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特許6557658隔離囲いを有するマイクロ流体デバイスおよびそれによる生物学的微小物体の試験方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6557658
(24)【登録日】2019年7月19日
(45)【発行日】2019年8月7日
(54)【発明の名称】隔離囲いを有するマイクロ流体デバイスおよびそれによる生物学的微小物体の試験方法
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20190729BHJP
B01J 19/00 20060101ALI20190729BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20190729BHJP
G01N 33/53 20060101ALI20190729BHJP
G01N 33/536 20060101ALI20190729BHJP
C12Q 1/02 20060101ALI20190729BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 A
B01J19/00 321
G01N37/00 101
G01N33/53 N
G01N33/536 D
G01N33/536 B
C12Q1/02
【請求項の数】37
【全頁数】53
(21)【出願番号】特願2016-525617(P2016-525617)
(86)(22)【出願日】2014年10月22日
(65)【公表番号】特表2016-536983(P2016-536983A)
(43)【公表日】2016年12月1日
(86)【国際出願番号】US2014061837
(87)【国際公開番号】WO2015061497
(87)【国際公開日】20150430
【審査請求日】2017年10月20日
(31)【優先権主張番号】61/996,969
(32)【優先日】2013年10月22日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/058,658
(32)【優先日】2014年10月1日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】14/520,568
(32)【優先日】2014年10月22日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】514304762
【氏名又は名称】バークレー ライツ，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ホッブズ，エリック ディー．
(72)【発明者】
【氏名】ホワイト，マーク ピー．
(72)【発明者】
【氏名】ネヴィル，ジェイ．タナー
(72)【発明者】
【氏名】マレオ，ダニエレ
(72)【発明者】
【氏名】ショート，スティーヴン ダブリュ．
【審査官】
柴原 直司
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／０２６１０２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特表２０１２−５２２５１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１２／０７２８２３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ１２Ｍ １／００−３／１０
Ｃ１２Ｑ １／００−３／００
Ｂ０１Ｊ １０／００−１２／０２
Ｂ０１Ｊ １４／００−１９／３２
Ｇ０１Ｎ ３３／４８−３３／９８
Ｇ０１Ｎ ３５／００−３７／００
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体を含むマイクロ流体デバイスであって、
支持構造と、前記支持構造上に配置されたマイクロ流体回路構造と、マイクロ流体回路を画定するカバーとを含み、
前記マイクロ流体回路が、
第１の流体媒体の流れを包含するように構成された流動領域と、
それを通して前記第１の媒体が前記流動領域中へ入力される１以上の入口と、
それを通して前記第１の媒体が除去される１以上の出口と、
マイクロ流体滞留囲いであって、
第２の流体媒体を収納するように構成された隔離領域を含む隔離構造、および
前記隔離領域を前記流動領域に流体的に接続する接続領域を含む、マイクロ流体滞留囲いと
を含む、前記マイクロ流体滞留囲い、
とを含み、
前記接続領域が、前記流動領域の少なくとも一部を含むマイクロ流体チャネルの中への近位開口と、前記隔離領域の中への遠位開口とを含み、前記近位開口から前記遠位開口への前記接続領域の長さＬｃｏｎは、前記接続領域の前記近位開口の幅Ｗｃｏｎの少なくとも１．０倍であり、
前記マイクロ流体回路が、拡散によって前記第２の媒体の成分を前記第１の媒体に混合、または、拡散によって前記第１の媒体の成分を前記第２の媒体に混合できるように構成され、
前記隔離領域が一つの開口を有し、当該マイクロ流体デバイスの流れがない領域である、
マイクロ流体デバイス。
支持構造と、前記支持構造上に配置されたマイクロ流体回路構造と、マイクロ流体回路を画定するカバーとを含み、
前記マイクロ流体回路が、
第１の流体媒体の流れを包含するように構成された流動領域と、
それを通して前記第１の媒体が前記流動領域中へ入力される１以上の入口と、
それを通して前記第１の媒体が除去される１以上の出口と、
マイクロ流体滞留囲いであって、
第２の流体媒体を収納するように構成された隔離領域を含む隔離構造、および
前記隔離領域を前記流動領域に流体的に接続する接続領域を含む、マイクロ流体滞留囲いと
を含む、前記マイクロ流体滞留囲い、
とを含み、
前記接続領域が、前記流動領域の少なくとも一部を含むマイクロ流体チャネルの中への近位開口と、前記隔離領域の中への遠位開口とを含み、前記近位開口から前記遠位開口への前記接続領域の長さＬｃｏｎは、前記接続領域の前記近位開口の幅Ｗｃｏｎの少なくとも１．０倍であり、
前記マイクロ流体回路が、拡散によって前記第２の媒体の成分を前記第１の媒体に混合、または、拡散によって前記第１の媒体の成分を前記第２の媒体に混合できるように構成され、
前記隔離領域が一つの開口を有し、当該マイクロ流体デバイスの流れがない領域である、
マイクロ流体デバイス。
【請求項2】
前記接続領域の前記近位開口における前記マイクロ流体チャネルの幅が、５０ミクロンから５００ミクロンの間である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記近位開口から前記遠位開口への前記接続領域の長さＬｃｏｎが、前記接続領域の前記近位開口の幅Ｗｃｏｎの少なくとも１．５倍である、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項4】
前記近位開口から前記遠位開口までの前記接続領域の長さＬｃｏｎが、前記接続領域の前記近位開口の幅Ｗｃｏｎの少なくとも２．０倍である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項5】
前記近位開口から前記遠位開口までの前記接続領域の長さＬｃｏｎ、および前記接続領域の前記近位開口の幅Ｗｃｏｎが、５．０μＬ／ｓｅｃ以下の流量で前記マイクロ流体チャネルを通して流れる前記第１の媒体の、前記滞留囲い中への侵入深さが、前記長さＬｃｏｎ未満となるように寸法決めされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項6】
前記接続領域の前記近位開口が、２０ミクロンから６０ミクロンの間の幅Ｗｃｏｎを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項7】
前記近位開口から前記遠位開口までの前記接続領域の長さＬｃｏｎが、６０ミクロンから５００ミクロンの間である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項8】
前記近位開口での前記マイクロ流体チャネルの高さＨｃｈが、２０から１００ミクロンである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項9】
前記マイクロ流体デバイスが、第１の電極、電極起動基板および第２の電極をさらに含み、前記第１の電極が、前記筐体の第１の壁の一部であり、前記電極起動基板および前記第２の電極が、前記筐体の第２の壁の一部である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項10】
前記電極起動基板が光起動である、請求項９に記載のデバイス。
【請求項11】
前記電極起動基板が：
ａ．光導電性材料、およびＤＥＰ電極を含む前記電極起動基板、または、
ｂ．半導体集積回路を形成する、複数のドープされた層、電気的絶縁層、および電気伝導層を含む半導体材料であって、前記基板の内壁の電極領域でＤＥＰ電極を提供する、前記半導体材料、
を含む、請求項９または１０に記載のデバイス。
ａ．光導電性材料、およびＤＥＰ電極を含む前記電極起動基板、または、
ｂ．半導体集積回路を形成する、複数のドープされた層、電気的絶縁層、および電気伝導層を含む半導体材料であって、前記基板の内壁の電極領域でＤＥＰ電極を提供する、前記半導体材料、
を含む、請求項９または１０に記載のデバイス。
【請求項12】
前記マイクロ流体デバイスの前記第１の壁がカバーであり、前記マイクロ流体デバイスの前記第２の壁が基部である、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項13】
前記マイクロ流体滞留囲いを画定する障壁が、前記マイクロ流体デバイスの基部の表面から前記表面に対向する前記マイクロ流体デバイスの上壁まで延伸する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項14】
前記接続領域の前記幅Ｗｃｏｎが、前記近位開口から前記遠位開口までの間で均一である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項15】
前記隔離領域の体積が、少なくとも１ｘ１０５立方ミクロンである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項16】
前記カバーが、前記マイクロ流体回路構造のマイクロ流体回路材料の一体部分であるか、または、前記支持構造が、前記マイクロ流体回路材料の一体部分である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項17】
前記近位開口が、前記流動領域における前記第１の媒体の前記流れの方向に垂直である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項18】
マイクロ流体デバイス内の生物学的細胞を分析する方法であって、
前記デバイスが、少なくとも１つのマクロ流体滞留囲いがそれに流体的に接続されているマイクロ流体チャネルを含み、
前記少なくとも１つの滞留囲いが、隔離領域と、前記隔離領域を請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの前記マイクロ流体チャネルに流体的に接続する接続領域と、を含む、流体隔離構造を含み、
当該方法が、
１つまたは２つ以上の生物学的細胞を、前記少なくとも１つの滞留囲いの前記隔離領域中に装入すること；
前記装入された生物学的細胞を、前記生物学的細胞が、対象とする分析物を生成することを可能にするのに十分な時間、培養すること；
前記少なくとも１つの滞留囲いの前記接続領域から前記マイクロ流体チャネルへの開口に隣接して、前記マイクロ流体チャネル内の場所に捕捉微小物体を配置することであって、前記捕捉微小物体が、前記対象とする分析物に特異的に結合することのできる、少なくとも１つのタイプの親和剤を含むこと；および
前記マイクロ流体チャネルの前記場所で、前記対象とする分析物への前記捕捉微小物体の結合を監視すること
を含む、方法。
前記デバイスが、少なくとも１つのマクロ流体滞留囲いがそれに流体的に接続されているマイクロ流体チャネルを含み、
前記少なくとも１つの滞留囲いが、隔離領域と、前記隔離領域を請求項１に記載のマイクロ流体デバイスの前記マイクロ流体チャネルに流体的に接続する接続領域と、を含む、流体隔離構造を含み、
当該方法が、
１つまたは２つ以上の生物学的細胞を、前記少なくとも１つの滞留囲いの前記隔離領域中に装入すること；
前記装入された生物学的細胞を、前記生物学的細胞が、対象とする分析物を生成することを可能にするのに十分な時間、培養すること；
前記少なくとも１つの滞留囲いの前記接続領域から前記マイクロ流体チャネルへの開口に隣接して、前記マイクロ流体チャネル内の場所に捕捉微小物体を配置することであって、前記捕捉微小物体が、前記対象とする分析物に特異的に結合することのできる、少なくとも１つのタイプの親和剤を含むこと；および
前記マイクロ流体チャネルの前記場所で、前記対象とする分析物への前記捕捉微小物体の結合を監視すること
を含む、方法。
【請求項19】
前記生物学的細胞を装入することが、
生物学的細胞の群を、前記マイクロ流体デバイスの前記マイクロ流体チャネル中に流すこと；および
前記群の１つまたは２つ以上の生物学的細胞を、前記少なくとも１つの滞留囲いのそれぞれの中に移動させること
を含む、請求項１８に記載の方法。
生物学的細胞の群を、前記マイクロ流体デバイスの前記マイクロ流体チャネル中に流すこと；および
前記群の１つまたは２つ以上の生物学的細胞を、前記少なくとも１つの滞留囲いのそれぞれの中に移動させること
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記少なくとも１つの滞留囲いに装入することの後に、前記マイクロ流体チャネル内に残留する生物学的細胞を洗い出すことをさらに含む、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項21】
前記生物学的細胞を装入することが、所定の基準に合致する、前記群からの前記生物学的細胞の個々のものを選択することをさらに含み、
選択することが、前記生物学的細胞が前記マイクロ流体チャネル内または前記少なくとも１つの滞留囲いの前記接続領域内または前記隔離領域内にある間に実行される、
請求項１９または２０に記載の方法。
選択することが、前記生物学的細胞が前記マイクロ流体チャネル内または前記少なくとも１つの滞留囲いの前記接続領域内または前記隔離領域内にある間に実行される、
請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項22】
前記捕捉微小物体を配置することが、
前記捕捉微小物体を前記マイクロ流体チャネル内に流すこと、および
前記捕捉微小物体が、前記少なくとも１つの滞留囲いの接続領域からの前記開口に隣接するように、前記流れを実質的に停止すること
を含む、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
前記捕捉微小物体を前記マイクロ流体チャネル内に流すこと、および
前記捕捉微小物体が、前記少なくとも１つの滞留囲いの接続領域からの前記開口に隣接するように、前記流れを実質的に停止すること
を含む、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記捕捉微小物体が標識を含む、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記捕捉微小物体を前記マイクロ流体チャネル内に配置することが、捕捉微小物体と標識剤の混合物を前記マイクロ流体チャネル中に配置することを含む、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記標識剤が蛍光標識を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記対象とする分析物が抗体である、請求項１８〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記少なくとも１つのタイプの親和剤が、前記抗体によって特異的に認識される抗原である、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記抗原が、タンパク質、炭水化物、脂肪、核酸、代謝物、抗体、またはそれらの組合せの１つである、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記少なくとも１つのタイプの親和剤が、Ｆｃ分子、抗体、Ｐｒｏｔａｉｎ Ａ、またはＰｒｏｔｅｉｎ Ｇである、請求項２６に記載の方法。
【請求項30】
前記マイクロ流体デバイスが複数の前記滞留囲いを含み、
前記滞留囲いのそれぞれが、隔離領域と、前記隔離領域を前記マイクロ流体チャネルに流体的に接続する接続領域と、を含む、流体隔離構造を含み、
前記捕捉微小物体を配置することが、前記複数の滞留囲いの前記接続領域から前記マイクロ流体チャネルへの開口に隣接する前記マイクロ流体チャネルを、前記捕捉微小物体、または捕捉微小物体と標識剤の混合物で、実質的に充填することを含む、
請求項１８〜２９のいずれか一項に記載の方法。
前記滞留囲いのそれぞれが、隔離領域と、前記隔離領域を前記マイクロ流体チャネルに流体的に接続する接続領域と、を含む、流体隔離構造を含み、
前記捕捉微小物体を配置することが、前記複数の滞留囲いの前記接続領域から前記マイクロ流体チャネルへの開口に隣接する前記マイクロ流体チャネルを、前記捕捉微小物体、または捕捉微小物体と標識剤の混合物で、実質的に充填することを含む、
請求項１８〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
前記少なくとも１つの滞留囲いの前記接続領域が、前記チャネル内を最大許容流量Ｖｍａｘで流れる媒体の侵入深さＤｐよりも大きい長さＬｃｏｎを有し、
前記チャネルのどの流れも、前記最大許容流量Ｖｍａｘ未満に保つことをさらに含む、
請求項１８〜３０のいずれか一項に記載の方法。
前記チャネルのどの流れも、前記最大許容流量Ｖｍａｘ未満に保つことをさらに含む、
請求項１８〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項32】
前記マイクロ流体デバイスが、請求項３または４に記載のマイクロ流体デバイスである、請求項１８〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項33】
前記１つまたは２つ以上の生物学的細胞を、前記少なくとも１つの滞留囲い中に装入することが、特定の生物学的細胞を捕捉および移動するために、前記マイクロ流体デバイスの誘電泳動（ＤＥＰ）構成を起動することを含む、請求項１８〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項34】
前記選択および／または前記移動が、前記生物学的細胞を選択および／または移動するための誘電泳動（ＤＥＰ）構成を起動することを含む、請求項１９または２１に記載の方法。
【請求項35】
前記ＤＥＰ構成を起動することが、光を使用して起動することを含む、請求項３３または３４に記載の方法。
【請求項36】
前記隔離領域の幅が、前記接続領域の前記幅Ｗｃｏｎと同じである、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項37】
前記隔離領域の幅が、前記接続領域の前記幅Ｗｃｏｎと同じである、請求項１４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関係出願の相互参照本出願は、変更された米国特許仮出願第１４／０６０３２１号の非暫定の（したがって、その利益および／または優先権を請求する）ものである。（前記出願番号第１４／０６０３２１号は、２０１３年１０月２２日付けで正規の特許出願として出願されたが、２０１４年１０月９日に認可された、２０１４年１０月７日提出の請願に応じて仮特許出願に変更された。）本出願は、米国特許仮出願番号６２／０５８６５８号（２０１４年１０月１日出願）の非暫定（したがって、その利益および／または優先権を請求する）ものでもある。
【背景技術】
【0002】
マイクロ流体力学の分野が進歩を続けるにつれて、マイクロ流体デバイスが、生体細胞などの微小物体を処理および操作するための、便利なプラットフォームとなっている。
【0003】
本発明のいくつかの態様は、マイクロ流体デバイス、およびマイクロ流体デバイスの操作方法の改善を目的としている。
【発明の概要】
【0004】
本発明のいくつかの態様においては、マイクロ流体デバイスは、流動領域と、マイクロ流体滞留囲い（microfluidic sequestration pen）とを備えることができる。流動領域は、第１の流体媒体の流れを包含するように構成することができる。マイクロ流体滞留囲いには、隔離構造と接続領域とを含めることができる。隔離構造は、第２の流体媒体を収納するように構成された隔離領域を備えることができる。接続領域は、隔離領域を流動領域に流体的に接続し、それによって、流動領域およびマイクロ流体滞留囲いは、実質的に流体媒体で充填されていながら、第２の媒体の成分は、第１の媒体中に拡散できるか、または第１の媒体の成分は第２の媒体中に拡散することができるとともに、流動領域から隔離領域中への第１の媒体の流れは実質的にない。
【0005】
本発明のいくつかの態様は、マイクロ流体デバイス内の生物学的微小物体を分析する方法を含み、マイクロ流体デバイスは、少なくとも１つのマイクロ流体滞留囲いがそれに流体的に接続されている、マイクロ流体チャネルを備えることができる。少なくとも１つの滞留囲いは、隔離領域と、隔離領域をチャネルに流体的に接続する接続領域とを含む、流体隔離構造を備えることができる。この方法には、１つまたは２つ以上の生物学的微小物体を、少なくとも１つの滞留囲い中に装入すること、および装入された生物学的微小物体を、生物学的微小物体が対象とする分析物を生成するのを可能にするのに十分な時間、培養することを含めることができる。この方法には、少なくとも１つの滞留囲いの接続領域からチャネルへの開口に隣接して、チャネル内に捕捉微小物体（capture micro-object）を配置すること、および対象とする分析物への捕捉微小物体の結合を監視することを含めることができる。捕捉微小物体には、対象とする分析物を特異的に結合することのできる、少なくとも１つのタイプの親和剤を含めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図3A】図３Ａは、本発明のいくつかの態様による、セレクタが誘電泳動（ＤＥＰ：dielectrophoresis）デバイスとして構成されている、（説明を容易にするために）障壁を除いた、図２Ａ〜２Ｃのマイクロ流体デバイスの部分側断面図である。
【図5】図５は、本発明のいくつかの態様による、チャネルから隔離領域までの接続領域の長さが、チャネル内を流れる媒体の侵入深さ（penetration depth）よりも大きい、滞留囲いの例を示す図である。
【0007】
【図20】本発明のいくつかの態様による、滞留囲いの隔離領域から拡散して出るとともに、図４Ａ〜４Ｃのマイクロ流体デバイス内のチャネルへの近位開口に隣接するアッセイ材料と反応する、対象とする分析物の成分の例を示す図である。
【0008】
【図25】図２５は、本発明のいくつかの態様による、局所化された反応を検出し、図４Ａ〜４Ｃに示されるデバイスようなマイクロ流体デバイス内の陽性の生物学的微小物体を収納する滞留囲いを識別する、例を示すプロセスの図である。
【図31】図３１Ａ〜Ｃは、マイクロチャネルと、マイクロチャネルの方に開口する複数の滞留囲いを含む、マイクロ流体デバイスを示す図である。各滞留囲いは、複数のマウススペノサイト（mouse spenocytes）を収納する。
【0009】
図３１Ａは、マイクロチャネルデバイスの部分の明視野画像である。図３１Ｂおよび３１Ｃは、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄフィルタを使用して得られた蛍光画像である。図３１Ｂにおいて、画像は、実施例１に記載された、抗原特異性アッセイの開始後、５分で得られた。図３１Ｃにおいては、画像は、実施例１に記載された、抗体特異性アッセイの開始後、２０分で得られた。図３１における白い矢印は、アッセイにおいて陽性信号を発生させた、滞留囲いを指している。例示的態様の詳細な説明
【0010】
本明細書は、本発明の例示的な態様と応用について記述する。しかしながら、本発明は、これらの例示的な態様および応用、または例示的な態様および応用が動作する、または本明細書において記述される仕方に限定されるものではない。さらに、図は、簡略された、または部分的な視界を示していることがあり、図中の要素の寸法は、分かりやすくするために、誇張されているか、またはそうではなく、比例していない場合がある。さらに、本明細書において「〜の上に（on）」、「〜に取り付けられた（attached to）」、または「〜に結合された（coupled to）」という用語が使用されるときには、１つの要素（例えば、材料、層、基板、その他）は、その１つの要素が、直接的に他の要素の上にあるか、それに取り付けられているか、またはそれに結合されているか、あるいは１つの要素と他の要素の間に１つまたは２つ以上の介入要素があるかどうかにかかわらず、別の要素の「上にある」か、それに「取り付けられている」か、またはそれに「結合されている」可能性がある。
【0011】
また、それが提示されている場合には、方向（例えば、ａｂｏｖｅ、ｂｅｌｏｗ、ｔｏｐ、ｂｏｔｔｏｍ、ｓｉｄｅ、ｕｐ、ｄｏｗｎ、ｕｎｄｅｒ、ｏｖｅｒ、ｕｐｐｅｒ、ｌｏｗｅｒ、水平（horizontal），垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、その他）は相対的であり、例としてのみ、および説明と考察の容易さのためであって、限定としてではなく提示されるものである。さらに、要素のリスト（例えば、要素ａ、ｂ、ｃ）を参照する場合には、そのような参照には、リストされた要素の任意の１つ自体、リストされた要素のすべてよりも少ないものの任意の組合せ、および／またはリストされた要素のすべてのものの組合せを含めることを意図している。
【0012】
本明細書において使用されるときには、「実質的に（substantially）」とは、意図する目的に対して十分に作用することを意味する。「いくつか（ones）」という用語は、２つ以上を意味する。
【0013】
本明細書において使用されるときには、「微小物体（micro-object）」という用語は、以下の内の１つまたは２つ以上を包含することができる：微粒子、マイクロビーズ（例えば、ポリスチレンビーズ、Ｌｕｍｉｎｅｘ（商標）ビーズ、その他）、磁性ビーズ、マイクロロッド（microrods）、マイクロワイヤ、量子ドット（quantum rods）、その他などの無生命微小物体（inanimate micro-object）；細胞（例えば、胚、卵子（oocytes）、精子、組織から解離した細胞、血液細胞、ハイブリドーマ（hydridomas）、培養細胞、細胞株からの細胞、癌細胞、感染細胞、形質移入細胞および／または形質転換細胞、レポータ細胞、その他）、リポソーム（例えば、膜調製物から合成または派生）、脂質ナノラフト（lipid nanorafts）、その他の生物学的微小物体；または無生物微小物体と、生物学的微小物体（例えば、細胞に取り付けられたマイクロビーズ、リポソーム被覆マイクロビーズ、リポソーム被覆磁性ビーズ、その他）の組合せ。脂質ナノラフトは、例えば、Ｒｔｃｈｅら、「Ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｉｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ Ｂｉｌａｙｅｒ Ｎａｎｏｄｉｓｃｓ」、Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｅｎｚｙｍｏｌ、４６２：２１１〜２３１（２００９）に記載されている。
【0014】
本明細書において使用されるときには、「細胞」は、生体細胞を意味し、それは植物細胞、動物細胞（例えば、哺乳類細胞）、バクテリア細胞、カビ細胞、その他であり得る。動物細胞は、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウマ、ヤギ、ヒツジ、ウシ、霊長類、その他からのものであり得る。流体媒体の「成分」とは、溶媒分子、イオン、小分子、抗生物質、ヌクレオチドおよびヌクレオシド、核酸、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、糖、炭水化物、脂質、脂肪酸、コレステロール、代謝物、その他を含む、媒体内に存在する任意の化学分子または生化学的分子である。
【0015】
本明細書において流体媒体を参照して使用されるときには、「拡散する」および「拡散」とは、濃度勾配を下る、流体媒体の成分の熱力学的移動を意味する。「媒体の流れ」という語句は、主として拡散以外の任意のメカニズムによる、流体媒体のバルク移動を意味する。例えば、媒体の流れは、２点間の圧力差による、１点から別の点への流体媒体の移動を伴う可能性がある。そのような流れは、連続的、パルス状、周期的、無作為、断続的、または反復的な液体の流れ、またはそれらの任意の組合せを含む可能性がある。１つの流体媒体が、別の流体媒体中に流れると、媒体の乱流および混合が生じる可能性がある。
【0016】
「実質的に流れがない」という語句は、流体媒体中への、またはその内部での材料の成分（例えば、対象とする分析物）の拡散速度よりも小さい流体媒体の流動速度を意味している。そのような材料の成分の拡散速度は、例えば、温度、成分の大きさ、および成分と流体媒体の間の相互作用の強さに依存する可能性がある。
【0017】
マイクロ流体デバイス内の異なる領域を参照して本明細書において使用されるときには、「流体的に接続される」という語句は、異なる領域が、流体媒体のような流体で実質的に充填されているときに、領域のそれぞれにおける流体が、流体の単体を形成するように接続されていることを意味する。このことは、異なる領域における流体（または流体媒体）が、組成において必ずしも同一であることを意味しない。むしろ、マイクロ流体デバイスの異なる、流体的に接続された領域における流体は、異なる構成物（例えば、タンパク質、炭水化物、イオン、またはその他の分子などの、溶質の異なる濃度）を有することが可能であり、これらの異なる構成物は、溶質がそれぞれの濃度勾配を下って移動するとき、および／または流体がデバイスを通過して流れるときに、流動的である。
【0018】
いくつかの態様においては、マイクロ流体デバイスには、「掃引（swept）」領域および「未掃引（unswept）」領域を含めることができる。流体接続が、掃引領域と未掃引領域の間で拡散を可能にするが、媒体の流れを実質的に可能にしないように構造化されている限り、未掃引領域は、掃引領域に流体的に接続されることができる。マイクロ流体デバイスは、このように、実質的に掃引領域と未掃引領域の間の拡散的な流体連通だけを可能にしながら、掃引領域内の媒体の流れから未掃引領域を実質的に隔離するように構造化することができる。
【0019】
特異的な生物学的物質を生成する、生物学的微小物体（例えば、生体細胞）の能力は、そのようなマイクロ流体デバイス内で検定することができる。例えば、対象とする分析物の生成のために検定しようとする生物学的微小物体を含むサンプル材料を、マイクロ流体デバイスの掃引領域中に装入することができる。生物学的微小物体のいくつかを、特定の特性について選択して、未掃引領域に配置することができる。次いで、残りのサンプル材料を掃引領域から流出させて、アッセイ材料を掃引領域に流入させることができる。選択された生物学的微小物体が未掃引領域内にあるので、選択された生物学的微小物体は、残りのサンプル材料の流出、またはアッセイ材料の流入によって実質的に影響を受けない。選択された生物学的微小物体は、対象とする分析物を生成することを可能にして、この分析物は未掃引領域から掃引領域中に拡散することが可能であり、掃引領域では、対象とする分析物は、アッセイ材料と反応して、局所化された検出可能な反応を生成することが可能であり、反応のそれぞれは、特定の未掃引領域と関係づけることができる。検出された反応と関連づけられた任意の未掃引領域を分析し、それがある場合には、未掃引領域内の生物学的微小物体のどれが、対象とする分析物の十分な生成元であるかを判定することができる。
【0020】
図１は、本発明のいくつかの態様による、マイクロ流体デバイスにおいて微小物体を試験するプロセス１００の例を示す。図２Ａ〜２Ｃは、プロセス１００をそれによって実行することのできるマイクロ流体デバイス２００の例を示し、図３Ａおよび３Ｂは、マイクロ流体デバイス２００の一部とすることのできる、誘電泳動（ＤＥＰ）デバイスの例を示す。図４Ａ〜４Ｃは、やはりプロセス１００をそれによって実行することのできる、マイクロ流体デバイス４００の別の例を示す。しかしながら、図２Ａ〜２Ｃのデバイス２００も、図４Ａ〜４Ｃのデバイス４００も、図１のプロセス１００を実行することに限定されない。プロセス１００も、デバイス２００または４００上で実行されるように限定はされない。
【0021】
図１に示すように、プロセス１００は、ステップ１０２において、マイクロ流体デバイス内の流路中に、微小物体の混合物を装入することができる。ステップ１０２で装入された混合物には、異なるタイプの微小物体、ならびにデブリスおよびその他の物体を含めることができる。ステップ１０４において、プロセス１００は、第１の特性用の流路内で微小物体を試験することが可能であり、ステップ１０６において、プロセス１００は、第１の特性に対して陽性の試験結果を生じない微小物体（例えば、陰性の試験結果を生じる微小物体）から、第１の特性に対して陽性の試験結果を生じる、微小物体を分離することが可能である。図示のように、プロセス１００は、ステップ１０２〜１０６を任意の回数だけ繰り返すことができる。例えば、ステップ１０２〜１０６をｋ回実行して、その後に、ｋ個の微小物体混合物をステップ１０２において装入して、ステップ１０４、１０６において、第１の特性に対してそのすべてが陽性の試験結果を生じる、微小物体の初期群に分類される。数字ｋは、１または２以上の任意の整数である。（以後、試験に対して陽性の試験結果を生じる生物学的微小物体は、「陽性」生物学的微小物体と呼ぶことがあり、その試験に対して陽性の試験結果を生じない生物学的微小物体は、「陰性」生物学的微小物体と呼ぶことがある）。
【0022】
次いで、プロセス１００は、ステップ１０８に進み、そこでプロセス１００は、微小物体の初期群に対して後続の試験を実行することができる。ステップ１０８において実行される後続の試験は、ステップ１０４において実行される第１の試験と異なるものとすることができる。例えば、後続の試験は、ステップ１０４において試験された第１の特性と異なる、後続の特性について試験することができる。別の例として、ステップ１０８において実行される後続の試験は、ステップ１０４と同じ特性（上述の第１の特性）について試験することができるが、後続の試験は、異なる感度、精度、精密さ、その他を有することができる。例えば、ステップ１０８において実行される後続の試験は、ステップ１０４において実行される第１の試験よりも、第１の特性に対して感受性を高くすることができる。にもかかわらず、ステップ１１０において、プロセス１００は、後続の試験に対して陰性の試験結果を生じる微小物体から、ステップ１０８において後続の試験に対して陽性の試験結果を生じる微小物体を分離することができる。
【0023】
ステップ１０４の第１の試験およびステップ１０８の後続の試験が、同一の特性について試験する場合には、ステップ１０８および１１０の後で、２つの異なる試験に応答して、その特性（上記のステップ１０４の考察において参照された、第１の特性）について陽性の試験結果を生じた微小物体は、ステップ１０２のｋ回の実行においてマイクロ流体デバイス中に装入された、微小物体のｋ個の混合物から、分離されている。図示のように、ステップ１０８および１１０は繰り返すことが可能であり、各繰返しにおいて、プロセス１００は、同一の特性に対して試験を行う、ステップ１０８において、異なる後続の試験を適用することができる。実際に、ステップ１０８および１１０は、ｎ回繰り返すことが可能であり、その後に、プロセス１００は、ステップ１０２においてマイクロ流体デバイス中に装入された微小物体のｋ個の混合物から、ステップ１０４および１０８において試験された第１の特性に対してｎ＋１回、陽性の試験結果を生じた、微小物体を分類した。この数ｎは、１または２以上の任意の整数とすることができる。
【0024】
注記のように、プロセス１００は、代替的に、ステップ１０４において試験された第１の特性と異なる後続の特性について、ステップ１０８において試験をすることができる。そのような態様において、第１の特性と後続の特性の両方を有する微小物体は、ステップ１０２においてマイクロ流体デバイス中に装入された微小物体のｋ個の混合物から分類されている。ステップ１０８および１１０が繰り返される場合には、各繰返しにおいて、プロセス１００は、ステップ１０８において、異なる後続の特性について試験を行うことができる。例えば、ステップ１０８の各実行において、プロセス１００は、第１の特性とは異なるだけでなく、先行するいずれかの、ステップ１０８および１１０の通過中に試験されたいずれの先行の後続の特性とも異なる、後続の特性に対して試験を行うことができる。ステップ１１０の各実行において、プロセス１００は、ステップ１０８において後続の特性に対して陽性の試験結果を生じる微小物体を分離することができる。
【0025】
注記のように、ステップ１０８および１１０は、ｎ回、繰り返すことができる。ステップ１０８およ１１０をｎ回、実行した後に、プロセス１００は、ステップ１０２においてマイクロ流体デバイス中に装入された微小物体のｋ個の混合物から、ステップ１０４および１０８において、ｎ＋１個の特性のすべてを試験された微小物体を分類している。数ｎは、１または２以上の整数とすることができる。
【0026】
プロセス１００の変形形態が考えられる。例えば、いくつかの態様においては、ステップ１０８の繰返しは、あるときには、ステップ１０４において試験されなかった、新規の特性、またはステップ１０８の任意の先の実行に対して試験を行うことが可能であり、その他のときには、ステップ１０４において試験された同一の特性、またはステップ１０８の先行の実行について試験を行うことが可能である。別の例として、ステップ１０６において、またはステップ１００の任意の繰返しにおいて、プロセス１００は、陽性の試験結果を生じた微小物体から、陰性の試験結果を生じた微小物体を分離することができる。さらに別の例において、プロセス１００は、ステップ１０６に進む前に、ステップ１０４を複数回繰り返すことができる。そのような例において、プロセス１００は、ステップ１０４の各繰返しにおいて、異なる特性に対して試験を行い、次いで、ステップ１０４の少なくとも１つの繰返しに対して陰性の試験結果を生じた微小物体から、ステップ１０４の各繰返しにおいて、陽性の試験結果を生じた微小物体を分離することができる。同様に、ステップ１０８は、ステップ１１０に進む前に、複数回、繰り返すことができる。
【0027】
次に、図２Ａ〜７Ｃついて、マイクロ流体デバイス２００および４００の例について考察する。微小物体が生体細胞などの生物学的微小物体を含む、デバイス２００および４００によるプロセス１００のオペレーションの例を、図８〜３０について次に記述する。図２Ａ〜Ｃは、プロセス１００をそれによって実行することのできる、マイクロ流体デバイス２００の例を示す。図示のように、マイクロ流体デバイス２００には、ハウジング２０２、セレクタ２２２、検出器２２４、流れコントローラ２２６、および制御モジュール２３０を含めることができる。
【0028】
図示のように、ハウジング２０２には、液体媒体２４４を保持するための、１つまたは２つ以上の流動領域２４０を含めることができる。図２Ｂは、流動領域２４０の内表面２４２を示し、この上で、媒体２４４を、一様（例えば、平坦）に機構なしで配置することができる。しかしながら、内表面２４２は、代替的に、非一様（例えば、非平坦）として、電気的端子（図示せず）などの機構を含めることもできる。
【0029】
ハウジング２０２には、そこを通って媒体を流動領域２４０中に入力することのできる、１つまたは２つ以上の入口２０８を含めることができる。入口２０８は、例えば、入力ポート、開口、バルブ、別のチャネル、流体コネクタ、その他とすることができる。ハウジング２０２には、そこを通って媒体２４４を除去することのできる、１つまたは２つ以上の出口２１０を含めることもできる。出口２１０は、例えば、出力ポート、開口、バルブ、チャネル、流体コネクタ、その他とすることができる。別の例として、出口２１０には、２０１３年４月４日付出願の米国特許出願番号第１３／８５６７８１号（代理人整理番号ＢＬ１−ＵＳ）に開示された出力メカニズムのいずれかのような、液滴出力メカニズムを含めることができる。ハウジング２０２の全部または一部を気体透過性として、気体が流動領域２４０に進入したり、そこから退出することを可能にすることができる。
【0030】
ハウジング２０２には、基部（例えば、基板）２０６上に配置されるマイクロ流体構造２０４を含めることもできる。マイクロ流体構造２０４は、気体透過性とすることのできる、ゴム、プラスチック、エラストマー、シリコーン（例えば、パターン化可能シリコーン）、ポリイミドメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、その他のような、可撓性材料とすることもできる。代替的に、マイクロ流体構造２０４は、剛性材料を含む、その他の材料とすることもできる。基部２０６には、１つまたは２つ以上の基板を含めることができる。単独構造として図示されているが、基部２０６には、複数の基板などの、複数の相互接続された構造を含めることができる。マイクロ流体構造１０４には、同様に、相互接続することのできる、複数の構造を含めることができる。例えば、マイクロ流体構造１０４には、さらに、構造内のその他の材料と同じ、または異なる材料で製作された、カバー（図示せず）を含めることができる。
【0031】
マイクロ流体構造２０４および基部２０６は、流動領域２４０を画定することができる。図２Ａ〜２Ｃには１つの流動領域２４０が示されているが、マイクロ流体構造２０４および基部２０６は、媒体２４４用の複数の流動領域を画定することができる。流動領域２４０には、チャネル（図２Ｃにおける２５２）およびチャンバを含めることができ、これらは、相互接続されてマイクロ流体回路を形成することができる。２つ以上の流動領域２４０を含む筐体に対して、各流動領域２４０は、流動領域２４０からの媒体１４４を、それぞれ入力および除去するために、１つまたは２つ以上の入口１０８および１つまたは２つ以上の出口１１０と関連づけることができる。
【0032】
図２Ｂおよび２Ｃに示すように、流動領域２４０には、媒体２４４用の１つまたは２つ以上のチャネル２５２を含めることができる。例えば、チャネル２５２は、全体的に、入口２０８から出口２１０までとすることができる。やはり図示のように、非流動スペース（または隔離領域）を画定する、保持囲い２５６を、流動領域２４０内に配置することができる。すなわち、少なくとも各保持囲い２５６の内部の一部分を、非流動スペースとすることが可能であり、この非流動スペースには、空の流動領域２４０が最初に媒体２４４で充填されているとき以外は、チャネル２５２からの媒体２４４は直接的に流入しない。
【0033】
例えば、各保持囲い２５６には、部分筐体を形成する、１つまたは２つ以上の障壁２５４を含め、その部分筐体の内部に非流動スペースを含めることができる。保持囲い２５６を画定する障壁２５４は、このように、流動領域２４０が媒体２４４で充填されている間に、媒体２４４が、チャネル２５２から保持囲い２５６のいずれかの保護された内部へ直接的に流入するのを防止することができる。例えば、囲い２５６の障壁２５４は、流動領域２４０が媒体２４４で充填されているときに、チャネル２５２から囲い２５６の非流動スペース中への媒体２４４のバルク流れを実質的に防止し、代わりに、チャネル２５２からの媒体が、囲い２５６内の非流動スペースにおける媒体と、実質的に拡散だけにより混合するこを可能にすることができる。したがって、保持囲い２５６内の非流動スペースとチャネル２５２の間の、栄養素と廃棄物の交換を、実質的に拡散だけによって発生させることができる。
【0034】
前述のことは、囲い２５６の中への開口はいずれも、チャネル２５２内の媒体２４４の流れに直接、面しないように、囲い２５６を配向させることによって達成することができる。例えば、媒体の流れが、図２Ｃにおいてチャネル２５２内の入口２０８から出口２１０（すなわち、左から右）である場合には、囲い２５６のそれぞれの開口が、図２Ｃにおいて、そのような流れ中に直接、入ることになる、左に面していないことから、囲い２５６のそれぞれは、チャネル２５２から囲い２５６の中への媒体２４４の直接流を実質的に妨げる。
【0035】
任意のパターンに配置された流動領域２４０内に、そのような保持囲い２５６を多数、設けることが可能であり、保持囲い２５６は、多数の異なる大きさおよび形状の任意のものとすることができる。図２Ｃにおいては、マイクロ流体構造２０４の側壁に対向して配置されるように図示されているが、囲い２５６の１または２つ以上（全部を含む）が、チャネル２５２内のマイクロ流体構造２０４の側壁から離れて配置されたスタンドアローン構造とすることができる。図２Ｃに示すように、保持囲い２５６の開口は、チャネル２５２に隣接して配置することが可能であり、このチャネル２５２は、２つ以上の囲い２５６の開口に隣接させることができる。１４個の囲い２５６に隣接する１つのチャネル２５２が示されているが、より多数のチャネル２５２を設けることが可能であり、また、任意特定のチャネル２５２に隣接して、より多数または少数の囲い２５６を設けることができる。
【0036】
囲い２５６の障壁２５４は、マイクロ流体構造２０４について上記で考察したタイプの材料の任意のものとすることができる。障壁２５４は、マイクロ流体構造２０４と同じ材料、または異なる材料とすることができる。障壁２５４は、図２Ｂに示すように、基部２０６の表面２４２から、流動領域２４０の全体を横切り、マイクロ流体構造２０４の上壁（表面２４２と反対側）へと延ばすことができる。代替的に、障壁２５４の１つまたは２つ以上を、部分的にだけ流動領域２４０を横切って延ばすこと、すなわち、マイクロ流体構造２０４の表面２４２または上壁まで、完全には延ばさないことが可能である。
【0037】
セレクタ２２２は、媒体２４４内の微小物体（図示せず）に対して、選択的に動電学的な力（electrokinetic force）を生成させるように構成することができる。例えば、セレクタ２２２は、流動領域２４０の内表面２４２の電極を選択的に起動させたり（オン状態にしたり）、動作停止させたり（オフ状態にしたり）するように構成することができる。電極は、媒体２４４内の微小物体（図示せず）を引き付けたり、はね返したりする、媒体２４４内の力を生成することが可能であり、したがって、セレクタ２２２は、媒体２４４内の１つまたは２つ以上の微小物体を選択して移動させることができる。電極は、例えば、誘電泳動（ＤＥＰ）電極とすることができる。
【0038】
例えば、セレクタ２２２には、１つまたは２つ以上の光学（例えば、レーザ）ピンセット装置（tweezers device）および／または１つまたは２つ以上の光電式ピンセット（ＯＥＴ）装置（例えば、（参照によりその全文が本明細書に組み込まれている）米国特許第７６１２３５５号）、または（やはり参照によりその全文が本明細書に組み込まれている）米国特許出願第１４／０５１００４号（代理人番号第ＢＬ９−ＵＳ）を含めることができる。さらに別の例として、セレクタ２２２には、微小物体の１つまたは２つ以上をその中に懸濁させることのできる、媒体２４４の液滴を移動させるための、１つまたは２つ以上のデバイス（図示せず）を含めることができる。そのようなデバイス（図示せず）には、（例えば、米国特許第６９５８１３２号に開示されているような）光電式ウェッティング（ＯＥＷ：optoelectronic wetting）デバイスを含めることができる。セレクタ２２２は、このように、いくつかの態様においてはＤＥＰデバイスとして特徴づけることができる。
【0039】
図３Ａおよび３Ｂは、セレクタ２２２がＤＥＰデバイス３００を備えている例を示す。図示のように、ＤＥＰデバイス３００には、第１の電極３０４、第２の電極３１０、電極起動基板３０８、電源３１２（例えば、交流（ＡＣ）電源）、および光源３２０を含めることができる。流動領域２４０内の媒体２４４、および電極起動基板３０８は、電極３０４、３１０を分離することができる。光源３２０からの光３２２の変更パターンによって、流動領域２４０の内表面２４２の領域３１４におけるＤＥＰ電極の変更パターンを選択的に起動または動作停止させることができる。（以下では、領域３１４を、「電極領域」と呼ぶ）。
【0040】
図３Ｂに示されている例において、内表面２４２上に誘導された光パターン３２２’は、図示された正方形パターンにおいてクロスハッチングされた電極領域３１４ａを照射している。他方の電極領域３１４は照射されておらず、以降では、「暗」電極領域３１４と呼ぶ。各暗電極領域３１４から第２の電極３１０までの電極起動基板３０８を横断する相対的電気インピーダンスは、第２の電極から、流動領域２４０における媒体２４４を横断して、暗電極領域３１４までの、相対的なインピーダンスよりも大きい。しかしながら、電極領域３１４ａを照射することによって、照射された電極領域３１４ａから第２の電極３１０までの電極起動基板３０８を横断する相対的なインピーダンスは、第１の電極３０４から流動領域２４０における媒体２４４を横断して、照射された電極領域３１４ａまでの相対的インピーダンス未満まで、低減される。
【0041】
電源３１２が起動されると、前述のことによって、照射された電極領域３１４ａと隣接する暗電極領域３１４の間の媒体２４４内に電場勾配が生成され、次いで、この電場勾配は、媒体２４４内の近くの微小物体（図示せず）を引き付けるか、またははね返す、局所ＤＥＰ力を生成する。媒体２４４内の微小物体を引き付けるか、はね返すＤＥＰ電極は、したがって、光源３２０（例えば、レーザ源またはその他の種類の光源）からマイクロ流体デバイス２００中に投射された光パターン３２２を変更することによって、流動領域２４０の内表面２４２における、多くの異なるそのような電極領域３１４において、選択的に起動、または動作停止させることができる。ＤＥＰ力が近くの微小物体を引き付けるか、またははね返すかは、電源３１２の周波数のようなパラメータ、媒体２４４および／または微小物体（図示せず）の誘電特性に依存する可能性がある。
【0042】
図３Ｂに示される、照射電極領域３１４ａの正方形パターン３２２’は、一例にすぎない。電極領域３１４の任意のパターンを、デバイス２００中に投射された光３２２のパターンによって照射することが可能であり、照射された電極領域３２２’のパターンは、光パターン３２２を変更することによって、繰り返し変更することが可能である。
【0043】
いくつかの態様において、電極起動基板３０８は、光導電性材料とすることができるとともに、内表面２４２を機構なしにすることができる。そのような態様においては、ＤＥＰ電極３１４は、光パターン３２２（図３Ａを参照）に応じて、流動領域２４０の内表面２４２上の任意の場所で、任意のパターンに生成することができる。電極領域３１４の数およびパターンは、したがって、一定ではなく、光パターン３２２に対応する。前述の米国特許第７６１２３５５号に例が示されており、その例において、前述の特許の図面に示された非ドープのアモルファスシリコン材料２４が、電極起動基板３０８を構成することのできる、光導電性材料の例となり得る。
【0044】
その他の態様において、電極起動基板３０８には、半導体分野で知られているような半導体集積回路を形成する、複数のドープされた層、電気的絶縁層、および電気伝導層を含む、半導体材料などの回路基板を含めることができる。そのような態様においては、電気回路要素は、流動領域２４０の内表面２４２における電極領域３１４と、光パターン３２２によって選択的に起動または動作停止することのできる、第２の電極３１０との間の電気接続を形成することができる。起動されていない場合には、各電気接続は、対応する電極領域２１４から第２の電極２１０までの相対的インピーダンスが、第１の電極から媒体１４４を介して対応する電極領域２１４までの相対インピーダンスよりも大きくなるように、高いインピーダンスを有することができる。しかしながら、光パターン２２２によって起動される場合には、各電気接続には、対応する電極領域２１４から第２の電極２１０までの相対インピーダンスが、第１の電極２０４から媒体１４４を介して対応する電極領域２１４までの相対インピーダンスよりも小さくなるように、低いインピーダンスを持たせることが可能であって、このことによって、上記で考察したように、対応する電極領域２１４におけるＤＥＰ電極が起動される。
【0045】
すなわち、媒体１４４において微小物体（図示せず）を引き付けるか、またははね返すＤＥＰ電極を、光パターン２２２によって、流動領域１４０の内表面１４２における、多くの異なる電極領域２１４において起動、または動作停止させることができる。そのような電極起動基板３０８の構成の非限定の例として、米国特許第７９５６３３９号の図２１および２２に示された、光トランジスタ式デバイス３００、および前述の米国特許出願第１４／０５１００４号における図面の全体を通して示された、デバイス２００、４００、５００、および６００が挙げられる。
【0046】
いくつかの態様においては、全体的に図３Ａに示すように、第１の電極３０４は、ハウジング２０２の第１の壁３０２（またはカバー）の一部とすることができるとともに、電極起動基板３０８および第２の電極３１０をハウジング２０２の第２の壁３０６（または基部）の一部とすることが可能である。図示のように、流動領域２４０は、第１の壁３０２と第２の壁３０６の間にすることができる。しかしながら、前述のことは例にすぎない。その他の態様においては、第１の電極３０４は、第２の壁３０６の一部とすることができるとともに、電極起動基板３０８および／または第２の電極３１０の一方または両方を、第１の壁３０２の一部とすることができる。別の例として、第１の電極３０４を、電極起動基板３０８および第２の電極３１０として、同じ壁３０２または３０６の一部とすることもできる。例えば、電極起動基板３０８には、第１の電極３０４および／または第２の電極３１０を含めることができる。さらに、光源３２０は、代替的に、ハウジング２０２の下方に設置することができる。
【0047】
図３Ａおよび３ＢのＤＥＰデバイス３００として構成されている場合には、セレクタ２２２は、光パターン３２２をデバイス２００中に投射して、流動領域２４０の内表面２４２の電極領域３１４における、１つまたは２つ以上のＤＥＰ電極を、微小物体を包囲して捕捉するパターンにして起動させることによって、流動領域２４０における媒体２４４内の微小物体（図示せず）を選択することができる。セレクタ２２２は、次いで、デバイス２００に対して光パターン３２２を移動させることによって、捕捉された微小物体を移動させることができる。代替的に、デバイス２００は、光パターン３２２に対して移動させることができる。
【0048】
保持囲い２５６を画定する障壁２５４を、図２Ｂおよび２Ｃに示して、上記で物理的障壁として考察したが、障壁２５４は、代替的に、光パターン３２２内の光によって起動される、ＤＥＰ力を含む仮想障壁とすることができる。
【0049】
図２Ａ〜２Ｃを再び参照すると、検出器２２４は、流動領域２４０における事象を検出するためのメカニズムとすることができる。例えば、検出器２２４には、媒体内の微小物体（図示せず）の１つまたは２つ以上の放射特性（例えば、蛍光またはルミネセンスによる）を検出可能な光検出器を含めることができる。そのような検出器２２４は、例えば、媒体２４４内の１つまたは２つ以上の微小物体（図示せず）が電磁放射線を放射していることを検出するように、および／またはその放射線の近似波長、輝度、強度、その他を検出するように、構成することができる。好適な光検出器の例としては、限定ではなく、光電子増倍管検出器およびアバランシェ光検出器が挙げられる。
【0050】
検出器２２４には、代替的または追加的に、媒体２４４内の微小物体（図示せず）を含む流動領域２４０のディジタル画像を取り込むための撮像デバイスを含めることができる。検出器２２４に含めることができる好適な撮像デバイスの例としては、電荷結合素子（ＣＣＤ）およびＣＭＯＳ撮像素子などのディジタルカメラまたは光センサが挙げられる。そのようなデバイスによって画像を取り込んで、（例えば、制御モジュール２３０および／または人のオペレータによって）解析することができる。
【0051】
流れコントローラ２２６は、流動領域２４０における媒体２４４の流れを制御するように構成することができる。例えば、流れコントローラ２２６は、流れの方向および／または速度を制御することができる。流れコントローラ２２６の非限定の例としては、１つまたは２つ以上のポンプまたは流体アクチュエータが挙げられる。いくつかの態様においては、流れコントローラ２２６には、例えば、流動領域２４０における媒体２４４の流れの速度を検知する１つまたは２つ以上のセンサ（図示せず）などの、追加の構成要素を含めることができる。
【0052】
制御モジュール２３０は、セレクタ２２２、検出器２２４、および／または流れコントローラ２２６から信号を受信して、それらを制御するように構成することができる。図示のように、制御モジュール２３０には、コントローラ２３２およびメモリ２３４を含めることができる。いくつかの態様においては、コントローラ２３２は、メモリ２３４内に非一時信号（non-transitory signal）として記憶された機械可読命令（例えば、ソフトウエア、ファームウェア、マイクロコード、その他）に従って動作するように構成される、ディジタル電子コントローラ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータまたはその他）とすることができる。代替的に、コントローラ２２６には、ハードワイヤディジタル回路および／もしくはアナログ回路、または機械可読命令に従って動作するディジタル電子コントローラと、ハードワイヤディジタル回路および／またはアナログ回路との組合せを含めることができる。コントローラ１３０は、本明細書において開示されるプロセス１００、４００の全部または任意の一部を実行するように構成することができる。
【0053】
いくつかの態様においては、囲い２５６は、（例えば、検出器２２４および／またはセレクタ２２２による）照射から遮蔽することができるか、または短い時間だけ、選択的にのみ照射することができる。生物学的微小物体５０２は、このようにして、さらなる照射から保護するか、または、生物学的微小物体５０２を囲い２５６の中に移動させた後に、生物学的微小物体５０２のさらなる照射を最小化することができる。
【0054】
図４Ａ〜４Ｃは、マイクロ流体デバイス４００の別の例を示す。図示のように、マイクロ流体デバイス４００は、複数の相互接続された流体回路要素を含む、マイクロ流体回路４３２を封入することができる。図４Ａ〜４Ｃに示す例において、マイクロ流体回路４３２は、滞留囲い４３６、４３８、４４０がそれに流体的に接続される、流動領域／チャネル４３４を含む。１つのチャネル４３４と３つの滞留囲い４３６、４３８、４４０が示されているが、２つ以上のチャネル４３４、および任意特定のチャネルに接続された、３つより多い、または少ない滞留囲い４３６、４３８、４４０を設けることができる。チャネル４３４および滞留囲い４３６、４３８、４４０は、流体回路要素の例である。マイクロ流体回路４３２には、流体チャンバ、貯留器、その他などの、追加または異なる流体回路要素を含めることもできる。
【0055】
各封滞留囲い４３６、４３８、４４０には、隔離領域４４４と、隔離領域４４４をチャネル４３４に流体的に接続する、接続領域４４２とを画定する、隔離構造４４６を含めることができる。接続領域４４２には、チャネル４３４への近位開口４５２と、隔離領域４４４への遠位開口４５４とを含めることができる。接続領域４４２は、チャネル４３４内を最大速度（Ｖｍａｘ）で流れる流体媒体（図示せず）の流れの最大侵入深さが、隔離領域４４４中に延びないように構成することができる。囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４内に配置された、微小物体（図示せず）またはその他の材料（図示せず）を、チャネル４３４内の媒体（図示せず）の流れから隔離して、実質的にそれに影響されないようにすることができる。すなわち、チャネル４３４を、掃引領域の例とするとともに、滞留囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域を、未掃引領域の例とすることができる。前述の内容のさらに詳細な考察に移る前に、マイクロ流体デバイス４００および関連する制御システム４７０の例についての簡単な説明を行う。
【0056】
マイクロ流体デバイス４００には、１つまたは２つ以上の流体媒体を収納することのできる、マイクロ流体回路４３２を囲う、筐体４０２を含めることができる。デバイス４００は、図４Ａ〜４Ｃに示す例において、異なる方法で、物理的に構築することができるが、筐体４０２は、支持構造４０４（例えば、基部）、マイクロ流体回路構造４１２、およびカバー４２２を含むものとして描かれている。支持構造４０４、マイクロ流体回路４１２、およびカバー４２２は、互いに取り付けることができる。例えば、マイクロ流体回路構造４１２を支持構造４０４上に配置すること、およびカバー４２２をマイクロ流体回路構造４１２の上に配置することが可能である。支持構造４０４とカバー４２２によって、マイクロ流体回路４１２は、マイクロ流体回路４３２を画定することができる。マイクロ流体回路４３２の内表面は、図において４０６で識別されている。
【0057】
図４Ａおよび４Ｂに示すように、支持構造４０４は、デバイス４００の底部に置き、カバー４２２はデバイス４００の頂部に置くことができる。代替的に、支持構造４０４およびカバー４２２は、その他の方位にすることができる。例えば、支持構造４０４は、デバイス４００の頂部に置き、カバー４２２をその底部に置くことができる。それにもかかわらず、筐体４０２に出入りする通路４２６をそれぞれ含む、１つまたは２つ以上のポート４２４を設けることができる。通路４２６の例としては、バルブ、ゲート、通過穴、またはその他が挙げられる。２つのポート４２４を示してあるが、デバイスは、１つだけ、または３つ以上を有してもよい。
【0058】
マイクロ流体回路構造４１２は、マイクロ流体回路４３２の回路要素、または筐体４０２内の回路を画定することができる。図４Ａ〜４Ｃに示す例においては、マイクロ流体回路構造４１２は、フレーム４１４およびマイクロ流体回路材料４１６を含む。支持構造４０４には、基板、または複数の相互接続された基板を含めることができる。例えば、支持構造４０４には、１つまたは２つ以上の相互接続された半導体基板、プリント回路板、その他を含めることができる。フレーム４１４は、マイクロ流体回路材料４１６を部分的または完全に囲うことができる。フレーム４１４は、例えば、マイクロ流体回路材料４１６を実質的に包囲する、比較的剛性のある構造とすることができる。例えば、フレーム４１４は、金属材料とすることができる。
【0059】
マイクロ流体回路材料４１６は、マイクロ流体回路要素およびマイクロ流体回路４３２の相互接続を画定するように、空隙、その他でパターン化することができる。マイクロ流体回路材料４１６には、気体透過性とすることのできる、ゴム、プラスチック、エラストマー、シリコーン（例えば、パターン化可能なシリコーン）、ＰＤＭＳ、その他のような、可撓性材料を挙げることができる。マイクロ流体回路材料４１６を構成することのできる材料のその他の例としては、成型ガラス、シリコンなどのエッチング可能材料、フォトレジスト（例えば、ＳＵ８）、その他が挙げられる。いくつかの態様においては、そのような材料、したがってマイクロ流体回路材料４１６は、剛性を有し、かつ／または実質的に気体に不透過性とすることができる。それにもかかわらず、マイクロ流体回路材料４１６は、支持構造４０４上であって、フレーム４１４の内側に配置することができる。
【0060】
カバー４２２は、フレーム４１４および／またはマイクロ流体回路材料４１６の一体部分とすることができる。代替的に、カバー４２２は、（図４Ａおよび４Ｂに示すように）構造的に別個の要素とすることができる。カバー４２２は、フレーム４１４および／またはマイクロ流体回路材料４１６と同じ、または異なる材料とすることができる。同様に、支持構造４０４は、図示のようにフレーム４１４またはマイクロ流体回路材料４１６と別個の構造とするか、またはフレーム４１４またはマイクロ流体回路材料４１６の一体部分とすることができる。同様に、フレーム４１４およびマイクロ流体回路材料４１６は、図４Ａ〜４Ｃに示すように、別々の構造とするか、または同じ構造の一体部分とすることができる。いくつかの態様においては、カバー４２２および／または支持構造４０４は、光に対して透過性とすることができる。
【0061】
図４Ａはまた、マイクロ流体デバイス４００と合わせて使用可能な、制御／監視システム４７０の例の簡略化されたブロック図を示す。図示のように、システム４７０には、制御モジュール４７２および制御／監視機器４８０を含めることができる。制御モジュール４７２は、デバイス４００を、直接的に、かつ／または制御／監視機器４８０を介して、制御し監視するように構成することができる。
【0062】
制御モジュール４７２には、ディジタルコントローラ４７４およびディジタルメモリ４７６を含めることができる。コントローラ４７４は、例えば、ディジタルプロセッサ、コンピュータなどとすることができるとともに、ディジタルメモリ４７６は、データおよび機械実行可能命令（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、マイクロコードなど）を、非一時データまたは信号として、記憶するための非一時ディジタルメモリとすることができる。コントローラ４７４は、メモリ４７６に記憶された、そのような機械実行可能な命令に従って動作するように構成することができる。すなわち、第２の制御モジュール４７２は、本明細書において考察した、任意のプロセス（例えば、図１のプロセス１００および／または図２５のプロセス２５００）の全部または一部、そのようなプロセスのステップ、機能、行為、その他を実行するように構成することができる。
【0063】
制御／監視機器４８０には、マイクロ流体デバイス４００、およびマイクロ流体デバイス４００で実行されるプロセスを制御または監視するための、いくつかの異なるタイプのデバイスの任意のものを含めることができる。例えば、機器４８０には、マイクロ流体デバイス４００に電力を供給するための電源（図示せず）；マイクロ流体デバイス４００へ流体媒体を供給するか、またはそこから媒体を除去するための流体媒体源（図示しないが、図２Ａの２２６のような流れコントローラを含めることができる）；マイクロ流体回路４３２内の微小物体（図示せず）の選択と移動を制御するための、原動モジュール（motive module）（図示しないが、図２Ａの２２２のようなセレクタを含めることができる）；マイクロ流体回路４３２の内側の（例えば、微小物体の）画像を取り込むための、撮像メカニズム（図示しないが、図２Ａの検出器２２４のようなものとすることができる）；反応を刺激するために、マイクロ流体回路４３２中にエネルギーを誘導するための刺激メカニズム（図示せず）；その他を含めることができる。
【0064】
注記のように、制御／監視機器４８０には、マイクロ流体回路４３２内の微小物体（図示せず）を選択して移動させるための、原動モジュールを含めることができる。多様な原動メカニズムを使用することができる。例えば、（例えば、図２Ａのセレクタ２２２のような）誘電泳動（ＤＥＰ）メカニズムを使用して、マイクロ流体回路内で微小物体（図示せず）を選択して移動させることができる。マイクロ流体デバイス４００の基部４０４および／またはカバー４２２には、マイクロ流体回路４３２内の流体媒体（図示せず）内の微小物体（図示せず）にＤＥＰ力を選択的に誘発させるためのＤＥＰ構成を含めて、個々の微小物体を選択、収集、および／または移動させることができる。制御／監視機器４８０には、そのようなＤＥＰ構成のための、１つまたは２つ以上の制御モジュールを含めることができる。
【0065】
支持構造４０４またはカバー４２２の、そのようなＤＥＰ構成の例は、光電式ピンセット（ＯＥＴ）構成である。支持構造４０４またはカバー４２２の好適なＯＥＴ構成、および関連する監視機器および制御機器の例を、以下に示す。それぞれの全文を参照により本明細書に組み入れてある、以下の米国特許文献：米国特許第７６１２３５５号；米国特許第７９５６３３９号；米国特許出願第２０１２／０３２５６６５号；米国特許出願第２０１４／０１２４３７０号；米国特許出願番号第１４／２６２１４０号（申請中）、および米国特許出願番号第１４／２６２２００号（申請中）に示されている。すなわち、微小物体（図示せず）は、ＤＥＰデバイスおよびＯＥＴのような技法を使用して、マイクロ流体回路４３２内部で、個別に選択、収集、および移動させることができる。
【0066】
上記のように、チャネル４３４および囲い４３６、４３８、４４０は、１種または２種以上の流体媒体（図示せず）を収納するように構成することができる。図４Ａ〜４Ｃに示した例においては、ポート４２４は、チャネル４３４に接続されて、流体媒体（図示せず）を、マイクロ流体回路４３２中に導入するか、またはそこから除去することを可能にする。マイクロ流体回路４３２が流体媒体（図示せず）を収納すると、流体媒体（図示せず）の流れを、チャネル４３４内に選択的に発生させるとともに、停止させることができる。例えば、図示のように、ポート４２４は、チャネル４３４の異なる場所（例えば、反対端）に配置することができるとともに、入口として機能している１つのポート４２４から、出口として機能している別のポート４２４への、媒体（図示せず）の流れを生成することができる。
【0067】
上記に考察したように、各滞留囲い４３６、４３８、４４０には、接続領域４４２および分離領域４４４を含めることができる。接続領域４４２には、チャネル４３４への近位開口４５２と、隔離領域４４４への遠位開口４５４とを含めることができる。チャネル４３４および各滞留囲い４３６、４３８、４４０は、チャネル４３４内を流れる媒体（図示せず）の流れの最大侵入深さが、接続領域４４２中には及ぶが、隔離領域４４４までは及ばないように、構成することができる。
【0068】
図５は、滞留囲い４３６の例の詳細図を示す。囲い４３８、４４０は同様に構成することができる。囲い４３６内の微小物体５２２の例も示されている。知られているように、囲い４３６の近位開口４５２を通過するマイクロ流体チャネル４３４内の流体媒体５０２の流れ５１２は、囲いに流入、および／またはそこから流出する媒体５０２の二次流れ５１４を生じさせる可能性がある。囲い４３６の隔離領域４４４における微小物体５２２を、二次流れ５１４から隔離するために、近位開口４５２から遠位開口４５４までの滞留囲い４３６の接続領域４４２の長さＬｃｏｎを、チャネル４３４内の流れ５１２の速度が最大（Ｖｍａｘ）であるときの、接続領域４４２中への二次流れ５１４の最大侵入深さＤｐよりも大きくすることができる。チャネル４３４内の流れ５１２が最大速度Ｖｍａｘを超えない限り、流れ５１２およびその結果として生じる二次流れ５１４を、チャネル４３４と接続領域４４２に限定して、隔離領域４４４の外に保つことが可能である。したがって、チャネル４３４内の流れ５１２は、微小物体５２２を隔離領域４４４から外に引き出すことがない。したがって、隔離領域４４４内の微小物体５２２は、チャネル４３２内の流れ５１２に関わらず、隔離領域４４４内に留まることになる。
【0069】
さらに、流れ５１２は、種々雑多な粒子（マイクロ粒子および／またはナノ粒子）をチャネル４３４から囲い４３６の隔離領域４４４に移動させることがなく、流れ５１２が、種々雑多な粒子を隔離領域４４４からチャネル４３４中に引き込むこともない。接続領域４４２の長さＬｃｏｎを最大侵入深さＤｐよりも大きくすることによって、チャネル４３４または別の囲い４３８、４４０からの種々雑多な粒子による、１つの囲い４３６の汚染を防止することができる。
【0070】
チャネル４３４および囲い４３６，４３８、４４０の接続領域４４２は、チャネル４３４内の媒体５０２の流れ５１２によって影響を受ける可能性があるために、チャネル４３４および接続領域４４２は、マイクロ流体回路４３２の掃引（または流動）領域と見なすことができる。一方、囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４は、未掃引（または非流動）領域とみなすことができる。例えば、チャネル４３４内の第１の媒体５０２（例えば、第１の媒体５０２内の成分（図示せず））は、実質的に、チャネル４３４から接続領域４４２を介して隔離領域４４４内の第２の媒体５０４中への拡散によってのみ、隔離領域４４４内の第２の媒体５０４（例えば、第２の媒体５０４内の成分（図示せず））と混合することができる。同様に、隔離領域４４４内の第２の媒体５０４（例えば、第２の媒体５０４内の成分（図示せず））は、実質的に、隔離領域４４４から接続領域４４２を介してチャネル４３４内の第１の媒体５０２中への拡散によってのみ、チャネル４３４内の第１の媒体５０４（例えば、第１の媒体５０２内の成分（図示せず））と混合することができる。第１の媒体５０２は、第２の媒体５０４と同じ媒体、または異なる媒体とすることができる。さらに、第１の媒体５０２および第２の媒体５０４は、同じ状態から開始して、次いで、（例えば、隔離領域４４４内の１つまたは２つ以上の生物学的微小物体による第２の媒体の調節を介して、またはチャネル４３４を通って流れる媒体を変更することによって）異なる状態にすることができる。
【0071】
チャネル４３４内の流れ５１２によって生じる二次流れ５１４の最大侵入深さＤｐは、いくつかのパラメータに依存する可能性がある。そのようなパラメータの例としては、チャネル４３４の形状（例えば、チャネルは、媒体を接続領域４４２中に誘導するか、媒体を接続領域４４２から離れる方向に向きを変える、または接続領域４４２を単に通過して流れさせる）；近位開口４５２におけるチャネル４３４の幅Ｗｃｈ（または横断面積）；近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎ（または横断面積）；チャネル４３４内の流れ５１２の最大速度Ｖｍａｘ；第１の媒体５２０および／または第２の媒体５０４の粘性；その他が挙げられる。
【0072】
いくつかの態様においては、チャネル４３４および滞留囲い４３６、４３８、４４０の寸法を、チャネル４３４内の流れ５１２に対して、以下のように向きを合わせることができる：チャネル幅Ｗｃｈ（またはチャネル４３４の横断面積）を、流れ５１２に実質的に垂直にすること、近位開口５５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎ（またはチャネル４３４の横断面積）を流れ５１２に対して実質的に平行にすること、接続領域の長さＬｃｏｎを流れ５１２に対して実質的に垂直にすることが可能である。前述のことは、例としてだけのものであり、チャネル４３４および滞留囲い４３６、４３８、４４０の寸法は、互いにその他の向きにすることができる。
【0073】
いくつかの態様においては、チャネル４３４の幅Ｗｃｈは、次の範囲のいずれかに含めることができる：５０〜１０００ミクロン、５０〜５００ミクロン、５０〜４００ミクロン、５０〜３００ミクロン、５０〜２５０ミクロン、５０〜２００ミクロン、５０〜１５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、７０〜５００ミクロン、７０〜４００ミクロン、７０〜３００ミクロン、７０〜２５０ミクロン、７０〜２００ミクロン、７０〜１５０ミクロン、９０〜４００ミクロン、９０〜３００ミクロン、９０〜２５０ミクロン、９０〜２００ミクロン、９０〜１５０ミクロン、１００〜３００ミクロン、１００〜２５０ミクロン、１００〜２００ミクロン、１００〜１５０ミクロン、１００〜１２０ミクロン。前述のことは例にすぎず、チャネル４３４の幅Ｗｃｈは、その他の範囲（例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲）とすることができる。
【0074】
いくつかの態様においては、近位開口１５２におけるチャネル１３４の高さＨｃｈは、以下の範囲のいずれかに含めることができる：２０〜１００ミクロン、２０〜９０ミクロン、２０〜８０ミクロン、２０〜７０ミクロン、２０〜６０ミクロン、２０〜５０ミクロン、３０〜１００ミクロン、３０〜９０ミクロン、３０〜８０ミクロン、３０〜７０ミクロン、３０〜６０ミクロン、３０〜５０ミクロン、４０〜１００ミクロン、４０〜９０ミクロン、４０〜８０ミクロン、４０〜７０ミクロン、４０〜６０ミクロン、または４０〜５０ミクロン。前述のことは例にすぎず、チャネル４３４の高さＨｃｈは、他の範囲（例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲）とすることができる。
【0075】
いくつかの態様においては、近位開口４５２におけるチャネル４３４の横断面積は、以下の範囲のいずれかに含めることができる：５００〜５０，０００平方ミクロン、５００〜４０，０００平方ミクロン、５００〜３０，０００平方ミクロン、５００〜２５，０００平方ミクロン、５００〜２０，０００平方ミクロン、５００〜１５，０００平方ミクロン、５００〜１０，０００平方ミクロン、５００〜７，５００平方ミクロン、５００〜５，０００平方ミクロン、１，０００〜２５，０００平方ミクロン、１，０００〜２０，０００平方ミクロン、１，０００〜１５，０００平方ミクロン、１，０００〜１０，０００平方ミクロン、１，０００〜７，５００平方ミクロン、１，０００〜５，０００平方ミクロン、２，０００〜２０，０００平方ミクロン、２，０００〜１５，０００平方ミクロン、２，０００〜１０，０００平方ミクロン、２，０００〜７，５００平方ミクロン、２，０００〜６，０００平方ミクロン、３，０００〜２０，０００平方ミクロン、３，０００〜１５，０００平方ミクロン、３，０００〜１０，０００平方ミクロン、３，０００〜７，５００平方ミクロン、または３，０００〜６，０００平方ミクロン。前述のことは例にすぎず、近位開口４５２におけるチャネル４３４の横断面積は、その他の範囲（例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲）とすることができる。
【0076】
いくつかの態様においては、接続領域の長さＬｃｏｎは、次のいずれかの範囲内とすることができる：１〜２００ミクロン、５〜１５０ミクロン、１０〜１００ミクロン、１５〜８０ミクロン、２０〜６０ミクロン、２０〜５００ミクロン、４０〜４００ミクロン、６０〜３００ミクロン、８０〜２００ミクロン、１００〜１５０ミクロン。前述のことは例にすぎず、接続地領域の長さＬｃｏｎは、前述の例と異なる範囲（例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲）とすることができる。
【0077】
いくつかの態様において、近位開口４５２における接触領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、以下のいずれかの範囲内とすることができる：２０〜５００ミクロン、２０〜４００ミクロン、２０〜３００ミクロン、２０〜２００ミクロン、２０〜１５０ミクロン、２０〜１００ミクロン、２０〜８０ミクロン、２０〜６０ミクロン、３０〜４００ミクロン、３０〜３００ミクロン、３０〜２００ミクロン、３０〜１５０ミクロン、３０〜１００ミクロン、３０〜８０ミクロン、３０〜６０ミクロン、４０〜３００ミクロン、４０〜２００ミクロン、４０〜１５０ミクロン、４０〜１００ミクロン、４０〜８０ミクロン、４０〜６０ミクロン、５０〜２５０ミクロン、５０〜２００ミクロン、５０〜１５０ミクロン、５０〜１００ミクロン、５０〜８０ミクロン、６０〜２００ミクロン、６０〜１５０ミクロン、６０〜１００ミクロン、６０〜８０ミクロン、７０〜１５０ミクロン、７０〜１００ミクロン、８０〜１００ミクロン。前述のことは例にすぎず、近位開口４５２における接触領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、前述の例と異なるもの（例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲）とすることができる。
【0078】
その他の態様においては、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、以下のいずれかの範囲内とすることができる：２〜３５ミクロン、２〜２５ミクロン、２〜２０ミクロン、２〜１５ミクロン、２〜１０ミクロン、２〜７ミクロン、２〜５ミクロン、２〜３ミクロン、３〜２５ミクロン、３〜２０ミクロン、３〜１５ミクロン、３〜１０ミクロン、３〜７ミクロン、３〜５ミクロン、３〜４ミクロン、４〜２０ミクロン、４〜１５ミクロン、４〜１０ミクロン、４〜７ミクロン、４〜５ミクロン、５〜１５ミクロン、５〜１０ミクロン、５〜７ミクロン、６〜１５ミクロン、６〜１０ミクロン、６〜７ミクロン、７〜１５ミクロン、７〜１０ミクロン、８〜１５ミクロン、８〜１０ミクロン。前述のことは例にすぎず、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、前述の例と異なるもの（例えば、上記にリストした端点のいずれかによって画定される範囲）とすることができる。
【0079】
いくつかの態様においては、接続領域４４２の長さＬｃｏｎと、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎの比は、次の比のいずれか以上である：０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０、またはそれを超える。前述のことは例にすぎず、接続領域４４２の長さＬｃｏｎと、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎの比は、前述の例と異なるものとすることができる。
【0080】
図５に示すように、接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、近位開口４５２から遠位開口４５４まで均一とすることができる。すなわち、遠位開口４５４における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎに対する上記で識別された範囲のいずれかに入れることができる。代替的に、遠位開口４５４における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎよりも大きく（例えば、図６に示すように）、または小さく（例えば、図７Ａ〜７Ｃに示すように）することができる。
【0081】
やはり図５に示すように、遠位開口４５４における隔離領域４４４の幅は、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎと実質的に同じにすることができる。すなわち、遠位開口４５４における隔離領域４４４の幅は、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎに対して上記で識別された範囲のいずれかに含めることができる。代替的に、遠位開口４５４における隔離領域４４４の幅は、近位開口４５２における接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎよりも大きく（例えば、図６に示すように）または小さく（図示せず）することができる。
【0082】
いくつかの態様においては、チャネル４３４における流れ５１２の最大速度Ｖｍａｘは、チャネルがその中に設置されているマイクロ流体デバイス内の構造的破損を生じさせることなく、チャネルが維持することのできる最大速度である。チャネルが維持することのできる最大速度は、マイクロ流体デバイスの構造的な完全性、およびチャネルの横断面積を含む、様々な因子に依存する。本発明の例示的マイクロ流体デバイス、約３０００〜４０００平方ミクロンの横断面積を有するチャネルにおける最大流速Ｖｍａｘは、約１０μＬ／ｓｅｃである。代替的に、チャネル４３４における流れ５１２の最大速度Ｖｍａｘは、隔離領域４４４が、チャネル４３４内の流れ５１２から隔離されないことを確実にするように設定することができる。特に、滞留囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２の近位開口４５２の幅Ｗｃｏｎに基づいて、Ｖｍａｘは、接続領域中への二次流れ５１４の侵入深さＤｐがＬｃｏｎ未満となることを確実にするように、設定することができる。例えば、約３０〜４０ミクロンの幅Ｗｃｏｎを有する近位開口４５２を備える接続領域を有する、滞留囲いに対して、Ｖｍａｘは、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、または１．５μＬ／ｓｅｃとすることができる。
【0083】
いくつかの態様においては、接続領域４４２の長さＬｃｏｎと、滞留囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４の対応する長さの和は、隔離領域４４４内の第２の媒体５０４の成分の、チャネル４３４内の第１の媒体５０２への、相対的に速い拡散のために、十分に短くすることができる。例えば、いくつかの態様においては、（１）接続領域４４２の長さＬｃｏｎと、（２）滞留囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４に位置する生物学的微小物体と、接続領域の遠位開口４５４の間の距離、の和は、次の範囲内とすることができる：４０ミクロン〜３００ミクロン、５０ミクロン〜５５０ミクロン、６０ミクロン〜５００ミクロン、７０ミクロン〜１８０ミクロン、８０ミクロン〜１６０ミクロン、９０ミクロン〜１４０ミクロン、１００ミクロン〜１２０ミクロン、または前述の端点の１つを含む任意の範囲。
【0084】
分子（例えば、抗体などの対象とする分析物）の拡散速度は、温度、媒体の粘性、および分子の拡散係数Ｄ０を含む、いくつかの因子に依存する。２０℃における水溶液中のＩｇＧ抗体に対するＤ０は、約４．４×１０−７ｃｍ２／ｓｅｃであるのに対して、生物学的微小物体培地の粘性は約９×１０−４ｍ２／ｓｅｃである。すなわち、例えば、２０℃における生物学的微小物体培地における抗体は、約０．５ミクロン／ｓｅｃの拡散速度を有する可能性がある。したがって、いくつかの態様においては、隔離領域４４４内に位置する生物学的微小物体からチャネル４３４中への拡散の時間は、約１０分以下（例えば、９、８、７、６、または５分以下）となり得る。拡散のための時間は、拡散速度に影響するパラメータを変更することによって操作することができる。例えば、媒体の温度を（例えば、３７℃などの生理学的温度まで）上昇させるか、または（例えば、１５℃、１０℃、または４℃まで）低下させて、それによって拡散速度を、それぞれ上昇または低下させることができる。
【0085】
図５に示す滞留囲い４３６の構成は例にすぎず、多くの変形形態が可能である。例えば、隔離領域４４４は、複数の微小物体５２２を収納するように寸法決めされた状態を示しているが、隔離領域４４４は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または同様の比較的小さい数の微小物体５２２を収納するように寸法決めすることもできる。したがって、隔離領域４４４の体積は、例えば、少なくとも３×１０３、６×１０３、９×１０３、１×１０４、２×１０４、４×１０４、８×１０４、１×１０５、２×１０５、４×１０５、８×１０５、１×１０６、または２×１０６立方ミクロン以上とすることができる。
【0086】
別の例として、滞留囲い４３６が、チャネル４３４から概して垂直に延びて、これによってチャネル４３４と概して９０°の角度を形成している状態が示されている。滞留囲い４３６は、代替的に、例えば、３０°から１５０°の間の任意の角度のような、その他の角度でチャネル４３４から延ばすことができる。さらに別の例として、接続領域４４２および隔離領域４４４を、実質的に長方形として図５に示してあるが、接続領域４４２および隔離領域４４４の一方または両方を他の形状にすることができる。そのような形状の例として、楕円形、三角形、円形、砂時計形（hourglass-shaped）、その他が挙げられる。
【0087】
さらに別の例として、接続領域４４２および隔離領域４４４を、実質的に均一な幅を有する状態で図５に示してある。すなわち、図において、接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎは、近位開口４５２から遠位開口４５４まで均一である状態が示してあり、隔離領域４４４の対応する幅が同様に均一であり、接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎと隔離領域４４４の対応する幅とが等しい状態で示してある。前述のいずれも、図５に示されるのと異なるものとすることができる。例えば、接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎを、近位開口４５２から遠位開口４５４まで（例えば、台形または砂時計状に）変化させること；隔離領域４４４の幅を、（例えば三角形またはフラスコ状に）変化させること；および接続領域４４２の幅Ｗｃｏｎを、隔離領域４４４の対応する幅と異なるものとすることが可能である。
【0088】
図６は、前述の変形形態のいくつかの例を示す滞留囲いの例を示している。図６に示す囲いは、本明細書における図または考察のいずれかにおける囲い４３６、４３８、４４０のいずれをも置換することができる。図６の滞留囲いには、接続領域６４２、および隔離領域６４４を含む隔離構造６４６を含めることができる。接続領域６４２には、チャネル４３４への近位開口６５２、および隔離領域６４４への遠位開口６５４を含めることができる。図６に示す例において、接続領域６４２は、その幅Ｗｃｏｎが、近位開口６５２から遠位開口６５４まで増大するように、拡張する。しかしながら、形状以外は、接続領域６４２、隔離構造６４６、および隔離領域６４４は、上記で考察したような、図５の接続領域４４２、隔離構造４４６、および隔離領域４４４と概して同様にすることができる。
【0089】
例えば、図６のチャネル４３４および滞留囲いは、二次流れ５１４の最大侵入深さＤｐが、接続領域６４２中に延びるが、隔離領域６４４中には延びないように構成することができる。したがって、図５について全体的に上記で考察したように、接続領域６４２の長さＬｃｏｎを、最大侵入深さＤｐよりも大きくすることができる。また上記で考察したように、隔離領域６４４内の微小物体５２２は、チャネル４３４内の流れ５１２の速度が最大流速Ｖｍａｘを超えない限りは、隔離領域６４４内に留まることになる。すなわち、チャネル４３４および接続領域６４２は、掃引（または流動）領域の例であり、隔離領域６４４は、未掃引（または非流動）領域の例である。
【0090】
図７Ａ〜７Ｃは、図４Ａ〜４Ｃのマイクロ流体回路４３２およびチャネル４３４の変形形態の例に加えて、滞留囲い４３６，４３８、４４０の変形形態の追加の例を示す。図７Ａ〜７Ｃに示す滞留囲い７３６は、本明細書における図または考察のいずれにおいても、囲い４３６，４３８、４４０の任意のものを置換することができる。同様に、マイクロ流体デバイス７００は、本明細書における図または考察のいずれにおいても、マイクロ流体デバイス４００を置換することができる。
【0091】
図７Ａ〜７Ｃのマイクロ流体デバイス７００には、支持構造（見えないが、図４Ａ〜４Ｃの４０４に類似）、マイクロ流体回路構造７１２、およびカバー（見えないが４２２に類似）を含めることができる。マイクロ流体回路構造７１２には、図４Ａ〜４Ｃのフレーム４１４およびマイクロ流体回路材料４１６と同じであるか、または概して類似する、フレーム７１４およびマイクロ流体回路材料７１６を含めることができる。図７Ａに示すように、マイクロ流体回路材料７１６によって画定されるマイクロ流体回路７３２には、複数の滞留囲い７３６がそれに流体的に接続されている、複数のチャネル７３４（２つが示されているが、それより多くすることも可能）を含めることができる。
【0092】
各滞留囲い７３６には、隔離構造７４６、隔離構造７４６内部の隔離領域７４４、および接続領域７４２を含めることができる。チャネル７３４における近位開口７７２から、隔離構造７３６における遠位開口７７４まで、接続領域７４２は、チャネル７３４を隔離領域７４４に流体的に接続することができる。全般的に、図５の上記の考察に応じて、チャネル７３４内の第１の流体媒体７０２の流れ７８２は、チャネル７３４から、チャネル７３４に接続された囲い７３６の接続領域７４２の中へ、および／またはその外への第１の媒体７０２の二次流れ７８４を生成することができる。
【0093】
図７Ｂに示すように、接続領域７４２には、チャネル７３４への近位開口７７２と、隔離構造７４６への遠位開口７７４との間の部位を含めることができる。接続領域７４２の長さＬｃｏｎは、二次流れ７８４の最大侵入深さＤｐよりも大きくすることが可能であり、この場合には、二次流れ７８４は、（図７Ａに示すように）隔離領域７４４に向かって再誘導されることなく、接続領域７４２中に延びることになる。代替的に、図７Ｃに示すように、接続領域７４２は、最大侵入深さＤｐよりも小さい長さＬｃｏｎを有することができ、この場合には、二次流れ７８４は、接続領域７４２を通過して延びることになり、隔離領域７４４に向かって再誘導される可能性がある。この後者の状況においては、接続領域の長さＬｃ１とＬｃ２の和を、最大侵入深さＤｐよりも大きくすることができる。このようにして、二次流れ７８４は、隔離領域７４４中には延びることはない。接続領域７４２の長さＬｃｏｎが侵入深さＤｐよりも大きいか、または接続領域７４２の長さＬｃ１およびＬｃ２の和が侵入深さＤｐよりも大きいかにかかわらず、最大速度Ｖｍａｘを超えない、第１の媒体の流れ７８２は、侵入深さＤｐを有する二次流れを生成し、囲い７３６の隔離領域７４４内の微小物体（図示しないが、図５における５２２に類似）は、チャネル７３４内の第１の媒体７０２の流れ７８２によって隔離領域７４４から外に引き出されることはない。
【0094】
チャネル７３４内の流れ７８２も、種々雑多な材料（図示せず）を、チャネル７３４から囲い７３６の隔離領域７４４中へ、または隔離領域７４４からチャネル７３４中に引き込むことがない。拡散は、チャネル７３４における第１の媒体７０２内の成分が、それによってチャネル７３４から、囲い７３６の隔離領域７４４における第２の媒体７０４中に移動することのできる、唯一のメカニズムである。同様に、拡散は、囲い７３６の隔離領域７４４における第２の媒体内の成分が、それによって隔離領域７４４からチャネル７３４における第１の媒体７０２へと移動することのできる、唯一のメカニズムである。第１の媒体７０２は、第２の媒体７０４と同じ媒体とするか、または第１の媒体７０２は、第２の媒体７０４と異なる媒体とすることができる。代替的に、第１の媒体７０２および第２の媒体７０４は、同じ状態で開始して、次いで（例えば、隔離領域７４４内の１つまたは２つ以上の生物学的微小物体による第２の媒体の調節を介して、またはチャネル７３４を通って流れる媒体を変更することによって）異なる状態にすることができる。
【0095】
図７Ｂに示すように、チャネル７３４内の流れ７８２（図７Ａを参照）の方向に垂直なチャネル７３４の幅Ｗｃｈは、近位開口７７２の幅Ｗｃｏｎ１に対して実質的に垂直にすること、したがって遠位開口７７４の幅Ｗｃｏｎ２に対して実質的に平行にすることができる。しかしながら、近位開口７７２の幅Ｗｃｏｎ１および遠位開口７７４の幅Ｗｃｏｎ２は、必ずしも実質的に互いに垂直である必要はない。例えば、近位開口７７２の幅Ｗｃｏｎ１が向いている軸（図示せず）と、遠位開口７７４の幅Ｗｃｏｎ２が向いている別の軸の間の角度を、垂直以外、すなわち９０°以外とすることができる。代替的な角度の例としては、以下のいずかの範囲内の角度が挙げられる：３０°から９０°の間、４５°と９０°の間、６０°と９０°の間、その他。
【0096】
チャネルと、１つまたは２つ以上の滞留囲いを有するマイクロ流体デバイスについての前述の考察に関して、流体媒体（例えば、第１の媒体および／または第２の媒体）は、生物学的微小物体を実質的に検定可能な状態に維持することのできる任意の流体とすることができる。検定可能な状態は、生物学的微小物体と実行されている検定とに依存することになる。例えば、生物学的微小物体が、対象とするタンパク質の分泌について検定されている生物学的微小物体である場合には、生物学的微小物体は、それが生存可能であるとともに、タンパク質を発現して分泌することができれば、実質的に検定可能である。
【0097】
図８〜３０は、図２Ａ〜２Ｃのマイクロ流体デバイス２００または図４Ａ〜４Ｃのマイクロ流体デバイス４００において、生物学的微小物体（例えば、生体細胞）を試験する、図１のプロセス１００の例を示す。しかしながら、プロセス１００は、生物学的微小物体を分類すること、またはマイクロ流体デバイス２００、４００上で動作することに限定はされない。また、マイクロ流体デバイス２００、４００は、プロセス１００を実行することに限定されない。さらに、プロセス１００のステップの観点は、デバイス２００と関係するが、デバイス４００とは関係せずに考察してもよく、またはその逆も成り立つのに対して、そのような観点は、他方のデバイスにおいて、または任意その他の類似のマイクロ流体デバイスにおいて適用することができる。
【0098】
ステップ１０２において、プロセス１００は、生物学的微小物体をマイクロ流体デバイス中に装入することができる。図８は、生物学的微小物体８０２（例えば、生体細胞）がマイクロ流体デバイス２００の流動領域２４０（例えば、チャネル２５２）中に装入される、例を示す。図９は、生物学的微小物体９０４を含む、サンプル材料９０２が、マイクロ流体デバイス４００のチャネル４３４中に流入される、例を示す。
【0099】
（図１０、１１、１３、１４、１７、１８、２６、および２７のように、デバイス２００の流動領域２４０中への部分、上面断面図を示す）図８に示すように、生物学的微小物体８０２の混合物を、マイクロ流体デバイス２００のチャネル２５２中に装入することができる。例えば、生物学的微小物体８０２は、入口２０８（図２Ａ〜２Ｃを参照）を介してデバイス２００中に投入することが可能であり、生物学的微小物体８０２は、チャネル２５２内の媒体２４４の流れ８０４とともに移動することができる。流れ８０４は、対流とすることができる。生物学的微小物体８０２がチャネル内で、囲い２５６と隣接すると、ステップ１０４および１０６を実行するのに十分な時間、囲い２５６に隣接する流動チャネル２５２内に生物学的微小物体８０２を維持するために、流れ８０４を停止させるか、または減速させることができる。チャネル２５２内に装入された生物学的微小物体８０２の混合物には、異なるタイプの生物学的微小物体、およびデブリス、タンパク質、汚染物、粒子、その他などの、その他の成分を含めることができる。
【0100】
図９は、生物学的微小物体９０４を含む、サンプル材料９０２が、マイクロ流体デバイス４００のチャネル４３４中に流される例を示す。生物学的微小物体９０４に加えて、サンプル材料９０２には、その他の微小物体（図示せず）または物質（図示せず）を含めることができる。いくつかの態様においては、チャネル４３４は、本明細書において開示される横断面積、例えば、約３０００から６０００平方ミクロン、または約２５００から４０００平方ミクロンを有することができる。サンプル材料９０２は、本明細書において開示された率、例えば、０．０５から０．２５μＬ／ｓｅｃ（例えば、約０．１から０．２μＬ／ｓｅｃまたは約０．１４から０．１５μＬ／ｓｅｃ）でチャネル４３４に流入させることができる。いくつかの態様においては、図４Ａの制御モジュールは、制御／監視機器４８０に、サンプル材料９０２を含有する第１の流体媒体（図示せず）を、ポート４２４を介してチャネル４３４中に流させることができる。サンプル材料９０２がチャネル４３４に入ると、チャネル４３４内の媒体（図示せず）の流れは、減速されて、実質的に停止させられる。チャネル４３４内での媒体（図示せず）の流れを開始および停止させることには、ポート４２４の通路４２６を含む、弁（図示せず）を開閉することを含めることができる。
【0101】
生物学的微小物体８０２、９０４は、特定の分析物または対象とする分析物の生成について、検定しようとする、任意の生物学的微小物体８０２、９０４とすることができる。生物学的微小物体８０２、９０４の例としては、哺乳類の生物学的微小物体、ヒトの生物学的微小物体、免疫生物学的微小物体（例えば、Ｔ生物学的微小物体、Ｂ生物学的微小物体、マクロファージなど）、Ｂ生物学的微小物体ハイドロドーマ（hydrodomas）、幹生物学的微小物体（例えば、骨髄由来幹生物学的微小物体、脂肪由来幹生物学的微小物体、など）、形質転換生物学的微小物体株（例えば、形質転換ＣＨＯ生物学的微小物体、ＨｅＬａ生物学的微小物体、ＨＥＫ生物学的微小物体、など）、昆虫生物学的微小物体（例えば、Ｓｆ９、Ｓｆ２１、ＨｉｇｈＦｉｖｅなど）、原生（protozoan）生物学的微小物体（例えば、原生動物リーシュマニア（Leishmania tarentolae）、酵母生物学的微小物体（例えば、Ｓ．サッカロミセス（S. saccharomyces）、ピキア・パストリス（P. pastoris）など）、細菌生物学的微小物体（例えば、大腸菌、枯草菌（B. subtilis）、昆虫病原菌（B. thuringiensis）など）、前記の任意の組合せ、その他が挙げられる。生物学的微小物体９０４の例としては、哺乳類の胚（例えば、ヒト、霊長類、クマ科、イヌ科、ネコ科、ウシ科、ヒツジ属、ヤギ属、ウマ属、ブタなど）、その他も挙げられる。対象とする分析物の例としては、タンパク質、炭水化物、脂肪、核酸、代謝物、その他が挙げられる。対象とする分析物の他の例としては、ＩｇＧ（例えば、ＩｇＧ１、ＩｇＧ２、ＩｇＧ３またはＩｇＧ４サブクラス）、ＩｇＭ、ＩｇＡ、ＩｇＤ、またはＩｇＥクラス抗体などの、抗体を含む材料が挙げられる。
【0102】
ステップ１０４において、プロセス１００は、ステップ１０２においてマイクロ流体デバイス中に装入された生物学的微小物体に対して第１の試験を実行することができる。ステップ１０４には、第１の試験に従って生物学的微小物体のいくつかを選択することを含めることができる。代替的に、ステップ１０４には、第１の試験を実行することなく、生物学的微小物体の１つを選択することを含めることができる。図１０は、マイクロ流体デバイス２００のチャネル２５２内の生物学的微小物体８０２に対して実行される第１の試験の例を示し、図１１は、第１の試験に従って生物学的微小物体８０２を選択する例を示す。（選択された生物学的微小物体には、図１１およびその後において１００２のラベルを付ける。）図１２は、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が、マイクロ流体デバイス４００のチャネル４３４内の微小物体９０４の中から選択される例を示す。
【0103】
第１の試験には、任意の数の可能な試験を含めることができる。例えば、第１の試験は、マイクロ流体デバイス２００または４００のいずれにおいて実行されようとも、生物学的微小物体８０２または生物学的微小物体９０４の第１の特性について試験することができる。ステップ１０４において実行される第１の試験は、任意所望の特性について試験を行う、任意の試験とすることができる。例えば、所望の特性は、生物学的微小物体８０２または生物学的微小物体９０４の、大きさ、形状、および／または形態に関係づけることができる。第１の試験には、生物学的微小物体８０２または生物学的微小物体９０４の画像を取り込むこと、およびその画像を分析して、生物学的微小物体８０２または生物学的微小物体９０４のいずれが所望の特性を有するかを判定することを含めることができる。
【0104】
別の例として、ステップ１０４において実行される第１の試験は、生物学的微小物体８０２または生物学的微小物体９０４のどちらが、第１の特性を指示する特定の検出可能な状態を表わすかを判定することができる。例えば、第１の特性は、１つまたは２つ以上の細胞表面マーカーの発現として、ステップ１０４において実行される第１の試験が、生物学的微小物体８０２、９０４上のそのような細胞表面マーカーの有無を検出することもできる。適当な細胞表面マーカー、または細胞表面マーカーの組合せについて試験することによって、ステップ１０４において、特定の細胞タイプを、識別して選択することができる。そのような特定の細胞タイプの例としては、健常細胞、癌細胞、感染細胞（例えば、ウィルスまたは寄生虫に感染）、免疫細胞（例えば、Ｂ細胞、Ｔ細胞、マクロファージ）、幹細胞、その他を挙げることができる。
【0105】
図１０に示す例において、マイクロ流体デバイス２００における生物学的微小物体８０２の検出可能な状態は、エネルギー１００６の放射であり、これは、例えば、電磁放射とすることができる。生物学的微小物体８０２は、（マイクロ流体デバイス２００中、またはチャネル２５２内に装入される前に、）第１の特性を有する生物学的微小物体８０２にエネルギー１００６を放射させる、アッセイ材料（図示せず）で前処理することができる。
【0106】
ステップ１０４において試験される第１の特性の例としては、限定することなく、生物学的微小物体８０２の生物学的状態（例えば、細胞タイプ）または特定の生物学的活動を挙げることができる。例えば、第１の特性は、大きさ、形状、色、テキスチャ、表面形態、識別可能な小成分（sub-component）、その他の特徴的なマークなどの、観測可能な物理的特性とすることができる。代替的に、第１の特性は、透過率、電導率、静電容量、環境の変化への応答、または対象とする特定の生物学的物質の生成（例えば、発現、分泌、その他）などの、検定可能な特性とすることができる。対象とする特定の生物学的物質は、細胞表面マーカー（例えば、膜結合タンパク質、糖タンパク質、その他）とすることができる。対象とする特定の生物学的物質の別の例は、対象とする抗原と特異的に結合する、抗体（例えば、ＩｇＧ型抗体）などの、治療用タンパク質である。すなわち、選択された生物学的微小物体１００２は、細胞表面マーカーなどの特定の生物学的物質を生成する（例えば、発現させる）ことについて陽性の試験結果を示す、生物学的微小物体８０２の１つまたは２つ以上とすることができるとともに、非選択の生物学的微小物体１００４は、前述のことについて陽性の試験結果を示さない、生物学的微小物体８０２とすることができる。生物学的微小物体８０２をそれで前処理することのできる、好適なアッセイ材料としては、対象とする特定の生物学的物質に結合するとともに、エネルギー１２０６を放射する標識を含む、試薬が挙げられる。
【0107】
図１１に示すように、生物学的微小物体１００２は、光トラップ１１０２を用いて微小物体１００２を捕捉することによって選択することができる。光トラップ１１０２は、図３Ａおよび３Ｂについて上記で全体的に考察したように、チャネル２５２に入る光の変更パターンを誘導することによって、マイクロ流体デバイス２００のチャネル２５２内で、発生、移動、およびオフにさせることができる。非選択の生物学的微小物体は、図１１において１００４のラベルを付けてある。図１１に示す例においては、光トラップ１１０２は、非選択の生物学的微小物体１００４に対しては生成されない。
【0108】
図１２は、ステップ１０４において、マイクロ流体デバイス４００のチャネル４３４内で、生物学的微小物体９０４の中から、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を選択することを示す。この選択は、ステップ１０４において実行される第１の試験の結果に応答させることができる。代替的に、微小物体１２０２、１２０４、１２０６の選択は、ランダム選択とすること、すなわち第１の試験を実行することなく行うことが可能である。第１の試験に基づく場合には、ステップ１０４に、例えば、上述のように、１つまたは２つ以上の観察可能な物理的特性または検定可能な特性について、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を選択することを含めることができる。例えば、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を、生物学的微小物体タイプ固有特性および／または生物学的微小物体生存率または健康に関連する特性などの、ある数の可能な検出可能な特性のいずれかに基づいて、サンプル材料９０２内の微小物体９０４から選択することができる。
【0109】
そのような特性の例としては、大きさ、形状、色、テキスチャ、透磁率、電導率、静電容量、生物学的微小物体タイプ特異的マーカーの発現、環境における変化への応答、その他が挙げられる。１つの特定の態様においては、以下の範囲のいずれかにおける直径を有する、横断面において丸みのある形状を有する、生物学的微小物体９０４を、サンプル材料６０２から選択することができる：０．５〜２．５ミクロン、１〜５ミクロン、２．５〜７．５ミクロン、５〜１０ミクロン、５〜１５ミクロン、５〜２０ミクロン、５〜２５ミクロン、１０〜１５ミクロン、１０〜２０ミクロン、１０〜２５ミクロン、１０〜３０ミクロン、１５〜２０ミクロン、１５〜２５ミクロン、１５〜３０ミクロン、１５〜３５ミクロン、２０〜２５ミクロン、２０〜３０ミクロン、２０〜３５ミクロン、または２０〜４０ミクロン。別の例として、その大きさが１００から５００ミクロンの間（例えば、１００から２００ミクロン、１５０から３００ミクロン、２００から４００ミクロン、または２５０から５００ミクロンの間）である、生物学的微小物体６０４を、サンプル材料９０２から選択することができる。
【0110】
図１２に示す例は、チャネル４３４内の微小物体１２０２、１２０４、１２０６を選択することを示しているが、代替的に、サンプル材料９０２を、少なくとも部分的に囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２に入れることができる。すなわち、微小物体１２０２、１２０４、１２０６を、接続領域１４２にある間に、選択することができる。いくつかの態様においては、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０にサンプル材料９０２内の生物学的微小物体９０４の画像を取り込ませることによって、ステップ１０４において第１の試験を実行することができる。既知の画像解析アルゴリズムで構成することのできる、制御モジュール４７２は、画像を解析して、所望の特性を有する生物学的微小物体９０４のいくつかを識別することができる。代替的に、人間のユーザが、取り込まれた画像を解析することができる。
【0111】
生物学的微小物体の特性を検定するために、人間のユーザおよび／または制御モジュール４７２は、検定を制御することができる。例えば、生物学的微小物体などの生物学的微小物体は、（例えば、生物学的微小物体表面タンパク質に特異的な抗体を使用して）透磁率、電導率、また生物学的微小物体タイプ特異的マーカーについて検定することができる。
【0112】
ステップ１０６において、プロセス１００は、選択された生物学的微小物体、またはステップ１０４の一部として選択された生物学的微小物体を分離することができる。しかしながら、ステップ１０４において第１のステップを実行することなく、生物学的微小物体が選択される場合には、ステップ１０６は、スキップするか、または単に、非選択の生物学的微小物体をチャネル２５２から（かつ、任意選択で、流動領域２４０からも）流し出すことで構成することができる。図１３および１４は、選択された生物学的微小物体１００２が、マイクロ流体デバイス２００内の保持囲い２５６へと移動されて、非選択の生物学的微小物体１００４がチャネル２５２から流し出される例を示している。図１５および１６は、選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が、マイクロ流体デバイス４００の囲い４２６、４３８、４４０の隔離領域４４４中に移動され、その後に、非選択の微小物体９０４が流れチャネル４３４から流し出される例を示す。
【0113】
図１１について上述したように、各生物学的微小物体１００２は、光トラップ１１０２によって選択することができる。例えば、図３Ａおよび３ＢのＤＥＰデバイス３００として構成された、セレクタ２２２（図２Ａ〜２Ｃを参照）は、個々の選択された生物学的微小物体１００２を捕捉する光トラップ１１０２を生成することができる。図１３に示すように、ＤＥＰデバイス３００は、次いで、光トラップ１１０２を囲い２５６中に移動させて、これによって、捕捉され、選択された生物学的微小物体１００２を囲い２５６中に移動させることができる。図示のように、それぞれの選択された生物学的微小物体１００２は、個々に捕捉して、保持囲い２５６中に移動させることができる。代替的に、２つ以上の選択された生物学的微小物体１００２を単一トラップ１１０２によって捕捉し、かつ／または２つ以上の選択された生物学的微小物体１００２を任意の１つの囲い２５６中に移動させることができる。それにもかかわらず、選択された生物学的微小物体１００２の内の２つ以上をチャネル２５２内で選択して、囲い２５６中に並行して移動させることができる。
【0114】
光トラップ１１０２は、図３Ａおよび３Ｂについて上述したように、マイクロ流体デバイス２００の流動領域２４０の内表面２４２上に投射された光の変更パターン３２２の一部とすることができる。選択された生物学的微小物体１００２が囲い２５６内に入ると、その生物学的微小物体１００２に対応する光トラップ１１０２を、図１４に示すようにオフにすることができる。検出器２２４は、選択された、および非選択の生物学的微小物体１００２、１００４、チャネル２５２、および囲い２５６の画像を含む、流動領域２４０の全部または一部の画像を取り込むことが可能であり、これらの画像は、個々の選択された生物学的微小物体１００２を識別し、捕捉して、特定の囲い２５６の中に移動させることを容易にすることができる。すなわち、検出器２２４および／またはセレクタ２２２（例えば、図３Ａおよび３ＢのＤＥＰデバイスとして構成されている）は、第１の特性に対して陰性の試験結果を生じる微小物体（例えば、非選択の生物学的微小物体１００４）から、第１の特性に対して陽性の試験結果を生じる微小物体（例えば、選択された生物学的微小物体１００２）を分離する手段の１つまたは２つ以上の例とすることができる。
【0115】
図１４に示すように、選択された生物学的微小物体１００２が囲い２５６内にある状態で、媒体２４４の流れ８０４（例えば、バルク流）は、非選択の生物学的微小物体１００４をチャネル２５２から洗い出すことができる。なお、ステップ１０２において生物学的微小物体９０４をチャネル２５２中に装入した後に、媒体２５２の流れ８０４を停止または減速させることができる。ステップ１０６の一部として、流れ８０４を再開するか、または増大させて、非選択の生物学的微小物体１００４をチャネル２５２から、いくつかの例においては、（例えば、出口２１０を介して）マイクロ流体デバイス２００から、洗い出すことができる。
【0116】
選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６は、いくつかの可能な方法のいずれによっても、マイクロ流体デバイス４００の滞留囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４中に移動させることができる。例えば、上記で考察したように、マイクロ流体デバイスの筐体４０２には、サンプル材料９０２内の生物学的微小物体９０４の特定のいくつかを捕捉して移動させるのに使用することのできる、ＤＥＰ構成を含めることができる。
【0117】
例えば、図１５に示すように、制御モジュール４７２は、選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６のそれぞれに対して、チャネル４３４から、滞留囲い４３６、４３８、４４０の１つの隔離領域４４４までの経路１５１２、１５１４、１５１６をマッピングすることができる。制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０のＤＥＰモジュール（図示せず）に、光の変更パターンを生成して、マイクロ流体回路４３２中に誘導させて、選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を捕捉して、経路１５１２、１５１４、１５１６に沿って、滞留囲い４３６、４３８，４４０の隔離領域４４４中へ移動させることができる。制御モジュール４７２はまた、メモリ４７６内に、選択された生物学的微小物体のそれぞれを識別するデータ、およびそれぞれの選択された生物学的微小物体がその中に移動させられる、特定の滞留囲い４３６、４３８、４４０を記憶することもできる。
【0118】
図１５の例には、囲い４３６、４３８、４４４毎に、１つの選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を示してあるが、２つ以上の生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を単一の囲い中に移動させることができる。サンプル材料９０２から単一の囲い１３６、１３８、１４０中へ移動させることのできる、生物学的微小物体の数の例としては、次のものが挙げられる：１、２、３、４、５、１〜５０、１〜４０、１〜３０、１〜２０、１〜１０、２〜５０、２〜４０、２〜３０、２〜２０、２〜１０、３〜５０、３〜４０、３〜３０、３〜２０、３〜１０、４〜５０、４〜４０、４〜３０、４〜２０、４〜１０、５〜５０、５〜４０、５〜３０、５〜２０、および５〜１０。前述のものは例にすぎず、その他の数の生物学的微小物体９０４も、サンプル材料９０２から単一の囲い４３６、４３８、４４０中へ移動させることができる。
【0119】
いくつかの態様においては、サンプル材料９０２の少なくとも一部を、ステップ１０４において、囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４中に装入することができる。また、ステップ１０４の一部として、微小物体１２０２、１２０４、１２０６を、隔離領域１４４内で選択することができる。そのような態様においては、非選択の微小物体９０４を含むサンプル材料９０２を、ステップ１０６において隔離領域４４４から除去して、選択された微小物体１２０２、１２０４、１２０６だけを隔離領域２４０内に残すことができる。
【0120】
図１６に示すように、チャネル４３４は、フラッシング媒体（図示せず）でチャネル４３４を洗い流すことによって、ステップ１０６の一部として、非選択の微小物体９０４を含む、サンプル材料９０２を一掃することができる。図１６において、チャネル１３４を通るフラッシング媒体の流れは、１６０２のラベルが付けてある。フラッシング媒体の流れ１６０２は、流れ１６０２の速度が、上述のような最大侵入深さＤｐに対応する、最大流速Ｖｍａｘより下に維持されるように、制御することができる。また上述したように、このことは、選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を、それらのそれぞれの囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４に維持し、チャネル４３４または囲い４３６、４３８、４４０の１つからの材料が、別の囲いを汚染することを防止する。いくつかの態様において、フラッシング媒体は、本明細書に開示される断面積、例えば、約３０００から６０００平方ミクロンまたは約２５００から４００平方ミクロン、を有するチャネル４３４中に流される。フラッシング媒体は、本明細書に開示された流量：例えば、約０．０５から５．０μＬ／ｓｅｃ（例えば、約０．１から２．０、０．２から１．５、０．５から１．０μＬ／ｓｅｃ、または約１．０から２．０μＬ／ｓｅｃ）で、チャネル中に流すことができる。ステップ１０６の一部としてチャネル４３４を一掃することには、複数回、チャネル４３４を洗い流すことを含めることができる。
【0121】
いくつかの態様において、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０にチャネル４３４を一掃させることができる。例えば、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０に、ポート４２４を介してチャネル中へ、さらに別のポートから外へとフラッシング媒体を流させることができる。制御モジュール４７２は、流れ１６０２の速度を、最大流速Ｖｍａｘ未満に保つことができる。例えば、約３０００から６０００平方ミクロン（または約２５００から４０００平方ミクロン）の横断面積を有するチャネル４３４に対して、制御モジュール４７２は、流れ１６０２の速度を５．０μＬ／ｓｅｃ（例えば、４．０、３．０、または２．０μＬ／ｓｅｃ）未満の速度に保つことができる。
【0122】
ステップ１０２〜１０６の後に、プロセス１００は、マイクロ流体デバイス（例えば、２００、４００）内の生物学的微小物体（例えば、８０２、９０４）の混合物を、選択された生物学的微小物体（例えば、１００４、１２０２、１２０４、１２０６）と、非選択の生物学的微小物体（例えば、１００４、９０４）とに分類している。プロセス１００はまた、選択された生物学的微小物体を、マイクロ流体デバイス内の保持囲い（例えば、２５６、４３６、４３８、４４０）に置いて、非選択の微小物体を洗い流している。上記で考察したように、ステップ１０２〜１０６は繰り返して、ｋ回実行することが可能であり、ここでｋは１（この場合には、ステップ１０２〜１０６は一度実行されるが、繰り返されない）または２以上である。その結果は、マイクロ流体デバイスにおける保持囲い内に多数の選択された生物学的微小物体が存在する可能性がある。
【0123】
なお、ステップ１０４は、ステップ１０６を実行する前に、Ｌ個までの異なる特性について、Ｌ回実行することが可能であり、ここでＬは正の整数１または２以上であることにも留意されたい。例えば、ステップ１０４は、大きさ、形状、形態、テキスチャ、可視マーカー、その他などの、生物学的微小物体の第１の特性について試験することが可能であり、その後に、ステップ１０４を繰り返して、検定可能な特性などの、後続の特性について試験することができる。すなわち、選択された生物学的微小物体には、Ｌ個の異なる特性について陽性の試験結果を生じる、ステップ１０２において装入された生物学的微小物体の群からの生物学的微小物体を含めることができる。
【0124】
記載のように、選択された生物学的微小物体をチャネル（例えば、２５２、４３４）から囲いの中に移動させるとともに、非選択の生物学的微小物体をチャネルから洗い流すことは、ステップ１０６を実行することのできる方法の一例にすぎない。その他の例としは、非選択の生物学的微小物体を、チャネルから囲いの中に移動させて、選択された生物学的微小物体をチャネルから洗い流すことが挙げられる。例えば、選択された生物学的微小物体を、チャネルから洗い流して、マイクロ流体デバイス内の別の場所で収集するか、または選択された生物学的微小物体をさらに処理することができる、別のデバイス（図示せず）に配送することができる。非選択の生物学的微小物体は、後に、保持囲いから除去して、廃棄することができる。
【0125】
ステップ１０８において、プロセス１００は、選択された生物学的微小物体、または生物学的微小物体に対する試験を実行することができる。この試験は、第１の試験がステップ１０４の一部として実行される場合には、後続の試験（すなわち、第２の試験）とすることができる。（以後、ステップ１０８において実行される試験は、上記のステップ１０４を考察する際の呼称の「第１の試験」と区別するために、「後続の試験」と呼ぶ。）上記のように、ステップ１０８において実行される後続の試験は、ステップ１０４の第１の試験と同じ特性（すなわち、第１の特性）、または異なる特性について試験することができる。また上記のように、ステップ１０８において実行される後続の試験が第１の特性（すなわち、ステップ１０４において試験された同じ特性）についてのものである場合には、後続の試験は、それでも第１の試験と異なるものとすることができる。例えば、後続の試験は、第１の試験よりも、第１の特性の検出に対してより感度を高くすることができる。
【0126】
図１７および１８は、ステップ１８において実行される後続の試験が、マイクロ流体デバイス２００において、ステップ１０４において試験される第１の特性とは異なる、検定可能な特性について実行される、例を示している。図１９〜２５は、ステップ１０８の試験がマイクロ流体デバイス４００内で実行される例を示している。
【0127】
図１７において図解しているように、アッセイ材料１７０２は、囲い２５６内の選択された生物学的微小物体１００２を、アッセイ材料１７０２に露出させるのに十分な量で、チャネル２５２中に流す８０４ことができる。例えば、障壁２５４は、アッセイ材料１７０２が、チャネル２５２から囲い２５６の内部空間へ直接的に流入するのを妨げることができるが、アッセイ材料１７０２は、拡散によって、囲い２５６の内部部分に進入し、したがって囲い内の生物学的微小物体１００２に到達することができる。アッセイ材料１７０２には、後続の特性を有する、選択された生物学的微小物体１００２と反応し、別個の、検出可能な状態を生成する材料を含めることができる。アッセイ材料１７０２、および結果として生じる、別個の、検出可能な状態は、ステップ１０４における第１の試験について上記で考察した、いずれかのアッセイ材料および条件と異なるものとすることができる。洗浄緩衝剤（washing buffer）（図示せず）も、チャネル２５２に流入させて、囲いの中に拡散させて、選択された生物学的微小物体１００２を洗浄することができる。
【0128】
検出可能な状態は、閾強度、特定の周波数帯内の周波数、その他などの、１つまたは２つ以上の基準を有する、エネルギーの放射とすることができる。生物学的微小物体１００２の色は、特定の周波数帯において、放射される電磁放射の例である。図１８に示す例においては、ステップ１０８における後続特性に対して陽性の試験結果を生じる、選択された生物学的微小物体１００２は、１００２のラベルをつけられたままとなるが、ステップ１０８における後続特性に対して陰性の試験結果を生じる（例えば、陽性の試験結果を生じない）、生物学的微小物体は、１８０２のラベルが付けられている。
【0129】
ステップ４１０において試験される後続の特性の例としては、生物学的微小物体１００２の生存率とすることができる。例えば、後続の特性は、生物学的微小物体１００２が生存しているか、または死亡しているかとし、アッセイ材料は、７‐アミノアクチノマイシンＤなどの生存率染料とすることができる。このような染料は、生存している生物学的微小物体１００２を特定の色に変え、かつ／または死亡した生物学的微小物体を異なる色に変える。検出器２２４（図２Ａ〜２Ｃを参照）は、保持囲い２５６内の生物学的微小物体１００２の画像を取り込むことができ、制御モジュール２３０は、画像を解析して、どの生物学的微小物体が生存する生物学的微小物体１００２に対応する色を示すか、および／またはどれが、死亡した生物学的微小物体１００２に対応する色を示すかを判定することができる。代替的に、人間オペレータが、検出器２２４からの画像を解析することができる。したがって、そのように構成された検出器２２４および／または制御モジュール２３０は、特定の特性（例えば、第１の特性または後続の特性）について、マイクロ流体デバイスにおける流路内の液体媒体内の微小物体を試験する試験手段の、１つまたは２つ以上の例とすることができる。
【0130】
図１９は、ステップ１０８において実行される試験が、マイクロ流体デバイス４００の隔離囲い２３６、２３８、２４０において、選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６によって生成される、対象とする分析物１９０２についてのものである、例を示す。対象とする分析物１９０２の成分には、図１９において１９０４のラベルを付けてある。対象とする分析物は、例えば、タンパク質、核酸、炭水化物、脂質、代謝物、または、特定の細胞タイプ（例えば、健常細胞、癌細胞、ウイルス感染または寄生虫感染した細胞、炎症反応を示している細胞、その他）によって分泌されるか、またはその他の方法で放出された、その他の分子とすることができる。対象とする特定の分析物は、例えば、成長因子、サイトカイン（例えば、炎症性またはそれ以外）、ウイルス抗原、寄生虫抗原、癌細胞特異的抗原、または治療薬（例えば、ホルモンまたは治療抗体などの治療薬）とすることができる。
【0131】
図１９に示す例において、ステップ１０８には、アッセイ材料１９１０をマイクロ流体デバイス４００内に装入すること、および、ある場合には、分析物成分１９０４の局所化された反応を検出することを含めることができる。ステップ１０８には、アッセイ材料１９１０をチャネル４３４中に装入した後に、培養期間を提供することも含めることができる。
【0132】
図１９に示すように、アッセイ材料１９１０は、チャネル４３４、または少なくとも、囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４４２に直ぐに隣接する部位を実質的に充填することができる。また、アッセイ材料１１０は、滞留囲い４３６、４３８、４４０の少なくともいくつかの接続領域４４２中に延ばすことができる。いくつかの態様においては、アッセイ材料は、本明細書において開示された横断面積、例えば、約３０００から６０００平方ミクロン、または約２５００から４０００平方ミクロンを有するチャネル４３４中に流される。アッセイ材料は、チャネル中に、本明細書において開示された流量、例えば、約０．０２から０．２５μＬ／ｓｅｃで（例えば、約０．０３から０．２μＬ／ｓｅｃ、または約０．０５から０．１５Ｌ／ｓｅｃで、生体細胞アッセイ材料用にはより低い速度を用い、非細胞アッセイ材料用にはより高い速度を用いて）流すことができる。アッセイ材料１９１０がチャネル４３４内の所定位置に装入されると、チャネル４３４内の流れは、減速させるか、または実質的に停止させることができる。
【0133】
アッセイ材料１９１０は、チャネル４３４に十分に速く流入することが可能であり、その結果として、囲い４３６、４３８、４４０のいずれかにおいて生成される分析物成分１９０４がチャネル４３４中に拡散できる前に、アッセイ材料１９１０は、囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２に隣接する所定位置にある。これによって、選択された生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が囲い４３６、４３８、４４０中に配置される時間と、チャネル４３４中へのアッセイ材料１９１０の装入の完了との間に、１つの囲い４３６、４３８、４４０からの分析物成分１９０４が、チャネル４３４および／またはその他の囲いを汚染する問題を回避することができる。
【0134】
すなわち、アッセイ材料１９１０がチャネル４３４中に装入される速度は、少なくとも、最小流速Ｖｍｉｎとすることが可能であり、この最小流速では、かなりな量の分析物成分１９０４が囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４からチャネル４３４中に拡散する最小期間Ｔｄｉｆｆよりも小さい、期間Ｔｌｏａｄにわたり、アッセイ材料１９１０が、近位開口４５２に隣接する所定の場所に装入される。この文脈において使用される、「かなりな量」とは、どの滞留囲いから分析物が来たかについての正確な検出に干渉するのに十分である、分析物成分の検出可能な量を意味する。最小流速Ｖｍｉｎは、様々な異なるパラメータの関数である可能性がある。そのようなパラメータの例としては、チャネル４３４の長さ、囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２の長さＬｃｏｎ、分析物成分１９０４の拡散率、媒体粘度、大気温度、その他が挙げられる。最小流速Ｖｍｉｎの例としては、少なくとも約０．０４μＬ／ｓｅｃ（例えば、少なくとも約０．１０、０．１１、０．１２、０．１３、０．１４μＬ／ｓｅｃ以上）が挙げられる。
【0135】
アッセイ材料１９１０をチャネル４３４中に装入するための、最小流速Ｖｍｉｎは、上記で考察したように、囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２の長さＬｃｏｎよりも小さい、浸透深さＤｐに対応する最大流速Ｖｍａｘよりも小さくすることができる。例えば、Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎの比は、以下の範囲のいずれかの内とすることができる：約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、１００、またはそれ以上。アッセイ材料１９１０を装入した後に設けられた培養期間は、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が、対象とする分析物１９０２を生成するのに、および分析物成分１９０４が、囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４から対応する接続領域４４２または近位開口４５２へと拡散するのに、十分とすることができる。例えば、培養期間は、分析物成分１９０４に、チャネル４３４中に拡散するのに十分な時間を与えることができる。
【0136】
培養期間には、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が、滞留囲い４３６、４３８、４４０内で、対象とする分析物１９０２を自然に生成させることを、単に受動的に許容することを含めることができる。代替的に、培養期間には、例えば、栄養、成長因子、および／または誘導因子を生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６に提供することによって、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を能動的に刺激して、対象とする分析物１９０２を生成すること；滞留囲い４３６、４３８、４４０の隔離領域４４４内の媒体の温度、化学成分、ｐＨ、その他を制御すること；光などの刺激エネルギーを隔離領域４４４中に誘導すること；その他を含めることができる。
【0137】
本明細書において使用するときには、「培養」および「培養する」という用語は、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が滞留囲い４３６、４３８、４４０内で分析物１９０２を自然に生成するのを単に受動的に許容することから、分析物の生成を能動的に刺激することまでの、前述の範囲を含んでいる。分析物１９０２の生成を刺激することには、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６の成長を刺激することを含めることもできる。すなわち、例えば、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を、それらが対象とする分析物１９０２を生成するように刺激される前、および／またはその間に、刺激して成長させることができる。生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６が、単独の生物学的微小物体として滞留囲い４３６、４３８、４４０中に装入されている場合には、成長刺激は、対象とする分析物を発現させ、かつ／または分泌する（または、発現させ、かつ／または分泌するように刺激されることが可能な）、クローン性の生物学的微小物体集団を生成する結果となる可能性がある。
【0138】
いくつかの態様においては、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０に、培養期間１５０中に１つまたは２つ以上の行為を実行させることができる。例えば、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０に、周期的に、または連続流として、成長媒体および／または誘電媒体（inductive medium）を供給させることができる。代替的に、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０に、対象とする分析物がチャネル４３４中に拡散するのに十分な期間、生物学的微小物体を培養させることができる。例えば、抗体などのタンパク質分析物の場合には、制御モジュール４７２は、生物学的微小物体がチャネル４３４から分離される、１ミクロン毎に約２秒に等しい、拡散のための時間を与えることができる。タンパク質および抗体よりもはるかに小さいその他の分析物に対しては、拡散に必要な時間は、１ミクロン毎に１．５秒以下のように、より小さくてもよい（例えば、１．２５ｓ／μｍ、１．０ｓ／μｍ、０．７５ｓ／μｍ、０．５ｓ／μｍ、以下）。逆に、タンパク質、または抗体よりもはるかに大きい、その他の分析物に対しては、拡散に割り当てられた時間は、ミクロン毎に２．０秒以上など、より大きくてもよい（例えば、２．２５ｓ／μｍ、２．５ｓ／μｍ、２．７５ｓ／μｍ、３．０ｓ／μｍ、以上）。
【0139】
なお、培養期間は、プロセス１００の後続のステップの実行中に、継続することができることに留意されたい。また、培養期間は、ステップ１０６の完了の前に（例えば、ステップ１０２〜１０６のいずれかの間に）、開始することができる。アッセイ材料１９１０は、対象とする分析物の分析物成分１９０４と相互作用するとともに、その相互作用から検出可能な反応を生成するように構成することができる。図２０に示すように、滞留囲い４３６、４３８内の生物学的微小物体１２０２、１２０４からの分析物成分１９０４は、滞留囲い４３６、４３８の近位開口４５２に隣接するアッセイ材料１９１０と相互作用して、局所化された、検出可能な反応を生成する。しかしながら、滞留囲い４４０内の生物学的微小物体１２０６は、対象とする分析物１９０２を生成しない。結果的に、そのような局所化された反応（例えば、２００２のような）は、滞留囲い４４０の遠位開口４５２に隣接しては発生しない。
【0140】
局所化された反応２００２は、検出可能な反応である。例えば、反応２００２は、局所化されたルミネセンス（例えば、蛍光）とすることができる。さらに、局所化された反応２００２は、十分に局所化、かつ分離させて、人間観察者、図４Ａの制御／監視機器４８０内のカメラ（図示せず）、その他によって別個に検出可能とすることができる。例えば、チャネル４３４は、反応（例えば、２００２のような）が局所化されるように、すなわち、対応する滞留囲い４３６、４３８の近位開口４５２に直ぐに隣接する空間に限定されるように、アッセイ材料１９１０で十分に充填することができる。図から分かるように、反応２００２は、滞留囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２の１つまたは２つ以上に直ぐに隣接する、アッセイ材料１９１０の複数成分の凝集からとすることができる。
【0141】
連続する滞留囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２は、隣接する遠位開口４５２において、例えば、カメラ等によって取り込まれた画像において、人間の観察者によって、互いに区別のできる、（例えば、２００２のような）局所化された反応をもたらすのに十分である距離Ｄｓ（図４Ｃを参照）だけ、少なくとも間隔を空けることができる。連続的な滞留囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２間の好適な距離Ｄｓの例としては、少なくとも２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０ミクロン以上が挙げられる。代替的または追加的に、アッセイ材料９０１の成分（例えば、生物学的微小物体、ビーズ、その他などの捕捉微小物体）を、滞留囲いの前で組織化することができる。例えば、ＤＥＰ力などを使用して、捕捉微小物体を互いにグループ化して、滞留囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２に隣接して位置する、チャネル４３４の領域に濃縮化させることができる。
【0142】
注記のように、捕捉微小物体（例えば、生物学的微小物体、ビーズ、その他）などの成分を含む、アッセイ材料１９１０は、滞留囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２内に進入し、少なくとも部分的に、そこに配置されることが可能である。そのような場合には、反応２００２、２００４は、全体的に、実質的に全体的に、またはチャネル４３４内の実質的に全体的とは反対に、接続領域４４２内で部分的に発生させることができる。さらに、アッセイ材料１９１０内の捕捉微小物体（例えば、生物学的微小物体、ビーズ、その他）は、隔離領域４４４中に配置することができる。例えば、ＤＥＰ力、その他を使用して、捕捉微小物体を選択して隔離領域４４４中に移動させることができる。滞留囲いの隔離領域内に配置される捕捉微小物体については、捕捉微小物体を、生物学的微小物体に近接して、および／または生物学的微小物体によって占拠される部分とは別個の、隔離領域の一部分内（例えば、小区画（sub-compartment）内）に、配置することができる。
【0143】
アッセイ材料１９１０は、対象とする分析物１９０２と、直接的または間接的に、特異的に相互作用して、検出可能な反応（例えば、２００２）を生成する、任意の材料とすることができる。図１９〜２３は、分析物が２つの抗原結合部位を有する抗体を含む、例を示す。当業者は理解するであろうように、同じ例を、対象とする分析物が、２つの抗原結合部位を有する抗体以外のものである状況にも、容易に適合させることができる。
【0144】
チャネル４３４の一部と、滞留囲い４３６の近位開口４５２を示す図２１は、標識化された捕捉微小物体２１１２を含む、アッセイ材料１９１０の例を示す。それぞれの標識化された捕捉微小物体２１１２は、分析物成分１９０４を特異的に結合することのできる結合物質と、標識化物質の両方を含むことができる。分析物成分１９０４が、滞留囲い４３６の近位開口４５２の方向に拡散すると、開口４５２に直ぐに隣接する（または滞留囲い内部の）、標識化された捕捉微小物体２１１２は、分析物成分１９０４と結合することが可能であり、これによって、近位開口４５２に直ぐに隣接して（またはその内部で）、局所化された反応２００２（例えば、標識化された捕捉微小物体２１１２の凝集）を生じさせることができる。
【0145】
分析物成分１９０４の標識化された捕捉微小物体２１１２への結合は、標識化された捕捉微小物体２１１２が、近位開口４５２に直ぐに隣接しているか、その内部にあるときに、最大である。これは、分析物成分１９０４の濃度が、隔離領域４４４および接続領域４４２内で最高であり、それによって分析物成分１９０４の標識化された捕捉微小物体２１１２への結合を有利にして、それらの領域内での、それらの凝集を促進する。分析物成分１９０４が拡散して出て、チャネル２３４の中に入るととともに、近位開口２５２から離れるにつれて、それらの濃度は低下する。結果として、より少ない分析物成分１９０４が、近位開口２５２から離れて位置する、標識化された捕捉微小物体２１１２に結合する。分析物成分１９０４の標識化された捕捉微小物体２１１２への結合が減少すると、今度は、近位開口４５２から離れて位置する標識化された捕捉微小物体２１１２の凝集の低下が生じる。囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２と直ぐに隣接していない（またはその内部にある）、標識化された捕捉微小物体２１１２は、したがって、検出可能な局所化された反応２００２を生成しない（または、近位開口４５２に直ぐに隣接するか、その内部で発生する局所化された反応２００２よりも、検出上、量的に少ない、局所化された反応２００２を生成する）。
【0146】
標識化された捕捉微小物体２１１２上の結合物質のための２つの結合部位を有さない、分析物成分については、標識化された捕捉微小物体には、（以下に記述して、図２３で示すような）それぞれが分析物成分によって特異的に結合されることのできる、２つの異なる結合物質を含めてもよい。代替的に、アッセイは、分析物成分が多量体化する（例えば、ホモ二量体、ホモ三量体、などを形成する）場合に、作用してもよい。
【0147】
標識化された捕捉微小物体２１１２は、無生命および生物学的な微小物体の両方を含む。無生命微小物体の例としては、マイクロビーズ（例えば、ポリスチレンマイクロビーズ）、マイクロロッド、磁気ビーズ、量子ドット、その他が挙げられる。マイクロ構造は、大きくする（例えば、直径が１０〜１５ミクロン以上）か、または小さくする（例えば、直径が１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１ミクロン以下）ことができる。生物学的微小物体、の例としては、生物学的微小物体（例えば、レポータ生物学的微小物体）、（例えば、合成、または膜製剤由来の）リポソーム、リポソーム被覆マイクロビーズ、脂質ナノラフト（lpid nanorafts）（Ｒｉｔｃｈｉｅら、「Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs」、Methods Enzymol.、４６４：２１１〜２３１（２００９）を参照）、その他が挙げられる。
【0148】
図２２は、捕捉微小物体２２１２と標識剤の混合物を含む、アッセイ材料１９１０の例を示し、標識剤の成分は、２２２２で識別し、以後は「標識２２２２」として参照する。図２３は、捕捉微小物体２２１２、分析物成分１９０４、および標識２２２２の例示構成を示す。捕捉微小物体２２１２には、分析物成分１９０４の第１の領域２３０２と特異的に結合する、第１の親和剤２３１２を含めることができる。標識２２２２には、分析物成分１９０４の第２の領域２３０４と特異的に結合する、第２の親和剤２３２２を含めることができる。図２２に示すように、反応２００２は、分析物成分１９０４の第１の領域２３０２が捕捉微小物体２２１２の第１の親和剤２３１２に結合するとともに、分析物成分１９０４の第２の領域２３０４が、標識２２２２の第２の親和剤と特異的に結合するときに、発生する。
【0149】
滞留囲い４３６の隔離領域４４４内の生物学的微小物体１２０２によって生成される分析物成分１９０４は、近位開口４５２に向かって拡散するので、分析物成分１９０４は、開口４５２に直ぐに隣接する（またはその内部の）、捕捉微小物体２２１２および標識２２２２に結合することが可能であり、その結果として、捕捉微小物体２２１２の表面上に、標識２１１２の蓄積が生じる。分析物成分１９０４の標識付き捕捉微小物体２２１２への結合は、捕捉微小物体２２１２が近位開口４５２に直ぐに隣接している（またはその内部にある）ときに、最大である。上記の考察と同様に、この理由は、隔離領域４４４および接続領域４４２における分析物成分１９０４の相対的に高い濃度によって、分析物成分１９０４の捕捉微小物体２２１２への結合と、捕捉微小物体２２１２の表面における、標識２２２の共存的連合（concmitant association）が促進されることにある。分析物成分１９０４が、拡散して出てチャネル４３４中に入るとともに、近位開口４５２から離れるにつれて、濃度は低下し、より少ない分析物成分１９０４が、近位開口４５２から離れて位置する捕捉微小物体２２１２に結合する。分析物成分１９０４の捕捉微小物体２２１２への結合が減少すると、結果として、近位開口４５２から離れて位置する、捕捉微小物体２１１２の表面における標識２２２２の蓄積が減少する。それに応じて、囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２の直ぐに隣接していない（その内部ではない）捕捉微小物体２２１２は、検出可能に標識化されることにはならず、または標識化される程度までは、標識化は、近位開口４５２に直ぐに隣接するか、またはその内部で発生する標識化よりも、検出上、量的にて低くなる。
【0150】
捕捉微小物体２２１２の例としては、標識化された捕捉微小物体２１１２について上記で識別した例のすべてが挙げられる。第１の親和剤２３１２の例としては、特異的に分析物成分１９０４を認識するレセプタ、または分析物成分１９０４によって特異的に認識されるリガンドが挙げられる。例えば、抗体分析物の場合には、第１の親和剤２３１２は、対象とする抗原とすることができる。標識２２２２の例としては、ルミネセンス標識（例えば、蛍光標識）を含む標識剤、および切断（cleavage）時に蛍光を発する信号分子を切断することのできる酵素を含む標識剤が挙げられる。
【0151】
アッセイ材料１９１０の例としては、複数の親和剤を含む複合捕捉微小物体を含む、アッセイ材料が挙げられる。図２４は、第１の親和剤２４０２と第２の親和剤２４０４とを含む、複合捕捉微小物体２４１２の例を示す。第１の親和剤２４０２は、分析物成分１９０４（図２３を参照）の第１の領域２３０２を特異的に結合することを可能にし、第２の親和剤２４０４は、同じ分析物成分１９０４の第２の領域２３０４、または異なる分析物成分を特異的に結合することを可能にすることができる。さらに、第１の親和剤２４０２および第２の親和剤２４０４は、任意選択で、分析物成分１９０４の第１の領域２３０４および第２の領域２３０４を同時に結合することができる。
【0152】
第１の親和剤２４０２の例としては、上記で考察したものが挙げられる。第２の親和剤２４０４の例としては、分析物成分１９０４の第２の領域を特異的に認識するレセプタ、分析物成分１９０４の第２の領域２３０４によって特異的に認識されるリガンドが挙げられる。例えば、抗体分析物の場合には、第２の親和剤２４０４は、抗体の一定領域に結合することができる。前記のものの例としては、Ｆｃ分子、抗体（例えば、抗ＩｇＧ抗体）、Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａ、Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｇ、その他が挙げられる。
【0153】
アッセイ材料１９１０の別の例は、複数の捕捉微小物体を含むものである。例えば、アッセイ材料１９１０には、第１の親和剤２４０２を含む第１の捕捉微小物体（図示せず）と、第２の親和剤２４０４を含む第２の捕捉微小物体（図示せず）を含めることができる。第１の捕捉微小物体は、第２の捕捉微小物体と異なるものとすることができる。例えば、第１の捕捉微小物体は、第１の捕捉微小物体と第２の捕捉微小物体を区別する、大きさ、色、形状、その他の特性を有することができる。代替的に、第１の捕捉微小物体および第２の捕捉微小物体は、それぞれが含む親和剤のタイプを例外として、実質的に同じタイプの捕捉微小物体とすることができる。
【0154】
アッセイ材料１９１０の別の例は、それぞれが異なる対象とする分析物に結合するように設計された、複数種類の捕捉微小物体を含むものである。例えば、アッセイ材料１９１０には、第１の親和剤を含む第１の捕捉微小物体（図示せず）と、第２の親和剤を含む第２の捕捉微小物体（図示せず）とを含め、第１および第２の親和剤が同じ対象とする分析物に結合しないものとすることができる。第１の捕捉微小物体は、第１の捕捉微小物体と第２の捕捉微小物体を区別する、大きさ、色、形状、またはその他の特性を有することができる。このようにして、複数の対象とする分析物を、同時にスクリーニングすることができる。
【0155】
アッセイ材料１９１０の特有の内容物に関わらず、いくつかの態様においては、制御モジュール４７２は、制御／監視機器４８０に、アッセイ材料１９１０をチャネル４３４中に装入させることができる。制御モジュール４７２は、チャネル４３４内のアッセイ材料１９１０の流れを、上記で考察した、最小流速Ｖｍｉｎから最大流速Ｖｍａｘの間に維持することができる。アッセイ材料１９１０が、囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２に隣接する所定位置にあると、制御モジュール４７２は、チャネル４３４内でのアッセイ材料１９１０の流れを実質的に停止させることができる。
【0156】
マイクロ流体デバイス４００において実行される、ステップ１０８には、分析物成分１９０４の、チャネル４３４中に装入されたアッセイ材料１９１０との反応を指示する、囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２の１つまたは２つ以上に直ぐに隣接する、局所化された反応２００２を検出することを含めることができる。局所化された反応２００２が、滞留囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２のいずれかに直ぐに隣接して検出される場合には、それらの検出された局所化された反応２００２が、滞留囲い４３６、４３８、４４０における生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６の１つまたは２つ以上の陽性動作（positive performance）を指示するかどうかを判定することができる。いくつかの態様においては、人間のユーザは、チャネル４３４、または囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２を観察して、局所化された反応２００２が、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６の陽性動作を指示しているかどうかを監視して、それを判定することができる。その他の態様において、制御モジュール４７２を、それを行うように構成することができる。図２５のプロセス２５００は、局所化された反応２００２が、生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６の陽性動作を指示しているかどうかを監視して、それを判定することを実行するための、制御モジュール４７２のオペレーションの例である。
【0157】
ステップ２５０２において、プロセス２５００を実行している、制御モジュール４７２は、カメラまたはその他の撮像デバイス（図示されていないが、図１Ａの制御／監視機器４８０の要素とすることができる）を用いて、チャネル４３４、または滞留囲い４３６、４３８、４４０の接続領域４４２の少なくとも１つの画像を取り込むことができる。各画像を取り込むための露出時間の例としては、１０ｍｓ〜２秒、１０ｍｓ〜１．５秒、１０ｍｓ〜１秒、５０〜５００ｍｓ、５０〜４００ｍｓ、５０〜３００ｍｓ、１００〜５００ｍｓ、１００〜４００ｍｓ、１００〜３００ｍｓ、１５０〜５００ｍｓ、１５０〜４００ｍｓ、１５０〜３００ｍｓ、２００〜５００ｍｓ、２００〜４００ｍｓ、または２００〜３００ｍｓが挙げられる。制御モジュール４７２は、１枚のそのような画像または複数の画像を取り込むことができる。制御モジュールが１枚の画像を取り込む場合には、その画像を、以下に言及する最終画像とすることができる。制御モジュールが複数画像を取り込む場合には、制御モジュール４７２は、２枚以上の取込み画像を合わせて最終画像にすることができる。例えば、制御モジュール４７２は、２枚以上の取込み画像を平均化することができる。いくつかの態様においては、制御モジュール４７２は、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００枚以上の取込み画像を取り込み、平均化して最終画像を生成することができる。
【0158】
ステップ２５０４において、制御モジュール４７２は、最終画像において、局所化された反応２００２の何らかの兆候があればそれを識別することができる。上記で考察したように、局所化された反応２００２の例としては、ルミネセンス（例えば、蛍光）が挙げられ、すなわち、制御モジュール４７２は、滞留囲い４３６、４３８、４４０の近位開口４５２のいずれかに直ぐに隣接してのルミネセンスについて、最終画像を解析することができる。制御モジュール４７２は、任意の画像処理技法を利用して、最終画像における局所化された反応２００２を識別するように、プログラムすることができる。図２０に示される、例においては、制御モジュール４７２は、滞留囲い４３６、４３８の近位開口４５２に直ぐに隣接しての、局所化された反応２００２を検出することができる。
【0159】
ステップ２５０６において、制御モジュール４７１は、ステップ２５０４において検出された、それぞれの局所化された反応２００２を、対応する滞留囲い４３６、４３８、４４０に関係づけることができる。例えば、制御モジュール４７２は、ステップ２５０４において検出された、それぞれの局所化された反応２００２を、反応１００２に最も近い近位開口４５２と関係づけることによって、それを行うことができる。図２０の例において、制御モジュール４７２は、反応２００２を滞留囲い４３６、４３８に関係づけることができる。
【0160】
制御モジュール４７２は、検出された反応がそれに関係づけられた、各滞留囲い４３６、４３８、４４０に対して、図２５のステップ２５０８および２５１０を実行することができる。図２０の例について、制御モジュール４７２は、すなわち、滞留囲い４３６に対してステップ２５０８および２５１０を実行し、次いで、滞留囲い４３８に対してステップ２５０８および２５１０を繰り返すことができる。
【0161】
ステップ２５０８において、制御モジュール４７２は、現行の滞留囲い４３６に関係づけられた検出反応１００２が、現行の囲い４３６における生物学的微小物体（単数または複数）１２０２に対して陽性結果を示すかどうかを、判定することができる。例えば、制御モジュール４７２は、ステップ２５０２において得られた最終画像から、検出された反応１００２に関するデータを抽出し、抽出されたデータが陽性結果を示すかどうかを判定することができる。任意の数の異なる基準を使用することができる。例えば、検出された反応２００２は、ルミネッセンスとすることが可能であり、陽性結果を判定するための基準には、閾値を超えるルミネセンスの強度、閾値を超えるルミネセンスの輝度、所定のカラーレンジに入るルミネセンスの色、その他を含めることができる。ステップ２５０８において、制御モジュール４７２が、検出された反応が陽性であると判定する場合には、制御モジュール４７２は、ステップ２５１０に進むことができ、そこで制御モジュール４７２は、陽性の生物学的微小物体１２０２を収納するものとして、現行の滞留囲い４３６を識別することができる。ステップ２５０８における判定が陰性である場合には、制御モジュール４７２は、検出された反応がそれに対して関係付けられた、次の滞留囲い４３８に対して、ステップ２５０８を繰り返すことができる。
【0162】
図２０に示された例において、滞留囲い４３６に関係づけられた局所化された反応２００２は、ステップ２５０８において、陽性であると判定されるが、滞留囲い４３８に関係づけられた局所化された反応２００２は、陰性である（例えば、ルミネセンスが検出されるが、それは滞留囲い４３８が陽性であることを判定するための閾値より下である）と判定されると仮定される。先に注記したように、滞留囲い４４０の近位開口４５２に隣接しては、反応は検出されなかった。結果的に、制御モジュール４７２は、滞留囲い４３６だけを、陽性の生物学的微小物体を有するものとして識別する。図２５には示されていないが、制御モジュール４７２は、プロセス２５００の一部として、滞留囲い４３８、４４０を陰性として識別する。
【0163】
図１に戻ると、ステップ１１０において、プロセス１００は、ステップ１０８において陽性の試験結果を生じた生物学的微小物体を、陰性の試験結果を生じた生物学的微小物体から分離することができる。図２６および２７は、ステップ１０８において後続の特性に対して陰性の結果を生じた生物学的微小物体１００２が、マイクロ流体デバイス２００のチャネル２５２中に移動され、次いで、そこから洗い出される例を示す。図２９は、マイクロ流体デバイス４００において、陰性の生物学的微小物体１２０４、１２０６が、陽性の生物学的微小物体１２０２から分離される、例を示している。
【0164】
図２６に示されるように、ステップ１１０において陰性の試験結果を生じた各生物学的微小物体１００２は、保持囲い２５６において光トラップ２６０２で選択して、捕捉することができる。陰性の微小物体は、図２６において１８０２のラベルが付けられている。次いで、光トラップ２６０２は、保持囲い２５６からチャネル２５２中に移動させることができる。図２７に示されるように、トラップ２６０２は、チャネル２５２においてオフに切り替えることが可能であり、媒体２４４の流れ８０４（例えば、対流）は、陰性生物学的微小物体１８０２をチャネル２５２の外に（および、任意選択で、流れ領域２４０の外に）洗い出すことができる。アッセイ材料１７０２は、囲い２５６の外に拡散して出ることが可能であり、流れ８０４は、アッセイ材料１７０２をチャネル２５２の外に洗い出すこともできる。
【0165】
光トラップ２６０２は、上記で考察したように、生成して操作することができる。例えば、図示のように、各陰性生物学的微小物体２６０２は、個々に捕捉されて、保持囲い２５６からチャネル２５２中へと移動させることができる。代替的意に、２つ以上の陰性生物学的微小物体２６０２を、単一のトラップ２６０２によって捕捉することができる。例えば、単一の囲い２５６内に２つ以上の生物学的微小物体２６０２がある可能性がある。それにもかかわらず、２つ以上の陰性生物学的微小物体２６０２を囲い２５６内で選択し、平行して、チャネル２５２中に移動させることができる。
【0166】
検出器２２４は、囲い２５６内の生物学的微小物体１００２の画像を含む、流動領域２４０の全部または一部の画像を取り込むことが可能であり、それらの画像は、個々の陰性の生物学的微小物体２６０２を、識別、捕捉するとともに、特定の囲い２５６からチャネル２５２中へと移動させることを容易にすることができる。検出器２２４および／またはセレクタ２２２（例えば、図３Ａおよび３ＢのＤＥＰデバイスとして構成されている）は、したがって、ある特性に対して陰性の試験結果を生じる微小物体から、その特性に対して陽性の試験結果を生じる微小物体を分離する手段の１つまたは２つ以上の例とすることができる。
【0167】
図２７に示されるように、陰性の生物学的微小物体１８０２がチャネル２５２内にある状態で、媒体２４４の流れ８０４は、生物学的微小物体１８０２を、チャネル２５２の外に、いくつかの例では、マイクロ流体デバイス２００の外に（例えば、出口２１０を介して）洗い出すことができる。例えば、流れ８０４が先に停止されるか、減速されていた場合には、流れ８０４を再開するか、または増大させることができる。
【0168】
代替的に、ステップ１０８において陽性の試験結果を生じた生物学的微小物体１００２は、ステップ１１０において、囲い２５６からチャネル２５２中に移動させて、流れ８０４によって、チャネル２５２から洗い流すことができる。そのような例において、ステップ１０４および１０８の両方において、陽性の試験結果を生じた、生物学的微小物体１００２は、保管して、さらなる処理をし、別のデバイス（図示せず）へ配送するなどのために、マイクロ流体デバイス２００内の別の場所に収集することができる。ステップ１０８において陰性の試験結果を生じた生物学的微小物体１８０２を、その後に、保持囲い２５６から除去して、廃棄することができる。
【0169】
図２８および２９に示されるように、アッセイ材料１９１０は、チャネル４３４（図２８）から洗い流すことができる。次いで、図２９に示されるように、ステップ１０８において陰性の試験結果を生じた、マイクロ流体デバイス４００内の生物学的微小物体１２０４、１２０６を、滞留囲い４２８、４４０から、チャネル４３４中に移動させることが可能であり、そこから、陰性の生物学的微小物体１２０４、１２０６を、（例えば、チャネル４３４内の媒体の流れ（図示しないが、図２８の２８０２のようなものとすることができる）によって）チャネル４３４から空にすることができる。生物学的微小物体１２０２、１２０４、１２０６を、チャネル４３４から滞留囲い４３６、４３８、４４０中に移動させるための、上記で考察した任意の方法（例えば、ＤＥＰ、重力、その他）で、生物学的微小物体１２０４、１０２６を、滞留囲い４３８、４４０からチャネル４３４中に移動させることができる。
【0170】
ステップ１０８および１１０の後に、プロセス１００は、ステップ１０８において実行された試験に従って、ステップ１０４において選択された、微小物体（例えば、１００２、１２０２、１２０４、１２０６）をさらに分類している。さらに、ステップ１０８における後続の試験に対して、やはり陽性の試験結果を生じた、ステップ１０４において選択された微小物体は、保持囲い（例えば、２５６、４３６、４３８、４４０）内に残留させることができるのに対して、陰性の微小物体は除去することができる。
【0171】
上記で考察したように、ステップ１０８および１１０は、繰り返して、ｎ回実行することが可能であり、ここでｎは整数１（この場合には、ステップ１０８および１００は１回実行されているが、繰返しはされない）または２以上である。ステップ１０８の各繰返しにおいて実行される、後続の試験は、異なる試験とすることができる。代替的に、ステップ１０８の繰返しにおいて実行される、後続の試験は、ステップ１０４において先に実行されたのと同じ試験とするか、またはステップ１０８の先行実行とすることができる。すなわち、ステップ１０２において装入された、生物学的微小物体（例えば、生物学的微小物体）は、ｎ＋１回の一連の試験に供することができる。いくつかの態様においては、ｎ＋１試験のそれぞれは、異なる試験とすることが可能であり、いくつかの態様においては、ｎ＋１試験のそれぞれは、異なる特性について試験することができる。したがって、プロセス１００は、生物学的微小物体の初期混合物から、それぞれが異なるものとすることのできるｎ＋１試験に陽性の試験結果を生じる群を分類することが可能であり、いくつかの実施形態においては、プロセス１００は、生物学的微小物体の初期混合物から、ｎ＋１の異なる特性について陽性の試験結果を生じる群を分類することができる。
【0172】
代替的に、プロセス１００は、ステップ１０４において生物学的微小物体を選択し、次いで、選択された生物学的微小物体を、生物学的微小物体が陽性の試験結果を生じる、ステップ１０８における（同時に実行されるか、またはステップ１０８を繰り返すことによって実行される）試験の数に従って、ランク付けすることができる。このように複数の特性について試験することは、抗体特性分析を含む、多くの応用に対して望ましい。例えば、複数の試験は、以下のいずれかで役に立つ：立体配座特異抗体（conformation specific antibodies）の識別（例えば、異なる試験によって、抗体分析物の、特定の抗原の異なる配座に結合する能力を評価することができる）；抗体分析物のエピトープマッピング（epitope mapping）（例えば、遺伝子的または化学変化した抗原を使用する）；抗体分析物の種交差反応性（species cross-reactivity）の評価（例えば、異なる試験によって、抗体分析物の、ヒト、マウス、ラット、および／またはその他の動物（例えば、実験用動物）に由来する相同抗原（homologous antigens）に結合する能力を評価することができる）；および抗体分析物のＩｇＧアイソタイピング（isotyping）。抗体のエピトープマッピングのための、化学的に修飾された抗原の生成については、例えば、Ｄｈｕｎｇａｎａら、Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｏｌ． Ｂｉｏｌ． ５２４：１１９−３４ （２００９）に記載されている。
【0173】
プロセス１００全体を、１回または２回以上、繰り返すことができる。すなわち、ステップ１０８および１１０をｎ回、実行した後に、ステップ１０２〜１０６を、再びｋ回、実行して、それに続いて、ステップ１０８および１１０をさらにｎ回、実行することができる。数ｋは、プロセス１００の各繰返しに対して、同じ数である必要はない。同様に、数ｎは、プロセス１００の各繰返しに対して、同じ数である必要はない。例えば、プロセス１００の特定の繰返しに対する、ステップ１０８および１１０の最終繰返し、図２７に示される流れ８０４は、図８に示されるように、生物学的微小物体の新しい混合物をマイクロ流体デバイス２００のチャネル２５２中に装入し、したがって、マイクロ流体デバイス２００上でのプロセス１００の次の実行に対するステップ１０２の一部とすることができる。
【0174】
プロセス１００は、同様に、マイクロ流体デバイス２００上で、複数回繰り返すことができる。例えば、プロセス１００は、ステップ１１０において滞留囲い４３６、４３８、４４０に保持されている、陽性の生物学的微小物体を再試験または分析するために；低下した濃度（初期試験が、滞留囲い当たり複数の生物学的微小物体を用いて実行されたと仮定して、滞留囲い当たり１個の生物学的微小物体）において陽性の生物学的微小物体を再試験または再分析するために；ステップ１０８の次の繰返しにおいて、マイクロ流体デバイス４００中に装入された新しい生物学的微小物体を試験または分析するために；（例えば、第１および追加の対象とする分析物を検出するように設計された、アッセイ材料１９１０を用いてステップ１０８を繰り返すことによって）異なる分析物材料について、ステップ１１０において、それらの滞留囲い４３６、４３８、４４０に維持された陽性の生物学的微小物体を試験または分析するために、その他のために繰り返すことできる。
【0175】
図３０は、別の例を示す。図示のように、プロセス１１０が実行された後に、その滞留囲い（例えば、４３６）に保たれている生物学的微小物体（例えば、１２０２）の１つまたは２つ以上が、その滞留囲い（例えば、４３６）内で生物学的微小物体のクローンコロニー（clonal colony）３００２を生成するのを許容することができる。次いで、プロセス１００（例えば、ステップ１０８および１１０）の全部または一部を使用して、コロニー３００２を試験または分析することができる。代替的に、生物学的微小物体を、上記で考察したように、分離して再試験することができる。さらに別の代替形態においては、プロセス１００が完了する前に（例えば、ステップ１０６または１０８の後であるが、ステップ１１０の前に）、生物学的微小物体が、コロニーに成長するのを許容することができる。
【0176】
本明細書においては、本発明の特定の態様および応用について記述したが、これらの態様および応用は、例示だけのものであり、多くの変形形態が可能である。例えば、図１のプロセス１００および図２５のプロセス２５００は、例にすぎず、変形形態が考えられる。すなわち、例えば、プロセス１００および／またはプロセス２５００のステップの少なくとも一部を、示されているのと異なる順序で実行することが可能であり、ステップの一部は、同時に実行されるか、またはそうではなく、他のものの実行と重複することも可能である。その他の例として、プロセス１００、２５０は、示されていない追加のステップを含むこと、または示されているステップの一部が欠けることも可能である。
【0177】
実施例実施例１−ヒトＣＤ４５に結合する能力のあるＩｇＧ抗体の分泌のための、マウス脾臓細胞のスクリーニング
ヒトＣＤ４５に結合するＩｇＧ型抗体を分泌する、マウス脾臓細胞を識別するために、スクリーニングを実行した。実験設計には、以下のステップを含めた。
１． ＣＤ４５抗原被覆ビーズの生成；
２． マウス脾臓細胞を採取；
３． マイクロ流体デバイス中に細胞を装入；および
４． 抗原特異性についての検定。
【0178】
実験に使用された試薬には、表１の示されるものが含まれた。【表1】
【0179】
ＣＤ４５抗原被覆ビーズの生成ＣＤ４５抗原被覆マイクロビーズは、以下の方法で生成した。
５０μｇの無担体ＣＤ４５を、５００μＬのＰＢＳ（ｐＨ７．２）に再懸濁させた。
Ｓｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ Ｍｉｎｉカップを、５００μＬのＰＢＳ（ｐＨ７．２）で洗滌し、次いで微量遠心管（microfuge tube）に追加した。
５０μＬの０．１μｇ／μＬ ＣＤ４５溶液を、洗滌されたＳｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ Ｍｉｎｉカップに加えた。
【0180】
１７０μＬのＰＢＳを、２ｍｇのＮＨＳ−ＰＥＧ４−Ｂｉｏｔｉｎに加えて、その後に４．１μＬのＮＨＳ−ＰＥＧ４−Ｂｉｏｔｉｎを、ＣＤ４５抗原を収納するＳｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ Ｍｉｎｉカップに加えた。ＮＧＳ−ＯＥＧ４−Ｂｉｏｔｉｎを、室温で１時間、ＣＤ４５抗原で培養した。
【0181】
培養に続いて、Ｓｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ Ｍｉｎｉカップは、微量遠心管から取り外して、第２の微量遠心管内の１．３ミリリットル（ｍｌｓ）のＰＢＳ（ｐＨ７．２）中に置いて、最初の１時間期間、揺動を与えて４℃で培養した。Ｓｌｉｄｅ−Ａ−Ｌｙｚｅｒ Ｍｉｎｉカップは、引き続き、１．３ミリリットル（ｍｌｓ）の新鮮なＰＢＳを収納する（ｐＨ７．２）の第３の微量遠心管へ移し、第２の1時間期間、揺動を与えて４℃で培養した。この最後のステップは、合計で５回の１時間培養のために、さらに３回繰り返した。
【0182】
１００μＬのビオチン化ＣＤ４５溶液（〜５０ｎｇ／μＬ）を、ラベルを付けた管にピペット注入した。５００μＬのＳｐｈｅｒｏｔｅｃｈ社のストレプトアビジン被覆ビーズを、微量遠心管中にピペット注入し、ＰＢＳ（ｐＨ７．４）中で３回洗浄し（１０００μＬ／洗浄）、次いで３０００ＲＣＦ（Relative Centrigugal Force）で５分間、遠心分離した。
このビーズを、５００μｌ ＰＢＳ（ｐＨ７．４）に再懸濁させて、結果として、５ｍｇ／ｍｌのビーズ濃度を得た。
【0183】
５０μＬのビオチン化タンパク質を、再懸濁されたＳｐｈｅｒｏｔｅｃｈ社製ストレプトアビジンを被覆したビーズと混合した。混合物を、２時間、揺動を与えて４℃で培養し、次いで、３０００ＲＣＦで５分間、４°で遠心分離した。上澄みを廃棄して、ＣＤ４５被覆ビーズを、１ｍＬのＰＢＳ（ｐＨ７．４）内で３回、洗浄した。次いで、ビーズを、４℃でさらに５分間、遠心分離した。最後に、ＣＤ４５ビーズを、５００μＬのＰＢＳ（ｐH７．４）に再懸濁させて、４℃で保管した。
【0184】
マウス脾臓細胞を採取ＣＤ４５で免疫化されたマウスからの脾臓を採取し、ＤＭＥＭ媒体＋１０％ＦＢＳ中に置いた。はさみを使用して、脾臓を切り刻んだ。
切り刻まれた脾臓を、４０μｍセルストレーナ（cell strainer）内に入れた。単独細胞を、１０ｍｌピペットで、セルストレーナを通して洗浄した。ガラス棒を使用して、脾臓をさらに砕いて、単独細胞を、セルストレーナを通過させて、その後に、単独細胞を、１０ｍｌピペットでセルストレーナを通して、再び洗浄した。
赤血球を、市販キットを用いて溶解させた。
細胞を２００×Ｇで遠心沈殿させて、未処理の脾臓を、２ｅ８細胞／ｍｌの濃度で、１０ｍｌピペットでＤＭＥＭ媒体＋１０％ＦＢＳ内で再懸濁させた。
【0185】
マイクロ流体デバイス中に細胞を装入脾臓細胞は、マイクロ流体チップ中に移して、囲い当たり２０〜３０個の細胞を収容する囲い中に装入した。１００μＬの媒体を、１μＬ／ｓでデバイスを通過して流し、不要な細胞を取り除いた。温度は、３６℃に設定し、培地は、０．１μＬ／ｓｅｃで３０分間、灌流させた。
【0186】
抗原特異性について検定１：２５００ヤギ抗マウスＦ（ａｂ’）２−Ａｌｅｘａ５６８を含有する細胞媒体を調製した。
１００μＬのＣＤ４５ビーズを、１：２５００希釈のヤギ抗マウスＦ（ａｂ’）２−Ａｌｅｘａ５６８を含有する、２２μＬの細胞媒体内で再懸濁させた。
再懸濁されたＣＤ４５ビーズを、次に、それらが脾臓細胞を収納する囲いに隣接するが、すぐ外側に位置するまで、１μＬ／ｓｅｃの流量で、マイクロ流体チップの主チャネルに流入させた。次いで、流体流を停止させた。
次いで、マイクロ流体チップは、明視野で撮像されて、ビーズの場所を特定した。
次に、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄ Ｆｉｌｔｅｒを使用して、細胞とビーズの画像を取り込んだ。画像は、１時間の間、５分ごとに採取し、各露出は１０００ｍｓ続き、利得は５であった。
【0187】
結果ＩｇＧ−ｉｓｏｔｙｐｅ抗体が、ある囲いから出て、それらがＣＤ４５被覆ビーズに結合することができる主チャネル中へ拡散する拡散を反映して、陽性の信号がビーズ上で発達するのを観察した。抗ＣＤ４５抗体のビーズへの結合によって、二次ヤギ抗マウスＩｇＧ−５６８が、ビーズと連携して、検出可能な信号を生成するのを可能にした。図３１Ａ〜３１Ｃおよび白の矢印を参照。
本発明の方法を使用すると、陽性信号に関連づけられた脾臓細胞の各群を、分離させ、単独細胞として新規の囲いに移動させて、再検定することも可能である。このようにして、抗ＣＤ４５ＩｇＧ抗体を発現させている単独細胞を検出することもできる。
【0188】
いずれかの先述の改変に加えて、多数のその他の変形形態および代替的配設が、本明細書の趣旨と範囲から逸脱することなく、当業者によって考案され得る。すなわち、情報は、現在において最も実際的で好ましい観点であると考えられるものと関係して、具体性と詳細をもって記述したが、当業者には、それに限定はされないが、形態、機能、動作方法、および使用を含む多数の改変を、本明細書に記載した原理と概念から逸脱することなく行うことができることが明白であろう。本明細書において使用されるときには、実施例および態様は、すべての点において、例示の目的だけのものであり、いかなる方法においても限定的なものとして解釈されるべきではない。また、本明細書においてステップという用語が使用されているが、この用語は、記述された方法の異なる部分に単に注意を向けるために使用されるものであり、方法のいかなる部分に対しても、開始点または停止点を描くことを意図するものではなく、またその他の方法で限定するものではないことに留意されるべきである。