上部にあり、プラットフォームの
横方向の広がりが、曲線で示されている図８の底部にあ
ることが理解されるだろう。本発明のプラットフォーム
ディスク上の血液分離アレイの回転は、一貫した特定の
方向での回転が好適なが、どちらの方向であってもよ
い。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、
機械加工されたアクリル樹脂から作られていた。総合的
なディスク寸法は、約6cmの外側半径および約0.75cmの
内側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のスピ
ンドルの上に取り付けられている。ディスクの厚さは約
0.9mmから約1.5mmの範囲であった。作用流体体積は約１
−50μＬであった。
血液分離アレイの構成要素は以下の通りである。プラ
ットフォーム表面で、約0.1mmから約5mmの深さとなり、
横方向寸法が約0.1から2cmである注入口401がプラット
フォーム上に構築され、約５から約50μＬという体積を
収容するように設計されている。この注入口は、断面直
径が約0.02mmから1mmであり、深さが約0.5から1mmであ
る流入キャピラリー402に流体接続している。この流入
キャピラリーの全長は、約１から約15μＬという総体積
を入れるのに十分であった。流入キャピラリー402は、
さらに、約0.1mmから約2mmという断面直径、約0.25mmか
ら約1mmという深さ、および10から約20μＬという総体
積を入れるのに十分な長さとなる分離管403に流体接続
している。この分離管も、流出チャンバー404への通路4
11と流体接続している。通路411は、約0.55mmから約2mm
の範囲の断面直径、約0.25mmから約1mmの深さ、および
約0.5mmから約5mmの長さとなる。流出チャンバー404
は、約0.25−1mmの深さとなる。
小さいキャピラリー出口406も、約0.05mmから約0.25m
mという断面直径、約0.025mmから約0.125mmという深
さ、および約0.25mmから約5mmという長さとなる分離チ
ャンバー403と流体接続している。このキャピラリー
は、分離管403との挿入点より、回転の軸に、半径方向
でより近傍する方向を横切るように配列される。この小
さいキャピラリー406は、半径方向でデカントチャンバ
ー405まで伸びるキャピラリー408と流体接続し、毛管接
合点407で終わる。捨てバルブ413は、毛管接合点との接
合点にある小さいキャピラリー406に配置される。キャ
ピラリー408は、約0.05mmから約1mmという範囲の断面直
径、約0.05mmから約1mmという深さ、および1mmから約10
0mmという長さとなる。このキャピラリーは、毛管接合
点407とデカントチャンバー405の間で半径方向に外向き
にの方向で配列される。通路411は、小さいキャピラリ
ー406の挿入点よりも、回転の軸にはるかに近接するよ
うに分離管403上に配置される。
約0.02mmから約1mmという寸法となる空気押しのけチ
ャンネル409は、プラットフォーム上での流体移動によ
り排出された空気の通気を可能にする。深さが約0.75mm
である毛管接合部410が、空気チャンネル内に存在し、
空気チャンネル内への流体の流れを妨げる。
このプラットフォームの使用は、全血から血漿を分離
するための図9Aから図9Hに示されている。（流体の１−
150μＬという範囲の）不正確な量の血液が注入口401に
適用される（図9A）。血液は、毛管作用により流入キャ
ピラリー402に入り、流入キャピラリー402と分離チャン
バー403の間の毛管接合点で停止する（図9Bおよび図9
C）。100−300rpm（正確な値はプラットフォーム上の構
成要素の位置に依存している）という範囲の第１の回転
速度f1で、血液は流入キャピラリー402から分離チャン
バー403n中に流れ込む（図9D）。血液は通路411の位置
に到達するまで分離管403を充填し続け、その結果、過
剰な血液は、通路411を通って流出チャンバー404の中に
流れ込む（図4Eおよび図4F）。有利なことに、小さいチ
ャンネル406は、血液が小さいチャンネル406を超えて分
離管403の中に流れ込むにつれて、血液がチャンネルの
中に運ばれるのを防ぐ寸法となっている。
図9Fに図示されているように、第１の０以外の回転速
度f1での十分な時間の回転の後に、過剰な血液は流出チ
ャンバー404に移され、分離管403は、血漿411の位置ま
で血液で満たされる。典型的には1000−5000rpmという
範囲の、第１の回転速度f1を上回る第２の回転速度f2で
の回転、血液成分は赤血球、白血球（つまり、“軟
膜”）および血漿留分に分離される（図9G）。小さい毛
管406の有利な寸法のため、毛管接合点407で停止され
る、キャピラリー406を通る血漿留分の流体流れが可能
になる。流体の流れが、典型的には＞1000−5000rpmと
いう範囲の、第２の回転速度f2を上回る第３の回転速度
f3での回転によって毛管障壁407を乗り越えた結果、血
漿がデカントチャンバー405の中へ流れ込む（図9H）。
流体分離プラットフォームの代替実施態様も本発明に
より提供され、再び血漿の全血からの分離により示され
ている。血液分離ミクロ流体工学アレイのこの実施態様
は、図10から図12に示されている。前記のように、図10
では、１つの分離アレイ15のディスク11上での配列が示
され、有利なことに、複数のこのようなアレイを、本発
明のミクロシステムプラットフォーム、最も好ましくは
ディスク上に配列し、多目的または多重アッセイプラッ
トフォームを実現できることが理解されるだろう。本発
明のプラットフォームのディスク実施態様は、機械加工
されたアクリル樹脂から作られていた。総合的なディス
ク寸法は、約6cmという外側半径および約0.75cmという
内側半径を含み、そこではディスクは回転式装置のスピ
ンドル上に取り付けられる。ディスクの厚さは、約0.9m
mから約1.5mmの範囲であった。作業流体体積は約５−50
μＬであった。
この分離アレイの構成要素は、以下の通りである。深
さがプラットフォーム表面で約0.1mmから約1mmとなり、
横方向寸法が約0.1cmから約2cmである注入口501が、プ
ラットフォーム上に構築され、約５から約50μＬという
体積を収容するように設計されている。この注入口は計
量キャピラリー502の第１のアレイと計量キャピラリー5
03の第２のアレイと流体接続し、そこではキャピラリー
の各々が約0.02mmから約1mmという断面直径となる。第
２の計量キャピラリーアレイ503の全長は、第１の計量
キャピラリーアレイ502の全長より長い。第１の計量キ
ャピラリーアレイ502は、プラットフォーム表面で、半
径方向に約0.1mmから約5mmの範囲となり、第１の計量キ
ャピラリーアレイ502の深さを上回る深さとなるバラス
チャンバー507と流体接続し、そこでは第１の計量キャ
ピラリーアレイ502がアレイとバラスチャンバーの間の
毛細接合点となる。第２のキャピラリーアレイ503は、
毛管接合点506と流体接続している。
また、注入口は、断面直径が約0.02mmから約1mmとな
り、基部に近い端部が注入口501に関して丸みを付けら
れている流出キャピラリー504と流体接続するように構
築されている。流出キャピラリーは、プラットフォーム
表面で約0.1mmから約5mmの、流出キャピラリー504の深
さより大きい深さとなる流出チャンバー505と流体接続
している。流出チャンバーおよび流体チャンバーの各々
も、514などの、約0.1mmから約1mmの範囲の寸法とな
り、プラットフォーム上で空気の移動によって排出され
る空気の通気を可能にする空気口または空気チャンネル
と接続している深さが。約0.75mmである毛管接合点516
が空気チャンネル内に存在し、空気チャンネルの中への
流体の流れを妨げる。
注入口501は、回転の中心から0.5cmから20cmのところ
のプラットフォームに配置される。計量キャピラリーア
レイ502は、約0.6cmから約10cm、、注入口501から伸び
る。計量キャピラリーアレイ503は、約0.5cmから約10c
m、注入口501から伸びる。計量キャピラリーアレイ503
の全長は、計量キャピラリーアレイ502より少なくとも
約20％長く、流出キャピラリー504の全長の範囲は、第
１の計量キャピラリーアレイ502または第２の計量キャ
ピラリーアレイ503のどちらかの全長の範囲を少なくと
も約20％上回る。バラスチャンバー507の位置は、回転
の中心から約1cmから約10cmであり、毛管接合点506の位
置は、回転の中心から約1.5cmから15cmであり、したが
って、流出チャンバー505の位置は、回転の軸から約2.5
から約20cmのところである。
バラスチャンバー507は、流出キャピラリー504を通る
注入口501から流出チャンバー505への過剰血液流出を含
む流体の流れを可能とするほど十分な第１の０以外の回
転速度f1での第１の計量キャピラリーアレイ502からの
流体の流れを妨げる毛管障壁としての機能を果たす。毛
管接合点506は、流出キャピラリー504を通る注入口501
から流出チャンバー505への過剰血液の流出を含む流体
の流れを可能にするほど十分な前記第１の０以外の回転
速度f1での第２の計量キャピラリーアレイ503からの流
体の流れを妨げる毛管障壁である。これらの毛管境界
は、第２の回転速度f2（この場合f2＞f1である）で乗り
越えられるように構築されている。
バラスチャンバー508は、約0.02mmから約1mmの深さ
で、約0.02mmから約1mmの断面直径となり、約0.1cmから
約5cm伸びているキャピラリー510に流体接続している。
キャピラリー510は、毛管接合点511に接続している。代
わりに、キャピラリー510は、捨てバルブ515と接続して
いる。後述されるような捨てバルブは、好ましくは流体
チャンネルから取り除くことができる代用可能な材料が
作られる。好適な実施態様においては、前記捨てバルブ
はワックス弁であり、加熱によって、赤外線照明を含む
多岐に渡る加熱手段のいずれかを使用することによっ
て、およびプラットフォーム表面上またはその中に埋め
込まれている加熱素子の活性化により流体チャンネルか
ら取り除かれる。前記実施態様においては、流体の流れ
は、捨てバルブが取り除かれ、回転速度f2で達成され
る。捨てバルブ515または毛管接合点511は、さらに、約
0.1mmから約1mmの深さで、約0.1mmから約1mmの断面直径
となるチャンネル512と流体接続している。チャンネル5
12は、約0.1cmから約20cm伸び、回転の軸から最も末端
の点にある分離チャンバー509と流体接続する。
第２の計量キャピラリーアレイ503は、回転速度f2＞f
1で乗り越えられる、毛管接合点506と流体接続してい
る。毛管接合点506は、さらに、分離チャンバー509にさ
らに流体接続しているチャンネル508に流体接続してい
る。チャンネル508は、約0.02mmから約1mmの深さとな
り、約0.02mmから約1mmという断面直径となる。チャン
ネル508は、約0.2cmから約10cm伸びる。分離チャンバー
509は約0.02mmから約5mmの深さで、約1mmから約20mmの
範囲の断面寸法となり、回転の中心から約10mmから約10
0mmのところに配置されている。
分離チャンバー509は、チャンバーの最も軸近端範囲
近くの点でデカントチャンネル517と流体接続してい
る。デカントチャンネル517は、約0.02mmから約1mmの深
さで、約0.2mmから約1mmの範囲の断面直径となる。デカ
ントチャンネル517は、約4.3cmから約5cm伸び、デカン
トチャンネル514と流体接続している。デカントチャン
バー514は、約0.2mmから約2mmの深さで、約1mmから約10
mmmの断面直径である。デカントチャンバー514は、回転
の中心から約5.2cmに配置されている。
本発明のミクロ流体工学分離アレイのこの実施態様の
使用は、図12Aから図12Jに示されている。（流体の１−
150μＬという範囲の）不正確な量の血液が注入口501に
適用される（図12A）。血液は計量キャピラリーアレイ5
02と503の各々に入り、計量キャピラリーアレイ502とバ
ラスチャンバー507の間、および計量キャピラリー503と
毛管接合点506の間で停止する（図12Bおよび図12C）。
血液は、流出キャピラリー504にも入り、それを充た
し、流出チャンバー505との毛管接合点で停止する。
100−500rpmという範囲（正確な値は、プラットフォ
ームの構成要素の位置に依存する）の第１の回転速度f1
では、血液は、流出キャピラリー504を通って注入口501
から流出チャンバー505に流れ込む（図12Dおよび図12
E）。典型的には300−800rpmの範囲の、第１の回転速度
f1を上回る第２の回転速度f2で、第１の計量キャピラリ
ーアレイ502とバラスチャンバー508の間の毛管接合点が
乗り越えられ、第１の計量キャピラリーアレイからの血
液がバラスチャンバー508を充たす（図12F）。同様に、
第２の回転速度f2で、毛管接合点502が乗り越えられ、
第２の計量キャピラリーアレイ503からの血液が分離チ
ャンバー509に入る（図12F）。有利なことに、第２の計
量キャピラリーアレイ503内の血液の量は、デカントチ
ャンネル517の挿入の高さまで分離チャンバー509を充た
すには不充分である。
典型的には1000−5000rpmの範囲にある、第２の回転
速度f2を上回る第３の回転速度f3での回転により、分離
チャンバー509内の血液成分は、赤血球、白血球（つま
り“軟膜”）、および血漿留分に分離される（図12Gお
よび図12H）。血液成分の分離は、プラットフォーム上
のその位置のためバラスチャンバー507内では達成され
ず、毛管接合点511または捨てバルブ515は第３の回転速
度f3で乗り越えられない。有利なことに、分離された血
漿はデカントキャピラリー517まで伸びない。
捨てバルブ517の解放、あるいは第３の回転速度f3を
上回り、典型的には1000−5000rpmの範囲にある第４の
回転速度f4での回転により、血液は、チャンネル512を
通って、バラスチャンバー508から、“底部”でまたは
分離チャンバーの最も端末端の範囲で、分離チャンバー
509に流れ込む。これにより、分離チャンバーは、デカ
ントチャンネル517の挿入点に等しい点まで充填される
（図12I）。血漿は、バラスチャンバー508に入れられて
いる血液の量に等しい量、デカントチャンネル517を通
ってデカントチャンバー514へ流れ込む。デカントチャ
ンネル517には、有利なことに、分別されていない血
液、または全血中に見られる毛旧の0.1−１％を上回っ
て汚染されている血漿の通過を遅らせる寸法が与えられ
ている。
本発明は、粘度、溶質濃度、または懸濁微粒子の濃度
で異なる２つまたは３つ以上の流体を混合するための混
合チャンバーおよび混合チャンバーのアレイも提供す
る。本発明の混合チャンバーおよびアレイを備えるミク
ロ流体工学プラットフォームの第１の実施態様は、等し
い量の異なる液体を混合するための図13から図15に示さ
れている。図13では、１つのアッセイアレイ15のディス
ク11上の配列が図示されている。有利なことに、複数の
このようなアレイを、本発明のミクロシステムプラット
フォーム、最も好ましくはディスク上に配列し、多目的
または多重アッセイプラットフォームを実現することが
できる。
混合アレイの構成要素は、図４にさらに詳細に図示さ
れている。図13と図14を比較することによって、プラッ
トフォーム11の中心が図14の上部にあり、プラットフォ
ームの端縁または横方向の広がりが、曲線で示されてい
る図14の底部にあるきおとがり介されるだろう。混合ア
レイの本発明のプラットフォームディスク上での回転
は、一貫した特定の方向の回転が好適なが、どちらの方
向でもよい。本発明のプラットフォームのディスク実施
態様は、機械加工されたアクリル樹脂から作られてい
た。総合的なディスク寸法は、約6cmの外側半径および
約0.75cmの内側半径を含み、そこではディスクは回転式
装置のスピンドルの上に取り付けられている。ディスク
の厚さは約0.9mmから約1.5mmの範囲であった。作業流体
量は約50μＬであった。
混合アレイの構成要素は、以下の通りである。プラッ
トフォーム表面で約0.1mmから約1mmという範囲の深さと
なり、約1cmから約5cmという横方向の寸法となる注入口
601がプラットフォーム上に構築され、約５−50μＬと
いう体積を収容するように設計されている。各注入口
は、約0.1mmから約0.5mmという矩形断面直径となり、基
部に近い端部が注入口601に関して丸みがつけられてい
る計量キャピラリー602の組にされたアレイの１つと流
体接続している。各計量キャピラリーアレイの全長は、
約25μＬという総体積を入れるのに十分であった。計量
キャピラリー602は、プラットフォーム表面で、計量キ
ャピラリー602の深さを上回る約0.25mmから約1mmとなる
曲線状の毛管障壁603に流体接続している。毛管障壁お
よび混合アレイのその他の流体構成要素も、約0.25mmか
ら約1mmの範囲の寸法となり、害プラットフォーム上で
の流体移動により排出された空気の通気を可能にする空
気チャンネル608と接続している。さらに、深さが約0.7
5mmである毛管接合点609が空気チャンネル内に存在し、
流体の空気チャンネルへの逆流を妨げる。
毛管障壁603は、狭いキャピラリーチャンネル604によ
って、さらに混合流体受入れチャンバー606に接続して
いるチャンネル610に流体接続している混合チャンバー6
05に流体接続される。代わりに、キャピラリー604は捨
てバルブ612を備える。本発明のこの実施態様で使用さ
れている犠牲便は後述される通りである。キャピラリー
チャンネル604は、深さが約0.1mmから約1mmの範囲であ
り、約0.1mmから約1mmの断面直径となる。キャピラリー
チャンネル610は、約0.2cmから約30cm伸びる。有利な実
施態様においては、混合チャンバー605は、キャピラリ
ーチャンネル604の挿入点およびキャピラリーチャンネ
ル610の挿入点が、混合チャンバーの向かい合う端部で
相殺されるように構築されている。その結果、キャピラ
リーチャンネル604を通って流れている流体は、流体の
流れがキャピラリーチャンネル610を通って進む前に、
混合チャンバー605の反対側の壁に強制的に遭遇させら
れる。この結果、目に見えるほど混合されていない第１
の計量チャンネルと第２の計量チャンネルからの流体の
結合した流れによって引き起こされている混合された層
流流体ストリームで乱れが、キャピラリーチャンネル60
4内で生じる。混合チャンバー605の構造により生じる乱
れは、層流を混乱させるのに十分であり、キャピラリー
チャンネル610を通る混合流体受入れチャンバー606の中
へ流体が連続して流れ込む前にチャンバー内で流体の混
合を引き起こす。代わりに、キャピラリー604と610の位
置は、混合チャンバー605内の任意の便利な位置とする
ことができ、そこでは流体の流れのコリオリの力が層流
を混乱させるのに十分であり、効率的な混合につながる
乱れを提供する。
混合流体受入れチャンバー606は、約0.1mmから約5mm
の深さで、約1mmから約20mmの断面直径となり、回転の
中心から約1cmから約30cmに配置されている。
（１−150μＬという範囲にある）等しい量の流体を
混合するための本発明のこの実施態様の使用は、図15A
から図15Dに示されている。混合される等しい量の各流
体が、注入口601に適用される（図15A）。流体は計量キ
ャピラリーアレイ602の各々に入り、毛管障壁603で停止
する。
50−500rpmという範囲（正確な値は、プラットフォー
ム上の構成要素の位置に依存する）の第１の回転速度f1
では、各キャピラリーアレイからの流体が毛管障壁603
に流れ込み、それを充たす（図15B）。捨てバルブ612を
備えている実施態様においては、弁が、チャンネル604
の中への流体流れを妨げる。それ以外の場合、流体の流
れは回転速度f1でチャンネル604の中に進む。捨てバル
ブ612が解放されると、流体の流れは、チャンネル604を
通って毛管接合点603から混合チャンバー605の中に進む
（図15C）。混合チャンバー605内の流体の流れは、おも
に層流である毛管障壁603またはキャピラリー604を通る
流体の流れと対照的に荒れており、その結果、混合はも
に混合チャンバー605内で発生する。流体の流れは、チ
ャンネル610を通って進み、混合流体溶液は混合流体受
入れチャンバー606の中に排出される（図15D）。
本発明は、等しくない量の流体を混合するための混合
アレイも提供する。本発明により実現され、特に等しく
ない量の異なる液体サンプルの混合を実行するために設
計されているミクロシステムプラットフォームのこのよ
うな追加実施態様の一実施例は、図19から図21に示され
ている。図19では、１つのアッセイアレイ17のディスク
11上での配列が図示されている。有利なことに、複数の
このようなアレイを、本発明のミクロシステムプラット
フォーム、最も好ましくはディスク上で配列し、多目的
または多重アッセイプラットフォームを実現することが
できる。
混合アレイの構成要素は、図20にさらに詳細に図示さ
れている。図19と図20を比較することにより、プラット
フォーム11の中心が図20の上部にあり、プラットフォー
ムの端縁または横方向の広がりが、曲線により示されて
いる図20の底部にあることが理解されるだろう。本発明
のプラットフォームディスク上での混合アレイの回転
は、一貫した特定の方向での回転が好適ながどちらの方
向でもよい。本発明のプラットフォームのディスク実施
態様は、機械加工されたアクリル樹脂から作られてい
る。総合的なディスク寸法は、約6cmという外側半径お
よび約0.75cmという内側半径を含み、そこではディスク
は回転式装置のスピンドルの上に取り付けられている。
ディスクの厚さは約0.9mmから約1.5mmの範囲であった。
作業流体体積は約２−200μＬであった。
この混合アレイの構成要素は以下の通りである。各々
に混合される１組の流体の１つが入っている流体リザー
バー701と702は、プラットフォーム表面で約0.1mmから
約5mmという範囲の深さとなり、約0.2cmから約10cmとい
う横方向寸法となるプラットフォーム上に構築されてい
る。この実施態様においては、流体リザーバー７−１
は、約１から約500μＬという体積を収容するように設
計され、流体リザーバー702は約１から約500μＬという
範囲の体積を収容するように設計されており、そこでは
流体リザーバー702の体積が、流体リザーバー701の体積
より少ない。特に、およびさらに、流体リザーバー内の
流体の粘度は変わる可能性があるため、混合は中間粘度
の混合流体を作り出す。また、この実施態様において
は、懸濁微粒子の溶質の濃度は流体間で異なる可能性が
ある。各流体リザーバーは、キャピラリーチャンネル70
3または704から毛管結合705まで流体接続する。各キャ
ピラリーチャンネルは約0.02mmから焼く1mmの深さで、
約0.1mmから約1mmの範囲の断面直径となり、約2cmから
約100cmのビル。毛管接合点705は、プラットフォーム表
面で、キャピラリー703から704の深さを上回る、約0.02
mmから約1mmの範囲となる深さになる。代わりに、キャ
ピラリー703または704は、捨てバルブ712を備える。本
発明のこの実施態様で使用されている捨てバルブは、後
述される通りである。前記捨てバルブの使用は、毛管接
合点705に加えて、またはそれの変わりに使用すること
ができる。
混合アレイの流体構成要素は、約0.1mmから約1mmの範
囲の寸法となり、プラットフォーム上の流体の移動によ
り排出された空気の通気を可能にする空気チャンネル71
0とも流体接続している。さらに、深さが0.75mmである
毛管接合点711が空気チャンネル内に存在し、流体の空
気チャンネルへの逆流を妨げる。
毛管接合部705は、狭いキャピラリーチャンネル706に
より、さらに混合流体受入れチャンバー709に接続して
いるチャンネル708に流体接続している混合チャンバー7
07に流体接続している。代わりに、キャピラリー706
は、後述されるように捨てバルブ712を備える。キャピ
ラリーチャンネル706は約0.1mmから約1mmの範囲とな
り、約0.1mmから約1mmの断面直径となり、約0.2mmから
約30cm伸びる。混合チャンバー707は、約0.1mmから約1m
mの深さで、約0.1mmから約1mmの範囲の断面直径とな
り、回転の中心から約0.2cmから約30cmに配置される。
キャピラリーチャンネル708は約0.1mmから約1mmの範囲
となり、約1mmから約20mmの範囲の断面直径となり、約
0.2cmから約30cm伸びる。キャピラリーチャンネル706お
よびキャピラリーチャンネル708は、有利なことに、前
述されたように、混合チャンバーとのその接続で相殺さ
れるか、あるいは混合を生じさせるためのコリオリの力
に依存しているそれらの実施態様のための混合チャンバ
ー内の任意の便利な位置に配置される。
キャピラリー708は、混合流体受入れチャンバー709と
流体接続している。混合流体受入れチャンバー709は約
0.1mmから約1mmで、約1mmから約20mmの断面直径とな
り、回転の中心から約1cmから約30cmに配置されてい
る。
本発明のミクロ流体工学構成要素のこの実施態様の使
用は、図21Aから図21Eに示されている。混合される流体
の各々の（流体の１−150μＬという範囲の）量が、流
体リザーバー701と702に適用される（図21A）。流体は
キャピラリー703と704の各々に入り、毛管接合点705で
停止する。代わりに、本発明のプラットフォームは、す
でに流体リザーバー701と702の中に混合される流体が入
れられて、実現される。これらの実施態様では、捨てバ
ルブ712がキャピラリー703と704の中に設けられ、使用
前の流体の蒸発、漏れ、またはリザーバーからの漏れを
妨げることが好適な。
100−1000rpmという範囲（正確な値は、プラットフォ
ーム上の構成要素の位置に依存する）の第１の回転速度
f1で、各キャピラリーからの流体が毛管接合点605を過
ぎて、混合チャンバー707を通って流れる（図21Bおよび
図21C）。捨てバルブ712を備えている実施態様において
は、弁は、チャンネル703と704の中への流体の流れを妨
げる。捨てバルブ712が解放されると、流体の流れは、
チャンネル706を通って毛管接合点705から混合チャンバ
ー707の中へ進む（図21C）。混合チャンバー707内での
流体の流れは、おもに層流である、毛管障壁705または
チャンネル706を通る流体の流れとは対照的に荒れてお
り、その結果、おもに混合チャンバー707内で混合が発
生する。流体の流れは、チャンネル708を通って進み、
混合流体溶液は、混合流体受入れチャンバー709の中に
排出される（図21Dおよび図21E）。
本発明の混合チャンバーの別の実施態様においては、
粘度、溶質濃度または懸濁微粒子の濃度で異なる２つま
たは３つ以上の液体の勾配を形成することができるプラ
ットフォームが具備されている。本発明により実現さ
れ、特に異なる量の液体サンプルの混合を実行し、２つ
の流体が異なる種の濃度の勾配を形成するために設計さ
れているミクロシステムプラットフォームのこのような
追加実施態様は、図22から図24に示されている。図２で
は、１つのアッセイアレイ18のディスク11上での配列が
図示されている。有利なことに、複数のこのようなアレ
イを、本発明のミクロシステムプラットフォーム、最も
好ましくはディスク上に配列し、多目的または多重アッ
セイプラットフォームを実現することができる。
混合アレイの構成要素は、図23に詳細に図示されてい
る。図22と図23を比較することにより、プラットフォー
ム11の中心が図23の上部にあり、プラットフォームの端
縁または横方向の広がりが、曲線により示されている図
23の底部にあることが理解されるだろう。混合アレイの
本発明のプラットフォームディスク上での回転は、一貫
した特定の方向での回転が好適ながどちらの方向でもよ
い。本発明のプラットフォームのディスク実施態様は、
機械加工されたアクリル樹脂から作られている。総合的
なディスク寸法は、約6cmという外側半径および約0.75c
mという内側半径を含み、そこではディスクは回転式装
置のスピンドル上に取り付けられている。ディスクの厚
さは約0.9mmから約1.5mmの範囲であった。作業流体体積
は約40μＬであった。
混合アレイの構成要素は以下の通りである。各々に混
合される１組の液体の一方が入れられている流体リザー
バー801と802が、プラットフォーム方面で約0.1mmから
約5mmの深さとなり、約1cmから約10cmの範囲の横方向の
寸法となるプラットフォーム上に構築される。流体リザ
ーバー801は、約１から約500μＬの体積を収容するよう
に設計され、流体リザーバー802は、約１から約500μＬ
という体積を収容するように設計されており、そこでは
流体リザーバー802の形状が流体リザーバー801の形状と
異なる。特に、および加えて、流体リザーバー801と802
は、（リザーバーないの各店での流体の断面面積に関連
している）圧力“ヘッド”のために、２つのリザーバー
内での流体出力の速度が、ある特定の回転速度でのリザ
ーバーで異なるように、リザーバーの１つからの混合物
中の流体の割合が回転の始まりで最大となり、リザーバ
ーからの流体が回転の最後に間善意混合されると最小と
なり、このようにして勾配を形成するように形作られて
いる。本発明のこの態様に従って生じる勾配は、塩化ナ
トリウムおよび塩化セシウムまたは硫酸塩勾配を含む塩
勾配、スクロース、FicollやHypaqueのような合成重合
体勾配などの低分子重量種の勾配、あるいは薬物、毒
素、酵素基体、またはその他の重要な小分子の勾配から
成り立つことがある。
各流体リザーバーは、毛管接合点805まで、キャピラ
リーチャンネル803または804と流体接続している。各キ
ャピラリーチャンネルは、深さが約0.1mmから約1mmの範
囲で、約0.1mmから約1mmの断面直径となり、約2cmから
約100cm伸びる。毛管接合点805は、プラットフォーム表
面で、キャピラリー803から804の深さを上回る約0.1mm
から約1mmの深さとなる。代わりに、キャピラリー803ま
たは804は、後述されるように、捨てバルブ812を備え
る。前記捨てバルブの使用は、毛管接合点805に加え
て、またはその代わりに使用することができる。
混合アレイの流体構成要素は、約0.1mmから約1mmの寸
法となり、プラットフォーム上の流体の移動により排出
された空気の通気を可能とする空気チャンネル810とも
接続している。さらに、深さが0.75mmである毛管接合点
811が空気チャンネル内に存在し、空気チャンネルへの
流体の逆流を妨げる。
毛管接合部805は、さらに混合流体受入れチャンバー8
09と接続しているチャンネル808と流体接続している混
合チャンバー807に、狭いキャピラリーチャンネル806に
より流体接続している。代わりに、キャピラリー806は
捨てバルブ812を備える。キャピラリーチャンネル806
は、約0.1mmから約1mmであり、約0.1mmから約1mmの断面
直径となり、約0.2cmから約30cm伸びる。混合チャンバ
ー807は、約0.1mmから約1mmであり、約0.1mmから約1mm
の断面直径となり、回転の中心から約0.2cmから約30cm
に配置されている。キャピラリーチャンネル808は、約
0.1mmから約1mmであり、約1mmから約20mmの断面直径と
なり、約0.2cmから約30cm伸びる。キャピラリーチャン
ネル806およびキャピラリーチャンネル808は、有利なこ
とに、前述されたように、混合チャンバーとのその接続
で相殺されるか、あるいは混合を生じさせるためのコリ
オリ力に頼っているそれらの実施態様のための混合チャ
ンバー内の任意の便利な位置に配置される。
キャピラリー808は、混合流体受入れチャンバー809に
流体接続している。混合流体受入れチャンバー809は、
深さが（約0.1mmから約1mmの範囲の）約0.75mmで、（約
1mmから約20mmの範囲の）約5mmという断面直径となり、
回転の中心から約1cmから約30cmに配置されている。
ここに説明されているように勾配を生じさせるための
このミクロ流体工学プラットフォームの使用は、図24A
から図24Eに示されている。混合される流体の各々の
（流体の１−150μＬという範囲の）量が、流体リザー
バー801と802に適用される（図24A）。流体は、キャピ
ラリー803と804の各々に入り、毛管接合点805で停止す
る。代わりに、本発明のプラットフォームは、すでに流
体リザーバー801と802の中に混合される液体が入れられ
て、実現される。これらの実施態様においては、捨てバ
ルブ812がキャピラリー803と804の中に設けられ、使用
の前に、蒸発、濡れまたはリザーバーからの流体の漏れ
を妨げることが好適な。
100−1000rpmという範囲（正確な値は、プラットフォ
ーム上の構成要素の位置に依存する）の第１の回転速度
f1で、各キャピラリーからの流体は毛管接合点805を過
ぎて、混合チャンバー807を通って流れる（図24Bおよび
図24C）。捨てバルブ812を備えている実施態様において
は、弁が、チャンネル803と804の中への流体の流れを妨
げる。捨てバルブ812が解放されると、流体の流れは、
チャンネル806を通る毛管接合点805から混合チャンバー
807の中に進む（図24D）。混合チャンバー807内の流体
の流れは、おもに層流である、毛管障壁805またはチャ
ンネル806を通る流体の流れとは対照的に荒れており、
その結果混合はおもに混合チャンバー807内で発生す
る。流体の流れは、チャンネル808を通って進み、混合
流体溶液は、混合流体受入れチャンバー809の中に排出
される（図24Dおよび図24E）。
ここに説明されている実施態様に加えて、本発明は、
直列で互いに流体接続されている複数の混合チャンバー
を備えているミクロ流体工学アレイも実現する。このよ
うな配列は図28に示されている。特に、図28に図示され
ているような混合カスケードは、量の少ない高い粘度の
液体を量が多い低い粘度の液体と混合するなどの、劇的
に異なる量または粘度の液体を混合するために有効であ
る。これらの実施態様においては、混合アレイは、各混
合チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心により
近接している位置から放射状に伸びている入口キャピラ
リー、および混合チャンバーより回転の中心により遠方
の位置に放射状に伸びている出口キャピラリーを有して
いる、プラットフォーム表面を横切って放射状に配列さ
れている複数の混合チャンバーを備える。このアレイの
有利な実施態様においては、キャピラリーは、混合チャ
ンバー内のそれらの位置が互いに相殺されるように混合
チャンバーと接続しており、そこでは、入口キャピラリ
ーからの流体の流れが、出口キャピラリーによって占め
られている位置以外の位置にある混合チャンバーの壁に
衝突し、それによって流体を混合する混合チャンバー内
の乱れた流れが生じる。代わりに、キャピラリーは任意
の便利な位置で混合チャンバー内に配置することがで
き、コリオリの力が、混合を助長するために頼られなけ
ればならない。どちらの型のアレイにおいても、第１の
混合チャンバーの入口キャピラリーは、流体リザーバー
と（直接または毛管接合点を介して）流体接続してお
り、アレイ内の他方の混合チャンバーの入口キャピラリ
ーは、回転の中心にすぐ近接する混合チャンバーの出口
チャンネルである。同様に、各混合チャンバーの出口キ
ャピラリーは、回転の中心にすぐによい遠方の混合チャ
ンバーの入口キャピラリーであり、そこでは、回転の中
心から最も遠方に配置されている混合チャンバーの出口
キャピラリーが混合流体受入れチャンバーに流体接続さ
れている。したがって、流体は、回転の中心からいっそ
う遠方に配列されている複数の混合チャンバー内で繰り
返し混合され、混合流体の体積を終了するほど十分な体
積のリザーバーまたはチャンバーで終わる。これらのア
レイのキャピラリー、流体リザーバー、混合チャンバ
ー、および混合流体受入れチャンバーの寸法は、前述さ
れる通りである。
図28も、本発明の混合アレイの別の実施態様を示して
いる。前述された勾配形成実施態様といっしょに使用さ
れているこの実施態様においては、勾配チャンバーと呼
ばれている特殊化混合流体受入れチャンバーが設けられ
ている。この受入れチャンバーの１つの実施態様が図28
に示されている。このチャンバーは、勾配流体ストリー
ムがチャンバーの個々のコンパートメントの中に等分で
きるようにし、そこでは、勾配の濃度は、勾配チャンバ
ー入口キャピラリーからの距離が増すに従い減少する。
勾配が、分析物、薬物、毒素、または試験されるその他
の種の減少する濃度を構成する場合、チャンバーを各コ
ンパートメントに検出手段を具備するように修正するこ
とができ、その結果、勾配の変化する成分の濃度影響を
求めることができる。
本発明のミクロ流体工学プラットフォームの別の実施
態様においては、特殊結合（アッセイを実行するために
特に設計されているミクロシステムプラットフォームが
実現される。これらの実施態様は、図25から図27に示さ
れている免疫学的検定を使用して実施例示されている。
図25では、１つのアッセイアレイ19のディスク11上での
配列が図示されている。有利なことに、複数のこのよう
なアレイを、本発明のミクロシステムプラットフォー
ム、最も好ましくはディスク上に配列し、多目的または
多重アッセイプラットフォームを実現することができ
る。
混合アレイの構成要素は、図26にさらに詳細に図示さ
れている。図25と図26を比較することによって、プラッ
トフォーム11の中心が図26の上部にあり、プラットフォ
ームの縁端または横方向の広がりが、曲線で示されてい
る図26の底部にあることが理解されるだろう。混合アレ
イの本発明のプラットフォームディスク上での回転は、
一貫した特定の方向での回転が好適なが、どちらの方向
でもよい。本発明のプラットフォームの得リスク実施態
様は、機械加工されたアクリル樹脂から作られていた。
総合的なディスク寸法は、約6cmという外側半径および
約0.75cmという内側半径を含み、そこではディスクは回
転式装置のスピンドルの上に取り付けられている。ディ
スクの厚さは約0.9mmから約1.5mmの範囲であった。作業
流体体積は約10−100μＬであった。
本発明のプラットフォームのこの実施態様において
は、特殊結合試薬を含むインキュベーションチャンバー
が具備されている。本発明の目的のため、“特殊結合試
薬”という用語は、約10-4と10-15Mの間の結合親和力定
数を特殊分子結合相互作用に提供する、その組の間に特
殊結合親和力を有している生体分子を包含することが意
図される。特殊結合試薬のこのような組の実施例は、an
tisera、多クローン性抗体、および最も好ましくは単ク
ローン性抗体、細胞表面レセプタを含むレセプタと配位
子、ICAM−ＩとICAM−IIを含むintegrinsと接着たんぱ
く質、フォトヘマグルチニンを含むカルボヒドラーゼと
レクチンを含む抗原および抗体を含むが、それらに限定
されない。本発明により実現されるように、特殊結合組
の第１のメンバーを含む特殊結合試薬が、チャンバー内
に入れられ、チャンバーへの流体または流体サンプルの
付加時に再構成され、つまりラテックスやその他のビー
ドなどのサポート媒体上、またはゲルまたはその他のサ
ポート媒体の中に備えられている乾燥または凍結乾燥さ
れている試薬のように、チャンバーの表面のコーティン
グとして、インキュベーションチャンバー内に提供され
る。特殊結合組の前記第１のメンバーは、分析物、実施
例えば、同種抗原、レセプタ、または接着たんぱく質を
表している、あるいは特定のレクチンに特殊な細胞表面
でカルボヒドラーゼ部分を有している細胞の存在を検出
するように設計、あるいは意図されている。前記特殊結
合試薬は、インクジェット印刷、コンピュータ位置決定
済みシリンジ、マイクロエッチング、およびフォトリソ
グラフィー、スクリーンおよびエアブラシ印刷方法、溶
液コーティング、浸漬を含むミクロリソグラフィー（mi
crolithographic）方法、ならびに従来のmicrotitre−w
ell技法を含む、任意の適切な手段を使用して試薬を表
面に付着することによりプラットフォームのインキュベ
ーションチャンバーに適用される。前記特殊結合試薬を
適用する際、検出チャンバーの表面は、表面または検出
チャンバー上の一定の領域が前記特殊結合試薬により処
理され、それ以外は認識できるように処理されない、二
次元アレイまたはパターンを提供するように処理するこ
とができる。
特殊結合アッセイアレイの構成要素は以下の通りであ
る。プラットフォーム表面で約0.1mmから約1mmの範囲の
深さとなり、約0.1cmから約2cmという横方向寸法となる
注入口901が、プラットフォーム上に構築され、約２μ
Ｌから100μＬという体積を収容するように設計されて
いる。この注入口は、約0.1mmから約1mmという断面直径
となり、約0.25mmから約1mmという深さとなる計量キャ
ピラリー902と流体接続している。この計量キャピラリ
ーの全長は、約２から約100μＬという総体積を入れる
のに十分であった。計量キャピラリー902は、毛管接合
点904と流体接続している。
また、注入口は、約0.1mmから約1mmという断面直径と
なり、基部に近い端部が注入口901に関して丸みをつけ
られている流出キャピラリー903と流体接続するように
構築されている。流出キャピラリーは、プラットフォー
ム表面で、流出キャピラリー903の深さを上回る約0.1mm
から約1mmという深さとなる流出チャンバー905と流体接
続している。流出チャンバーと流体チャンバーのそれぞ
れも、約0.1mmから約1mmという寸法となり、プラットフ
ォーム上で流体の移動により排出された空気の通気を可
能にする、523などの空気口または空気チャンネルと接
続している。深さが約0.75mmである毛管接合点524はが
空気チャンネルの中に存在し、空気チャンネルの中への
流体の流れを妨げる。
注入口901は、回転の中心から1cmから20cmのプラット
フォーム上に配置される。計量キャピラリー902は、約1
cmから約5cm、注入口901から伸びる。流出キャピラリー
903の全長の範囲は、計量キャピラリー902より20％長
い。流出キャピラリー905の位置は、回転の中心から約1
cmから約20cmで、毛管接合点904の位置は回転の中心か
ら約1cmから約20cmである。
毛管接合点904は、代わりにインキュベーションチャ
ンバー910と流体接続しているキャピラリーチャンネル9
06と流体接続している。キャピラリーチャンネル906
は、約0.1mmから約1mmという断面直径となり、毛管接合
点から約0.2cmから約10cm伸びる。低音放置チャンバー9
10は、プラットフォーム表面で、キャピラリーチャンネ
ル906の深さを上回る約0.1mmから約1mmの範囲の深さと
なる。また、キャピラリーチャンネル906は、毛管接合
点907を通ってチャンネル909と流体接続している。毛管
接合点907は、接合点を通って流体が後方に流れるのを
妨げるように構築されている。チャンネル909は、約0.1
mmから約1mmという断面直径となり、毛管接合点から約
0.2cmから約5cm伸びる。毛管接合点907は、プラットフ
ォーム表面で、チャンネル909またはキャピラリーチャ
ンネル906の深さを上回る、約0.1mmから約1mmという深
さである。インキュベーションチャンバー901も特殊結
合種、最も好ましくは、サンプルの成分に特殊な抗体を
含む。この種は、有利なことに、チャンバーの表面のコ
ーティングとしてインキュベーションチャンバー910内
に入れられるか、あるいはビーズやチャンバー内のそれ
以外のキャリヤに、またはチャンバーの機能的にされて
いる内側表面に、またはそれ以外の場合前述されたよう
に付着される。
毛管接合点907は、さらに、プラットフォーム表面で
約0.1mmから約1mmの深さとなり、回転の軸から約10mmか
ら約200mmの距離で配置されている洗浄緩衝剤リザーバ
ー516と流体接続している。
毛管接合点907は、さらに、チャンネル926とさらに流
体せず即し、試薬リザーバー917と流体接続している毛
管接合点914と流体接続している。試薬キャピラリー920
は、約0.1mmから約1mmという断面直径となり、試薬リザ
ーバー917から約0.2cmから約20cm伸びる。毛管接合点91
4は、プラットフォーム表面で約0.1mmから約1mmの範囲
の深さとなり、回転の軸から約10mmから約200mmの距離
で配置される。試薬キャピラリー926は、約0.1mmから約
1mmの断面直径となり、毛管接合点から約0.2mmから約20
cm伸びる。試薬リザーバー917は、プラットフォーム表
面で約0.1mmから約1mmの深さとなり、回転の軸から約10
mmから約200mmの距離に配置されている。
インキュベーションチャンバー910は、Ｕ字形のキャ
ピラリー921に、回転の軸に最も遠方の転で流体接続し
ている。Ｕ字形キャピラリー921は、約0.1mmから約1mm
という断面直径となり、インキュベーションチャンバー
910と廃棄物リザーバー915の間で約0.2cmから約20cm伸
びる。このキャピラリーは、インキュベーションチャン
バー910の最も軸に近接する範囲より回転の軸に少なく
とも近い点まで、Ｕ字形の中で伸びる。このＵ字形チャ
ンネルのインキュベーションチャンバー910を基準にし
た位置決定により、インキュベーションチャンバー910
に流れ込み、そこから流体を排出する追加流体が前記流
体を均一に排出する、つまりチャンバー内の第１の流体
が、第２の流体によって置換されている間に、チャンバ
ーから押し出されることを確実にする。
このＵ字形キャピラリーは、廃棄物リザーバー915と
も流体接続している。廃棄物貯蔵積915は、プラットフ
ォーム表面で約0.1mmから約5mmという深さとなり、回転
の軸から約10mmから約200mmの距離に配置されている。
図26に図示されているように、廃棄物貯蔵総は、典型的
には、アレイの構成要素のいずれかの回転の軸からの最
も遠い距離に配置されている。
本発明の一定の実施態様においては、捨てバルブ922
を、毛管接合点904とキャピラリーチャンネル906の接合
点に、毛管接合点07と洗浄緩衝剤キャピラリー908の接
合点に、あるいは試薬リザーバー918と毛管接合点919の
接合点に配置することができる。
免疫学的検定を実行するためのこのプラットフォーム
の使用が、図27Aから図27Lに示されている。このプラッ
トフォームの使用において、試薬リザーバー916および
洗浄リザーバー915は、ディスク上で与圧され、最も好
ましくは、ディスクは、毛管接合点907と洗浄緩衝剤キ
ャピラリー908の接合点で、および試薬リザーバー918と
毛管接合点919の接合点で捨てバルブ922を具備する。
（流体の１−150μＬという範囲の）不正確な量の流体
が、塩とリポート901に適用される（図27A）。流体は計
量キャピラリー902に運ばれ、計量キャピラリー902と毛
管接合点904の間の毛管接合点で停止する（図27Bおよび
図27C）。ユーザがサンプルを装填し、計量キャピラリ
ー902と流出キャピラリー903が無回転速度で充填された
後、プラットフォームは、100−500rpmの範囲の第１の
回転速度f1で高速回転される。正確な値は、プラットフ
ォーム上の構成要素の位置に依存する。
計量キャピラリー902の端部より流出キャピラリー903
の端部の回転の中心からの距離が大きいため、流体は、
流出キャピラリー903を通るって流出チャンバー905に流
れ込む（図27D）。プラットフォームは、計量キャピラ
リー902内に入れられている流体を除く、すべての過剰
流体が注入口901から流出チャンバー905の中に排出され
るまで高速回転される（図27E）。
典型的には100−1000rpmの範囲にある、第１の回転速
度f1を上回る第２の回転速度f2で、計量キャピラリー90
2の末端部にある毛管接合点904が乗り越えられ、計量キ
ャピラリー902からのサンプルがインキュベーションチ
ャンバー910を充填する（図27Fおよび図27G）。サンプ
ルの一部は、インキュベーションチャンバー910のサン
プルの高さまでＵ字形キャピラリー914に運ばれる（図2
7G）。サンプルは、特殊結合種に特に結合するサンプル
中の成分の最大飽和結合に十分な時間、インキュベート
される。
典型的には100−1500rpmの範囲にある、第２の回転速
度f2を上回る第３の回転速度f3で、毛管接合部908は乗
り越えられ、リザーバー916からの洗浄緩衝剤が、キャ
ピラリー909、キャピラリー906を通ってインキュベーシ
ョンチャンバー910に流れ込む。洗浄緩衝剤流体の流れ
は、サンプルを、Ｕ字形キャピラリー914を通って廃棄
物リザーバー915まで押し通す（図27Hから図27J）。好
ましくは、捨てバルブ922が解放され、洗浄緩衝剤流体
の流れを可能にする。
典型的には100−2000rpmの範囲にある、第３の回転速
度f3を上回る第４の回転速度f4で、毛管接合点919は乗
り越えられ、リザーバー917からの試薬緩衝剤が、キャ
ピラリー918、キャピラリー920、毛管接合点908、キャ
ピラリー906を通って廃棄物リザーバー515に流れ込む
（図27Hから図27J）。好ましくは、捨てバルブ922が解
放され、試薬緩衝剤の流体の流れを可能にする。
試薬緩衝剤は、インキュベーションチャンバー910内
での特殊結合の検出のためにクロモゲンまたはその他の
現像主薬を含む。
2.抵抗加熱器および温度検出構成素子 温度制御素子は、プラットフォームの温度を制御する
ために備えられる。本発明は、加熱素子、特に抵抗加熱
素子、およびプラットフォーム上の特殊位置での温度を
検出するための素子を提供する。加熱装置は、好ましく
は、ある特定の画定領域でプラットフォームの温度を制
御するために並べられ、プラットフォーム上での加熱器
からの距離に応じた急な温度勾配を有して提供される。
（デュポン（Dupont）から入手できる）市販されてい
る抵抗インク一定の抵抗器は、正温度係数（PTC）、つ
まり上昇する温度に伴う抵抗の増大を示す。合成樹脂基
板にスクリーン印刷されているPTC抵抗体を横切って固
定電圧を印加すると、急速な加熱が起こり、その後に回
路設計ヒートシンクにより定められている上昇温度およ
び周囲温度での自己調節が行われる。このようなスクリ
ーン印刷されている抵抗体では、電源への接続は、図29
に図示されているように、まず並列銀導体を印刷してか
ら、導体間にPTCインクを印刷することによって行われ
る。
図29に図示されているように、抵抗加熱素子は、加熱
器のきどうのために電気接点と接続されている導電性イ
ンク、および導電性インクとそれとの電気接点の間に適
用される抵抗インクを具備し、そこでは、導電性インク
間での電圧（直流または交流）の印加が、抵抗インクを
通る電流の流れおよび熱の生成につながる。本発明の抵
抗加熱素子で使用されている２つの重要な種類の抵抗イ
ンクがある。第１のが、デュポン7082やデュポン7102イ
ンクなどの標準重合体厚膜インクである。これらのイン
クは自己制御的ではない表面温度を生じさせ、これらの
インクを使用した結果生じる温度はおもに印加される電
圧の規模に依存している。対照的に、正温度係数（PT
C）インクは、電圧が上昇するに連れ抵抗の増加を示
し、その結果、表面温度は、熱生成電流の量が、印加電
圧が増加するにつれ減少するため、自己制御的である。
PTCインクは、この自己制御的な特性が最初に示される
ある特定の温度を有しているとして特徴つけられてい
る。つまり、臨界温度を下回る温度を生じさせる電圧で
は、熱の量は、印加電圧の規模に依存している。
本発明に従って有効な抵抗インクは、デュポン7082,7
102.7271,7278、および7285、ならびにそれ以外の同等
な市販されている重合体厚膜インクおよびPTCインクを
含む。
本発明に従って有効な導電性インクは、デュポン502
8,5025、アチェソン（Acheson）423SS,426SSおよびSS24
890、ならびにそれ以外の同等な市販されている導電性
インクを含む。
電気回路を絶縁するために役立つ誘電層の追加構成素
子。誘電層は、有利なことに、デュポン5018Aなどの誘
電インクを含む。絶縁は、7952MP（3M社（3M Co.）な
どの圧力感知伝達（pressure sensitive transfer）
接着剤、または7953MP（3M社）などのポリエステルキャ
リヤ層に付着されている圧力感知伝達接着剤、あるいは
3M406、560または615などの熱可塑性ボンディングフィ
ルムを使用して達成することもできる。
本発明の抵抗加熱器は、有利なことに、安定した温度
で、後述されるように捨てバルブを溶解するために、お
よび熱循環のためにも流体をインキュベートするために
使用される。
抵抗インクおよび導電性インクは、好ましくは、技術
で周知である方法および技法を使用してスクリーン印刷
される。1995年Gilleoの重合体厚膜（Polymer Thick
Film）（Van Nostrand Reinhold）を参照すること。
インクは、典型的には、約10ミクロンの厚さにスクリー
ン印刷される。ただし、抵抗インクの反復スクリーン印
刷は、抵抗が削減したさらに厚い層を付着するために使
用することができる。導電性インクと抵抗インクの両方
とも、典型的には約110℃と120℃の間で約10分間熱硬化
される。この印刷工程の概略は、図30に示されている。
重要なことには、層の各々が、抵抗加熱が提供されるた
めには、互いに正しく登録されなければならない。加熱
器は、任意の必要とされているサイズまでスクリーン印
刷することができる。スクリーン印刷加熱器の最小面積
は、約0.25mm2（0.5mmx0.5mm）であると判断されてい
る。
インク製剤の選択、および加熱器回路の再印刷を使用
して抵抗（ひいては温度プロファイル）を特別に作る能
力は、本発明の抵抗加熱素子の最終的な電気特性および
熱特性の制御を実現する。また、抵抗は、抵抗素子の直
列および並列構成の接続により制御することもできる。
実施例えば、図31に図示されている特定の回路は、単位
面積あたり多くの並列抵抗素子を可能にする。それ以外
の構成も、その他の用途に選択することができる。
3.捨てバルブ 本発明のミクロシステムプラットフォーム上の特定の
場所で特に熱を発生させる能力は、熱を使用して解放ま
たは溶解することができる犠牲便の使用も可能にする。
本発明の目的のため、“捨てバルブ”という用語は、ワ
ックス、合成樹脂、およびミクロチャネル、キャピラリ
ー、チャンバー、リザーバー、または本発明のプラット
フォームのその他のミクロ流体工学構成要素で固形また
は半固形流体密の障害物を形成することができ、熱の適
用により障害物を取り除くために溶解または変形するこ
とができるそれ以外の物質を包含することが意図されて
いる。捨てバルブは、好ましくは、流体チャンネルから
取り除くことができる代用可能な材料から作られてい
る。好適な実施態様においては、前記捨てバルブはワッ
クス弁であり、加熱によって、赤外線照射を含む多岐に
渡る加熱手段のいずれかを使用することによって、およ
び最も好ましくはここに説明されているようなプラット
フォーム表面上の、またはその中に埋め込まれている抵
抗加熱素子の活性化によって流体チャンネルから取り除
かれる。本発明の目的のため、“ワックス”という用語
は、任意の固形、半固形、または粘性の液状炭化水素、
つまり合成樹脂を包含することが意図される。実施例
は、イコサン、テトラコサン、octasoneなどの単分散炭
化水素、およびパラフィンなどの多分散炭化水素を含
む。ワックス捨てバルブを使用する際、ワックスの溶解
温度より高い温度を適用すると、弁は溶解し、ミクロチ
ャネル、キャピラリーまたは本発明のミクロシステムプ
ラットフォームのその他の流体工学構成要素から閉塞が
取り除かれる。特に、捨てバルブが本発明の回転してい
るミクロシステムプラットフォーム上で溶解されると、
溶解ワックスは、ミクロチャネル、キャピラリー、また
は本発明のミクロシステムプラットフォームのその他の
流体工学構成要素を通り、弁の元の場所から離れて流れ
る。
しかしながら、１つの欠点は、ワックスが、それが元
の弁の場所から離れ、付随して局所化されている熱源か
ら離れて流れるにつれて再結晶する可能性である。再結
晶は、ミクロチャネル、キャピラリー、または本発明の
ミクロシステムプラットフォームのその他の流体工学構
成要素の、おそらく、および必ずや局所化されている熱
源の場所以外の場所で再閉塞を生じさせ、したがってデ
ィスク上での流体の移動を妨げそうである。この問題の
１つの解決策は、ワックス弁の位置から“下流”に配置
される、本発明の犠牲ワックス弁内へのワックス再結晶
チャンバーの包含である。好ましくは、ワックス再結晶
チャンバーは、ワックス捨てバルブによって吸蔵されて
いた、ミクロチャネル、キャピラリー、または本発明の
ミクロシステムプラットフォームのその他の流体工学要
素と流体接続している。典型的には、ワックス再結晶チ
ャンバーとは、再結晶されたワックスが、ミクロチャネ
ル、キャピラリーまたは本発明のミクロシステムプラッ
トフォームのその他の流体工学構成要素上で硬化し、再
結晶されたワックスがミクロチャネル、キャピラリーお
よび本発明の害ミクロシステムプラットフォームのその
他の流体工学構成要素を再吸蔵しない、側壁間に十分な
距離をとるように、ミクロチャネル、キャピラリー、ま
たは本発明のミクロシステムプラットフォームのその他
の流体工学構成要素を広げることである。好ましくは、
加熱素子、最も好ましくは本発明の抵抗加熱素子は、ワ
ックス弁を超えて伸び、ワックス再結晶チャンバーの少
なくとも一部に重なり、それによってワックス弁が再結
晶する傾向を遅らせる。
また、ワックス弁が再結晶するこの傾向が、ミクロチ
ャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシステム
プラットフォームのその他の流体工学構成要素内のある
特定の場所でワックス弁を作成するために利用すること
ができることも認識される。この実施態様においては、
ある特定の場所は、その場所で熱を適用できないことに
よりスレッショルド温度を下回って位置することがで
き、ワックス弁材料は加熱によってプラットフォームの
保管領域から移動性を持たされ、それから求心加速度を
受けて、ワックス弁が希望されている特定の“冷たい”
場所へ流れることができるようにされる。この点でのワ
ックス弁の優位点とは、抵抗加熱器素子の起動を適切に
位置つけることによって、ある特定のミクロチャネル、
キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラット
フォームのその他の流体工学構成要素が、ワックス捨て
バルブによっていつ閉塞されなければならないのか、お
よび閉塞されなければならないかどうかを選択する上で
の柔軟性が与えられる。
特に好適な実施態様においては、本発明の捨てバルブ
は、熱の回復、最も好ましくは架橋され、プレストレス
がかけられている半晶質の重合体を示す架橋重合体を備
える。市販されているこのような重合体の実施態様の実
施例は、熱回復可能管材料である（＃FP301H、3M社、ミ
ネソタ州、ミネアポリス）。これらの材料を、“溶解”
温度（Tm）を下回る温度で使用すると、重合体は、ミク
ロチャネル、キャピラリー、または本発明のミクロシス
テムプラットフォームのその他の流体工学構成要素を閉
塞する。ただし、Tmを上回る温度では、重合体は、収縮
によりそのプレストレスが与えられている寸法に戻る。
このような収縮は、ミクロチャネル、キャピラリー、ま
たは本発明のミクロシステムプラットフォームのその他
の流体工学構成要素からの閉塞の解放により達成され
る。このような実施態様は、重合体が、もとの場所にと
どまり、再結晶しないか、あるいはそれ以外の場合、ミ
クロチャネル、キャピラリーまたは本発明のミクロシス
テムプラットフォームのその他の流体工学構成要素を再
閉塞しないため、特に好適な。また、このような実施態
様は、ワックス弁が必要とする本発明のプラットフォー
ムを作成する上でのより広範囲な操作を必要としない。
別の実施態様においては、本発明の捨てバルブは、十
分な温度および／または圧力がかけられると破裂する可
能性がある、２つの液体を含んでいるミクロチャネル、
キャピラリー、または本発明のミクロシステムプラット
フォームのその他の流体工学構成要素を分割する薄い重
合体層または障壁を備える。
スクリーン印刷されている抵抗加熱器素子がそれ自体
便である、本発明の捨てバルブの別の実施態様が提供さ
れる。この実施態様においては、抵抗加熱器素子は、２
つの液体を含んでいるミクロチャネル、キャピラリー、
または本発明のミクロシステムプラットフォームのその
他の流体工学構成要素を分割する、ポリエステルなどの
基板上にスクリーン印刷される。これらの実施態様にお
いては、抵抗加熱素子を使用して熱を局所的に適用する
ことが、液体を含んでいるミクロチャネル、キャピラリ
ー、または本発明のミクロシステムプラットフォームの
その他の流体工学構成要素を分割している基板を溶解す
るために使用される。好ましくは、この実施態様におい
ては、２つの液体を含んでいるミクロチャネル、キャピ
ラリー、または本発明のミクロシステムプラットフォー
ムのその他の流体工学構成要素は、プラットフォームの
垂直厚さを通して隣接する層内に配置される。
前述されたように、本発明のスクリーン印刷されてい
る抵抗加熱器素子は、ミクロシステムプラットフォーム
に対する熱の局所的な適用を実現する。これらの抵抗加
熱素子を使用して達成される局所化の度合いは、0.15cm
という距離により分離されている２つの隣接する捨てバ
ルブの配置に備えるのに十分である。
4.スリップリングローターを通る電気回路 本発明は、軸を通って回転構造物に電気結線するため
に特化したローター軸も提供する。本発明の特化した軸
構造物の実施例を図１に示す。この軸は、各リングが互
いに電気的に隔離されている一連の電導リングとともに
提供される。各電導リングは、回転構造物上に定置され
た回路に突き当たる接触子に導かれる。電力またはデー
タシグナルは、電導リングに接触している電導ブラシに
よって、装置の内外に輸送される。シグナルは、この装
置が回転している間、または静止している時に伝導され
うる。
遠心ローター、および内部に電気チャンネルと貯蔵器
をもつ本発明のマイクロシステムプラットホームなどの
回転構造物を用いて、液体の運動を調節する。このよう
なディスクとローターは、遠心式解析装置として、当技
術分野では既知であり、化学的および生化学的な分子種
を分離するために、また、化学物質または生化学物質の
合成を可能にするために用いられている。
しかし、従来の遠心式解析装置の限界は、回転構造物
そのものへの電気的入力を必要とする解析または合成法
を行なうことができなかったことである。その代わり、
機械的または非機械的な方法を用いて、遠心ローターお
よび他の向心運動装置における液体運動を制御する。機
械的な方法には、バルブの作動、および回転の中心に向
かって液体をポンプで送りだすなどがあり、非機械的な
方法には、加熱、冷却、電気泳動、および光学的、電気
的、化学的、および生物学的な手段と組み合わせること
による検出などがある。先行技術において知られている
機械的および非機械的な方法は、電力を用いた同等の非
回転装置と比較すると、液体の運動を正確に制御するこ
とができなかった。
回転構造物によって、液体運動の正確な制御が可能に
なる。従来の遠心による液体の調節は、液体の配置（容
量、その位置の半径、および液体の高さなど）、チャン
ネルの結合構造（チャンネルの半径を考慮することな
ど）、および回転速度によって主に調節される、放射状
の外側への流れに限られる。
例えば、遠心装置部分を冷却して、ローター全体に対
する温度調節を行なう。しかし、多くの化学的および生
物学的な方法では、最適な効率を得るために、正確に高
い温度に調節する必要がある。つまり、例えば、免疫ア
ッセイ法で用いられるような酵素反応は、しばしば、約
37℃が最適な温度である。インビトロの増幅反応（例え
ば、ポリメラーゼ連鎖反応）では、70℃から95℃の間で
周期的に変化させるなど、より高い温度が必要となる。
回転構造物は、温度調節、特に加熱に関して、独特の
困難さを示す。従来の選択肢としては、遠心ローターを
加熱器の中に置くこと、赤外線を照射すること、およ
び、温度調節プラットホームの間に装置をクランプで挟
むことなどがある。これらの方法は、それぞれに問題が
ある。加熱器には予測できないような温度勾配があるた
め、回転構造物の内部を厳密に温度調節することができ
ない。赤外線にも同様の問題があるが、クランプ法は、
装置全体も回転するのでないかぎり、加熱中に回転させ
ることを最初から考慮していない。これらの方法はすべ
て、回転構造物の中の温度を直接に測定できないという
問題をもっている。これらの理由とその他の理由によっ
て、向心運動による分離を、単一の遠心ローター内での
解析処理とを完全にまとめて行なうことができない。す
なわち、典型的には、先行技術では、分離と分析が別々
に行われる。
本発明は、特に、遠心ローターまたは本発明のマイク
ロシステムプラットホームのような回転構造物と、固定
された位置にある電源との間において電気的シグナルの
伝達を可能にすることによって、この問題に対する解決
を提供する。回転ローター上で適宜調節できるような電
気的装置には、温度制御装置、センサー、電気泳動装
置、集積回路、および機械的なバルブなどがある。ま
た、これらの構造物は、現行の技術で可能な化学処理よ
りも広い範囲の化学処理をディスク上で行なうことを可
能にする。
本発明は、以下のようにして、回転する遠心ローター
と定置された電源との間に電気的シグナルが伝達される
ように特化したローター軸を提供する。軸の構造は、図
１を参照すれば、もっともよく理解できる。電気を伝導
しないプレートの中に、複数の伝導性のある端子を埋め
込む。非電導プレートは、もっとも好ましくは、硬化プ
ラスチック、ゴム、および、電気を絶縁体および非電導
体など、絶縁性の電気を通さない物質からできている。
電導端子は、銅、アルミニウムなど、電気を伝導する金
属からできていて、好ましくは、ばねを利用して非定導
プレートの底から出てくる。機械的な軸は、非電導プレ
ートの電導端子をもつ面とは反対側の面に置かれてい
る。このプレートを軸皿と呼ぶことにする。電導端子の
数と同数の電導性ディスクを軸皿の上に重ねる。この電
導性プレートの電気的接触子は、各電導プレートが１個
の電導端子だけと電気的に接触するように配置されてい
る。本発明の目的にとって、“電気的に接触して”とい
う語は、既に説明したような遠心装置において効果的に
生じさせることのできる電圧（直流または交流）で、電
気的な接触子を通して生み出すことのできる電流を意味
するための用語である。各電導ディスクは、好ましく
は、非電導プレートを作るのに用いられた非電導物質と
同じ非電導物質のシートまたはディスクを散在させて、
互いに隔離する。軸皿からもっとも離れた位置にある最
後部のプレートは非電導層で、電導端子の先端がこのプ
レートの表面に出ているか、またはプレートから現れる
ように構成されている。底板、端子、スタックの中の各
電導素子からなる集合ユニットを単一のチャンネルと呼
ぶことにする。典型的には、１つのチャンネルを、共通
または基礎のチャンネルとして残しておく。
接触スタックは、一連の電導性ブラシが、接触スタッ
クの各電導性ディスクに接触できるようにしているシャ
ーシの中に保持されている。これらのブラシは、電気シ
グナルが一つのブラシから伝達されて、他のブラシから
伝導された電気シグナルとは別個に、接触プレート上に
１回接触するように配置されている。軸は、接触スタッ
クが自由に回転でき、下から押されると抵抗圧が生じる
ように、ばね上げするベアリングの集合の中に保持され
ている。この集合ユニットを電子軸（electronic spin
dle）と呼ぶことにする。
本発明の電気ローターの使用において、電気接触子を
もつ、本発明の遠心ローターまたはマイクロシステムプ
ラットホームディスクは、ローター上の電気接触子が、
電子軸の接触プレート上の電導端子と電気的に接触する
ような形式に、電子軸の接触プレート上の接触子ととも
に並べられている。電気シグナルは、もっとも重要なこ
とは、ローターが回転しているときに、電子軸を用い
て、電子軸のブラシからディスク上の接触子に伝達され
る。接触プレートとローターの間の接触は、ばね上げす
るベアリングの集合と電導端子によって生じる正方向の
圧力によって維持される。そして、電子ローターを通る
シグナルによって、ディスク上に定置された電気的装置
を監視したり、調節したりすることができる。好適な実
施形態において、ローターと軸は、軸上の電導端子とロ
ーター上の接触子とを確実に正しく接触させるために、
軸上のローターを正確な位置に配置する補完的な機械部
品をもつ。
好適な実施形態において、回転ディスク上に定置した
温度調節用構造物は、電子軸によって調節することが可
能である。本明細書で説明されているローターの中に設
けられた抵抗性のある発熱体は、電気的接触導線が、一
つのシグナルチャンネルを、電子軸の共通チャンネルに
電気的に接触させるような位置になるように作られてい
る。本明細書に記載されているサミスター体は、ディス
ク上の抵抗性発熱体に近接して配置し、サミスターが、
抵抗性発熱体の温度に比例して反応できるようにする。
発熱体の温度は、電子ローターを通してディスクにかか
る電圧と電流、およびディスクが回転する速度（対流式
冷却を促進する）の関数である。サミスター反応、およ
び本発明の電子軸を用いた、加熱電圧とディスク速度を
調節することによって、温度プロファイルを正確に監視
することができる。
別の好適な実施形態において、電子軸を用いて温度調
節することによって、回転ディスク上でポリメラーゼ連
鎖反応（“PCR"）を行なうことができる。この実施形態
において、反応混合液（Saikiら、1985、Science,_:_−
＿）を提供するためのPCRに必要な試薬とともに、回転
ディスク上の反応用チャンバーが具備されている。この
反応用チャンバーは、本明細書に記載されている加熱装
置とサミスターに近接したところにあり、サミスターか
らの出力が、反応混合液の温度に比例することができる
ようになっている。反応用チャンバーで、鋳型の増幅が
十分に可能な反復温度プロファイルを行なう。温度を変
化させることのできる速度と正確さが、PCR増幅がうま
くいくかを決定する要素であるため、本発明の電子軸を
用いて可能となる電圧と回転速度の調節を行なうことに
よって、回転プラットホームの上でPCRが可能になる。
さらに別の実施形態において、本発明の電子軸を用い
た温度調節によって回転プラットホーム上で、酵素を必
要とする別のアッセイ法（酵素結合免疫測定法“ELIS
A"）など）を行なって最適化することができる。当業者
によって行われているところでは、ELISA法は、抗体／
抗原を相互作用させてから、発色性または放射活性のあ
る基質を検出可能な産物に変換させる。検出は、検出産
物の性質に応じて、電気化学的な方法、または光学的な
方法によって行われる。抗体／抗原反応にも、酵素反応
にも、上記のように電子軸を用いた抵抗性発熱体／サミ
スター対を用いて、回転プラットホーム上で実現するこ
とのできる最適な温度（典型的には37℃）がある。
先行技術において既知の電気機械的バルブを、本発明
の電子軸を用いた、遠心ローターの回転プラットホーム
に組み込むこともできる。回転ディスク上の機械的、電
解質の、または温度調節用のバルブについては説明され
ている（例えば、共有および同時係属中の米国特許出願
第08/761,063号）。このようなバルブを適当に活用する
ことによって、回転プラットホーム上で、複雑な混合物
の分画を行なうことができる。好適な実施形態におい
て、ミルクや血液などの複雑な生物学的混合物に、成分
の分離をもたらすように遠心力をかけることができる。
電気機械的、電解質の、または温度調節用のバルブは、
例えば、沈降した層から分画した上清を取り出して、隣
接するチャンバーに移すために開くことができる。分画
された各部分を別々の貯蔵容器、またはローター上の別
の区画に分割するために用いられるバルブを適切に活性
化しながら、異なる回転速度で沈降を繰り返すことによ
って、サンプルの分画を行なうことができる。分画した
ところで、さらに、成分に、PCR、免疫アッセイ法、ま
たは電気泳動などの別の処理を行なうことも可能であ
る。
本発明の電子軸の別の応用法は、回転プラットホーム
上のセンサーを活性化することである。好適な実施形態
において、pHを検出するためのセンサーは、電子軸によ
って調節および監視される。
以下の実施例は、本明細書特定の好適な実施形態をさ
らに具体的に説明するためのものであり、制限的な性質
をもつものではない。
実施例１ 抗体測定用ディスク 本発明で提供されており、また、抗体アッセイ法を行
なうために特別に設計されたマイクロシステムプラット
ホームが、図１と２に図示されている。本発明のプラッ
トホームのディスクの実施形態は、機械加工したアクリ
ルと射出成形したポリカーボネートから作られている。
ディスク全体の大きさは、外径約6cm、および内径約0.7
5cmで、このディスクを回転装置の軸の上に載せた。デ
ィスクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでである。
抗体配列の部品は、次のとおりである。プラットホー
ムの表面から約0.75mmの深さをもち、側面の寸法が約0.
2cmから約2cmである注入口201をプラットホーム上に構
築し、約60μＬの容量が入るように設計した。この注入
口は、正方形の横断面の対角線の長さが約0.5mmで、注
入口201側の末端付近が円くなっている、８本の測定用
キャピラリー202の配列と液体によって接続した。ま
た、この測定用ャピラリー配列の長さは、全部で約20μ
Ｌの容量が充分に入るようになっていた。また、この注
入口は、横断面の直径が約0.02mmから約0.75mmで、注入
口201側の末端付近が円くなっている流出キャピラリー2
03とも液体によってつながるように構築した。流出キャ
ピラリーは、プラットホームの表面から約0.75mmの深さ
で、流出キャピラリー203の深さよりも深くなっている
流出チャンバー205と、液体によってつないだ。測定用
キャピラリー202は、プラットホームの表面から約0.63m
mの深さで、測定用キャピラリー202の深さよりも深くな
っている液体チャンバー204と、液体によってつない
だ。流出チャンバーと液体チャンバーのそれぞれは、21
1のように、約0.25mmの深さという寸法をもち、プラッ
トホーム上の液体運動によって排出される空気を換気す
る通気口または通気路ともつながっていた。約0.75mmの
深さのキャピラリー接合部212が、通気路中にあり、液
体が通気路に入るのを防止している。
注入口201は、回転中心から約2cm離れたプラットホー
ム上に配置した。測定用キャピラリー202は、注入口201
から約1cmのところまで延びていた。流出キャピラリー2
03の長さの限度は、測定用キャピラリー202の長さの限
度よりも、少なくとも20％は長い。液体チャンバー204
の位置は、回転中心から約3.2cm離れていて、このた
め、流出チャンバー205の位置は、回転軸から約5cm離れ
ていた。
流体チャンバー204は、注入口201から流出キャピラリ
ー203を通って流出チャンバー205に流れ込むオーバーフ
ローを含む液流を生じさせるのに充分な、０でない最初
の回転速度f1のときに、測定用キャピラリー202からの
液流を防ぐキャピラリー関門として作用した。このキャ
ピラリーの境界は、２回目の回転速度f2（f2＞f1）のと
きには克服されるように構築されていた。液体チャンバ
ー204は、約0.25mmの深さで、約0.5mmの直径をもってい
て、保持チャンバー207と接続していた。保持チャンバ
ー207は、プラットホームの表面から約0.75mmの深さ
で、キャピラリー206の深さよりも深くなっていた。液
体チャンバー204が一杯になると同時に、キャピラリー2
06を通て保持チャンバー207に流れ込む液流が生じる。
保持チャンバー207は、正方形の横断面の対角線の長さ
が約0.5mmで、読み取りチャンバーとつながっているキ
ャピラリー208によって液体出つながっており、また、
プラットホームの表面から約0.75mmの深さで、キャピラ
リー208の深さよりも深くなっている読み取りチャンバ
ー210ともつながっていた。一定の実施形態において、
捨てバルブ213をチャンネル209に示すように置いた。
図3Aから3Jに図示したように、このプラットホームを
使用するときには、不正確な容量（液量20−60μＬの範
囲）の液体を注入口201に入れる（図3A）。空気置換用
路を含むプラットホームの実施形態において、通気路21
1に運び込まれた液体は、接合部212で止まった。液体
は、測定用キャピラリー202と流出キャピラリー203にも
運び込まれた。回転速度が０のときには、液体は、測定
用キャピラリー202と流出キャピラリー203を通って流
れ、測定用キャピラリー202と液体チャンバー204の間の
接合部、および流出キャピラリー203と流出チャンバー2
05の間の接合部にあるキャピラリー接合部に到達した
（図3Bと3C）。測定用キャピラリー202は、注入口201と
液体チャンバー204のキャピラリー接合部との間にある
約20−60μＬの液体から、正確な容量が明らかになるよ
うに構築されていて、少なくとも、使用者によって注入
口201に入れられた液量になるように設計された。
使用者がサンプルを入れて、回転速度０の状態で測定
用キャピラリー202と流出キャピラリー203を一杯にした
後、175rpm以上の回転初速度f1で回転させた。この速度
は、0.6mmの深さの注入口201、断面が0.5mm×0.5mmの大
きさで、回転中心から2.2−3.8cmの長さの測定用キャピ
ラリー202、および、断面が0.5mm×0.5mmの大きさで、
中心から5.4cmの長さの流出キャピラリー203をもつ、こ
の微量液流装置にとって充分な速さであった。
回転中心から流出キャピラリー203の末端までの距離
の方が、測定用キャピラリー202の末端までの距離より
も長いため、液体は、流出キャピラリー203を通って流
出チャンバー205まで流れていった。測定用キャピラリ
ー202に入った液体以外の余分な液体が注入口20から流
出チャンバー205に出てゆくまで、プラットホームを回
転させた（図3D）。
360rpmという２回目の回転速度f2で、測定用キャピラ
リー202に含まれる正確な容量の液体が、液体チャンバ
ー204に運ばれた（図3Eと3H）。液体チャンバー204の中
に液体が動くことによって、キャピラリー206と保持チ
ャンバー207が一杯になった。
図２に示す209の位置でキャピラリー208と直線に並ん
だ捨てバルブ213を含む実施形態において、捨てバルブ
を開放すると、読み取りチャンバー210への液体の流れ
が生じる。この実施形態において、捨てバルブを取り除
くと、回転速度f2で、液流が生じた。本明細書で説明す
る抗生物質を並べたものを含み、209の位置に捨てバル
ブを含まない本発明のプラットホームにおいては、キャ
ピラリー208は、好ましくは、キャピラリー208と読み取
りチャンバー210が結合するところにあるキャピラリー
接合部209に液体が到達するまで、保持チャンバー207が
一杯になるにつれて一杯になった。このような実施形態
においては、キャピラリー接合部は、深さ約0.75mmであ
った。約520rpmという３回目の回転速度f3では、保持チ
ャンバー207に入っていた液体が、読み取りチャンバー2
10の中に運ばれた（図3Iと図3J）。
本発明の微量液流プラットホームのこの実施形態は、
ベータ−ラクタム系の抗生物質を検出するための上記の
カルボキシペプチダーゼ阻害アッセイ法を使用するため
に設計されたものである。発色体産生の程度を読み取り
チャンバーで検出し、抗生物質を入れないで調べたサン
プルと比較することによって、サンプル中の抗生物質の
存在量と関連させた。試験サンプル中の抗生物質の量
は、本発明のプラットホームを用いて測定した。
実施例２ 二段階測定ディスク：代替的実施形態 代替的態において、本発明の二段階測定ディスクを図
４および図５に示したように提供した。本発明のプラッ
トホームディスクの実施形態は、機械加工したアクリル
から作製した。ディスク全体の大きさは、外径約6cm、
および内径約0.75cmで、このディスクを回転装置の軸の
上に載せた。ディスクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmま
でであった。薬品との反応に用いられる液量は約20μＬ
であった。
この二段階測定法の構成部分は、次のように準備され
た。プラットホームの表面から約0.75mmの深さをもち、
側面の寸法が約0.2cmから約2cmの注入口301をプラット
ホーム上に構築し、約60μＬの容量が入るように設計し
た。この注入口は、正方形の横断面の対角線の長さが約
0.5mm、深さが0.5mmで、注入口301側の末端付近が円く
なっている複数の注入キャピラリー302と液体によって
接続されていた。また、この注入キャピラリー配列の長
さは、全部で約20μＬの容量が充分に入るようになって
いた。注入キャピラリー302は、プラットホームの表面
から約0.6mmの深さで、注入キャピラリー302の深さより
も深くなっている液体チャンバー303と液体によってつ
ながれていた。本発明のこの局面の液体チャンバーは、
それぞれ、311のように、プラットホーム上の液体運動
によって排出される空気を換気できる通気口および通気
路ともつながっていた。約0.75mmの深さのキャピラリー
接合部312が通気路中にあり、液体が通気路に入るのを
防止している。
液体チャンバー303は、横断面の直径が約0.02mmから
約0.75mmで、液体チャンバー304側の末端付近が円くな
っている流出キャピラリー304とも液体によってつなが
るように構築されていた。流出キャピラリーは、プラッ
トホームの表面から約0.75mmの深さで、流出キャピラリ
ー304の深さよりも深くなっている流出チャンバー306
と、液体によってつながれていた。
注入口301は、プラットホーム上の回転中心から約1cm
離れたところに配置した。注入キャピラリー302は、注
入口301から約2cmのところまで延びていた。第１液体チ
ャンバー303の位置は、回転中心から約3cmのところにあ
った。
第１流体チャンバー303は、回転速度０のときに注入
キャピラリー302から液体が流れ込むのを防ぐキャピラ
リー関門として作用した。液体が、注入口301から注入
キャピラリー302を通って、第１液体チャンバー303の中
に入る動きは、初回の０でない回転速度f1で完成した。
第１液体チャンバー303の中に液体が排出されると、同
時に、第１液体チャンバー303と液体によってつながっ
ていて、中心からの距離が第１液体チャンバーからもっ
とも遠いところにあるチャンネル305を液体で一杯にな
った。チャンネル305は、第２チャンバー307と液体によ
ってつながっており、チャンネル305とチャンバー307の
間にキャピラリー境界を作っていた。このキャピラリー
境界は、２回目の回転速度f2（f2＞f1）のときには打ち
破られるように構築されていた。第１液体チャンバー30
3は、約0.25mmの深さと断面が約0.5mmの直径をもった、
約1cmから5cmの長さで、流出チャンバー306に接続して
いる流出キャピラリー304に、液体によってつながって
いた。流出チャンバー306は、表面からの深さが流出キ
ャピラリー304の深さと同じあるため、流出キャピラリ
ー304と流出チャンバー306の間には境界は存在しなかっ
た。流出キャピラリー304は、注入口301からの距離がチ
ャンネル305ほどは離れていない位置にある第１液体チ
ャンバー303の中に配置されていて、それによって、流
出キャピラリー304の位置とそこからもっとも離れた該
第１液体チャンバーの位置との間で、第１液体チャンバ
ー内の容量が明確になる。
第２液体チャンバー307は、さらに、チャンネル308に
よって、小さなポケット、すなわちキャピラリー接合部
309と、液体によって接続されていた。チャンネル308
は、約0.25mmの断面の直径をもち、約0.2cmから20cmの
長さであり、プラットホームの表面から約0.75mmの深さ
で、キャピラリー308の深さよりも深くなっている第３
液体チャンバ310に、液体によってつながっていた。約
0.25mmの深さをもつ空気再循環チャンネル311は、液体
の動きによって排出される空気のチャンネルを提供し、
一方、約0.75mmの深さのキャピラリー接合部312は、液
体が通気路に侵入するのを防いでいた。装置のいくつか
の実施形態において、捨てバルブ313が、図５に示すよ
うに、チャンネル309に置かれていた。一定の実施形態
において、バルブ314が、チャンネル305の中に置かれ
て、第１液体チャンバー303から第２液体チャンバー307
に液体が移動するのを調節していた。
図6Aから図6Jに図示したように、このプラットホーム
を使用するときには、不正確な容量（液量１−150μＬ
の範囲）の液体を注入口301に入れた（図6A）。流体
は、注入キャピラリー302の中に流れ込み、注入キャピ
ラリー302と第１液体チャンバー303の間にある接合部で
止まった（図6Bと図6C）。40rpmという初回の回転速度f
1では、液体は、注入キャピラリーＢを通って、第１液
体チャンバー303の中に流れ込んだ（図6Dと図6E）。こ
の液体は、さらに、キャピラリーチャンネル305に入
り、第２液体チャンバー307とのキャピラリー接合部で
止まった。回転し続けると、液体は、第１液体チャンバ
ー303を満たし続け、流出チャンバー304が一杯になり
（図6F）、第１液体チャンバー303の液体の高さが流出
キャピラリー304の位置よりも低くなるまで、過剰な液
体が流出チャンバー306に流入した（図6G）。
280rpmという２回目の回転速度f2では、チャンネル30
5と第２液体チャンバー307の間のキャピラリー接合部が
打ち破られて、第１チャンバー303に残っていた液体
が、第２液体チャンバー307に流れ込んだ（図6Hと図6
I）。
代替的な実施形態において、捨てバルブ314が、チャ
ンネル305と第２液体チャンバー308の接合部に置かれて
いて、ある実施形態において、捨てバルブ314が、チャ
ンネル305の中に置かれて、捨てバルブを開放すると、
液体はチャンネルを流れて、第２液体チャンバー308の
中へ流れ込んだ。このような実施形態において、回転速
度f1またはf2で液流を起こすことができる。
図５に示す309の位置でキャピラリー308と直線に並ん
だ捨てバルブ213を含む実施形態において、捨てバルブ
を開放すると、第３液体チャンバー310への液体の流れ
が生じる。この実施形態において、捨てバルブを取り除
くと、回転速度f2で液流が起こった。
本明細書に記載された二段階測定用配列を含み、310
の位置に捨てバルブを含まない本発明のプラットホーム
の実施形態においては、キャピラリー309は、第２チャ
ンバー308が一杯になるにつれて一杯になり、液体は、
キャピラリー308と第３液体チャンバー310の間の接合部
にあるキャピラリー接合部309にまで到達したが、この
ような実施形態においては、キャピラリー接合部の深さ
は約0.75mmであった。約 rpmという３回目の回転速度f
3では、第２チャンバー308に入っていた液体は、第３液
体チャンバー310の中に運び込まれた（図6Hから6K）。
実施例３ 血液分離アレイ 本発明によって提供され、哺乳動物の血液細胞と成分
を分離するために特別に設計されたマイクロシステムプ
ラットホームを図７から図９に図示する。
血液分離アレイの構成を図８で詳細に示す。図７と図
８を比較すれば、曲線で描かれた、プラットホーム11の
中心が、図８の上になり、プラットホームの縁または側
面が図８の下になることが解る。本発明のプラットホー
ムディスク上の血液分離アレイは、一定の特定の方向に
回転させることが好ましいが、どちらの方向に回転させ
てもよい。本発明のプラットホームのディスク実施形態
は、機械加工したアクリルから作られていた。ディスク
全体の大きさは、外径約6cm、および内径約0.75cmで、
このディスクは、回転装置の軸の上に載せられている。
ディスクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでであった。
薬品との反応に用いられる液量は約15μＬであった。
血液分離アレイの構成部分は、次のとおりである。プ
ラットホームの表面から約0.5mmの深さをもち、側面の
寸法が約0.5cmの注入口401をプラットホーム上に構築
し、約20μＬの容量が入るように設計した。この注入口
は、断面の直径が約0.5mmで、0.5mmの深さをもつ注入キ
ャピラリーと液体によってつながっていたが、この注入
キャピラリーの長さは、全部で約20μＬの容量が充分に
入る長さであった。注入キャピラリー402は、断片の直
径が約1.25mm、深さが約0.75mm、および全部で約15μＬ
の容量を入れるのに充分な長さをもつ分離カラム403
と、液体によってつながっていた。この分離カラムは、
また、通路411により、流出チャンバー404と、液体によ
ってつながっていた。通路411は、断面の直径が約1mm
で、深さが約0.5mm以上、および長さが2mmであった。流
出チャンバー404は、深さが約0.5mmである。
小さなキャピラリー出口406も、分離チャンバー403に
液体によって接続しており、断面の直径が約0.125mm、
深さが約0.125mm、および長さが0.75mmであった。この
キャピラリーは、分離カラム403への挿入点よりも回転
軸に近いところで、半径の方向を横切るように配置され
ていた。この小さなキャピラリー406は、チャンバー405
から液体を移動させるために半径の方向に延びているキ
ャピラリー408に、液体によって接続しているキャピラ
リー接合部位407のところで終わっていた。捨てバルブ4
13が、キャピラリー接合部407とのつなぎ目のキャピラ
リー406のところに置かれている。キャピラリー408は、
断面の直径が約0.25mm、深さが約0.25mm、および長さが
3.5mmであった。このキャピラリーは、キャピラリー接
合部407とデカントチャンバー405の間を半径の外側方向
に配置されていた。通路411は、分離カラム403上にあ
り、小キャピラリー406の挿入点よりも、かなり回転軸
に近い位置になるように置かれていた。
約0.25mmの深さの排気チャンネル409によって、プラ
ットホーム上の液体運動によって排出される空気が換気
できるようになっていた。約0.75mmの深さのキャピラリ
ー接合部410が通気路中にあり、液体が通気路に入るの
を防止していた。
図9Aから図9Hに図示したように、このプラットホーム
を使用するときには、不正確な容量（約25μＬ）の血液
を注入口401に入れた（図9A）。血液は、毛細作用によ
って、注入キャピラリー402の中に流れ込み、注入キャ
ピラリー402と分離カラム403の間にあるキャピラリー接
合部で止まった（図9Bと図9C）。
150rpmという初回の回転速度f1で、血液が、注入キャ
ピラリー402から分離カラム403の中に流れ込んだ（図9
D）。血液は、通路411の位置に血液が到達するまで分離
カラム403を満たし続けるが、そこに到達したら、過剰
な血液は通路411を通って、流出チャンバー404に流れ込
んだ（図4Eと図4F）。都合の良いことに、小通路406
は、血液が、分離カラムの小通路403への挿入点を通過
するときに、チャンネルに入り込まないような大きさに
なっていた。
図9Fに示すように、最初の０でない回転速度f1で充分
な時間回転させた後、余分な血液は、流出チャンバー40
4の中に流れ込み、分離カラム403は、通路411の位置ま
で血液で一杯になった。1300rpmという２回目の回転速
度f2では、血液成分が、赤血球細胞、白血球細胞（すな
わち、“軟膜”）、および血漿画分に分離された（図9
G）。小キャピラリー406が好都合な寸法になっているた
め、血漿画分の液流が、キャピラリー接合部407で止ま
っているキャピラリー406を通ることができた。デカン
トチャンバー405に流れ込む血漿の液流は、約1420rpmと
いう３回目の回転速度f3で回転させることによって、キ
ャピラリー関門を打破した液流によって生じた（図9
H）。
実施例４ 血液分離アレイ：代替的実施形態 代替的実施形態において、本発明の血液分離ディスク
は、図10および図11に示すように提供される。実施例１
と同じように、図10では、ディスク11上の一つの血液分
離アレイ15を示しているが、このようなアレイを複数、
マイクロシステムプラットホームの上に、より好ましく
は、複数の使用または複数のアッセイ用のプラットホー
ムを提供するための本発明のディスクの上に適宜配置す
ることができると解すべきである。本発明のプラットホ
ームのディスクの実施形態は、機械加工したアクリルか
ら作られていた。ディスク全体の大きさは、外径約6c
m、および内径約0.75cmで、このディスクを、回転装置
の軸の上に載せる。ディスクの厚さは、約0.9mmから約
1.5mmまでであった。薬品との反応に用いられる液量は
約25μＬであった。
血液分離アレイの構成部分は、次のとおりである。プ
ラットホームの表面から約0.75mmの深さをもち、側面の
寸法が約0.5cmの注入口501をプラットホーム上に構築
し、約20μＬの容量が入るように設計した。この注入口
は、第１測定用キャピラリー502の列、および第２測定
用キャピラリー503の列と、液体によってつながってい
た。これらの各キャピラリーの断面の直径は約0.5mmで
ある。測定用キャピラリー503の長さは、第１測定用キ
ャピラリー502の長さよりも長くなっている。第１測定
用キャピラリーアレイ502は、プラットホームの表面か
ら約0.75mmの深さで、アレイとバラストチャンバーの間
でキャピラリー接合部を形成している第１測定用キャピ
ラリーアレイ502の深さよりも深いバラストチャンバー5
07に、液体によってつながっている。第２キャピラリー
アレイ503は、キャピラリー接合部506と、流体結合して
いる。
注入口は、また、約0.5mmの直径をもち、注入口501側
の末端付近が円くなっている流出キャピラリー504と液
体によってつながるように構築されている。流出キャピ
ラリーは、プラットホームの表面から約0.75mmの深さ
で、流出キャピラリー504の深さよりも深い流出チャン
バー505と液体によってつながっている。流出チャンバ
ーと液体チャンバーのそれぞれは、516のように、プラ
ットホーム上の液体の動きによって排出される空気を換
気させる通気口または通気路ともつながっている。約0.
75mmの深さのキャピラリー接合部516が通気路中にあっ
て、液体が通気路に入るのを防止している。
注入口501は、回転中心から約1cmから20cmのプラット
ホーム上に配置した。測定用キャピラリーアレイ502
は、注入口501から約0.6cmのところまで延びていた。測
定用キャピラリーアレイ503は、注入口501から約1.9cm
のところまで延びていた。測定用キャピラリーアレイ50
3の長さの限度は、測定用キャピラリー502よりも約20％
長く、流出キャピラリー504の長さの限度は、第１測定
用キャピラリーアレイ502、または第２測定用キャピラ
リーアレイ503の長さの限度よりも、少なくとも約20％
長い長さである。バラストチャンバー507の位置は、回
転中心から約2.8cmのところにあり、キャピラリー接合
部506の位置は、回転中心から約3.8cmのところにあり、
また、したがって、流出チャンバー505の位置は、回転
軸から約5cmのところにある。
バラストチャンバー507は、注入口501から流出キャピ
ラリー504を通って流出チャンバー505に流れ込む余分な
血液のオーバーフローを含む液流を生じさせるのに充分
な、０でない最初の回転速度f1のときに、測定用キャピ
ラリーアレイ502からの液流を防ぐキャピラリー関門と
して作用する。キャピラリー接合部506は、注入口501か
ら流出キャピラリー504を通って流出チャンバー505に流
れ込む余分な血液のオーバーフローを含む液流を生じさ
せるのに充分な、０でない最初の回転速度f1のときに、
測定用キャピラリーアレイ503からの液流を防ぐキャピ
ラリー関門である。これらのキャピラリーの境界線は、
２回目の回転速度f2（f2＞f1）のときには打ち破られる
ように構築されている。
バラストチャンバー507は、深さ約0.25mm、直径約0.6
5mmで約5cmの長さで、キャピラリー接合部511に接続し
ているキャピラリー510と液体によって接続している。
捨てバルブ518が、キャピラリー接合部511と結合してい
るところで、バラストチャンバー507の出口に置かれて
いる。あるいは、キャピラリー510が、液体によって、
捨てバルブ515とつながっている。当該実施形態におい
て、捨てバルブを取り除くと、回転速度f2で液流が生じ
る。捨てバルブ515またはキャピラリー接合部分511は、
さらに、液体によって、深さ約0.25mm、断面の直径約0.
25mmで、約3cmの長さのチャンネル512につながってい
る。チャンネル512は、回転軸からもっとも遠いところ
で、分離チャンバー509と、流体的につながっている。
第２測定用キャピラリーアレイ503は、液体によっ
て、キャピラリー接合部506とつながっていて、回転速
度がf2＞f1になると打ち破られる。キャピラリー接合部
506は、さらに、液体によって、チャンネル508とつなが
っていて、さらに、分離用チャンバー509と液体によっ
てつながっている。チャンネル508は、約0.25mmの深さ
で、断面の直径が約0.25mmである。分離用チャンバー50
9は、深さが約0.75mm、断面の直径が約5mmで、回転中心
から約40cmの位置に置かれている。
分離用チャンバー509は、このチャンバーのもっとも
軸側の限界に近いところで、液体によって、流入チャン
ネル517とつながっている。流入チャンネル517は、深さ
が約0.25mm、断面の直径が約2.5mmで、約4.3cmから約5c
mの長さである。流入チャンネル517は、液体によって、
流入チャンネル514とつながっていて、深さ約0.75mm、
断面の直径約5mmで、回転中心から約50cmから約80cmの
ところに置かれている。
図12Aから図12Jに図示したように、このプラットホー
ムを使用するときには、不正確な容量（約25μＬの液
体）の血液を注入口501に入れる（図12A）。血液は、測
定用キャピラリーアレイ502と503のそれぞれの中に流れ
込み、測定用キャピラリーアレイ502とバラストチャン
バー507の間にあるキャピラリー接合部、および測定用
キャピラリーアレイ503とキャピラリー接合部506の間で
止まる（図12Bと図12C）。また、血液は、流出キャピラ
リー504に流れ込み、これを満たして、流出チャンバー5
05とのキャピラリー接合部で止まる。
45rpmという初回の回転速度f1で、血液は、注入口501
から流出キャピラリー504を通って、流出チャンバー505
の中に流れ込む（図12Dと図12E）。70rpmという２回目
の回転速度f2では、第１測定用キャピラリーアレイ502
とバラストチャンバー508の間のキャピラリー接合部が
打ち破られて、第１測定用キャピラリーアレイ502から
の血液がバラストチャンバー508を満たす（図12F）。同
様に、２回目の回転速度f2で、キャピラリー接合部506
が打ち破られて、第２測定用キャピラリーアレイ503か
らの血液が、分離用チャンバー509に入ってくる（図12
F）。都合のよいことに、第２測定用キャピラリーアレ
イ503中の血液容量は、流入チャンネル517が差し込まれ
ている高さにまで、分離用チャンバー509を満たすには
不十分である。
1300rpmという３回目の回転速度f3で回転させると、
分離用チャンバー509の中の血液成分が、赤血球細胞、
白血球細胞（すなわち、“軟膜”）、および血漿画分に
分離される（図12Gと図12H）。プラットホーム上の位置
によって、バラストチャンバーの中で血液成分の分離は
行われず、３回目の回転速度f3では、キャピラリー接合
部511も、捨てバルブ515も打ち破られることはない。都
合のよいことに、分離された血漿は、デカントキャピラ
リー517までは届かない。
捨てバルブ517を開放するか、または、rpmという４回
目の回転速度f4で回転させると、バラストチャンバー50
7から、チャンネル512を通って、分離用チャンバー509
の“底”、すなわち、分離用チャンバーのもっとも軸か
ら遠いところへの血液の流れが生じる（図12I）。この
結果、流入チャンネル517の挿入点と同じ位置まで、分
離用チャンバーが一杯になる（図12J）。血漿は、流入
チャンネル517を通って、デカントチャンバー514に流れ
込んで、バラストチャンバー507に含まれている血液と
同量になる。流入チャンネル517は、好都合にも、未分
画の血液、または全血中0.1−１％以上の血液細胞が混
入している血漿の通過が遅くなるような大きさをもって
いる。
実施例５ 混合用アレイ 本発明によって提供され、等量の異なった液体サンプ
ルを混合するために特別に設計されたマイクロシステム
プラットホームを図13に図示する。この図には、ディス
ク11上の一つの測定用アレイ15の配置が示されている。
すなわち、このようなアレイを複数、マイクロシステム
プラットホームの上に、より好ましくは、複数の使用ま
たは複数のアッセイ用のプラットホームを提供するため
の本発明のディスクの上に適宜配置することができる。
混合用アレイの構成部分をさらに詳細に図14に示す。
本発明のプラットホームのディスク実施形態は、機械加
工したアクリルから作られていた。ディスク全体の大き
さは、外径約6cm、および内径約0.75cmで、このディス
クは、回転装置の軸の上に載せられている。ディスクの
厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでであった。作業液量は
約50μＬであった。
混合用アレイの構成部分は、次のとおりである。プラ
ットホームの表面から約0.5mmの深さをもち、側面の寸
法が約1cmから約5cmである注入口601をプラットホーム
上に構築し、約５−50μＬの容量が入るように設計し
た。各注入口は、正方形の横断面の対角線の長さが約0.
5mmで、注入口601側の末端付近が円くなっている一対の
測定用キャピラリー602の一方と、液体によって接続さ
れていた。また、各測定用キャピラリー配列の長さは、
全部で約25μＬの容量が充分に入るようになっていた。
測定用キャピラリー602は、プラットホームの表面から
約0.25mmの深さで、測定用キャピラリー602の深さより
も深くなっている曲ったキャピラリー関門603と液体に
よってつながっていた。キャピラリー関門603と、混合
用アレイ中のその他の液体成分も、約0.25mmの深さをも
ち、プラットホーム上を液体が動くことによって排出さ
れる空気を換気させる通気路608によって接続されてい
た。さらに、約0.75mmの深さのキャピラリー接合部609
は、通気路中にあり、液体が通気路に逆流するのを防止
していた。
キャピラリー関門603は、狭いキャピラリーチャンネ
ル604によって、チャンバー610に液体によってつながっ
ている混合チャンバー605と、液体によって接続してい
た。チャンバー610は、さらに、混合液体受け入れ用チ
ャンバー606と、液体によってつながっていた。あるい
は、キャピラリー604は、捨てバルブ612を含む。キャピ
ラリーチャンネル604は、深さ約0.25mm、断面の直径約
0.25mm、また約0.2cmの長さであった。混合チャンバー6
05は、深さ約0.75mm、断面の直径約2mmで、回転中心か
ら約4cmのところに置かれていた。キャピラリーチャン
ネル610は、深さ約0.25mm、断面の直径約0.25mm、また
約0.2cmから約30cmの長さであった。混合用チャンバー6
05は、キャピラリーチャンネル604の挿入点とキャピラ
リーチャンネル610の挿入点とが、混合用チャンバーの
反対の端に並置されるように構築されていた。その結
果、キャピラリーチャンネル604を通って流れる液体
は、混合用チャンバー605の反対側の壁に当てられ、そ
の後、キャピラリーチャンネル610を通って進むことが
できる。この結果、第１および第２の測定チャンネルか
らの液体がはっきりと分かるような混合を起こさずに合
流することによって生じた、キャピラリーチャンネル60
4中の層流となった混合液流の中に乱れが生じる。混合
用チャンバー605の構造によって生じる乱れは、層流を
壊し、キャピラリーチャンネル610を通って、液流が続
いて混合液流入チャンバー606の中に流れ込む前に、混
合チャンバーの中で混合を起こすのに十分であった。混
合液流入チャンバー606は、深さ約0.75mm、断面の直径
が約5mmで、回転中心から約1cmから約30cmのところに置
かれていた。
図15Aから図15dに図示したように、このプラットホー
ムを使用するときには、混合すべき各流体を等量（液量
１−150μＬの範囲）、注入口601に入れた（図15A）。
液体は、測定用キャピラリーアレイ602のそれぞれの中
に流れ込み、キャピラリー関門603で止まる。
90rpmの初回の回転速度f1では、各キャピラリーアレ
イからの液体は、キャピラリー関門603の中に流れ込
み、それを満たした（図15B）。捨てバルブ612を含む実
施形態において、このバルブが、チャンネル604に液体
が流れ込むのを防止した。捨てバルブ612を開放する
か、初回回転速度f1で回転させると、液流が、キャピラ
リー接合部603から、チャンネル604を通って、混合用チ
ャンバー605の中に進んでいった（図15C）。主に層流に
なっている、キャピラリー関門603またはチャンネル604
を通る液流とは対照的に、混合用チャンバー605の中で
は液流が乱れ、そして、主に、混合チャンバー615の中
で混合が起きる。液流は、チャンネル610を通って進
み、混合溶液は、混合液流入チャンバー606の中に排出
された（図15D）。
実施例６ 混合用アレイ：第一別法 本発明によって提供され、等量の（図17から18）、ま
たは非等量の（図19から図21）異なった液体サンプルを
混合するために特別に設計されたマイクロシステムプラ
ットホームのさらに別の実施形態。これらの図では、デ
ィスク11上の一つの測定用アレイ17の配置が示されてい
る。すなわち、このようなアレイを複数、マイクロシス
テムプラットホームの上に、より好ましくは、複数の使
用または複数のアッセイ用のプラットホームを提供する
ための本発明のディスクの上に適宜配置することができ
る。
混合用アレイの構成部分をさらに詳細に図17および20
に示す。本発明のプラットホームのディスク実施形態
は、機械加工したアクリルから作られている。ディスク
全体の大きさは、外径約6cm、および内径約0.75cmで、
このディスクは、回転装置の軸の上に載せられている。
ディスクの厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでであった。
作業液量は、各液体の貯蔵容器ごとに約40μＬである。
混合用アレイの構成部分は、次のとおりである。等量
液の混合は、図17に図示されており、非等量液について
は、図20に図示されている。（構成部分は、図17の番号
を用いて確認でき、同等の構造物が図20に示されてい
て、括弧の中に示されている）。それぞれが、混合しよ
うとする液体の組合わせの一方を含む液体貯蔵容器651
と652（701と702）が、プラットホーム上に構築されて
いて、プラットホームの表面から約0.75mmの深さをも
ち、側面の寸法が約1cmであり、この液体貯蔵容器651と
652は、等量の液体（約50μＬ）が入るように設計され
ている；（非等量の液体貯蔵容器701は、約45μが入る
ように設計されていて、液体貯蔵容器702は、約５μが
入るように設計されていて、液体貯蔵容器702の容量
は、液体貯蔵容器701の容量よりも少ない。）特に、ま
た、さらに、液体貯蔵容器中の液体の粘度が異なり、混
合することによって、中間的な粘度の混合液を作ること
ができる。各液体貯蔵容器は、キャピラリーチャンネル
653および654（703および704）によって、キャピラリー
接合部655（705）に、液体によって接続している。各キ
ャピラリーチャンネルは、約0.5mmの深さで、断面の直
径が約0.5mmで、約5cmの長さである。キャピラリー接合
部655（705）は、プラットホームの表面から約0.75mmの
深さで、キャピラリー652および653（703および704）の
深さよりも深くなっている。あるいは、キャピラリー65
2および653（703および704）は、捨てバルブ662（712）
を含む。この捨てバルブの使用は、キャピラリー接合部
655（705）に加えて、またはその代わりに用いることが
できる。
混合用アレイの液体成分は、約0.25mmの深さをもつ、
プラットホーム上を液体が動くことによって排出される
空気を換気させる通気路660（710）とも接続している。
さらに、約0.75mmの深さのキャピラリー接合部661（71
1）は、通気路中にあり、液体が通気路に逆流するのを
防止している。
キャピラリー接合部655（705）は、狭いキャピラリー
チャンネル656（706）によって、チャンバー658（708）
に液体によってつながっている混合用チャンバー657（7
07）と、液体によって接続していた。チャンバー658（7
08）は、さらに、混合液体受け入れ用チャンバー659（7
09）に接続している。あるいは、キャピラリー656（70
6）は、捨てバルブ662（712）を含む。キャピラリーチ
ャンネル656（706）は、深さ約0.25mm、断面の直径約0.
5mm以上、また約0.2cmから約30cmの長さである。混合チ
ャンバー657（707）は、深さ約0.25mm、断面の直径約0.
75mm以上で、回転中心から約0.2cmから約30cmのところ
に置かれている。キャピラリーチャンネル658（708）
は、深さ約0.5mm、断面の直径約5mm、また約0.2cmから
約30cmの長さである。キャピラリーチャンネル656（70
6）とキャピラリーチャンネル658（708）は、上記実施
例５で説明したように、混合用チャンバーとの接続によ
って相殺することができ、または、混合用チャンバーの
中のどこか適当な位置に置くことができる。そして、コ
リオリの力によって混合を促進することができる。
キャピラリーチャンネル658（708）は、液体によっ
て、混合液流入チャンバー659（709）とつながってい
る。混合液流入チャンバー659（709）は、深さ0.75mm、
断面の直径が約5mm以上で、回転中心から約1cmから約30
cmのところに置かれている。
等量を混ぜるときには、図18Eから図18Eに図示したよ
うに、また、非等量を混ぜるときには、図21Aから図21E
に図示したように、このプラットホームを使用するとき
には、混合すべき各液体の容量を、液体貯蔵容器651と6
52（701と702）に入れる（図18Aと図21A）。液体は、キ
ャピラリー653および654（703および704）のそれぞれの
中に流れ込み、キャピラリー関門655（705）で止まる。
あるいは、混合すべき液体を既に液体貯蔵容器651と652
（701と702）の中に入れてある本発明のプラットホーム
が提供される。これらの実施形態において、使用前に、
貯蔵容器から液体が蒸発、湿潤、または、漏出すること
を防ぐために、キャピラリー653および654（703および7
04）の中に捨てバルブ712を具備することが好ましい。
100rpmの初回の回転速度f1では、各キャピラリーから
の液体が、キャピラリー接合部655（705）を通り、混合
用チャンバー657（707）を通って流れる（図18Bと図18
C、および図21Bと図21C）。捨てバルブ712を含む実施形
態において、このバルブが、チャンネル653および654
（703および704）に液体が流れ込むのを防止する。捨て
バルブ712を開放すると、液流が、キャピラリー接合部6
55（705）から、チャンネル656（706）を通って、混合
用チャンバー707の中に進んでいく（図18Cと図21C）。
主に層流になっている、キャピラリー関門655（705）ま
たはチャンネル656（706）を通る液流とは対照的に、混
合用チャンバー657（707）の中では液流が乱れ、そのた
めに、主に、混合チャンバー657（707）の中で混合が起
きる。液流は、チャンネル658（708）を通って進み、混
合溶液が、混合液流入チャンバー659（709）の中に排出
される（図18Dと図18E、および図21Dと図21E）。
実施例７ 混合用アレイ：第二別法 本発明によって提供され、異なった量の液体サンプル
を混合して、２種類の液体が異なっていて、一つの分子
種の濃度勾配を作るように特別に設計されたマイクロシ
ステムプラットホームのさらに別の実施形態で、この実
施形態は、図22に図示されている。この図では、ディス
ク11上の一つの測定用アレイ18の配置が示されている。
すなわち、このようなアレイを複数、マイクロシステム
プラットホームの上に、より好ましくは、複数の使用ま
たは複数のアッセイ用のプラットホームを提供するため
の本発明のディスクの上に適宜配置することができる。
混合用アレイの構成部分をさらに詳細に図23に示す。
本発明のプラットホームのディスク実施形態は、機械加
工したアクリルから作られている。ディスク全体の大き
さは、外径約6cm、および内径約0.75cmで、このディス
クは、回転装置の軸の上に載せられている。ディスクの
厚さは、約0.9mmから約1.5mmまでであった。作業液量
は、各液体の貯蔵容器ごとに約40μＬである。
混合用アレイの構成部分は、次のとおりである。それ
ぞれに、混合しようとする液体の組み合せの一方を入れ
た流体貯蔵容器801と802は、プラットホーム上に構築さ
れており、プラットホームの表面から約0.75mmの深さを
もち、側面の寸法が約1cmであり、また、この液体貯蔵
容器801は、約40μＬの容量が入るように設計されてい
る、また、流体貯蔵容器802は、約40μＬの容量が入る
ように設計されているが、液体貯蔵容器802の容量は、
液体貯蔵容器801の容量とは異なる。特に、および、さ
らに、液体貯蔵容器801および802は、（貯蔵容器の中の
各ポイントにおける液体の断面積に関係する）圧力“ヘ
ッド”の変化によって、特定の回転速度における貯蔵容
器間で、２つの貯蔵容器から流出する液体の速度が異な
るような形になっている。こうして、一つの貯蔵容器か
らの液体の、混合液中での割合は、回転の最後に貯蔵容
器からの液体が完全に混合されると、回転の最初には最
大で、最後には最小になって勾配が形成される。勾配
は、左の貯蔵容器の溶液の約40％と右の貯蔵容器の溶液
の60％から始まり、最後には、割合が逆転する。また、
このほかの混合用アレイの等分化構造が、この勾配を保
存する方法を提供するはずである。
各流体貯蔵容器は、キャピラリーチャンネル803およ
び804によって、キャピラリー接合部805に、液体によっ
て接続している。各キャピラリーチャンネルは、深さ約
0.5mm、断面の直径が約0.5mmで、約5cmの長さである。
キャピラリー接合部805は、プラットホームの表面から
約0.75mmの深さで、キャピラリー803および804の深さよ
りも深くなっている。あるいは、キャピラリー803およ
び804は、捨てバルブ812を含む。この捨てバルブの使用
は、キャピラリー接合部805に加えて、またはその代わ
りに用いることができる。
混合用アレイの液体成分は、約0.25mmの深さをもち、
プラットホーム上を液体が動くことによって排出される
空気を換気させる通気路810とも接続している。さら
に、約0.75mmの深さのキャピラリー接合部811が通気路
中にあって、液体が通気路に逆流するのを防止してい
る。
キャピラリー接合部805は、狭いキャピラリーチャン
ネル806によって、混合用チャンバー807に液体によって
つながっていて、この混合用チャンバー807は、液体に
よってチャンネル808に接続しており、さらに、混合液
体流入チャンバー809に接続している。あるいは、キャ
ピラリー806は、捨てバルブ812を含む。キャピラリーチ
ャンネル806は、深さ約0.5mm、断面の直径約0.5mm以
上、また約0.2cmから約30cmの長さである。混合用チャ
ンバー807は、深さ約0.75mm、断面の直径約0.75mm以上
で、回転中心から約0.2cmから約30cmのところに置かれ
ている。キャピラリーチャンネル808は、深さ約0.5mm、
断面の直径約5mm、また約0.2cmから約30cmの長さであ
る。キャピラリーチャンネル806とキャピラリーチャン
ネル808は、上記実施例５で説明したように、混合用チ
ャンバーとの接続によって相殺することができ、また
は、混合用チャンバーの中のどこか適当な位置に置くこ
とができる。そして、コリオリの力によって混合を促進
することができる。
キャピラリーチャンネル808は、液体によって、混合
液流入チャンバー809とつながっている。混合液流入チ
ャンバー809は、深さ約0.75mm、断面の直径が約5mm以上
で、回転中心から約1cmから約30cmのところに置かれて
いる。
図24Aから図24Eに図示したように、このプラットホー
ムを使用するときには、混合すべき各液体の容量（液体
５−45μＬの範囲）を、液体貯蔵容器801と802に入れる
（図24A）。液体は、キャピラリー803と804のそれぞれ
の中に流れ込み、キャピラリー接合部805で止まる。あ
るいは、混合すべき液体を既に液体貯蔵容器801と802の
中に入れてある本発明のプラットホームが提供される。
これらの実施形態において、使用前に、貯蔵容器から液
体が蒸発、湿潤、または、漏出することを防ぐために、
キャピラリー803と804の中に実施形態捨てバルブ812を
具備することが好ましい。
100rpmの初回の回転速度f1では、各キャピラリーから
の液体が、キャピラリー接合部805を通り、混合用チャ
ンバー807を通って流れる（図24Bと図24C）。捨てバル
ブ812を含む実施形態において、このバルブが、チャン
ネル803と804に液体が流れ込むのを防止する。捨てバル
ブ812と開放すると、液流が、キャピラリー接合部805か
ら、チャンネル806を通って、混合用チャンバー807の中
に進んでいく（図24D）。主に層流になっている、キャ
ピラリー関門805またはチャンネル806を通る液流とは対
照的に、混合用チャンバー807の中では液流が乱れ、そ
のために、主に、混合チャンバー807の中で混合が起き
る。液流は、チャンネル808を通って進み、混合溶液
が、混合液流入チャンバー809の中に排出される（図24D
および図24E）。
実施例８ 免疫測定法 本発明によって提供され、特に免疫測定法の実施用に
設計されたミクロシステムプラットホーム（microsyste
ms platform）を図25に示す。図では、ディスク11上の
１つのアッセイアレイ19の配列を示し、多目的または多
重アッセイのプラットホームを提供するため、多数のそ
のようなアレイを本発明のミクロシステムプラットホー
ム上に、特に好ましくはディスク上に都合よく配置する
ことができる。
図26に混合アレイの構成部分をより詳細に示す。本発
明のプラットホームであるディスクの実施形態は、機械
加工されたアクリルから形成した。ディスク全体の寸法
は、外半径が約6cm、内半径が約0.75cmであり、そのデ
ィスクは回転装置の軸に取り付けられている。ディスク
の厚さは約0.9mmから約1.5mmの範囲内である。反応用の
作動流体容積は約10μｌであった。
混合アレイの構成部分は以下のとおりである。プラッ
トホーム表面上に約0.75mの深さ、および約0.5cmの横の
長さを有する注入口901がプラットホーム上に構成され
ており、約10μlL、２μＬ〜20μＬの範囲の容積を収容
するよう設計されている。この注入口は、横断面の直径
が約0.5mm、深さ約0.75mmを備えた測定キャピラリー902
に変更可能に接続されており、この測定キャピラリーの
長さは、約10μＬの全容量を含むのに十分であった。測
定キャピラリー902はキャピラリー接合部904に変更可能
に接続されている。
さらに、注入口は約0.5mmの横断面直径を備えている
流出キャピラリー903に変更可能に接続するよう構成さ
れており、近位端部が注入口901に関して一周する。流
出キャピラリーは、流出キャピラリー903の深さより深
い約0.75mmのプラットホーム表面中で、深さを備えた流
出チャンバー905と変更可能に接続している。さらに、
流出チャンバーおよび流体チャンバーの各々は、523の
ような空気口または空気チャンネルと接続されており、
それは約0.25mmの深さを備え、プラットホーム上の流体
変動によって排出された空気の通気を可能にする。約0.
75mmの深さのキャピラリー接合部524は、空気チャンネ
ルへ流体が流れるを防止するために空気チャンネル中に
存在する。
注入口901は、回転の中心から1.3cmのプラットホーム
上に設置されている。測定キャピラリー902は、注入口9
015から4.2cm延びている。流出キャピラリー902は、注
入口901から約1cm〜約20cm延びている。流出キャピラリ
ー903の長さの範囲は、測定キャピラリー902より20％長
かった。流出チャンバー905は、回転の中心から約1cm〜
約20cmの位置にあり、キャピラリー接合部904は回転の
中心から5cmの位置にあった。
キャピラリー接合部904は、キャピラリーチャンネル9
06と変更可能に接続し、それは順次インキュベーション
チャンバー910と接続している。キャピラリーチャンネ
ル906は、約0.5mmの横断面直径を有しており、約1cm延
びている。インキュベーションチャンバー910は、プラ
ットホーム表面中に約0.75mmの深さを備えており、その
深さはキャピラリーチャンネル906より深い。キャピラ
リーチャンネル906は、さらにキャピラリー接合部907を
介してチャンネル909と変更可能に接続している。接合
部を通じて洗浄緩衝液へサンプルの流動が逆流するのを
防ぐようにキャピラリー接合部907を構成した。チャン
ネル909は、約0.5mmの横断面直径を備えていており、約
5cm延びている。キャピラリー接合部907は、プラットホ
ーム表面中にチャンネル909またはキャピラリーチャン
ネル906の深さより深い約0.75mmの深さを備えている。
また、インキュベーションチャンバー910は、サンプル
の成分に対して特異的な結合種、特に好ましくは抗体を
含んでいる。この種は、チャンバーの表面への被覆とし
てインキュベーションチャンバー910内に都合よく含ま
れるか、あるいはチャンバー内のビーズまたは他の担
体、またはチャンバーの機能する内部表面に付着してい
る。
さらに、キャピラリー接合部907はプラットホーム表
面中に約0.75mmの深さを備え、また回転軸から3.7cmの
距離に位置している洗浄緩衝液リザーバー516と変更可
能に接続している。
キャピラリー接合部907は試薬キャピラリー920とさら
に変更可能に接続され、それはさらにキャピラリー接合
部914と変更可能に接続され、それはさらにチャンネル9
26と変更可能に接続され、さらにそれは試薬リザーバー
917と変更可能に接続された。試薬キャピラリー920は、
約0.25mmの横断面直径を備えていており、約1cm延びて
いる。キャピラリー接合部914は、プラットホーム表面
中に約0.25mmの深さを備えており、回転軸から約2.7cm
の距離に位置する。試薬キャピラリー926は、約0.25mm
の横断面直径を備えていており、約0.2cmから約20cm延
びている。試薬リザーバー917は、プラットホーム表面
中に約0.75mmの深さを備えており、回転軸から約2.3cm
の距離に位置する。
回転軸に最も遠位の場所で、インキュベーションチャ
ンバー910をＵ字型キャピラリー921に変更可能に接続し
た。Ｕ字型キャピラリー921は、約0.5mmの横断面直径を
備えており、約1cm延びている。このキャピラリーは、
少なくともインキュベーションチャンバー910の最も軸
に近位の領域より回転軸に近位である点までＵ字型で延
びている。インキュベーションチャンバー910に関する
Ｕ字型チャンネルのこの位置調整は、インキュベーショ
ンチャンバー910内へ付加液が流入して、液体が置換さ
れ、そこから前記液体が均一に排出されること、すなわ
ち、チャンバー内の第１流体が第２流体と交換されてい
る間にチャンバーから押出されることを保証する。
このＵ字型キャピラリーは、さらに廃棄物リザーバー
915と流体的に接続している。廃棄物リザーバー915は、
プラットホーム表面中に約0.75mmの深さを備えており、
回転軸から約4.5〜5.7cmの距離に位置している。
本発明のある実施形態においては、捨てバルブ922
は、キャピラリー接合部904およびキャピラリーチャン
ネル906の交点に、キャピラリー接合部907および洗浄緩
衝液キャピラリー908の交点に、または試薬リザーバー9
18およびキャピラリー接合部919の接合部に位置するこ
とができる。
図27Aから図27Lに示したように、このプラットホーム
において試薬リザーバー916および洗浄リザーバー915の
使用はディスクに予め載せられており、特に好ましく
は、そのディスクはキャピラリー接合部907および洗浄
緩衝液キャニスタ908の交点で、また試薬リザーバー918
およびキャピラリー接合部919の交点で捨てバルブ922を
含んでいる。不正確な容積の流体（１〜150μＬの範囲
の流体）を注入口901に加えた（図27A）。流体は測定キ
ャピラリー902へ入り、測定キャピラリー902とキャピラ
リー接合部904の間のキャピラリー接合部で停止する
（図27Bおよび図27C）。サンプルが使用者によって充填
され、回転速度ゼロで測定キャピラリー902および流出
キャピラリー903が満たされ後、45rpmの第１回転速度f1
でプラットホームを回転した。
流出キャピラリー903の端部が測定キャピラリー902の
端部よりも回転中心からの距離が大きいため、液体は流
出キャピラリー903から流出チャンバー905へ流れる（図
27D）。過剰なすべての流体が注入口901から排出され、
また流出チャンバー905へ排出されるまでプラットホー
ムを回転した。ただし、流体が測定キャピラリー902中
に含まれているのは除く（図7E）。
65rpmの第２回転速度f2で、測定キャピラリー902の遠
心端のキャピラリー接合部904を乗り越えさせ、測定キ
ャピラリー902からのサンプルがインキュベーションチ
ャンバー910を満たす（図27Fおよび27G）。サンプルの
一部は、インキュベーションチャンバー910中のサンプ
ルレベルまでＵ字型キャピラリー914へ入る（図27G）。
サンプル中の成分を結合する、すなわち特異的な結合種
に特異的に結合する最大飽和度まで十分な時間をかけて
そのサンプルをインキュベートした。
450rpmの第３回転速度f3で、キャピラリー接合部908
を乗り越えさせ、リザーバー916からの洗浄緩衝液がキ
ャピラリー909、キャピラリー906からインキュベーショ
ンチャンバー910へ流れる。洗浄緩衝液流動は、Ｕ字型
キャピラリー914からサンプルを廃棄物リザーバー915ま
で押出す（図27Hから図27J）。好ましくは、洗浄緩衝液
流動を可能にするために捨てバルブ922を解放した。
500rpmの第４の回転速度f4で、キャピラリー接合部91
9を乗り越えさせ、リザーバー917からの試薬緩衝液をキ
ャピラリー918、キャピラリー920、キャピラリー接合部
908、キャピラリー906からインキュベーションチャンバ
ー910まで流した。試薬緩衝液流動は、Ｕ字型キャピラ
リー914から廃棄物リザーバー515まで洗浄緩衝液を押出
す（図27Kから図27L）。好ましくは、試薬緩衝液流動を
可能にするために捨てバルブ922を解放した。
試薬緩衝液には、色素体またはインキュベーションチ
ャンバー910内で特異的結合の検出を行う他の顕色剤が
含まれていた。アッセイで生じた色素体量と比較して、
特異的免疫測定法の範囲を確定した。
実施例９ 免疫測定法 実施例８に記述した免疫測定法アレイで使用の固定す
る抗原に対するニトロセルロースの使用について、以下
に説明する。
原理の試験 視覚的な青色サインをニトロセルロース（NC）表面に
固定化された３つの構成から成るサンドイッチの形成に
より開発された。このサンドイッチは、（ａ）多孔性の
NC上に吸着された補足抗TSHモノクローナル抗体（MA
B）、（ｂ）TSH抗原、（ｃ）コロイド状の青いラテック
ス粒子上に被覆された相補性抗TSH MABからなる。補足
部位で固定化された青色色素の強度が通常の方法におい
て抗原（TSH）濃度とともに増加するので、それにより
未知の検体の定量分析方法を提供する。
補足MABは、10mg/mLの濃度で２μＬスポットを加える
ことによって８μｍのNC上に固定化した。これらのスポ
ットは、直径で約1/4"の円に広がる。短時間のインキュ
ベーションの後に、NCの領域表面を１％BSA含有PBS溶液
でブロックし、0.1％BSA−PBSで十分な洗浄を行った。
その膜は使用前に大気乾燥させた。その後、点状の領域
を小さな正方形に切り、グラス試験管へ入れ、50/50ウ
マ血清/PBS−BSA緩衝液で連続的に希釈したTSHスタンダ
ードの200μＬ一定分量を入れた。短時間のインキュベ
ーションでNCを湿らせた後、相補性MABでコーティング
された0.309ミクロンの直径の青色ラテックス懸濁液を
添加し、固定した。５分間のゆるやかな振盪の後、ディ
スクを取り出し、PBS−BSA流水の下で洗浄し、乾燥し
た。目視試験によって、色彩強度がTSH濃度とともに予
測されたように異なることを確認した。
付加された抗体の標識化された群、例えばコロイド
金、蛍光性または有色のラテックスビーズは、抗体結合
および集積を検出するのに使用することができる。
実験：競合的免疫学的検定法 一価の甲状腺ホルモンサイロキシンの競合アッセイを
TSHに対する上述のサンドイッチ分析に類似して、また
補足して開発した。抗原は、BSA−T4（12.5mg/mL）の1.
5μＬ容量の添加によって５μｍのNC上に固定化し、次
いで１％のBSAを含むPBSでブロック化し、最後に0.1％
のBSAを含むPBSで洗浄した。抗サイロキシンモノクロー
ナル抗体（MAB）は、受動的吸着によりSeradyne0.309μ
ｍ青色ラテックスビーズ上に固定化した。
抗体被覆ビーズは、広いホルモン濃度域にわたって、
試験管内で緩衝液中のT4とともに短時間インキュベート
した。その後、吸着された補足抗原を含んでいる正方形
数片のニトロセルロースを試験管に加え10分間インキュ
ベートし、その時間にNC上に色素が展開された。その
後、少量の緩衝液でその正方形片を洗浄し、色彩強度が
T4濃度の作用として視覚的に示された。
競合アッセイに対し予想した通り、概略的には、単調
量が低いT4濃度で青色色彩強度を増すことが明らかにな
った。色彩強度の変化は低いT4濃度域にわたって生じて
おり、分析において血清標本を約10倍まで希釈すること
ができることを示している。すなわち、試験につき約30
μＬの血清を用い、300μＬまで希釈して、臨床的診断
上関心がもたれる範囲にわたって検出可能なシグナル変
動を得ることができる。約20分余の全アッセイ時間は最
適化なしで確定し、低バックグラウンドおよび高シグナ
ル強度を（最適化なしで）得た。これらの結果は、これ
らの工程が、生物学的混合物のような複合混合物に含ま
れる少量の抗原を検出するのに有用な抗原濃度および抗
体濃度において免疫学的測定法結果が検出可能であるこ
とを示している。
実施例10 抵抗性発熱素子の調製 抵抗性発熱素子を本発明のプラットホーム上で以下の
ようにを調製した。抵抗性発熱素子が要求されるミクロ
システムプラットホーム表面上の部分は、抵抗性インク
の範囲を越えて、直流（DC）電圧降下がある状態で抵抗
性インクを越えて電気を導電するため、導電性インクと
電気的に結合している抵抗性インクで印刷された遮蔽板
である。スクリーンされる抵抗性インクおよび導電性イ
ンクはともに先行技術ですでに公知の方法を用いてプリ
ントされた（Gilleo、前掲）。
簡単に説明すると、図30に示したような導電性インク
パターンを加熱安定化されたポリエステルシート基板
（ICI ST505）上にスクリーンし、10分間、110〜120℃
で硬化した。その後、硬化された導電性インキパターン
上に抵抗性のインクをスクリーンし、その複合物を110
〜120度でさらに10分間硬化した。一般的に、そのイン
クは、少なくとも0.5mm×0.5mm（0.25mm2）の領域を覆
う、厚さが約10ミクロンの層で塗られている。しかしな
がら、３回に及ぶ同一パターンで、同じポリエステルシ
ートをプリントし、硬化し、リプリントすることによっ
て、より大きな膜厚のフイルムパターンが得られた。こ
れらのより厚みのあるフイルムは、抵抗を縮小するとと
もに、同じ印加電圧で加熱性能を高めることがわかっ
た。
場合によっては、ポリマー厚膜は、配電回路を絶縁す
る誘電体層で覆っている。これは、本発明のプラットホ
ーム上の液体を熱するために使用される抵抗性加熱器の
実施例において特に有用である。さらに、この誘電体層
はスクリーンプリンティングにより置かれ、その後、10
00mJ/cm2で数秒間紫外線を使用して硬化した。
図30および図31は、加熱安定化されたポリエステル上
にプリントされたスクリーンである回路の一例を示す。
回路材料はデュポン（Dupont）5028導電性インクおよび
デュポン7082抵抗性インクからなり、抵抗性インクは領
域がパターン化されたソリッドバックから、導電性イン
クはディスク上の明るく細い線状パターンからなる。直
流電源への電気的接続は、11、12、13、14、15、16、1
7、18、19、20、21および22と番号付与した。異なる回
路素子の耐性は約10〜約200オーム（Ｎ＝10）の範囲で
あり、回路幾何配列に依存していた。例えば、12.1±1.
2オーム（Ｎ＝10）の抵抗を電気接点11と12の間で測定
した。別の実施例において、1808±257オーム（Ｎ＝1
0）の抵抗を電気接点11と22の間で測定した。
他の実験において、デュポン7082抵抗性インク（400
オーム／平方／ミル）をデュポン7102抵抗性インク（20
オーム／平方／ミル）に混合した。50:50（含水重量に
よる）で混合し、その後、スクリーンが図30および図31
に示すパターンへプリントされ、電気接点11と12の間で
7.3±0.6オーム（Ｎ＝７）の抵抗を測定した。別の実施
例において、電気接点11と22の間で272.2±22.7オーム
（Ｎ＝７）の抵抗を測定した。
さらに抵抗性発熱素子がデュポン7082抵抗性インクで
同じ領域上にプリントされ、硬化され、リプリントさ
れ、再硬化され、その抵抗性回路は厚くなり、また、そ
の抵抗は小さくなった。この実験では、２番目と３番目
のプリンティングが、電気接点11と12の間の抵抗を679
±86.5オーム（Ｎ＝８）まで小さくした。従って、イン
ク製剤の適切な選択による抵抗を調整する能力、および
抵抗性回路のリプリントにより、最終スクリーン印刷化
回路の電気的性質をコントロールすることが可能とな
る。
実施例11 発熱素子としての抵抗性ポリマー厚膜の使用 実施例10に記述したように、形成された抵抗性ポリマ
ー厚膜素子を介して電位を加える場合、発熱素子として
の抵抗性ポリマー厚膜の使用は、熱を生ずる抵抗性ポリ
マー厚膜の性能に依存する。図32に、ヒーターとして使
用される抵抗性ポリマー厚膜素子の性能を示す。抵抗性
発熱素子を形成するため伝導性電極をデュポン7082抵抗
性インクとデュポン7102抵抗性インクの50:50混合物と
結合した場合、図30および図31で示したパターンの回路
がデュポン5028銀ペーストを用いてスクリーン印刷され
た。図31の電気接点31および33を介して直流（DC）電圧
を加え、サーミスタプローブを使用してヒーター表面の
温度を測定した。これらの実験は、“乾燥”、すなわ
ち、プラットホーム上で流体を利用しないで抵抗性発熱
素子上で実施され、また、静止、すなわち、ディスクが
回転することなく行われた。図32は、時間および印加
（DC）電圧の作用とともに生じた温度のグラフである。
（印加電圧は、2V、3V、4V、5Vおよび6Vであり、最低の
定常状態電圧から最も高い定常状態電圧を生じた電圧か
ら、最低値より最高値までを読む）。このグラフは、時
間および印加電圧双方の増加につれて生じる最高温度が
高くなり、100〜150秒の間で最大電圧が定常状態に達
し、また、達した最大電圧は約85〜90℃だったことを示
している。これらのデータを図33で示したグラフに変換
したが、定常状態の温度のプロットが、印加（DC）電圧
の作用として得られたことを表している。これらの結果
は、達した定常状態の温度が、印加電圧の増加につれて
放物線型に増加することを示している。
また、電圧に対する最大定常状態温度依存は、正の温
度係数（PCT）インク、デュポン7285インクを用いて上
述の実施した実験において検出した。温度に対する電圧
依存は、試験した電圧範囲にわたって線状であり、ま
た、印加（DC）電圧は混合された抵抗性インクを用いて
得られた結果よりも約10倍高かった。
これらの結果は、図33においてPTCインクで得られた
結果と対比したが、正の温度にコントロールされたイン
クに対して予測したように、電圧の増加につれて定常状
態の温度に達した。その結果は、デュポン7285を使用し
た図31に示すようなスクリーン印刷された抵抗性発熱素
子を用いて得られたPTCインクで得た。
本発明の抵抗性発熱素子から増大する距離において基
板の温度を検出した。図34にこれらの結果を示すが、抵
抗性加熱器の１〜2mm以内の周囲まででディスク温度は
下がった。これらの結果は、隣接した加熱器によって制
御される加熱作用する隣接した加熱器またはプラットホ
ーム構成部分（捨てバルブのような）のうち１つを活性
化をすることなく抵抗性加熱器を近接して配置すること
ができることを示す。
これらの結果は、本発明のミクロシステムプラットホ
ームの形成に適当な合成基板上の抵抗性発熱素子として
使用されるべき、本発明の教示によるポリマー厚膜を使
用して調製される抵抗性素子の性能を示している。
実施例12 熱で活性化されるバルブを備えた加熱器を有する抵抗性
加熱器の使用 実施例10および11で記述したような抵抗性ポリマー厚
膜を用いて調製した抵抗性発熱素子は、熱で活性化され
るバルブを活性化するのに有用である。熱で活性化され
るバルブには、本明細書に開示された流動性構造のチャ
ンネルまたはキャピラリー内に“ワックス”を付着する
ことにより調製されたバルブが含まれる。
熱で活性化されるワックスバルブを調製する際に、予
め加熱したプラスチック性ピペット内に少量の溶解ワッ
クスを少量吸い上げ、キャピラリーチャンネルにチップ
が付された場合、チャンネルは毛管作用によって少量の
溶解したワックスを上昇させる。ワックスが冷却され、
チャンネルまたはキャピラリー内で凝固する場合、ワッ
クスバルブが形成される。ワックスバルブの調製で有用
である特定の炭化水素の例としては、単分散のアルカン
エイコサン（Tm＝36.8℃）、テトラコサン（Tm＝54.0
℃）およびオクトコサン（Tm＝64.5℃）、並びにパラフ
ィン（Tm＝54.4℃）のような多分散系のワックスがあ
る。これらの異なるワックスを使用した実験では、操作
しやすいことから、単分散の炭化水素よりもパラフィン
が好ましいことがわかった。温度を制御する分配チップ
の使用によりこの差異を回避でき、ワックス弁として単
分散の炭化水素を有利に使用することが可能となった。
上述のようにワックスバルブを製造した後、ポリエス
テル基板上に抵抗性ヒーター層を調製し、テープでプラ
ットホーム基板につないだ。加熱器の位置調整は、ワッ
クスプラグが十分に溶解されていること、さらに流動が
可能な状態であること、再結晶することがないこと、さ
らに抵抗性ヒーターの位置から下流のチャンネルあるい
はキャピラリーを目詰まりさせることがないことを確認
することが重要である。
代わりの実施例では、ワックルバルブからなる本発明
のチャンネルおよびキャピラリーは、さらに図35および
図37に示したように、抵抗性ヒーターから“下流”（す
なわちプラットホームの縁により近位のところ）に設定
されたワックス再結晶チャンバーからなる。ディスクが
組み立てられ回転している際に、再結晶チャンバーへ溶
解したワックスが流れ込み、一般的に再結晶チャンバー
の壁面に凝固する。そのようなワックスバルブの最適な
作動は、ワックスバルブの全範囲、およびワックス再結
晶チャンバーの内部の少なくとも25％以上にわたって抵
抗性発熱素子が配列されていることを必要とすることが
わかった。
図36Aから図36Cは、ワックスバルブ、流動性構造、抵
抗性ポリマー厚膜からなるプラットホームの調製方法を
示した図である。図36Aで示すように、電熱回路は、両
面テープでポリカーボネートディスクに装着されたポリ
エステルフイルム上にプリントされたスクリーンであ
る。本明細書に記述し、図36Bに示したように、アクリ
ルディスク上に流動性構造を機械加工する。ワックスバ
ルブは、本発明のプラットホームの流動性チャンネルお
よびキャピラリーの適切な領域に手で配列した。その
後、組み立てるディスクを形成するため、これらの２つ
の構成部分を両面テープで接着した（図36Cに示す）。
さらに、図37では、本発明の流体操作アレイの１つを
記述したものである。実施例10によって調製したスクリ
ーン印刷された導入部は、ワックスバルブがスクリーン
印刷された発熱素子で完全に覆われるようにプラットホ
ーム上に配列されており、それは、さらにワックス再結
晶チャンバー部分上に延びている。
図38は、連続的にワックスバルブを開き、流体チャン
バーから流体容器へ流体を流動させるために熱で活性化
されるワックスバルブをどう使用することができるかに
ついて示している。図38に示す各流体チャンバーへ水溶
性染料を充填した。ディスクは、キャピラリー突発rpm
以上のスピードの約700rpmで回転した。図は、これらの
抵抗性加熱器へのDC10Vの継続的印加がワックスバルブ
を再閉鎖しないで完全にワックスバルブを溶解するのに
十分であることを示している。さらに、これらのワック
スバルブのなかの任意の１つのバルブを加熱し溶解して
も、プラットホーム上で約１〜2mm隔てられている隣接
したワックスバルブのどのバルブに対しても融解を引き
起こすことはなかった。
実施例13 熱で活性化されるバルブを備えた抵抗性加熱器の使用：
第１代替例 代わりの実施形態においては、熱で活性化されるバル
ブとして熱復元可能なポリマーを使用した。この実験で
は、シートに熱復元可能な管FP301H（3M、ミネアポリ
ス、MN、から入手）をカットし、本発明のミクロシステ
ムプラットホーム上のキャピラリーチャンネルに設置し
た。このキャピラリーチャンネルは２つの流体チャンバ
ーに分割したが、その内部の大部分は25〜50μＬの流体
を含んでいた。熱復元可能なポリマーは液密バルブとし
て機能し、第２流体チャンバーまで流体の漏出現象はみ
られなかった。その後、約100℃にディスクを熱し、熱
復元可能な管が約50％まで収縮することがわかった。ま
た、液体がチャンネルを通って第２の外部流体チャンバ
ーに輸送されたことを確認された。
これらの結果は、熱復元可能なポリマーが捨てバルブ
として有用であることを示している。ワックスバルブと
比較した場合、このタイプのバルブの特にすぐれた点
は、ポリマーシートが、捨てバルブ部位から下流のチャ
ンネルまたは任意のミクロ流体工学構造のいずれもほと
んど目詰まりさせることなく、チャンネルにより保持さ
れる肉眼的物体であるということである。
実施例14 熱で活性化されるバルブを備えた抵抗性加熱器の使用：
第２代替例 捨てバルブとしての抵抗性加熱器自身の使用について
実証した。十分な電圧が抵抗性加熱器へ印加された場
合、本発明の抵抗性加熱器の一定の構成は、プラットホ
ームの基板を溶解することが可能であることがわかっ
た。この実験では、図31に示した加熱器を介して直流
（DC）15Vを印加した。この電圧で、１秒より後に、抵
抗素子自身内の、一般にその中心に、1mm2の面積を有す
る孔が形成された。これらの結果は、捨てバルブとして
加熱器を使用することができることを示している。この
実施形態では、調製されたチャンバーから成るプラット
ホームを回転中心からの半径Ｒで終結するチャンネルに
接続した。その後、チャンネルのこの末端部をチャンネ
ル終結点よりちょうど下流に配列された電熱回路に結合
する。別の流体工学ディスクを、第１チャンネルのまさ
に同じ終結点に配列されたチャンネルを備えて調製し、
その後、第２チャンネルの開始点がちょうど抵抗素子の
下流に配列されるように、この電熱回路に結合した。プ
ラットホーム層をともに結合した後に、抵抗素子はプラ
ットホームの異なる層の中の２つのチャンネル間で配列
され、その結果、抵抗素子を介しての加熱が２つのチャ
ンネルを結合し、プラットホームの異なる層で１つのチ
ャンバーから他のチャンバーまで流体が流動できるよう
にする。
実施例14 流体を熱する抵抗性加熱器の使用 さらに、本発明の抵抗性加熱器は、本発明のプラット
ホームのインキュベーションチャンバーまたは他のミク
ロ流体工学構成部分内の流体を加熱するために用いる。
図31で示したように、形成された抵抗性加熱器中の接点
31と接点33の間に直流40Vの電圧を印加し、約65μＬの
水を含んでいる流体チャンバーがそこで熱接触された。
さらに水の温度をモニターするために流体チャンバーに
サーミスタを設置し、プラットホームを約500rpmで回転
した。その結果を図39に示す。定常状態温度が約200秒
後に得られた。約500秒後、プラットホームの回転は継
続したままで、加熱器は切った。図39に示した結果は、
本発明の抵抗性発熱素子が約50℃までこの水サンプルを
加熱することができ、約10分間この温度が保持できたこ
とを示しており、しかも、回転するプラットホームの対
流冷却が抵抗性加熱器の停止後１〜２分以内に周囲温度
まで温度を下げることがわかった。
さらに、この実験は、抵抗性発熱素子を継続して活性
化することにより、回転するプラットホーム内で温度を
急速に循環することができることも示している。
実施例14 感温素子としての抵抗性加熱器の使用 スクリーン印刷PTCインクが他のインクより温度によ
る抵抗に大きな変化を示すので、これらのインクをスク
リーン印刷回路上の温度を測定するのに使用することが
できる。
この実施形態では、温度検出装置を抵抗性発熱素子と
同様にスクリーン印刷するが、これは熱を発生させるた
めに素子に電圧を印加するというよりはむしろ、加熱し
た結果、抵抗が増加したかどうかを検出するために素子
の抵抗率をサンプリングするものである。ある適用にお
いては、加熱器および温度検出装置の両方として抵抗性
発熱素子自身が使用できた。この使用においては、電熱
回路は、定電圧および（僅小な）定電流モード間で切り
替わる外部回路につなぐ。定電圧モードでは素子が熱く
なり、定電流モードでは電圧降下が測定され、それによ
り温度検出する。
別の適用においては、抵抗性発熱素子に対し一部分上
にPTCインクをスクリーン印刷する。伝導性導入部の異
なるセットを使用して、抵抗性加熱器およびPTCインク
／感温部素子を外部回路に接続し、外部回路は抵抗性発
熱素子に電圧を送り、感温素子へ僅小な定電流を送る。
PTCインク成分中での電圧降下を測定することによっ
て、抵抗素子の温度を推測する。これらの２つの回路の
調整を提供することができたので、感温部を抵抗性発熱
素子の温度を制御するのに利用できる。
前述の開示は、本発明のある特定の実施形態を強調し
たものであり、その開示の変更または代替均等物はすべ
て本発明の意図および範囲内にあると理解するものであ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ Ｈ０１Ｃ 17/06 Ｈ０１Ｃ 17/06 Ｈ０１Ｆ 17/06 Ｈ０１Ｆ 17/06 Ａ // Ｆ１６Ｋ 31/00 Ｆ１６Ｋ 31/00 Ｈ０１Ｒ 39/64 Ｈ０１Ｒ 39/64 (72)発明者 キーファー−ヒギンズ、 スティーヴン ジー. アメリカ合衆国 02124 マサチューセ ッツ州 ドーチェスター ボーモント ストリート 30 (72)発明者 カルヴァロ、 ブルース エル. アメリカ合衆国 02172 マサチューセ ッツ州 ウォータータウン メリル ロ ード 59 (72)発明者 デイヴィス、 ジーン エイ. アメリカ合衆国 02173 マサチューセ ッツ州 レキシントン エルドレッド ストリート 51 (72)発明者 ウィリス、 ジョン ピー. アメリカ合衆国 01464 マサチューセ ッツ州 シャーリー センター ホィッ トニー ロード 24 (72)発明者 ミニオール、 テッド アメリカ合衆国 02155 マサチューセ ッツ州 ベッドフォード コット ヒル ロード11 (72)発明者 チャップマン、 ローラ エル. アメリカ合衆国 02145 マサチューセ ッツ州 ソマーヴィル マーシャル ス トリート 87 (72)発明者 コブ、 ミカイラ アメリカ合衆国 02134 マサチューセ ッツ州 オールストン アッシュフォー ド ストリート 14 (72)発明者 エルツェン、 サラ ディー. アメリカ合衆国 02144 マサチューセ ッツ州 ソマーヴィル ハンコック ス トリート 46 (72)発明者 オマート、 シャリ アメリカ合衆国 02155 マサチューセ ッツ州 メドフォード メイン ストリ ート 175 (72)発明者 ミアン、 アレック. アメリカ合衆国 03139 マサチューセ ッツ州 ケインブリッジ マガジン ス トリート 137 (56)参考文献 特開 昭60−238760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−151756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 35/00 B81B 1/00 F16K 13/10 G01N 21/07 G01N 31/20 G01N 37/00 101 H01C 17/06 H01F 17/06 F16K 31/00 H01R 39/64 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (84)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれに
    対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を含み、
    各表面はプラットホームが回転される中心を含む、回転
    可能なプラットホームを含み、 そしてその第一の表面が、組み合わせて ｂ）１から150μＬの容量を有する第一の表面中の窪み
    を含む注流入を含み、 そしてそれは、 ｃ）複数の計量キャピラリーおよびオーバーフローキャ
    ピラリーを含み、各々が、注流入と流体的に連結してお
    り、各キャピラリーが、直径0.02mmから1mmの断面領域
    を規定し、そして各キャピラリーが、プラットホームの
    中心から放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心
    に向かって近傍に配列された第一の末端、およびプラッ
    トホームの中心から遠方に配列された第二の末端を規定
    し、そして各キャピラリーの近傍末端は、湾曲した開口
    部を規定し、第一の計量キャピラリーアレイは液体の容
    量を規定する、第一の計量キャピラリーアレイに液体的
    に連結しており、 そして第一の計量キャピラリーアレイは、 ｄ）プラットホームの表面で、計量キャピラリーに等し
    いかまたはより大きな深さを有し、そしてプラットホー
    ムの中心から、注流入より距離のある位置に放射状に位
    置決めされる第一の液体チャンバー に液体的に連結しており、 そしてオーバーフローキャピラリーは、 ｅ）プラットホームの中心から、オーバーフローキャピ
    ラリーに等しいか、またはより大きい深さを有し、そし
    てプラットホームの中心から保持チャンネルおよび注流
    入より長い距離に放射状に位置決めされた、オーバーフ
    ロー・チャンバーに流体的に連結して含むことを特徴と
    し、 キャピラリー接合部が、計量キャピラリーアレイおよび
    第一の液体チャンバーを含む各々の計量キャピラリーの
    接合部で、そしてオーバーフローキャピラリーおよびオ
    バーフローチャンバーの接合部で形成され、それにより
    注流入にあるディスクに載せられた流体は、キャピラリ
    ー作用によって計量キャピラリーアレイおよび第一の液
    体チャンバーを含む各計量キャピラリーの接合部に流
    れ、そして過剰流体が、キャピラリー作用によってオー
    バーフローキャピラリーおよびオーバーフローチャンバ
    ーの接合部に流れ；そして、第一の回転速度でのプラッ
    トホームの回転が、オーバーフローチャンバーへのオバ
    ーフローキャピラリー中の流体移動を誘導するが、計量
    キャピラリーアレイを含むいずれの計量キャピラリーで
    も流体移動を誘導せず、それにより、第一の回転速度で
    もプラットホームの回転は、注流入からオーバーフロー
    チャンバーへその液体を排出させ、そして 第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラット
    ホームの回転が、第一の液体チャンバーへの計量キャピ
    ラリーアレイ中の液体の容積の液体移動を誘導し、そし
    て第一の流体チャンバーおよびオーバーフローチャンバ
    ーの各々は、さらに空気交換チャンネルを含み、それに
    より流体運動によって交換される空気は、プラットホー
    ムの表面に排出されることを特徴とする微量システムプ
    ラットホーム。
  2. 【請求項２】さらに、 f.）第一の流体チャンバーに流体的に連結された第一の
    末端を有し、そして保持チャンバーに流体的に連結され
    た第二の末端を有し、プラットホームの表面にキャピラ
    リーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして
    第一の流体チャンバーよりいっそうプラットホームの中
    心からの距離のある位置に位置決めされるキャピラリー
    を含むことを特徴とし、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび保持チャン
    バーの接合部で形成され、それにより、第一の流体チャ
    ンバー中の流体が、キャピラリーおよび保持チャンバー
    の接合部にキャピラリーを介して流れ、そして第二の回
    転速度より大きい第三の回転速度でのプラットホームの
    回転が、保持チャンバーに第一の流体チャンバー中の流
    体の容積の流体移動を誘導し、そして保持チャンバー
    は、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体
    運動により交換された空気交換を、プラットホームの表
    面に排出させること を特徴とする請求項１に記載の微量システムプラットホ
    ーム。
  3. 【請求項３】さらに、 g.）保持チャンバーに流体的に連結された第一の末端を
    有し、そして読取りチャンバーに流体的に連結された第
    二の末端を有し、プラットホームの表面にキャピラリー
    と等しいか、またはより大きい深さを有し、そしてプラ
    ットホームの中心から保持チャンバーより距離のある位
    置に位置決めさせる、キャピラリーを含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび読取りチャ
    ンバーの接合部で形成され、それにより、保持チャンバ
    ー中の流体が、キャピラリーおよび読取りチャンバーの
    接合部にキャピラリーを介して流れ、そして第三の回転
    速度より大きい第四の回転速度でのプラットホームの回
    転が、読取りチャンバーへの保持チャンバー中の流体の
    容積の流体移動を誘導し、そして各々の保持チャンバー
    および読取りチャンバーは、さらに空気交換チャンネル
    を含み、それにより流体運動によって交換された空気
    を、プラットホームの表面に排出させること を特徴とする請求項２に記載の微量システムプラットホ
    ーム。
  4. 【請求項４】さらに、 ｉ）捨てバルブの放出が、液流を、ゼロでない回転速度
    で、保持チャンバーから読取りチャンバーまで流れさせ
    ることを特徴とする、保持チャンバーから読取りチャン
    バーまで伸長するキャピラリー中の捨てバルブを含むこ
    とを特徴とする、請求項３に記載の微量システムプラッ
    トホーム。
  5. 【請求項５】捨てバルブが、固形、半固形または粘性液
    体炭化水素、またはプラスチックである請求項４に記載
    の微量システムプラットホーム。
  6. 【請求項６】さらに、捨てバルブと熱的に接触した加熱
    要素を含み、加熱要素を加熱することが、捨てバルブを
    開放させる、請求項５に記載の微量システムプラットホ
    ーム。
  7. 【請求項７】保持チャンバーが、生物学的検出アッセイ
    の第一の構成要素を含み、そして読取りチャンバーが、
    生物学的検出アッセイの第二の構成要素を含み、サンプ
    ルを、分析物の存在について分析する、請求項３に記載
    の微量システムプラットホーム。
  8. 【請求項８】保持チャンバーが、カルボキシペプチダー
    ゼ、およびそのカルボキシル末端にＤアミノ酸を含むペ
    プチドを含み、そして読取りチャンバーが、Ｄアミノ酸
    オキシダーゼ、フラビンアデニンジヌクレオチド、西洋
    ワサビペルオキシダーゼおよび色素原を含み、そして生
    物学的検出アッセイが、流体サンプル中のβラクタム抗
    生物質の存在を検出する、請求項７に記載の微量システ
    ムプラットホーム。
  9. 【請求項９】流体サンプルがミルクである請求項８に記
    載の微量システムプラットホーム。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて流体を移動させる方法であって、上記方
    法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入
    に、１から150μＬの容積を含む多量の流体サンプルを
    加え、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに移動させるのに十分な
    時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、計量キャピラリー中の流体の量
    を第一の流体チャンバーに移動させる 段階を含む方法。
  11. 【請求項１１】請求項２に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて流体を移動させる方法であって、上記方
    法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入
    に、１から150μＬの容積を含む多量の流体サンプルを
    加え、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに移動させるのに十分な
    時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、計量キャピラリー中の多量の流
    体を第一の流体チャンバーに移動させ、そして ｃ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の流体チャンバー中の多量
    の流体を保持チャンバーに移動させる 段階を含む方法。
  12. 【請求項１２】請求項３に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて流体を移動させる方法であって、上記方
    法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入
    に、１から150μＬの容積を含む多量の流体サンプルを
    加えて、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに移動させるのに十分な
    時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、計量キャピラリー中の流体の量
    を第一の流体チャンバーに移動させ、 ｄ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の流体チャンバー中の流体
    を保持チャンバーに移動させ、そして ｅ）第二の回転速度より大きい第四の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、保持チャンバー中の流体の量を
    読取りチャンバーに移動させる 段階を含む方法。
  13. 【請求項１３】請求項８に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、流体サンプル中のβ−ラクタム抗生物
    質の量を検出する方法であって、上記方法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入
    に、１から150μＬの容積を含む多量の流体サンプルを
    加えて、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに移動させるのに十分な
    時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、計量キャピラリー中の流体の量
    を第一の流体チャンバーに移動させ、 ｄ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の流体チャンバー中の流体
    の量を保持チャンバーに移動させ、 ｅ）カルボキシペプチダーゼ活性を阻害するのに十分な
    時間、そして温度で保持チャンバー中の流体をインキュ
    ベートし、 ｆ）第二の回転速度より大きい第四の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、保持チャンバー中の流体の量を
    読取りチャンバーに移動させ、 ｇ）色素原を発生するのに十分な時間、そして温度で読
    取りチャンバー中の流体をインキュベートし、 ｈ）読取りチャンバー中の発色した色素原の量を検出
    し、そして上記量をβ−ラクタム抗生物質を含まないサ
    ンプルによって生成される量と比較する 段階を含む方法。
  14. 【請求項１４】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれ
    に対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を含
    み、各表面がプラットホームが回転される中心を含むこ
    とを特徴とする回転可能なプラットホーム、 そして第一の表面が、 ｂ）１から150μＬの容量を有する第一の表面中の窪み
    を含むことを特徴とする注流入、 そしてそれは ｃ）複数の計量キャピラリーを含み、各キャピラリー
    が、注流入と流体的に連結しており、各キャピラリー
    が、直径0.02mmから1mmの断面領域を規定し、そして各
    キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸
    長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配
    列された第一の末端、およびプラットホームの中心から
    遠方に配列された第二の末端を規定し、そして各キャピ
    ラリーの近傍末端は、湾曲した開口部を規定し、第一の
    計量キャピラリーアレイは、流体の容量を規定すること
    を特徴とする第一の計量キャピラリーアレイ に流体的に連結しており、 そしてキャピラリーアレイは、 ｄ）プラットホームの表面で、計量キャピラリーに等し
    いかまたはより大きな深さを有し、そしてプラットホー
    ムの中心から、注流入より距離のある位置に位置決めさ
    れ、第一の流体チャンバーはまた流体的にオーバーフロ
    ーキャピラリーと連結しており、 そして第一の流体チャンバーは、 ｅ）プラットホームの表面にオーバーフローキャピラリ
    ーに等しいか、またはより大きい深さを有し、そして保
    持チャンバーおよび注流入よりプラットホームの中心か
    ら長い距離に放射状に位置決めされ、オーバーフローキ
    ャピラリーが、キャピラリーアレイのキャピラリーを第
    一の流体チャンバーと流体的に連結されることで、プラ
    ットホーム上の位置より回転の軸に近いプラットホーム
    上の位置で、第一の液体チャンバーと流体的に連結され
    ている、オーバーフロー・チャンバーに流体的に連結し
    ているオーバーフローキャピラリーと流体的に連結され
    ているものを組合せて含むことを特徴し、 キャピラリー接合部が、キャピラリーアレイおよび第一
    の液体チャンバーを含む各々のキャピラリーの接合部
    で、そしてオーバーフローキャピラリーおよびオーバー
    フローチャンバーの接合部で形成され、それにより注流
    入にあるディスクに載せられた流体は、キャピラリーア
    レイおよび第一の流体チャンバーを含む各キャピラリー
    の接合部にキャピラリー作用によって流れ、そして第一
    の流体チャンバー中の流体のレベルが第一の流体チャン
    バーとオーバーフローキャピラリーとの間の流体連結の
    位置に達するまで、第一の回転速度でのプラットホーム
    の回転が、第一の流体チャンバーへキャピラリーアレイ
    を介して注流入中の流体の容量の流体置換を誘導し、過
    剰の流体が、第一の回転速度でオーバーフローチャンバ
    ーを伴うキャピラリー接合部に流れ、オーバーフローキ
    ャピラリーを介して、そして第一の流体チャンバー中の
    流体のレベルを、オーバーフローキャピラリーが、チャ
    ンバーと流体的に連結される位置より第一の流体チャン
    バー中の回転の中心から遠いレベルに減少されるまで、
    オーバーフローチャンバーを介して、そしてオーバーフ
    ローチャンバーに、第一の流体チャンバーから過剰の流
    体を排出し、それにより第一の流体チャンバー中の流体
    の規定の容積を放出し；そして第一の流体チャンバーお
    よびオーバーフローチャンバーの各々が、さらに空気交
    換チャンネルを含み、それにより流体の動きによって交
    換された空気は、プラットホームの表面に排出されるこ
    とを特徴とする、微量システムプラットホーム。
  15. 【請求項１５】さらに、 ｆ）第一の流体チャンバーに流体的に連結した第一の末
    端を有し、そして保持チャンバーに流体的に連結した第
    二の末端を有し、そのキャピラリーと等しいか、または
    より大きいプラットホームの表面中の深さを有し、そし
    て第一の流体チャンバーよりプラットホームの中心から
    さら距離のある位置に放射状に位置決めされる、第二の
    キャピラリー を含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび保持チャン
    バーの接合部で形成され、それにより第一の流体チャン
    バー中の流体が、キャピラリーを介して、第一の回転速
    度で回転中にキャピラリーおよび保持チャンバーの接合
    部に流れ；そして第一の回転速度より大きい第二の回転
    速度でのプラットホームの回転が、第一の流体チャンバ
    ー中の流体の容量を、保持チャンバーへ流体移動させる
    ことを誘導し、そして保持チャンバーは、さらに空気交
    換チャンネルを包含し、それにより流体の動きによって
    交換された空気が、プラットホームの表面に排出される
    こと を特徴とする請求項14に記載の微量システムプラットホ
    ーム。
  16. 【請求項１６】さらに、 ｇ）保持チャンバーに流体的に連結された第一の末端を
    有し、そして読取りチャンバーに流体的に連結した第二
    の末端を有し、そのキャピラリーチャンバーと等しい
    か、またはより大きいプラットホームの表面での深さを
    有し、そして保持チャンバーよりプラットホームの中心
    からさらに距離のある位置に放射状に位置決めされる、
    キャピラリーを含み、 キャピラリー接合部が、キャピラリーおよび読取りチャ
    ンバーの接合部で形成され、それにより保持チャンバー
    中の流体が、キャピラリーを介してキャピラリーおよび
    読取りチャンバーの接合部に流れ；そして第二の回転速
    度より大きい第三の回転速度でのプラットホームの回転
    が、保持チャンバー中の流体の容量を、読取りチャンバ
    ーへ流体移動させることを誘導し、そして保持チャンバ
    ーおよび読取りチャンバーの各々は、さらに空気交換チ
    ャンネルを包含し、それにより流体の動きにより交換さ
    れた空気が、プラットホームの表面に排出されることを
    特徴とする、請求項15に記載の微量システムプラットホ
    ーム。
  17. 【請求項１７】さらに、 ｈ）捨てバルブの放出が、ゼロでない回転速度で、流体
    が、保持チャンバーから読取りチャンバーへ流れること
    を可能にすることを特徴とする、保持チャンバーから読
    取りチャンバーへ伸長するキャピラリー中の捨てバルブ
    を含むことを特徴とする請求項16に記載の微量システム
    プラットホーム。
  18. 【請求項１８】捨てバルブが、固形、半固形または粘性
    液状炭化水素、またはプラスチックである請求項17に記
    載の微量システムプラットホーム。
  19. 【請求項１９】さらに、加熱要素を加熱することが、捨
    てバルブを開放させることを特徴とする、捨てバルブと
    熱的に接触するプラットホーム中の加熱要素を含む、請
    求項18に記載の微量システムプラットホーム。
  20. 【請求項２０】保持チャンバーが、生物学的検出アッセ
    イの第一の構成要素を含み、そして読取りチャンバー
    が、生物学的検出アッセイの第二の構成要素を含み、サ
    ンプルを、分析物の存在について分析する、請求項16に
    記載の微量システムプラットホーム。
  21. 【請求項２１】保持チャンバーが、カルボキシペプチダ
    ーゼを含み、そしてペプチドが、そのカルボキシル基に
    Ｄ−アミノ酸を含み、そして読取りチャンバーが、Ｄ−
    アミノ酸オキシダーゼ、フラビンアデニンジヌクレオチ
    ド、西洋ワサビペルオキシダーゼおよび色素原を含み、
    そして生物学的検出アッセイが、流体サンプル中のβ−
    ラクタム抗生物質の存在を検出する請求項20に記載の微
    量システムプラットホーム。
  22. 【請求項２２】流体サンプルがミルクである、請求項21
    に記載の微量システムプラットホーム。
  23. 【請求項２３】請求項14に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて流体を移動させる方法であって、上記方
    法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から150μＬの容量を含む多量の流体サンプルを加
    え、 ｂ）注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一
    の流体チャンバーおよびオーバーフローキャピラリーに
    移動させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラット
    ホームを回転させ、そして ｃ）第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オー
    バーフローチャンバーに移動させるのに十分な時間、上
    記第一の回転速度でプラットホームを回転させる 段階を含むことを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】請求項15に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて流体を移動させる方法であって、上記方
    法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から150μＬの容量を含む多量の流体サンプルを加
    え、 ｂ）注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一
    の流体チャンバー、第二のキャピラリーにおよびオーバ
    ーフローキャピラリーに移動させるのに十分な時間、第
    一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オー
    バーフローチャンバーに移動させるのに十分な時間、上
    記第一の回転速度でプラットホームを回転させ、そして ｄ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の流体チャンバー中の流体
    の容量を保持チャンバーに移動させる 段階を含むことを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】請求項16に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて流体を移動させる方法であって、上記方
    法が ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から150μＬの容量を含む流体サンプルを加え、 ｂ）注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一
    の流体チャンバー、第二のキャピラリーおよびオーバー
    フローキャピラリーに移動させるのに十分な時間、第一
    の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オー
    バーフローチャンバーに移動させるのに十分な時間、上
    記第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｄ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の流体チャンバー中の流体
    の容量を保持チャンバーに移動させ、そして ｅ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、保持チャンバー中の流体の容量
    を読取りチャンバーに移動させる 段階を含むことを特徴とする方法。
  26. 【請求項２６】請求項21に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、流体サンプル中のβ−ラクタム抗生物
    質の量を検出する方法であって、上記方法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から150μＬの容量を含む流体サンプルを加え、 ｂ）注流入およびキャピラリーアレイ中の流体を、第一
    の流体チャンバー、第二のキャピラリーおよびオーバー
    フローキャピラリーに移動させるのに十分な時間、第一
    の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の流体チャンバー中の過剰容量の流体を、オー
    バーフローチャンバーに移動させるのに十分な時間、上
    記第一の回転速度でプラットホームを回転させ、そして ｄ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の流体チャンバー中の流体
    の容量を保持チャンバーに移動させ、 ｅ）カルボキシペプチダーゼ活性を阻害するのに十分な
    時間および温度で保持チャンバー中の流体をインキュベ
    ートし、 ｆ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、保持チャンバー中の流体の容量
    を読取りチャンバーに移動させ、 ｇ）色素原を発生するのに十分な時間および温度で読取
    りチャンバー中の流体をインキュベートし、 ｈ）読取りチャンバー中の発生した色素原の量を検出
    し、そして上記容量を、β−ラクタム抗生物質を含まな
    いサンプルによって生成される量と比較する 段階を含むことを特徴とする方法。
  27. 【請求項２７】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれ
    に対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を有
    し、各表面は、プラットホームを回転させる中心を含
    む、回転可能なプラットホームを含み、 そしてその第一の表面が、組み合わせで ｂ）１から50μＬの容量を有する第一の表面での窪みを
    含む、注流入を含み、 そしてそれは、 ｃ）直径0.1mmから2cmの断面領域を規定し、そして５か
    ら25μＬの容積を有し、そのキャピラリーが、プラット
    ホームの中心から放射状に伸長し、そしてプラットホー
    ムの中心に向かって近傍に配列された第一の末端、およ
    びプラットホームの中心から遠方に配列された第二の末
    端を規定し、そして各キャピラリーの近傍末端は、湾曲
    した開口部を規定する、流入キャピラリーと流体的に連
    結し；流入キャピラリーは、 ｄ）直径0.1mmから2cmの断面直径を有し、そして５から
    25μＬの容積を有し、そして流入キャピラリーと等しい
    か、またはより大きいプラットホームの表面に深みを有
    し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配置
    される第一の閉鎖末端を、そしてプラットホームの中心
    から遠方に配列された第二の閉鎖末端を規定し、分離チ
    ャンバーを、流入キャピラリーに実質的に平行に位置決
    めされ、そして流入キャピラリーを、そのチャンバーの
    第一の末端より、そのチャンバーの第二の末端に実質的
    に近傍にあるプラットホームの位置に、分離チャンバー
    と流体的に連結している、分離カラムを含み、 キャピラリー接合部を、流入キャピラリーと分離チャン
    バーとの接合部に形成させ、それにより、注流入でディ
    スク上に載せられた流体は、注流入と分離チャンバーと
    の接合部に、キャピラリー作用を介して流れ、そして第
    一の回転速度でのプラットホームの回転が、その分離チ
    ャンバーへの流入キャピラリー中の流体の移動を誘導
    し；そして分離チャンバーが、さらに空気交換チャンネ
    ルを含み、それにより流体の流れにより交換された空気
    は、プラットホームの表面に排出されることを特徴とす
    る、微量システムプラットホーム。
  28. 【請求項２８】さらに、 ｅ）チャンネルにより分離チャンバーに流体的に連結
    し、プラットホーム上のチャンネルの位置を、そのチャ
    ンバーの第二の末端よりチャンバーの第二の末端に実質
    的により近い、オーバーフローチャンバーを包含し、 そしてオーバーフローチャンバーが、さらに空気交換チ
    ャンネルを含み、それにより流体の動きにより交換され
    た空気を、プラットホームの表面に排出することを特徴
    とする、請求項27に記載の微量システムプラットホー
    ム。
  29. 【請求項２９】さらに、 ｆ）0.05mmから0.25mmの断面直径を有する第一の末端、
    およびプラットホームの表面にキャピラリーの深さより
    大きな深みを有するキャピラリー接合部に流体的に連結
    した第二の末端で分離チャンバーに流体的に連結する、
    キャピラリーを含み、 そのキャピラリー接合部が、 ｇ）0.25mmから1mmの断面直径を有し、そのキャピラリ
    ーが、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そし
    てプラットホームの中心に向かって近傍に配置される第
    一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配置
    される第二の末端を規定することを特徴とする、デカン
    トキャピラリーに流体的に連結され、 そしてデカントキャピラリーの第二の末端が、 ｈ）そのキャピラリーと等しいか、またはより大きいプ
    ラットホームの表面に深さを有し、そしてキャピラリー
    接合部よりプラットホームの中心から放射状にさらに距
    離のある位置に配置される、デカントチャンバーと流体
    的に連結され、 第一の回転速度より大きな回転速度でのプラットホーム
    の回転が、キャピラリー接合部を介して、そしてデカン
    トチャンバーに流れ、そしてそのデカントチャンバー
    が、さらに空気交換チャンネルを含み、それにより流体
    の動きにより交換される空気を、プラットホームの表面
    に排出することを特徴とする、請求項28に記載の微量シ
    ステムプラットホーム。
  30. 【請求項３０】請求項27に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、粒子の懸濁液から流体を分離する方法
    であって、上記方法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から50μＬの容量を有する粒子の懸濁液を含む多量の
    流体サンプルを加え、そしてその流体が流入キャピラリ
    ーを満たすことを可能にし、 ｂ）注流入中の流体を、分離チャンバーに移動させるの
    に十分な時間、第一の回転速度でプラットホームを回転
    させ、そして ｃ）懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よ
    りそのチャンバーの第二の末端に近い分離チャンバーの
    部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より
    大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させる段
    階を含むことを特徴とする方法。
  31. 【請求項３１】請求項28に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、流体中の粒子の懸濁液から流体を分離
    する方法であって、上記方法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から50μＬの容量を有し、そしてその流体が流入キャ
    ピラリーを満たすことを可能にする粒子の懸濁液を含む
    多量の流体サンプルを加え、 ｂ）注流入中の流体を分離チャンバーに、そしてオーバ
    ーフローチャンバーに移動させるべきる過剰流体に移動
    させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホー
    ムを回転させ、そして ｃ）懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よ
    りそのチャンバーの第二の末端に近い分離チャンバーの
    部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より
    大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させる段
    階を含むことを特徴とする方法。
  32. 【請求項３２】請求項29に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、上記流体中の粒子の懸濁液から流体を
    分離する方法であって、上記方法が、 ａ）回転可能な微量システムプラットホームの注流入に
    １から50μＬの容量を有する粒子の懸濁液を含み、そし
    てその流体が流入キャピラリーを満たすことを可能にす
    る多量の流体サンプルを加え、 ｂ）注流入中の流体を分離チャンバーに、そしてオーバ
    ーフローチャンバーに移動させるべきる過剰流体に移動
    させるのに十分な時間、第一の回転速度でプラットホー
    ムを回転させ、 ｃ）懸濁液中の粒子を、そのチャンバーの第一の末端よ
    りそのチャンバーの第二の末端に近い分離チャンバーの
    部分で濃縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より
    大きな第二の回転速度でプラットホームを回転させ、そ
    して ｄ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、キャピラリー接合部およびデカ
    ントキャピラリーを介して分離カラムからデカントチャ
    ンバーへの流体の移動を誘導し、流体が実質的に粒子を
    含まない 段階を含むことを特徴とする方法。
  33. 【請求項３３】流体が血液である請求項30に記載の方
    法。
  34. 【請求項３４】流体が血液である請求項31に記載の方
    法。
  35. 【請求項３５】流体が血液である請求項32に記載の方
    法。
  36. 【請求項３６】粒子懸濁液が、第二のキャピラリーを介
    した液流を防止する粘度を有する請求項29に記載の微量
    システムプラットホーム。
  37. 【請求項３７】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれ
    に対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を含
    み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含
    む、回転可能なプラットホーム、 そして第一の表面は、組合せて ｂ）５から50μＬの容量を有する第一の表面に窪みを有
    する注入口であって、 そしてそれは、 ｄ）プラットホームの表面にオーバーフローキャピラリ
    ーと等しいか、またはより大きな深さを有し、そして注
    流入よりプラットホームの中心からさらに距離のある位
    置に放射状に位置決めされる、オーバーフローチャンバ
    ー と流体的に連結される、ｃ）オーバーフローキャピラリ
    ー と流体的に連結し、 そしてその注流入は、 ｅ）各々が、複数のキャピラリーを含み、各キャピラリ
    ーが、注流入と流体的に連結しており、各キャピラリー
    は、直径0.02mmから1mmの断面直径を規定し、そして各
    キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸
    長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配
    置された第一の末端およびプラットホームの中心から遠
    方に配置される第二の末端を規定し、各キャピラリーの
    遠方末端が、湾曲した開口部を規定し、キャピラリーア
    レイが、流体の容量を規定する、第一の容量アレイおよ
    び測量第二のキャピラリーアレイ と流体的に連結され、そして第一の測量キャピラリーア
    レイが、 ｆ）プラットホームの表面に測量キャピラリーと等しい
    か、またはより大きな深さを有し、そして注流入よりプ
    ラットホームの中心からさらに距離のある位置に放射状
    であるが、キャピラリー接合部より少ない距離に放射状
    に位置決めされ、キャピラリー接合部が、第二の測量キ
    ャピラリーアレイおよびバラストチャンバーを含む各々
    のキャピラリーの接合部に形成される、バラストチャン
    バー に流体的に連結しており、 そして第二の測量キャピラリーアレイが、 ｇ）プラットホームの表面に、測量キャピラリーと等し
    いか、またはより大きい深さを有し、そして注流入よ
    り、プラットホームの中心からより距離のある位置に放
    射状に位置決めされる、キャピラリー接合部と流体的に
    連結され；そしてそのキャピラリー接合部が、 ｉ）バラストチャンバーより、プラットホームの中心か
    らいっそう距離のある位置に放射状に位置決めされ、そ
    してプラットホームの中心に向かって近傍に配列される
    第一の末端、およびプラットホームの中心から遠方に配
    置される第二の末端を有する、分離チャンバーと流体的
    に連結されるｈ）チャンネルと流体的に連結され、 それにより、注流入でディスクに載せられた流体が、キ
    ャピラリー作用を介して、第一の測量キャピラリーアレ
    イおよびバラストチャンバーの測量キャピラリーの各々
    の接合部に、そして各々の第二の測量キャピラリーアレ
    イおよびキャピラリー接合部ーを含む各々の測量キャピ
    ラリーの接合部に流れ、そして過剰の流体が、キャピラ
    リー作用によって、オーバーフローキャピラリーおよび
    オーバーフローチャンバーの接合部に流れ；そして第一
    の回転速度でのプラットホームの回転が、オーバーフロ
    ーキャピラリー中で、オーバーフローチャンバーへの流
    体移動を誘導するが、第一または第二の測量キャピラリ
    ーアレイを含む測量キャピラリーの内のいずれかでの流
    体移動は誘導せず、それにより第一の回転速度でのプラ
    ットホームの回転は、注流入からの流体を、オーバーフ
    ローチャンバーへ排出し；そして 第一の回転速度より大きい第二の回転速度でのプラット
    ホームの回転は、第一のキャピラリーアレイの測量キャ
    ピラリー中の流体の容量を、バラストチャンバーへ流体
    移動させること、および第二のキャピラリーアレイの測
    量キャピラリー中の流体の容量を、キャピラリー結合お
    よびチャンネルを介し、そして分離チャンバーに流体移
    動させることを誘導し； バラストチャンバー、オーバーフローチャンバーおよび
    分離チャンバーの各々は、さらに空気交換チャンネルを
    含み、それにより流体の動きによって交換された空気
    を、プラットホームの表面に排出することを特徴とす
    る、請求項29に記載の微量システムプラットホーム。
  38. 【請求項３８】さらに、 ｊ）そのチャンネルが、プラットホームの中心から放射
    状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向かって遠
    方に配置される第一の末端を有し、そしてチャンバーの
    第二の末端より、チャンバーの第一の末端に実質的にい
    っそう近傍であるプラットホーム上の位置に分離チャン
    バーに流体的に連結する、0.5mmから1mmの断面直径を有
    するデカントチャンネル、そしてデカントキャピラリー
    の第二の末端が、 ｋ）プラットホームの表面に、キャピラリーと等しい
    か、またはより大きな深さを有し、そして分離チャンバ
    ーより、プラットホームの中心からさらに多い距離に放
    射状に位置決めされる、デカントチャンバーと流体的に
    連結している ことを特徴とし、 第二の測量キャピラリーから送出される、分離チャンバ
    ー中の流体の容量が、デカントチャンネルに流体連結の
    プラットホームでの位置に等しいレベルまで分離チャン
    バーを満たすのに不十分であり、 デカントチャンバーが、さらに空気交換チャンネルを有
    し、それにより流体の動きによって交換される空気を、
    プラットホームの表面に排出することを特徴とする、請
    求項37に記載の微量システムプラットホーム。
  39. 【請求項３９】さらにｌ）バラストチャンバーに流体的
    に連結された第一の末端を有し、そしてプラットホーム
    の表面で、キャピラリーと等しいか、またはより大きな
    深さを有し、そしてバラストチャンバーよりよりプラッ
    トホームの中心からさらに距離のある位置に放射状に位
    置決めされる、キャピラリー そしてキャピラリー接合部が、 ｍ）0.5mmから1mmの断面直径を有し、そのチャンネル
    が、プラットホームの中心から放射状に伸長し、そして
    プラットホームの中心に向かって近傍に配置され、そし
    てキャピラリー接合部と流体的に連結された第一の末端
    を、そして分離チャンバーの第二の末端の位置に等しい
    位置に分離チャンバーに流体的に連結した第二の末端を
    有することを特徴とする、チャンネルと流体的に連結し
    ていることを特徴とし、 第二の回転速度より大きい第三の回転速度でのプラット
    ホームの回転が、キャピラリー、キャピラリー接合部お
    よびチャンネルを介し、そして分離チャンバーへのバラ
    ストチャンバー中の流体の容量の流体交換を誘導する、
    請求項38に記載の微量システムプラットホーム。
  40. 【請求項４０】さらに、 ｎ）ゼロでない回転速度で、捨てバルブの放出がバラス
    トチャンバーから分離チャンバーへの流体の流れを可能
    にする、バラストチャンバーから分離チャンバーへ伸長
    するキャピラリー中の捨てバルブを含む、請求項39に記
    載の微量システムプラットホーム。
  41. 【請求項４１】捨てバルブが、固形、半固形または粘性
    液状炭化水素、またはプラスチックである、請求項40に
    記載の微量システムプラットホーム。
  42. 【請求項４２】さらに、加熱要素を加熱することで、捨
    てバルブを開放させることを特徴とする、捨てバルブと
    熱接触でプラットホーム中に加熱要素を包含する、請求
    項41に記載の微量システムプラットホーム。
  43. 【請求項４３】ａ）１から50μＬの容量を有する粒子懸
    濁液を包含する多量の流体サンプルを、回転可能な微量
    システムプラットホームの注流入に加え、そしてその流
    体を第一および第二の測量キャピラリーアレイおよびオ
    ーバーフローキャピラリーの各々のキャピラリーに満た
    させ、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに交換するのに十分な時
    間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の測量キャピラリー中の流
    体の容量を、バラストチャンバーに移動させ、そして第
    二の測量キャピラリー中の流体の容量を、分離チャンバ
    ーに移動させ、そして ｄ）懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチ
    ャンバーの第二の末端に近い分離チャンバーの一部に濃
    縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より大きい第
    三の回転速度でプラットホームを回転させる 段階を含むことを特徴とする、請求項37による微量シス
    テムプラットホームを用いて、前記流体中の粒子の懸濁
    液から流体を分離する方法。
  44. 【請求項４４】請求項39による微量システムプラットホ
    ームを用いて、前記流体中の粒子の懸濁液から流体を分
    離する方法であって、上記方法は、 ａ）１から50μＬの容量を有する粒子懸濁液を包含する
    多量の流体サンプルを、回転可能な微量システムプラッ
    トホームの注流入に加え、そしてその流体を第一および
    第二の測量キャピラリーアレイおよびオーバーフローキ
    ャピラリーの各々のキャピラリーに満たさせ、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに交換するのに十分な時
    間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、第一の測量キャピラリー中の流
    体の容量を、バラストチャンバーに移動させ、そして第
    二の測量キャピラリー中の流体の容量を、分離チャンバ
    ーに移動させ、 ｄ）懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチ
    ャンバーの第二の末端に近い分離チャンバーの一部に濃
    縮させるのに十分な時間、第二の回転速度より大きい第
    三の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｅ）懸濁液中の粒子が、チャンバーの第一の末端よりチ
    ャンバーの第二の末端に近い分離チャンバーの一部に濃
    縮させるのに十分な時間、第一の回転速度より大きい第
    三の回転速度でプラットホームを回転させ、分離カラム
    中の流体のレベルが、分離カラムとデカントチャンネル
    との間の流体連結のレベルに上げて、それにより、分離
    チャンバーへのバラストチャンバー中の流体の容量の交
    換が、デカントチャンバーへ等量を静かに移し、流体
    が、実質的に粒子を含まない 段階を含むことを特徴とする方法。
  45. 【請求項４５】流体が血液である請求項37に記載の方
    法。
  46. 【請求項４６】流体が血液である請求項38に記載の方
    法。
  47. 【請求項４７】流体が血液である請求項39に記載の方
    法。
  48. 【請求項４８】流体が血液である請求項44に記載の方
    法。
  49. 【請求項４９】粒子懸濁液が、第二のキャピラリーを介
    した液流を防止する粘度を有する請求項39に記載の微量
    システムプラットホーム。
  50. 【請求項５０】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれ
    に対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を含
    み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含む
    ことを特徴とする、回転可能なプラットホームを含み、 第一の表面は、組合せて ｂ）第二の容量の第二の流体を含む第二の流体チャンバ
    ーの容量を含み、第一の流体チャンバーが、第一のキャ
    ピラリーに流体的に連結され、そして第二の流体チャン
    バーが、第二のキャピラリーに流体的に連結された、第
    一の流体チャンバー、 そして第一および第二のキャピラリーの各々は、 ｃ）プラットホームの表面で第一または第二のキャピラ
    リーに等しいか、またはより大きい深さを有し、そして
    流体チャンバーのいずれかよりプラットホームの中心か
    ら、より距離がある位置に放射状に位置決めされた、キ
    ャピラリー接合部に流体的に連結され、 そしてキャピラリー接合部が、さらに ｄ）キャピラリー接合部からプラットホーム上に放射状
    に伸長し、 ｅ）プラットホームの表面に、流入キャピラリーと等し
    いか、または大きい深さを有し、そしてキャピラリー接
    合部のいずれかよりプラットホームの中心からより距離
    のある位置に放射状に位置決めされた混合チャンバーと
    流体的に連結され、 その混合チャンバーが、さらに、そこに流体的に結合し
    た混合チャンバー流入キャピラリーを含むことを特徴と
    する、微量システムプラットホーム。
  51. 【請求項５１】第一および第二の流体チャンバーに含ま
    れる容量が等しい、請求項50に記載の微量システムプラ
    ットホーム。
  52. 【請求項５２】第一および第二の流体チャンバーに含ま
    れる容量が等しい、請求項50に記載の微量システムプラ
    ットホーム。
  53. 【請求項５３】第一および第二の流体チャンバーに含ま
    れる容量を混合して、勾配を生じさせ、プラットホーム
    が、ゼロでない回転速度で最初に回転された時に、第一
    の流体チャンバーの形状および位置が、第二の流体チャ
    ンバーから交換された流体容量より大きな流体容量を生
    じ、そして第一の流体チャンバー中の上記交換流体容量
    が、第二の流体チャンバーから得た交換流体容量より回
    転の間に、より早い速度で減少される、請求項50に記載
    の微量システムプラットホーム。
  54. 【請求項５４】さらに、ｅ）プラットホームの表面に、
    キャピラリーと等しいかまたはより大きい深さを有し、
    そしてプラットホームの中心から混合チャンバーよりい
    っそう距離のある位置に放射状に位置決めされる混合流
    体受取りチャンバーを含む、請求項50に記載の微量シス
    テムプラットホーム。
  55. 【請求項５５】さらに、プラットホーム表面を越えて放
    射状に配列された複数の混合チャンバーを有し、各混合
    チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心により近
    傍する位置から放射状に伸長する流入キャピラリーを、
    そして混合チャンバーより回転の中心により遠方の位置
    に放射状に伸長する流出キャピラリーを有し、各混合チ
    ャンバーの流入キャピラリーは、請求項50の第一の混合
    チャンバーに流体的に連結されるか、または回転の中心
    にすぐにより近傍の混合チャンバーの流出チャンバーで
    あり、そして各混合チャンバーの流出キャピラリーが、
    回転の中心にすぐにより遠方の混合チャンバーの流入キ
    ャピラリーであり、そして回転の中心から最も遠方に位
    置づけられる混合チャンバーの流出キャピラリーが、混
    合流体受取りチャンバーと流体的に連結されている、請
    求項54に記載の微量システムプラットホーム。
  56. 【請求項５６】さらに、プラットホームの表面に、キャ
    ピラリーと等しいかまたはより大きい深さを有し、そし
    てプラットホームの中心から混合チャンバーよりいっそ
    う距離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受
    取りチャンバーを有し、混合チャンバーが、プラットホ
    ームに横に配列された複数の区画を包含し、流出キャピ
    ラリーを、回転の中心に最も近傍の位置で、そして混合
    チャンバーの横側に、混合流体受取りチャンバーに流体
    的に装着させ、キャピラリーを介し、そして混合チャン
    バーへの流体の流れは、流出キャピラリーに流体連結に
    最も近い横の範囲での区画から、流出キャピラリーへの
    流体連結に最も遠い横の範囲での区画までの混合チャン
    バーの各々の区画を順次に満たすことを特徴とする、請
    求項53に記載の微量システムプラットホーム。
  57. 【請求項５７】請求項54に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、２つの流体を混合する方法であって、
    上記方法は、 ａ）第一の流体チャンバーに第一の流体の容量を加え、
    そして第二の流体チャンバーへの第二の流体の容量を加
    え、 ｂ）流体チャンバーから、キャピラリーを介してそして
    キャピラリー接合部を越えて、そして混合チャンバーへ
    流体の流れを誘導するのに十分な回転速度でプラットホ
    ームを回転させ、それにより、乱流流体の流れを、混合
    チャンバーに生じさせ、そして ｃ）混合流体受取りチャンバー中の混合流体を収集する 段階を含むことを特徴とする方法。
  58. 【請求項５８】２種の流体が、溶解物の濃度で異なるこ
    とを特徴とする、請求項55に記載の方法。
  59. 【請求項５９】２種の流体が、異なる粘性物を有するこ
    とを特徴とする、請求項57に記載の方法。
  60. 【請求項６０】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれ
    に対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を含
    み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含む
    ことを特徴とする、回転可能なプラットホーム、 第一の表面は、組合せて ｂ）各々が、５から50μＬの容量を有する第一の表面中
    の窪みを含む、第一の注流入および第二の注流入、それ
    は、 ｃ）各々が、複数のキャピラリーを含み、第一のキャピ
    ラリーアレイの各々のキャピラリーが、第一の注流入と
    流体的に連結され、そして第二のキャピラリーアレイの
    各キャピラリーが、第二の注流入と流体的に連結され、
    各キャピラリーが、直径で0.02mmから1mmの直径を規定
    し、そして各キャピラリーが、プラットホームの中心か
    ら放射状に伸長し、そしてプラットホームの中心に向か
    って近傍に配列された第一の末端を、そしてプラットホ
    ームの中心から遠方に配列された第二の末端を規定し、
    各キャピラリーの近傍末端が、湾曲した開口部を規定
    し；キャピラリーアレイが、流体の容量を規定する、第
    一のキャピラリーおよび第二のキャピラリーアレイ、 と流体的に連結され、 そしてキャピラリーアレイが、 ｄ）プラットホームの表面に、キャピラリーと等しい
    か、またはより大きい深さを有しし、そしてプラットホ
    ームの中心からより遠方に放射状に位置決めされ、キャ
    ピラリー接合部が、キャピラリーアレイおよび湾曲キャ
    ピラリーバリヤーを包含するキャピラリーの各々の接合
    部に形成される、湾曲キャピラリーバリヤー と流体的に連結されていることを特徴とし、 それにより、第一の注流入でプラットホームの上に載せ
    られた第一の流体は、キャピラリー作用により、第一の
    キャピラリーアレイを含むキャピラリーの各々の接合部
    および湾曲したキャピラリー接合部に流れ、そして第二
    の注流入でプラットホームの上に載せられた第二の流体
    は、キャピラリー作用により、第二のキャピラリーアレ
    イを含むキャピラリーの各々の接合部および湾曲したキ
    ャピラリー接合部に流れ、 そして、第一の回転速度でのプラットホームの回転が、
    第一および第二のキャピラリーアレイのキャピラリー中
    の流体の容量の流体交換を、湾曲したキャピラリー接合
    部に誘導し、そして湾曲したキャピラリー接合部が、さ
    らに空気交換チャンネルを包含し、それにより、流体の
    動きにより交換された空気を、プラットホームの表面に
    排出すること を特徴とする微量システムプラットホーム。
  61. 【請求項６１】さらに、 ｅ）湾曲したキャピラリー接合部からプラットホームに
    放射状に伸長し、 そしてさらに ｆ）プラットホームの表面で流入キャピラリーと等しい
    か、またはより大きい深さを有し、そしてキャピラリー
    接合部よりプラットホームの中心からより距離のある位
    置に放射状に位置決めし、混合チャンバーが、さらに、
    それに流体に連結した混合チャンバー流出キャピラリー
    を包含する、混合チャンバーに流体的に連結している、
    混合チャンバー流入キャピラリー を含むことを特徴とする、請求項60に記載の微量システ
    ムプラットホーム。
  62. 【請求項６２】さらに、ｇ）プラットホームの表面で、
    混合チャンバー流入キャピラリーと等しいか、またはよ
    り大きい深さを有し、そして混合チャンバーよりプラッ
    トホームの中心からより距離のある位置に放射状に位置
    決めする、混合流体受取りチャンバー を含むことを特徴とする、請求項61に記載の微量システ
    ムプラットホーム。
  63. 【請求項６３】第一および第二の流体チャンバーに含ま
    れる容量が等しい、請求項60に記載の微量システムプラ
    ットホーム。
  64. 【請求項６４】第一および第二の流体チャンバーに含ま
    れる容量が等しくない、請求項60に記載の微量システム
    プラットホーム。
  65. 【請求項６５】さらに、プラットホーム表面を越えて放
    射状に配列される複数の混合チャンバーを含み、各混合
    チャンバーが、混合チャンバーより回転の中心にいっそ
    う近傍の位置から放射状に伸長する流入キャピラリー
    を、そして混合チャンバーより回転の中心にいっそう遠
    方の位置に放射状に伸長する流出キャピラリーを有し、
    各混合チャンバーの流入キャピラリーを、請求項62の第
    一の混合チャンバーと流体的に連結されるか、または回
    転の中心からすぐにいっそう近傍の混合チャンバーの流
    出チャンバーであり、そして各混合チャンバーの流出キ
    ャピラリーが、回転の中心からすぐにいっそう遠方の混
    合チャンバーの流出チャンバーであり、そして回転の中
    心から最も遠方に位置決めされた混合チャンバーの流出
    キャピラリーが、混合流体受取りチャンバーと流体的に
    連結されることを特徴とする、請求項62に記載の微量シ
    ステムプラットホーム。
  66. 【請求項６６】さらに、プラットホームの表面にキャピ
    ラリーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そし
    て混合チャンバーよりプラットホームの中心からより距
    離のある位置に放射状に位置決めされる混合流体受取り
    チャンバーを含み、混合チャンバーが、プラットホーム
    上に横に配列される複数の区画を含み、流出キャピラリ
    ーが、回転の中心の最も近傍の位置で、そして混合チャ
    ンバーの側面で、混合流体受取りチャンバーに流体的に
    装着され、キャピラリーを介し、そして混合チャンバー
    への流体の流れが、流出キャピラリーに流体連結に最も
    近い横の範囲での区画から、流出キャピラリーへの流体
    連結に最も遠い横の範囲での区画までの混合チャンバー
    の各々の区画を順次に満たすことを特徴とする、請求項
    61に記載の微量システムプラットホーム。
  67. 【請求項６７】請求項62に記載の微量システムプラット
    ホームを用いて、２種の流体を混合する方法であって、
    上記方法は、 ａ）第一の注流入に第一の流体の容量を加え、そして第
    二の注流入への第二の流体の容量を加え、そして流体
    に、キャピラリー作用によって第一および第二のキャピ
    ラリーアレイに満たさせ、 ｂ）流体の流れを、キャピラリーアレイから、湾曲した
    キャピラリー接合部に誘導するのに十分な第一の回転速
    度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、流体の流れに、混合チャンバー
    流入キャピラリーを介し、そして混合チャンバーにキャ
    ピラリー接合部を通過させることを誘導し、そして ｄ）混合流体受取りチャンバー中の混合流体を収集する 段階を含むことを特徴とする方法。
  68. 【請求項６８】２種の流体が、溶解物の濃度で異なるこ
    とを特徴とする、請求項67に記載の方法。
  69. 【請求項６９】２種の流体が、異なる粘性物を有するこ
    とを特徴とする、請求項67に記載の方法。
  70. 【請求項７０】ａ）第一の平坦で平面の表面およびそれ
    に対峙する第二の平坦で平面の表面を有する基板を含
    み、各表面は、プラットホームが回転される中心を含む
    ことを特徴とする、回転可能なプラットホームを含み、 第一の表面は、組合せて ｂ）１から100μＬの容量を有する第一の表面中の窪み
    を含む、注流入を含み、 そしてそれは、 ｃ）各々が、注流入と流体的に連結され、各キャピラリ
    ーが、直径で0.02mmから1mmの直径を規定し、そして各
    キャピラリーが、プラットホームの中心から放射状に伸
    長し、そしてプラットホームの中心に向かって近傍に配
    列された第一の末端を、そしてプラットホームの中心か
    ら遠方に配列された第二の末端を規定し、各キャピラリ
    ーの近傍末端が、湾曲した開口部を規定し；測量キャピ
    ラリーが、流体の容量を規定する、測量キャピラリーお
    よびオーバーフローキャピラリー、 と流体的に連結され、 そして測量キャピラリーアレイが、 ｄ）プラットホームの表面に、キャピラリーと等しい
    か、またはより大きい深さを有し、そしてプラットホー
    ムの中心から注流入より遠方に放射状に位置決めされ
    る、第一のキャピラリー接合部 と流体的に連結され、 そしてオーバーフローキャピラリーが、 ｅ）プラットホームの表面に、オーバーフローキャピラ
    リーと等しいか、またはより大きい深さを有し、そして
    プラットホームの中心から、保持チャンネルおよび注流
    入より距離のある位置で放射状に位置決めされる、オー
    バーフローチャンバーと流体的に連結されていることを
    特徴とし、 キャピラリー接合部は、測量キャピラリーの接合部およ
    び第一のキャピラリー接合部で、そしてオーバーフロー
    キャピラリーとオーバーフローチャンバーの接合部に形
    成され、それにより、注流入でディスクの上に載せられ
    た流体は、キャピラリー作用により、測量キャピラリー
    の接合部および第一のキャピラリー接合部に流れ、そし
    て過剰の流体が、キャピラリー作用により、オーバーフ
    ローキャピラリーとオーバーフローチャンバーの接合部
    に流れ、そして第一の回転速度でのプラットホームの回
    転が、オーバーフローチャンバーへのオーバーフローキ
    ャピラリーでの流体変換を誘導するが、測量キャピラリ
    ーでの流体交換を誘導せず、それにより、第一の回転速
    度でのプラットホームの回転が、注流入からオーバーフ
    ローチャンバーへ流体を排出し、そして、第一の回転速
    度より大きい第二の回転速度でのプラットホームの回転
    が、測量キャピラリー中の流体の容量の流体交換を第一
    のキャピラリー接合部に誘導し；そしてオーバーフロー
    チャンバーが、さらに空気交換チャンネルを包含し、そ
    れにより、流体の動きにより交換された空気を、プラッ
    トホームの表面に排出すること を特徴とする微量システムプラットホーム。
  71. 【請求項７１】さらに、f.）第一のキャピラリー接合部
    と流体的に連結された、インキュベーションチャンバー
    流入キャピラリー、そして g.）プラットホームの表面にキャピラリーと等しいか、
    またはより大きい深さを有し、そして第一の接合部よ
    り、プラットホームの中心からさらに距離のある位置に
    放射状に位置決めされる、インキュベートチャンバーと
    流体的に連結された第二の末端を有することを特徴と
    し、 それにより、測量キャピラリー中の流体が、第一のキャ
    ピラリー接合部を越え、そしてプラットホームが、第二
    の回転速度で回転されるときに、インキュベーションチ
    ャンバー流入キャピラリーを介して、インキュベーショ
    ンチャンバーに流れることを特徴とする、請求項70に記
    載の微量システムプラットホーム。
  72. 【請求項７２】さらに、 ｈ）回転の中止から最も遠方の位置で、インキュベーシ
    ョンチャンバーと流体的に連結される第一の末端を有す
    る、インキュベーションチャンバー流入キャピラリー、
    そして ｉ）キャピラリーと等しいか、またはより大きい深さを
    有し、そしてインキュベーションチャンバーよりプラッ
    トホームの中心からより距離のある位置に放射状に位置
    決めされる、廃棄チャンバーに流体的に連結している、
    混合チャンバー流入キャピラリーを含むことを特徴と
    し、 インキュベーションチャンバー流出位置が、インキュベ
    ーションチャンバーの横の範囲に実質的に平行なインキ
    ュベーションチャンバーと流体連結の位置から放射状に
    伸長し、そしてキャピラリーが、回転の中心に最も近傍
    にインキュベーションチャンバーの側面にほぼ等しい位
    置で、実質的に半円型の曲り管を含んで、圧力壁を作
    り、それにより流出キャピラリー中の流体の流れを、イ
    ンキュベーションチャンバー中の流体の容量によって平
    衡にし、それにより第二の回転速度での廃棄チャンバー
    への流体の流れを避けることを特徴とする、請求項71に
    記載の微量システムプラットホーム。
  73. 【請求項７３】さらに、 ｊ）プラットホームの表面から、注流入よりさらに距離
    のある位置で、そしてインキュベーションチャンバーよ
    り回転の中心からより遠くない位置に放射状に位置決め
    する、洗浄緩衝液リザーバーを含み そして洗浄緩衝液リザーバーが、 ｋ）洗浄緩衝液リザーバーと流体的に連結された第一の
    末端を有する、洗浄緩衝液流出キャピラリーと流体的に
    連結され、 そして ｌ）流出キャピラリーと等しいか、またはより大きい深
    さを有し、そして洗浄緩衝液リザーバーよりプラットホ
    ームの中心からより距離のある位置に放射状に位置決め
    され、キャピラリー接合部が、インキュベーションチャ
    ンバー流入キャピラリーと流体的に連結される、第二の
    キャピラリー接合部 と流体的に連結される第二の末端を有し、 第二の回転速度より大きい第三の回転速度でのプラット
    ホームの回転が、洗浄緩衝液の流体の流れを、洗浄緩衝
    液流出キャピラリー、キャピラリー接合部およびインキ
    ュベーション流入キャピラリーを介して、そしてインキ
    ュベーションチャンバーに誘導し、それにより、インキ
    ュベーションチャンバー中の流体の容量を洗浄緩衝液に
    交換することで、インキュベーションチャンバー流出キ
    ャピラリー中の圧力防護壁を乗越え、それによりインキ
    ュベーションチャンバー中の流体を、洗浄緩衝液に交換
    させ、そして第三の回転速度で廃棄チャンバーに流れさ
    せることを可能にすることを特徴とする、請求項72に記
    載の微量システムプラットホーム。
  74. 【請求項７４】さらに、 ｍ）インキュベーションチャンバーより、プラットホー
    ムの中心から小さい距離に放射状に位置決めされる、試
    薬リザーバーを含み そして試薬リザーバーが、 ｎ）試薬リザーバーと流体的に連結される第一の末端を
    有し、 ｍ）第二のキャピラリー接合部と流体的に連結された第
    二の末端を有し、 第三の回転速度より大きい第四の回転速度でのプラット
    ホームの回転が、試薬リザーバー流出キャピラリー、キ
    ャピラリー接合部およびインキュベーション流入キャピ
    ラリーを介して、そしてインキュベーションチャンバー
    への洗浄緩衝液の流体の流れを誘導し、それにより、試
    薬による、インキュベーション流出キャピラリー中の圧
    力防護壁を乗越え、それにより、インキュベーションチ
    ャンバー中の流体が試薬に交換され、そして第四の回転
    速度で廃棄チャンバーへ流れることを可能にする、請求
    項73に記載の微量システムプラットホーム。
  75. 【請求項７５】ａ）試薬リザーバーからインキュベーシ
    ョンチャンバーまで伸長する、捨てバルブを含み、捨て
    バルブの放出が、液流をゼロでない回転速度で、保持チ
    ャンバーから読取りチャンバーまで流させることを特徴
    とする請求項74に記載の微量システムプラットホーム。
  76. 【請求項７６】捨てバルブが、固形、半固形または粘性
    流体炭化水素、またはプラスチックである請求項75に記
    載の微量システムプラットホーム。
  77. 【請求項７７】さらに、プラットホーム中に、捨てバル
    ブと熱的に接触した加熱要素を含み、加熱要素を加熱す
    ることが、捨てバルブを放出させる、請求項76に記載の
    微量システムプラットホーム。
  78. 【請求項７８】請求項72に記載の微量システムプラット
    ホーム用いて、親和性結合アッセイを行う方法であっ
    て、上記方法が、 ａ）親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転
    可能な微量システムプラットホームの注流入に、１から
    100μＬの容積を含み、そして測量キャピラリーおよび
    オーバーフローキャピラリーを、キャピラリー作用によ
    り満たすことを可能にすることを特徴とする、多量の流
    体サンプルを加え、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに交換するのに十分な時
    間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、計量キャピラリー中の多量の流
    体を第一の流体チャンバーに移動させ、インキュベーシ
    ョンチャンバーが、親和性結合対の第二の構成要素を含
    み、そして ｄ）インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検
    出する 段階を含むことを特徴とする方法。
  79. 【請求項７９】請求項73に記載の微量システムプラット
    ホーム用いて、親和性結合アッセイを行う方法であっ
    て、上記方法が、 ａ）親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転
    可能な微量システムプラットホームの注流入に、１から
    100μＬの容積を有し、そして測量キャピラリーおよび
    オーバーフローキャピラリーを、キャピラリー作用によ
    り満たすことを可能にすることを特徴とする、多量の流
    体サンプルを加え、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに移動させるのに十分な
    時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、計量キャピラリー中の多量の流
    体をインキュベーションチャンバーに移動させ、インキ
    ュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成
    要素を含み、そして ｄ）親和性結合対を形成するのに十分な時間、インキュ
    ベーションチャンバー中の流体をインキュベートし、 ｅ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、多量の洗浄流体を、インキュベ
    ーションチャンバーに移動させ、そして ｆ）インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検
    出する 段階を含むことを特徴とする方法。
  80. 【請求項８０】請求項74に記載の微量システムプラット
    ホーム用いて、親和性結合アッセイを行う方法であっ
    て、上記方法が、 ａ）親和性結合対の第一の構成要素を含み、そして回転
    可能な微量システムプラットホームの注流入に、１から
    100μＬの容積を有し、そして測量キャピラリーおよび
    オーバーフローキャピラリーを、キャピラリー作用によ
    り満たすことを可能にすることを特徴とする、多量の流
    体サンプルを加え、 ｂ）注流入およびオーバーフローキャピラリー中の流体
    を、オーバーフローチャンバーに移動させるのに十分な
    時間、第一の回転速度でプラットホームを回転させ、 ｃ）第一の回転速度より大きい第二の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、測量キャピラリー中の流体の容
    量をインキュベーションチャンバーに移動させ、インキ
    ュベーションチャンバーが、親和性結合対の第二の構成
    要素を含み、そして ｄ）親和性結合対を形成するのに十分な時間、インキュ
    ベーションチャンバー中の流体をインキュベートし、 ｅ）第二の回転速度より大きい第三の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、多量の洗浄流体を、インキュベ
    ーションチャンバーに移動させ、 ｆ）第三の回転速度より大きい第四の回転速度でプラッ
    トホームを回転させて、多量の試薬を、インキュベーシ
    ョンチャンバーに移動させ、 ｇ）親和性結合対の量に比例する量の検出可能な生成物
    を生じるのに十分な時間、インキュベーションチャンバ
    ー中の試薬をインキュベートし、 ｈ）インキュベーションチャンバー中の親和性結合を検
    出する 段階を含むことを特徴とする方法。
  81. 【請求項８１】流入および流出キャピラリーを、混合チ
    ャンバーと連結させ、その結果、混合チャンバー中のそ
    れらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーから
    の流体の流れが、流出キャピラリーに占領された位置以
    外の位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、そして流
    出キャピラリーからの流体の流れが、流入キャピラリー
    に占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影
    響を与え、それにより、流体を混合する混合チャンバー
    内で乱流を発生させることを特徴とする、請求項50に記
    載の微量システムプラットホーム。
  82. 【請求項８２】キャピラリーを、混合チャンバーと連結
    させ、その結果、混合チャンバー中のそれらの位置を、
    互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れ
    が、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混
    合チャンバーの壁に影響を与え、それにより、流体を混
    合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを特徴
    とする、請求項54に記載の微量システムプラットホー
    ム。
  83. 【請求項８３】流入および流出キャピラリーを、混合チ
    ャンバーと連結させ、その結果、混合チャンバー中のそ
    れらの位置を、互いに相殺させ、流入キャピラリーから
    の流体の流れが、流出キャピラリーに占領された位置以
    外の位置で混合チャンバーの壁に影響を与え、そして流
    出キャピラリーからの流体の流れが、流入キャピラリー
    に占領された位置以外の位置で混合チャンバーの壁に影
    響を与え、それにより、流体を混合する混合チャンバー
    内で乱流を発生させることを特徴とする、請求項60に記
    載の微量システムプラットホーム。
  84. 【請求項８４】キャピラリーを、混合チャンバーと連結
    させ、その結果、混合チャンバー中のそれらの位置を、
    互いに相殺させ、流入キャピラリーからの流体の流れ
    が、流出キャピラリーに占領された位置以外の位置で混
    合チャンバーの壁に影響を与え、それにより、流体を混
    合する混合チャンバー内で乱流を発生させることを特徴
    とする、請求項64に記載の微量システムプラットホー
    ム。
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