JPH08334505A - 小型化全分析システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実質的に平坦な基板にレーザ切削された小型
化カラムデバイスを提供する。 【解決手段】 小型化カラムデバイス２から成る小型化
全分析システム２００であって、（ａ）第１平坦表面６
にレーザ切削された第１マイクロチャネル１０を有する
が、シリコン又は二酸化ケイ素以外の材料から構成さ
れ、かつ第１マイクロチャネルが少なくとも２つの試料
操作領域２０２〜２２０から成る基板４と、（ｂ）試料
操作領域が試料取り扱い要素２１４〜２２０と流体連絡
して試料流路要素２０２〜２１２を定めている、第１平
坦表面上に配置され、第１マイクロチャネルとの組合せ
で第１試料処理区画１４を形成するカバー板１２と、
（ｃ）第１試料処理区画に連絡し、外部の流体源から該
試料処理区画を通して流体を通過させる、少なくとも１
つの入口ポート１８と出口ポート２２とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概して、液相分析のた
めの小型化平坦カラム技術に関する。より詳細には、本
発明は、レーザ切削（アブレーション）技術を使って新
規の分離支持メディアに作り込まれる小型化全分析シス
テム（μ−ＴＡＳ）に関し、本明細書に開示されたμ−
ＴＡＳは、特に小被検体及び／又は巨大分子被検体の液
相分析に応用される。

【０００２】

【技術背景】試料分析の計装、特に液体クロマトグラフ
ィー及び毛管電気泳動システムのような分離システムに
おいては、一般的に、寸法が小さいほど性能特性が改善
され、かつ同時に生産及び分析費用が低減されることに
なる。これに関連して、小型化分離システムによってよ
り効率的なシステム設計が実現され、結果として計装サ
イジングの減少により経費低減をもたらし、加えて、分
析速度を上げ、試料と溶媒の消費量を減じ、かつ高い分
析効率を上げることが可能となる。

【０００３】液相分析のための小型化を志向したいくつ
かのアプローチ、例えば、引抜き融解石英毛管（延伸石
英ガラスキャピラリー）を利用する従来のアプローチ、
及びシリコンのマイクロマシーニングを使う進展中のア
プローチ、が当分野で開発されている。小型化技術にお
いて、従来より一般的に考えられていることは、通常、
分離システムの寸法の低減を目指す何らかの処理であ
る。

【０００４】従来の小型化技術では、計装は寸法が削減
されたのではなく、むしろ顕著に削減されたのは分離区
画の寸法である。一例として、マイクロカラム液体クロ
マトグラフィー（μＬＣ）では、ほぼ４．６ｍｍという
直径の従来型カラムに較べ１００〜２００μｍの直径を
有するカラムが採用されている。

【０００５】小型化を志向する別のアプローチは、直径
２５〜１００μｍのキャピラリーで実施される分離技術
を伴う電気泳動（ＣＥ）の利用であった。ＣＥは小被検
体の分離方法として有用なものであることが立証されて
いる。Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．２１８：２０９（１
９８１）；Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒ
ｙ ５３：１２９８（１９８１）。対照的に、ポリアク
リルアミド・ゲル電気泳動は、元来、直径１ｍｍの管で
実行された。上述の「従来型の」両小型化技術（μＬＣ
とＣＥ）は、液相分析システムの化学部分の寸法を削減
するための最初の重要な処理法を象徴するものである。
しかし、前述の従来型小型化デバイスでの実験は、原理
的に小型化の利点を立証する一助になったが、それでも
これらの技術に固有のいくつかの主要な問題が残されて
いる。

【０００６】例えば、従来の電気泳動技術には実質的な
検出限界がある。例えば、ＣＥでは、一般に、光学検出
が単一経路検出技術によってオンカラム（ｏｎ−ｃｏｌ
ｕｍｎ）で実施されており、この場合、電磁エネルギー
は試料中を通過し、光ビームはキャピラリー軸に垂直に
進みかつ一度だけキャリラリーを横切る。従って、従来
型のＣＥシステムでは、検出経路長は、本質的にキャピ
リラリーの直径で限定される。

【０００７】下記の関係によって経路長に対する吸光度
に関するベール（Ｂｅｅｒ）の法則 ：Ａ＝ε・ｂ・Ｃ ここで、Ａ＝吸光度 ε＝モル吸光計数、（ｌ／ｍ・ｃｍ） ｂ＝経路長（ｃｍ） Ｃ＝濃度（ｍ／ｌ） が与えられる。２５μｍのキャピラリー中の試料の吸光
度（Ａ）は、典型的にＵＶ／Ｖｉｓ分光に用いられるよ
うな在来型の１ｃｍの経路長セルにおけるものより４０
０倍小さい率になることが容易に分かる。

【０００８】この重大な検出限界を考え合わせて、検出
経路長を拡大し、従ってＣＥシステムの分析感度を向上
させるための多数の試みが従来技術で採用されてきた。
Ｇｏｒｄｏｎに対する米国特許第５，０６１，３６１号
では、検出点で気泡を形成するキャピラリーフローセル
の顕微操作を伴う対処法が記載されている。Ｃｈｅｒｖ
ｅｔに対する米国特許第５，１４１，５４８号では、形
状がＺ型のキャピラリーを用いて、そのＺの延長部分を
横切って検出を実行する方法が記載されている。さらに
別のアプローチでは、キャピラリーの主軸に沿った検出
（軸ビーム検出）により経路長を増やそうとしている
（Ｘｉ等、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
６２：１５８０（１９９０）参照）。

【０００９】Ｗａｎｇに対する米国特許第５，２７３，
６３３号では、ＣＥでの拡大検出経路長に対するさらに
進んだアプローチが記載されており、このシステムでは
キャピラリーの外側に反射表面を設け、当該システムは
さらに入射窓とその入射窓の下流に出口窓を包含するも
のである。Ｗａｎｇによれば、入射窓に入る光は、多重
内部反射によってキャピラリー部分を通過しその後で出
口窓を通過して検出されるもので、当該多重内部反射に
よって経路長の有効な延長が行われる。前述のアプロー
チの各々は経路長を拡大するという課題の達成を目指し
ているが、各アプローチは、キャピラリーの事後加工又
はそうでなければ分析コストの増大を伴うことで制限さ
れる。

【００１０】小型化に対する現行アプローチの第２の主
な欠点は、通常、ＣＥ及びμＬＣシステムに用いられて
いるシリカ、石英（クォーツ）又はガラスのような二酸
化ケイ素（ＳｉＯ_２）基板の化学活性と化学的不安定性
とを伴うことである。より詳細には、二酸化ケイ素基板
は、その高エネルギー表面を特色としており、かつ多く
の化合物を激しく、塩基類を最も顕著に吸収する。分離
システムにおける二酸化ケイ素材料の使用は、ＳｉＯ_２
材料の溶解が（７．０を上回るｐＨの）塩基状態で増大
するという、それらの基板の化学的不安定性によりさら
に制限される。

【００１１】二酸化ケイ素材料固有の化学活性から生ず
る諸問題を避けるために、従来の分離システムは、キャ
ピラリー壁のシリカ内面に対して化学的改質を試みてき
た。一般に、そのような事後形成改質は、例えば、Ｓｉ
−Ｏ−Ｓｉ−Ｃ結合を作るためにシリル化剤を用いてキ
ャピラリー表面に所望の表面処理物を結合するために、
界面層を準備しなければならないので困難である。前述
の改質は、キャピラリー表面による溶質分子の不可逆吸
着を減少できるが、それでもこれらのシステムは７．０
以上ののｐＨでのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の化学的不安定性
という問題を抱える。従って、ＳｉＯ_２材料の化学的不
安定性は主要な問題として残ることになる。

【００１２】しかし、ＳｉＯ_２基板の化学的性質に関し
て諸欠点が認識されても、これらの材料は、それらのも
つ望ましい光学特性の故に、分離システムに依然として
用いられている。この点に関して、二酸化ケイ素に比し
て優れた化学特性を示す可能な置換材料は、それらも検
出が不可欠のＵＶ領域において高い吸収性をもつことか
ら一般に制限される。

【００１３】在来型のμＬＣ及びＣＥの技術に現存する
いくつかの実質上の限界を避けるために、さらには分離
システムの寸法のより大幅な削減をも可能にするため、
キャピラリー分離のマイクロストラクチャー（微細構
造）を有する平坦化システムの実現を目指す傾向があっ
た。この点に関して、マイクロマシーニング又はマイク
ロリソグラフィー技術によるケイ素のマイクロストラク
チャーの組立てに関連した小型化分離システムの製造法
が知られている（例えば、Ｆａｎ等、Ａｎａｌ．Ｃｈｅ
ｍ．６６（１）：１７７〜１８４（１９９４）；Ｍａｎ
ｚ等、Ａｄｖ．Ｃｈｒｏｍ．３３：１〜６６（１９９
３）；Ｈａｒｒｉｓｏｎ等、Ｓｅｎｓ．Ａｃｔｕａｔｏ
ｒｓ，Ｂ１０（２）：１０７〜１１６（１９９３）；Ｍ
ａｎｚ等、Ｔｒｅｎｄｓ Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１０
（５）：１４４〜１４９（１９９１）；及びＭａｎｚ
等、Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）Ｂ１（１〜６）：２４９〜２５５
（１９９０）を参照）。

【００１４】薬品製造、環境分析、医学診断及び基本的
な研究分析に用いられる現代の化学分析システムは、完
全な自動化ができなければならない。そのような全体的
分析システム（ＴＡＳ）（Ｆｉｌｌｉｐｉｎｉ等、（１
９９１）Ｊ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．１８：１５３；Ｇ
ａｒｎ等、（１９８９）Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏ
ｅｎｇ．３４：４２３；Ｔｓｈｕｌｅｎａ（１９８８）
Ｐｈｙｓ．Ｓｃｒ．Ｔ２３：２９３；Ｅｄｍｏｎｄｓ
（１９８５）Ｔｒｅｎｄｓ Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．４：
２２０；Ｓｔｉｎｓｈｏｆｆ等、（１９８５）Ａｎａ
ｌ．Ｃｈｅｍ．５７：１１４Ｒ；Ｇｕｉｂａｕｌｔ（１
９８３）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ Ｓｙｍｐ．Ｓｅｒ．１
７：６３７；Ｗｉｄｍｅｒ（１９８３）Ｔｒｅｎｄｓ
Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．２：８）は、そのシステムへの試
料導入、システム全域における試料の搬送、試料作成、
分離、精製及び検出に及ぶ諸機能をデータの蓄積と評価
を併せて自動的に実行するものである。小型化全分析シ
ステムは「μ−ＴＡＳ」と呼ばれている。

【００１５】最近、試料作成技術は成功裏に小型化形式
に変わってきた。ガスクロマトグラフィー（Ｗｉｄｍｅ
ｒ等、（１９８４）Ｉｎｔ．Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ａｎ
ａｌ．Ｃｈｅｍ．１８：１）、高圧液体クロマトグラフ
ィー（Ｍｕｌｌｅｒ等、（１９９１）Ｊ．Ｈｉｇｈ Ｒ
ｅｓｏｌｕｔ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．１４：１７４；
Ｍａｎｚ等、（１９９０）Ｓｅｎｓｏｒｓ＆Ａｃｔｕａ
ｔｏｒｓ Ｂ１：２４９；Ｎｏｖｏｔｎｙ等、ｅｄｓ．
（１９８５）Ｍｉｃｒｏｃｏｌｕｍｎ Ｓｅｐａｒａｔ
ｉｏｎｓ：Ｃｏｌｕｍｎｓ，Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔ
ｉｏｎ ａｎｄＡｎｃｉｌｌａｒｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕ
ｅｓ（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．Ｌｉｂｒａｒｙ，Ｖ
ｏｌ．３０）；Ｋｕｃｅｒａ，ｅｄ．（１９８４）Ｍｉ
ｃｒｏ−Ｃｏｋｕｍｎ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎ
ｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，
Ｅｌｓｅｖｉｅｒ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ；Ｓｃｏｔｔ，
ｅｄ．（１９８４）Ｓｍａｌｌ Ｂｏｒｅ Ｌｉｑｕｉ
ｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｃｏｌｕｍｎｓ：
Ｔｈｅｉｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｕｓｅ
ｓ，Ｓｉｌｅｙ，ＮＹ；Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎ等、（１９
８３）Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．２５５：３３５；Ｋ
ｎｏｘ等、（１９７９）Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．１
８６：４０５；Ｔｓｕｄａ等、（１９７８）Ａｎａｌ．
Ｃｈｅｍ．５０：６３２）及び毛管電気泳動（Ｍａｎｚ
等、（１９９２）Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．５９３：
２５３；Ｍａｎｚ等、ＴｒｅｎｄｓＡｎａｌ．Ｃｈｅ
ｍ．１０：１４４；Ｏｌｅｆｉｒｏｗｉｃｚ等、（１９
９０）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６２：１８７２；Ｓｅｃｏ
ｎｄ Ｉｎｔ’ｌ Ｓｙｍｐ．Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆ．Ｃ
ａｐｉｌｌａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ
（１９９０）Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．５１６；Ｇｈ
ｏｗｓｉ等、（１９９０）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６２：
２７１４）は、小型化形式に変わってきた。

【００１６】毛管電気泳動は、その分離効率がキャピラ
リー長に関係なく印加電圧に比例する故、特に小型化が
可能である（Ｈａｒｒｉｓｏｎ等、（１９９３）Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ２６１：８９５〜８９７参照）。電気浸透流体
ポンピング及びレーザ蛍光学検出を用いる毛管電気泳動
デバイスが平坦ガラスのマイクロストラクチャー上に作
り込まれている（Ｅｆｆｅｎｈａｕｓｅｒ等、（１９９
４）Ｓｅｎｓｏｒｓａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ２
０：１０３〜１１０参照）。シリコン材料とは対照的に
（Ｈａｒｒｉｓｏｎ等、（１９９３）Ｓｅｎｓｏｒｓ
ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ１０：１０７〜１１６
参照）、ポリイミドは極めて高い降伏電圧を有し、それ
故、相対的に著しく高い電圧を使うことができる。

【００１７】シリコンで分離システムを作るのにマイク
ロマシーニング技術を用いることで該システムの大量生
産ができるという実用的利点がもたらされる。この点に
関して、シリコンのような平坦材料のマイクロマシーニ
ングを含む、マイクロエレクトロニクス工業で開発され
た多数の確立技術が現存しており、これは小型化に対す
る有用でかつ十分受け入れられるアプローチを提供する
ものである。シリコン又はボロシリケートガラスのチッ
プ上に小型化分離デバイスを組立てるための前述のマイ
クロマシーニング技術の利用例は、Ｃｌａｒｋ等に対す
る米国特許第５，１９４，１３３号；Ｍｉｕｒａ等に対
する米国特許第５，１３２，０１２号；Ｐａｃｅに対す
る米国特許第４，９０８，１１２号；及びＳｅｔｈｉ等
に対する米国特許第４，８９１，１２０号に記載されて
いる。

【００１８】小型化分離システムを作るためのシリコン
基板のマイクロマシーニングは、多数の三次元構造を作
り込むための薄膜堆積、フォトリソグラフィー、エッチ
ング及びボンディング技術の組合せからなる。シリコン
は高い強度と硬度特性を示しかつマイクロマシーニング
されて数ミクロンオーダの寸法を有する構造を提供し得
るという理由から、上記の点に関してシリコンは有用な
基板となる。

【００１９】シリコンのマイクロマシーニング法は単一
表面における小型化システムの組立には有用であった
が、小型化分離システムの分析デバイス部分を作り出す
のにこのアプローチを用いることに対しては重大な欠点
がある。

【００２０】第１に、シリコンのマイクロマシーニング
法は、エッチングかもしくは加工した２つの部分品間に
高度のアライメントを生じ難い。このことはマイクロマ
シーニングで形成された分離チャネルの対称性と形状に
マイナスの影響を及ぼし、それがまた分離効率に影響す
ることがある。第２に、マイクロマシーニングしたシリ
コン表面の封止（シーリング）は、一般に、液相分析で
課せられる分離条件によって侵されがちな接着剤を用い
て実施されることである。さらに、酸化条件下で、シリ
カ表面がシリコンチップ基板上に形成されることであ
る。この点に関して、シリコンのマイクロマシーニング
法もＳｉＯ_２の化学作用によって根本的に制限される。
従って、慣用の小型化及びシリコンマイクロマシーニン
グ技術がもつ固有の欠点を避けることができる改善され
た小型化全分析システムに対する要請は残存するのであ
る。

【００２１】

【発明の目的】本発明は、液相分析システムにおいて使
用するための小型化平坦カラムデバイスに関する。本発
明の主要な目的は、実質的に平坦な基板にレーザ切削さ
れた小型化カラムデバイスを提供することにあり、この
場合、前記基板は、シリコン及び従来の二酸化ケイ素を
素地としたデバイス基板で経験される固有の化学活性と
ｐＨの不安定性を避けるべく選択した材料から成る。

【００２２】本発明はまた、小型化平坦カラムデバイス
に作り込まれ、それによって液体試料中の成分の精密な
オンカラム分析又は検出が可能となる検出手段の装備に
関する。さらに目的とされていることは、従来技術に比
して極めてコンパクトな形でデバイス中に設けられた検
出手段を有する液相分析用カラムデバイスを実現するこ
とである。本発明の１つの特殊な態様では、小型化平坦
カラムデバイスにおいても切削され、かつ実質的に改善
された検出経路長を有する光学式検出手段を提供するこ
とを目的としている。

【００２３】本発明のさらに別の関連目的は、試料注入
を含む液体取扱いのための改良型手段を特徴とするデバ
イスを提供し、かつ種々の外部液体容器とインタフェー
スできる手段を有する小型化カラムデバイスを提供する
ことである。特に、ここで意図していることは、平坦構
造に対して、加圧注入、流体力学的注入又は動電学的注
入のような様々な注入法を容易に採用できるようにする
システム設計である。

【００２４】本発明のさらに別の関連目的は、単一の平
坦表面に完全に包含される小型化全化学分析システム
（μ−ＴＡＳ）を実現することである。この点に関し
て、本発明による小型化システムは、技術者の操作と介
入を軽減した複雑な試料の処理、分離、及び検出を実行
できるものである。従って、本発明は、工業化学、生物
学、生化学及び医学的諸処理等において成分のモニタリ
ング及び／又は分析における重要な用途を見い出すもの
である。

【００２５】

【発明の概要】本発明の特に有利なところは、分離シス
テムの分析部分に関して所望の属性を有する様々な種類
のポリマー及びセラミック基板に小型化カラム群を作り
込むのにシリコンマイクロマシーニング技術やエッチン
グ技術以外の諸プロセスを利用することである。より詳
細には、ここでは、レーザ放射を使って基板に構成成分
のマイクロストラクチャーを切削することにより小型化
平坦カラムデバイスを実現することが意図されている。
１つの好ましい実施例では、小型化カラムデバイスは、
その上にレーザ切削されたマイクロストラクチャーを有
する実質上平坦な２つの半分部分を与えることによって
形成され、その２つの半分部分が互いに折り重ねられる
ときに高度の対称性と軸一致性を特徴とする試料処理区
画を定めるものである。

【００２６】本発明に従って小型化デバイスを形成する
ためにレーザ切削技術を使うことで、シリコン又は二酸
化ケイ素材料に諸システムを形成するのに用いられる従
来のエッチング及びマイクロマシーニング技術に勝るい
くつかの利点が与えられる。第１に、レーザ切削処理に
対して精密なコンピュータ化制御を適用できるためマイ
クロストラクチャーの形成を優れた精度で実行でき、従
って、諸構成部品によって形成される構造において高度
のアライメントが可能となる。レーザ切削処理はまた、
エッチング中にマスキングの下をくり抜いて、湾曲側面
と平坦底部を有する非対称構造を生ずるかも知れないマ
イクロリソグラフィー等方エッチング技術で経験される
諸問題を避けるものである。

【００２７】レーザ切削はさらに部品寸法を大幅に縮小
したマイクロストラクチャーの生成を可能にするもので
ある。この点に関して、本発明によって形成されるマイ
クロストラクチャーは従来のエッチング技術を使って可
能なのもより数桁高いアスペクト比（縦横比）を有する
ことができ、従って、該デバイスにおける応用性の高い
試料処理を提供することができる。ポリマーのような基
板にマイクロストラクチャーを形成するのにるレーザ切
削処理を応用すれば、シリコンに諸手段をマイクロマシ
ーニングするような従来のアプローチと比較して組立が
より容易になりかつ標記デバイスのユニット当りの製造
コストが低減される。この点に関して、本発明に従って
低コストのポリマー基板で形成されたデバイスは、実質
上使い捨て式の小型化カラムユニットとして使用できる
という別の特徴をももつ。

【００２８】本発明の別の態様では、平坦基板における
レーザ切削法は、殆ど任意の寸法形状をもつマイクロス
トラクチャーの形成を考慮している。この特徴は、複雑
なデバイス配置の形成を可能にするばかりではなく、さ
らに、全体寸法が大幅に縮小された小型化全分析システ
ムにおける試料作成、試料注入、後カラム（ｐｏｓｔ−
ｃｏｌｕｍｎ）反応及び検出手段の集積化をも考慮に入
れたものである。

【００２９】さらに、本発明の下で作られたデバイスの
分析部分のコンパクト性は、注入、試料操作及び検出の
ような集積機能を標記デバイスに特別に作り込んでμ−
ＴＡＳデバイスを実現してよいという特徴と共に、シス
テムのハードウェアの集積化設計を可能にして大幅縮小
のシステム占有面積（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）を達成する
ものである。

【００３０】本発明により、液相分離デバイスの小型化
を目指す従来のアプローチに存在している固有の諸々の
弱点と、小型化カラムデバイスを形成するためにシリコ
ン微細技術を用いる際の諸問題とが扱われた。それに応
じて、本発明は、多数の液体試料について様々な液相分
析ができる小型化全分析システムを開示するものであ
る。

【００３１】

【実施例】本発明を詳細に説明するに先立ち、デバイス
類及び諸方法は様々に変わってよいという理由から、本
発明は、説明されたデバイスの特定構成部品又は説明さ
れた諸方法の各処理ステップに限定されるものではない
と理解すべきである。また、本明細書に用いた専門用語
は、特定の実施例を説明することだけを目的としたもの
であって、制限しようとするものではないと理解すべき
である。本明細書と前出の請求の範囲に用いられている
ように、単数形として記載されている場合でも、その関
係が別途明確に指図されない限り、複数の関係を含むも
のと留意すべきである。従って、例えば、「被検体」に
対する引用は複数の被検体からなる混合物を含み、「検
出手段」に対する引用は２つ以上の該検出手段を含み、
「試料流動成分」に対する引用は少なくとも２つの該成
分を含み、「オンデバイス流動容器区画」に対する引用
は２つ以上の該区画を含み、その他についても同様であ
る。

【００３２】本明細書と前出の請求の範囲において、多
くの用語に対して言及がなされ、それらは下記の意味を
もつものと定義される。

【００３３】用語「基板」は、ここでは、ＵＶ吸着性が
あり、レーザ切削ができる材料で、クォーツ、融解シリ
カ又はガラス（ボロシリケートガラス）のような、シリ
コン又は二酸化ケイ素材料でない任意の材料を指すのに
用いる。従って、小型化カラムデバイスは、ここでは、
適当な基板、例えば、レーザ切削可能な（ポリイミド及
びその類を含む）ポリマー及び（酸化アルミニウム及び
その類を含む）セラミックスを使って作られる。さら
に、小型化カラムデバイスは、ここでは、ラミネートの
ような複合基板を使って作られる。「ラミネート」は、
同一か又は異なった材料の数段の異なった結合層から成
る複合材料を指す。１つの特に好ましい複合基板は、Ｋ
ａｐｔｏｎ（商標）（ＤｕＰｏｎｔ；Ｗｉｌｍｉｎｇｔ
ｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）のようなポリイミドの第１層
が、第２層のＫＪ（商標）（ＤｕＰｏｎｔ）として知ら
れている熱接着方式のポリイミド薄層と共押出しされて
形成されたポリイミドのラミネートから成る。この熱可
塑性接着剤は、第１ポリイミド層の一方又は両側に塗布
してよく、これによって所望の厚みをもつラミネートを
作り出す手段を提供することができる。

【００３４】用語「試料操作領域」は、マイクロチャネ
ルの一部分、即ち、以下に詳細に説明するようにマイク
ロチャネルの鏡像がそこにレーザ切削されたカバー板又
は基板によってマイクロチャネルの囲い上に形成される
「試料処理区画」の部分を指し、これは「試料流動成
分」又は「試料取り扱い要素」を含む。試料流動成分に
より、試料取り扱い要素を相互連絡させる試料処理区画
の部分を意味する。

【００３５】「試料取り扱い要素」は、特定の試料作成
の化学作用がそこで行われる試料処理区画の部分であ
る。特に、対象の被検体は、一般に、その被検体の検出
と分析に潜在的に干渉するかも知れない他の種のものを
含有しているマトリックスで得られる。従って、試料取
り扱い要素は、マトリックスからの被検体の分離が実行
される試料処理区画の部分である。試料取り扱い要素に
よって提供できる諸機能の例には、クロマトグラフィー
分離、電気泳動分離、電気クロマトグラフィー分離、及
びその類がある。

【００３６】本明細書で用いられているように、用語
「検出手段」は、当分野で周知の分析検出技術を使って
試料処理区画内部の試料を、それによって人が検出する
ことができる任意の手段、構造又は構成を指す。従っ
て、検出手段は、試料処理区画と連絡しかつ外部検出装
置又はデバイスを試料処理区画とインタフェースさせて
その区画を通過する被検体の検出を可能にする１つ以上
のアパチャー（開口）、細形のアパチャー又はグルーブ
（みぞ）を包含する。

【００３７】試料処理区画を通過する液体試料の電気化
学的性質の変化は、試料処理区画を通過する試料と物理
的に接触する検出手段を使って検出することができる。
１つの実施例では、アパチャー又はグルーブのような検
出手段に電極を内蔵するか又はそれに突合せ連結してよ
く、それによって電極を試料の流れに直接接触させるこ
とが可能となる。試料処理区画に対して（外部伝導回路
で接続した）２つの異質の電極を互いに対向させること
によって、試料処理区画に電界を（試料流動方向を横断
して）発生させることができ、よって、その区画を通過
する被検体の電気化学的検出についての準備手段が設定
される。

【００３８】試料処理区画を通過する液体試料の電気化
学的性質の変化は、試料処理区画を通過する試料と物理
的に接触しない検出手段を使って検出することができ
る。従って、試料処理区画を通過する試料の「電気的性
質の変化」は、特定試料中の被検体の有無に起因する該
試料の導電率、誘電率、もしくはその両方の検出可能な
変化を指す。試料の「導電率」は、同試料中の電界に対
する電流密度の比を指す。試料の「誘電率」は、試料の
誘電定数に真空中の誘電率を乗じたものを指し、ここで
真空中の誘電率（ε_０）は、クーロンの法則に現れる定
数でセンチメートル−グラム−秒（ｃｍ−ｇｒ−ｓｅ
ｃ）の静電単位で１の値をもつ。

【００３９】試料処理区画を通過する液体試料の電気的
性質の変化は、ここでは、液体試料のインピーダンスの
検出により測定される。回路の「インピーダンス」又は
「電気インピーダンス」は、その回路が交流（「Ａ
Ｃ」）に対して呈する全抵抗を指し、複素表示の電流に
対する電圧の複素比に等しい。従って、回路が交流に対
して呈する全抵抗の大きさは、ＡＣ回路における最大電
圧の最大電流に対する比に等しい。「電気インピーダン
ス・メータ」は、与えられた回路における与えられた周
波数での電圧対電流の複素比を測定する装置を指す。

【００４０】電流を搬送及び／又は伝送できる複数の電
気的「連絡経路」は、その連絡経路が、組み合って、回
路を形成するよう、試料処理区画に隣り合わせて配置す
ることができる。ここで用いられているように、連絡経
路は、ＡＣ信号を送信又は受信できる任意の伝導性材料
を含む。特に好ましい伝導性材料は銅である。従って、
一実施例では、アンテナ回路（例えば、１対の銅アンテ
ナ）を形成する複数の連絡経路が試料処理区画に隣り合
わせて配置され、それによって、試料処理区画中を流れ
る液体試料のインピーダンスの変化に応答する振動電圧
をそこを通して流すことができる回路が形成される。
「アンテナ」は、交流（ＡＣ）信号のような電磁波を放
射及び／又は受信できるデバイスを指す。「アンテナ回
路」は、１つのアンテナを含む完全な電気回路を意味す
る。「アンテナコイル（ａｎｔｅｎｎａ ｃｏｉｌ）」
は、そこを通してアンテナ電流（例えば、ＡＣ信号）が
流れるコイルを指す。

【００４１】さらに、試料処理区画に関して２つの検出
手段を互いに対向させて配置することにより、「検出経
路」が都合良く形成され、よって、当分野で周知の検出
技術を使って試料処理区画中を通過する被検体の検出が
可能となる。

【００４２】「光学的検出経路」は、光線のような、放
射線がそれによって外部の線源からそれを受ける手段ま
で進行できる経路を形成する検出手段の構成または配置
を指す（ここで放射線は試料処理区画中を通り、そして
試料処理区画中を流れる試料又は試料中の分離被検体に
よって影響を受けることになる）。光学的検出経路は、
一般に、本発明に従い、試料処理区画に関して１対の検
出手段を互いに直接対向させて配置することにより形成
される。この構成において、試料処理区画中を通過する
被検体は、試料処理区画の主軸に直交する（そして、従
って、電気泳動分離における電気浸透の流れ方向に直交
する）放射線の伝達を介して検出することができる。種
々の外部光学的検出技術は、限定はされないが、ＵＶ／
Ｖｉｓ（紫外／可視）、近赤外線、蛍光、屈折率（Ｒ
Ｉ）及びラマン技術を含む光学的検出経路を使って、試
料処理区画と容易にインタフェースされてよい。

【００４３】ここで用いられているように、用語「透
明」は、異なった波長をもつ光を透過できる物質の能力
を指し、該能力は、特定物質において１メートルの距離
を浸透する放射線についてのパーセントとして評価して
よい。従って、発明に従い、「透明シート」は、対象と
される放射線又は粒子の一定の種類に対して透過性であ
る物質のシートとして定義される。光学的検出構成に関
連して本発明に特に採用されている透明シートは、限定
はされないが、クォーツ、サファイア、ダイヤモンド及
び融解シリカのような物質から作られる。

【００４４】ここでの試料被検体のＵＶ〜可視吸収検出
の関連では、用語「経路長」、又は「光学経路長」は、
ベールの法則（Ｂｅｅｒ’ｓ ｌａｗ）から誘導される
光学経路長「ｂ」を指し、これはＡ＝ｌｏｇ（Ｉ_ｉ／Ｉ
_ｆ）＝ε・ｂ・Ｃで明確に示されるもので、ここでＡは
吸光度、Ｉ_ｉは被検体が無いときに測定された光強度、
Ｉ_ｆは被検体中を透過した光強度、εは試料のモル吸光
係数（ｌ／ｍ・ｃｍ）、Ｃは被検体の濃度（ｍ／ｌ）、
及びｂは光学経路長（ｃｍ）である。従って、試料被検
体のＵＶ〜可視吸収が光学検出経路を介して試料処理区
画の主軸に垂直な経路に沿って光を試料処理区画中に通
すことにより測定される検出構成では、その測定の経路
長（ｂ）は、実質的に、試料処理区画の寸法で定められ
る。

【００４５】「検出交点」は、試料処理区画と連絡する
複数の検出手段が試料処理区画の特定の位置で収れんす
る構成を指す。この方法では、試料もしくは分離被検体
に関して多数の検出技法を検出交点で同時に実行でき
る。本発明に従い、検出交点は、複数の検出経路が交差
するか、又はアパチャーのような検出手段が検出経路と
同じ点で同時に試料処理区画と連絡するときに形成され
る。従って、試料、もしくは分離被検体を、ＵＶ／Ｖｉ
ｓと蛍光との技法、光学的なものと電気化学的技法、光
学的なものと電気的技法といった組合せ、又は類似の組
合せを使って検出することで、高感度検出情報をもたら
すことができる（例えば、Ｂｅｃｋｅｒｓ等、（１９８
８）Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．４５２：５９１〜６０
０；Ｂｒｏｗｎｌｅｅに対する米国特許第４，９２７，
２６５号参照）。

【００４６】ここで用いられているように、「導光手
段」は、光を透過させるために用いることができる透明
な物質の実質的に長くて細い線条を指す。本発明の実施
上有用な導光手段には、光ファイバー、一体化レンズ構
成及びその類がある。特に好ましい実施例では、光ファ
イバーを、検出手段とインタフェースさせて、当分野で
周知の光学的検出技法が使えるようにする。ここでは、
用語「光ファイバー」、「ファイバー光導波管」又は
「光ファイバー手段」は、単一の光ファイバーもしくは
保護被覆材料で随意に包装された光ファイバー束を指す
のに用いる。適当な光ファイバーの基板材料の例には、
ガラス、プラスチック、ガラス／ガラス複合、及びガラ
ス／プラスチック複合ファイバーがある。光ファイバー
の臨界特性は光信号の減衰である。さらに、化学的セン
サは、その化学的センサが液体試料の被検体と交差する
ような方法でファイバー光導波管に内蔵してよい。該フ
ァイバーの光化学センサに関する構造、性質、機能及び
動作詳細は、Ｈｉｒｓｃｈｆｅｌｄに対する米国特許第
４，５７７，１０９号、Ｋａｎｅに対する米国特許第
４，７８５，８１４号、及びＢｌａｙｌｏｃｋに対する
米国特許第４，８４２，７８３号に見い出すことができ
る。

【００４７】本発明の実施においてレーザ切削技術を用
いれば、従来のシリコン又はガラス基板を素地としたデ
バイスでは困難であったか又は不可能であった微小規模
の構成部品と構造体とのアライメントが高精度ででき
る。従って、ここで用いられる用語「マイクロアライメ
ント」は、相補的なマイクロチャネル群又はマイクロ区
画群相互の、入口及び／又は出口ポートとマイクロチャ
ネル又は分離区画との、検出手段とマイクロチャネル又
は分離区画との、検出手段と他の検出手段との、及びそ
の類との高精度アライメントを含む、レーザ切削した特
徴構造の精密かつ的確なアライメントを指す。

【００４８】用語「マイクロアライメント手段」は、こ
こでは、小型化カラムデバイスにおけるレーザ切削した
特徴構造の精密なマイクロアライメントを保証する任意
の手段を指すものとする。マイクロアライメント手段
は、レーザ切削法によるか又は当分野で周知の成形部品
類の別の組立法によって、カラムデバイスに形成してよ
い。ここに採用し得る代表的マイクロアライメント手段
には、構成部品にレーザ切削した複数の共軸配置アパチ
ャー及び／又はカラムデバイス基板における複数の対応
する特徴構造、例えば、突起とそれに組み合う凹部、グ
ルーブとそれに組み合うエッジ部又はその類がある。さ
らに、構成部品の正確なマイクロアライメントは、基板
部分を他の部分の上に乗せ、折り重ねて複合した微小規
模の区画を形成し、アパチャー又は分離区画を有する検
出手段のような特徴構造群をアライメントし、又はマイ
クロチャネルから微小規模の分離区画を形成できるよ
う、そこにレーザ切削された少なくとも１つの折曲げ手
段を有するフレキシブル基板に小型化カラムを作り込む
ことによって実行できる。前述の折曲げ手段は、個々の
基板に間隔を持たせて切削した送り穴、基板中に部分通
路だけを延長できるよう間隔を置いて切削した溝（み
ぞ）穴様の凹部又はアパチャー、もしくはその類の列で
作り付けてよい。送り穴又は凹部は、円形、ダイヤモン
ド形、六角形又は予定の直線に沿って蝶番を形成しやす
い他の形状を持っていてよい。

【００４９】用語「液相分析」は、液相中の小量の及び
／又は巨大分子のいずれか又は両方の溶質について実行
される任意の分析を指すのに用いる。従って、ここで用
いる「液相分析」には、クロマトグラフィー的分離、電
気泳動的分離、及び電気クロマトグラフィー的分離が含
まれる。

【００５０】この点に関して、「クロマトグラフィー」
処理は、一般に、成分の優先分離から成り、逆相、疎水
的相互作用、イオン交換、分子ふるいクロマトグラフィ
ー及び類似法を包含する。

【００５１】「電気泳動的」分離は、実効電荷を有する
粒子又は巨大分子の移動を指し、この場合、前記移動は
電界によって影響を受ける。従って、本発明における利
用が予想される電気泳動的分離は、（ポリアクリルアミ
ド、アガロース及びその組合せのような）ゲルを充填し
たカラムで実施される分離並びに溶体で実施される分離
を含む。

【００５２】「電気クロマトグラフィー的」分離は、電
気泳動とクロマトグラフィーの両技法の組合せを指す。
模範的な電気クロマトグラフィー的分離は、起電力を利
用する充填カラム分離（Ｋｎｏｘ等、（１９８７）Ｃｈ
ｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ２４：２４３５；Ｋｎｏｘ
等、（１９９１）Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ３
２：３１７）、及びミセル電気泳動分離（Ｔｅｒａｂｅ
等、（１９８５）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．５７：８３４〜
８４１）を包含する。

【００５３】用語「推進力」は、液相分析においてカラ
ムに沿って試料の移動を誘発する任意の手段を指し、カ
ラムの任意の部分のわたる電位の印加、カラムの任意の
部分にわたる差動圧力の付加又はその任意の組合せを包
含する。

【００５４】用語「表面処理」は、分離中、試料と接触
することになるマイクロチャネル表面の作成又は改質を
指すのに用い、それによって、デバイスの分離特性が変
更され、又は改善される。従って、ここで用いる「表面
処理」には、物理的表面吸着、マイクロチャネル基板表
面上の官能基（例えば、縮合重合体上のアミン、ヒドロ
キシル又はカルボン酸基）への選択部分（ｍｏｉｅｔｉ
ｅｓ）の共有結合、（媒質への界面活性剤の付加による
ような）チャネル表面の動的失活（ダイナミック デア
クチベーション）、（ポリスチレン又はジビニルベンゼ
ンのような）チャネル基板の表面に対するポリマー移植
及びマイクロチャネル基板に対するダイヤモンド又はサ
ファイアのような物質の薄膜堆積を含む表面コーティン
グが含まれる。

【００５５】用語「レーザ切削」は、エキシマーレーザ
のような高エネルギー光子レーザを使って適当な基板に
特徴構造を切削する加工処理を指すのに用いる。エキシ
マーレーザは、例えば、Ｆ_２、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ、Ｋｒ
Ｆ、又はＸｅＣｌのタイプであってよい。

【００５６】一般に、ＵＶ吸収性である基板はどれも特
徴構造をそこにレーザ切削できる適当な基板となる。従
って、選択された形状をもつマイクロストラクチャー
は、本発明の下で、ポリマー又はセラミック材料のよう
な適当な基板上にリソグラフィー用マスクを撮像し、次
いでそのリソグラフィー用マスクで保護されていない基
板領域をレーザ光でレーザ切削することにより形成でき
る。

【００５７】レーザ切削では、短パルスの強力な紫外光
が材料の薄い表面層にその表面から約１μｍ未満の範囲
内で吸収される。好ましいパルスエネルギーはｃｍ^２当
り約１００ｍＪ（ミリジュール）を上回るもので、パル
ス持続時間は約１μ秒より短い。これらの条件下で、強
い紫外光が材料の化学結合を光解離する。さらに、吸収
された紫外線エネルギーは、それが解離した断片を素早
く加熱してそれらを材料の表面から追い出せるような材
料の小容積に集中される。これらの諸プロセスは急速に
行われるので、熱が周囲の材料へ伝播する時間はない。
結果として、周囲の領域は溶解されないかそうでなけれ
ば損傷されず、切削された特徴構造の周辺部は、約１ミ
クロンの尺度の精度で入射光ビームの形状を複製できる
のである。

【００５８】ここでは、レーザ切削はエキシマーレーザ
を使って説明したが、実質上同じ光波長とエネルギー密
度を有する他の紫外線源もレーザ処理を実行するのに用
いてよい、ということを理解すべきである。好ましく
は、前述の紫外線源の波長は、切削すべき基板での高吸
収を可能にする１５０〜４００ｎｍの範囲に入る。さら
に、エネルギー密度は、周囲の残りの材料を実質上加熱
しないで切削した材料の速やかな追い出しを実施するに
は、約１μ秒より短いパルス長でｃｍ^２当り約１００ｍ
Ｊを上回るものでなければならない。上述のようなレー
ザ切削技術は当分野で説明されている。Ｚｎｏｔｉｎ
ｓ，Ｔ．Ａ．等、Ｌａｓｅｒ ＦｏｃｕｓＥｌｅｃｔｒ
ｏ Ｏｐｔｉｃｓ，（１９８７）ｐｐ．５４〜７０；Ｓ
ｃｈａｎｔｚ等に対する米国特許第５，２９１，２２６
号及び第５，３０５，０１５号。

【００５９】用語「射出成形」は、一定量の溶解したプ
ラスチック又はセラミック基体をダイ（即ち型）中に射
出することにより塑性又は非塑性のセラミック形状を成
形するプロセスを指すのに用いる。本発明の一実施例で
は、射出成形を用いて小型化カラムデバイスが作られ
る。

【００６０】より詳細には、小型化カラムデバイスの型
即ちダイを作ることが考えられており、そこでは適当な
ポリマー基板に原型のマイクロストラクチャーパターン
を定めるのにエキシマーレーザ切削が使われる。そのよ
うにして作られたマイクロストラクチャーは、次いで、
極めて薄い金属層でコーティングしかつキャリアを与え
るためニッケルのような金属で（電型法によるように）
電気めっきしてよい。金属キャリアが元のポリマーから
切り離されると、ポリマーのネガ（凹）構造を有する型
挿入物（即ち治具）が得られる。従って、切削されたマ
イクロストラクチャーパターンの多重複製を、当分野で
よく知られている射出成形技術を使って適当なポリマー
又はセラミック基板に作り込んでよい。

【００６１】用語「ＬＩＧＡ処理」は、シンクロトロン
放射リソグラフィー、電型法、及び塑性成形法を使って
高アスペクト比と高い構造精度を有するマイクロストラ
クチャーを組み立てる処理法を指すのに用いる。ＬＩＧ
Ａ処理では、放射線に鋭敏な樹脂にシンクロトロン源を
使ってリソグラフィーできるよう高エネルギー放射量を
照射して、（チャネル、ポート、アパチャー及びマイク
ロアライメント手段のような）所望のマイクロストラク
チャーを作り出し、それで一次の型板を形成する。

【００６２】次いで、その一次型板に電着技術で金属を
充填する。このようにして形成した金属の構造体は、一
次型板にとって代わる二次の樹脂型板組立用の型挿入物
から成る。この方法で射出又は反応性射出成形技術を使
って種々の基板に元のマイクロストラクチャーの高精密
レプリカ（複製品）を形成してよい。ＬＩＧＡ技術は、
Ｂｅｃｋｅｒ，Ｅ．Ｗ．，等によるＭｉｃｒｏ ｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（１９８６）４：
３５〜５６に記載されている。ＬＩＧＡ型板を使って射
出成形してよいもので、かつ本発明の実施に適する基板
である多数のポリマー基板の記述は、「Ｃｏｎｔｅｍｐ
ｏｒａｒｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」，
Ａｌｌｃｏｃｋ，Ｈ．Ｒ． ａｎｄ Ｌａｍｐｅ，Ｆ．
Ｗ．（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，Ｉｎｃ．） Ｎｅ
ｗ Ｊｅｒｓｅｙ（１９８１）に見い出すことができ
る。

【００６３】「選択的」又は「選択的に」は、その次ぎ
に記述される特徴もしくは構造がμ−ＴＡＳに存在して
も存在しなくてもよいこと又はその次ぎに記述される事
象もしくは状況が起きても起きなくてもよいことを、及
びその記述は前記の特徴もしくは構造が存在する場合
と、特徴もしくは構造が存在しない場合、又は事象もし
くは状況が起きる場合と起きない場合を包含すること、
を意味する。例えば、文節「選択的に検出手段を持つμ
−ＴＡＳ」は、アクセスポートがデバイス上にあっても
無くてもよいこと及びその記述はアクセスポートがある
場合と無い場合の両方の状況を包含することを意味す
る。

【００６４】従って、本発明は、適当な基板にレーザ切
削法を使って行うμ−ＴＡＳを含む小型化カラムデバイ
スの作成に関する。また、射出成形技術を使って本発明
に従うカラムデバイスとμ−ＴＡＳとを形成することが
意図されており、この場合、原型のマイクロストラクチ
ャーはエキシマーレーザ切削処理で予め形成されるか、
又は原型のマイクロストラクチャーはＬＩＧＡ処理で予
め形成される。

【００６５】より詳細には、試料処理区画、注入手段、
検出手段及びマイクロアライメント手段のようなマイク
ロストラクチャーは、エキシマーレーザ切削によって平
坦基板に形成してよい。周波数逓倍ヤグ（ＹＡＧ）レー
ザもエキシマーレーザの代わりに用いてよい。そのよう
な場合、発明を実施するのに有用な複合マイクロストラ
クチャーパターンは、ステップ・アンド・レピート処理
におけるように、マスキング処理とレーザ切削手段とを
組み合わせて適当なポリマー又はセラミック基板上に形
成してよく、この場合における前述の諸処理法は熟練し
た当業者には容易に理解されるであろう。

【００６６】本発明の実施において、好ましい基板は、
ＤｕＰｏｎｔ社から商標Ｋａｐｔｏｎ又はＵｐｉｌｅｘ
で市販されているもののようなポリイミド材料から成る
が、選択された特定の基板は他の任意の適当なポリマー
又はセラミック基板から成ってよい。特に、ここで予想
されるポリマー材料は、次の部類から選択される材料、
ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリエーテル、ポリオレフィン、又はその混合
物、を包含する。さらに、選択されたポリマー材料はリ
ールに巻いた長い線条の形で製造してよく、また、ステ
ップ・アンド・レピート処理を通して基板を正確かつ確
実に搬送するために、材料の側面に沿う選択なスプロケ
ット穴を設けてよい。

【００６７】本発明に従い、選択ポリマー材料はレーザ
処理室へ搬送され、１つ以上のマスクで限定されたパタ
ーンがレーザ放射を使ってレーザ切削される。好ましい
実施例においては、該マスクは、例えば、（入口及び出
口ポートを含む）多重アパチャー（開口部）、マイクロ
アライメント手段及び試料処理チャンバーを包含する、
材料の拡張領域について切削した特徴構造の全てを限定
する。

【００６８】あるいは、アパチャーパターン、試料処理
チャネルパターン、等のような諸パターンは、実質的に
レーザビームより大きい共通マスク基板上に並べて配置
してよい。次いで、そのようなパターンを順次ビーム中
へ移動してよい。他の意図した製造法では、１つ以上の
マスクを用いて基板を通してアパチャー群を形成してよ
く、そして別のマスクとレーザエネルギー強度（及び／
又はレーザ放射（ショット）数）を用いて基板の厚み部
分を貫いて専ら形成される試料処理チャネルを定めてよ
い。前述のマスクに用いられるマスキング材料は、好ま
しくは、レーザ波長で十分反射するものであって、例え
ば、多層誘電材料又はアルミニウムのような金属から成
るものである。

【００６９】本発明に採用されるレーザ切削システム
は、一般的に、ビーム送り出し光学系、アライメント用
光学系、高精度で高速のマスクシャットルシステム、及
び材料の操作及び位置決め機構を含む処理チャンバを包
含する。好ましい実施例では、レーザシステムは投影マ
スク配列構成を用いており、この構成では、マスクと基
板との間に挿入された精密レンズがエキシマーレーザ光
をマスクで限定されたパターン像として基板上へ投影す
るものである。

【００７０】レーザ切削は、広範囲の形状寸法の小型化
試料処理チャネル群及びアパチャー群を形成するのに用
いてよい、ということは通常の技能を持つ当業者には容
易に理解されるであろう。アンダーカッティングを包含
しない形状寸法はどれも、基板全域でのレーザ光強度の
変調のような切削技術を使い、対応する深さを制御する
ため光束を表面全域でステップ状に切換えるか又は各位
置に加えられる誘導とパルス数をステップ状に切換えて
設定してよい。さらに、本発明に従って作成されたレー
ザ切削チャネル又はチャンバーは、シリコンのマイクロ
マシーニングのようなエッチング技術を使って以前に可
能であったより、はるかに大きいチャネル深さ対チャネ
ル幅の比をもって容易に製造されるものである。そのよ
うなアスペクト比は難なく１を超え、１０に達すること
さえあり得る。

【００７１】発明の好ましい実施例では、半円の断面を
持つチャネルは、露光強度を制御して又は各露光間でビ
ームを再度方向決めする多重露光を実施してレーザ切削
される。従って、対応する半円形チャネルがそのように
形成されたチャネルとアライメントして合体されると、
高度に対称的な円形断面を持つ試料処理チャンバーが定
められ、これは分離デバイス中の流体の流れを増進する
には望ましいものといえる。

【００７２】本発明で予測されるレーザ切削工程の最終
段階として、洗浄処理が実施され、ここでは基板のレー
ザ切削部分が洗浄ステーションの下に置かれる。洗浄ス
テーションでは、レーザ切削で出る破片は、標準の工業
上の慣用手段によって取り除かれる。

【００７３】液相分析デバイスの分野に携わる人には理
解されるように、上述の方法は広範囲の小型化デバイス
を製造するのに用いてよい。そのようなデバイスの１つ
が図１に示されており、ここでは、小型化カラムデバイ
スの特定の実施例は全体的に符号２で表されている。一
般に、小型化カラム２は、レーザ切削技術を使って選択
した基板４に形成する。基板４は、一般に、それぞれ６
と８で表される第１及び第２の実質上平坦な対向表面か
ら成り、かつレーザ吸収性であるシリコン以外の材料か
ら選択されるもので、従って、レーザ切削可能である。

【００７４】本発明の特定実施例では、小型化カラム
（デバイス）２はチップ上に切削されたカラム構造から
成り、それは、本発明の実施において、Ｖｅｓｐｅｌ
（商標）のような塑性ポリイミドの加工可能な形であっ
てよい。本発明において特に意図されることは、融解石
英の欠点に関する相当の経験とその代替物への研究に基
づいて、ポリイミドが液相分離システムの分離部分とし
て非常に望ましい基板材料であることが証明されている
ようなポリイミド基板を用いることである。

【００７５】この点に関して、ポリイミドは、従来の二
酸化ケイ素を素地とした分離システムでは分析が特に困
難であることが分かっているタンパク質に対して低吸着
性を示すことが立証されている。この困難な部類の溶質
の分離についての好結果の実例から、他の溶質の分離は
問題とならないであろうことが特徴的に保証される。さ
らに、ポリイミドは縮合重合体であるため、その表面に
複数の基（ｇｒｏｕｐｓ）を化学的に結合させることが
可能であり、これによって目的とする分析に依存して様
々な所望の表面特性を実現することができる。従来の二
酸化ケイ素を素地としたシステムとは異なり、ポリマー
基板に対するこれらの結合で塩基性領域（ｐＨ９〜１
０）におけるｐＨの安定性が証明されるのである。

【００７６】次に、図１〜図３に参照されるように、基
板４は、第１平坦表面６にレーザ切削されたマイクロチ
ャネル１０を有する。マイクロチャネル１０は全体的に
拡大された形で表されているが、本発明のもとに形成さ
れたマイクロチャネル群は、多様な形状、例えば、直線
状、ヘビ状、螺旋状、又は所望の任意の湾曲経路状に切
削してよい、ということは容易に分かるであろう。さら
に、上文で比較的詳細に説明したように、マイクロチャ
ネル１０は、半円、矩形、菱形、及びその類を含む多様
なチャネル形状で形成してよく、かつそのチャネル群は
広範囲のアスペクト比で形成してよい。また、留意すべ
きは、その上にレーザ切削された複数のマイクロチャネ
ルを有するデバイスは、本発明の精神の範囲内に帰着す
るということである。

【００７７】特に、図１と図４を参照して、カバー板１
２は、前記の第１平坦表面６上に配置され、レーザ切削
されたマイクロチャネル１０と組み合わせて、細長の試
料処理区画１４を形成する。カバー板１２は、ポリイミ
ドのような、任意の適当な基板で作ってよく、基板の選
択は、シリコン（ケイ素）又は二酸化ケイ素材料のよう
な望ましくない分離表面を避けることで制限されるだけ
である。

【００７８】本発明に基づき、カバー板１２は、第１平
坦表面６上に固定できるようにアライメントして、加圧
シーリング技術を使うことにより、（クリップ、応力ば
ね又は関連締付け器具のような）部分品を合体する外部
手段を使うことにより又はポリマー、セラミックス及び
その類を連結する分野でよく知られている接着剤を使う
ことにより、液体の漏れない（液密）試料処理区画を形
成してよい。

【００７９】図１〜図４を参照して、カバー板１２がさ
らにそこに切削されたアパチャーを包含する発明の特殊
な実施例を示す。この点に関して、第１アパチャーはそ
の第１末端１６で試料処理区画１４と通じて外部源から
前記試料処理区画への流体の通過を可能にする入口ポー
ト１８を形成する。第２アパチャーはその第２末端２０
で試料処理区画１４と連絡して試料処理区画から外部の
容器への流体の通過を可能にする出口ポート２２を形成
する。従って、小型化カラムデバイスは、試料処理区画
の第１末端１６から延びてその第２末端２０まで通過す
る流体経路をもって形成され、それによって試料の液相
分析が周知の諸技術を使って実行できるのである。

【００８０】やはり図１〜図４を参照して、基板４とカ
バー板１２の両方にレーザ切削された試料導入手段を包
含する本発明の特殊な実施例を示す。内部切削されたバ
イパスチャネル２４が基板４に形成され、前記チャネル
２４は試料処理区画の第１末端１６近くで露出する。２
つの別のアパチャー２６及び２８をカバー板１２に作り
かつそれをバイパスチャネル２４の第１及び第２末端
（それぞれ３０及び３２で表示）に連携するよう配置す
る。この方法で、外部容器に保持されている試料をバイ
パスチャネル２４に導入して（チャネル２４の寸法で決
まる）既知容積を持つ試料プラグ（栓）を形成してよ
い。このように形成した試料プラグは、次いで、入口ポ
ート１８を介して試料処理区画１４の第１末端１６に、
外部の機械的弁機構を前記入口ポートとレーザ切削アパ
チャー２６と２８とに連絡させかつ溶液をバイパスチャ
ネル２４を通して試料処理区画の中へ流すことにより導
入してよい。

【００８１】バイパスチャネル２４及びアパチャー２６
と２８により様々な試料導入技術が本発明に従ってさら
に実施できるようになる、ということは留意すべきであ
る。特に、試料処理区画に接続されないバイパスチャネ
ルを設けることで、ユーザは、試料のキャリーオーバー
（残余）又はカラム汚染を被らないでバイパスチャネル
を通して試料を流すことができる。本明細書を読めば通
常技術をもつ当業者に明らかになるように、前述の試料
導入技術は、関連回転子を小型化カラムの外表面の固定
子に突合せ結合して実行してよく、この場合、回転子は
外部の配管及び流体源を入口ポート１８及びアパチャー
２６と２８とに選択的にインタフェースして、試料をバ
イパスチャネル２４から外部配管に流し、次いでそこか
らその液相分析を行うためその試料を入口ポート１８を
介してカラム中へ導入してよい。この点に関して、ポリ
イミド基板に作り込まれた小型化カラムデバイスは、
（液密シールを形成するため）応力を使ってそのデバイ
スに押しつけられているセラミックの回転子をデバイス
上の選択されたアパチャー位置の間で２つの材料の摩擦
特性によってさらに回転させる。他の適当な回転子は、
限定しないが、ガラス及び非伝導性物質のような堅い材
料で作ってよい。

【００８２】従って、本発明の実施において、外部ハー
ドウェアにより、カバー板１２の中へ向けてレーザ切削
された穴を経由して電解液、フラッシュ（流し）液又は
試料のような個々の外部液体の容器に小型化カラムデバ
イスを連絡させるのに必要な機械的弁機構が与えられ
る。この特徴から、本発明に従って構築された小型化平
坦カラムデバイスに、加圧注入、流体力学的注入又は界
面動電注入を含む種々の注入法を適用することが可能と
なる。図１〜図３の特定実施例では、外部の弁機構と注
入手段とはレーザ切削アパチャーへの突合せ結合によっ
て試料処理デバイスに連絡することが意図されている
が、当分野で知られている他の適当な接続法はどれも本
発明に容易に適用することができる。さらに、留意すべ
きは、他の多数の試料注入法及び流体をインタフェース
する諸構想が実施されてよくかつそれらもやはり本発明
の精神の範囲内に帰着するということである。

【００８３】また、本発明に従い、試料処理区画１４の
長手方向に沿って推進力を加えるための各種手段を標記
デバイスと結合させてよい。この点に関して、駆動手段
を入口ポート１８と出口ポート２２とにインタフェース
させて試料処理区画の長手方向全体に沿って圧力差又は
電位を印加してよい。

【００８４】本発明のもとで小型化カラムの構築にポリ
イミドのような基板を使用することにより、標記カラム
を通過する対象の分離被検体を検出するために屈折率
（ＲＩ）検出法を用いることが可能となる。この点に関
して、ポリイミドが「透明」になる（即ち、ポリイミド
を透過する）波長の（例えば、＞５００ｎｍの）放射線
を放射する関連レーザダイオードの装備は、カラムデバ
イスにそれ以上の付帯的な特徴構造を何ら切削する必要
のない検出法の設定を考慮したものである。

【００８５】ここで図２〜図４に参照されるように、本
発明の好ましい実施例では、検出手段は基板４及びカバ
ー板１２中に切削してよく、この場合、前記検出手段は
試料処理区画１４の第１末端１６の事実上下流に露出す
る。より詳細には、アパチャー３４は、試料処理区画１
４と連絡させるため基板４を通して切削してよい。対応
するアパチャー３６も同様にカバー板１２に形成し、か
つカバー板を基板に貼り付けるときにそれがアパチャー
３４と共軸にアライメントされて試料処理区画１４を形
成するよう配置してよい。この方法で、試料処理区画を
通過する対象の分離被検体を電気化学的検出技術によっ
て検出するため、アパチャー３４及び３６を経由して電
極（表示しない）を小型化カラムデバイスに接続してよ
い。

【００８６】図５を参照して、全体を４２で表示した好
ましい検出手段から成る本発明の別の実施例（符号２′
で表示）を示す。より詳細には、第１透明シート３８を
設け、ここでカバー板１２が前記第１透明シートと基板
４との間に挟まれる。第２透明シート４０も設け、この
場合は、第２シートは基板４の第２平坦表面８の上に配
置される。この方法で、試料処理区画の主軸に直交する
（及び、従って、電気泳動分離における電気浸透の流れ
方向に直交する）放射線の伝達を介して、マイクロチャ
ネル１０とカバー板１２との組合せで形成された試料処
理区画を通過する分離被検体の光学的検出が検出手段４
２により可能となる。さらに、本発明の実施において、
透明シートは、クォーツ、ダイヤモンド、サファイア、
融解シリカ又はその中を光が通過できる他の任意の適当
な基板のような材料から成ってよい。

【００８７】標記透明シートは、検出アパチャー３４と
３６とを覆いかつシールできるだけの表面積をもたせて
作ってよく、又は前記シートはカラムデバイスの全表面
積を完全に覆うことができる寸法であってもよい。この
点に関して、例えば、融解シリカの実質的に共平面シー
トを用いて、特に薄い基板フィルム、例えば、薄膜ポリ
イミド基板で形成されたカラムデバイスに対して構造的
補強を施してよい。

【００８８】従って、上述の光学的検出手段４２では、
本発明によって構成されるカラムを小型化するため種々
の外部光学検出手段を採用することが可能となる。さら
に、例えば、基板４とカバー板１２とが熱接着性のポリ
イミドの層を含むポリイミド材料で形成されるときは、
前述の接着剤を用いて形成されたクォーツ／Ｋａｐｔｏ
ｎ（商標）結合は極めて弾力性があることが分かってい
るので、小型化カラムデバイス２′に対する透明シート
３８と４０のシーリングが容易にできる。標記デバイス
に対する他の好ましい透明シート材、例えば、ダイヤモ
ンド、サファイア又は融解シリカのシーリングは、当分
野で周知の接着技術を使って実行してよい。

【００８９】電磁波長の範囲を越える放射で検出ができ
るということは、ＵＶ／Ｖｉｓ、蛍光、屈折率（ＲＩ）
及びラマンを含む種々の分光光度検出法を、本発明によ
る小型化カラムとインタフェースで接続できることにな
る。

【００９０】さらに、容易に理解できるように、基板と
カバー板とに切削されたアパチャーから成る光学的検出
手段を用いることによって、本発明により構成された小
型化カラムデバイスの有効検出経路長にわたって十分な
制御が実行される。この点に関して、検出経路長は、基
板４とカバー板１２の複合厚に実質上等しく、２５０μ
ｍ未満の検出経路長は、ポリイミドのような薄膜基板の
標記検出手段４２を使って容易に得ることができる。

【００９１】次に、図６を参照して、アパチャー３４と
３６によって、試料処理区画１４の細長い容積が検出手
段４２との交差点で設定され、ここでその容積は基板４
とカバー板１２の複合厚に比例する。この方法で、試料
処理区画１４を通過する試料プラグは、検出領域におけ
る区画容積の増加によってそのプラグが影響されると
き、特に、基板とカバー板の複合厚が約２５０μｍを越
える場合は不都合にひずみ、それによってデバイスの検
出効率が多分低下するかも知れない。

【００９２】従って、本発明において、２５０μｍを越
える検出経路長が望まれる場合、基板の２つの対向する
表面上に特徴構造がレーザ切削された代替デバイスの実
施例が与えられる。より詳細には、図７と図８におい
て、小型化カラムデバイスのさらに別の実施例が全体を
５２で表示されている。その小型化カラムは、それぞれ
５６及び５８で表示された第１及び第２の実質上平坦な
対向表面を有する基板５４から成る。基板５４は、第１
平坦表面５６にレーザ切削された第１マイクロチャネル
６０と第２平坦表面５８にレーザ切削された第２マイク
ロチャネル６２を有し、そのマイクロチャネルは、上述
のように、様々な寸法、形状及びアスペクト比をもって
与えられてよい。

【００９３】図７と図８の小型化カラムデバイスはさら
に、それぞれ６４及び６６で表示された第１及び第２カ
バー板を含み、それらは、第１及び第２マイクロチャネ
ル６０及び６２と組み合わされて、基板５４が第１及び
第２カバー板の間にサンドイッチされるときに第１及び
第２の細長い分離区画を定める。

【００９４】同じく図７と図８を参照して、複数のアパ
チャーをデバイスにレーザ切削して拡張された分離区画
を設定し、さらに流体伝達手段を設けてよい。より詳細
には、第１及び第２平坦表面５６と５８とに直交する軸
を有する基板５４にレーザ切削されたアパチャーから成
るコンジット手段７２は、第１マイクロチャネル６０の
末端７４を第２マイクロチャネル６２の第１末端７６に
連絡させて拡張分離区画を形成する。

【００９５】さらに、第１カバー板６４にレーザ切削さ
れた第１アパチャー６８によって、第１マイクロチャネ
ル６０との流体伝達が可能となり、第２カバー板６２に
レーザ切削された第２アパチャー７０によって、第２マ
イクロチャネル６２との流体伝達が可能となる。容易に
理解されるように、第１アパチャー６８が入口ポートと
して使われ、かつ第２アパチャー７０が出口ポートとし
て使われるとき、第１及び第２マイクロチャネル６０及
び６２の複合長に沿って拡張する流路を有する小型化カ
ラムデバイスが設定される。

【００９６】図７と図８に示す本発明の実施例におい
て、上述したような様々な試料導入手段を採用すること
ができる。液体処理能力を与えるために外部ハードウェ
アも当該デバイスにインタフェースで接続でき、また、
分離区画の長手方向に沿って推進力を加えるための様々
な手段も、例えば、上述のように推進デバイスを第１及
び／又は第２アパチャー６８と７０にインタフェースで
接続して、同デバイスに結合してよい。

【００９７】加えて、種々の検出手段は標記実施例に容
易に包含される。この点に関して、第１アパチャー７８
を第１カバー板６４にレーザ切削し、第２アパチャー８
０を第２カバー板６６に同様に形成して、結果的に、基
板５４が第１及び第２カバー板の間にサンドイッチされ
るときに第１及び第２アパチャーアがコンジット手段７
２と共軸で並ぶようにしてよい。従って、例えば、電極
をアパチャー７８と８０とを介して小型化カラムに接続
しかつ電気化学的技法を使うことにより、コンジット手
段を通過する分離試料の被検体の検出が容易にできるこ
とになる。

【００９８】しかし、レーザ切削したコンジット手段７
２の主要な特徴は、検出点での分離区画容積の増加に起
因する不都合な試料プラグの歪みを経験しないで、１ｍ
ｍ未満、もしくはそれより大きい、拡張光学検出経路長
を実現できるという能力である。図７、図８及び図１１
に参照されるように、それぞれ８２及び８４で表示され
た第１及び第２透明シートは、第１カバー板６４が第１
透明シートと第１平坦表面５６との間に挟まれ、かつ第
２カバー板６６が第２透明シートと第２平坦表面５８と
の間に挟まれるように、設けることができる。透明シー
ト８２と８４は、石英結晶（クォーツ）、融解シリカ、
ダイヤモンド、サファイア及びその類のような適当な材
料から選択してよい。さらに、透明シートは、検出アパ
チャー７８と８０とを覆いかつシールできるだけの表面
積をもたせて作ってよく、又はそれらのシートはカラム
デバイスの全表面積を完全に覆うことができる寸法であ
ってもよい。上述のように、この特徴のため、特に薄い
基板で形成されたカラムデバイスに対して構造的補強を
施すことが可能となる。

【００９９】図１１に最もよく示されているように、標
記配置によって、小型化カラムデバイスを通過する試料
被検体の光学的検出がコンジット手段７２の主軸に対応
する光学検出経路長８６に沿って実行できることにな
る。容易に分かるように、光学検出経路長８６は、基板
５４の厚みによって実質的に決められ、かつ、従って、
μｍのカラム寸法と１ｍｍ未満又はそれより大きい光学
経路長を有する小型化カラムデバイスを調製する上で大
幅の柔軟性を持たせることが、本発明のもとで可能とな
る。この方法において、関連した様々な光学検出手段
は、本発明によって構成された小型化カラムデバイスに
インタフェースさせてよく、かつコンジット手段７２を
通過する試料被検体の検出は、ＵＶ／Ｖｉｓ、蛍光、屈
折率（ＲＩ）、ラマン及び類似の分光光度検出法を使っ
て実行してよい。

【０１００】次に、図９と図１０を参照して、小型化カ
ラムデバイス５２′から成る本発明の関連実施例を示
し、この場合、カラム部分と第１及び第２カバー板が全
体的に８８で表示された単一のフレキシブルな基板で形
成される。このように、フレキシブルな基板８８は３つ
の別々の領域：それぞれ第１及び第２の実質的に平坦な
対向表面５６′及び５８′を有するカラム部分８８Ｂ、
そのカラム部分を挟む第１カバー板部分８８Ａ、及び第
２カバー板部分８８Ｃ、から構成される。第１及び第２
カバー板部分は、少なくとも１つの実質的に平坦な表面
を持つ。第１カバー板部分８８Ａとカラム部分８８Ｂと
は、少なくとも１つの折曲げ手段９０で区切られてお
り、その結果、第１カバー板部分はカラム部分８８Ｂの
実質的に平坦な第１表面５６′の上に容易に折り重ねる
ことができる。同様に、第２カバー板部分８８Ｃとカラ
ム部分８８Ｂとは、少なくとも１つの折曲げ手段９２で
区切られており、その結果、第２カバー板部分はカラム
部分８８Ｂの第２の実質的に平坦な表面５８′の上に容
易に折り重ねることができる。特に好ましい実施例で
は、各折曲げ手段９０及び９２は、フレキシブル基板に
間隔を持たせて切削した送り穴、基板を通して部分通路
だけを延長できるよう間隔を置いて切削した溝（みぞ）
穴様の凹部又はアパチャー、もしくはその類の列で構成
されてよい。送り穴又は凹部は、円形、ダイヤモンド
形、六角形又は予定の直線に沿って蝶番（ヒンジ）を形
成しやすい他の形状を持っていてよい。

【０１０１】従って、小型化カラムデバイス５２′は、
カラム部分８８Ｂの第１平坦表面５６′に第１マイクロ
チャネル６０′をレーザ切削し、かつカラム部分の第２
平坦表面５８′に第２マイクロチャネル６２′をレーザ
切削することによって作られる。各マイクロチャネル
は、様々な寸法、形状及びアスペクト比をもって与えら
れてよい。その後、第１カバー板部分８８Ａが第１マイ
クロチャネル６０′を覆って細長い分離区画を形成する
ように第１折曲げ手段９０の所でフレキシブル基板８８
を折り曲げて第１分離区画を形成する。その後、第２カ
バー板部分８８Ｃ、が第２マイクロチャネル６２′を覆
って上述のように細長い分離区画を形成するように、第
２折曲げ手段９２の所でフレキシブル基板８８を折り曲
げて、第２分離区画を作る。第１及び第２平坦表面５
６′と５８′とに直交する軸を有するカラム部分８８Ｂ
にレーザ切削されたアパチャーから成るコンジット手段
７２は、第１マイクロチャネル６０′の末端を第２マイ
クロチャネル６２′の第１末端に連絡させて単一の拡張
分離区画を形成する。

【０１０２】さらに、第１カバー板部分８８Ａにレーザ
切削されたアパチャー６８′によって、第１マイクロチ
ャネル６０′との流体伝達が可能となり、第２カバー板
部分８８Ｃにレーザ切削された第２アパチャー７０′に
よって、第２マイクロチャネル６２′との流体伝達が可
能となる。容易に理解されるように、第１及び第２アパ
チャーがそれぞれ入口ポートと出口ポートとして使われ
るとき、第１及び第２マイクロチャネルの複合長に沿っ
て拡張する流路を有する小型化カラムデバイスが設定さ
れる。

【０１０３】図９と図１０のデバイスに、選択的に、検
出手段を包含させてよい。１つの特定実施例では、第１
アパチャー７８′を第１カバー板部分８８Ａにレーザ切
削し、かつ第２アパチャー８０′を同様に第２カバー板
部分８８Ｃに形成してよく、この場合、両アパチャー
は、フレキシブル基板８８が上述のようにヒンジで折り
曲げられてアパチャー７８′と８０′とをコンジット手
段７２′に正確にアライメントするとき、互いに共軸的
に連絡しかつコンジット手段７２′と連絡するよう配置
される。

【０１０４】本発明のさらに別の関連態様では、レーザ
切削技術によるか又は当分野で周知の成形部品の別の組
立方法によって形成された、選択的なマイクロアライメ
ント手段は、小型化カラムデバイス５２′に設けられ
る。より詳細には、複数のレーザ切削した対応アパチャ
ー（表示しない）を、フレキシブル基板８８のカラム部
分８８Ｂと第１及び第２カバー板部分、それぞれ８８Ａ
及び８８Ｃとに設けることができる。標記アパチャー
は、選択的な検出手段のような種々の特徴構造を切削し
たコンジットにアライメントするため、その共軸のアラ
イメントによってカラム部分とカバー板部分の１つ、又
は両方との正確なアライメントができるよう配置され
る。前述の選択的なアライメントは、共軸アパチャーと
協同する（ピンのような）手段を備えた外部装置を使っ
て実施して、諸構成部品と諸部分とを互いに正確な軸一
致状態に維持することができる。

【０１０５】シリコン又は二酸化ケイ素材料以外の基板
にレーザ切削され、かつマイクロカラムデバイスを供給
するに当って以前の試みに関連して生じたいくつかの主
要な問題を避ける、新規の小型化カラムデバイスを説明
してきた。本発明の実施においてレーザ切削技術を用い
ることにより、高度に対称的でかつ精密に限定されたマ
イクロカラムデバイスを各種のポリマー及びセラミック
基板で組み立てて種々の小型化液相分析システムを実現
することが可能となる。この点に関して、（直径５〜２
００μｍの範囲の）マイクロキャピラリーの寸法と１ｍ
ｍ未満又はそれを上回るカラム検出経路長とを有する小
型化カラムを与えてよい。この特徴は、小型化を目指す
従来の試み、例えば、毛管電気泳動においては、キャピ
ラリー作成後にデバイスに実質的加工を加えないで、達
成はできなかった。さらに、ポリイミドのような不活性
物質における小型化カラムのレーザ切削によって、シリ
コン又は二酸化ケイ素素地の材料で形成された従来のデ
バイスが遭遇した諸問題が避けられる。そのような問題
には、シリコン又は二酸化ケイ素材料の物質固有の化学
活性とｐＨの不安定性が含まれ、そのためそれらのデバ
イスで実施し得る分離法の種類が制限されることにな
る。

【０１０６】本発明の実施において、個別ユニットを作
成するために選択された基板にステップ・アンド・レピ
ート処理を使って１組の所望の特徴構造をレーザ切削す
ることによって小型化カラムデバイスを形成してよい。
この点に関して、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステ
ル及びポリカーボネートを含む縮合ポリマー基板に標記
デバイスをレーザ切削することは特に意図されるところ
である。さらに、本発明は、１組の所望の特徴構造を包
含する型板を作成するのにレーザ切削処理かもしくはＬ
ＩＧＡ処理を使って実施してよく、これによって、小型
化カラムの多重コピーを当分野で周知の射出成形技術を
使って大量生産してよい。より詳細には、ここでは、次
のような材料、ポリカーボネート、ポリ（エチレン・テ
レフタラート）とポリ（ブチレン・テレフタラート）を
含むポリエステル、ポリアミド、（例えばナイロン）、
ポリホルムアルデヒドとポリ（フェニレン・スルフィ
ド）を含むポリエーテル、ポリイミド（例えば、Ｋａｐ
ｔｏｎ（商標）及びＵｐｉｌｅｘ（商標））、ＡＢＳポ
リマー，Ｋｅｌ−Ｆコポリマー，ポリ（メチル・メタク
リレート），ポリ（スチレンーブタジエン）コポリマ
ー，ポリ（テトラフルオロエチレン），ポリ（エチレン
ー酢酸ビニル）コポリマー，ポリ（Ｎ−カルバゾール）
を含むポリオレフィン化合物及びポリスチレン、から成
る基板の射出成形によって小型化カラムを作ることが意
図されている。

【０１０７】上述の基板の表面におけるマイクロチャネ
ルのレーザ切削法は、試料処理区画の形成以前に様々な
表面処理をマイクロチャネルに適用できるというさらに
別の特徴をもっている。即ち、本発明の方法を用いて作
られたレーザ切削マイクロチャネルの開放型形状（ｏｐ
ｅｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）により、従来のマイ
クロキャピラリーにおけるような、密閉型構造では不可
能であるところの、多数の表面処理又は改質を実施する
ことができる。より詳細には、縮合ポリマー基板におけ
るレーザ切削は、カルボキシル基、ヒドロキシル基及び
アミン基のような官能基を特色とする表面を持つマイク
ロチャネルを与え、そのため、当分野で周知の技術を使
って標記マイクロチャネル表面に選択した種を化学的に
結合することが可能となる。本デバイスの開放型形状に
よって可能となる他の表面処理には、表面吸着、高分子
移植及びマスキングと堆積技術並びに液体分離の分野で
周知の動的失活技術を用いるマイクロチャネル表面への
ダイヤモンド又はサファイアのような材料の薄膜堆積が
ある。

【０１０８】標記レーザ切削処理全般に対し厳密なコン
ピュータ化制御を加えることができるため、極めて精密
なマイクロチャネルの形成が可能となり、それがまた、
２つの実質的に平坦な構成部品に特徴構造が切削された
小型化カラムの形成を可能にし、そのときに、それらの
部品をアライメントして対称性と軸一致性が向上された
複合試料処理区画を定めることができる。この点に関し
て、折り曲げられ又は互いにアライメントされるときに
単一の小型化カラムデバイスを定めるところの２つの要
素半分を作製するのに、レーザ切削法を用いる発明のさ
らに別の実施例を与えることが意図されている。

【０１０９】次に図１２を参照して、試料の液相分析用
小型化カラム全体を１０２で表示する。小型化カラム１
０２は、それぞれ、１０６及び１０８で示された第１及
び第２の要素半分を有する支持体１０４を設けることに
よって作られる。支持体は、レーザ切削が可能でかつ切
削後折り曲げられるようにフレキシブルであって、実質
的に平坦なポリイミドフィルムのような基板から構成さ
れてよい。しかし、選択された特殊な基板も本発明にお
いて限定されるものではない。

【０１１０】第１及び第２の要素半分１０６及び１０８
は共に、それぞれ１１０及び１１２で表示された実質的
に平坦な内表面を有し、そこに小型化カラムの特徴構造
をレーザ切削してよい。より詳細には、第１マイクロチ
ャネルのパターン１１４を第１平坦内表面１１０にレー
ザ切削し、第２マイクロチャネルパターン１１６を第２
平坦内表面１１２にレーザ切削する。本発明に従い、前
記第１及び第２マイクロチャネルパターンは、相互の鏡
像を与えるよう支持体１０４に切削する。

【０１１１】次に、図１３と図１４を参照して、第１及
び第２マイクロチャネルパターン１１４と１１６で定め
られる細長い穴から成る試料処理区画１１８は、第１及
び第２の要素半分１０６と１０８を互いに接合点に面し
て（折り曲げることによるような）アライメントをして
形成してよい。本発明の実施において、第１及び第２の
要素半分は互いに固定できるようにアライメントして保
持し、応力を掛けることによるか、又は液相分離デバイ
スの分野で周知の接着剤の使用によるような加圧密封技
術を用いて液密試料処理区画を形成してよい。発明によ
りさらに意図されることは、半円型の断面を有する第１
及び第２マイクロチャネルパターン１１４及び１１６を
形成し、そのとき、構成半分のアライメントで高度に対
称的な円形断面を有する試料処理区画を定めてそこを通
る流体の流れを増すことができるようにすることであ
る。しかし、上で議論したように、様々なマイクロチャ
ネルの形状も本発明の精神の範囲内である。

【０１１２】発明のさらに好ましい実施例において、特
に意図されることは、ＫＪ（商標）と呼ばれＤｕＰｏｎ
ｔ社から市販されている熱塑性の種類のポリイミドの薄
層と共押出しされたＫａｐｔｏｎ（商標）フィルムから
成るポリマーの積層基板から支持体１０４を作ることで
ある。この方法で、第１及び第２の要素半分１０６及び
１０８は、一緒に熱シールしてよく、結果として、バル
ク（塊状）のＫａｐｔｏｎ（商標）の材料と同じ化学的
性質及び、従って、同じ機械的、電気的かつ化学的安定
性を備えた液密溶接となる。

【０１１３】次に図１２〜図１４を参照して説明する
と、小型化カラムデバイス１０２は、さらに、関連外部
流体収容手段（表示しない）を試料処理区画１１８に連
絡させるための手段を包含して、液相分離デバイスを実
現する。より詳細には、複数のアパチャーを支持体１０
４にレーザ切削してよく、その場合、前記アパチャーは
支持体の少なくとも１つの外表面から伸びかつ少なくと
も１つのマイクロチャネルと連絡して、その中に流体を
通過させることができる。この点に関して、入口ポート
１２０は、第１の要素半分１０６にレーザ切削されてよ
く、そして前記の第１マイクロチャネル１１４の第１末
端１２２に連絡する。同様に、出口ポート１２４は、第
１の要素半分にレーザ切削されてよく、そして前記の第
１マイクロチャネル１１４の第２末端１２６に連絡す
る。

【０１１４】容易に分かるように、液相試料処理デバイ
スは、マイクロチャネル１１４の第１末端１２２から伸
びてその第２末端１２６に至る流路をもたせて形成して
よい。この構成では、入口ポート１２０を通して関連し
た流体源（ソース）（表示しない）から流体を伝達し、
その流体をマイクロチャネル１１４と１１６とのアライ
メントをして作製した試料処理区画１１８中を通過さ
せ、そしてその流体を出口ポート１２４を介して試料処
理区画から外へ出すことにより行われる。この方法で、
当分野で周知の技術を使って広範囲の液相分析処理を標
記小型化カラムデバイスで実行してよい。さらに、試料
処理区画１１８の長手方向に沿って推進力、例えば、圧
力差又は電位を加えるための種々の手段を、入口及び出
口ポート経由でカラムデバイスに容易にインタフェース
させるか、又は支持体１０４に切削してよい別のアパチ
ャーを経由して試料処理区画にインタフェースさせてよ
い。

【０１１５】入口ポート１２０は、種々の外部流体及び
／又は試料導入手段が、小型化カラムデバイス１０２と
容易にインタフェースできるように設けてよい。既に比
較的詳細に議論したように、前述の手段は、外部圧注
入、流体力学的注入又は界面動電的（ｅｌｅｃｔｒｏｋ
ｉｎｅｔｉｃ）注入メカニズムを包含する。

【０１１６】次に、図１２と図１３に参照されるよう
に、小型化カラムデバイス１０２は、さらに、支持体１
０４にレーザ切削された検出手段を包含する。より詳細
には、第１アパチャー１２８は、前記の第１の要素半分
１０６に切削され、その第２末端１２６に近い点で第１
マイクロチャネル１１４に連絡する。第２アパチャー１
３０も前記の第２の要素半分１０８に同様に形成されて
第２マイクロチャネル１１６に通ずる。従って、様々な
関連検出手段は、次いで、試料処理区画１１８にインタ
フェースさせて、例えば、第１及び第２アパチャー１２
８及び１３０を介して小型化カラムに電極を接続して、
その中を通過する対象の分離された被検体を検出してよ
い。

【０１１７】本発明のさらに別の好ましい実施例では、
光学的検出手段が小型化カラムデバイス１０２に設けら
れる。この点に関して、第１及び第２アパチャー１２８
及び１３０は、各要素半分の軸を合わせて試料処理区画
１１８を形成するときに、支持体１０４の面に直交する
軸をさらに有する前記アパチャーが、互いに共軸でアラ
イメントされるように、前記支持体に切削してよい。通
常技術をもつ当業者に容易に理解されるように、支持体
１０４の外面上に配置して、透明シート（表示しない）
を設けかつ前記第１及び第２アパチャー１２８及び１３
０を覆うことにより、試料処理区画１１８を通過する試
料は、透明シートを通して分光光度検出手段を試料とイ
ンタフェースさせて、当分野で周知の技術を使って分析
することができる。光学検出経路長は、前記第１及び第
２の要素半分１０６及び１０８の複合厚によって実質的
に決められてよい。この方法で、２５０μｍ未満の光学
検出経路長は、１２５μｍのポリマーフィルムに小型化
カラムデバイスを切削することにより容易に与えられ
る。

【０１１８】それに応じて、発明により、構成部品上に
マイクロストラクチャーをレーザ切削しかつその部品を
アライメントして優れた対称性を有するカラムを作るこ
とによって形成された、小型化カラムデバイスの好まし
いいくつかの実施例を説明した。既に詳しく記述したよ
うに、開放型形状で標記マイクロチャネルを作成するこ
とにより、様々な表面処理及び改質を試料処理区画の作
成以前にチャネルの内表面に施すことができる。この方
法で、このようにして作成された複合試料処理区画にお
いて、クロマトグラフィー、電気泳動及び電気クロマト
グラフィー的分離を含む広範囲の液相分析技法を実施し
てよい。

【０１１９】本発明の実施において、さらに意図されて
いることは、部品支持体の半分の精密なアライメント用
の光学手段を提供することであり、これによって、本発
明によって作成された複合試料処理区画の精密な設定が
可能となる。より詳細には、発明のさらに好ましい実施
例において、マイクロチャネル、検出アパチャー及びそ
の類のようなレーザ切削した構成部品の高精度のアライ
メントができるようマイクロアライメント手段が提供さ
れる。

【０１２０】次ぎに、図１５と図１６に参照されるよう
に、本発明に従って構成された小型化カラムデバイス
は、全体的に１５０で表示されており、フレキシブル基
板１５２に形成されている。そのカラムデバイスは、そ
れぞれ、１５４及び１５６で表された第１及び第２の支
持体半分から成り、各々は、それぞれ、１５８及び１６
０で表された実質的に平坦な内表面をもつ。その内表面
は、全体が１６２で表示された、レーザ切削したマイク
ロストラクチャーを包含し、そこでは前記マイクロスト
ラクチャーは、既ににより詳細に記述したものと同様の
方法で、互いに鏡像を与えるように配置される。

【０１２１】構成部品の精密なアライメントは、第１の
本体半分１５４を第２の本体半分１５６の上に重ねて折
り曲げられるように、全体が１８０で表示された、少な
くとも１つの折曲げ手段を有するフレキシブル基板１５
２に小型化カラムデバイスを形成することにより実現し
てよい。折曲げ手段１８０は、基板１５２に間隔を持た
せて切削した送り穴、基板を通して部分通路だけを延長
できるよう間隔を置いて切削した溝（みぞ）穴様の凹部
又はアパチャー、もしくはその類の列で構成されてよ
い。送り穴又は凹部は、円形、ダイヤモンド形、六角形
又は予定の直線に沿って蝶番（ヒンジ）を形成しやすい
他の形状を持っていてよい。

【０１２２】それに応じて、本発明の実施において、折
曲げ手段１８０によって、前記の第１及び第２の支持体
の各本体半分１５４及び１５６を互いにヒンジで折り曲
げかつ前記の第１及び第２の平坦内表面１５８及び１６
０上に切削された前記マイクロストラクチャーにより定
められた複合特徴構造を正確にアライメントすることが
可能となる。

【０１２３】さらに意図されていることは、レーザ切削
技術によるか又は当分野で周知の成形部品の別の組立方
法によって形成された付帯のマイクロアライメント手段
を設けることである。より詳細には、複数のレーザ切削
したアパチャー（表示しない）を、前記第１及び第２の
支持体の各本体半分１５４及び１５６に設けてよく、こ
こで前記のアパチャーは、その共軸アライメントによっ
て支持体の各半分同士の精密なアライメントができ、そ
れによって切削された細長い穴のような複合特徴構造が
定められるよう配置する。アライメントは、前記共軸ア
パチャーと協同する（ピンのような）手段を備えた外部
装置を使って実施して、各本体半分を互いに正確な軸一
致状態に維持することができる。

【０１２４】図１５と図１６に参照されるように、本発
明のさらに別の特定実施例では、マイクロアライメント
手段は、当分野で周知の組立技術、例えば、成形又はそ
の類を使って前記第１及び第２の支持体の各本体半分１
５４及び１５６に作り込んでよい。この方法において、
符号１６４、１６６及び１６８で表された、複数の突起
を前記第１支持体の本体半分１５４に形成してよい。ま
た、符号１７０、１７２及び１７４で表された、複数の
凹部を前記第２支持体の本体半分１５６に形成してよ
い。

【０１２５】これに応じて、容易に分かるように、マイ
クロアライメント手段は、互いに対応する構造を形成す
るよう作られ、それによって、前記の支持体の各本体半
分同士が接合点で互いに向き合ってアライメントされる
とき、突起１６４が凹部１７０と噛み合い、突起１６６
が凹部１７２と噛み合い、そして突起１６８が凹部１７
４と噛み合う。この方法において、支持体の各本体半分
１５４及び１５６の明確かつ正確なアライメントが可能
となり、それによって、前記のレーザ切削したマイクロ
ストラクチャー１６２によって限定された複合特徴構造
を精密に定めることができる。

【０１２６】本明細書を読めば通常技術をもつ当業者に
は容易に分かるように、対応するマイクロアライメント
の様々な特徴構造は、本発明の精神から逸脱しないで標
記小型化カラムデバイスに形成することができる。その
ような付帯特徴構造は、穴及び／又は前記の構成部品に
おけるグルーブ（溝）及びエッジのような対応構造体の
任意の組合せを包含し、そこで前記の特徴構造が協同し
て構成体部品の正確なアライメントを可能にするもので
ある。

【０１２７】図１７は、μ−ＴＡＳの一実施例を説明す
るものである。この実施例は生体分析の応用（実施例１
参照）について記述されているが、複合マトリックスに
おける（約１０００分子量未満の）小さい溶質種と（約
１０００分子量を越える）大きい種を含む、任意の溶質
種に関して初めから終わりまでの一貫分析を実現するこ
とは、本発明の目的とするところである。

【０１２８】一般に、μ−ＴＡＳ２００は、上に詳述し
たように、第１及び第２の平坦な対向表面を有し、その
第１の平坦な基板に少なくとも２つの試料操作領域（２
０２〜２１２及び２１４〜２２０）を有するマイクロチ
ャネルをレーザ切削し、さらに選択的に、複数のレーザ
処理したアクセスポート（２２２〜２３２）と検出手段
（２３４〜２４０）を有する基板を設けることによって
構成することができる。試料流路の構成要素（２０２〜
２１２）と試料操作領域に対応する試料取り扱い部の構
成要素（２１４〜２２０）とを有する試料処理区画は、
平坦表面上にカバー板を配置して作ることができる（例
えば、図１〜図４参照）。

【０１２９】あるいは、μ−ＴＡＳ２００は、平坦な内
表面をもつ第１及び第２の要素半分有し、その第１及び
第２の要素の内表面に少なくとも２つの試料操作領域
（２０２〜２１２及び２１４〜２２０）を有するマイク
ロチャネルの鏡像をレーザ切削し、さらに選択的に、レ
ーザ処理したアクセスポート（２２２〜２３２）と検出
手段（２３４〜２４０）を有する基板を設けることによ
って構成してよい。試料流路の構成要素（２０２〜２１
２）と試料操作領域に対応する試料取り扱い部の構成要
素（２１４〜２２０）とを有する試料処理区画は、内表
面を互いに突合せ対向させてアライメントすることによ
り形成してよい。

【０１３０】さらに別の実施例では、μ−ＴＡＳ２００
は、図９と図１０に参照されるように、上述した３つの
明確な領域、即ち、第１及び第２の実質的に平坦な対向
表面を有するカラム部分、第１カバー板部分及び第２カ
バー板部分を有する単一のフレキシブル基板を設けるこ
とによって作ってよい。従って、例えば、少なくとも２
つの試料操作領域（２０２〜２１２及び２１４〜２２
０）を有するマイクロチャネルは、フレキシブル基板の
カラム部分の第１内表面にレーザ切削してよい。次い
で、第１折曲げ手段のところで第１カバー板部分がカラ
ム部分の第１平坦表面を覆うようにフレキシブル基板を
折り曲げることによって試料処理区画を形成する。ある
いは、少なくとも２つの試料操作領域（２０２〜２１２
及び２１４〜２２０）を有するマイクロチャネルの鏡像
をフレキシブル基板のカラム部分と第１カバー板部分の
内表面にレーザ切削して、結果として、上述のように、
第１折曲げ手段のところでフレキシブル基板を折り曲
げ、カラム部分の第１平坦表面を第１カバー板部分の内
表面に互いに突合せ対向させてアライメントすることに
より、試料処理区画を形成できる。

【０１３１】一般に、試料流路の構成要素（２０２〜２
１２）が形成されるマイクロチャネルの試料操作領域
は、細長くかつ半円形状である。しかし、既にに比較的
詳細に述べたように、マイクロチャネルは、半円、方
形、菱形、及びその類を含む様々なチャネル形状で作ら
れてよく、かつそのチャネル群は種々のアスペクト比で
作られてよい。試料取り扱い部の構成要素（２１４〜２
２０）が形成されるマイクロチャネルの試料操作領域
は、典型的には方形である。しかし、それは所望の任意
の形状でレーザ切削してよい。さらに、特定のどのμ−
ＴＡＳにおいても、マイクロチャネルの試料操作領域
は、方形、正方形、三角形、及びその類を含む形状の任
意の組合せで作られてよい。加えて、図１７に説明され
ているμ−ＴＡＳは高アスペクト比（即ち、マイクロス
トラクチャーの深さが幅より大きいアスペクト比）をも
つ試料流路成分と低アスペクト比（即ち、マイクロスト
ラクチャーの幅が深さより大きいアスペクト比）をもつ
試料取り扱い要素を包含しているとはいえ、これは制限
しようとするものではない。例えば、第４試料取り扱い
要素２２０におけるように、試料取り扱い要素は高アス
ペクト比を有してよい。

【０１３２】図１７に描写したように、μ−ＴＡＳ２０
０は、試料流路成分（２０２〜２１２）と試料取り扱い
要素（２１４〜２２０）とを交互に配する連続した配列
である。選択的に、検出手段２３２〜２４０を試料流路
成分に沿って配置する。検出手段は、上で詳述したよう
に、カバー板、基板自体、又はカバー板と基板の両方に
形成してよい。

【０１３３】加えて、図１７に示す選択的なアクセスポ
ート（２２２〜２３２）は、試料流路成分に沿って配置
する。このアクセスポートにより、μ−ＴＡＳによる試
料作成を実施するのに必要な試料流路成分からの試料、
緩衝液及びその類の導入又は除去に要する、例えば、外
部の液体容器又は弁機構との試料流路成分の流体伝達が
可能となる。液体操作機能を与えるため外部ハードウェ
アも標記μ−ＴＡＳにインタフェースで接続してよく、
試料処理区画の長手方向に沿って推進力を加えるための
各種手段もμ−ＴＡＳに結合してよい。従って、アクセ
スポートは、アクセスポートに通じる弁が個別に「起
動」できるよう、即ち、流れをアクセスポートを通して
流すために開き、又は流れを遮るために閉じるように、
弁機構のマニホルドとの流体の伝達が転換及び切り換え
できる状態であってよい。

【０１３４】図１７を特に参照して、ここで描写された
μ−ＴＡＳ２００は、第１試料取り扱い要素２１４と流
体伝達状態にある第１試料流路成分中へそれによって試
料を導入できる第１アクセスポート２２２を包含する。
その試料は、事前に処理をしないで第１アクセスポート
２２２経由で試料流路成分へ直接加えてよい。選択的
に、第１アクセスポート２２２を外部のプレカラム試料
作成デバイスと、例えば、濾過デバイスと、インタフェ
ースさせてよい。

【０１３５】一実施例では、試料取り扱い要素２１４は
濾過作用を行い、粒子、シート又は膜から作られた多孔
性媒質を充填してよい。好ましい実施例では、媒質は、
４５〜６０μｍの有効孔寸法をもつ。好ましくは、媒質
はバイオコンパチブル型であり、ナイロン、セルロー
ス、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、
アガロース、又はその類のような材料から作ってよい。
代替実施例では、濾過作用は、試料取り扱い要素２１４
中への試料導入以前にインラインデバイスで実行してよ
い。

【０１３６】図１７に示した特定の実施例では、試料取
り扱い要素２１４は、「捕獲機能」が働くよう設計され
る。従って、試料取り扱い要素２１４は、アフィニティ
ークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィ
ー、錯化反応又はそうした定量クロマトグラフィー技法
（即ち、流れている試料流よりはそれとは別のバッチモ
ードで実行されるクロマトグラフィー技法）であってよ
い。アフィニティークロマトグラフィーのマトリックス
は、試料の性質に応じて、生物親和剤、抗体、レクチ
ン、酵素基質又は類似物、酵素阻害剤又は類似物、酵素
補因子又は類似物、捕獲オリゴヌクレオチド、又はその
類、を含んでよい。イオン交換のマトリックスは、陰イ
オン又は陽イオン交換媒質であってよい。錯化反応は、
例えば、ポルフィリン又はフェナントロリンとの、ボロ
ネート反応、ジチオール反応、金属イオン反応、もしく
は試料がクロマトグラフィーマトリックスと可逆反応す
るその他の反応、を含んでよい。

【０１３７】第１及び第２アクセスポート２２２及び２
２４は、それぞれ、第１試料取り扱い要素２１４から上
流及び下流に配置される。第１アクセスポート２２２が
入力ポートとして用いられ、第２アクセスポート２２４
が回収ポートとして用いられるときは、試料取り扱い要
素２１４は、下流側のμ−ＴＡＳの試料操作領域から切
り離すことができる。従って、試料が試料取り扱い要素
２１４上に充填されると同時に、被検体捕獲中に試料取
り扱い要素から流される異質の物質は、回収でき、か
つ、この方法で、下流側のμ−ＴＡＳの試料操作領域へ
のその侵入が防止がれる。あるいは、第２アクセスポー
ト２２４は、外部流体源又はオンデバイス（ｏｎ−ｄｅ
ｖｉｃｅ）流体収容区画であってよい流体源に接続され
たときは、流量制御、試料誘導化、又は他の類似の機能
をもたらす流体入力ポートとして用いてよい（図１８〜
図２０参照）。

【０１３８】試料がいったん第１試料取り扱い要素２１
４に導入されてしまうと、試料の流れは、第１アクセス
ポート２２２にインタフェースされる外部の推進デバイ
スを介して作用されてよい。あるいは、試料取り扱い要
素２１４への試料の流れは、オンデバイス推進手段、例
えば、オンデバイス流体収容区画の起動でもたらされて
よい。

【０１３９】第１検出手段２３４は、第１試料取り扱い
要素２１４とは下流側で第２試料流路要素２０４と直接
的又は間接的に連絡していてよい。第１検出手段２３４
は、第２試料取り扱い要素２１６上に充填されることに
なる、流路要素２０４における試料の存在をモニタする
ため、又は第１試料取り扱い要素２１４からの試料の溶
離をモニタするために用いることができる。後者の場
合、第１検出手段２３４は、第２アクセスポート２２４
から上流側の第２試料流路要素２０４に置くのが好まし
い。

【０１４０】図１７に示した特定の実施例では、第２試
料取り扱い要素２１６は、第１試料取り扱い要素２１４
から溶離される被検体を脱塩又は中和する働きがある。
従って、第２試料取り扱い要素２１６は、電気泳動脱
塩，ｐＨ中和、サイズ排除クロマトグラフィー要素、又
はその類であってよい。

【０１４１】第１試料取り扱い要素２１４での場合のよ
うに、第２試料取り扱い要素２１６も、その両側に第２
及び第３アクセスポート２２４及び２２６が配置され
る。第１、第２及び第３アクセスポート２２２、２２４
及び２２６は、入口及び出口ポートの任意の組合せで用
いてよい。一般に、試料がいったんに第１試料取り扱い
要素２１４から溶離されて第２試料取り扱い要素２１６
上に充填されてしまうと、第２アクセスポート２２４は
入口ポートとして作用し、第３アクセスポート２２６は
出口ポートとして働き、それによって、μ−ＴＡＳの試
料操作領域の下流側から第２試料取り扱い要素２１６を
切り離す。第１試料取り扱い要素２１４への逆流を防止
するため、第１アクセスポート２２２は閉じることがで
きる。

【０１４２】図１７に説明したように、第３試料取り扱
い要素２１８は、被検体を集束しかつ最終前の試料を処
理する区画として形作られている。それなので、第３試
料取り扱い要素２１８は、等電集束要素、等速電気泳動
的試料積層要素、またはその類であってよい。再度、第
３試料取り扱い要素２１８は、その両側に第３及び第４
アクセスポート２２６及び２２８が配置され、アクセス
ポートの対、２２２／２２４及び２２４／２２６に関し
て説明したそれと類似の方法で作動されて、第３試料取
り扱い要素２１８を下流側の試料操作領域から分離す
る。第２及び第３検出手段２３６及び２３８も第１検出
手段２３４に関して上述したように用いられてよい。

【０１４３】第４試料取り扱い要素２２０は、クロマト
グラフィー、電気泳動、又は電気クロマトグラフィー機
能から選択される単一又は多重機能を包含してよい。図
１７には、試料取り扱い要素２２０が１個だけ示されて
いるが、様々な寸法をもつ多種の要素が連続して切削さ
れかつ、特に、異なった試料処理機能として連続して作
成されてよい。第４試料取り扱い要素２２０に包含され
てよいクロマトグラフィー機能の例は、逆相クロマトグ
ラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィ
ニティークロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラ
フィー、イオン交換クロマトグラフィー、キラル分離ク
ロマトグラフィー、及びその類である。クロマトグラフ
ィー機能については、固定相は、粒子表面又は要素部品
の壁に結合されるかさもなければ接着されてよい。電気
泳動クロマトグラフィーの例には、開放細管電気泳動、
ミセル界面動電キャピラリー電気泳動（Ｔｅｒａｂｅ
等、（１９８５）Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．５７：８３４〜
８４１参照）、キャピラリーキラル電気泳動、及びその
類がある。開放細管電気泳動は、種々の無機又は有機試
薬、等電集束、及びその類の何れかを使う結合層、動的
不活化を含む。ミセル界面動電キャピラリークロマトグ
ラフィーは、ドデシル硫酸ナトリウム、臭化セチルアン
モニウム、アルキルグルコシド、アルキルマルトーシド
のような界面活性剤、３−［（３−コラミドプロピル）
−ジメチルアンモニア］−１−スルホン酸プロパン
（「ＣＨＡＰＳ」）、３−［（３−コラミドプロピル）
−ジメチルアンモニア］−２−ヒドロキシ−１−スルホ
ン酸プロパン（「ＣＨＡＰＳＯ」）、又はその類のよう
な両性イオン界面活性剤を使って実行してよい。キャピ
ラリーキラル電気泳動は、シクロデキストリン、クラウ
ンエーエル、胆汁酸塩、又はその類を使って実行してよ
い。

【０１４４】第４検出手段２４０は、第４試料取り扱い
要素２２０から下流側にある試料流路要素に配置してよ
い。その検出手段は、基板、カバー板、又は基板とカバ
ー板の両方に切削してよい。

【０１４５】選択的に、図７と図８、及び図９と図１０
を参照して詳しく説明記述されているように、第４検出
手段２４０は、基板の第１平坦表面５６及び第２平坦表
面５８に直交する軸を有する基板５４にレーザ切削され
たアパチャーから成り、第２マイクロチャネル６２の第
１末端７６と試料処理区画６０の末端７４とを連絡する
コンジット手段７２であってよい。図１１に示すよう
に、この配置によって、コンジット手段７２の主軸に一
致する光学検出経路長に沿ってμ−ＴＡＳを通過する試
料被検体の光学的検出が実行できる。この方法で、各種
の関連光学検出手段を発明により構成されるμ−ＴＡＳ
にインタフェースさせてよく、それによって、コンジッ
ト手段７２を通過する試料の被検体の検出が、ＵＶ／Ｖ
ｉｓ、蛍光、屈折率（ＲＩ）、ラマン及び類似の分光光
度技術を使って可能となる。

【０１４６】μ−ＴＡＳについてのさらに別の選択的な
実施例では、第４アクセスポート２３０は、１つ以上の
数の機能を提供してよい。上述のように、第４アクセス
ポート２３０は、第４試料取り扱い要素２２０の出口ポ
ートとして機能してよい。それを外部の又はオンデバイ
スの流体収容区画に選択的に取り付けてよく、それによ
って、μ−ＴＡＳ中の試料の流速を調節する手段又は第
４試料流路要素２１０中へ試料と反応する試薬を導入し
て第４検出手段２４０による試料検出を助長する手段を
実現できるのである。

【０１４７】第６アクセスポート２３２は、最終検出後
の試料の回収を含む以外に１つ以上の各種機能を提供し
てよい。選択的に、第４アクセスポート２３０による場
合のように、第６アクセスポート２３２も流体収容区画
に取り付けてよい。第６アクセスポート２３２は、試料
の液滴を後カラム回収デバイスへ伝達するためのレーザ
切削した別のマイクロストラクチャーをインタフェース
してよい（図２１〜図２５参照）。

【０１４８】図１８〜図２０は、基板上に集積「オンデ
バイス」マイクロストラクチャーとしてレーザ切削した
流体収容区画を有するμ−ＴＡＳ２５０を図解するもの
である。流体収容区画２５２は、緩衝液又は他の試薬を
保持できる区画を与えるために基板に適当なマイクロス
トラクチャーをレーザ切削して形成してよい。該収容区
画は、メークアップ（補給）流体、流量調節機能を与え
るかもしくは後分離前検出（ｐｏｓｔ−ｓｅｐａｒａｔ
ｉｏｎｐｒｅ−ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の被検体誘導化用
試薬を与えるのに用いてよい。

【０１４９】図１８に表示した一例では、入口ポート２
５４及び出口ポート２５６を有する流体収容区画２５２
は、平坦基板２５８にレーザ切削される。その容器のマ
イクロストラクチャーは、所望の容積を有する収容区画
を実現できるよう任意の形状寸法でかつ任意のアスペク
ト比で形成してよい。出口ポート２５６は、マイクロチ
ャネル２６２を相互接続する方法で試料処理区画２６０
と流体伝達状態であってよい。入口ポートは、選択的
に、収容区画がそこから充填されてよい外部流体源に切
り換えできるように接続する。容器流路要素２６２を相
互接続する収容区画２５２と試料処理区画２６０とは、
カバー板２６４との組み合わせで、それぞれ、容器マイ
クロストラクチャーと相互接続マイクロチャネルとから
形成される。

【０１５０】図１９で図解されている別の実施例では、
流体収容区画２５２は、入口ポート２５４及び出口ポー
ト２５６を有する容器マイクロストラクチャー２５２を
第１平坦基板に、また鏡像構造２５２′、２５４′及び
２５６′を第２平坦基板２５８′にレーザ切削して形成
してよい。収容区画２５２は、第１及び第２基板が上に
詳述したようにアライメントされるときに形成される。

【０１５１】流体収容区画に保持される緩衝液又は試薬
は、接続マイクロチャネルを経由して試料処理区画２６
０、試料流路要素又は試料取り扱い要素収容区画２５２
へ送達されてよい。収容区画から試料処理区画への流体
の流れは、受動拡散を介して生じてよい。選択的に、流
体は、作動手段によって収容区画から移動させてよい。
ここに開示された発明に従う作動手段としての効用を見
いだすであろう各種マイクロポンプ及びマイクロバルブ
は、当分野でよく知られており、例えば、Ｍａｎｚ等、
（１９９３）Ａｄｖ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．３３：１
〜６６及びここに引用した参考文献に記述されている。

【０１５２】図２０の断面図に示したように、収容区画
２５２は、選択的に、薄膜２６６で覆われて薄板式ポン
プを形成する。受動１方向マイクロバルブ２６８は、選
択的に、相互接続マイクロチャネル２６２中に統合され
て移動流体の収容区画への逆流を防ぐ。選択的な、ガス
（又は液体）充填キャビティ２７０は、膜の上方に置か
れる。作動手段２７２は、膜２６６のたわみによって収
容区画２５２から流体の移動を生じさせるために採用し
てよい。

【０１５３】作動手段２７２は、膜２６６を直接歪ませ
るよう作用してよい。従って、作動手段は、圧電気、ピ
ストン、ソレノイド又は他の方式の、膜たわみデバイス
であってよい。あるいは、作動手段は、キャビティ２７
０内部の温度がそれによって調節できる加熱手段であっ
てよい。該加熱手段は、抵抗式加熱手段又は当分野で周
知の適当な任意の方式の加熱手段であってよい。作動さ
れると、加熱手段の温度が上昇し、それによって、キャ
ビティ２７０の内容物を加熱しかつその容積を増加さ
せ、膜２６６の下方へのたわみを生じさせ、そして流体
を収容区画２５２から相互接続マイクロチャネル２６
２、パストバルブ２６８及び試料処理区画２６０へ移動
させる。

【０１５４】あるいは、加熱手段２７２は、収容区画２
５２そのものと熱接触して配置されてよい。この配置で
は、加熱手段の温度が上昇するにつれ、収容区画内の流
体の容積が増大し、そのため収容区画から試料処理区画
へ移動するのである。

【０１５５】本明細書で開示・クレームされたμ−ＴＡ
Ｓに組み込まれてよいポンピング機構の他の例には、超
音波誘導搬送（Ｍｏｒｏｎｅｙ等、（１９９１）Ｐｒｏ
ｃＭＥＭ Ｓ’９１，ｐ．２７７）又は電気水力学的誘
導搬送（Ｒｉｃｈｔｅｒ等、（１９９１）Ｐｒｏｃ Ｍ
ＥＭ Ｓ’９１，ｐ．２７１）の原理に基づいて作動す
るものがある。加えて、電気駆動多電解ゲルから構成さ
れた化学バルブ（Ｏｓａｄａ（１９９１）Ａｄｖ．Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ ３：１０７；Ｏｓａｄａ等、（１９９
２）Ｎａｔｕｒｅ ３５５：２４２）を用いてよい。

【０１５６】試料液滴を後カラム回収デバイス（３２
０）へ伝達するために基板にレーザ切削されたマイクロ
ストラクチャーを全体的に図２１〜図２３で示す。図２
１、図２２及び図２３は、試料液滴がそれによって作ら
れ、そして後カラム回収できるようμ−ＴＡＳから排出
される手段を図解するμ−ＴＡＳの断面図である。い
ま、図２１を参照して説明すると、第６試料流路要素２
１２と第６アクセスポート２３２とは、第６アクセスポ
ート２３２、流体伝達手段３０６及び出口ノズル３０８
と流体連絡しかつ軸が一致している混合室３０４から成
る試料送達手段と流体連絡状態にある。流体伝達手段３
０６は、基板にレーザ切削された外部流体源（図２１）
又はマイクロチャネル（図２３）にインタフェースされ
たコンジットであってよい。図２１に示すように、流体
伝達手段３０６は、ガス又は液体の外部容器（表示しな
い）とガス又は液体のパルスがそれによって外部容器か
ら排出されて試料液滴３１０を作ってよい手段と転換可
能な流体伝達状態にある。図２１において、ここに断面
で示された後カラム回収デバイス３２０は、試料液滴を
受ける微小井戸３２２がそこにレーザ切削されている基
板であってよい。レーザ切削法で形成された他のマイク
ロストラクチャーに関連して説明されたように、微小井
戸３２２は任意の形状及び任意のアスペクト比であって
よい。後カラム回収デバイス３２０を図２４及び図２５
により詳細に示す。

【０１５７】μ−ＴＡＳから試料液滴を生成させかつ排
出させる手段のさらに別の例を、図２２に断面で示す。
加熱手段３１２は、試料送達手段３０２と熱接触して配
置してよい。加熱手段３１２の温度が上昇するにつれ、
蒸気の気泡が混合室３０４で増加して、それにより液滴
３１０を作り出す。この方法を使う流体送達のさらに詳
しい議論については、Ａｌｌｅｎ等、（１９８５）Ｈｅ
ｗｌｅｔｔ−ＰａｃｋａｒｄＪ．Ｍａｙ１９８５：２１
〜２７を参照のこと。図２１におけるように、図２２に
断面図で示した後カラム回収デバイス３２０は、試料液
滴用の受け微小井戸３２２がそこにレーザ切削されてい
る基板であってよい。加えて、カバー板３２４は、μ−
ＴＡＳと後カラム回収デバイス３２０間に動けるよう挿
入されてよい。カバー板３２４は、ノズル３０８及び微
小井戸３２２と軸が一致した開口部を有し、かつ空もし
くは充填された井戸を以前に回収された試料液滴の汚染
又は蒸着から防御する目的を持たせた構造である。

【０１５８】μ−ＴＡＳから試料液滴を生成させかつ排
出させる手段のさらに別の例を、図２３に断面で示す。
図２３に示すように、及びさらに図１８〜図２０に参照
されるように、流体伝達手段３０６は、第６アクセスポ
ート２３２と流体連絡している第１末端とオンデバイス
の流体収容区画２５２と流体連絡している第２末端とを
有する相互接続しているマイクロチャネルであってよ
い。あるいは、流体伝達手段３０６は、第６アクセスポ
ート２３２と流体連絡している第１末端と外部の流体容
器（表示しない）と流体連絡しているアクセスポートで
終わる第２末端とを有するマイクロチャネルであってよ
い。加熱手段３１２は、流体伝達手段３０６と熱接触し
て配置されてよい。上述のように、加熱手段３１２の起
動によって、その温度の上昇、混合室３０４での蒸気の
気泡の増加、及び試料液滴の生成と排出が起こることに
なる。流体伝達手段３０６は、選択的に、カバー板２６
４にレーザ切削したミクロチャネルから、又は内表面２
５８と２５８′とにレーザ切削した鏡像のマイクロチャ
ネルから作られる。図２１及び図２２におけるように、
図２３で断面で示されている後カラム回収デバイス３２
０は、固相試料回収用の吸湿性シート手段３２８を保持
する基板であってよい。固相試料回収用の吸湿性シート
手段３２８は、ろ紙、吸収膜、又はその類であってよ
い。図２２に関連して説明したように、カバー板３２４
は、選択的に、μ−ＴＡＳと後カラム回収デバイス３２
０の間に可動できるよう挿入されてよい。

【０１５９】図２４及び図２５に示すように、試料を受
ける井戸３２２又は吸湿性シート手段３２８であってよ
い試料受け手段から成る後カラム回収デバイス３２０
は、ノズル手段３０８に相関して配置されて該ノズル手
段から液滴３１０を受けてよい。試料受け手段は、液相
試料回収用の基板にレーザ切削した微小井戸３２２であ
るか又は固相試料回収用の吸湿性シート手段３２８であ
ってよい。後カラム回収デバイス３２０用基板は、選択
的に、シリコン又は二酸化ケイ素以外の材料であり、微
小井戸３２２はその基板にレーザ切削される。図２４及
び図２５に示すように、受け手段は、選択的に、多重画
分が回収できるよう出口ノズルと回転可能にアライメン
トされる。あるいは、図２５に示すように、後カラム回
収デバイス３２０は、出口ノズルと軸一致した開口部３
２６を有する保護手段３２４を包含し、ここで保護手段
３２４は、μ−ＴＡＳと試料を受ける井戸３２２との間
に挿入される。後カラム回収デバイス３２０は、μ−Ｔ
ＡＳ２００に回転可能にアライメントされたディスクと
して描写されているが、回収デバイスの形状はそのよう
に制限される必要はない、ということは熟練した当業者
には分かるであろう。従って、後カラム回収デバイス３
２０は、例えば、試料を受ける井戸３２２の直線配置、
又はその類のように形作ってよい。

【０１６０】発明は、その好ましい特定実施例に関連し
て説明されてきたが、上記の説明並びに次の実施例は、
説明を目的としたものであって、本発明の範囲を限定す
るものではない、と理解すべきである。本発明の範囲内
の他の諸態様、諸利点及び諸修正は、本発明が属する分
野の熟練した当業者には明らかになるであろう。

【０１６１】次の実施例は、通常技術のもつ当業者に本
発明の方法の用法についての完全な開示と説明を提供で
きるよう公表されるものであって、発明者が彼らの発明
とみなすものの範囲を限定しようとするものではない。
数値（例えば、量、温度、等）に関して正確を確保すべ
く多々努力を払ってきたが、いくつかの誤りと逸脱は説
明されるべきである。表示されない限り、部は重量部、
温度は℃かつ圧力は大気圧かもしくはその近辺である。
表１に示す実施例では、血清成分は、以下の免疫グロブ
リンの被検体で構成されている。

【０１６２】

【表１】 ＩｇＧ ＩｇＡ ＩｇＭ 濃度（ｍｇ／ｄｌ） １２００ ２００ １００ μ γ fast γ to β fast γ to β マス（ｋＤａ） １５０ １６０ ９００

【０１６３】免疫グロブリンの被検体がそこから抽出さ
れる他の血清成分の例には、アルブミン（４６００ｍｇ
／ｄｌ）、ビリルビン（０．４ｍｇ／ｄｌ）、コレステ
ロール（２１１ｍｇ／ｄｌ）、クレアチン（１．１ｍｇ
／ｄｌ）、グルコース（１０８ｍｇ／ｄｌ）、カルシウ
ム（９／８ｍｇ／ｄｌ）及び尿酸（５．９ｍｇ／ｄｌ）
がある。

【０１６４】約２０ｍｍ×６０ｍｍの外寸を有するμ−
ＴＡＳデバイスは、ＤｕＰｏｎｔ社から商標Ｋａｐｔｏ
ｎで市販されているポリイミド材料に上述のレーザ切削
技術を使って組立てる。言及しない限り、試料取り扱い
要素部品のミリメートル単位の寸法は、以下では、幅×
長さ×深さとして表示する。

【０１６５】第１試料取り扱い要素２１４は、約５×１
０×０．２である。これは、容積２．０μｌをもつ要素
を与える。同要素には、微粒子又は膜材のような高表面
積を有し、かつ被検体に関する特異性、この場合は免疫
グロブリンＧ、Ａ又はＭを有するマトリックスを充填す
る。被検体ーマトリックスの相互作用の特異性は、例え
ば、被検体の疎水性（例えば、逆相又は疎水性相互作用
クロマトグラフィー）又は被検体のイオン特性（例え
ば、イオン交換クロマトグラフィー）に基づいている。
他方、該特異性は、被検体のマトリックスの特異的親和
性に基づいてもよい。いずれの場合でも、第１試料取り
扱い要素の機能は、所望の被検体を「捕捉」することで
あり、従って事前濃縮機能をもたらす。第１及び第２ア
クセスポート２２２及び２２４は、基板にレーザ切削さ
れ、第１試料取り扱い要素の側面に配置される第１及び
第２試料流路要素２０２及び２０４へ流体を導入もしく
はそこから流体を排出し、かつそれらと流体連絡してい
る手段を提供する。第１及び第２アクセスポート２２２
及び２２４は、指定された部品と特異的に関連したバル
ブ（弁）が「捕捉」段階中に個別に「作動」されてこの
要素を切り離すことができるようバルブ機構のマニホル
ドと転換可能な連絡状態にある。この方法で、試料中の
好ましくない成分は、試料充填中かつ第１試料取り扱い
要素から被検体が溶離される以前に、廃水口に流され
る。

【０１６６】本実施例の目的で、全部で約１５０フェム
トモルのＩｇＧ、２．２フェムトモルのＩｇＭ及び２５
フェムトモルのＩｇＡＭを含んでいる５μｌのヒトの血
清を第１試料取り扱い要素２１４に充填した。それはＩ
ｇＧ、ＩｇＡ及びＩｇＭへ結合するタンパク質Ａ／Ｇ
（Ｐｉｅｒｃｅ）を含有する膜物質を含むものである。
試料の充填は、第１アクセスポート２２２を経由してそ
の要素中へその全量を注入するか又は試料をポンプで送
ることによって実行してよい。試料は、第１試料取り扱
い要素２１４にあるタンパク質と平衡させる。次いで、
その要素は緩衝液を流して試料中の他の未結合溶質を取
り除いてチャンバーを清浄する。

【０１６７】試料が第１試料取り扱い要素２１４におい
て捕捉マトリックスと釣り合った後、第１及び第２アク
セスポート２２２及び２２４と関連するバルブが起動さ
れ、そしてデカップリング溶液が要素を通してポンプで
送られてマトリックスから被検体を溶離する。第１検出
手段２３４に光学的に結合された定性分光光度計をモニ
タして被検体がいつ第１試料取り扱い要素２１４から溶
離されて第２試料取り扱い要素２１６に充填されたかを
決める。

【０１６８】第２試料取り扱い要素２１６（３×３０×
０．２；１８μｌ）は脱塩機能を実施するよう設計され
ている。被検体を脱塩するのに使ってよいモードがいく
つかある。例えば、脱塩は、特定マトリックスにおける
大小の溶質の移動度が異なっていることに基礎を置く起
電分離法を使って達成してよい。代わりの１つの脱塩法
は、物質搬送を実行する手段として流体圧力を使い、分
離モードとしてサイズ排除クロマトグラフィーを用い
る。さらに、電気クロマトグラフィー分離モードを使っ
て、両推進力を組み合わせるモードを同時に適用するこ
とは可能である（例えば、Ｋｎｏｘ等、（１９８７）Ｃ
ｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ ２４：１３５；Ｋｎｏ
ｘ等、（１９８９）Ｊ．Ｌｉｇ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ
１２：２４３５；Ｋｎｏｘ等、（１９９１）Ｃｈｒｏ
ｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ ３２：３１７参照）。

【０１６９】この実施例の目的で、第２試料取り扱い要
素２１６は、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリ
レート又はアガロースのような抗対流媒質を包含する。
第２及び第３アクセスポート２２４及び２２６と関連す
るバルブが起動されて、この操作中、第２試料取り扱い
要素２１６を切り離す。

【０１７０】第３試料取り扱い要素２１８（３×４０×
０．２；２４μｌ）は、被検体のバンド集束機能を働
く。捕捉及び脱塩操作の後、バンドの拡大が起こりそう
であり、それでバンド集束操作が必要になる。被検体の
集束は、ゲルマトリックスにおける等電集束（ＩＥＦ）
メカニズム、クロマトフォーカシング、又は等速電気泳
動の何れかによって実行してよい。

【０１７１】この実施例の目的で、第３試料取り扱い要
素２１８は、次の研究者によって説明されているように
液体の両性電解質又はゲルマトリックスにおける両性電
解質を含む（Ｗｅｈｒ等、（１９８９）Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｐｈｏｒｅｓｉｓ １０：２３〜２９参照）。

【０１７２】第３及び第４アクセスポート２２６及び２
２８に結合されたバルブは、第３試料取り扱い要素２１
８におけるマトリックスを適当な緩衝液と平衡させるた
めに起動される。次いで、第２及び第４アクセスポート
２２４及び２２８に連絡するバルブが起動されて第２試
料取り扱い要素２１６から被検体を溶離する。第２検出
手段２３６は、全ての被検体がいつ第３試料取り扱い要
素２１８に充填されたかを決められるようモニタされ
る。最後に、第３及び第４アクセスポート２２６及び２
２８に連絡しているバルブを起動させることによりｐＨ
勾配を生ずる。ｐＨ７〜４又は９〜６（Ｓｉｇｍａ）と
いう動作範囲をもついわゆるポリバッファ（ｐｏｌｙｂ
ｕｆｆｅｒ）を用いる。この段階で、ＩｇＭとＩｇＡか
らＩｇＧの分離が起こる。

【０１７３】第４試料取り扱い要素２２０（５０μｍ×
５０ｍｍ；１００ｎｌ）は、ＩｇＭからＩｇＡの最終分
離を実行する。同分離は、キャピラリーゾーン電気泳動
（ＣＺＥ）を使って達成され、この場合、ＩｇＡとＩｇ
Ｍとの分離は、電荷／寸法比の間の大差に基づいて生ず
る。上記のように、この要素は、第４及び第５アクセス
ポート２２８及び２３０に連絡するマニホルドにおける
バルブの起動によって充填・分離され、試料の充填は第
３検出手段２３８を介してモニタする。

【０１７４】μ−ＴＡＳによる血清の免疫グロブリンの
被検体の典型的測定の最終段階は、第４検出手段２４０
をモニタすることによって第４試料流路要素２１０で見
られる。これは、被検体の定量化が基礎を置く検出であ
る。分光光度計の検出は、必要とされる定量的データを
与えるであろう。第５アクセスポート２３０は、後カラ
ム誘導体化、例えば、ダンシル化又はＤＡＢＳＹＬＡＴ
ＩＯＮ、及び検出用試薬を導入するための手段として用
いられる。最終溶離緩衝液のナノリットル単位の疫グロ
ブリンのフェムトモルは、ミクロモル〜高ナノモルの濃
度を生ずる。分光高度計検出の経路長及びモードによっ
ては、試薬を何ら必要としなくてよい。

【０１７５】以上に述べたように、本発明は、〔１〕小
型化カラムデバイス（２）から成るμ−ＴＡＳ（２０
０）であって、（ａ）第１平坦表面（６）及び第２平坦
表面（８）の実質的に平坦な対向表面をもつ基板（４）
であり、前記基板（４）は、前記第１平坦表面（６）に
レーザ切削された第１マイクロチャネル（１０）を有す
るが、シリコン又は二酸化ケイ素以外の材料から構成さ
れ、かつ前記第１マイクロチャネル（１０）が少なくと
も２つの試料操作領域（２０２，２０４，２０６，２０
８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２
０）から成る、前記基板（４）と、（ｂ）前記第１平坦
表面（６）上に配置され、前記第１マイクロチャネル
（１０）との組合せで第１試料処理区画（１４）を形成
するカバー板（１２）であり、試料操作領域（２０２，
２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２
１６，２１８，２２０）が試料取り扱い要素（２１４，
２１６，２１８，２２０）と流体連絡して試料流路要素
（２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２）
を定めている、前記カバー板（１２）と、（ｃ）第１試
料処理区画（１４）に連絡し、外部の流体源から該試料
処理区画（１４）を通して流体を通過させる、少なくと
も１つの入口ポート（１８）と少なくとも１つの出口ポ
ート（２２）と、を含んで成ることを特徴とするμ−Ｔ
ＡＳ（２００）、を要旨とし、〔２〕〜

〔９〕の好適な
実施態様を含む。

【０１７６】〔２〕第１試料処理区画（１４）が、互い
違いになる試料流路要素（２０２，２０４，２０６，２
０８，２１０，２１２）と試料取り扱い要素（２１４，
２１６，２１８，２２０）とを定める試料操作領域（２
０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１
４，２１６，２１８，２２０）の連続配列から成ること
を特徴とする〔１〕に記載のμ−ＴＡＳ（２００）。

【０１７７】〔３〕さらに、基板（４）にレーザ切削し
た検出手段（２３２，２３４，２３６，２３８．２４
０）から成り、かつ前記の検出手段（２３２，２３４，
２３６，２３８．２４０）が、第１試料処理区画（１
４）と連絡して該試料処理区画（１４）を通過する試料
の検出を可能にすることを特徴とする〔２〕に記載のμ
−ＴＡＳ（２００）。

【０１７８】〔４〕さらに、（ａ）第１平坦表面（６）
にレーザ切削された容器のマイクロストラクチャー（２
５２）であって、かつカバー板（１２）が前記マイクロ
ストラクチャーとの組合せで入口手段（２５４）と出口
手段（２５６）とを有する容器区画（２５２）を定め
る、容器のマイクロストラクチャー（２５２）と、
（ｂ）第１平坦表面（６）にレーザ切削された誘導マイ
クロチャネル（２６２）であって、かつカバー板（１
２）が前記誘導マイクロチャネル（２６２）との組合せ
で第１試料処理区画（１４）及び容器区画の出口手段
（２５６）とそれぞれ流体連絡した第１及び第２末端を
有する試料流路要素（２０２，２０４，２０６，２０
８，２１０，２１２）を定める、誘導マイクロチャネル
（２６２）と、（ｃ）容器区画の入口手段（２５４）と
転換可能な状態で流体連絡し、外部源から容器区画（２
５２）中への流体の通過を可能にするオリフィス（１
８）と、（ｄ）容器区画（２５２）から試料流路要素
（２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２）
を介して第１試料処理区画（１４）中への流体の移動を
可能にする推進デバイス（２６６，２７０，２７２）
と、を含んで成ることを特徴とする〔１〕に記載のμ−
ＴＡＳ（２００）。

【０１７９】〔５〕さらに、（ａ）第１試料処理区画の
出口ポート（２３２）と流体連絡した試料送達手段（３
０２）であって、前記試料送達手段（３０２）が流体伝
達手段（３０６）と流体連絡しかつ軸が一致している混
合室（３０４）と出口ノズル（３０８）とから成る試料
送達手段（３０２）と、（ｂ）流体伝達手段（３０６）
と転換可能な状態で流体連絡した流体源（２５２）と、
（ｃ）出口ノズル（３０８）に関して配置されてノズル
手段からの溶離液を受ける試料受け手段（３２２，３２
４，３２８）から成る後カラム回収デバイス（３２０）
と、とを含んで成ることを特徴とする〔２〕及び〔４〕
に記載のμ−ＴＡＳ（２００）。

【０１８０】〔６〕さらに、（ａ）第２平坦表面（８）
にレーザ切削した入口ポート（６８）と出口ポート（７
０）とを有する第２マイクロチャネル（６２）と、
（ｂ）第２平坦表面（８）上に配置され、第２マイクロ
チャネル（６２）との組合せで第２試料処理区画（６
２）を定める第２カバー板（６６）と、（ｃ）第１試料
処理区画（１４）の出口ポート（２２）と第２試料処理
区画（６２）の入口ポート（６８）とを互いに連絡さ
せ、それによって、単一の連続した試料処理区画を形成
するコンジット手段（７２）であって、前記のコンジッ
ト手段（７２）が基板にレーザ切削されたアパチャーか
ら成り、前記アパチャーが平坦表面に直交する軸を有す
ることを特徴とするコンジット手段（７２）と、を含ん
で成ることを特徴とする〔２〕に記載のμ−ＴＡＳ（２
００）。

【０１８１】〔７〕さらに、それぞれ、第１（１２）及
び第２（６６）カバー板にレーザ切削されかつコンジッ
ト手段（７２）と共軸的に連絡して配置されたアパチャ
ーから成る検出手段（７８，８０）を包含することを特
徴とする〔６〕に記載のμ−ＴＡＳ（２００）。

【０１８２】〔８〕さらに、（ａ）第１平坦表面（６）
にレーザ切削された容器のマイクロストラクチャー（２
５２）であって、かつカバー板（１２）が前記マイクロ
ストラクチャーとの組合せで、入口手段（２５４）と出
口手段（２５６）とを有する容器区画（２５２）を定め
る、容器マイクロストラクチャー（２５２）と、（ｂ）
第１平坦表面（６）にレーザ切削された誘導マイクロチ
ャネル（２６２）であって、かつカバー板（１２）が前
記誘導マイクロチャネル（２６２）との組合せで第１試
料処理区画（１４）及び容器区画の出口手段（２５６）
とそれぞれ流体連絡した第１及び第２末端を有する試料
流路要素（２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，
２１２）を定める、誘導マイクロチャネル（２６２）
と、（ｃ）容器区画の入口手段（２５４）と転換可能な
状態で流体連絡したオリフィス（１８）であって、外部
源から容器区画（２５２）中への流体の通過を可能にす
るオリフィス（１８）と、（ｄ）容器区画（２５２）か
ら試料流路要素（２０２，２０４，２０６，２０８，２
１０，２１２）を介して第１試料処理区画（１４）中へ
の流体の移動を可能にする推進デバイス（２６６，２７
０，２７２）と、を含んで成ることを特徴とする〔６〕
に記載のμ−ＴＡＳ（２００）。

【０１８３】

〔９〕さらに、（ａ）第１試料処理区画の
出口ポート（２３２）と流体連絡した試料送達手段（３
０２）であって、前記試料送達手段（３０２）が流体伝
達手段（３０６）と流体連絡しかつ軸が一致している混
合室（３０４）と出口ノズル（３０８）とから成る、試
料送達手段（３０２）と、（ｂ）流体伝達手段（３０
６）と転換可能な状態で流体連絡した流体源（２５２）
と、（ｃ）出口ノズル（３０８）に関して配置されてノ
ズル手段からの溶離液を受ける試料受け手段（３２２，
３２４，３２８）から成る後カラム回収デバイス（３２
０）と、を含んで成ることを特徴とする〔４〕及び
〔６〕に記載のμ−ＴＡＳ（２００）。

【０１８４】また、本発明は、〔１０〕（ａ）シリコン
又は二酸化ケイ素以外の材料から成る基板（４）から形
成され、各々が実質的に平坦な内表面（１１０，１１
２）をもつ第１の構成要素半分（１０６）及び第２の構
成要素半分（１０８）を有する支持体（１０４）と、
（ｂ）第１支持体半分（１０４）の内表面（１１０）に
レーザ切削された第１マイクロチャネル（１１４）と、
第２支持体半分（１０８）の内表面（１１２）にレーザ
切削された第２マイクロチャネル（１１６）とであり、
前記第１及び第２のマイクロチャネル（１１４，１１
６）が相手方の鏡像を与えるよう配置された、第１及び
第２マイクロチャネル（１１４，１１６）と、（ｃ）支
持体半分（１０６，１０８）の内表面（１１０，１１
２）を互いに対向突合せでアライメントすることによっ
て形成される第１試料処理区画（１４）であって、それ
によって、マイクロチャネル（１１４，１１６）が前記
第１試料処理区画（１４）を定めかつ前記第１試料処理
区画（１４）が試料取り扱い要素（２１４，２１６，２
１８，２２０）と流体連絡した試料流路要素（２０２，
２０４，２０６，２０８，２１０，２１２）を定める試
料操作領域（２０２，２０４，２０６，２０８，２１
０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０）から成
る、第１試料処理区画（１４）と、（ｄ）第１試料処理
区画（１４）に連絡し、外部の流体源から該試料処理区
画（１４）を通して流体を通過させる少なくとも１つの
入口ポート（１２０）と少なくとも１つの出口ポート
（１２４）と、を含んで成ることを特徴とするμ−ＴＡ
Ｓ（２００）、を要旨とし、〔１１〕〜〔１４〕の好適
な実施態様を含む。

【０１８５】〔１１〕第１試料処理区画（１４）が、互
い違いになる試料流路要素（２０２，２０４，２０６，
２０８，２１０，２１２）と試料取り扱い要素（２１
４，２１６，２１８，２２０）とを定める試料操作領域
（２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，
２１４，２１６，２１８，２２０）の連続配列から成る
ことを特徴とする〔１０〕に記載のμ−ＴＡＳ（２０
０）。

【０１８６】〔１２〕さらに、基板（４）にレーザ切削
した検出手段（２３２，２３４，２３６，２３８．２４
０）から成り、かつ前記の検出手段（２３２，２３４，
２３６，２３８．２４０）が第１試料処理区画（１４）
と連絡して該試料処理区画（１４）を通過する試料の検
出を可能にする〔１１〕に記載のμ−ＴＡＳ（２０
０）。

【０１８７】〔１３〕さらに、（ａ）第１平坦表面
（６）にレーザ切削された容器のマイクロストラクチャ
ー（２５２）であって、かつカバー板（１２）が前記マ
イクロストラクチャーとの組合せで入口手段（２５４）
と出口手段（２５６）とを有する容器区画（２５２）を
定める、容器マイクロストラクチャー（２５２）と、
（ｂ）第１平坦表面（６）にレーザ切削された誘導マイ
クロチャネル（２６２）であって、かつカバー板（１
２）が前記誘導マイクロチャネル（２６２）との組合せ
で第１試料処理区画（１４）及び容器区画の出口手段
（２５６）とそれぞれ流体連絡した第１及び第２末端を
有する試料流路要素（２０２，２０４，２０６，２０
８，２１０，２１２）を定める、誘導マイクロチャネル
（２６２）と、（ｃ）容器区画の入口手段（２５４）と
転換可能な状態で流体連絡し、外部源から容器区画（２
５２）中への流体の通過を可能にするオリフィス（１
８）と、（ｄ）容器区画（２５２）から試料流路要素
（２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２）
を介して第１試料処理区画（１４）中への流体の移動を
可能にする推進デバイス（２６６，２７０，２７２）
と、を含んで成ることを特徴とする〔１１〕に記載のμ
−ＴＡＳ（２００）。

【０１８８】〔１４〕さらに、（ａ）第１試料処理区画
の出口ポート（２３２）と流体連絡した試料送達手段
（３０２）であって、前記試料送達手段（３０２）が流
体伝達手段（３０６）と流体連絡しかつ軸が一致してい
る混合室（３０４）と出口ノズル（３０８）とから成
る、試料送達手段（３０２）と、（ｂ）流体伝達手段
（３０６）と転換可能な状態で流体連絡した流体源（２
５２）と、（ｃ）出口ノズル（３０８）に関して配置さ
れてノズル手段からの溶離液を受ける試料受け手段（３
２２，３２４，３２８）から成る後カラム回収デバイス
（３２０）と、を含んで成ることを特徴とする〔１１〕
及び〔１３〕に記載のμ−ＴＡＳ（２００）。

【０１８９】

【発明の効果】シリコン及び従来の二酸化ケイ素を素地
としたデバイス基板で経験される、固有の化学活性とｐ
Ｈの不安定性を避けるべく選択した材料から基板を構成
したので、実質的に平坦な基板にレーザ切削された小型
化カラムデバイスを提供することができる。

【０１９０】液体試料中の成分の精密なオンカラム分析
又は検出が可能となり、また従来技術に比して極めてコ
ンパクトな形でデバイス中に設けられた検出手段を有す
る液相分析用カラムデバイスを実現することができる。

【０１９１】さらに、単一の平坦表面に完全に包含され
る小型化全化学分析システム（μ−ＴＡＳ）の実現によ
り、技術者の操作と介入を軽減した複雑な試料の処理、
分離、及び検出を実行できるものであり、従って、工業
化学、生物学、生化学及び医学的諸処理等において成分
のモニタリング及び／又は分析における重要な応用が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構成された小型化カラムデバイス
の分解図である。

【図２】図１の小型化カラムデバイスの内表面の平面図
である。

【図３】図１のデバイスの外表面の平面図である。

【図４】図１の小型化カラムデバイスの線ＩＶ−ＩＶに
よる側面断面図であり、本発明による試料処理区画の形
成を示す図である。

【図５】光学的検出手段を含む、本発明の好ましい実施
例の分解図である。

【図６】図５の小型化カラムデバイスにおける試料処理
区画と光学的検出手段との交差面の縦方向断面図であ
る。

【図７】支持基板の２つの対向する平坦表面上に形成さ
れたマイクロチャネルを有する小型化カラムデバイスの
第１側面の分解図である。

【図８】図７のカラムデバイスの第２側面の分解図であ
る。

【図９】単一のフレキシブル基板から作られた図７
（Ａ）の小型化カラムデバイスの好ましい実施例の第１
側面の絵画表示である。

【図１０】図９のカラムデバイスの第２側面の絵画表示
である。

【図１１】図８の小型化デバイスの拡張した光学的検出
経路長の線ＩＸ−ＩＸによる横方向断面図である。

【図１２】第１及び第２の構成要素の半分部分を有する
本発明により構成された小型化カラムデバイスの平面図
である。

【図１３】図１２のカラムデバイスの概略図であり、単
一デバイスを形成するための要素半分の折曲げアライメ
ントを示す。

【図１４】図１２のデバイスにおける要素半分のアライ
メントにより形成された試料処理区画の縦方向断面図で
ある。

【図１５】第１及び第２の要素半分上に光学式マイクロ
アライメント手段を有する本発明のさらに別の好ましい
実施例の平面図である。

【図１６】図１５のカラムデバイスの概略図であって、
要素半分のマイクロアライメントを示す。

【図１７】典型的μ−ＴＡＳの線図である。

【図１８】基板上に一体化マイクロストラクチャーとし
てレーザ切削した容器区画を有するμ−ＴＡＳの第１例
の説明図である。

【図１９】基板上に一体化マイクロストラクチャーとし
てレーザ切削した容器区画を有するμ−ＴＡＳの第２例
の説明図である。

【図２０】基板上に一体化マイクロストラクチャーとし
てレーザ切削した容器区画を有するμ−ＴＡＳの第３例
の説明図である。

【図２１】図１７のμ−ＴＡＳの断面図であって、圧力
パルスで生成した試料液滴をレーザ切削した試料液滴を
受ける微小井戸を有する後カラム回収デバイスへ連絡す
るためのレーザ切削したマイクロストラクチャーを示
ず。

【図２２】図１７のμ−ＴＡＳの断面図であって、発生
する蒸気の気泡で生成した試料液滴をレーザ切削した試
料液滴を受ける微小井戸とカバー板とを有する後カラム
回収デバイスへ連絡するためのレーザ切削したマイクロ
ストラクチャーを示す。

【図２３】図１７のμ−ＴＡＳの断面図であって、メー
クアップ流体流において発生する蒸気の気泡で生成した
試料液滴をレーザ切削した試料液滴を受ける吸湿性シー
トを有する後カラム回収デバイスへ連絡するためのレー
ザ切削したマイクロストラクチャーを示す。

【図２４】試料液滴を受ける井戸を有する後カラム回収
デバイスとインタフェース接続された図１７のμ−ＴＡ
Ｓの概略図である。

【図２５】試料液滴を受ける井戸とカバー板とを有する
後カラム回収デバイスとインタフェース接続された図１
７のμ−ＴＡＳの絵画表示である。

【符号の説明】

２００ 小型化全分析システム ４ 実質的に平坦な対向表面をもつ基板 ６ 第１平坦表面 ８ 第２平坦表面 １０ 第１マイクロチャネル １２ カバー板 １４ 第１試料処理区画 １８ 入口ポート ２２ 出口ポート ２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２
１４，２１６，２１８，２２０ 試料操作領域 ２１４，２１６，２１８，２２０ 試料取り扱い要素 ２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２ 試
料流路要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス・イー・ウィット ドイツ連邦共和国ケルターン クエレンス トラーセ 16 (72)発明者 フリッツ・ベク ドイツ連邦共和国ワルドブロン ダイミエ ストラーセ １ (72)発明者 ロウリー・エイ・ミッテルシュタット アメリカ合衆国カリフォルニア州ベルモン ト ライアル・ウェイ 2355

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小型化カラムデバイス（２）から成る小
   型化全分析システム（２００）であって、（ａ）第１平
   坦表面（６）及び第２平坦表面（８）の実質的に平坦な
   対向表面をもつ基板（４）であり、 前記基板（４）は、前記第１平坦表面（６）にレーザ切
   削された第１マイクロチャネル（１０）を有するが、シ
   リコン又は二酸化ケイ素以外の材料から構成され、かつ
   前記第１マイクロチャネル（１０）が少なくとも２つの
   試料操作領域（２０２，２０４，２０６，２０８，２１
   ０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０）から成
   る、前記基板（４）と、（ｂ）前記第１平坦表面（６）
   上に配置され、前記第１マイクロチャネル（１０）との
   組合せで第１試料処理区画（１４）を形成するカバー板
   （１２）であり、 試料操作領域（２０２，２０４，２０６，２０８，２１
   ０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０）が試料
   取り扱い要素（２１４，２１６，２１８，２２０）と流
   体連絡して試料流路要素（２０２，２０４，２０６，２
   ０８，２１０，２１２）を定めている、前記カバー板
   （１２）と、（ｃ）第１試料処理区画（１４）に連絡
   し、外部の流体源から該試料処理区画（１４）を通して
   流体を通過させる、少なくとも１つの入口ポート（１
   ８）と少なくとも１つの出口ポート（２２）と、を含ん
   で成ることを特徴とする小型化全分析システム。
2. 【請求項２】（ａ）シリコン又は二酸化ケイ素以外の材
   料から成る基板（４）から形成され、各々が実質的に平
   坦な内表面（１１０，１１２）をもつ第１（１０６）及
   び第２（１０８）の構成要素半分を有する支持体（１０
   ４）と、（ｂ）第１支持体半分（１０４）の内表面（１
   １０）にレーザ切削された第１マイクロチャネル（１１
   ４）と、第２支持体半分（１０８）の内表面（１１２）
   にレーザ切削された第２マイクロチャネル（１１６）と
   であり、相互に相手方の鏡像を与えるよう配置された、
   第１及び第２マイクロチャネル（１１４，１１６）と、
   （ｃ）支持体半分（１０６，１０８）の内表面（１１
   ０，１１２）を互いに対向突合せでアライメントするこ
   とによって形成される第１試料処理区画（１４）であっ
   て、それによって、マイクロチャネル（１１４，１１
   ６）が前記第１試料処理区画（１４）を定め、かつ前記
   第１試料処理区画（１４）が試料取り扱い要素（２１
   ４，２１６，２１８，２２０）と流体連絡した試料流路
   要素（２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１
   ２）を定める試料操作領域（２０２，２０４，２０６，
   ２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８，２
   ２０）から成る、第１試料処理区画（１４）と、（ｄ）
   第１試料処理区画（１４）に連絡し、外部の流体源から
   該試料処理区画（１４）を通して流体を通過させる少な
   くとも１つの入口ポート（１２０）と少なくとも１つの
   出口ポート（１２４）と、を含んで成ることを特徴とす
   る小型化全分析システム（２００）。