JPH07506256A - 微細加工された精子取り扱い装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 微細加工された精子取り扱い装置 関連出願の参照 本願は、以下の関連する同時係属出願：１９９２年５月１日出願の米国特許出願 第０７／８７７．７０２号、１９９２年５月１日出願の米国特許出願第０７／８ ７７．７０１号、１９９２年５月１日出願の米国特許出願第０７／８７７．５３ ６号、および１９９２年５月１日出願の米国特許出願第０７／８７７．６６２号 と同時に出願されている。これらの開示を出典明示により本明細書に一体化させ る。

発明の背景 一般的には、本発明は、分析を行うための方法および装置に関する。より詳細に は、本発明は、微量液体試料を迅速に分析することのできる小型の、典型的には １回だけ使用するモジュールの設計および構築に関する。

最近１０年間、当該分野において、種々の診断および監視を目的とした生物学的 試料の分析を行うための非常に多くのプロトコール、試験用キ・ノド、およびカ ートリッジが開発されている。イムノアッセイ、凝集アッセイ、およびポリメラ ーゼ連鎖反応に基づ（分析、種々のりガント−受容体相互作用、および複合試料 中の種の分別移動のすべてが、種々の生物学的化合物または汚染物の存在、ある いは特別な細胞形態の存在の検出に用いられてきた。

最近、生物学的試料の取り扱いおよびある種の臨床試験を行うための小型で使い 捨ての装置が開発されている。ンヨージ（Ｓｈｏｊｉ）らは、シリコーンウエノ １−上に加工された小型血中ガス分析装置の使用を報告した（ショージら、セン サーズ・アンド・アクチュエイターズ（Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔ ｏｒｓ）　、第１５巻＝１０１〜１０７頁（１９８８年））。サトー（Ｓａｔｏ ）らは、微小機械的シリコン製装置を用いた細胞融合法を報告した（サトーら、 センサーズ・アンド・アクチュエイターズ、Ａ２１〜Ａ２３：９４８〜９５３頁 （１９９０年））。米国のチＩく・コ−ニンク・タイアクノスティクス・コープ （Ｃｉｂａ　Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ　Ｃｏｒｐ、　）は、マ イクロプロセッサ−により制御される血液凝固を検出するレーザー光度計を製造 した。

微小機械工学は、微小電子工業から発したものである（アンゲル（＾ｎｇｅｌｌ ）ら。

サイエンティフィック・アメリカン（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ ）　、第２４８巻：４４〜５５頁（１９８３年））。微小機械工学により、ミク ロン（生物学的細胞の寸法）ないしナノメーター（いくつかの生物学的巨大分子 の寸法）にわたる最小寸法の構造エレメントを有する微小機械工学による装置の 製造が可能となった。このスケールを、本明細書においては「メソスケール（ｍ ｅｓｏｓｃａｌｅ）　Ｊという。メソスケールの加工物を用いる大部分の実験に は、微小機械の研究、すなわち機械的動作および流れの特性の研究が包含されて いる。メソスケールの加工物の潜在能力は、生命科学においては十分に開発され ていない。

プルネット（Ｂｒｕｎｅｔｔｅ）　（イクスベリ・セル・リサーチ（Ｅｘｐｅｒ 、Ｃｅ１ｌ　Ｒｅｓ、　）　。

第１６７巻＝２０３〜２１７頁（１９８６年）および第１６４巻：１１〜２６頁 （１９８６年））は、シリコン、チタン被覆ポリマー等の溝における繊維芽細胞 および上皮細胞の挙動について研究した。マツカートニー（ＭｃＣａｒｔｎｅｙ ）ら、　（キャンサー・リサーチ（Ｃａｎｃｅｒ　Ｒｅｓ、　）第４１巻：３０ ４６〜３０５１頁（１９８１年））は、溝状プラスティック物質中の腫瘍細胞の 挙動について試験した。ラセル（ＬａＣｅｌｌｅ）　（ブラッド・セルズ（Ｂｌ ｏｏｄ　Ｃｅ１ｌｓ）　、第１２巻＋１７９〜１８９頁（１９８６年））は、微 小毛細管中の白血球および赤血球の流れを研究して微細血液循環中を観察するこ とを可能にした。ハング（ｌｌｕｎｇ）およびワイスマン（ｆｅｉｓｓｍａｎ） は、微小水路における流体動力学を研究したが、分析装置に関するデータは得て いない（ハングら、メディカル・アンド・バイオロジカル・エンジニアリング（ Ｍｅｄ、　ａｎｄ　Ｂｉｏｌ、　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）　、第９巻：２３７ 〜２４５頁（１９７１年）；およびワイスマンら、アメリカン・インスティ・ケ ミ・エンジ・ジャーナル（Ａ＋＊、　Ｉｎ５ｔ、　Ｃｈｅｗ、　Ｅｎｇ、　Ｊ、 　）　、第１７巻：２５〜３０頁（１９７１年））。コラムバス（Ｃｏｌｕｍｂ ｕｓ）らは、生物学的流体の毛細管中の流れを制御するために、実験的な多流路 試験装置において直角方向のＶ字溝をエンボス加工した２枚のシートからなるサ ンドウィッチを別々のイオン選択的電極に対して使用した（コラムバスら、クリ ニカル・ケミストリー（Ｃ１ｉｎ、Ｃｈｅｗ、　）　、第３３巻：１５３１〜１ ５３７頁（１９８７年））。マスタ（Ｍａｓｕｄａ）らおよびワシズ（Ｗａｓｈ ｉｚｕ）らは、細胞のマニピユレーションのための流体フロー小室の使用を報告 している（マスタら。

プロシーディンゲス−ＩＥＥＥ／ＩＡＳ　・ミーティング（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ ｇｓ　ＩＥＥＥ／ＩＡＳＭｅｅｔｉｎｇ）、１５４９〜１５５３頁（１９８７年 ）；およびワシズら、プロシーディンゲス・ＩＥＥＥ／ＩＡＳ・ミーティング、 １７３５〜１７４０頁（１９８８年））。生物学的流体の分析および微生物の検 出のためのメソスケールの装置の使用の可能性が十分に開発されているとはいえ ない。

微生物および細胞を検出するために現在使用されている分析方法は、めったに自 動化されておらず、つねに視覚的および／または化学的方法を用いて株または亜 種を同定するものであり、本来的に時間のかかる方法である。臨床アッセイのた めの簡便かつ迅速なシステムが必要である。特に、精液の分析に関する信頼性の あるデータが迅速に得られる標準化された方法の必要性が増大している。かかる 方法を男性に起因する不妊症の評価、および体外受精（ＩＶＦ）をはじめとする 他の応用、ドナー精液による人工受精（ＡＩＤ）および法医学に使用することが できる（世界保健機関、ＷＨＯ・ラボラトリ−・マニュアル・フォー・ザ・イグ ザミネイシジン・オン・ヒユーマン・シーメン・アンド・シーメンーサービカル ・ミューカス・インターラクション（Ｗｌｌｏ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｍａｎ ｕａｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｕｍａｎ　Ｓｅｍｅ ｎ　ａｎｄ　Ｓｅｍｅｍ−Ｃｅｒｖｉｃａｌ　Ｍｕｃｕｓ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉ ｏｎj、英国ケ ンブリッジのケンブリッジ・ユニバージティー・プレス（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ　 ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ）　（１９８７年））。精液を分析することに よる男性に起因する不妊症の評価には、精子数計数、精子の運動性、形態、ホル モンのレベル、精子抗体、精子の子宮頚管粘液相互作用および精子の生化学の評 価をはじめとする広範囲の試験が必要である（ワン（ｆａｎｇ）ら、アメリカン ・アソシエイシジン・フォー・クリニカル・ケミストリー、エンド（Ａｍｅｒｉ ｃａｎ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃ１ｉｎｉｃＣ１１ｎｉｃａｌＣｈ ｅ、　Ｅｎｄｏ、）第１０巻：９〜１５頁（１９９２年））。精子試料に対する 広範囲の迅速かつ信頼性のある分析を行うことのできるシステムが必要である。

本発明の１の目的は、微量精子試料を分析し、分析結果を迅速に得ることのでき る分析システムを提供することである。もう１つの目的は、広範囲に適用できる 迅速かつ自動的に精子を分析できるナノスケールの機能的エレメントを有し、容 易に大量生産でき、使い捨て可能な小型装置（例えば、体積１ｃｃ以下）を提供 することである。さらなる目的は、別々に使用して広範囲の試験（例えば精子運 動性および形態）を行うことのできる一群の装置を提供することである。別の目 的は、微量試料を用いて１つの装置中で体外受精を行うための一連の装置を提供 することである。

発明の概要 本発明は、精子の取り扱い方法および装置を提供する。該装置を、精子運動性お よび形態試験ならびに体外受精のごとく、広範囲に適用することができる。１の 具体例において、本発明は、典型的には、厚さ数ミリメーター、約０．２ないし ２．０平方センチメーターであって、試料導入ポートおよびメソスケールの流路 系を微細加工された固体基材よりなる装置を提供する。１の具体例において、該 装置を体外受精に使用することができる。この具体例において、装置基材は、精 子導入ポート、卵子保持小室、および卵子保持小室と導入ポートを連結する細長 いメソスケールの流路が微細加工されており、そのことにより、導入ポートから 流路を経て、受精が起こる卵子保持小室までの精子の競争的移動が可能となる。

もう１つの具体例において、該基材は、精子導入ボートおよび該導入ポートから 伸びるメソスケールの流路からなっていてもよい。この具体例において、精子を 導入ボートに適用することができ、流路を経る精子の移動の程度は、精子運動性 または形態の指標として役立つ。本明細書中、「メソスケール」なる語は、断面 径約０１μｍないし５００μｍ、好ましい幅が約２．０ないし３００μｍ、より 好ましくは３ないし１００μｍの流路をいう。多くの適用については、５〜１０ μｍ幅の流路が有用であろう。基材中の小室は、しばしばより大きな寸法（例え ば数ミリメーター）である。流路および小室の好ましい深さは、０．１ないし１ ００μｍ、典型的には２ないし５０μｍである。

１の具体例において、装置のメソスケールの流路は、フラクタル（ｆｒａｃｔａ ｌ）領域からなっていてもよい。該フラクタル領域は、複数の２次流路につなが る分岐部からなり、精子試料の検出または競争的移動を促進する。フラクタル領 域は、精子の移動方向に沿って順番に配置された同数の分岐部路および合流部が らなっていてもよい。１の具体例において、フラクタル領域におけるフラクタル 流路は、個々の分岐部において次第に断面積を減じていき、個々の合流部におい て断面積を増加させてい（。メソスケールのフラクタル流路の使用は、ＵＳＳＮ 　［アトニー・ドケット（＾ｔｔｏｒｎｅｙ　Ｄｏｃｋｅｔ）　、ＵＰＡＯＯ２ （８２６１／３）　Ｊ　（アナリシス・ベイスト・オン・フロラ・リストリクジ ョン（＾ｎａｌｙｓｉｓ　Ｂａ５ｅｄ　ｏｎ　ＦｌｏｗＲｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ）　）に開示されている。その開示を出典明示により本明細書に一体化させる。

精子の臨床的分析をはじめとする種々の自動化された高感度の迅速な、しかも汚 染のない試験を行うために本発明装置および方法を用いることができ、また本発 明装置および方法を体外受精にも用いることができる。

一般的には、本明細書に開示したごとく、固体基材は、メソスケールの流路およ び他の機能的エレメントを有するチップからなる。確立されている微小機械工学 的方法を用いて、流路およびエレメントを、シリコーンまたは他の固体基材から 設計し、微細加工することができる。装置中の小室および流路を基材表面に微細 加工し、ついで、例えば透明ガラスカバーで覆い、例えば表面にアノードのよう に表面に付着させてもよい。典型的には、該装置を、微量試料（〈１０μＬ）の 分析に適するスケールで設計する。該試料は、設けられた導入ボート（例えば該 基材またはカバースリップから流れ系へと通じるポート）から流れ系へと導入さ れる。メソスケールの流路および小室の体積は、典型的には、く５μしてあり、 個々の流路、小室、または他の機能的エレメントの体積はしばしば１μＬ以下の 範囲（例えばナノリットルまたはピコリットルでさえある）である。アッセイを 迅速に行うことができ、アッセイが完了した後、装置を廃棄することができる。

チップを保持するための収容部位を有する器具であって、該器具の１個またはそ れ以上の流れラインにチップ上の１個またはそれ以上の導入ボートが適合する当 該器具とともにチップを使用することができる。精子試料を基材導入ボートに導 入する前または後にチップを該器具中に！き、ポンプ（例えば器具中にある）を 作動させて緩衝液または他の流体を水力学的に流路および小室に満たすか、また は精子試料あるいは他の流体組成物を流れ系に導入（流れ系から排出）すること ができる。別法として、該器具により精子をチップ中に導入してもよい。毛細管 現象により簡単に精子試料または他の流体組成物を導入ポートを通して流路系へ と導くこともできる。

該装置の流路および小室の流体の中身を、光学的に、視覚的あるいは機械的に、 透明窓を通して（例えば、流路系上の透明カバーを通して）、もしくは基材の透 明部分を通して観察することができる。したがって、該装置により、例えば流路 内の精子の移動について、また、別の態様においては、卵子保持小室における卵 子の受精について最適な検出が可能となる。該器具が、顕微鏡またはカメラのよ うな光学系のごとき該装置の中身を観察するための手段を有していてもよい。

もう１つの具体例において、装置基材が、精子導入ポート、導入ポートから伸長 したメソスケールの流路、および流路に流体連絡したメソスケールの検出小室か らなっていてもよい。メソスケールの検出小室には精子試料のうち前辺て選択さ れた成分と結合できる結合残基が存在している。特異的な精子成分の検出を可能 とするために、検出小室に、例えば精子抗体またはホルモンと結合してこれらを 検出できる結合残基が存在していてもよい。

検出領域の使用により、精子試料について行われるべき広範囲の結合アッセイが 可能となる。メソスケールの検出小室の使用は、ＵＳＳＮ　［アトニー・ドケッ トＵＰＡＯＯＩ　（８２６１／２）］　（メソスケール・ディテクション・スト ラクチャーズ（Ｍｅｓｏｓｃａｌｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓ）　）に開示されている。

本明細書開示の教示により加工された装置の特徴および利点を表１にまとめであ る。該装置が、複数のアッセイを行うための２つまたはそれ以上の別個の系（例 えば共通の導入ポートから供給される）を有していてもよい。該装置は、試料領 域および制御領域からのデータを検出および比較するための制御システムからな っていてもよい。該装置を用いて、精子試料の分析に関する広範囲の迅速臨床試 験を行うことができる。例えば、精子試料の運動性または形態の検査に、あるい は精子抗体またはホルモンの存在の試験に、また精子と子宮頚部粘液との相互作 用の試験に、もしくは受精試験において使用される他のアッセイに該装置は有用 でありうる。さらに、該装置を用いて精子試料とスペルミジンのごとき他の試薬 との相互作用を試験することもできる。本発明は、広範囲の可能なアッセイに使 用する方法および装置を提供する。アッセイは迅速に行われ、アッセイの完了時 点においてチップを廃棄することができる。このことにより、有利にも、試料間 の汚染が防止され、潜在的に生物学的に有害な物質が外に出ないようにされ、し かも費用の安い微量分析が提供される。

柔軟性　利用可能なチップ数、設計またはアプリケーションに制限なし。

再生産性　信頼性のある、標準化されたチップの大量生産が可能。

低価格生産　現存するシステムと競争しつる価格が可能。使い捨ては単一用途に 向く。

小サイズ　大規模な編成不要。慣用的でない研究室環境での使用のために設計さ れた携帯可能なユニットおよびシステムにすることが可能。

保管および輸送費用が最少。

微小スケール　必要な試料および試薬体積は最小。特に、より高価な特殊な試験 方法のための試薬費用の減少。装置編成の単純化が可能。

滅菌性　清浄な環境を要する微生物アッセイおよび他の方法において使用するた めにチップを滅菌できる。

密封系　バイオハザードが最小化される。プロセスの統一が保証される。

多数の回路　多数の方法または分析を単一チップで行うことができる。パネルに よる能力　アッセイが可能。

多数の検出器　実質的にいかなる系に対してもアッセイおよびプロセスのモニタ による能力　−リング能力が拡大。広範囲の適用が可能。

再使用可能な　ある種の適用について、利用者に対するプロセスあたりの費用が チップ　減少。

図面の簡単な説明 図１は、導入ポート１６、メソスケールの流路２０、および流路のフラクタル分 岐系４０を微細加工された基材１４からなる装置１０の拡大平面図である。

図２は、図１の装置の縦断面図である。

図３は、図１の装置の透視図である。

図４は、器具５０中に保持された分析装置１０の模式断面図であり、器具５０は 装置１０を保持し、試料流体を装置１０に導入および装置１０から排出するため に用いる。

図５は、基材に対称に配置され、フラクタル系の中央に向かうほど直径が小さく なっていく流路のフラクタル分岐系４０を微細加工された基材１４の模式平面図 である。

図６は、流れを制限し、フラクタル部分での凝集を促進するためのビーズ４２を 備えた流路のフラクタル分岐系４０を微細加工された基材１４を含む装置１０の 模式平面図である。

図７は、フラクタル流れ系４０に接続された精子小室２２Ｃおよび卵子保持小室 ２２Ｄを有する装置１０の拡大平面図である。

図８は、精子の移動の障壁として役立つ流路壁から伸びた突起１２２を伴った不 活性基材１４上の流路２０の断面透視図である。

図９は、本発明により加工された多検体用装置の模式平面図である。

図１０は、１組のフラクタル分岐流路４０を加工された分析装置の模式平面図で ある。

図１１は、装置の中身を見るために装置１０と組み合わせて用いられる装置６０ の模式透視図である。

図１２は、図１１の装置６０の模式断面図である。

図１３．１４および１５は、分析装置ｔ１０中の流路２０中に微細加工されたメ ソスケールのフィルター２４の異なる具体例の上から見た模式的拡大頂部平面図 である。

それぞれの図面における同様の参照符号は対応する部分を示す。

詳細な説明 本発明は、精子の取り扱いのための方法および装置を提供するものであり、精子 の運動性および形態の試験ならびに体外受精をはじめとする広範囲の利用が可能 である。本発明は、典型的には、厚さ数ミリメーター、約０．２ないし２．０平 方センチメーターであって、精子導入ポートおよび該導入ポートから伸長したメ ソスケールの流れ系を形成するように微細加工された固体基材よりなる装置を提 供する。１の具体例において、精子試料は導入ポートに適用され、流路を経る移 動の程度が、例えば精子試料の運動性または形態の指標に役立つ。もう１つの具 体例において、基材がさらに卵子保持小室、および卵子保持小室と精子導入ポー トを接続するメソスケールの角断面寸法を有する細長い流路を有していてもよい 。

操作において、精子試料を導入ポートから適用し、ついで、試料中の精子が流路 を通って卵子の受精が起こる卵子小室へと競争的に移動する。

メソスケールの流れ系を有する分析装置を設計し、固体基材から多数加工するこ とができる。それらを容易に滅菌することができる。技術の発達により正確かつ 効果的な加工が可能であるため、シリコンは好ましい基材材料である。しかし、 ポリテトラフルオロエチレンをはじめとする流延または成形ポリマー等の他の材 料を使用してもよい。試料導入ポートおよび他のポート、流路をはじめとする流 れ系および他の機能的エレメントを、当業者に知られた種々の微小機械加工法の いずれかにより基材から多量に、安価に加工することができる。使用できる微小 機械加工法としては、スピンコーティングおよび化学的気化蒸着のごときフィル ム蒸着法、ＵＶまたはＸ線法のごときレーザー加工または光印刷法、あるいは湿 式化学プロセスまたはプラズマプロセスにより行われつるエツチング法が挙げら れる（マンツ（Ｍａｎｚ）ら、トレンズ・イン・アナリティカル・ケミストリー （Ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ＣｈｅＩＩｌｉｓｔｒｙ）第１ ０巻：１４４〜１４９頁（１９９１年）参照）。

精子試料の分析に使用するメソスケール寸法の種々の幅および深さの流路を加工 することができる。加工されたメソスケールの流路を有するシリコン基材をカバ ーし、密封（例えば薄いガラスカバーを電着）してもよい。他の透明または半透 明カバー物質を使用してもよい。別法として、２枚のシリコン基材をサンドウィ ッチにしてもよ（、あるいはシリコン基材を２枚のガラスカバーの間にサンドウ ィッチにしてもよい。透明カバーにより流路の中身の動く様子を観察でき、視覚 的または機械によりメソスケール流れ系を最適条件で調べることができる。他の 加工寸法を用いてもよい。

装置容量は非常に小さく、それゆえ、１回の分析に必要な試料流体量は少ない。

例えば、１ｃｍ　ｘ　１ｃｍのシリコン基材においては、幅１０ミクロン　Ｘ深 さ１０ミクロン　Ｘ　長さ１ｃｍ（１０’ミクロン）、各体積１０”μＬ、５０ ０本の総体積０．５μＬの５００本の溝をその表面に配列することができる。

メソスケール流れ系の体積が小さいことにより、アッセイを非常に少量の液体試 料で行うことが可能となる（〈５μＬ）。該メソスケールの装置をマイクロリッ トルの体積で加工、あるいはまたナノリットルまたはそれ以下で加工することが でき、有利にもそのことにより、１回の分析に必要な試料、緩衝液または他の流 体の量を減じることができる。したがって、メソスケール寸法の流路を使用する ことの重要な結果および利点は、非常に小さいスケールの分析が可能であるとい うことである。

１の具体例において、図１．２および３に示すように、装置１０を迅速アッセイ （例えば精子試料の運動性または形態）に使用することがてきる。装置１０は、 ポート１６．１次試料流路２ＯＡ、および流路のフラクタル系４０を微細加工し たシリコン基材１４を含んでいる。該ポートはメソスケールまたはより大きな寸 法にて微細加工してもよい。この場合、フラクタル領域４０は、フラクタル領域 を通じて順次に設けられ、３次流路２０Ｂに至る同数の分岐部および合流部から なっている。基材１４を透明ガラスまたはプラスチック窓でカバーして流路を覆 う壁を形成してもよい。操作において、すべての流路を適当な液体媒体、例えば 子宮粘液または緩衝液で水力学的に満たした後、精子試料を導入ポート１６Ａに 適用する。試料中の精子は流路２ＯＡ中に移動し、ついで、フラクタル領域４０ を経て流路２ＯＢおよびポート１６Ｂへと向かう。フラクタル領域４０を通る精 子試料の進行の程度は、精子運動性および形態の指標そして役立ちつる。流れ系 上の透明カバーを通して、あるいは基材自体の透明部分を通して精子試料の流れ を光学的に（例えば顕微鏡）、視覚的にまたは機械により調べることができる。

もう１つの具体例において、図５に模式的に示すように、個々の分岐部において 寸法が小さくなるようにフラクタル系４０をシリコン基村上に微細加工し、連続 的に狭くなる流路を提供してもよい。図５は、１次流路２０Ａおよび３次流路２ ０Ｂと比較して断面積が小さいフラクタル流路４０を微細加工された基材１４か らなる装置１０を示す。操作において、試料中の精子は導入ポート１６Ａおよび 流路２ＯＡを通して装置１０に入り、フラクタル領域４ｏを経て流路２ＯＢおよ びポート１６Ｂへと移動する。フラクタル領域４ｏにより、精子試料の競争的移 動に適した広範な網目構造が提供される。図１０の装置１ｏに模式的に示したよ うに、フラクタル系がより複雑な一連の分岐部であってもよく、対になったフラ クタル分岐部４０Ａおよび４０Ｂを有していてもよい。分子流路網目構造４０Ａ が、フラクタル領域の中央に向かって連続的に狭くなってぃく流路で構成されて いてもよく、そのことにより、精子移動に対する感度を向上させることができる 。

メソスケールの流路を有する分析装置を、該装置に流体を出し入れするための図 ４に示す器具５０のような器具とともに用いてもよ（、該器具は、装置１ｏを保 持し、例えば装置１０上のポート１６のようなポートを該器具中の流れライン５ ６と合わせるための保持部位５８を有している。また該器具は、装置１ｏに流体 を注入または該装置から出すために使用するポンプ５２を有している。別法とし て、試料を装置に注入してもよく、あるいは単に毛細管現象によって試料を流れ 系に導入してもよい。該装置中の試料流体を検知するための弁および他の機械的 センサーのごとき装置を、シリコン基村上に直接微細加工してもよく、これらを 充分確立された手法により大量生産することができる（アンゲル（＾ｎｇｅｌｌ ）ら。

サイエンティフィック・アメリカン（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ａｍａｒｉｃａｎ ）、第２４８巻、４４〜５５頁（１９８３年））。別法として、光学センサーの ごときセンサーおよび池の検出手段が、該装置とともに使用される器具中にあっ てもよい。

１の具体例において、該分析装置を、その中身を見るための器具とともに使用す ることもできる。該器具が小室および流路の中身を見るための顕微鏡がらなって いてもよい。もう１つの具体例において、図１１および１２に模式的に示す器具 ６０に図示したようにカメラが該器具に装備されていれもよい。器具６０がハウ ジング６２、観察用スクリーン６４および該器具中にチップを挿入するためのス ロット６６を装備していてもい。図１２の断面図に示すように、器具６０がビデ オカメラ６訳光学系７０、および装置１１０を保持するための傾斜機構を有して おり、装置１０の位置および角度を手動で調節できるようになっていてもよい。

光学系７０が、光源のみならず流路の中身を拡大するためのレンズ系を有してい てもよい。ビデオカメラ６８およびスクリーン６４により、試料流体を視覚的に 監視することができ、該器具を用いて最適に記録することができる。

別の具体例において、例えば器具中に基材を水平面に対して角度を持たせて配置 して精子試料が移動するための傾斜をつけ、さらに運動性の調査を促進すること ができる。もう１つの具体例において、図８に示すように、精子流路が突起１２ ２からなり、精子の競争的移動の障壁を提供してもよい。

精子抗体またはホルモンのごとき精子試料中の成分を検出するための検出領域を 有するメソスケールの流路を該装置に微細加工してもよい。検出領域が、精子試 料中のあらかじめ決定しておいた成分と結合することのできる結合基からなって いてもよい。抗原結合性蛋白のごとき結合基を、流路またはビーズのごとき固相 上に固定化することもできる。検出領域の結合基を、溶液中の検出領域に導入し てもよく、あるいは別法として、例えば流路表面への物理的吸着により、または 表面の化学的活性化によりメソスケールの流路表面に固定化してもよく、活性化 表面への生体分子の連続した付着を可能にしてもよい。当該分野において利用可 能な方法を、シリコン性流路表面の化学的活性化、および該表面への結合基の連 続的付着に使用することができる（例えばハラ−（Ｈａｌｌｅｒ）　：スコウテ ン（Ｓｃｏｕｔｅｎ）編、ソリッド・フェイズ・バイオテクノロジー（Ｓｏｌｉ ｄ　ＰｈａｓｅＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　Ｃニーニーヨークのジョン・ウ ィリー（Ｊｏｈｎ　ｆｉｌｌｅｙ）　、　５３５〜５９７頁（１９８３年）：お よびマンデニウス（Ｍａｎｄｅｎｉｕｓ）ら、アナリティカル・バイオケミスト リー（＾ｎａ１．　Ｂｉｏｃｈｅｍ、　）第１３７巻：１０６〜１１４頁（１９ ８４年）ならびにアナリティカル・バイオケミストリー第１７０巻二６８〜７２ 頁（１９８８年）参照）。検出用小室中に結合基を提供する方法のみならず、メ ソスケールの検出小室におけるアッセイのための結合基の使用が、同時係属の関 連出願であるＵＳＳＮ　［アトニー・ドケット、ＵＰＡＯＯＩ　（８２６１／２ ）コ、メソスケール−ディテクンジン・スト−ｙ’）チャーズ（Ｍｅｓｏｓｃａ ｌｅ　ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）に開示されている。検出用小 室を広範囲の結合アッセイ、例えば、精子と子宮頚管粘液との相互作用のアッセ イ、殺精子剤の有効性のアッセイ、試料中の抗体または汚染物質の存在に関する アッセイ、あるいは精子数の計測に使用することもできる。

１の具体例において、メソスケールの流れ系において精子試料中の成分を検出可 能な凝集塊にしうる粒子上に結合基を固定化することができる。図６の装置１０ に示すように、精子試料中の特定の分析成分に特異的な結合蛋白で被覆した粒子 ４２を、フラクタル領域４０に配置して分析成分により誘導される流体の凝集を 促進することができる。例えば分子領域上に配置された窓を通して、あるいは例 えば試料流体の圧力または導電率の変化を検出することによりフラクタル領域で の凝集を検出することができる。

もう１つの具体例において、本発明装置をを用いて体外受精を行うことができる 。体外受精装置の１の具体例を図７に示す。図７の装置１０は、メソスケールの 分子流路系４０に接続された精子小室２２Ｃおよび卵子保持小室２２Ｄを有する 。該装置は、フラクタル領域上、そして一部は小室２２Ｃおよび２２Ｄの上部を 覆うように配置された透明カバー１２を有しており、小室の上部に開口したポー トを形成している。別法として、カバー１２をその表面全体まで伸長しく図示せ ず）、小室２２Ｃおよび２２Ｄ上に精子および卵子の導入を可能とするが液体の 蒸発を抑制するポートを開けてもよい。操作に際し、精子試料を小室２２Ｃに、 例えば小室の上部から適用する。卵子を保持小室２２Ｄに置（。小室２２Ｃおよ び２２Ｄ、流路２０ならびにフラクタル領域４０を含む流れ系に、例えば哺乳動 物の卵管液のごとき緩衝液を供給する。また、該流れ系が、流れ系と流体連絡し た緩衝液小室２２Ｂおよび２２Ａを有していてもよく、これらを緩衝液で満たし て基材中からの蒸発または脱水による流体の損失による破壊的でありうる影響を 軽減する。小室２２Ｃからの精子試料の競争的移動は、フラクタル領域４０を経 て起こり、卵子の受精が起こる卵子保持小室２２Ｄに至る。例えば光学的に、視 覚的にあるいは機械的に卵細胞分割の初期段階を観察することにより受精を確認 することができる。該装置装置に流体組成物を出し入れするために、該装置のポ ートに合った器具と該装置を組み合わせて使用することができる。該器具が、次 の受精のために、例えばセイラインまたは他の液体により流路を通じて受精卵を 該装置から宿主子宮へ水力学的に直接排出するための例えばポンプまたはシリン ジのごとき手段を有していてもよい。

メソスケールの流路系に、精子試料成分を濾過するためのフィルターが微細加工 されていてもよい。フィルターを精子導入ポートと卵子保持領域との間に微細加 工して試料の濾過を可能にしてもよい。流れ系に微細加工されるフィルターとし ては、図１３．１４および１５に示すフィルター２４が挙げられる。装置１０に おいて、フィルター２４を流路２ＯＡと２０Ｂとの間に微細加工して流路２０Ａ 中の試料流体をフィルター２４に通してもよい。濾液はフィルター２４を通って 流路２０Ｂに入る。フィルター２４は流路２ＯＡ−２０Ｂに比べて直径の小さい メソスケールの流路からなり、０１ないし２０μｍの深さおよび幅で微細加工さ れている。対照的に、流路２ＯＡおよび２０Ｂは最大約５００Ａｌｒｎ、より典 型的には１００μｍの幅である。図８の流路２０の壁から突出した突起のごとき 他のフィルタ一手段を用いてもよい。

該装置を用いて、精子試料に関する種々の自動化、高感度かつ迅速な臨床分析を 行うことができる。該装置を、精子試料の受精試験、精子結合特性試験、体外受 精、および法医学的分析をはじめとして広範囲に適用することができる。アッセ イの正確さを高めるために、流れ系において制御領域（例えば形態的に試験領域 と同じであるが、結合基を有していない）を含むように基材を加工することがで きる。試料流体を、分析および制御両方の領域に配して領域の比較を行うことが できる。該装置は、１の精子試料について複数のアッセイを可能にするために複 数のメソスケールの流れ系からなっていてもよい。典型的には、アッセイの結果 が得られると該装置は廃棄される。使い捨て可能な装置を使用することにより、 試料間の汚染が除去される。試料をいつでも廃棄でき、体積が小さいので廃棄が 簡単である。

さらに以下の非限定的な実施例により本発明が理解される。

実施例１ 図５に示すチップ１０中で精子の運動性を試験する。精液試料（く２μＬ）をガ ラス製顕微鏡用スライドグラスに乗せ、チップ１ｏを精液試料の上に置いてポー ト１６Ａが精液試料上に来るようにする。精子がポート１６Ａに入り、流路２Ｏ Ａおよびフラクタル領域４ｏを通過して進行するのを顕微鏡を用いてモニターす る。実験結果を、以前得られた正常な精子試料と比較して精子の移動性試験を行 う。

実施例２ ７μｍのギャップを有する障壁１２２を有する流路（図８に断面図を示す）をＨ ＴＦ−ＢＳＡ媒体で満たし、精子試料を導入ポートがら適用する。障壁を通る精 子の進行が精子の運動性の指標として役立つ。

実施例３ 図９に示す微細加工された固体基材１４上で精子機能を試験する。精子試料を導 入ポート１６Ａに適用すると、メソスケールの流路２０を経て検出小室４０Ａ、 ４０Ｂおよび４０Ｃへと至る。フラクタル検出小室４０Ａにより白血球について 試験が行われる。フラクタル検出小室４０Ａは、白血球抗原に対する固定化抗体 からなっている。フラクタル検出小室４０Ｂにより精子抗体についての試験が行 われる。フラクタル検出小室４０Ｂはヒト−１ｇＧ５　ＩｇＡまたはＩｇＭに対 する固定化抗体を有する。フラクタル検出小室４０Ｃにより光体反応についての 試験が行われる。フラクタル検出小室４０Ｃはフルオレセイン標識レクチンを有 する。小室内での疑集により流れの抑制を、例えば基材上のガラス製カバーを通 して光学的検出により行うことができる。アッセイの完了後、該装置を廃棄する 。

実施例４ メソスケールの流路に接続された卵子保持小室および精子導入ポートを示す図７ に示す形態のチップを超純水で洗浄し、ついで、ＨＴＦ−ＢＳＡで満たした。

卵子および精子を適当なドナーから採取した。マイクロピペットを用いて１個の 卵子を卵子保持小室に移し、精子試料を精子導入ポートに適用する。この全操作 をラミナー・フロラ・フード（ｌａｍｉｎａｒ　ｆｌｏｗ　ｈｏｏｄ）の下で行 い、卵子および精子の適用を顕微鏡を用いて視覚的に確認した。精子導入ポート および卵子を保持した卵子保持小室に接続された流路を通る精子の進行を視覚的 に確認した。チップを湿環境に置き、チップからの蒸発を最小限にし、ついで、 数時間３７℃でインキユベーノジンした。卵子の受精を視覚的に検査した。チッ プの全内容物を排出することにより受精卵の移植を行った。さらに、チップから の蒸発を補うために、チップが小室および流路に接続されたＨＴＦ−ＢＳＡ溜め を有している。

実施例５ メソスケールの流路において実験を行い、ヒト・精液試料中の精子の運動性を試 験した。精子運動性試験に際し、ガラス−シリコンチップ中の微細流路（幅８０ μｍ１深さ２０Ｉ１ｍ、長さ１０ｍｍ）を、０，５％ＢＳＡを含有するヒト・卵 管液（ＨＴＦ）媒体（ＨＴＦ−ＢＳＡ）（カリフォルニア州すンタ・アナ（Ｓａ ｎｔａ　Ａｎａ）のアービン・サイエンティフィック（Ｉｒｖｉｎｅ　５ｃｉｅ ｎｔｉｆｉｃ）社製）で満たした。精液試料（〈２μＬ）をガラス製顕微鏡用ス ライドグラス上に置き、チップを精液試料上に置いて流路への入り口が精液試料 上に来るようにした。流路へ入り、その中を出口に向かって行（精子の進行を、 顕微鏡を用いてモニターし、ＴＶカメラおよびビデオレコーダーを用いて記録し た。流路の全長にわたり精子を観察し、精子が出口に蓄積するのが観察された。

深さ４０，１００および１２０μｍの流路における精子の移動も示された。

フラクタル流路を移動する距離を測定することによりフラクタル流路における精 子運動性も調べた。ＨＴＦ−ＢＳＡ媒体で満たしたフラクタル流路（幅４０μｍ 、深さ２０μｍ）を用いて上記実験を繰り返した。流路の中央に入ってから曲が りくねった分子流路（合計９個の直角ターン、例えば図１１の装置）を移動する 精子を観察した。深さ２０μｍの分子流路（それぞれの分岐部における幅を減じ ていき（４０，３０，２５，２０および１０μｍ）、ついで、幅を増加していっ た（２０．２５．３０．４０μｍ））を用いて実験を繰り返した。再度精子をフ ラクタル流路の中心まで移動させた。

精子試料の２方向への運動を試験した。流路（幅６０および８０μｍ１深さ２０ μｍ）および分子流路をＨＴＦ−ＢＳＡで満たし、流路の各末端のポートから同 時に精液を導入した。精子が流路中央（またはフラクタル流路）に向かって移動 するのを観察しｔこ。時々精子は流路の反対側末端のポートに到達した。

精子試料について傾斜流路による実験も行った。流路（幅６０μｍ１深さ２０μ ｍ）をＨＴＦ−ＢＳＡで満たし、精子試料を導入ポートに適用した。導入ポート および排出口を粘着テープで閉じた。種々の時間、チップを４５°に傾斜させ、 ついで、精子の流路における上昇を視覚的に調べた。精子は傾斜流路を能率的に 上昇し、流路頂上の排出ポートに現れることがわかった。

実施例６ メソスケールの流れ系を用いて異なる殺精子剤を試験する実験を行った。各末端 において流路（長さ３．２５ｍｍ、幅１００μｍ１深さ２０μｍ）により導入ポ ートに連結された２つの小室（長さ５．２ｍｍ、幅７５０μｍ１深さ１．５ｍｍ ）からなるチップを、ノノキシノール−９およびＣ１３−Ｇ（ペンシルバニア州 のバイオノン・インク（Ｂｉｏｓｙｎ、　Ｉｎｃ、　）製）の殺精子活性の同時 試験に使用した。４つの流路それぞれを、）（ＴＦ−ＢＳＡ溶液（流路＃ｌ、対 照）、ノノキシノール−９（またはＣ１３−Ｇ）０．００５％（流路＃２）、０ ．０１２５％（流路＃３）、および０．０５％（流路＃４）で満たした。精液試 料をそれぞれの小室に置き、顕微鏡を用いて、隣合った流路中へ精子が進行する のをモニターした。流路中において観察された精子数は以下の順番で減少した： 　＃１＞＃２＞＃３〉＃４゜大部分の精子が対照流路に見られ、殺精子作用に最 適濃度のツノキノノール−９またはＣ１３Ｇを入れた流路＃４には精子が見られ なかった。

実施例７ 運動性のある精子の形態学的試験を、メソスケールの流れ系において行った。

各末端において流路（長さ３．２５ｍｍ、幅１００μｍ１深さ２０μｍ）により 導入ポートに連結された２つの小室（長さ５．２ｍｍ、幅７５０μｍ、深さ１． ５ｍｍ）からなるチップを用いた。流路をＨＴＦ−ＢＳＡ溶液で満たし、精液試 料を中央の小室に適用した。チップを湿環境に１０分間装いた。チップの各末端 におけるポートからの表面溶液を取り、ガラス製顕微鏡用スライドグラス（あら かじめエタノールで洗浄）上に置いた。スライドグラスを４０℃で乾燥し、ライ ト・ギムザ・スティン（Ｗｒｉｇｈｔ　Ｇｉｅｍｓａ　５ｔａｉｎ）　（テキサ ス州ヒユーストンのカーチン・マセノン・サイエンティフィック・インク（Ｃｕ ｒｔｉｎ　Ｍａｔｈｅｓｏｎ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ。

■口Ｃ）製）を用いて染色した。中央の小室から流路末端に移動し、ポートに入 る精子は正常な形態学的外観を有していた。

実施例８ メンスケールの流れ系における精子試料と子宮頚管粘液との相互作用を、各末端 において流路（長さ３．２５ｍｍ、幅１００μｍ、深さ２０μｍ）により導入ポ ートに連結された２つの小室（長さ５．２ｍｍ、幅７５０μｍ、深さ１．５ｍｍ ）からなるチップ中で試験した。流路をＨＴＦ−ＢＳＡで満たし、子宮頚管粘液 試料（患者の月経周期約１４白目に採集）を中央の小室それぞれに置いた。予想 どおり、精子は子宮頚管粘液中を移動せず、通過したものは死んだ。なぜならば 、子宮頚管粘液は、月経周期のこの時期においては精子に対して敵性があること が知られているからである（モギッシ（Ｍｏｇｈｉｓｓｉ）ら、アメリカン・ジ ャーナル・オン・オンステトリクス・アンド・シネコロシー（Ａｍ、　Ｊ、　０ ｂｓｔｅｔ、　Ｇｙｎｅｃｏｌ、　）第１１４巻、４０５頁（１９７２年））。

実施例９ ヒアルロン酸と精子試料の相互作用に関する試験を行って精子試料に対する子宮 頚管の相互作用を評価した。各末端においてメソスケールの流路＃１、＃２、＃ ３および＃４（長さ３．２５ｍｍ、幅１００μｍ、深さ２０μｍ）により導入ポ ートに連結された２つの小室（長さ５．２ｍｍ、幅７５０μｍ、深さ１．５ｍｍ ）からなるチップ中で試験した。流路＃１は対照流路であった。流路をＨＴＦ− ＢＳＡ溶液およびＨＴＦ−ＢＳＡ　（流路＃２、＃３、＃４はそれぞれ、５ｍｇ ／ｍＬ、２．５ｍｇ／ｍＬ、１．３ｍｇ／ｍＬ）中のヒアルロン酸（シグマ（Ｓ ｉｇｍａ）社製）溶液で満たした。精液試料を中央の小室それぞれに置いた。精 子は、５ｍｇ／ｍＬのヒアルロン酸の入った流路＃２中へは移動しなかったが、 ヒアルロン酸濃度が減少していくにつれ（＃３および＃４）移動の程度が増加し た。

実施例１０ 精子試料中のＩｇＧ抗体の存在についてのイムノビーズ試験を行った。イムノビ ーズ（カリフォルニア州すッチモンドのバイオラッド（ＢｉｏＲＡＤ）社製）（ ヒト・ＩｇＧに対する固体で被覆した微小ビーズ）を、ＨＴＦ−ＢＳＡ溶液（カ リフォルニア州すンタ・アナのアービン・サイエンティフィック社製）中１ｍｇ ／ｍＬとなるよう希釈した。ガラス−シリコーン製チップ中の微細流路（幅２５ ０μｍ、深さ２０μｍ１長さ１０ｍｍ）をイムノビーズ溶液で満たし、精液試料 （約１．２μＬ）を流路入口に適用した。精子試料中の抗体の存在に起因するイ ムノビーズによる精子の凝集が流路中で観察された。対照として、より大きい体 積のイムノビーズ試薬および精液試料を用いて顕微鏡用スライドグラス上で試験 を行ったが、この試験もまた陽性であった（凝集が観察された）。

上の記載は説明のためのものであって、本発明は、本明細書開示の構造および方 法に関する精神の範囲における他の形態であってもよいことが理解されるであろ う。変法および変更が当業者において行われてもよく、かかる変法および変更は 、請求の範囲に定義された本発明の一部であると考えられる。

ＦＩＧ　６ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ、１ｌ ＦＩＧ、１３ ＦＩＧ、１４ ＦＩＧ、１５ 田町槓審報牛 、　−ＰＣＴ／ＵＳ　９３１０４０１７フロントページの続き （３１）優先権主張番号　８７７．６６２（３２）優先臼　１９９２年５月１日 （３３）優先権主張国　米国（ＵＳ） （３１）優先権主張番号　８７７．７０１（３２）優先臼　１９９２年５月１日 （３３）優先権主張国　米国（ＵＳ） （３１）優先権主張番号　８７７．７０２（３２）優先臼　１９９２年５月１日 （３３）優先権主張国　米国（ＵＳ） （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、ＡＵ、ＣＡ、ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．卵子の体外受精のための装置であって、卵子保持小室；精子導入ポート；お よび該精子導入ポートから卵子の受精のための該保持小室までの競争的な精子の 移動を可能ならしめる該卵子保持小室ならびに該精子導入ポート双方に連結した メンスケールの断面寸法の細長い流路を形成するように微細加工された固体基材 からなる装置。 ２．該流路が分岐構造を有する請求項１記載の装置。 ３．複数の該メンスケールの流路を包含する請求項１記載の装置。 ４、該流路のそれぞれか等しい長さである請求項３記載の装置。 ５．該複数の流路がフラクタル（ｆｒａｃｔａｌ）領域からなる請求項４記載の 装置。 ６．該流路か精子媒体で満たされている請求項１記載の装置。 ７．該媒体が哺乳動物の子宮頚管液からなる請求項６記載の装置。 ８．該細長い流路が曲がりくねっている請求項１記載の装置。 ９．さらに、該基材から該保持小室中に卵子を排出するための手段からなる請求 項１記載の装置。 １０．該排出手段が水力学的排除手段からなる請求項９記載の装置。 １１．さらに、卵子を視覚的に観察するために、該装置を経て該卵子保持小室に 至る光学的経路を形成する手段からなる請求項１記載の装置。 １２．該固体基材が、該導入ポートに連結した精子溜めを形成するように微細加 工されている請求項１記載の装置。 １３．さらに、該導入ポートと該保持小室との間に配置された濾過手段からなる 請求項１記載の装置。 １４．さらに、脱水を抑制するための該基材中の緩衝液溜めからなる請求項１記 載の装置。 １５．さらに、該基材と組み合わせて使用する器具であって、該基材を保持する 手段および該基材中のメンスケールの流れ系の中身を見るための光学的手段より なる該器具からなる請求項１記載の装置。 １６．該光学的手段が拡大鏡およびビデオカメラからなり、さらに該器具が該装 置の角度および位置を手動で調節するための傾斜機構および該流れ系の中身を見 るためのビデオスクリーンからなる請求項１５記載の装置。 １７．精子試料導入ポートおよび該導入ポートから伸長した１次流路からなるメ ンスケールの流路系を形成するように微細加工された固体基材ならびに該系を通 る精子の移動を検出するための手段からなる精子試料分析装置。 １８．該メンスケールの系が、さらに、該１次流路から伸長した２次流路からな る請求項１７記載の装置。 １９．該２次流路か、該１次流路と流体連絡しており、該領域に沿って順次設け られた同数の分岐部および合流部よりなるフラクタル領域からなる請求項１８記 載の装置。 ２０．該基材中の流路が水平面に対して角度をつけて配置されている請求項１９ 記載の装置。 ２１．該固体基材が微細加工されたシリコンからなる請求項１または１７記載の 装置。 ２２．さらに、該基材と組み合わせて使用する器具であって、該基材を保持する ための手段、該基材上の導入ポートと相互適合する流体導入手段、および保持手 段に保持された場合に流体を該基材の流れ系へ送達するポンプ手段よりなる該器 具からなる請求項１または１７記載の装置。 ２３．さらに、該基材と組み合わせて使用する器具であって、該基材を保持する 手段および該基材中のメンスケールの流路系の中身を見るための光学的手段より なる該器具からなる請求項１７記載の装置。 ２４．該光学的手段が、拡大鏡およびビデオカメラからなり、かつ、該器具が、 さらに、装置の角度および位置を手動で調節するための傾斜機構および該流れ系 の中身を見るためのビデオスクリーンからなる請求項２３記載の装置。 ２５．（ｉ）卵子保持小室；精子導入ポート；および該精子導入ポートから卵子 の受精のための該保持小室までの競争的な精子の移動を可能ならしめる該卵子保 持小室ならびに該精子導入ポート双方に連結したメンスケールの断面寸法の細長 い流路を形成するように微細加工された固体基材からなる装置を供し、（ｉｉ） 卵子を該保持小室中に置き、 （ｉｉｉ）精子試料を該導入ポートに適用し、ついで、（ｉｖ）該精子を該導入 ポートから該流路を経て該保持小室中の該卵子まで競争的に移動させる ことを特徴とする卵子の体外受精方法。 ２６．該細長い流路が分岐流路からなり、段階（ｉｖ）において該精子試料を競 争的に該分岐流路を経て移動させる請求項２５記載の方法。 ２７．該分枝流路がフラクタル領域からなり、段階（ｉｖ）において該精子試料 を該フラクタル領域を経て移動させる請求項２６記載の方法。 ２８．さらに、 （ｖ）該小室から該卵子を排除手段により排出することを特徴とする請求項２５ 記載の方法。 ２９．該排除手段が水力学的排除手段からなり段階（ｖ）において該基材中の該 小室から卵子を該水力学的排除手段で排出する請求項２８記載の方法。 ３０．さらに段階（ｖ）の前に該卵子小室を視覚的に観察して該小室中での該卵 子の受精を確認することからなる請求項２８記載の方法。 ３１．（ｉ）精子試料導入ポートおよび該導入ポートから伸長した１次流路なら ひに該系を経る精子の移動を検出するための手段よりなるメンスケールの流路系 を形成するように微細加工された固体基材を包含する装置を供し、（ｉｉ）精子 試料を該導入ポートに適用し、ついで、（ｉｉｉ）該導入ポートから該流路を経 る精子の移動を検出することを特徴とする精子試料分析方法。