JP4612262B2 - ミクロ分析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、ミクロ分析装置、及び該装置で流体を動かす方法に関する。
【０００２】
先行技術
本案は、“遠心ロータ”又は“チップ上ラボ”としばしば呼ばれる、回転（通常はプラスチックの）ディスク内で形成されるマイクロチャネルを基礎にする、ミクロ分析システムに適用される（が、それに限定されるものではない）。そのようなディスクは、小量流体の分析及び分離を実施するのに利用され得る。コストを減少させるために、ディスクは、ただ一つのタイプの試薬又は流体で利用されるのに限定されるのではなく種々の流体で機能し得るのが好ましい。更に、サンプルの準備においては、ディスクを改良することなく流体又はサンプルのどの組み合わせも正確な体積を、ディスクによってユーザが調剤できるのが好ましい。マイクロチャネルは幅が狭いため、マイクロチャネル内の２つの流体サンプルの間に存在する気泡はどれでも、分離バリアとして作用し得、即ちマイクロチャネルをブロックし得、よって、流体が入るように想定されているマイクロチャネルに入るのを邪魔することがある。この問題を克服するために、米国特許第５５９１６４３号は、流体がマイクロチャネルに入ると同時に、望ましくないエアがマイクロチャネルから吐出できるのに十分な大きさの断面領域を備えるマイクロチャネルを有する遠心ロータを、開示する。
【０００３】
発明の目的
本発明の目的は、遠心ロータ内の信頼性の高い流体搬送を実現する、遠心ロータの構成、及び該遠心ロータを利用する方法を、提供することである。
【０００４】
本発明の更なる目的は、遠心ロータ内の正確な流体計測を実現する、遠心ロータの構成、及び該遠心ロータを利用する方法を、提供することである。
【０００５】
本発明の概要
本発明は、請求項１の特徴を有する構成により、発明の目的を達成する。発明の目的を達成する構成を利用する方法は、請求項５の特徴を有する。
【０００６】
発明を示す実施の形態の詳細な説明
本発明に係るマイクロチャネル構成（Ｋ７−Ｋ１２）は図１ａ−ｄに示され、微小流体ディスク（Ｄ）上に輻射状に形成されている。
【０００７】
微小流体ディスクは、１ピース又は２ピースのモールド構造であるのが好ましく、分離モールドによって随意の透明のプラスチック即ちポリマ材料により形成されるのが好ましい。その分離モールドは、（例えば加熱により）組み合わせられ、流体を伴うデバイスをロードし流体サンプルを除去するために所定の位置に開口部を備える閉鎖構成となる。ポリマ材料の適切なプラスチックは、疎水性特性を備えるように、選択されてもよい。好適なプラスチック即ちポリマ材料は、ポリスチレンとポリカーボネートから選ばれる。また一方で、マイクロチャネルの表面は、マイクロチャネルの内部に疎水性の又は親水性の所望の特性を与える局所領域を生成するように、表面特性を変える化学的又は物理的手段によって、付加的に且つ選択的に、改良されてもよい。好適なプラスチックは、帯電表面を伴うポリマから、望ましくは化学的処理された又はイオンプラズマ処理されたポリエステル、ポリカーボネート、若しくは他の堅固な透明ポリマから、選択される。
【０００８】
マイクロチャネルは、ミクロ機械加工方法によって形成され得、該方法においては、マイクロチャネルはディスクの表面の中にミクロ機械加工され、カバープレート例えばプラスチックフィルムがチャネルを封じるように表面に付着される。微小流体ディスク（Ｄ）は、直径よりはるかに小さい厚みを有し、遠心力によりディスクの中のマイクロチャネル内に配置される流体がディスクの外側周縁部に向かって流されるように、中心穴の周囲を回転されようとする。図１ａ〜図１ｄに示される本発明の実施形態では、マイクロチャネルは、共通の環状内側注入チャネル（１）から始まり、チャネル（１）と略同心である共通環状外側廃棄チャネル（２）で終端となる。個別の注入チャネルを有することも可能である（廃棄チャネルは、各々のマイクロチャネルのためのもの、又はマイクロチャネルのグループのためのものとなる）。マイクロチャネル構造（Ｋ７−Ｋ１２）の各々の入口開口部（３）は、試薬及びサンプルの注入領域として利用され得る。各々のマイクロチャネル構造（Ｋ７−Ｋ１２）には、外側廃棄チャネル（２）の中へと開く廃棄チャンバ（４）が備わる。各々のマイクロチャネル（Ｋ７−Ｋ１２）は、入口開口部（３）と廃棄チャンバ（４）との間に、Ｕ字形状体積画定構造（７）とＵ字形状チャンバ（１０）とを形成する。通常の所望の流れ方向は、入口開口部（３）から、Ｕ字形状体積画定構造（７）とＵ字形状チャンバ（１０）とを経由して、廃棄チャンバ（４）に到る。毛管作用、圧力、及び遠心力により、即ちディスクをスピンすることにより、流れは駆動され得る。後で説明するように、疎水性ブレークも流れを制御するのに利用され得る。環状内側チャネル（１）に付加された過剰分の流体を除去するための、環状内側チャネル（１）を環状外側チャネル（２）に直接接続する輻射状伸展廃棄チャネル（５）も、示されている。
【０００９】
従って、流体は、入口開口部（３）からエントランスポート（６）を経由して体積画定構造（７）の中に流れ、そこからＵ字形状チャンバ（１０）の第１のアームの中に流れる。体積画定構造（７）は、過剰分の流体を除去するための廃棄出口、例えば輻射状伸展廃棄チャネル（８）に繋がる。その廃棄チャネル（８）は、環状外側廃棄チャネル（２）に繋がるのが好ましい。廃棄チャネル（８）は、ディスクの頂面を介して外気の中に開けるベント（９）を有するのが好ましい。ベント（９）は、ディスクの中心に最も近い廃棄チャネル（８）の一部に位置し、廃棄チャネル（８）の中の流体が体積画定構造（７）の中に引き戻されるのを防ぐ。
【００１０】
チャンバ（１０）は、第１の入口アーム（１０ａ）を有し、該アームはその下方端部にてベース（１０ｃ）に繋がり、該ベース（１０ｃ）は、第２の出口アーム（１０ｂ）の下方端部にも繋がる。チャンバ（１０）は、異なる深さを備えるセクションＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを有してもよい。例えば、各々のセクションは、出口端部の方向の先行するセクションよりも浅くてもよく、または、セクションＩ及びＩＩＩがセクションＩＩ及びＩＶよりも浅くてもよく、逆でもよい。限定された廃棄出口（１１）、即ち狭い廃棄チャネルは、チャンバ（１０）と廃棄チャンバ（４）との間に、設けられている。このことによって、体積画定構造（７）と廃棄チャネル（８）を通過する経路を経る流体の流れへの抵抗よりも、チャンバ（１０）を介する流体の流れへの抵抗が、より大きいものとされる。
【００１１】
廃棄チャンバ（４）の比較的大きい幅のため、微小流体デバイスの頂面と底面とが廃棄チャンバ（４）に向かって内側に傾き容積が変わってしまうことのないように、廃棄チャンバ（４）の頂面と底面とは、１つ又は複数の支持体（１２）によって隔てられるのが好ましい。
【００１２】
図１ａ〜ｃに示すように、体積画定構造（７）はＵ字形状であり、エントランスポート（６）はＵ字の一方のアーム（７ａ）の上方端部（即ちディスクの中心に最も近い端部）に開口しており、廃棄チャネル（８）はＵ字のもう一方のアーム（７ｂ）の上方端部に繋がる。ベント（９）も、この他方のアーム（７ｂ）の頂部に設けられている。Ｕ字形状の体積画定構造（７）のベース（７ｃ）は、チャンバ（１０）の第１のアーム（１０ａ）の上方端部に繋がる。
【００１３】
構造の入口（３）の注入領域に加えて、ディスクの頂面に開口し且つエントランスポート（６）に繋がる更なる注入領域（１３）があってもよい。この更なる注入領域（１３）は、各々の異なるミクロ構造（Ｋ７−Ｋ１２）に対し異なる試薬やサンプルを加えることが所望される際に、利用され得る。
【００１４】
チャンバ（１０）の中に外気へのベント（１４）があってもよい。アーム（７ｂ）の中へ流体をガイドするために、チャンバ（１０）の体積画定構造（７）への接続部（１６）にて疎水性ブレークが設けられるのが好ましい。
【００１５】
外側環状廃棄チャネル（２）は、所定の数の近接位置のマイクロチャネル構造からの廃棄を収集するように、区切られてもよい。
【００１６】
疎水性ブレークは、例えば、オーバヘッドペン（パーマネントインク）（スノーマン、日本）でマークすることによって、マイクロチャネル構造（Ｋ７−Ｋ１２）の中に導入され得る。（図にてクロスハッチングで示される）そのようなブレークに相応しい場所は、以下のようである。
（ａ）内側環状注入チャネル（１）の中のマイクロチャネル構造入口（３）の間、
（ｂ）外側環状廃棄チャネルへの各々の開口部（１５）（即ち、廃棄チャンバの開口部）、及び、
（ｃ）存在するのならば、内側環状注入チャネル（１）と外側環状廃棄チャネル（２）とを繋ぐ輻射状廃棄チャネル（５）
である。更に、体積画定構造（７）から過剰分の流体をガイドする廃棄チャネル（８）もそうである。
【００１７】
疎水性ブレークの目的は、毛管作用が流体を望まない方向へ引っ張るのを防ぐためである。疎水性ブレークは、遠心力により、即ち高速でディスクをスピンすることにより、破られ得る。
【００１８】
分析されるべきサンプルが、細胞、沈殿物、粒子などの形態であるならば、（図１ｂ及び図１ｄ内に点線で示される）粒子フィルタ（２１）によって下方Ｕチャネルの中で保持され得る。即ち、後で説明するように、チャンバ（１０）を介する流れは、流体がチャンバを経て流れる際に粒子がチャンバの中に保持されるように、制御される。
【００１９】
最初の試薬又はサンプル流体Ｘは、流体Ｘソース（図示せず。）を共通環状内側注入チャネル（１）に接続することにより、チャンバ（１０）の中へ注入され得る。その共通環状内側注入チャネル（１）から、毛管作用により、及び／又はディクススピンの際の下方Ｕベンドへの遠心力により、流体Ｘが流れる。共通環状内側注入チャネル（１）の中に注入される流体Ｘの体積が、過剰であるならば（即ち、制限チャネル（１１）のレベル（図１ｄの距離Ｌ４）までのチャンバ（１０）の容積よりも多ければ）、図２に示すように、そのうちのいくらかは輻射状廃棄チャネル（５及び８）を介して廃棄に流れ、残りはチャンバ（１０）を介して制限チャネル（１１）を通り廃棄チャンバ（４）へ流れる。チャンバ（１０）の左手と右手の両方の流体Ｘのレベルが距離Ｌ４と同じになるまで、即ち、Ｕ字形チャンバが制限チャネル（１１）のレベルまで一杯になるまで、このことは継続する。このことは図２ｂに示されており、そこでは過剰分の流体Ｘは、外側廃棄チャネル（２）まで廃棄チャンバ（４）と輻射状廃棄チャネル（５及び８）を介して、若しくは制限チャネル（１１）を介して、マイクロチャネル構造から流出し切っている。
【００２０】
新しい試薬又はサンプル流体Ｙを加える際には、流体Ｙは共通環状内側注入チャネル（１）によって、（又は一方で、図３ａに示すように）更なる注入領域（１３）によって、加えられる。流体Ｙは、図３ａに示すように、毛管作用によって体積画定構造（７）を通過して移動し、廃棄チャネル（５及び８）を下る。体積画定構造のベースと、チャンバのアーム（７ａ）の流体の頂部との間に含まれるエアクッション（１９）が、流体がチャンバ（１０）の中に流れ入るのを防ぐ障壁として作用するので、流体Ｙはチャンバ（１０）の中に流れ込めない。チャンバ（１０）内のＵ字ベンドのベースから制限チャネル（１１）までの距離Ｌ４を、チャンバ（１０）内のＵ字ベンドのベースから体積画定構造（７）のＵ字ベンドのベースまでの距離Ｌ３よりも、小さくすることによって、第１の流体Ｘと第２の流体Ｙとの間でエアクッション（１９）は選択的に残され得る、ということは銘記されるべきことである。
【００２１】
このことにより、第２の流体Ｙが毛管作用によりチャンバ（１０）の中に流れ込むのを防ぐことができ、流体ＸとＹとを混合するのも防ぐことができる。ベント（９）は、大気圧に対してオープンとなっているため、第２の流体が廃棄チャネル（２）に向かって流れることを、より容易なものにする。緩やかな、即ち低速の、ディスクのスピンにより、図３ｂに示すように、廃棄チャネル（８）から過剰流体Ｙが空になり、体積画定構造（７）を流体Ｙで一杯にする。
【００２２】
体積画定構造（７）の中の第２の流体の体積と、第１と第２の流体の間のエアとが、チャンバ（１０）の中の第１の流体Ｘの体積と等しいか、より多ければ、チャンバ（１０）内の第１の流体Ｘの全ては、ディスクをスピンすることにより第２の流体Ｙと置換され得る。体積画定構造（７）の容積をチャンバ（１０）の容積よりも確実に大きくすることによって、このことは達成され得る。体積画定構造（７）のアーム（７ａ）とアーム（７ｂ）をチャンバ（１０）のアームより長くし、及び／又は、体積画定構造（７）のアームの断面領域をチャンバ（１０）のアームの断面領域よりも大きくすることにより、上記のことは達成され得る。ディスクがスピン中であり遠心力が流体Ｙを体積画定構造（７）からチャンバ（１０）の中に流しよって第１の流体Ｘと置き換わりつつあるという、中間状況を、図４ａは示す。その第１の流体は制限チャネル（１１）を介して廃棄へと流れる。過剰分の第２の流体Ｙは、チャンバ（１０）から制限チャネル（１１）を介して廃棄チャンバ（４）の中に流れる。図４ｂは、第２の流体Ｙが第１の流体Ｘと置き換わったことを示す。このプロセスは、異なる流体を利用して、所望の回数だけ繰り返され得る。
【００２３】
流体が粒子を含みそれらをチャンバの中に保持することが望まれている場合には、チャンバ（１０）に適切な大きさのオリフィスを有する粒子フィルタ（２１）を設置するのことが可能である。チャンバ（１０）の中に粒子を一時的にのみ保持することが必要である場合には、異なる深さを有するチャンバ（１０）のセクションＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶが、粒子を一時的にトラップするのに、用いられ得る。粒子が２つのセクション間の境界壁に集まり流体は壁を超えて流れるように、ディスクの回転速度を上げることにより、このことは為される。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、粒子は、選択的にチャンバ（１０’）の中に保持され得、又はチャンバ（１０’）から選択的に流れ出得、その場合該チャンバ（１０’）は、粒子トラップ、又は、図５に示される異なる深さを有するセクションを、備えない。このことは以下のようにして為され得る。
【００２５】
チャンバ（１０’）の底の中に、沈殿し、若しくは集まった粒子は、チャンバ（１０’）から流れ出る流体のメニスカスにより、チャンバ（１０’）から引き出され得る。換言すると、体積画定構造とチャンバ（１０’）との間にエアクッション（１９’）がありこれがチャンバを通って駆動されるならば、チャンバの中の流体とエアクッションとの間のメカニクスが粒子を通す際に、粒子はメカニクスにより飛沫同伴しチャンバから流出する。このことは、（“ランプ速度”として知られる）ディスクの加速度の適切な低いレートを選択することにより、為され得る。しかしながら、チャンバの中に粒子を保持することが所望されるならば、ディスクがスピンする際に体積画定構造の中の流体によってエアクッションがチャンバ（１０’）を通って駆動されないことを保証することが必要である。ディスク加速度の適切な高レートが選択されるならば、体積画定構造の流体が、チャネルの側面を下り、エアクッション（１９’）を通り、エアクッション（１９’）を置き換えることなく、流れることが可能である。３５００ｒｐｍ／秒^２までのランプ速度は、チャネルシステム内で更に粒子を運ぶのが、通常である。３５００ｒｐｍ／秒^２より大きいランプ速度により、流体／気体インタフェース（メニスカス）はＵチャンバに入らず、気泡は静止しているか、若しくは遠心力と反対方向に移動する。所望の効果を達成するための正確なランプ速度は、利用される流体のタイプに通常依存し、実験によって最も適切に決定される。
【００２６】
図６に示される本発明の別の実施形態では、体積画定構造（７’）のアーム（７ｂ’）が、廃棄チャネル（８）に繋がっておらず、その代わりに、流体がベント（９’）からオーバフローするのを防ぐ流体貯蔵部を形成するため、ディスクの中心に最も近い端部で拡張されている。このベント及び／又はサンプル入口（９’）はこの貯蔵部（６１）に大気への口を作り、サンプルを構造の中に注入させる。貯蔵部（６１）は、体積画定構造の長さ、即ち貯蔵部（６１）及びアーム（７ｂ’）の長さを、アーム（７ａ’）の長さと等しいものとする、若しくはより長いものとする、長さを有するのが好ましい。体積画定構造（７’）がスピンにより充填されている際に流体の表面張力によりベント（９’）から流出しえない程、ベント（９’）が小さいならば、体積画定構造（７’）に入り得る流体の量は最小限となり、流体は廃棄されない。チャンバ（１０）の流体全てを体積画定構造からの流体で置き換えるのならば、当然ながら、体積画定構造の容積はチャンバ（１０）の容積よりも大きくなければならない。チャンバのアーム（１０ａ）が、上方端部から下方端部へと広がって形成されているならば、第２の流体を加える際に２つの流体を混合しないで、チャンバからエア障害（１９）を押し出すことが可能である。
【００２７】
本発明のチャンバの全てには、図７でクロスハッチで示されているような、コーティングの形態での加熱手段が、設置され得る。このコーティング（７１）は、チャンバの近傍でディスクの片面又は両面に、ペイントされ、又はプリントされ、又は他の方法で塗布され得るのであるが、それに向けられた電磁放射からエネルギを吸収しチャンバを加熱する。入射輻射は、赤外線、レーザ光、可視光、紫外線、マイクロウエーブ、又は他のどんなタイプの輻射であってもよい。チャンバの加熱は、チャンバ内の反応を起こし、若しくは促進するのに利用され得る。チャンバが加熱されている間ディスクが静止しているならば、流体が沸くと流体は、チャンバのアームを上昇し更に廃棄チャネル（８）及び廃棄チャンバ（４）の中にまで透過しうる蒸気の泡を生成してしまう。加熱が終了した後実質的に流体の全てがチャンバの中にあるのが望ましいことが多いので、このことが常に好ましいわけではない。本発明では、輻射がコーティング（７１）に入射する際に同時にディスクをスピンすることによって、このことが為され得る。輻射ソース（図示せず。）は、ディスクがスピンする際にコーティングが通過する領域上に焦点合わせされる。更に、熱は、試薬の十分な熱と一致する最小限のベース量のみ加えられるように、コーティングは寸法取りされ得る。このように、Ｕ字形のアームは低温を保ち、流体の蒸気を凝結するための凝結面を配設する。凝結された蒸気に作用する遠心力により、チャンバのベースの中に流し戻される。
【００２８】
上述の発明の実施形態は廃棄チャンバに先行するチャンバを有するが、勿論チャンバ出口が一つ又は複数のチャンバに先行することも想定され得るということが銘記されるべきである。各々の更なるチャンバは、サンプル及び試薬がチャンバ内で結合されるように、複数の入口と複数の出口を備えてもよい。チャンバ内で生じるプロセスのその後の成果物は、更なるプロセスのために一つ又は複数のチャンバに分配され、又は廃棄チャネルに送られる。この例が図８に示されている。図８は、図６に示されるのと同様の設計のミクロ構造を示し、該構造では、Ｕ字形状チャンバ（１１０）のベース（１１０ｃ）がベース出口チャネル（１３４）により第２のチャンバ（１３６）に繋がり、その第２のチャンバ（１３６）は、第２のチャンバ（１１０）よりもよりディスクの中心から離れて配置される。第２のチャンバ（１３６）は、ディスクの頂面にて開口するベント（１３８）により大気に排口する。第２のチャンバ（１３６）には、ディスクの頂面にてやはり開口する入口／出口接合部（１４０）も配設される。入口／出口（１４０）は、例えば接合部（１４０）の中に物質を注入することによって、第２のチャンバ（１３６）に物質を供給するのに、更に／若しくは、例えば接合部（１４０）を介して物質を吸い込むことによって、第２のチャンバ（１３６）から物質を抜き取るのに、利用され得る。チャンバ（１１０）のベース（１１０ｃ）とベース出口チャネル（１３４）との間の接合点（１３０）に又はその近傍に配置される疎水性ブレーク（１３２）によって、毛管作用によりチャンバ（１１０）からベース出口チャネル（１３４）の中に流体が流れ込むのが、防がれる。ディスクが毎秒ある回転数でスピンするときはチャンバ（１１０）の流体はチャンバ出口アーム（１１０ｂ）を介してチャンバから出ていき、ディスクが毎分より高速の回転数でスピンするときは流体に作用する遠心力が疎水性ブレーク（１３２）の疎水性効果を乗り越えるのに十分なものとなり流体が第２のチャンバ（１３６）の中に流れ込むように、疎水性ブレーク（１３２）は寸法取りされる。本発明のこの実施形態では、チャンバ（１１０）の出口アーム（１１０ｂ）は、入口アーム（１１０ａ）と殆ど同程度の長さである。従って、チャンバ（１１０）が流体で満たされていると、入口アーム（１１０ａ）の流体のレベルは、体積画定構造（１０７’）のベース（１０７ｃ’）に非常に近くなる。第２の流体が例えば貯蔵部（１６１）の入口（１０９’）を介して体積画定構造（１０７’）に供給されるとき、チャンバ（１１０）の中の第１の流体と直接接触し２つの流体の間で泡を生じない、ということを、このことは意味する。この構成は、２つの流体の混合を促進するのに利用される。
【００２９】
想定され得る実施形態に係る上述の例は、本発明を例示することを意図するものであり、添付の請求項により請求される保護範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 本発明に従い、５つの輻射状に伸展するマイクロチャネル構成Ｋ７−Ｋ１２を有する、遠心ロータの周辺部分を示す。
【図１ｂ】 本発明に係る図１ａからの一つのマイクロチャネルの構成の拡大図を示す。
【図１ｃ】 図１ｂのマイクロチャネルの構成の中のサンプル体積画定構造の拡大図を示す。
【図１ｄ】 廃棄流体を処分するチャンバを加えたチャンバ領域の拡大図を示し、深さの変動はクロスハッチングで示される。
【図２ａ】 第１の流体を含むチャンバを伴う図１ｂの構成を示す。
【図２ｂ】 第１の流体を含むチャンバを伴う図１ｂの構成を示す。
【図３ａ】 体積画定チャンバに第２の流体を付加した様子を示す。
【図３ｂ】 体積画定チャンバに第２の流体を付加した様子を示す。
【図４ａ】 チャンバの中の第１の流体が上記の第２の流体によって置換される様子を示す。
【図４ｂ】 チャンバの中の第１の流体が上記の第２の流体によって置換される様子を示す。
【図５】 本発明に係るマイクロチャネルの構成の第２の実施形態を示す。
【図６】 本発明に係るマイクロチャネルの構成の第３の実施形態を示す。
【図７】 本発明に係るマイクロチャネルの構成の第４の実施形態を示す。
【図８】 本発明に係るマイクロチャネルの構成の第５の実施形態を示す。

Claims (9)

1. 回転ディスク（Ｄ）の中に設置される流体のためのミクロ構造において、
   該ミクロ構造が、Ｕ字形状体積画定構造（７、１０７）を含み、
   該Ｕ字形状体積画定構造（７、１０７）が、
   上方端部にて又は上方端部近傍にてエントランスポート（６）へ繋がる第１のアーム（７ａ）であって、その下方端部は、エントランスポート（６）よりもディスク（Ｄ）中心から遠いか、又は、エントランスポート（６）と同じくらいディスク（Ｄ）中心と距離を持つような、第１のアーム（７ａ）と、
   上方端部にて又は上方端部近傍にて、第１の廃棄チャネル（８）へ、又はサンプル入口へ即ち流体貯蔵部（６１、１６１）を経由してベント（９’、１０９’）へ繋がる第２のアーム（７ｂ）であって、もし備わるなら該第１の廃棄チャネル（８）は該エントランスポート（６）よりもディスク（Ｄ）の中心から遠い、第２のアーム（７ｂ）と、
   上記第１と第２のアーム（７ａ、７ｂ）よりもディスク（Ｄ）の中心から離れて配置され、上記第１と第２のアーム（７ａ、７ｂ）の下方端部と繋がるベース（７ｃ）であって、上記Ｕ字形状体積画定構造の少なくとも第１のアーム（７ａ）が、上記入口ポート（６）から上記Ｕ字形状体積画定構造内に毛管作用により流体を駆動するようにされており、ベース（７ｃ）は、Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）の入口アーム（１０ａ、１１０ａ）と該入口アーム（１０ａ、１１０ａ）の上方端部にて又は上方端部近傍にて繋がる、ベース（７ｃ）と
   を含み、
   更に、上記Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）は、ベース（１０ｃ、１１０ｃ）と出口アーム（１０ｂ、１１０ｂ）を含み、
   上記ベース（１０ｃ、１１０ｃ）は、上記入口アーム（１０ａ、１１０ａ）の下方端部を上記出口アーム（１０ｂ、１１０ｂ）の下方端部へ繋ぎ、上記出口アーム（１０ｂ、１１０ｂ）は上方端部にて又は上方端部近傍にて第２の廃棄出口（１１）に繋がり、上記ベース（１０ｃ、１１０ｃ）は、上記Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）の上記入口と出口のアーム（１０ａ、１０ｂ；１１０ａ、１１０ｂ）の下方端部よりもディスク（Ｄ）中心から遠いか、又は、同じくらいのディスク（Ｄ）中心からの距離を持つ、
   ミクロ構造。
2. 上記第１の廃棄チャネル（８）にベント（９）が設置されることを特徴とする、
   請求項１に記載のミクロ構造。
3. 第２のアーム（７ｂ）は、ベントへ、即ちサンプル入口（９’、１０９’）へ繋がることを特徴とする、
   請求項１に記載のミクロ構造。
4. 上記第２の廃棄出口（１１）を介する流体の流れの抵抗が、上記第１の廃棄チャネル（８）を介する流体の流れの抵抗よりも大きいことを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一つに記載のミクロ構造。
5. Ｕ字形状体積画定構造（７、１０７）の長さが、Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）の長さよりも長いことを特徴とする、
   請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一つに記載のミクロ構造。
6. 上記Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）が少なくとも一部にてコーティング（７１）で覆われ、該コーティング（７１）はそれに向けられた電磁放射からエネルギを吸収し上記Ｕ字形状チャンバ（１０）を加熱することを特徴とする、
   請求項１乃至請求項５のうちのいずれか一つに記載のミクロ構造。
7. 異なる深さを備え、沈殿物質や他の粒子を捕らえ放つために利用され得る、区分Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを、上記Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）が有することを特徴とする、
   請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一つに記載のミクロ構造。
8. ベース（１１０ｃ）近傍で上記Ｕ字形状チャンバ（１１０）が、
   上記Ｕ字形状チャンバ（１１０）よりも上記ディスク（Ｄ）中央から離れて配置される第２のチャンバ（１３６）にチャネル（１３４）によって繋げられ、
   Ｕ字形状チャンバ（１１０）とチャネル（１３２）との間の接合点にて又は接合点近傍にて、疎水性ブレーク（１３２）が設置されることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一つに記載のミクロ構造。
9. 請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一つに係り、Ｕ字形状チャンバ（１０、１１０）の中に元からの流体を含むミクロ構造を配設するステップと、
   上記Ｕ字形状体積画定構造（７）を、置き換えるべき流体で満たすステップと、
   遠心力の下で上記の置き換えるべき流体が上記チャンバの中に入り込み、それと同時にＵ字形状チャンバ（１０）の中の元の流体は、入り込んでくる置き換えるべき流体によってＵ字形状チャンバからの退去を強制されるステップとを含むことを特徴とする、
   回転ディスク（Ｄ）の中のＵ字形状チャンバ（１０、１１０）の元からの流体を置き換える方法。

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