(57)【要約】  抽出及び解析装置は、流体ベースの試料から１つ又は２つ以上の異なる検体を抽出するマイクロ流体ベースの収集システム及び収集システムに直接接続され、収集された１つ以上の検体に対して光学的解析を実行する光学的解析装置を含む。マイクロ流体ベースの収集システムは、流体ベースのサンプルを精製チップに送るマイクロ流体経路を備える。精製チップ内に収集された検体は、後に取り出して解析してもよく、又は精製チップ内にある状態で、光学的解析装置を用いて、検体を直接解析してもよい。精製チップは、好ましくは、複数の柱を含み、各柱の表面は、特定の捕獲化学物質によってコーティングされる。特定の捕獲化学物質は、配位子、例えば、核酸、アンプライマ（amplimer）又は抗体を各柱に付けることによって、柱を誘導体化することによって適用される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ベースの試料から１つ又は２つ以上の異なる検体を抽出して、分析する分析装置において、
ａ．上記流体ベースの試料から１つ又は２つ以上の異なる検体を抽出し、該抽出された１つ又は２つ以上の異なる検体を検出のために準備する精製装置と、
ｂ．上記精製装置に接続され、該精製装置において抽出された１つ又は２つ以上の検体に関連する１つ又は２つ以上の特性を検出し、該検出された１つ又は２つ以上の特性に基づいて、１つ又は２つ以上の異なる検体を分類する検出装置と
を備える分析装置。
【請求項２】
上記精製装置は、複数の隆起構造体を備え、
上記各隆起構造体は、１つ又は２つ以上の異なる検体に結合する捕獲部分によってコーティングされていることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
上記精製装置は、それぞれが溶液を保存する１つ又は２つ以上の溶液コンテナと、上記１つ又は２つ以上の溶液コンテナ及び上記複数の隆起構造体に接続され、溶液を輸送するマイクロ流体経路とを更に備え、
上記溶液は、抽出された１つ又は２つ以上の異なる検体を検出のために準備するために使用されることを特徴とする請求項２記載の分析装置。
【請求項４】
上記精製装置は、該精製装置内における溶液内で生成される検出信号を更に備える請求項１記載の分析装置。
【請求項５】
上記検体は、配位子、核酸、抗体、抗原、増幅因子、アンプライマ、又は捕獲部分に結合でき、検出システムで測定できる特性を有する何らかの物質を含むことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項６】
上記精製装置は、上記精製装置を温度制御する温度制御装置を更に備える請求項１記載の分析装置。
【請求項７】
内蔵型電源を更に備える請求項１記載の分析装置。
【請求項８】
上記内蔵型電源は、バッテリであることを特徴とする請求項７記載の分析装置。
【請求項９】
上記検出装置は、上記抽出された１つ又は２つ以上の検体に関連する１つ又は２つ以上の光特性を検出する光学検出装置であることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項１０】
上記光学検出装置は、光源及び光学検出器を含むことを特徴とする請求項９記載の分析装置。
【請求項１１】
上記光学検出装置は、蛍光法、化学ルミネッセンス法、又は時間分解蛍光測定法の１つ以上を実行し、１つ又は２つ以上の光特性を検出するように構成されていることを特徴とする請求項９記載の分析装置。
【請求項１２】
当該分析装置は、携帯型機器であることを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項１３】
上記精製装置に接続され、当該分析装置に流体ベースの試料を取り込む取込装置を更に備える請求項１記載の分析装置。
【請求項１４】
１つ以上の流体ベースの試料から１つ又は２つ以上の異なる検体を抽出し、分析する抽出及び検出システムにおいて、
ａ．上記１つ以上の流体ベースの試料を輸送する流体輸送システムと、
ｂ．上記流体輸送システムに接続され、１つ又は２つ以上の異なる検体に結合する捕獲部分がコーティングされた複数の隆起構造体を有する複数の精製チップと、該複数の精製チップのそれぞれに接続され、上記複数の隆起構造体に結合した１つ又は２つ以上の異なる検体に関連する１つ又は２つ以上の特性を検出し、該検出された１つ又は２つ以上の特性に基づいて、１つ又は２つ以上の異なる検体を分類する検出装置とを有する抽出及び検出システムと
を備える抽出及び検出システム。
【請求項１５】
上記流体輸送システムは、それぞれが検体の検出のために用いられる溶液を保存する１つ又は２つ以上の溶液コンテナと、該１つ又は２つ以上の溶液コンテナに接続され、複数の精製チップのそれぞれに溶液を輸送するマイクロ流体経路とを更に備えることを特徴とする請求項１４記載の抽出及び検出システム。
【請求項１６】
上記各精製チップは、上記複数の隆起構造体の周囲の溶液内で生成される検出信号を更に備える請求項１４記載の抽出及び検出システム。
【請求項１７】
上記検体は、配位子、核酸、抗体、抗原、増幅因子、アンプライマ、又は捕獲部分に結合でき、上記検出システムで測定できる特性を有する何らかの物質を含むことを特徴とする請求項１４記載の抽出及び検出システム。
【請求項１８】
上記各精製チップは、上記複数の隆起構造体に接続され、該複数の隆起構造体を温度制御する温度制御装置を備えることを特徴とする請求項１４記載の抽出及び検出システム。
【請求項１９】
上記検出装置は、上記抽出された１つ又は２つ以上の検体に関連する１つ又は２つ以上の光特性を検出する光学検出装置であることを特徴とする請求項１４記載の抽出及び検出システム。
【請求項２０】
上記光学検出装置は、１つ又は２つ以上の光源及び光学検出器を含むことを特徴とする請求項１９記載の抽出及び検出システム。
【請求項２１】
上記光学検出装置は、蛍光法、化学ルミネッセンス法、又は時間分解蛍光測定法の１つ以上を実行し、１つ以上の光特性を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の抽出及び検出システム。
【請求項２２】
温度制御される装置において、
ａ．底部層と、該底部層に接続され、それぞれが１つ又は２つ以上の異なる検体と結合するように捕獲部分でコーティングされた複数の隆起構造体とを有する精製チップと、
ｂ．上記底部層に接続され、上記複数の隆起構造体を温度制御することによって、捕獲部分に結合された検体、検体に結合されている物質、又は上記複数の隆起構造体の周囲の溶液の温度を制御する温度制御装置とを備える温度制御される装置。
【請求項２３】
上記温度制御装置は、上記底部層に接続された加熱手段を備えることを特徴とする請求項２１記載の温度制御される装置。
【請求項２４】
温度制御される装置において、
ａ．各グループが固有の配列の核酸を含み、特定のタイプの核酸に結合して結合対グループを形成する複数の核酸プローブのグループが付けられた複数の隆起構造体を有する精製チップと、
ｂ．上記複数の隆起構造体に接続され、該複数の隆起構造体を温度制御し、上記複数の核酸プローブ及び結合された何れかの核酸の温度を系統的に調整し、上記各結合対グループを、結合対グループ融点温度において、個別に融解する温度制御装置と
を備える温度制御される装置。
【請求項２５】
融解した結合対グループのそれぞれから核酸を個別に収集する収集装置を更に備える請求項２４記載の温度制御される装置。
【請求項２６】
ＰＣＲ反応を実行するＰＣＲ反応装置において、
ａ．１つ又は２つ以上の異なる核酸と結合する捕獲部分がコーティングされた複数の隆起構造体を含む精製チップと、
ｂ．上記複数の隆起構造体に接続され、該複数の隆起構造体に付けられた１つ又は２つ以上の異なる核酸の温度が、ＰＣＲ反応のために熱循環するように、該複数の隆起構造体を温度制御する温度制御装置と
を備えるＰＣＲ反応装置。
【請求項２７】
上記複数の隆起構造体は、底部に連結され、上記温度制御装置は、該底部に接続されていることを特徴とする請求項２６記載のＰＣＲ反応装置。
【請求項２８】
上記複数の隆起構造体は、底部に連結され、上記温度制御装置は、該底部に接続された加熱手段を備えることを特徴とする請求項２６記載のＰＣＲ反応装置。
【請求項２９】
ＰＣＲ反応を実行するＰＣＲ反応装置において、
ａ．複数の隆起構造体を有する精製チップと、
ｂ．上記複数の隆起構造体に接続され、核酸の温度が、ＰＣＲ反応のために熱循環するように、該複数の隆起構造体を温度制御する温度制御装置と
を備えるＰＣＲ反応装置。
【請求項３０】
上記複数の隆起構造体は、底部に連結され、上記温度制御装置は、該底部に接続されていることを特徴とする請求項２９記載のＰＣＲ反応装置。
【請求項３１】
上記複数の隆起構造体は、底部に連結され、上記温度制御装置は、該底部に接続された加熱手段を備えることを特徴とする請求項２９記載のＰＣＲ反応装置。
【請求項３２】
ＰＣＲ反応を実行するＰＣＲ方法において、
ａ．１つ又は２つ以上の異なる核酸と結合する捕獲部分がコーティングされた複数の隆起構造体を含む精製チップと、上記複数の隆起構造体に接続され、該複数の隆起構造体を温度制御する温度制御装置とを備えるＰＣＲ装置を準備する工程と、
ｂ．上記複数の隆起構造体の温度を交互に昇降させることによって、該複数の隆起構造体に付けられた、又は該複数の隆起構造体の周囲の溶液内の１つ又は２つ以上の物質の温度を交互に昇降させる熱循環を実行する工程と
を有するＰＣＲ反応方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、同じ発明者によって、２００４年９月９日に出願された米国仮特許出願番号６０／６０８，９９９、発明の名称「A Microfluidic System Using the Silicon Pillar Chip to Automatically Prepare DNA for Real-Time PCR Analysis」の優先権を主張して２００５年９月９日に出願された米国特許出願番号１１／２２３，０９５、発明の名称「A Handheld and Portable Microfluidic Device to Automatically Prepare Nucleic Acids for Analysis」の一部継続出願である。米国特許出願番号１１／２２３，０９５及び米国仮特許出願番号６０／６０８，９９９の全体は、引用によって本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、流体ベースの試料から検体を収集し、収集された検体を分析する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ターゲットとなる有機体からの検体、例えば、核酸は、通常、より大きい試料の一部であり、試料内の残りの物質は、痕跡量から多様に変化する。これらの物質は、有機体の検出に干渉し又は完全に妨害し、定量結果を得ることが不可能になることがある。試料を精製（purify）するための様々な抽出プロトコル及び抽出デバイスが知られており、これらの大部分は、特定の試料及び用途に最適化されている。
【０００４】
生物学的分析（biological assay）は、特に、試料自体内又は試料精製法における検体の安定性、生存可能性、突然変異等の問題を克服する必要がある。したがって、生物学的分析には、試料マトリクス内の検体について、分析法の精度と、試料精製の効率という、等しく重要で相互に関係する２つの課題がある。試料マトリクスは、非常に多様であるため、普遍的な準備プロトコルは未だ実現されていない。
【０００５】
ポリメラーゼ連鎖反応（polymerase chain reaction：ＰＣＲ）に基づく検査のための大量の液体試料のプロセスは、多くの異なるタイプの試料に適用できる。水質検査では、一連のフィルタリング及び遠心分離工程を用いて、より少ない量に濃縮することによって、微生物及び他の粒子を含むターゲットの希釈を補うために、数１０〜数１００ｍｌの量の試料の分析が必要である。空気試料の場合、粒子は、収集液（collection fluid）によって直接捕捉され、又はフィルタによって捕捉された後、液体に溶離（eluted）される。土試料の場合、土を液体に懸濁し、土コロイドから粒子を放出させる。大量の液体試料の具体例としては、例えば、スクリーニングのための血液、又は製品検証のための薬剤試料等の生体試料が含まれる。試料は、分析のために、実験室環境において採取される。
【０００６】
試料からの検体の収集は、基本的には、基質と検体との間の生理化学的性質の相違点を利用する。核酸の場合、ポリマバックボーンは、中性ｐＨにおいて、負の電荷の側鎖を有する。ユーザが試料を含む一連の溶液を流すプラスチック製のデバイス内にカオトロピック試薬及びガラスのランダム表面（ミクロビーズ、繊維、粒子等の充てん層）の組合せを含む従来の手法の多くは、この特性を吸着ターゲットとして利用する。このような手法に基づく従来のデバイス（例えば、Ｑｉａｇｅｎキット）は、ランダム表面における相互作用と、流動特性を特徴とする。このようなランダム表面で収集された検体の解析を実行することは、不可能ではないにしても、困難である。したがって、解析を実行する前に、ランダム表面から検体を取り除き、収集するための更なるプロセスステップが必要となることが多い。
【０００７】
検体を平坦面に集めることにより、解析を直接実行できるという利点が得られる。しかしながら、平坦面における収集プロセスは、２次元的性質のために、効率性が劣る。平坦面は、収集が行われる表面積が小さいだけではなく、プロセスに掛かる時間も長くなる。平坦面に検体を収集するためには、平坦面上に溶液を置き、重力又はブラウン運動によって検体を平坦面上に沈下させる必要がある。大きな体積が必要とされる場合、このようなプロセスは、時間が掛かり、非効率的である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、流体ベースの試料から１つ又は２つ以上の異なる検体を抽出するマイクロ流体ベースの収集システムと、収集システムに直接接続され、１つ又は２つ以上の収集された検体について光学的解析を実行する光学的解析装置とを含む抽出及び解析装置を提供する。マイクロ流体ベースの収集システムは、流体ベースのサンプルを精製チップに送るマイクロ流体経路を備える。精製チップ内に収集された検体は、後に取り出して解析してもよく、又は精製チップ内にある状態で、光学的解析装置を用いて、検体を直接解析してもよい。精製チップは、好ましくは、複数の突出した又は隆起構造体、例えば柱を有し、各隆起構造体の表面は、特定の又は一般的な捕獲化学物質（capture chemistry）又は部位でコーティングされる。捕獲化学物質は、検体、例えば、配位子、核酸、抗体、抗原、増幅因子、アンプライマ（amplimer）が各隆起構造体に付くように、隆起構造体を誘導体化することによって適用される。
【０００９】
一実施の形態においては、第１の抗体は、１つの特定の検体に特異的に結合する。変形例では、第１の抗体は、複数の異なる抗体を含み、各抗体は、１つの特定の検体に特異的に結合する。このような変形例では、単一の精製チップ内で、複数の抗体を用いて、対応する複数の異なる検体を収集することができる。他の変形例では、複数の隆起構造体に適用される捕獲化学物質は、ＤＮＡプローブを含む。流体ベースの試料が隆起構造体を流れると、ＤＮＡ分子は、ＤＮＡプローブに交配される。
【００１０】
本発明の各精製チップは、精製チップの底部に接続された温度制御装置、例えば、精製チップの底部内に収容され、又は精製チップの１つ以上の表面上に形成された、柱の温度を制御し、及び／又は柱の周囲の溶液の温度に影響を与える温度制御要素を含むように改善される。このような温度制御によって、精製チップ内で、温度に関連する多数の処理アプリケーションを実行することができる。このようなアプリケーションの１つは、隆起構造体又は隆起構造体の周囲の溶液におけるＰＣＲ熱循環、又は等温熱循環の実行である。他のこのようなアプリケーションは、異なる数又はタイプのＤＮＡ塩基対に関連する融解曲線を利用し、所定の流体ベースの試料内で複数の異なるＤＮＡタイプの収集及び解析を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】精製チップの平面図である。
【図２】精製チップの底部に温度制御要素が接続された図１の精製チップの側面図である。
【図３】精製チップの底部内に温度制御要素が設けられた精製チップの変形例の側面図である。
【図４】カートリッジ内に精製チップが取り付けられ、光学的解析装置に接続された単一チップシステムを示す図である。
【図５】単一チップシステムを利用する手で持てる携帯型抽出デバイスの斜視図である。
【図６】図５の手で持てる携帯型抽出デバイスの分解図である。
【図７】図５のチップブロック及び光学的解析装置の切欠側面図である。
【図８】代替となるチップブロックアセンブリの分解図である。
【図９】手で持てる携帯型抽出デバイスの操作方法を示すフローチャートである。
【図１０】複数チップシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の抽出及び解析装置の実施の形態は、流体ベースの試料から１つ又は２つ以上の異なる検体を抽出するマイクロ流体ベースの収集システム及び収集システムに直接接続され、収集された１つ以上の検体に対して光学的解析を実行する光学的解析装置を提供する。本明細書で用いる「流体」という用語は、気体又は液体の何れかを示す。流体ベースの試料には、水ベースの流体試料、体液試料、環境流体試料、又は抽出すべき検体を含む他のあらゆる流体ベースの試料が含まれる。検体は、好ましくは、生物学的実体、例えば、核酸である。これに代えて、検体は、以下に限定されるものではないが、タンパク質、分子又は完全細胞等のアミノ分析用の検体（amino assay）であってもよい。更にこれに代えて、検体は、流体ベースの試料から収集され、検出及び解析される如何なる物質であってもよい。マイクロ流体ベースの収集システムは、流体ベースのサンプルを精製チップに送るマイクロ流体経路を備える。流体ベースのサンプルは、制御された流量で、精製チップを介して流される。精製チップ内に収集された検体は、後に取り出して解析してもよく、又は精製チップ内にある状態で、光学的解析装置を用いて、検体を直接解析してもよい。
【００１３】
精製チップは、好ましくは、何れも引用によって全体が本願に援用される米国特許５，９５２，１７３号及び米国特許５，７０７，７９９号に開示されているものと同様のタイプのものを用いる。図１は、本発明の抽出及び解析装置で用いられる精製チップ４８の平面図を示している。精製チップ４８は、流体チャンバ７６を備える。流体チャンバ７６は、流入ポート７２、複数の隆起構造体７８及び流出ポート７４を備える。隆起構造体は、好ましくは、柱（pillar）として構成される。流体ベースの試料は、流入ポート７２を介して流体チャンバ７６に流れる。流体チャンバ７６は、好ましくは、涙形（tear drop shaped）の形状を有し、これにより、流体チャンバ７６に流入した流体ベースの試料は、複数の柱７８との界面に向かって外側に拡散する。好適な実施の形態では、複数の柱７８は、流体チャンバ７６内で一様に配設される。なお、これに代えて、柱７８は、望ましい如何なる幾何学的構成で配列してもよい。柱７８は、好ましくは、流入ポート７２から流出ポート７４への流体フローの流路に実質的に直交する列として配置される。各列における柱７８の位置は、柱７８が行として揃うことを防ぐように、隣接する列の間で揃わないように配置することが望ましい。
【００１４】
柱７８のそれぞれには、特定の捕獲化学物質（capture chemistry）を適用する。特定の捕獲化学物質は、第１の抗体が各柱７８に付くように、柱７８を誘導体化（derivitizing）することによって適用される。一実施の形態においては、第１の抗体は、１つの特定の検体に特異的に結合する。変形例では、第１の抗体は、複数の異なる抗体を含み、各抗体は、１つの特定の検体に特異的に結合する。このような変形例では、単一の精製チップ内で、複数の抗体を用いて、対応する複数の異なる検体を収集することができる。
【００１５】
各柱７８の誘導体化された表面は、流体ベースの試料が流される際に、流体ベースの試料に接触する。流体ベースの試料が柱７８に接触すると、検体は、柱７８に付けられた抗体に結合する。このような収集プロセスを実行する例示的な方法は、米国特許５，９５２，１７３号及び米国特許５，７０７，７９９号に開示されている。
【００１６】
変形例では、複数の柱に適用される捕獲化学物質は、核酸プローブを含む。流体ベースの試料が柱を流れると、核酸分子は、核酸プローブに交配される（雑種核酸が形成される）。核酸プローブは、核酸配列に対して特異性を有する。この変形例では、柱は、特定の核酸分子を結合するために使用される。更に他の変形例では、所定の精製チップ内の柱は、複数の異なる捕獲化学物質を有するように構成され、対応する数の異なる化学的部分（moiety）を結合するために用いられる。例えば、単一の精製チップのための柱は、１つ以上の検体及び１つ以上の特定の核酸分子の両方を捕獲するように構成される。
【００１７】
半導体産業において広く用いられている単結晶シリコンは、同じタイプの設備及びプロセスを用いて、例えば、周知の微小電気機械システム（micro-electro-mechanical systems：ＭＥＭＳ）デバイスに形成されているようなミクロン及びサブミクロン構造を作成することができる。本発明の好ましい実施の形態に適用される柱７８の表面は、検体と、流体ベースの試料との間の生理化学的な相違を利用するように化学的に修飾され、構造的な寸法及び形状は、マイクロ流体的側面が、抽出の効率を高めるように変更及び制御されるように設計される。マイクロ構造化された表面と、設計及び検査されたマイクロ流体特性との組合せにより、例えば、核酸、アミノ分析又は他の検体の抽出及び濃縮をはじめとする様々な用途に用いることができる新たな試料精製装置が実現される。酸化単結晶シリコン構造は、そのガラス表面的性質のために、核酸を吸着するシリコン酸化物媒介結合法に適用できる。
【００１８】
本発明の抽出及び解析装置内で用いられる精製チップは、好ましくは、核酸の抽出、精製及び濃縮のためのシリコン構造の利点を利用するように設計される。フロースルー特性、広い表面積及び小さい流体積を含む精製チップの特性により、大量の試料を処理することができ、及び抽出される検体を非常に小さい量に減少させ、非常に高い濃縮効率が実現される。
【００１９】
好適な実施の形態では、本発明の各精製チップは、精製チップの底部に接続された温度制御装置、例えば、精製チップの底部内に収容され、柱の温度を制御し、及び／又は柱の周囲の溶液の温度に影響を与える温度制御要素を含むように改善される。温度制御装置は、抵抗性ヒータ、光学的ヒータ、赤外線ヒータ、薄膜ヒータ又は他の周知の如何なる加熱及び／又は冷却手段を含んでいてもよい。柱上に検体を堆積させるアプリケーションでは、このような温度制御を用いて、柱への付着を介して、直接的に、検体又は結合化学物質を加熱又は冷却することができる。柱の周囲の溶液の加熱又は冷却を必要とするアプリケーションでは、温度制御を用いて、柱との接触を介して、溶液を加熱又は冷却することができる。本発明が提供する柱の温度制御は、ある処理段階において温度調整が重要である場合、又は適切な温度調整によって特定の処理段階の速度が高められる場合等に有益である。
【００２０】
図２は、図１の精製チップ４８の側面図を示している。精製チップ４８は、温度制御装置８２が精製チップ４８の底部８０に接続されるように変更されている。温度制御装置８２と底部８０との間には、サーマルインタフェースが形成されており、これにより、温度制御装置８２と底部８０との間で熱が伝導する。温度制御装置８２は、好ましくは、電源（図示せず）と、温度制御装置８２の温度を高め、低め又は一定に維持するように制御するためのコントローラ（図示せず）とに接続されている。柱７８及び底部８０は、好ましくは、シリコン等の熱導電材料から形成される。熱は、温度制御装置８２と底部８０、したがって柱７８との間で伝導され、これにより、柱７８の温度は、温度制御装置８２の温度を制御することによって制御される。柱７８の温度は、温度制御装置８２の温度を調整することによって調整される。カバー８６は、流体チャンバ７６（図１）を密閉する。カバー８６は、光学的に透明であることが好ましい。
【００２１】
図３は、精製チップの底部内に温度制御装置が設けられた精製チップの変形例の側面図である。精製チップ２４８は、精製チップ２４８の底部２８０が組込式の温度制御装置２８２を収容するように変更されている点を除いて、精製チップ４８と同様に構成されている。温度制御装置２８２は、電気コンタクト２８４を備える。電気コンタクト２８４は、好ましくは、電源（図示せず）と、温度制御装置２８２の温度を高め、低め又は一定に維持するように制御するためのコントローラ（図示せず）とに接続されている。柱２７８及び底部２８０は、好ましくは、シリコン等の熱導電材料から形成される。図２の精製チップ４８に関連する温度制御装置８２の機能と同様に、組込式の温度制御装置２８２は、精製チップ２４８内の柱２７８の温度を調整するために制御される。カバー２８６は、精製チップ２４８の流体チャンバを密閉する。カバー２８６は、光学的に透明である。
【００２２】
上述したように、流体ベースの試料が精製チップ４８を流れると、１つ以上の検体が柱７８上に堆積する。流体ベースの試料を受け取るために、精製チップ４８は、好ましくは、カートリッジに接続され、カートリッジは、流体ベースの試料を精製チップ４８に供給し、精製チップ４８を通過した後に流体ベースの試料を受け取るためのマイクロ流体経路（microfluidic circuitry）を含む。マイクロ流体経路は、１つ以上の経路によって構成され、１つ以上の流体、例えば、以下に限定されるわけではないが、流体ベースの試料、洗浄及びすすぎ用の流体、多段階プロセスのための異なるタイプの試薬及び化学物質、及び異なるタイプの抗体が精製チップ４８に供給される。
【００２３】
また、本発明の抽出及び解析装置は、精製チップ内の柱に結合したままの状態の、１つ又は２つ以上の堆積した検体の検出及び解析を提供する。抽出及び解析装置は、精製チップに接続され、光学的解析を実行する検出及び解析装置を含む。好適な実施の形態では、光学的解析装置を用いて、光学的検出が実行される。
【００２４】
殆どの検体は、光学的解析装置がそれらを検出できようにする前に準備する必要がある。検体を準備する１つの手法として、柱上に堆積した特定の検体に結合する能力によって特徴付けられる第２の抗体を精製チップに流す手法がある。２つ以上の検体が柱に堆積する場合、対応する各検体との結合特性を有する各検体のための別の第２の抗体が、精製チップを介して供給される。各検体に固有の第２の抗体は、順次的に又は様々な組合せに基づいて混合して供給することができる。第２の抗体には、酵素、マーカ、蛍光タグ又は測定可能な特性を生成する他の周知の何らかのメカニズムが含まれる。２つ以上の検体を検出する場合、個々の検体を特異的に検出できるように、個々の第２の抗体のそれぞれのためのマーカは、互いに区別できる必要がある。第２の抗体が検体に付けられた後、精製チップの流体チャンバに第３の流体が流され、保持される。第３の流体は、第２の抗体に付けられた信号を誘導するように作用する。柱の周囲の第３の溶液に浮く信号部位（signal moiety）は、光学的解析装置が検出できる測定可能な信号として機能する。これに代えて、第３の流体を使用せず、第２の抗体に付いたままのマーカを光学的解析装置によって検出してもよい。
【００２５】
同様の手法は、捕獲された核酸分子を検出のために準備するためにも使用される。検出可能な物質、例えば、特定の核酸分子タイプの存在を示す蛍光信号が生成される。検出可能な物質は、溶液内に生成してもよく、柱に付けられた核酸分子に直接生成してもよい。なお、核酸分子を検出するために、他の周知の手法を用いてもよい。
【００２６】
本発明の抽出及び解析システムを用いることによって、物質の存在を比較的短時間で検出できる非常に速やかな検出処理が実現される。例えば、上述した手法、すなわち、第１の溶液である流体ベースの試料を精製チップに流し、検体を堆積させ、次に、抗体を含む第２の溶液を精製チップに流し、続いて、第２の抗体からマーカを取り除く第３の溶液を精製チップに流し、最終的に、第３の溶液が精製チップ内に残っている状態で、マーカに対する光学的解析を実行し、検体のピコモルレベルの検出を行うプロセスは、３〜４分間の時間で行われる。上述の具体例では、第１の溶液、第２の溶液及び第３の溶液のそれぞれは、１分あたり約２〜３ｍｌの速度でチップに流される。
【００２７】
上述したように、精製チップ内の柱は、温度制御される。このような温度制御によって、柱上及び／又は柱間の溶液内の検体の堆積に必要な温度に敏感な如何なる処理ステップも採用することができる。更に、その後の光学的検出ステップを実行するために必要な温度に敏感な如何なる処理ステップも実行することができる。
【００２８】
柱の温度制御は、機能性の追加を可能にする。このような機能性の１つは、柱を順次的に加熱及び冷却することによって、柱の表面上で、又は柱の周囲の溶液内でＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）を実行することである。柱に結合される物質の熱的特性に応じて、物質に固有の温度にまで柱が加熱されると、物質と誘導体化された柱との間の結合が、実質的に融解又は破壊される。柱を冷却することにより、誘導体化された柱に物質を再び結合させることができる。このようにして、柱を温度制御することによって、熱循環ＰＣＲ反応を実現することができる。また、柱自体は、有効なヒータとして機能し、柱の表面上でＰＣＲが実現されなくても、柱を加熱することによって、周囲の溶液が温度制御され、これにより、溶液内で反応を引き起こすことができる。
【００２９】
特定のアプリケーションでは、異なる長さの核酸プローブが柱に付けられる。例えば、５塩基核酸プローブ及び７塩基核酸プローブが柱に付けられる。第１のタイプの核酸分子は、５塩基核酸プローブに結合し、第２のタイプの核酸分子は、７塩基核酸プローブに結合する。融解曲線は、当分野で周知である。融解曲線は、通常、核酸プローブ及び核酸分子を結合する塩基対が多い程、結合を融解するために高い温度が必要であることを示す。したがって、第１のタイプの核酸分子と５塩基核酸プローブとの間の結合は、第２のタイプの核酸分子と７塩基核酸プローブとの間の結合よりより低い温度で融解される。柱の温度を制御することによって、第２のタイプの核酸分子が柱に結合したまま、第１のタイプの核酸分子を融解によって柱から取り除くことができる。次に、取り除かれた第１のタイプの核酸分子を含む溶液は、精製チップから不要物として流され、若しくは、解析又は他の用途のために収集される。そして、柱に結合したまま残っている第２のタイプの核酸分子は、精製チップ内で直接分析してもよく、柱の温度を更に上げることによって次の融解ステップを実行して、７塩基核酸プローブから第２のタイプの核酸分子を融解してもよい。なお、同様のプロセスを用いて、３個以上の異なるタイプの核酸分子を堆積させ、取り除くことができることは明らかである。
【００３０】
上述したアプリケーションでは、異なるタイプの核酸分子の堆積及び時差的な融解を行っているが、柱の温度制御によって、如何なるタイプの検体、又は個別の温度で柱から取り除くことができる、柱上に堆積された他の物質に関しても同様のプロセスを実行できる。
【００３１】
また、柱を温度制御することにより、核酸の合成も行うことができる。このようなアプリケーションの１つにおいては、核酸は、柱の周囲の溶液内で合成される。当分野において周知のとおり、一本鎖核酸の特定の配列に結合する核酸プローブと本質的には同じであるプライマを加えることによって、一本鎖核酸から二本鎖核酸を合成できる。そして、酵素を適用し、一本鎖核酸上の塩基に一致する更なる塩基をプライマに加える。本質的には、一本鎖核酸は、テンプレートとして機能する。柱を適切な温度に加熱することによって、二本鎖核酸は、２つの個別の一本鎖核酸に分離され、これらの両方は、次の核酸合成のラウンドの間、テンプレートとして使用される。
【００３２】
また、核酸プローブが柱に付けられる場合も、同様のプロセスが実行される。対応する一本鎖核酸は、核酸プローブに結合する。そして、付けられた一本鎖核酸は、テンプレートとして機能し、柱に付けられた二本鎖核酸が形成される。柱は、二本鎖核酸が分離される温度に加熱され、一方の一本鎖核酸は、柱に付けられたまま残り、他方の一本鎖核酸は、溶液内に浮遊する。二本鎖核酸が存在するときに発光する蛍光プローブがある。そこで、融解ステップを実行する前に、二本鎖核酸の存在を検出するために、蛍光プローブを加えることができる。この手法によって、非常に特定的な核酸検出を実行できる。
【００３３】
図４は、カートリッジ１１０内に精製チップ４８が装着され、光学的解析装置１００に接続された例示的な単一チップシステムを示している。カートリッジ１１０は、精製チップ４８が載置されるチップホルダ１１６を備える。また、カートリッジ１１０は、流入ポート７２（図１）に流体を供給する流入マイクロ流体経路１１２と、流出ポート７４（図１）から流体を受け取る流出マイクロ流体経路１１４とを備える。精製チップ４８は、カバー１１８で覆われ、チップホルダ１１６に固定される。光学的解析装置１００は、精製チップ４８に接続されている。一実施の形態においては、カバー１１８は、光学的に透明であり、光学的解析装置１００は、カバー１１８に接続されて、精製チップ４８内の収集された検体に対する光学的解析を実行する。他の実施の形態においては、カバー１１８が取り外され、光学的解析装置１００は、精製チップ４８の光学的に透明なカバー８６（図２）に接続され、光学的解析を実行する。変形例では、カートリッジ１１０は、光学的解析を実行するために必要な溶液、例えば、抗体及び／又は酵素を保存する１つ以上の溶液容器を備える。
【００３４】
光学的解析装置は、光源１０２、光学検出器１０４、プロセッサ１０６、電源１０８及びユーザインタフェース１０９を備える。電源１０８は、バッテリ等の内蔵型電源であってもよく、外部の電気コンセントから供給される電流であってもよい。光源１０２は、精製チップ４８の流体チャンバ７６（図１）に光を向ける。光源１０２は、要求される光学的解析を実行するために必要な任意の波長の光を提供するように構成できる。光源１０２は、以下に限定されるわけではないが、発光ダイオード又は光ファイバによって提供されるレーザ光を含む周知の如何なる光源であってもよい。光学検出器１０４は、光源１０２に応じて、精製チップ４８から発せられる光を検出できる周知の如何なる光学検出器であってもよい。プロセッサ１０６は、光源１０２及び光学検出器１０４の動作を制御し、光学検出器１０４から受信した測定値の解析を実行し、解析の結果をユーザインタフェース１０９に提供する。包括的に言えば、光学的解析装置は、例えば、蛍光法、時間分解蛍光測定法又は化学ルミネセンス法等の光学的測定法を実行するように構成される。ユーザインタフェース１０９は、好ましくは、ユーザがプロセッサ１０６に指示を行うためのキーパッドと、指示を提供し及びプロセッサ１０６が実行した解析の結果を標示するディスプレイとを備える。
【００３５】
単一チップシステムの例示的なアプリケーションは、手で持てる（handheld）携帯型抽出デバイスである。図５は、単一チップシステムを採用した手で持てる携帯型抽出デバイス１０の斜視図である。抽出デバイス１０は、注射器胴部１４内に構成されたプランジャ１２を備える。プランジャ１２は、注射器胴部１４の内外に動く。注射器胴部１４は、ピペットチップ３０に接続されている。チップブロック４０は、注射器胴部１４に接続されている。光学的解析装置１００は、チップブロック４０に接続されている。好ましくは、光学的解析装置１００は、チップブロック４０から取り外し可能に構成されている。これに代えて、チップブロック４０及び光学的解析装置１００は、統合された部品として形成してもよい。
【００３６】
図６は、抽出デバイス１０の分解図を示している。プランジャ１２は、ハンドル１８、キャップ２０及びプランジャシール２２を備える。プランジャシール２２は、注射器胴部１４の下部に収集された流体と、プランジャ１２を収容する注射器胴部の上部との間にシールを提供する。ハンドル１８は、注射器胴部１４に固定されている。ハンドル１８は、図６に示すように、ねじ込み式機構（ツイストロックメカニズム）によって固定されている。プランジャ１２は、ハンドル１８内の中央の開口１７に挿入され、これにより、プランジャ１２は、ハンドル１８が固定されたまま、注射器胴部１４の長手方向に沿って上下に動くことができる。プランジャ１２には、プランジャ１２を内側に付勢するスプリング１６が取り付けられている。
【００３７】
プランジャ１２は、好ましくは、手動でキャップ２０を引くことによって、注射器胴部１４から外側（図６の上側）に動く。プランジャ１２を外側に動かすことによって、スプリング１６は、収縮する。キャップ２０を離すと、収縮したスプリング１６は、その付勢力によって、プランジャ１２を注射器胴部１４の内側（図６の下側）に押し戻す。
【００３８】
また、注射器胴部１４は、流体ポート２４を備え、プランジャ１２を外側に動かすことによって、流体が注射器胴部１４に取り込まれる。流体ポート２４は、Ｔ継手３４に連結されている。Ｔ継手３４は、流入逆止め弁３６及び流出逆止め弁３８に連結されている。流入逆止め弁３６は、フィルタホルダ３２に連結されている。フィルタホルダ３２は、取り込まれた流体ベースの試料から物理的な破片を分離するメンブランフィルタ（図示せず）を備える。これに代えて、フィルタホルダ３２は、フィルタホルダ３２を通過する流体ベースの試料から物理的な破片を分離する如何なる種類の分離構造体を有していてもよい。フィルタホルダ３２は、ピペットチップ３０に連結されている。
【００３９】
流出逆止め弁３８は、ネジ付きニップル３９を介してチップブロック４０に連結されている。ネジ付きニップル３９は、チップブロック４０に対してＯリング４２及びフィルタ４４を保持する。フィルタ４４は、好ましくは、フィルタホルダ３２内に設けられたメンブランフィルタと同様のメンブランフィルタである。これに代えて、フィルタ４４は、フリットであってもよく、流体ベースの試料から物理的な破片を分離することができる他の如何なる種類の分離構造体であってもよい。抽出デバイス１０は、好ましくは、フィルタホルダ３２内の第１のフィルタ及び第２のフィルタ４４の２つのフィルタを含むように構成されるが、流体ベースの試料から物理的な破片を分離するために、抽出デバイス１０内にこれより多い又は少ないフィルタを設けてもよい。チップブロック４０は、不要物回収管５４を介して不要物回収器（図示せず）に連結されている。
【００４０】
図６の分解図及び図７の切欠側面図に示すように、チップブロック４０は、精製チップ４８、Ｏリング４６、ブロックプレート５０及びブロックプレートスクリュー５２を備える。図７に示すように、ネジ付きニップル３９は、チップブロック４０内に挿入され、Ｏリング４２に当接する。Ｏリング４２は、フィルタ４４に当接する。マイクロ流体経路５６は、フィルタ４４に連結され及び精製チップ４８の流入ポートに連結されている。マイクロ流体経路５８は、精製チップ４８の流出ポートに連結され、及び不要物回収管５４に連結されている。不要物回収管５４は、チップブロック４０内に挿入されている。一方のＯリング４６は、マイクロ流体経路５６と、精製チップ４８の流入ポートとの間を密封し、他方のＯリング４６は、マイクロ流体経路５８と、精製チップ４８の流出ポートとの間を密封する。
【００４１】
精製チップ４８は、チップブロック４０から取り外すことができる。ブロックプレート５０は、チップブロック４０内で精製チップ４８を所定の位置に保持する。ブロックプレート５０は、ブロックプレートスクリュー５２（図６）を用いて、チップブロック４０に固定されている。ブロックプレート５０は、光学的に透明である。光学的解析装置１００は、ブロックプレート５０に接続されている。
【００４２】
図８は、チップブロック１４０の変形例を示している。変形例として示すチップブロック１４０は、流出接続用のネジ付きニップル３９（図６）及び不要物回収管５４（図６）とが連結されるように構成された成型されたブロックである。チップブロック１４０は、チップブロック１４０にネジ付きニップル３９を連結するＯリング１４２及びフリット１４４を備える。Ｏリング１４６は、チップブロック１４０と精製チップ１４８の間を密封する。カバー１６０は、精製チップ１４８上に嵌合し、チップブロック１４０の本体に固定される。カバー１６０及び精製チップ１４８は、取り外すことができる。カバー１６０は、光学的に透明である。カバー１６０には、光学的解析装置１００が接続されている。精製チップ１４８内における、チップブロック１４０を介する、核酸の収集物を含む流体ベースの試料の流れは、好適なチップブロック４０及び精製チップ４８に関連して上述したものと同様である。光学的解析装置１００は、精製チップ１４８内で収集された１つ以上の検体について光学的解析を実行する。光学的解析は、光学的に透明なカバー１６０を介して実行される。これに代えて、カバー１６０を取り除き、光学的解析装置１００を精製チップ１４８に直接接続し、光学的解析を実行してもよい。この変形例では、カバー１６０は、光学的に透明である必要はない。
【００４３】
図６に示すように、手で持てる携帯型抽出デバイス１０のスプリング１６は、スプリング圧縮及びこれに関連して注射器胴部１４内で収集された流体ベースの試料に印加される力が、精製チップ４８内で流体ベースの試料が複数の柱７８を通過する際、流体ベースの試料の所望の流体流量を生成するように選択される。変形例では、スプリング１６は、所望の流体流量を生成するための代替の手段に置換される。例えば、ＣＯ２カートリッジを用いる空気圧、手押しポンプ、又はモータ駆動スクリュー等の電気アクチュエータを用いて、プランジャを内側に付勢してもよい。適用される力の位置エネルギーは、流体ベースの試料が注射器胴部に取り込まれた後に発生してもよく、又は流体ベースの試料に取り込むために、プランジャが注射器胴部の外側に引っ張られたときに発生してもよい。望ましい流体流量を実現する機構は、自動であっても又は手動であってもよい。複数の柱７８は、選択された流体流量に基づいて、最高の効率で流体ベースの試料から核酸を収集する。最適な流体流量は、収集される検体の種類、複数の柱の密度、複数の柱の表面組成、流体ベースの試料の組成等に基づいて、実験によって決定する。
【００４４】
図１、図６及び図７を参照して、抽出デバイス１０の動作について説明する。まず、ピペットチップ３０を流体ベースの試料内に配置する。プランジャ１２は、初期段階では、下方に位置し、すなわち、プランジャシール２２は、注射器胴部１４の底部に、流体ポート２４に対向する位置に配置される。流体ベースの試料を抽出デバイス１０に取り込むために、キャップ２０を引くことによって、プランジャ１２を注射器胴部１４内で外側に移動させる。プランジャ１２を外側に移動させることにより、流体ベースの試料は、ピペットチップ３０に吸引され、フィルタホルダ３２を介して流入逆止め弁３６を通過する。プランジャ１２が注射器胴部１４の外側に引かれると、流入逆止め弁３６は、流入した流体ベースの試料を流入逆止め弁３６から流体ポート２４に供給する。流体ベースの試料は、流体ポート２４を介して注射器胴部１４に流れ込む。プランジャ１２が外側に引かれている際、流出逆止め弁３８は、流体又は空気が流出経路を逆流することを防止する。
【００４５】
また、プランジャ１２が外側に引かれると、スプリング１６が収縮し、付勢力を強める。プランジャ１２は、外側への更なる動きがスプリング１６によって規制されるまで引かれる。この外側の限界位置において、スプリング１６の収縮も実質的に限界に達する。これに代えて、プランジャ１２が注射器胴部１４に残るように、プランジャ１２を外側の限界位置の手前で止めてもよい。
【００４６】
次にキャップ２０を離すと、スプリング１６は、注射器胴部１４内にプランジャ１２を押し込む。プランジャ１２が注射器胴部１４内を下方に動くと、逆止め弁３６が流体ベースの試料を流体ポート２４から流出逆止め弁３８に供給し、試料が流入経路に逆流することを防止する。流体ベースの試料は、流出接続用の流出逆止め弁３８を介して、チップブロック４０に流れ込む。
【００４７】
チップブロック４０内では、流体ベースの試料は、指示される流出接続用の逆止め弁３８から、マイクロ流体経路５６を経由して、流入ポート７２を介して精製チップ４８の流体チャンバ７６に流れ込む。流体ベースの試料は、流体チャンバ７６内で複数の柱７８を通過して、流出ポート７４に流れる。流体ベースの試料が複数の柱７８の間を流れると、流体ベースの試料内の核酸が複数の柱７８の表面に収集される。流体ベースの試料は、流出ポート７４に達すると、流出ポート７４からマイクロ流体経路５８を介して不要物回収管５４に供給される。不要物回収管５４は、好ましくは、不要物回収器に連結され、回収された流体ベースの試料は、廃棄物として処理される。これに代えて、不要物回収管５４に到達した流体ベースの試料は、抽出デバイス１０を介して再び処理するために回収してもよい。柱７８で収集された１つ以上の検体について光学的解析を実行するために、１つ以上の検体は、上述した方法の１つを用いて、検出のために準備される。更なる１つ以上の溶液を精製チップ４８に流すために、手で持てる携帯型抽出デバイス１０は、各溶液を精製チップ４８に提供するための流体ベースの試料に関連して上述したものと同じ手法で使用できる。一旦、１つ以上の検体が検出のために準備されると、光学的解析装置１００は、１つ以上の検体を検出及び解析する。
【００４８】
抽出デバイス１０の動作を一般化して図９に示す。まず、ステップ２００において、ピペットチップ３０を流体ベースの試料に配置する。ステップ２１０において、プランジャ１２を引き、注射器胴部１４に流体ベースの試料を取り込む。ステップ２２０では、プランジャ１２を離す。プランジャ１２を離すと、プランジャ１２に連結されたスプリング１６が注射器胴部１４に取り込まれた流体ベースの試料に圧力を加える。このように誘導された圧力に応じて、流体ベースの試料は、注射器胴部１４から精製チップ４８に押し出される。ステップ２３０では、流体ベースの試料が精製チップ４８を通過する。ステップ２４０では、検体、例えば、核酸が精製チップ４８内で収集され、残りの流体ベースの試料が不要物として回収される。ステップ２５０では、１つ以上の検体が検出のために準備され、１つ以上の検体が複数の柱７８に結合されている状態で、１つ以上の検体について光学的解析を実行する。より大量の流体を処理するためにステップ２００〜２４０を繰り返し実行してもよい。
【００４９】
抽出デバイス１０は、チップブロック４０が取り外せるように設計されている。チップブロック４０は、チップブロック４０をネジ付きニップル３９に螺入させることによって取り付けられ、ネジ付きニップル３９からチップブロック４０を螺退させることによって取り外される。これに代えて、ネジ付きニップル３９がチップブロック４０に嵌合するように構成してもよく、この場合、チップブロック４０は、ネジ付きニップル３９からチップブロックを引き抜くことによって取り外される。更にこれに代えて、ネジ付きニップル３９を分解可能に形成してもよく、これにより、チップブロック４０は、ネジ付きニップル３９を２つに分解することによって取り外される。或いは、ネジ付きニップル３９をチップブロック４０に取り外し可能に連結する如何なる手法を用いてもよい。
【００５０】
流体ベースの試料が精製チップ４８を通過すると、精製チップ４８から収集された核酸を取り出すために、精製チップ４８は、抽出デバイス１０から取り外される。
【００５１】
一回のサンプル抽出に関連して手で持てる携帯型抽出デバイス１０について説明したが、現場において、複数回の繰り返しを行ってもよい。この場合、流体ベースの試料は、上述した一回のサンプル抽出と同様に、精製チップを通過し、収集され、抽出デバイスに再び取り込まれる。精製チップを通過する如何なる流体ベースの試料を収集し、抽出デバイスに再び取り込む処理は、何回繰り返してもよい。或いは、流体ベースの試料が十分に大きい試料源から取り込まれる場合、まず、第１の流体ベースの試料を抽出デバイスに通過させた後、試料源から、他の流体ベースの試料を同じ抽出デバイスに取り込んでもよい。このようにして、元の試料源から、流体ベースの試料を同じ抽出デバイスに何回取り込んでもよい。このような手法は、希釈された核酸を含む大量の試料源が存在している場合に有効である。
【００５２】
以上、例えば、ピペットチップ３０、フィルタホルダ３２、流入逆止め弁３６、流出Ｔ継手３４、流出逆止め弁３６及び注射器胴部１４等の互いに組み立てられた個別の要素を備える、手で持てる携帯型の抽出デバイスを説明した。なお、本発明では、抽出デバイス１０の要素の幾つか又は全てを、例えば、鋳型によって一体に形成してもよい。
【００５３】
なお、注射器胴部の寸法は、用途に応じて、より大きくても小さくてもよい。注射器胴部のサイズが変化すれば、精製チップを介する流体ベースの試料の望ましい流体流量を実現するために必要な力の大きさも変化する。
【００５４】
図１０は、複数の精製チップ４８が光学的解析装置４００内に取り付けられ、流体輸送システム４５０に接続されている複数チップシステムを示す。光学的解析装置４００は、底部が光学的に透明な複数のチップホルダを備える。光学的解析装置４００内の各チップホルダの下には、光源４０２及び光学検出器４０４が取り付けられている。精製チップ４８は、精製チップ４８内で集められた１つ以上の検体が光源４０２及び光学検出器４０４によって光学的にアクセスしやすいように、各チップホルダに配置されている。光源４０２は、精製チップ４８の流体チャンバ７６（図１）に光を向ける。光源４０２は、要求される光学的解析を実行するために必要な任意の波長の光を提供するように構成できる。光源４０２は、以下に限定されるわけではないが、発光ダイオード又は光ファイバによって提供されるレーザ光を含む周知の如何なる光源であってもよい。光学検出器４０４は、光源４０２に応じて、精製チップ４８から発せられる光を検出できる周知の如何なる光学検出器であってもよい。プロセッサ４０６は、各光源４０２及び各光学検出器４０４に接続されている。プロセッサ４０６は、光源４０２及び光学検出器４０４の動作を制御し、各光学検出器４０４から受信した測定値の解析を実行し、解析の結果をユーザインタフェース４０９に提供する。ユーザインタフェース４０９は、好ましくは、ユーザがプロセッサ４０６に指示を行うためのキーパッドと、指示を提供し及びプロセッサ４０６が実行した解析の結果を表示するためのディスプレイとを備える。
【００５５】
流体輸送システム４５０は、光学的解析装置４００内に取り付けられている各精製チップ４８の流入マイクロ流体経路が流入ポート７２（図１）に流体を供給し、流出マイクロ流体経路が流出ポート７４（図１）から流体を受け取るように、光学的解析装置４００に揃えられる。流体輸送システム４５０は、マイクロ流体経路及び流体コンテナ４５２を備え、流体コンテナ４５２は、任意の数の流体コンテナと、精製チップ４８の間にマイクロ流体経路を提供する。流体コンテナは、上述した処理ステップ、例えば、抽出及び解析装置の光学的解析を実行するために用いられる様々な抗体、酵素及び他の化学物質を収容する。ユーザインタフェース４５６は、ユーザがプロセッサ４５４に制御指示を入力するためのユーザ入力装置及びディスプレイを備える。プロセッサ４５４は、流体コンテナに収容された様々な流体のマイクロ流体輸送を制御する。
【００５６】
包括的に言えば、異なる検体、同じ検体、１つ以上の検体及びこれらの任意の組合せと結合するように、精製チップのそれぞれを誘導体化することができる。例えば、第１の精製チップを誘導体化して、タンパク質毒素、例えばＳＥＢ等と結合するようにし、第２の精製チップをリシン等と結合するようにしてもよい。複数チップシステムの例示的な用途としては、ハイスループットのために用いられるベンチトップインストルメントがある。
【００５７】
変形例では、上述した抽出及び解析装置は、光学的解析装置を周知の何らかの検出及び解析装置に置換することによって変更される。この変形例では、精製チップは、光学検出器以外の検出器、例えば、電気検出器、化学ルミネセンス検出器及び電気化学検出器によって、検出可能な１つ以上の検体を収集する。電気的検出を行う場合、柱は、例えば、金又は銀等の導電性物質によってコーティングされ、柱は、後の検体及び／又は第２の抗体の結合によって測定可能な電流が生成されるように誘導体化される。他の変形例では、検出及び解析装置は、検出及び解析を必要とする各精製チップにそれぞれが適用される複数の異なる検出器を備える。
【００５８】
本発明の構成及び動作原理を明瞭に説明するために、様々な詳細を含む特定の実施の形態を用いて本発明を説明した。このような特定の実施の形態の説明及びその詳細は、特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、例示的に選択された実施例を変更できることは、当業者にとって明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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