(57)【要約】  第１および第２の主面および基材の回転軸を画定するハブを有する基材と、複数の連結する区画を有する開口部のないチャンネルとを含む装置。本発明の装置を使用する方法もまた開示される。
2007527517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを含んでなる基材、
内側半径および外側半径を有する開口部のないチャンネルであって、サンプル材料を分画するように適合されているチャンネル、および
前記開口部のないチャンネルの前記外側半径と接触する少なくとも１つの区画連結構造、
を含んでなる、サンプル材料を処理する装置。
【請求項２】
前記基材がポリマーを含んでなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基材が、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）、ポリシロキサン、またはそれらの組み合わせを含んでなる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記基材が約０．１ｍｍ〜約１００ｍｍの厚さである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記基材が円形の形状であり、約５０ｍｍ〜約５００ｍｍの直径である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記開口部のないチャンネルが複数の連結する区画を含んでなる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の連結する区画のそれぞれが約１００μＬの容積を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記開口部のないチャンネルがアーク形状である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記開口部のないチャンネルが約１８０度以上のアーク長を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの一体型電極をさらに含んでなる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの一体型電極が前記開口部のないチャンネルと連結する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記一体型電極が、前記基材と連結する第１の部品、および前記第１の部品に脱着式に取り付けられる第２の部品を含んでなる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記一体型電極が金属フィルムを含んでなる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記金属フィルムが白金を含んでなる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つのカバーフィルムをさらに含んでなる、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記開口部のないチャンネルの前記外側半径に接触する複数の区画連結構造をさらに含んでなる、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
複数のチャンバをさらに含んでなり、それぞれのチャンバがサンプル材料を収容する容積を画定する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数のチャンバが試薬を収容する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数のチャンバが前記複数の区画連結構造に連結する、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つのチャンババルブをさらに含んでなる、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記チャンババルブが前記チャンババルブの少なくとも一部のレーザーアブレーションを通じて機能する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
基材の回転軸に対して略放射状に外側に延在する複数の電気泳動チャンネルをさらに含んでなる、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも１つのチャンバと少なくとも１つの電気泳動チャンネルとの間に位置する複数のチャンバ連結構造、および少なくとも１つのチャンババルブをさらに含んでなる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記基材が、レーザーエネルギーを吸収する材料を含んでなる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
エネルギーを吸収する前記材料がカーボン添加ポリマーを含んでなる、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記チャンババルブが前記チャンババルブの少なくとも一部のレーザーアブレーションを通じて機能する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
複数のサンプル調製チャンバをさらに含んでなり、各サンプル調製チャンバがサンプル材料を収容する容積を画定する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
少なくとも１つの電気泳動チャンネルと少なくとも１つのサンプル調製チャンバとの間に位置する調製連結構造、およびバルブ構造をさらに含んでなる、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
複数のサンプル調製チャンバがタンパク質消化のための試薬を収容する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
複数のサンプル調製チャンバが加熱されるように構成される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記開口部のないチャンネルの表面の濡れ性が、開口部のないチャンネルの濡れ性を改善する化合物で被覆された基材材料のバルクの濡れ性とは異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
改質された前記開口部のないチャンネルの表面が、固定化ｐＨ勾配を作り出すように表面改質されたものである、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記中心軸と前記外側半径の間の距離が変動する、請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
前記中心軸と前記内側半径の間の距離が変動する、請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
第１および第２の主面、および基材の回転中心軸を画定するハブを含んでなる基材、
内側半径および外側半径を有する開口部のないチャンネル、
を含んでなり、
前記チャンネルが前記サンプル材料を分画するように適合される、サンプル材料を処理する装置。
【請求項３６】
第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを含んでなる基材、
内側半径および外側半径を有するチャンネルであって、複数の連結する区画を含んでなるチャンネルおよび
前記チャンネルの前記半径と接触する複数の区画連結構造、
を含んでなる装置。
【請求項３７】
（ａ）第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを有する基材、
内側半径および外側半径、および第１および第２のサンプルウェルを有する開口部のないチャンネル、および
複数の区画連結構造
を含んでなり、
前記区画連結構造が前記開口部のないチャンネルの前記外側半径に接触し、
サンプルが第１または第２のサンプルウェル内に装填される、装置にサンプルを装填するステップと、
（ｂ）サンプルが装置の開口部のないチャンネルに入るようにするステップと、
（ｃ）陽極液を装置の第１のサンプルウェルに添加するステップと、
（ｄ）陰極液を装置の第２のサンプルウェルに添加するステップと、
（ｅ）電極をサンプルウェル内の前記液と接触させるステップと、
（ｆ）電極に電圧を印加するステップと、
（ｇ）装置を回転させて前記液を開口部のないチャンネルから複数の区画連結構造に移動させるステップと、
を含んでなり、
分析物を含有するサンプルの等電点電気泳動を実施する方法。
【請求項３８】
複数の区画連結構造中のバルブが装置が回転される前に開放される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記液が複数の区画連結構造を通って複数のチャンバに移動する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記チャンバが化学試薬を収容する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
液および試薬を収容する前記チャンバが加熱される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
サンプルを請求項２４に記載の装置内に装填するステップと、
前記装置を回転させて前記サンプルを分画するステップと、
を含んでなる、分析物サンプルを分画する方法。
【請求項４３】
（ａ）（ｉ）第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを有する基材、および（ｉｉ）前記基材内の開口部のないチャンネルを含んでなる装置に液を装填するステップと、
（ｂ）前記液を開口部のないチャンネルに入れるステップと、
（ｃ）前記液の分析物を分離するステップと、
（ｄ）遠心力を前記液にかけることにより前記液を分画するステップと、
を含んでなる、分析物を含有する液を処理する方法。
【請求項４４】
前記分析物が等電点電気泳動によって分離される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
第１および第２の主面、および少なくとも１つのチャンネルを含んでなる基材、
前記チャンネルと連結する、流体を保持するサンプルウェル、
装置中に存在する場合、前記流体と接触するように構成される一体型電極、および
前記電極への電流の送達を可能にする前記ウェル外の接触点
を含んでなるサンプル材料を処理する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析物サンプルの分離および／または分画に有用な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質サンプルのための二次元分離システムは、一次元システムよりも増大するピーク容量のために興味深い。例えば複合タンパク質混合物の分離は、現在、二次元ポリ（アクリルアミド）ゲル電気泳動を使用して実施されており、そこではタンパク質が最初にそれらの等電点によって、次にサイズによって分離される。本技術はタンパク質混合物の優れた分離を与えるが、時間と手間が非常にかかる。さらにタンパク質がゲルマトリックス内に包埋されるので、例えば質量分析法によるさらなる分析のために、脱染、ゲル内消化、および抽出を伴う大規模なプロトコルが必要である。これらのようにかなりの人による介入およびいくつかの流体移動を必要とする手順は、誤り、汚染、および潜在的生物災害への曝露をもたらしうる。したがって二次元分離および引き続く分析のための限定的な使用者介入を提供できる装置に対する必要性が残されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、第１および第２の主面および基材の回転軸を画定するするハブを有する基材、およびサンプルを分画するように適合される開口部のないチャンネルを含む装置を提供する。一実施態様では、開口部のないチャンネルは複数の連結する区画を含む。別の実施態様では、装置はまた、装置の基材に脱着式に取り付けられる、またはその中に一体化させることができる、少なくとも１つの一体型電極も含む。
【０００４】
本発明はまた、連結構造、および連結構造を通じて少なくとも開口部のないチャンネルに連結するその他の徴群をさらに含む装置も提供する。
【０００５】
本発明はまた、本発明による装置を使用する方法も提供する。例えば本発明の装置は、分析物サンプルの処理、分離および／または分画を実施するために有用である。したがって装置は、いくつかの実施態様では、等電点電気泳動および／または毛管電気泳動を実施するように適合されても良い。
【０００６】
本発明のその他の利点および徴群は以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、基材および開口部のないチャンネルを含む装置を提供する。本発明の一実施態様では、装置はサンプル処理のために使用できる。例えば装置を利用して、サンプルに対する等電点電気泳動をはじめとする電気泳動分離が実施できる。
【０００８】
本発明の装置
本発明による装置１００の１面を図１ａに描写する。ここで図示される装置１００は、基材１０２を含む。本発明の一実施態様では、基材１０２は概して平らな円形を有する。基材１０２はまた、例えば楕円形または正方形などの円形以外の形状を有しても良い。
【０００９】
基材１０２は第１の主面１０４および図２ａに描写される第２の主面１０６を含む。本願明細書を読んだ当業者は、基材１０２中に形成される徴群は、第１の主面１０４、第２の主面１０６、またはそれらのあらゆる組み合わせ上に形成されても良いことを理解するはずである。
【００１０】
本発明による装置１００の説明において、相対語「トップ」および「底」を使用しても良い。これらの用語はそれらの相対的意味においてのみ使用されるものと理解される。例えば基材１０２の第１の主面１０４および第２の主面１０６に関連して、「トップ」および「底」という語句は、基材１０２の対向する表面を表すために使用しても良い。使用において装置の方向は無関係であることに留意すべきであり、装置の「トップ」または「底」という記述は、決して本発明またはその使用の制限を意図するものではない。
【００１１】
基材１０２の厚さは、基材１０２内に含まれる徴群の深さをはじめとするが、これに限定されるものではない、いくつかの要因次第で変化して良い。本発明の一実施態様では、基材１０２は約０．１ｍｍ〜約１００ｍｍの厚さである。別の実施態様では、基材１０２は約１ｍｍ〜約４ｍｍの厚さである。
【００１２】
基材１０２のサイズもまた、そこに形成される徴群の数、タイプ、およびサイズ、装置を制御するのに使用されるシステム、および分析するサンプルのサイズをはじめとするが、これに限定されるものではない、いくつかの要因次第で変化して良い。一般に基材１０２の形状が円形である実施態様では、基材１０２の直径は約５０ｍｍ〜約５００ｍｍである。別の実施態様では、基材１０２は約８０ｍｍ〜約１２０ｍｍの直径を有する。
【００１３】
基材１０２は、本願明細書を読んだ当業者が、このような装置に適すると認識するあらゆる材料から作製されても良い。このような材料の例としては、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）から入手できるテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標））、ポリシロキサンまたはそれらの組み合わせをはじめとする熱可塑性樹脂などのポリマーが挙げられるがこれに限定されるものではない。本発明の一実施態様では、基材１０２はポリプロピレンから作製される。
【００１４】
その中に形成された様々な徴群を含有する基材１０２は、本願明細書を読んだ当業者に知られているあらゆる方法によって製作できる。基材１０２内に形成される徴群を製作するこのような方法の例としては、射出成形、機械加工、微細機械加工、押出し複製、打抜き、レーザーアブレーション、反応性イオンエッチングまたはそれらの組み合わせが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
本発明の装置１００は、基材１０２の回転中心軸１０８を画定するハブもまた含む。本発明の装置１００は、回転中心軸１０８周囲の装置１００の回転が、装置１００の異なる徴群内のおよびそれらの間の材料の移動または動きを容易にするようにアレンジされる。図１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅ内の矢印ＤRは、回転中心軸１０８周囲の装置１００の回転を描写する。本願明細書を読んだ当業者は、装置が、図１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅで指定されるのとは反対方向にも回転できることを理解するであろう。
【００１６】
本発明による装置１００は、開口部のないチャンネル１１０もまた含む。開口部のないチャンネル１１０の様々な立体配置の例は、図１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅに示される。図１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅに示される例示的な装置の第２の主面１０６の対向する面は、図２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅにそれぞれ描写される。開口部のないチャンネル１１０は、概して第１の主面１０４、第２の主面１０６、またはそれらの組み合わせ内に形成される。図１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅ、そして図２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで描写される実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は、図１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅの実線、そして図２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅの破線で描写されるように、第１の主面１０４内に形成され、開口部のないチャンネル１１０が、図２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅで示される基材１０２の隠れたまたは対向する面の上に、またはその中に形成されることを表す。
【００１７】
ここでの用法では、「開口部のないチャンネル」１１０という語句中の「開口部のない」という言葉は、液体で充填すると、チャンネルからの流体の一部の排除によってチャンネル内に真空を作り出せることを意味する。特定の実施態様では、チャンネル内に作り出せる真空は、装置外からのガスではなく、装置内からのガスによって充填される。例えば流体が（例えば装置を回転させることで）チャンネルから排除されて連結構造に入ると、連結構造内のガスが入ってくる流体によってチャンネル内に押し込まれ、流体の排除によって作り出されたチャンネル内の真空内に入る。この意味では開口部がないとは、チャンネルからの流体の排除によって装置外からのガスがチャンネル内に引き込まれる通気型システムとは異なる。通気型システムはまた、概して通気口も含み、流体の排除によってチャンネル内に真空が形成するのを防止する。「開口部のない」という言葉の使用は、チャンネルが通気口を含むことができないことを意味せず、それはチャンネルが上述の開口部のないまたは密封したシステムの特徴を示すことを意味する。
【００１８】
本発明の一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は、概して基材１０２の円弧に従う。基材１０２が概して円形を有する例示的な一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は、基材１０２の円弧に概して従う円弧を有することができ、すなわち基材中心周囲の円形または同軸である。開口部のないチャンネル１１０の長さは、開口部のないチャンネル１１０の目的および基材１０２のサイズをはじめとするが、これに限定されるものではない、いくつかの要因に基づいて選択されても良い。開口部のないチャンネル１１０が等電点電気泳動（ＩＥＦ）のために使用される実施態様では、開口部のないチャンネル１１０の長さは、分離で所望されるｐＨ感度すなわち所望のｐＨ画分の数、および分離する特定タイプのサンプルに、ある程度左右されても良い。
【００１９】
開口部のないチャンネル１１０の長さは、使用中に装置１００がその周囲を回転する回転軸１０８に対して測定した際に、開口部のないチャンネル１１０によって形成される円弧の角寸法の観点で特徴づけられても良い。例えば開口部のないチャンネル１１０は、使用中に装置１００がその周囲を回転する回転軸１０８に対して測定した際に、約１０度以上、代案としては約１８０度以上の円弧を形成しても良い。代案としては、開口部のないチャンネル１１０は、装置１００周囲により長い円弧を形成できる。例えば開口部のないチャンネル１１０は、使用中に装置１００がその周囲を回転する回転軸１０８に対して測定した際に、約３２０度以上の円弧を形成しても良い。場合によっては開口部のないチャンネル１１０が、装置１００周囲で３６０度を超えて伸びるかもしれないことを理解すべきである。角円弧の観点から特徴づける場合、装置１００のサイズもまた、開口部のないチャンネル１１０の路程を決定する上での一要因になる。
【００２０】
装置はまた、開口部のないチャンネル１１０の回転軸１０８までの距離によって特徴付けられても良い。この文脈での距離とは、開口部のないチャンネル１１０の回転軸１０８の中心までの距離を指す。この距離は、図１ａで半径として描写される。本発明の一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は少なくとも約１０ｍｍの半径を有する。別の実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は約１０ｍｍ〜約１２０ｍｍの半径を有する。別の実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は約２０ｍｍ〜約５０ｍｍの半径を有する。
【００２１】
本発明の一実施態様では、半径は開口部のないチャンネル１１０の長さ全体にわたって一定でない。一実施態様では、半径は開口部のないチャンネル１１０の長さにわたり増大できる。増大する半径（ｒ2＞ｒ1）を有する本発明の装置の一例を図１ｂに示す。このような装置は、相対比較次第で減少する半径、すなわちｒ2＜ｒ1を有するとして特徴づけることができる。一定でない半径を有する装置はまた、らせん型の開口部のないチャンネル１１０を形成できる。このような装置の例を図１ｃに示す。この実施例ではｒ1＜ｒ2＜ｒ3である。
【００２２】
図１ｄに描写される別の実施態様では、開口部のないチャンネルは、例えば基材の主面に沿った回転軸とほぼ平行に走る直線経路に従っても良い。代案としては、チャンネルは、図１ｅに示すように基材中心周囲に同心円状にアレンジされた、または上述のように中心からの距離が異なる一連の直線セクションの形態であっても良い。
【００２３】
開口部のないチャンネル１１０の深さおよび幅は、基材１０２のサイズ、開口部のないチャンネル１１０の長さ、サンプルのサイズまたはそれらのいくつかの組み合わせに少なくともある程度左右されても良い。一般に開口部のないチャンネル１１０の深さは、約１０μｍ〜約２０００μｍである。一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０の深さは、約１００μｍ〜約５００μｍである。より深い開口部のないチャンネル１１０を有する実施態様は、それほど深くない開口部のないチャンネル１１０と比べて、増大したサンプル装填を利用できる。しかし増大したチャンネルの深さは、設定された電界強度に対する増大する電流のために、増大するジュール加熱をもたらすことができる。概して増大するジュール加熱は望ましくない。したがって本発明の一実施態様では、少なくともある程度許容されるジュール加熱量に関する所望のサンプルサイズの最適化が、開口部のないチャンネル１１０の寸法を決定付ける。一般に、開口部のないチャンネル１１０の幅は約１０μｍ〜約２０００μｍである。一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０の幅は約１００μｍ〜約１０００μｍである。
【００２４】
開口部のないチャンネル１１０の面または表面は、例えば滑らかな表面、粗い表面、波状表面、垂直面、または傾斜面をはじめとするいくつかの異なる特徴を有することができる。本願明細書を読んだ当業者はまた、装置の異なる使用に基づいて、これらの特徴またはそれらの組み合わせが、様々な利点または不都合を提供するかもしれないことを理解するであろう。
【００２５】
本発明による装置１００の一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は、第１の１１２および第２の１１４サンプルウェルを含む。第１のサンプルウェル１１２および第２のサンプルウェル１１４は、概して開口部のないチャンネル１１０の両端上の区画として述べられても良い。第１のサンプルウェル１１２および第２のサンプルウェル１１４は、例えば次のような多数の機能を有することができる。サンプルを装置１００に導入する、１つ以上の電極を装置１００に導入する、試薬または液を装置１００に導入する、またはそれらのあらゆる組み合わせ。本発明の一実施態様では、第１のサンプルウェル１１２または第２のサンプルウェル１１４を利用して、サンプルが装置１００に導入される。別の実施態様では、第１のサンプルウェル１１２および／または第２のサンプルウェル１１４の１つ以上を使用して、２つの異なる液を導入でき、２つの電極を装置１００に導入できる。
【００２６】
一実施態様では、第１のサンプルウェル１１２および第２のサンプルウェル１１４は、使用者がピペットまたはシリンジを使用して、サンプル、試薬または液を装置１００に導入できるように構成される。装置の別の実施態様では、第１のサンプルウェル１１２および第２の１１４サンプルウェルはまた、以下で詳細に述べる一体型電極と共に機能するように構成される。
【００２７】
本発明の一実施態様では、基材１０２に含まれる徴群は、密封されまたは覆われる。図３は、装置１００の一部の横断面および装置１００を密封する例示的な方法を描写する。装置１００は、その中で少なくとも開口部のないチャンネル１１０が形成される、第１の主面１０４および第２の主面１０６を有する基材１０２を含む。本発明のこの実施様態では、カバーフィルム１２０が基材１０２の第１の主面１０４に被着される。本願明細書を読んだ当業者は、カバーフィルム１２０が徴群を含有する第１の主面１０４の領域または第１の主面１０４の全体にのみに被着できることを理解するであろう。本願明細書を読んだ当業者は、双方の表面または１つの表面内のみに徴群が形成されているかどうか次第で、第１の主面１０４、第２の主面１０６のどちらか、または双方をカバーフィルム１２０で覆うことができることを理解するであろう。
【００２８】
本発明の一実施態様では、カバーフィルム１２０は約５０μｍ〜約１０００μｍの厚さを有する。別の実施態様では、カバーフィルム１２０は約１００μｍ〜約２５０μｍの厚さを有する。カバーフィルム１２０は、本願明細書を読んだ当業者が適切と考えるあらゆる材料からできていることができる。このような材料の例としては、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）から入手できるテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標））、ポリシロキサン、およびそれらの組み合わせが挙げられるこれに限定されるものではない。一実施態様では、基材１０２は、透明なポリオレフィン感圧シリコーン接着剤で密封される。
【００２９】
密封膜として作用するカバーフィルム１２０は、裏材料（選択される波長の電磁エネルギーに対して透過性の裏材料など）の上に配置された感圧接着剤などの接着剤を含むことができるが、必ずしも含む必要はない。一実施態様では、接着剤は、従来の分析容器がそれからできている材料（ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、またはそれらの組み合わせなどの）に良好に接着し、高温および低温（例えば約−８０℃〜約１５０℃）での保管中に、サンプルの蒸発に対する効果的密封をなおも提供しながら接着性を保持し、実質的に生物学的サンプル混合物、またはいくつかのそれらの組み合わせ構成要素の中に溶解しない、またはその他の様式でそれらと反応しないように選択される。本願明細書を読んだ当業者は、用途によってこれらの考察のいくつかが重要かもしれず、いくつかは重要でないかもしれないことを理解するであろう。一実施態様では、接着剤は装置１００内で実施されるいかなるプロセスも妨げない（例えばタンパク質に結合する、溶液に溶解するなど）。例示的な接着剤としては、その中で生物学的反応が実施される分析装置のカバーフィルム上で典型的に使用されるものが挙げられる。このような接着剤としては、例えばコー（Ｋｏ）らの国際公開第００／４５１８０号パンフレットおよびコー（Ｋｏ）らの国際公開第００／６８３３６号パンフレットで述べられるように、ポリ−αオレフィンおよびシリコーンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
本発明の装置１００の一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は複数の連結する区画１２２を含む。図４は複数の連結する区画１２２を含む開口部のないチャンネル１１０の一実施態様の一部を描写する。開口部のないチャンネル１１０の内側半径１２３は、鋸歯などの特徴を含んでも含まなくても良い。開口部のないチャンネル１１０の外側半径１２５は、鋸歯などの特徴を含んでも含まなくても良い。開口部のないチャンネル１１０は、急な角度によって特徴づけられても良く、または代案としては曲がっていても良い。この実施態様では、開口部のないチャンネル１１０の構造は、ここでは概して「区画化された」と称される。
【００３１】
本発明の一実施態様では、複数の連結する区画のそれぞれが少なくとも約１ピコリットル（ｐＬ）の容積を有する。別の実施態様では、複数の連結する区画のそれぞれが約１００μｌ未満の容積を有する。本発明の一実施態様では、複数の連結する区画１２２の少なくとも１つが、その他の複数の連結する区画１２２とは異なる容積を有する。このような実施態様は、収集されたサンプルにおけるバリエーションを可能にする。これは使用者にとって、感心のあるサンプルだけに集中することで時間の節約になるかもしれない。これは単一装置１００上に１つを超える開口部のないチャンネル１１０を配置させる一助にもなるかもしれない。
【００３２】
図４で示されるように、複数の連結する区画１２２のそれぞれは前縁１２８および後縁１３０を有する。後縁１３０は、回転の方向ＤRを向いた区画１２２を連結する面である。前縁１２８は、それぞれの連結する区画１２２のもう一つの面、または回転の方向ＤRから見て外方に向く面である。開口部のないチャンネル１１０の内側半径１２３の前縁１２８の重心に対する角度は、概して約１０度〜約９０度の範囲内である（図４でａにより画定される）。一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０の外側半径１２５の前縁１２８の重心に対する角度は、約４５°である（図４でｂにより画定される）。一実施態様では、角度ｂはａ以上である。別の実施態様では、角度ｂはａに等しい。一実施態様では、内側半径１２３および外側半径１２５に対する後縁１３０の角度はａおよびｂによって定まり、一実施態様ではａおよびｂと同一である。一実施態様では、前縁１２８と後縁１３０の角度によって作り出される鋸歯状の溝が、開口部のないチャンネル１１０において装置回転中に流体慣性を低下させる役割をしても良い。
【００３３】
図５ａは、開口部のないチャンネル１１０のための別の例示的なデザインを描写する。この実施態様では、開口部のないチャンネル１１０の複数の連結する区画１２２間の移行は滑らかである。このような実施態様は、開口部のないチャンネル１１０内のジュール加熱の効果を制限するかもしれない。
【００３４】
図５ｂは、開口部のないチャンネル１１０のための別の例示的なデザインを描写する。この実施態様は、挟み込み点５０５を描写する。挟み込み点５０５は、概して２つの連結する区画１２２間の開口部のないチャンネル１１０の最も狭い領域を指す。本願明細書を読んだ当業者は、挟み込み点５０５の寸法が、少なくともある程度、回転中心軸１０８に対する内側半径１２３の前縁１２８（すなわち基材回転中心により近いチャンネルの面）の角度、および外側半径１２５（基材回転中心からより遠いチャンネルの面）の角度によって定まることができることを理解するであろう。本発明の一実施態様では、より小さい挟み込み点５０５は、タンパク質分離に本発明の装置を使用する場合に、より効果的な分離を提供できる。しかし挟み込み点５０５の寸法がより小さくなるに連れて、ジュール加熱の効果が増大する。一実施態様では、挟み込み点５０５は、約２００μｍ以下の直径を有する。別の実施態様では、挟み込み点５０５は約１０μｍの直径を有する。
【００３５】
本発明の一実施態様では、複数の連結する区画１２２はサンプルの部分を収集するように機能して、それは次に収集領域１２４（図５ａおよびｂ参照）を通過する。次に典型的に、サンプルは例えば連結構造またはチャンネルを通じて、収集領域１２４から装置の少なくとも１つのその他の徴群に移行する。
【００３６】
図５ｃおよびｄに示すように、収集領域は、サンプルが連結構造またはチャンネルの中に移行するように、あるいは別の様式において、多様な角度のいずれかで区画（群）を出るように構成されても良い。例えば図５ｃおよびｄで角度ＸおよびＹとして同定される、収集領域１２４と外側半径１２５との間に位置する角度は、ほぼ等しくても良く（例えば図５ｂ参照）、または角度は図５ｃおよびｄにそれぞれ示すように、Ｘ＜ＹまたはＸ＞Ｙであるように異なっても良い。一実施態様では、ＸまたはＹのどちらかが約１８０°である。
【００３７】
本発明の別の実施態様では、開口部のないチャンネル１１０は複数の連結する区画を含まないが、回転中心軸１０８から変化する半径を有する構造を含む。このような実施態様は、ヘビ状であると述べることができる。このような実施態様では、回転中心軸１０８に対する開口部のないチャンネルの中央の距離１１０は、最小と最大の間で揺れ動く。このタイプのヘビ状開口部のないチャンネル１１０は、回転中心軸１０８から内側半径１２３に対して一定距離を有しても有さなくても良く、回転中心軸１０８から開口部のないチャンネル１１０の外側半径１２５に対してより大きい一定距離を有しても有さなくても良い。
【００３８】
本発明の一実施例では、中心により近いチャンネル壁（すなわち内側半径）は、基材の中心からの距離が異なる。中心への距離は、例えば定められた最小と最大の間で変化し、または振動して、図５ｆおよびｇで示すような波状またはジグザグタイプのパターンを作り出しても良い。中心からより遠いチャンネル壁（すなわち外側半径）も同様に、所望の最小および最大値の間で変化または振動しても良い。内側および外側半径は、図５ｆおよびｇに示すように同一量で増減しても良く、この場合、チャンネルの幅または横断面積は相対的に一定のままである。代案としては、内側および外側半径は、異なる量で増減しても良く、交互の挟み込み点（チャンネルが狭くなる領域）および区画がもたらされる。このような実施態様の例を図４および図５ａおよびｂに示し、そこでは内側半径は外側半径よりも少ない量で変動する。図５ｇおよびｈに描写されるさらに別の実施態様では、内側半径は相対的に一定のままである一方で外側半径が変動し、あるいはその逆である。
【００３９】
本発明の一実施態様では、開口部のないチャンネル１１０を使用して等電点電気泳動（ＩＥＦ）を実施でき、その中で連結する区画１２２は、サンプルからのタンパク質分離のために異なるｐＨ容器を作り出すように機能する。このような実施態様では、分離されるサンプル以外の少なくとも１つの液を開口部のないチャンネル１１０に添加できる。使用においては、この少なくとも１つの液は、最終使用者が装置１００を得る前に添加でき、または使用者が添加することができる。開口部のないチャンネル１１０がＩＥＦのために使用される実施態様では、分離されるタンパク質画分をさらなる分析のために装置１００から除去でき、または装置１００それ自体の上でさらなる分析が実施できるように装置１００を構成できる。
【００４０】
開口部のないチャンネル１１０がタンパク質のＩＥＦのために使用される本発明の実施態様では、開口部のないチャンネルが表面改質されていても良いが、必ずしもされていなくても良い。
【００４１】
一実施態様では、事実上装置内のあらゆる徴群のあらゆる表面を改質して、それらのいくつかの特性を改変できる。改変できる特性の例としては、表面エネルギー、疎水性、親水性、または特定部分に対する反応性が挙げられるがこれに限定されるものではない。一実施態様では、少なくとも１つの徴群の少なくとも１表面の表面エネルギーが増大される。表面を改質して表面エネルギーを増大させるのに使用できる材料の例としては、ダイヤモンド様ガラスが挙げられる。ダイヤモンド様ガラスの詳細は国際公開第０１／６７０８７号パンフレットにある。
【００４２】
一実施態様では、開口部のないチャンネルに液が添加される場合に、開口部のないチャンネル１１０の表面を改質して、ｐＨ勾配を作り出すことができる。開口部のないチャンネルを表面改質して装置内にｐＨ勾配を形成させる場合、表面改質はここでは「固定化ｐＨ勾配」と称される。固定化ｐＨ勾配は、本願明細書を読んだ当業者に知られているあらゆる方法を使用して作り出せる。図６ａおよび６ｂは、固定化ｐＨ勾配を作り出すのに利用できる表面改質の２つの実施例を描写する。図６ａで描写される実施例は、トリメチルシランプラズマ処理でポリマー表面をシラン化することで、開口部のないチャンネルを表面改質するステップを含む。アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（図６ａの６０１で表される）は最初に表面Ｓｉ−ＯＨ基（６０３で表される）に結合する。次にカリフォルニア州サニーベールのアマーシャム・バイオサイエンス（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣＡ））からのイモビリン（Ｉｍｍｏｂｉｌｉｎｅ）（登録商標）モノマーが、アクリレート官能基６０１と反応して、必要な分子をグラフトしてｐＨ勾配を作り出す。アミド基と反応する官能基を有する、その他のシランの化学的性質を使用しても良い。図６ｂは、異なる官能基（したがって異なるｐＫａ値）を有するシランをプラズマ処理表面と反応させるステップをはじめとする、固定化ｐＨ勾配を作り出す別の例示的な方法を描写する。この方法は、イモビリン（Ｉｍｍｏｂｉｌｉｎｅ）（登録商標）を溝表面に固定化する追加的ステップを必要としない。
【００４３】
その他の徴群
一実施態様では、本発明の装置は上述した以外の徴群を含んでも良い。このようなその他の徴群の例としては、チャンバ、連結構造、バルブ、および分析構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。本願明細書を読んだ当業者は、このようなその他の徴群が、開口部のないチャンネルと同様の様式で形成できることを理解するであろう。
【００４４】
いくつかのこのような徴群を含む装置の実施例は、図７ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、およびｉにある。図７ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、およびｉの装置は、装置（すなわち基材）それ自体でなく、このような例示的な装置内に形成される徴群のみを描写する。
【００４５】
図７ａの例示的な装置は、開口部のないチャンネル７１０、第１のサンプルウェル７１２、第２のサンプルウェル７１４、少なくとも１つの区画連結構造７１６、および少なくとも１つのチャンバ７２０を含む。
【００４６】
本発明による開口部のないチャンネル７１０、第１のサンプルウェル７１２、および第２のサンプルウェル７１４は、既に論じた徴群のいくつかまたはいずれかの組み合わせを含んでも良い。複数の区画連結構造７１６は、開口部のないチャンネル７１０の複数の連結する区画（図７ａでは具体的には示されない）を複数のチャンバ７２０に接続するように機能する。開口部のないチャンネル１１０が、例示的なヘビ状の開口部のないチャンネルなどの複数の連結する区画からできていない実施態様では、複数の連結する区画は概して開口部のないチャンネル１１０の外側半径１２５に接触し、そこでは外側半径１２５は回転中心軸１０８から最も遠い。長さ、深さ、幅などの区画連結構造７１６の物理的特徴は、概してそれらが接続する開口部のないチャンネル７１０およびチャンバ７２０の寸法と同一規模になるように選択される。区画連結構造７１６の横断面形状は、例えば台形、円形、長方形、またはこれらの形状のあらゆるバリエーションであっても良い。区画連結構造７１６上の表面もまた改質させて、液の毛管吸上げを防止または促進するように、または化学溶液を改質させるように表面の特徴を変化させても良い。
【００４７】
複数のチャンバ７２０は、概して区画連結構造７１６を通じて開口部のないチャンネル７１０の連結する区画（ここでは図示せず）から移動したサンプルを収容するように機能しても良い。チャンバ７２０はまた、反応ウェル、冷却または加熱領域、保持領域、またはあらゆるそれらの組み合わせの役目を果たすこともできるが、必ずしもそうである必要はない。長さ、深さ、幅などの区画連結構造７１６の物理的特徴は、概してそれらが接続する開口部のないチャンネル７１０およびチャンバ７２０の寸法と同一規模になるように選択される。チャンバ７２０は、サンプルの化学反応または改質を実施するように官能化できるが、必ずしもそうである必要はない。一実施態様では、１つの連結する区画（図７ａでは図示せず）がシリーズ中の１つを超えるチャンバ７２０に連結しても良い。これによってサンプルが１つを超える条件の組の下で処理できるようになる。
【００４８】
本発明の一実施態様では、複数のチャンバ７２０は反応ウェルとして機能できる。このような実施態様では、チャンバ７２０は概して所望の反応または反応のための試薬で予備充填される。チャンバ７２０内で実施できる反応の一例としては、タンパク質変性が挙げられる。この例では、タンパク質を変性するのに必要な試薬は、最終使用者が装置１００を得る前にチャンバ７２０に予備装填されるか、または使用者によって装填されてもよい。
【００４９】
本発明の別の実施態様では、複数のチャンバ７２０はタンパク質消化ウェルとして機能でき、そこでは例えばトリプシンなどのプロテアーゼでタンパク質サンプルが消化され、ペプチドが得られる。
【００５０】
複数のチャンバ７２０が加熱領域として機能する実施態様では、本願明細書を読んだ当業者に知られているあらゆる方法を使用して、チャンバを加熱できる。その例は国際公開第０２／００３４７号パンフレットにある。さらに別の実施態様では、複数のチャンバ７２０が反応ウェルおよび加熱領域の両者として機能できる。
【００５１】
本発明の別の例示的な実施態様を図７ｂに描写する。図７ｂ中の装置は、図７ａの徴群の全て（同一番号）、ならびにチャンバ７２０内に、またはそれに接続する少なくとも１つの区画バルブ７１８を含む。図７ａに関して上述の徴群は、上述の徴群および／または機能のいくつかまたはいずれかの組み合わせを有しても良い。区画バルブ７１８は、開口部のないチャンネル７１０の複数の連結する区画からチャンバ７２０への流体の流れを制御するように機能する。区画バルブ７１８の例示的な立体配置および機能については下で詳しく考察する。
【００５２】
図７ｃは、本発明による装置の別の例示的な実施態様を描写する。図７ｃで描写される装置は、図７ｂの徴群の全て（同一番号）、ならびに少なくとも１つのチャンババルブ７２４、少なくとも１つのチャンバ連結構造７２２、および少なくとも１つの収集容器７２５を含む。図７ａおよびｂに関して上述した徴群は、同一徴群および／または機能のいくつかまたはいずれかの組み合わせを有しても良い。この実施態様では、少なくとも１つのチャンババルブ７２４が、チャンバ７２０から収集領域７２５への流体の流れを制御するために機能する。
【００５３】
図７ｄで描写される例示的な装置は、図７ｃで描写される装置徴群の徴群の全て（同一番号）、ならびに少なくとも１つの測定電極７２６、少なくとも１つのチャンネル７２８、およびその付随電極７３０ａおよび７３０ｂを含む。図７ａ、ｂ、およびｃに関して上述した徴群は、同一徴群および／または機能のいくつかまたはいずれかの組み合わせを有することができる。一実施態様では、サンプルチャンバ７２０は、サンプルチャンバ７２０内の装置内の液のｐＨをモニターするように構成できる測定電極を含む。一実施態様では、測定電極は、イオン感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）であることができる、一体型素子である。測定電極がモニターできるその他の例示的な徴群としては、温度、溶解酸素、および溶解イオン濃度（例えば脱塩を測定するために）が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【００５４】
この実施態様は、チャンネル７２８を含む。チャンネル７２８は、毛管電気泳動を実施するように構成されても良いが、必ずしもそうでなくても良い。チャンネル７２８と連結しているのはその電極７３０ａおよび７３０ｂである。毛管電気泳動のためにチャンネル７２８を形成し、使用し、およびデザインする例示的な方法および詳細は、米国特許第６，５３２，９９７号明細書にある。
【００５５】
図７ａ、ｂ、ｃ、およびｄに示されるように、本発明の装置はまた、装置の１つの徴群を別の徴群に接続する役割をする連結構造を含んでも良い。連結構造の例としては区画連結構造７１６およびチャンバ連結構造７２２が挙げられるが、これに限定されるものではない。概して連結構造を通じた１徴群から別の徴群への流体の輸送は、中心軸の周囲に装置を回転させることによって達成される。装置の１徴群からその他の徴群への流体の完全な移動を得るのに必要な装置の回転速度は、徴群のサイズ、徴群の配置、流体粘度、溶液と基材間の表面特性の違い、連結構造中のバルブタイプ（下で考察する）、回転の速度、加速度、および時間、またはそれらのいずれかの組み合わせをはじめとするが、これに限定されるものではない多様な要因次第で変化して良い。
【００５６】
本発明の一実施態様では、流体を１つの徴群から別の徴群へ輸送するために、約２０００ｒｐｍ以上、場合によっては約３０００ｒｐｍ以上、そして場合によっては約４０００ｒｐｍ以上の回転速度が有用かもしれない。流体の移動に必要な時間もまた、上述の同一要因のいくつかおよび回転速度に左右される。本発明の一実施態様では装置は１ＲＰＭで少なくとも約０．１秒間、別の実施態様では１０，０００ＲＰＭで少なくとも約６００秒間回転させることができる。別の実施態様では、装置は２０，０００ＲＰＭで約３，６００秒間回転させることができる。
【００５７】
本発明の装置の徴群の別の例示的な実施態様は、図７ｅに描写される。図７ｅの装置は図７ｄと同一の徴群を有するが、単一チャンネル７２８を有する。一実施態様では、図７ｄの装置は装置上の各チャンバ７２０毎に１つのチャンネル７２８を有する。代案としては、図７ｅで描写される装置は１つのチャンネル７２８を有し、それに対してチャンバ７２０のチャンバ連結構造７２２の全てが、チャンネル連結構造７２９を通じて連結する。
【００５８】
図７ｆは、本発明の装置のさらに別の例示的な実施態様を描写する。図７ｆの装置は図７ｂの装置と同一徴群を有するが、またチャンババルブ７２４、チャンバ連結構造７２２、第１のバルブ７３４を含む第２のチャンバ７３２、および第２のバルブ７３６、収集容器連結構造７３８、および収集容器７４０を含む。一実施態様では、第２のチャンバ７３２は反応ウェルを提供するように機能できる。別の実施態様では、第２のチャンバ７３２は、上のチャンバ７２０に関して考察したのと同様に機能できる。
【００５９】
本発明の別の実施態様では、複数のチャンバ７２０がタンパク質消化ウェルとして機能でき、そこではタンパク質サンプルがトリプシンで消化されて、ペプチドを与える。第１のチャンバ（図示せず）に連結する第２のチャンバ７３２では、引き続く分析ステップへの導入準備のためにサンプルを脱塩できる。
【００６０】
図７ｇは、本発明による装置の別の例示的な実施態様を描写する。図７ｇの徴群は、開口部のないチャンネル７１０、第１のサンプル区画７１５、第２のサンプル区画７１７、サンプル連結構造７１３、およびより大きな半径の第１のサンプルウェル７１２および第２のサンプルウェル７１４を含む。本発明の一実施態様では、サンプル連結構造７１３は約２ｍｍ未満である。サンプルウェル７１２がサンプル連結構造７１３によってサンプル区画７１５に連結することの利点は、装置を回転させた際に、サンプルウェル７１２中の液が開口部のないチャンネルの連結する区画内にあふれ出ないことである。しかしサンプル区画７１５（および／または７１７）からサンプルウェルを除去することで、サンプル連結構造７１３内でサンプルが分離し始めるかもしれない。したがってサンプル連結構造７１３を有する本発明の実施態様では、サンプル連結構造７１３の長さは、これらの２つの要因の妥協とみなすことができる。
【００６１】
本願明細書を読んだ当業者は、事実上、基材１０２内で徴群のあらゆる組み合わせが形成できることを理解するであろう。本願明細書を読んだ当業者はまた、図７ａ〜ｇをはじめとするが、これに限定されるものではないあらゆる図における徴群のあらゆる組み合わせが、あらゆる組み合わせで組み合わせられることも理解するであろう。所望ならば、第１の主面、第２の主面、またはそれらのいくつかの組み合わせのいずれかでこれらの徴群を形成できることを理解すべきである。第１および第２の主面の双方で徴群を形成する場合、これらの徴群間の連結は、２つの徴群を連結するのに十分深い連結構造を基材中に形成することで達成できる。
【００６２】
図７ａ〜ｉおよび図１ａ〜ｅで描写される開口部のないチャンネルは、曲線、直線または角状経路に従う単純な線として示されるが、これらの線はチャンネルの全体的構造または経路を図示することを意図し、チャンネルの壁または面（すなわち外側および／または外側半径）は、なおも上述のような鋸歯状（ギザギザのある）またはヘビ状の形状を有しても良く、および／またはチャンネルは区画および挟み込み点（すなわちチャンネルの幅または横断面積が増減する領域）を有しても有さなくても良いことを理解すべきである。したがってチャンネル全体としては比較的滑らかな経路に従うにもかかわらず、図７ｃ〜ｉの開口部のないチャンネル７１０、および図１ａ〜ｅの開口部のないチャンネル１１０の面は、例えば図４および図５ａ〜ｈで示す形状の内側および外面半径を有することができる。
【００６３】
バルブシステム
本発明の連結する区画、チャンバまたは連結構造は、１つ以上の一体型バルブ構造を含むことができるが、必ずしもそうでなくても良い。このようなバルブ構造は、上の図７ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、およびｉで参照される。一体型バルブ構造の一例は、図８および９ａにある。本発明のこの実施態様におけるバルブ構造は、壁１４１（図９ａにある）で画定され、参照数字１３９によって表される、連結する区画、チャンバまたは連結構造（ここで「徴群」と総称される）の外周内に突出するリップ１４０の形態であり、それは概して徴群１３９の全外周の周囲に伸びる円形の形状である（徴群１３９の外周は、図８において実線および破線（隠れた線）の組み合わせで描写される）。その他のプロセスチャンバは、例えば三角形、正方形などのセグメントに分かれる側壁を有しても良いものと理解される。
【００６４】
（図９ｂに示されるように）徴群１３９の境界は徴群１３９の底面１４３によってさらに画定でき、それは次に基材１０２またはカバーフィルム１２０によって画定できる。リップ１４０ａは、例えば図９ａに示されるように、徴群１３９の容積中への下を切り取った伸展の形態である。その結果、徴群１３９の容積の一部は、リップ１４０ａおよびｂと、カバーフィルム１２０との間に位置する。図８および９ａで描写される特定の実施態様は、徴群１３９の両面にバルブ構造を有する。したがって徴群の容積の一部は、リップ１４０ｂと、カバーフィルム１２０との間にもまた位置する。
【００６５】
連結構造１３７ｂの一部はリップ１４０ｂ内に伸び、連結構造１３７ｂの反対端は次の徴群１３９ｃ内に位置する。連結構造１３７ｂがリップ１４０ｂ内に伸びる箇所では、リップ１４０ｂの残りの部分に比べて厚さが低下している薄い領域１４２ｂが形成される。同様の薄い領域１４２ａはまた徴群１３９の反対端にも形成され、そこでは連結構造１３７ａの一部がリップ１４０ａ上に伸びる。
【００６６】
リップ１４０内に、または連結構造１３７ｂによって占められる薄い領域１４２内に開口部が提供される場合、徴群１３９ａ内のサンプル材料は、徴群１３９ｂへの送達のために連結構造１３７ｂに移動できる。リップ１４０ａおよびｂに開口部が不在であると、カバーフィルム１２０に対して密閉され、この場合徴群１３９ａからのサンプル材料の流出を防止するリップ１４０ａおよびｂによって、徴群１３９ａへのまたは１３９ｂへの材料の動きが阻止される。
【００６７】
リップ１４０の開口部は、あらゆる適切な技術または技術群によって形成できる。例えばリップ１４０は、機械的に穿孔されてもレーザーエネルギーで切断されても良い。別の実施態様では、バルブ構造を開けると材料が徴群１３９ａから連結構造１３７ｂ内に移動できるように、バルブ構造がリップ１４０内に一体化されても良い。いくつかのバルブ構造の例としては、例えば米国特許出願公開第２００２００４７００３号明細書で述べられるように、フォーム、形状メモリ材料などが挙げられる。
【００６８】
連結構造１３７ｂによって占められる領域１４２におけるリップ１４０の低下した厚さは、いくつかの利点を提供するかもしれない。例えばそれは、その中でリップ１４０が容易に穿孔され、または別の様式で変形されて所望の開口部が提供される位置または位置群を限定しても良い。すなわち領域１４２を取り囲むリップ１４０のより厚い部分が、そこに開口部を開けるのに使用できるいずれかの技術による変形に対して、より抵抗性であっても良い。低下した厚さの領域１４２の別の潜在的利点は、それが例えばその他の徴群および連結構造と共に基材１０２中に成形できることである。
【００６９】
使用されるバルブ構造の正確な性質に関係なく、図８および９で描写される一体型バルブ構造がある徴群または連結構造の１つの利点は、徴群１３９ａとバルブとの間にデッドスペースができないことである。換言すれば徴群１３９ａ内に位置する全てのサンプル材料が、処理中に実質的に同一条件に曝される。これはバルブが連結構造１３７ｂに沿って徴群１３９ａから下流に位置する場合には、潜在的に当てはまらない。このような状況では、徴群１３９ａとバルブ間の連結構造の容積内に位置するあらゆるサンプル材料が、処理中に異なる条件に曝されることができ、プロセス徴群１３９ａ中などの試薬またはその他の材料への同一の曝露を受けない。
【００７０】
バルブはまた、少なくともカバーフィルム１２０のために、レーザーによって穿孔できる材料を使用して、得ることができる。装置の所望の領域または領域群にレーザーを方向付けることで、このようなバルブが開く。一実施態様では、特定波長のレーザーエネルギーを吸収する材料をデスクに装填することで、このタイプのバルブが形成できる。次に少なくともその波長を放射するレーザーが、所望する「開ける」領域のみに向けて方向付けられる。一実施態様では、基材をエネルギー吸収材料で装荷でき、第１の主面および第２の主面双方の上のカバーフィルムは装荷されない。レーザーが装置の所望の領域に方向付けられると、基材が破れ、装置から逃さずに流体が別の徴群に移行できるようになる。
【００７１】
本願明細書を読んだ当業者に適切であるとして知られているエネルギー吸収材料を利用できる。例としては、カーボン、または染料分子などのその他の吸収材料による装填が挙げられる。一実施態様ではカーボンが利用される。
【００７２】
毛管電気泳動のためにサンプルを１つの徴群からチャンネルに輸送するように機能する連結構造では、その他のタイプのバルブシステムを利用することが望ましいかもしれない。これらのバルブシステムの例は、米国特許第６，５３２，９９７号明細書にある。
【００７３】
ここでは特定のタイプのバルブが示されるが、本願明細書を読んだ当業者は、例示的なバルブまたは狭窄経路に置き換えることができる多くのその他の装置または構造体を認識するであろう。これらの代案としては、多孔性プラグ、多孔性膜、蛇行性経路、表面疎水性の違い、空気圧または圧電、または機械的に操作されるバルブが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００７４】
毛管電気泳動境界面
本発明の装置はまた、毛管電気泳動による分離のために、単一毛管または毛管配列との仲立ちをして、サンプルまたはサンプル群を装置から移動させるように構成された注入ポートを含んでも良い。
【００７５】
図１０ａ、ｂ、およびｃは、装置内に一体化できる注入ポート６００の例示的な立体配置を描写する。注入ポートは、分析および／またはさらに処理のために、装置から液のアリコートが除去できるように、毛管および電極がポートを覆うフィルムを穿孔して、処理済サンプル液と接触できるようにデザインされる。注入ポートは、例えば装置の区画または壁にアクセスできるように位置しても良く、それは次に区画連結構造６１６と接触しても良い。
【００７６】
図１０ａ、ｂ、およびｃで描写される毛管注入ポート６００は、針間隙６１０、角度付き流入溝６１２、およびフィルム６１４を含む。針間隙６１０は、サンプル収集針（図１１でその実施例が描写される）が、装置内に含有される処理済サンプルにアクセスできるように機能する。針間隙６１０はまた、あらゆる一般的に使用されるサンプル収集針が、本発明の装置で使用できるようにデザインできる。
【００７７】
フィルム６１４は、針間隙６１０がアクセスされるまで、毛管注入ポート６００を密封するように機能する。一実施態様では、フィルム６１４は前述のカバーフィルム１２０と同一タイプのフィルムからできている。一実施態様では、フィルム６１４およびカバーフィルム１２０は同一フィルムであり、すなわち一片の材料が装置全体を覆う。別の実施態様では、フィルム６１４は（代案としてはカバーフィルム１２０も）、サンプル針が除去されるとそれ自体が再密封できるフィルムからできている。ポート６００は、角度付き流入溝６１２およびブリードノッチ６１８と共にデザインされ、毛管および電極がフィルム６１４を穿孔する際に、液を撹乱することなく空気がポート６００から出られるようにする。
【００７８】
図１１は、例示的なサンプル収集針７００を描写する。サンプル収集針７００は、毛管７０２および電極７０４を含む。一実施態様では、毛管７０２は接着剤７０６の使用を通じて電極７０４内に保持される。一実施態様では接着剤７０６はエポキシである。毛管７０２は、電極７０４の末端を越えて伸びて、サンプル抽出および分離中に毛管内への気泡の導入を避けても良い。
【００７９】
毛管７０２は装置のポート６００内に導入する前に、分離緩衝液で予備装荷することができる。毛管および電極が処理済サンプル溶液と接触すると、動電学的注入によって、毛管内に少量の液アリコートを導入しても良い。処理済サンプル液の毛管内への注入後、サンプル収集針を装置から除去してフィルムを再密封する。フィルムの再密封特性によって、装置および残りのサンプル液がアーカイブできるようになる。このタイプの例示的な境界面立体配置および構造体についてより詳しくは、米国特許出願第１０／３２４，２８３号明細書、または米国特許出願第１０／３３９，４４７号明細書にある。
【００８０】
一体型電極
本発明の装置はまた、一体型電極を含むことができる。一体型電極は、少なくともそれらの一部が基材に脱着式に取り付けられるものである。一実施態様では、本発明の装置は、開口部のないチャンネルと連結する一体型電極を含む。このような実施態様では、開口部のないチャンネルは、ＩＥＦのために利用することができるが、必ずしもそうである必要はない。開口部のないチャンネルをＩＥＦのために利用する場合、一体型電極の１つの利点は、連結する区画からサンプルを移動する前に、電極および／または装置に対する使用者介入を最小にできることである。最小の使用者介入は、サンプルのＩＥＦ分離と画分の移動の間の時間遅延を最小化でき、それは次に開口部のないチャンネルのｐＨ容器間の分析物拡散を最小化できる。取り付けられる電極の別の利点は、回転中に装置から陽極液または陰極液が排出されるのを防止することである。
【００８１】
本発明の装置はまた、装置のその他の徴群と連結する一体型電極も含むことができる。このようなその他の徴群の例としては、一体型電極が、連結構造および毛管電気泳動のために使用できる溝の中の、またはそれらを通過する液のｐＨまたはその他の特徴を測定する役割を果たす連結構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００８２】
本発明の一実施態様では、一体型電極は、スレッドによって装置の基材８０２に脱着式に取り付けられる。このような実施態様の横断面の例は図１２ａにある。一体型電極８００のこの実施態様は、第１の部品８０４および第２の部品８０６を含む。第１の部品８０４は概して両端が開いた円筒であり、基材８０２と接触して配置されるように構成される。第１の部品８０４は、第１の部品８０４の外面にスレッド８０３を含む。
【００８３】
第１の部品８０４は、概して約１ｍｍ〜約１０ｍｍの外径８０４ａを有する。一実施態様では、第１の部品８０４の外径８０４ａは約３〜５ｍｍである。さらに別の実施態様では、第１の部品の外径８０４ａは約４ｍｍである。第１の部品８０４の外径８０４ａはまた、基材８０２内のインセット８０１の直径を定める。基材８０２中のインセット８０１の下では、第１の部品８０４が、基材８０２中に支えとなる押縁を有するように空間が狭くなって良いが、必ずしもそうでなくも良い。図１２ａ中の基材８０２は、導電性部分８０８が装置の徴群内のサンプルと連絡するように、波線の描写の下に続くこともまた理解すべきである。
【００８４】
円筒形の第１の部品８０４の内部の内径を８０４ｂで表す。概して内径８０４ｂは約０．５ｍｍ〜約９ｍｍである。一実施態様では、内径８０４ｂは約１ｍｍ〜約３ｍｍである。さらに別の実施態様では、内径８０４ｂは約２ｍｍである。第１の部品８０４の高さ８０４ｃは、第２の部品８０６の高さ８０６ｃによって少なくともある程度定まる。
【００８５】
第２の部品８０６はキャップ８０９および導電性部材８０８を含み、概して第１の部品８０４の上にフィットすると述べることができる。第２の部品８０６は、キャップ８０９の内表面８０７にスレッドを有し、それは第２の部品８０６を第１の部品８０４の所定位置に締め付ける。第２の部品８０６の内径８０６ａは、第１の部品８０４の外径８０４ａによって定まる。第２の部品８０６の外径８０６ｂは、キャップ８０９の内径８０６ａおよび厚さ８０９ａによって少なくともある程度定まる。一実施態様では、キャップ８０９は、キャップ８０９の主要部分から外側に伸びて、一体型電極８００がアセンブリされると、基材８０２の第１の主面７９９に載る伸展８１０を含む。このような実施態様では、外径８０６ｂは概して約３ｍｍ〜約１５ｍｍである。一実施態様では、外径は約７〜約９ｍｍである。さらに別の実施態様では外径は約８ｍｍである。第２の部品の高さ８０６ｃは、第１の部品８０４の高さによって少なくともある程度定まる。一般に第２の部品８０６の高さ８０６ｃは、約１ｍｍ〜約１０ｍｍである。一実施態様では、第２の部品８０６の高さは約５〜約７ｍｍである。さらに別の実施態様では、第２の部品８０６の高さは約６ｍｍである。
【００８６】
第２の部品８０６はまた、導電性部材８０８も含む。導電性部材８０８は概してキャップ８０９の中心にあり、キャップ８０９のトップからキャップ８０９の基部方向に下に向かって伸びる。導電性部材８０８の材料は、それによってキャップ８０９の表面においてそれと電気接触ができるように、キャップ８０９全体に伸びる。一実施態様では、導電性部材８０８は、導電性部材８０８の残りの部分よりも幅広い直径を有するトップ８１１を有する。より幅広いトップ８１１の機能は、導電性部材８０８と電源（図示せず）との間の電気接触を容易にすることである。導電性部材の長さは、溶液との良好な接触を確実にするより長い導電性部材と、より頑丈であるより短い導電性部材との間の妥協であっても良い。一実施態様では、導電性部材８０８はキャップ８０９の基部に伸びる。
【００８７】
一実施態様では、第２の部品８０９はまた、Ｏリング８１２も含む。Ｏリング８１２は、８０４と８０６の間に密封を作り出すように機能する。概してＯリング８１２のサイズは、第１の部品８０４および第２の部品８０６の全体的サイズによって少なくともある程度定まる。一実施態様では、Ｏリング８１２は内径２ｍｍを有し、１ｍｍ幅である。別の実施態様では、ゴム、シリコーンガスケット、または高粘度油を利用して８０４と８０６の間に密封を作り出せる。
【００８８】
一実施態様では、第２の部品８０６はまた通気口８１３も含む。この通気口８１３は、第２の部品８０６を第１の部品８０４の定位置に締め付ける際の圧力の蓄積によってもたらされることができる、一体型電極８００内のサンプルの撹乱を防止するように機能する。通気口８１３はまた、導電性部材８０８に形成するかもしれないガスを放出させるように機能する。一実施態様では、通気口の直径は１ｍｍ未満でＯリングの邪魔にならないようにデザインされる。
【００８９】
本発明の別の実施態様では、一体型電極は、ピンおよびスロット機序を通じて装置の基材８０２に脱着式に取り付けられる。このような実施態様の実施例は図１２ｂ（分離された構成要素の横断面図）、および図１２ｃ（アセンブルされた電極の横断面図）にある。一体型電極８００のこの実施態様は、第１の部品８０４および第２の部品８０６を含む。第１の部品８０４は、概して両端が開いた円筒であり、基材１０２に接触して配置されるように構成される。第１の部品８０４は、第１の部品８０４の外面にスロット８１４と接合するピン８０３を含む。
【００９０】
一実施態様では、第１の部品８０４および第２の部品８０６のキャップ８０９は、同一材料からできており、別の実施態様では第１の部品８０４および第２の部品８０６のキャップ８０９は異なる材料からできている。本願明細書を読んだ当業者に、第１の部品８０４および第２の部品８０６のキャップ８０９を製造するのに適することが知られているあらゆる材料が利用できる。このような材料の例としては、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン（デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）から入手できるテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標））、ポリシロキサン、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施態様では、第１の部品８０４および第２の部品８０６のキャップ８０９は、ポリプロピレンからできている。第１の部品８０４および第２の部品のキャップ８０９は、当業者に知られているあらゆる適切な方法で製作できる。その例としては、例えば射出成形および微細機械加工が挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施態様では、第１の部品８０４およびキャップ８０９は、射出成形によって製作される。
【００９１】
導電性材料８０８は、電極を製造するために適することが、当業者に知られているあらゆる材料からできていることができる。このような材料の例としては、白金、金、銅、または合金が挙げられる。一実施態様では、導電性材料８０８は白金からできている。導電性材料８０８は、当業者に知られているあらゆる適切な方法によって製作できる。このような方法の例としては、伸線、鋳造または離散したパーツの熔接が挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施態様では、導電性材料８０８はワイヤを電極板に熔接して製作される。導電性材料８０８は、キャップ８０９内に製作できる。またはそれはキャップ８０９の外側に製作して、製作後キャップ内に配置できる。どちらの場合でも導電性材料８０８はキャップ８０９内に単に配置でき、またはそれはキャップ８０９内に締め付けることができる。導電性材料８０８をキャップ８０９内に締め付ける場合、それをそこに接着しても良い。導電性材料８０８をキャップ８０９に接着するために使用できる接着剤の例としては、エポキシが挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施態様では、導電性材料８０８はエポキシでキャップ８０９に接着される。
【００９２】
本発明の一実施態様では、一体型電極は装置の基材９０２に取り付けられる。このような実施態様の例は図１３ａにある。この一体型電極９０４の実施態様は、装置内に一体化された電極を含む。電極９０４との接触は、装置のトップ面から、または装置の側面から装置の縁にある、接触点９１５で達成できる。電極９０４の一端は、電極ウェル９１２内の液と接触するように構成される。
【００９３】
電極ウェル９１２は、ウェル９１２が液で充填された後に、多孔性材料９１６で覆うことができる。多孔性材料９１６は、接着剤９２１によって装置に取り付けられる。多孔性材料９１６は、水の電解によってウェル９１２内に形成される電解ガスを逃す役割をする。多孔性材料９１６はまた、回転中に装置から液が放出されるのを防止する。概して多孔性材料９１６は疎水性である。このような材料の例としては、膜、不織布、およびセラミックが挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施態様では、多孔性材料９１６は熱誘導相分離（ＴＩＰＳ）プロセスによって製造されたポリプロピレンからできている。
【００９４】
本発明の一実施態様では、一体型電極９０４は、装置のカバーフィルム９２０上に取り付けられる。このような実施態様の例は図１３ｂにある。電極９０４との接触は、装置トップ面にある接触点９１５で達成できる。電極９０４の一端は、電極ウェル９１２内の溶液と接触するように構成される。
【００９５】
一体型電極の別の実施態様は図１３ｃにある。この実施態様は、接触が装置の底を通じてできるようにし、電極９０４は、カバーフィルム９２０内の貫通孔を電極材料で封入して形成される。次にこれは、装置プラットフォームから装置への電気的連続性の手段を提供する。
【００９６】
電極９０４は概して、例えば、白金、金、銅または合金などの導電材料の薄いフィルムからできている。一実施態様では、電極９０４は金である。導電性トレースは、蒸着、真空蒸着、金属スパッタリング、導電材料（インク）印捺、または本願明細書を読んだ当業者に知られているあらゆるその他の方法によって形成できる。一実施態様では、電極は蒸着によって製造される。
【００９７】
本発明の一実施態様では、電極は、その上で装置が使用できる回転プラットフォーム内に一体化される。このような実施態様の例は図１４にある。電極９３４との接触は、その上で装置が回転できるプラットフォーム９３０を通じて達成できる。一実施態様では、プラットフォーム９３０は、回転するシステムへの電流を維持する水銀分岐点を有する。接触はまた、プラットフォーム下面を通じても得られる。装置の底を通じて接触が得られる電極立体配置では、電極９３４の上端９３５が電極ウェル９１２内の液と接触するように構成される。
【００９８】
電極９３４は、白金、金、銅または合金などの細いワイヤであることができる。一実施態様では、電極９３４は白金である。電極９３４はまた、装置に接着するカバーフィルム９２０を穿孔してもよいピンであることができる。装置がプラットフォーム９３０から除去されると、カバーフィルム１２０は再密封され、液がディスクから出るのを防止する。
【００９９】
本発明の装置のための制御システム
本発明の装置は、装置およびその中に装置が存在する条件を制御するシステムに関連して使用できる。このようなシステムとしては、装置の回転を制御するためのパーソナルコンピューター（ｐｃ）制御の基部、装置全体またはそれらの選択される一部を冷却する冷却システム、装置全体またはそれらの選択される一部を加熱する加熱システム、バルブを開口するためのレーザーシステム、および電極接触／連結システムが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【０１００】
装置を制御するのに使用できるシステムの一例は、装置の回転を制御するためのｐｃ制御の基部である。一実施態様では、ｐｃが使用されて、外部ドライバーおよびモーター上の光学エンコーダーを通じて、ブラシレス電気モーターの回転を制御する。ディスクのインターフェイスとなるプラットフォームは、モーターの駆動軸に連結する。モーターの位置、速度、加速度、および作動時間、そしてひいてはディスクがｐｃによって制御される。
【０１０１】
装置全体またはそれらの選択される一部を冷却する冷却システムの一例としては、ｐｃ制御基部に関連して、高熱伝導材料からできている環が挙げられる。このような材料の例としては、アルミニウム、銅、および金が挙げられるが、これに限定されるものではない。一実施態様では、例えばアルミニウム環が装置全体を下張りするために構成でき、別の実施態様では、アルミニウム環が装置の一部のみを下張りするために構成できる。開口部のないチャンネルがＩＥＦのために利用される本発明の実施態様では、アルミニウム環が、概して少なくとも開口部のないチャンネルを下張りするように構成される。このような立体配置は、ジュール加熱の効果を低下させる役割をする。アルミニウム環は、それ自体が冷却されて次に装置からの熱を吸収することで、それが接触する装置の一部を冷却する。アルミニウム環を冷却する一方法としては、環上に冷却空気を吹き付けることが挙げられる。冷却はまた、空気以外のガスおよびペルチェ冷却システムを使用して実施されても良い。
【０１０２】
装置全体またはそれらの選択される一部を加熱する加熱システムの一例としては、国際公開第０２／００３４７号パンフレットにあるものが挙げられる。
【０１０３】
本発明の一実施態様では、電極接触／連結システムを制御するために、機械的システムもまた使用できる。電極連結システムは、装置のトップ表面または底表面のどちらかで、装置に電位を提供する。トップ表面とのインターフェースを形成する電源電極は、装置のトップ表面に一体型電極と接触するように機械的に下げることができる。実験完了時には、電極を機械的に上げることができる。電源電極は、回転プラットフォームを通じて装置とインターフェースを形成できる。電源は、プラットフォームとモーター間の水銀分岐点を通じて、プラットフォームに供給される。プラットフォーム、装置と直接接触する電極を特徴とする。一体型電極立体配置の実施例については、既に述べた。
【０１０４】
本発明の装置の使用方法
本発明の装置を使用した特定の方法は、装置がそのために構成される特定用途によって、少なくともある程度定まる。
【０１０５】
装置がタンパク質サンプルのＩＥＦのために構成される実施態様では、本発明の装置を使用した１つの例示的な方法は、次の通りである。タンパク質サンプルが、開口部のないチャンネルの第１のサンプルウェル内に装填される。次にサンプルをそれがその他のウェルに到達するまで、ＩＥＦチャンネル内に流し込みまたは押し込む。次に陽極液をウェルの１つに添加し、その他のウェルに陰極液を添加する。サンプルおよび液を装荷した後、電極をサンプルウェル内の液に接触させる（陽極を陽極液に、陰極を陰極液に）。代案としては、装置をプラットフォーム載せて、既述のようにサンプルを装荷できる。陽極液は陽極ウェル内に装填され、陰極液は陰極ウェル内に装填される。次にウェルを多孔性膜で覆い、接着剤で定位置に保つ。次に電源を電極に接続し、電圧を印加する。電圧は、電流が低下して定常値に達するまで印加される。次に装置を回転させて、タンパク質画分を複数の区画連結構造を通じて、開口部のないチャンネルの連結区画から複数のチャンバに移動させる。次にチャンバ内のタンパク質画分は、タンパク質画分に応用できることが当業者に知られているあらゆる技術によって、さらに分析できる。
【０１０６】
一体型電極を含む装置の実施態様では、電極を液と接触するステップは、一体型電極の第２の部品を一体型電極の第１の部品に締結して、導電性材料がサンプルウェル内で液と接触するのを確実にするステップを含む。
【０１０７】
タンパク質サンプルのＩＥＦおよび引き続く処理のために装置が構成される実施態様では、例示的な方法はＩＥＦ法のための上のステップと、下で述べるものとを含む。タンパク質画分がチャンバ内に入ると、引き続く処理を実施できる。引き続く処理がタンパク質の変性である場合、試薬で予備充填できる複数のチャンバが加熱される。次に変性タンパク質を装置から取り出して、さらに分析を実施できる。
【０１０８】
別の実施態様では、タンパク質を変性させるのと同時に標識して、引き続く検出を容易にできる。このような実施態様では、チャンバに含有される試薬が標識試薬ならびに変性試薬を含むこと以外は、ステップは上述したのと同一である。
【０１０９】
さらに別の実施態様では、タンパク質変性および標識に引き続く、毛管電気泳動などの分析もまた、本発明の装置上で実施できる。タンパク質が変性され標識された後、複数のチャンバ連結構造中のバルブを開ける。次に装置を回転させて、変性され標識されたタンパク質を毛管電気泳動チャンネルに移動させる。次に電極を毛管電気泳動チャンネルおよび電源に接続する。次にレーザー誘導蛍光を使用して、分離されたタンパク質を検出できる。
【０１１０】
さらに実施態様では、毛管電気泳動で分離されたタンパク質を質量分光法によってさらに分析できる。
【０１１１】
別の実施態様では、開口部のないチャンネル内でＩＥＦによって分離されたサンプルをチャンバまたは容器内でトリプシン処理できる。代案としては、消化されたサンプルを脱塩することもできる。本願明細書を読んだ当業者は、これらのステップを実施するのに必要なステップ、反応条件、および試薬が分かるだろう。
【０１１２】
別の実施態様では、サンプルをあらゆる時点で装置から除去し、移動させて、例えば毛管電気泳動（装置外）、液体クロマトグラフィー、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、および質量分光法などのその他の分析が実施できる。本発明の装置は、サンプルの自動化された移動のために構成されても良いが、必ずしもそうでなくても良い。
【０１１３】
本発明の一実施態様は、本発明の装置の第１のサンプルウェル内にタンパク質を含有するサンプルを装填するステップと、サンプルが第２のサンプルウェルに達するまで開口部のないチャンネルに流し込みまたは押し込むステップと、陽極液を第１のサンプルウェルに添加するステップと、陰極液を第２のサンプルウェルに添加するステップと、装置の一体型電極をサンプルウェル内の液と接触させるステップと、電極に電圧を印加するステップとを含む、タンパク質サンプルの等電点電気泳動を実施する方法を含む。代案としては、電極に電圧を印加する前または後に、第１および第２のサンプルウェルを多孔性膜で覆うことができる。
【０１１４】
本発明の別の実施態様は、本発明の装置の第１のサンプルウェル内にタンパク質を含有するサンプルを装填するステップと、サンプルが第２のサンプルウェルに達するまで開口部のないチャンネルに流し込みまたは押し込むステップと、陽極液を第１のサンプルウェルに添加するステップと、陰極液を第２のサンプルウェルに添加するステップと、装置の一体型電極をサンプルウェル内の液と接触させるステップと、電極に電圧を印加するステップと、（電極に電圧を印加する前または後に）第１および第２のサンプルウェルを多孔性膜で覆うステップと、装置を回転させてタンパク質画分を開口部のないチャンネルの連結する区画からチャンバに移動させるステップを含む、タンパク質サンプルの等電点電気泳動を実施する方法を含む。装置は上述の速度および時間で回転できる。
【０１１５】
本発明の別の実施態様は、本発明の装置の第１のサンプルウェル内にタンパク質を含有するサンプルを装填するステップと、サンプルが第２のサンプルウェルに達するまで開口部のないチャンネルに流し込みまたは押し込むステップと、陽極液を第１のサンプルウェルに添加するステップと、陰極液を第２のサンプルウェルに添加するステップと、装置の一体型電極をサンプルウェル内の液と接触させるステップと、電極に電圧を印加するステップと、（電極に電圧を印加する前または後に）第１および第２のサンプルウェルを多孔性膜で覆うステップと、装置を回転させてタンパク質画分を開口部のないチャンネルの連結する区画からチャンバに移動させるステップと、タンパク質を変性できる試薬で予備充填されたチャンバを加熱してタンパク質を変性させるステップを含む、サンプルに等電点電気泳動を実施して、引き続いて画分されたサンプルを処理する方法を含む。さらなる実施態様は、その中でそれらが変性されるのと同一または異なるチャンバ内で、タンパク質を標識することを含む。代案としては、第１のチャンバまたは引き続くチャンバ内で、タンパク質にトリプシン処理を施せる。トリプシン処理を施されたタンパク質サンプルは、引き続いて脱塩することもできる。
【０１１６】
別の実施態様は、本発明の装置の第１のサンプルウェル内にタンパク質を含有するサンプルを装填するステップと、サンプルが第２のサンプルウェルに達するまで開口部のないチャンネルに流し込みまたは押し込むステップと、陽極液を第１のサンプルウェルに添加するステップと、陰極液を第２のサンプルウェルに添加するステップと、装置の一体型電極をサンプルウェル内の液と接触させるステップと、電極に電圧を印加するステップと、（電極に電圧を印加する前または後に）第１および第２のサンプルウェルを多孔性膜で覆うステップと、装置を回転させてタンパク質画分を開口部のないチャンネルの連結する区画からチャンバに移動させるステップと、チャンバ内のタンパク質画分を反応させてそれらを変性させ標識するステップと、装置内のチャンバ連結構造中のバルブを開けるステップと、装置を回転させて変性され標識されたタンパク質を毛管電気泳動チャンネルに移動させるステップと、電極を毛管電気泳動チャンネル電極および電源に接続するステップを含む、タンパク質を含有するサンプルを等電点電気泳動、処理、および毛管電気泳動を実施する方法を含む。毛管電気泳動によって分離された変性され標識されたタンパク質画分は、レーザー誘導蛍光または質量分光法をはじめとするいくつかの技術を使用して検出できる。
【０１１７】
上のあらゆる方法、または本発明の装置を使用して想定されるその他の方法は、本願明細書を読んだ当業者の知識によって修正でき、例えばサンプルを処理中のあらゆる時点で除去して、例えば毛管電気泳動（装置外）、液体クロマトグラフィー、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、および質量分光法などのその他の装置外分析を実施できる。本願明細書を読んだ当業者は、装置に関して上で考察した装置の徴群の事実上あらゆる組み合わせが、本発明の方法で利用できることもまた理解するであろう。本願明細書を読んだ当業者は、いくつかの試薬または溶液が、最終使用者が装置を得る前に本発明の装置内に装填できることもまた理解し、当業者はこれにより方法のステップがそれに応じて修正されることを理解するであろう。
【実施例】
【０１１８】
全ての化学薬品はウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ））から得られ、特に断りのない限りさらに精製せずに使用した。
【０１１９】
実施例１：一体型電極を含む本発明の装置および市販のシステムによるＩＥＦ分離の比較
ＩＥＦを実施するように構成される本発明に従った装置を製作し、標準システムと比較した。
【０１２０】
基材をポリプロピレンから製作し、感圧接着剤によってオレフィンからできているカバーフィルムで第１の主面に密封した。装置の立体配置は、図１５に示される。図１５では、３１１は中心軸の周囲を回転するハブを表し、３１０はＩＥＦのために構成される開口部のないチャンネルを表し、３１２は第１のサンプルウェルを表し、３１４は第２のサンプルウェルを表し、３４０は複数の区画連結構造の１つを表し、３４４は複数のチャンバの１つを表す。
【０１２１】
ＩＥＦのための開口部のないチャンネルは、円弧の長さがおよそ１００ｍｍであり、２０の連結する区画を有する。連結する区画内の前縁および後縁の角度は約１０°である。連結する区画の容積はおよそ５μｌであった。連結する区画の前縁および後縁の角度は、開口部のないチャンネル中の流体慣性を最小化すると考えられる。
【０１２２】
装置を回転させるように構成される基部上に置いて、ＰＣによって制御した。冷却性能を基部に追加して、ジュール加熱に伴う温度効果を低下させた。空気ラインを通じて温度制御された空気を導入し、装置の下面、アルミニウム環に方向付けた。アルミニウム環が開口部のないチャンネルの直下に配置されるように、装置および基部を構成した。
【０１２３】
装置はまた、一体型電極も含んだ。第１の部品はサンプルウェルの１つにはめ込まれて圧力フィットされ、流体貯蔵所の役目を果たした。第１の部品は、部品外にスレッドを有し、そこに第２の部品が所定位置に締結された。第２の部品は、部品の中心に導電性材料としてＰｔを含み、サンプル貯蔵所を覆った。Ｐｔはキャップを通って導電タッチパッドに伸びた。タッチパッドおよびＰｔを通じて、電源から液に電気的に接触した。キャップはまた通気口も有して、キャップを定位置に締結した時に圧力の蓄積によってもたらされるウェル内の流体の撹乱を防止した。
【０１２４】
カリフォルニア州ハーキュリーズのバイオラッド（Ｂｉｏ−Ｒａｄ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）からの２．５％バイオラッド（ＢｉｏＲａｄ）３−１０アムフォライト（Ａｍｐｈｏｌｙｔｅ）（ｐＨ３〜１０）（カタログ番号１６３−１１１３）、スイス国ローゼンのアレクシス・コーポレーション（Ａｌｅｘｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｌａｕｓｅｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ））からの２０ｍＭオクチルグルコピラノシド（ＯＧＰ）、６．０Ｍ尿素溶液、および脱イオンＨ2Ｏに、４つのタンパク質サンプルチトクロームＣ、ミオグロビン、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）、およびミズーリ州セントルイスのシグマ（Ｓｉｇｍａ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））からのフィコシアニンを可溶化して、各タンパク質について最終濃度４ｍｇ／ｍｌの溶液を得た。陽極液は０．３Ｍ  Ｈ3ＰＯ4であり、陰極液は０．３Ｍ  ＮａＯＨであった。
【０１２５】
両性電解質分子は、異なるｐＫa値の側鎖があるアクリルアミドオリゴマーであり、溶液中で陽極液と陰極液間にｐＨ勾配を形成した。開口部のないチャンネルをタンパク質−両性電解質サンプル溶液で注意深く充填し、気泡が確実に形成しないようにした。第１の（陽極）サンプルウェルを低ｐＨ陽極液で充填し第２の（陰極）サンプルウェルを高ｐＨ陰極液で充填した。
【０１２６】
次に一体型電極をサンプルウェル内に締結し、Ｐｔと液との間の接触を確実にした。次に高電圧電源からの電極をＰｔ電極タッチパッドに接触させて配置した。電圧を印加して、ジュール加熱から生じる電流および温度をモニターした。使用した電界強度は２００Ｖ／ｃｍであった。タンパク質サンプルの集束中に、液中の荷電した部分の減少のために電流は低下した。タンパク質のＩＥＦ完了時に、電流が定常状態値に達するのを観測した。ＩＥＦ装置が概して定常状態に達するのにかかる時間は、各タンパク質の電気泳動可動性に左右され、それは次に温度、液粘度、および電界強度に左右される。この例では、電界を液におよそ４５分間印加した。
【０１２７】
タンパク質のＩＥＦ後、プラットフォーム上の装置を約１００ｒａｄ．ｓ-2の加速度で約１０秒間５０００ｒｐｍで回転させた。遠心力は、チャンネル内の液に対する均一の圧力を確実にし、したがって同一半径のＩＥＦ容器からの均一の流体移動を確実にした。開口部のないチャンネルの区画によって画定される隣接するｐＨ容器間の拡散は、開口部のないチャンネルの鋸歯状デザインによって最小化された。
【０１２８】
カリフォルニア州パロアルトのアジレント・テクノロジーズ（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ））からのアジレント２１００バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  ２１００  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）を使用して、ｐＨ容器からのタンパク質サンプルで分子重量分離を実施した。装置の遠心分離後に、２０のタンパク質画分を収集して、標準プロトコルに従ったアジレント・バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）による分析のために調製した。２０の画分をカリフォルニア州パロアルトのアジレント・テクノロジーズ（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＰａｌｏＡｌｔｏ，ＣＡ））からの２つのバイオアナライザー・ラブチップ（Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ  Ｌａｂｃｈｉｐｓ）上の対応するサンプルウェルに入れ、次にそれを個々に装荷して分析ユニットにかけた。各タンパク質画分について電気泳動図を採取した。図１６ａおよびｂは、アジレント・バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）ソフトウェアを使用して、電気泳動図の転換によって生じた画像を示す。第１のレーンは装置を較正するのに使用した標準タンパク質ラダーを表し、続くレーンはｐＨが増大する２０のタンパク質画分を表す。下の表１に示す理論的なタンパク質ｐＩおよびＭWを使用して、４つのタンパク質標準のバーチャル二次元ゲル画像中にタンパク質を割り当てた。
【０１２９】
【表１】
2007527517.tif 000003
【０１３０】
比較目的で、２０の容器のタンパク質組成物をカリフォルニア州ハーキュリーズのバイオラッド（Ｂｉｏ−Ｒａｄ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）からのバイオラッド（ＢｉｏＲａｄ）ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）（登録商標）システムからの出力と直接比較した。バイオラッド（ＢｉｏＲａｄ）ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）（登録商標）は、複合タンパク質混合物の大規模ＩＥＦを実施するのに使用される市販の装置である。これらの実験で、タンパク質サンプル、陽極液、および陰極液は、前述のように調製された。
【０１３１】
３８０μＬのバイオラッド（ＢｉｏＲａｄ）両性電解質３−１０（２．０％）、およびドイツ国ハイデルベルグのセルバ（Ｓｅｒｖａ（Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ））からの９５μＬのセルバ（Ｓｅｒｖａ）両性電解質９−１１（０．５％）と共に、それぞれ０．４ｍｇ（１００μＬ）のフィコシアニン、ＨＡＳ、ミオグロビン、およびチトクロームＣを装荷した。０．１％ＯＧＰを含有する８．０Ｍ尿素で、液を１９ｍＬにした。電解質は０．３ＭのＮａＯＨおよびＨ3ＰＯ4であった。ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）を４時間稼働させ、約３時間後、電圧が３０００Ｖで平坦域レベルに達した。画分を採取し、ｐＨおよび容積を直ちに測定した。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析のために、各画分から等量の液を採取した。
【０１３２】
図１７ａおよびｂのゲル画像は、ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）泳動からの２０の画分を表し、２０の画分のそれぞれから一定量のサンプルを採取して、ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲル上で泳動し、次にカリフォルニア州ハーキュリーズのバイオラッド（Ｂｉｏ−Ｒａｄ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）からのクマシー・ブルーで染色した。ここで示すように、フィコシアニンはゲル上で分離すると３つのバンドに分かれ、一方ミオグロビンは２つのバンドに分かれることが知られている。ＨＳＡの複雑な性質のために、「太い」バンドが形成する以外に、通常、その直下に別のバンドがある。ゲル画像はこれらの４つのタンパク質が、それらの等電点に従って分離されることを示唆した。２０の画分の詳細は、下の表２にある。
【０１３３】
【表２】
2007527517.tif 000004
【０１３４】
タンパク質分離システムとバイオラッド（ＢｉｏＲａｄ）ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）（登録商標）タンパク質組成物との比較を下の表３に示す。ここで示されるように、分離は比較できる。全体的に双方のシステムは、ゲル画像およびタンパク質位置の比較で、４つのタンパク質サンプルの類似の分離を生じる。
【０１３５】
【表３】
2007527517.tif 000005
【０１３６】
実施例２：タンパク質変性および装置外毛管電気泳動のための本発明の装置の使用
本発明に従って、等電点電気泳動、引き続くタンパク質変性を実施し、毛管電気泳動とのインターフェースになるように構成される装置を製作して、装置中でタンパク質を変性する実現可能性を調べた。
【０１３７】
基材をポリプロピレンから製作し、感圧接着剤によって、ポリオレフィンからできているカバーフィルムで第１の主面に密封した。装置の立体配置は図１８にある。図１８では、４１１は中心軸の周囲の回転のハブを表し、４１０は等電点電気泳動のために構成される開口部のないチャンネルを表し、４１２は第１のサンプルウェルを表し、４１４は第２のサンプルウェルを表し、４４０は複数の区画連結構造の１つを表し、４４４は複数の変性チャンバの１つを表し、４４６は複数の変性チャンバ連結構造の１つを表し、４４８は複数の収集チャンバの１つを表す。
【０１３８】
変性チャンバは、区画連結構造から変性チャンバへの、そして変性チャンバから変性チャンバ連結構造への流体の流れを制御するためのバルブを含んだ。これらのバルブは、装置にレーザーエネルギーを衝突させて操作される。レーザーエネルギーは、カーボン装荷されたカバーフィルムおよび装置の基材によって吸収され、流体が、それを収容する容積から次の連結する容積に通過できるようにする。
【０１３９】
装置は、米国特許第６，５３２，９９７号明細書で開示された方法によって、加熱のために構成された。
【０１４０】
２０ｍＭのオクチルグリコピラノシド溶液に、３つのタンパク質サンプル（チトクロームｃ、β−ラクトグロブリン、アミログルコシダーゼ）を可溶化させ、各タンパク質について２ｍｇ／ｍＬの最終濃度を得た。オクチルグリコピラノシドは、タンパク質の天然の荷電を保ちながら、タンパク質溶解を助ける非変性界面活性剤である。
【０１４１】
アジレント２１００バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  ２１００  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）からのサンプル調製緩衝液を変性液として使用した。緩衝液は、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸リチウム、およびジチオトレイトールを含有した。液はまた、サンプル電気泳動図の整列および分析のために使用される下限および上限マーカーも含有した。
【０１４２】
３つのタンパク質サンプルを変性化学反応と組み合わせ、３つの異なる条件に曝した。第１のサンプルを遠心分離管中で室温に５分間保ち、第２のサンプルを遠心分離管内で９５℃に５分間加熱し（標準プロトコル）、第３のサンプルを上述の装置の変性チャンバ内で９５℃に加熱した。
【０１４３】
サンプルを収集し、アジレント２１００バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  ２１００  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）を使用して分析し、変性タンパク質の量を測定した。タンパク質変性の程度は、タンパク質ピークからの蛍光強度によって判定した。完全に変性したタンパク質サンプルが鋭く強いピークを与えるのに対し、変性不良サンプルは比較的小さな幅広いピークをもたらす。サンプル分析からの結果を図１９ａ、ｂ、およびｃに示す。
【０１４４】
図１９中の各ゲルは、標準タンパク質ラダー（レーン１、４、７、１０）、変性液（レーン２、５、８、１１）、および３つのタンパク質液（レーン３、６、９）を含む。図１９ａは室温に５分間保ったサンプルのゲルであり、図１９ｂは９５℃に５分間保ったサンプルのゲルであり、図１９ｃは上述の装置上で９５℃に５分間保ったサンプルのゲルである。
【０１４５】
図１９ａ、ｂ、およびｃの画像で示されるように、本発明の装置および加熱技術を使用してタンパク質サンプルを変性させることが可能である。標準プロトコル、そして本発明の装置使用でのアミログルコシダーゼピークの相対強度は同等であり、室温条件からのピークよりも顕著に大きい。
【０１４６】
図２０は、装置からのそして標準プロトコルからの変性アミログルコシダーゼの相対濃度を示す。装置から回収されたタンパク質の量は、標準プロトコルと同等である。この実験は、毛管電気泳動によって、サイズ分離のためにタンパク質サンプルを調製する装置の実行可能性を実証する。
【０１４７】
上と同一条件を使用して、完全なタンパク質変性に必要とされる時間を判定した。４つの別々のタンパク質サンプルを装置の変性チャンバ内に装填し、９５℃で１、３、５、および１０分間加熱した。４つのサンプルの電気泳動図（蛍光-対−移行）は図２１にある。ここで示されるように、タンパク質は５分間後に完全に変性され、サンプルをさらに長時間加熱しても、変性タンパク質の量は増大しなかった。
【０１４８】
実施例３：ＩＥＦ分離および装置外毛管電気泳動およびＭＳ分析のための本発明の装置の使用
本発明に従って、ＩＥＦを実施し、毛管電気泳動とのインターフェースになるように構成される装置を製作した。
【０１４９】
基材をポリプロピレンから製作し、感圧接着剤によって、ポリオレフィンからできているカバーフィルムで第１の主面に密封した。
【０１５０】
装置を上の実施例１で述べられるように回転速度のｐｃ制御のため、そして冷却の制御のために構成される基部に載せた。
【０１５１】
３％のバイオラッド（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）アムフォライト（Ａｍｐｈｏｌｙｔｅ）（カタログ番号１６３−１１１３）および２０ｍＭのオクチルグルコ−ピラノシド溶液中に、５−タンパク質サンプル（チトクロームＣ、ミオグロビン、ユビキチン、ヒト血清アルブミン、およびフィコシアニン）を可溶化した（各タンパク質について最終濃度４ｍｇ／ｍｌの溶液を得た）。５０μＬの１２％バイオライト（Ｂｉｏｌｙｔｅ）３−１０両性電解質、および２ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ、２重量％）を１５０μＬのタンパク質原液に添加して、最終タンパク質試験液を得た。ＰＥＯは微小溝表面との結びつきによってタンパク質の非特異的結合を最小化し、電気浸透の流れを制御するためにも使用した。後者の結果、電極における電解によって生じる気泡のＩＥＦチャンネル内への取り込みが最小化された。陽極液および陰極液は、それぞれ０．０２Ｍ  Ｈ3ＰＯ4および０．０４Ｍ  ＮａＯＨであった。
【０１５２】
タンパク質サンプルのＩＥＦを装置の最も内側の円形鋸歯溝内で予備形成した。両性電解質分子は、異なるｐＫa値の側鎖があるアクリルアミドオリゴマーであり、それは液中において陽極液と陰極液の間でｐＨ勾配を形成する。チャンネルをタンパク質−両性電解質サンプル溶液で注意深く充填して、確実に気泡が形成しないようにした。陽極サンプルウェル（第１のサンプルウェル）を高ｐＨ陰極液で充填した。次にサンプルウェル内にＰｔ電極を入れ、液と確実に接触させた。
【０１５３】
次に電圧を印加して、ジュール加熱から生じる電流および温度をモニターした。温度および電流トレースは図１９にある。使用した電界強度は約１００Ｖ／ｃｍであった。タンパク質サンプルの等電点電気泳動中に、電荷がある液中の荷電した化学種の減少のために電流は低下した。タンパク質のＩＥＦ完了時に、電流が定常状態値に達するのを観測した。ＩＥＦ実験が定常状態に達するのにかかる時間は、各タンパク質の電気泳動可動性に左右され、それは次に溶液粘度および電界強度に左右される。この実施例では電界は溶液に３０分間印加される。
【０１５４】
タンパク質が等電的に集束した後、個々の容器内のタンパク質サンプルは、遠心輸送によって収集チャンバに輸送された。分離装置をディスクの位置と回転速度を制御する基部に載せた。装置を１００ｒａｄ．ｓ-2の加速度で１０秒間５０００ｒｐｍで回転させて、サンプルをＩＥＦチャンネル容器から収集チャンバに輸送した。遠心力は均一の圧力ヘッドを確実にし、したがって同一半径のＩＥＦ容器からの均一の流体移動を確実にした。隣接するｐＨ容器間の拡散は、開口部のないチャンネルの鋸歯状デザインによって最小化された。
【０１５５】
アジレント２１００バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  ２１００  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）を使用して、タンパク質サンプルの分子重量分離を実施した。遠心分離後、ディスク、１０のタンパク質画分を収集し、アジレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）が提供する標準プロトコルに従って分析のために調製した。１０の画分をバイオアナライザー・ラブチップ（Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ  Ｌａｂｃｈｉｐｓ）上の対応するサンプルウェルに入れ、次にそれを分析ユニットに装填した。
【０１５６】
各タンパク質画分について電気泳動図を採取し、図２２に二次元バーチャルゲルとして示す。第１のレーンは引き続く電気泳動図を較正するのに使用した標準タンパク質ラダーを表し、続くレーンはｐＨが増大するタンパク質画分を表す。タンパク質を割り当てるのに使用した理論的なタンパク質ｐＩおよびＭWを下の表４に示す。
【０１５７】
【表４】
2007527517.tif 000006
【０１５８】
分離されたタンパク質画分をマトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）質量分析法にかけた。スペクトルは図２３ａ〜ｄにある。図２３ａは、Ｆ１（画分１）中のフィコシアニンおよびＨＳＡのピークを示し、２３ｂはＦ４中のユビキチンを示し、２３ｃはＦ６中のミオグロビンを示し、２３ｄはＦ１０中のチトクロームＣを示す。これらのタンパク質のアイデンティティをさらに特定するために、トリプシンによるタンパク質分解を実施した。図２４は図２３中のＩＥＦ画分のＭＡＬＤＩペプチドフィンガープリント（ｍ／ｚ７００−４，０００）を示す。タンパク質データベース（Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｐｒｏｓｐｅｃｔｏｒ，ＵＣＳＦＭａｓｓＳｐｅｃ  Ｆａｃｉｌｉｔｙ，ｈｔｔｐ：／／ｐｒｏｓｐｅｃｔｏｒ．ｕｃｓｆ．ｅｄｕ）の検索結果から、Ｆ１がＨＡＳ、Ｆ６ミオグロビン、およびＦ１０チトクロームを含有したことを確認した。しかし検索結果は、Ｆ１消化物中のフィコシアニンペプチドを検出せず、一方Ｆ４からの結果はユビキチンに対する確実なマッチを提供しなかった。
【０１５９】
実施例４：本発明に従った装置およびそのＩＥＦ、変性、標識および装置外毛管電気泳動のための使用
基材はポリプロピレンから製作され、感圧接着剤によってポリオレフィンからできているカバーフィルムで、第１の主面および第２の主面の双方に密封されるであろう。アルミニウム環は変性容器の下で装置上に載せられるであろう。ポリプロピレンはカーボン装荷されて、バルブシステムとして機能するであろう。装置は微細機械加工によって製作されるであろう。
【０１６０】
ＩＥＦのための開口部のないチャンネルは、円弧の長さがおよそ１００ｍｍであり、９５の連結する区画を有するであろう。区画を連結する前縁および後縁の角度は、約６０°であろう。連結する区画の容積はおよそ０．７５μｌであろう。追加的区画が使用され、ディスク上の毛管電気泳動によって分離されることができるタンパク質ラダーを保管する。タンパク質ラダー液は変性化学反応を含有できる。
【０１６１】
およそ３％のバイオラッド（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）アムフォライト（Ａｍｐｈｏｌｙｔｅ）（カタログ番号１６３−１１１３）添加１０〜５０％グリセロール／Ｈ2Ｏ溶液中に、タンパク質サンプルが可溶化されるであろう。最終タンパク質濃度は約５ｍｇ／ｍｌのはずである。陽極液はｐＨ２のＨ3ＰＯ4溶液、陰極液ｐＨ１１のＮａＯＨであった。
【０１６２】
開口部のないチャンネルは、１００μｌのタンパク質−両性電解液によって充填されるであろう。チャンネルは気泡形成を最小化する様式で充填される。第１のサンプルウェルは低ｐＨ陽極液で充填され、第２のサンプルウェルは高ｐＨ陰極液で充填されるであろう。
【０１６３】
次に白金電極が第１および第２のサンプルウェルに入れられ、液との接触を確実にするであろう。約１００Ｖ／ｃｍの電圧が印加されるであろう。ジュール加熱から生じる電流および温度が初めから終わりまでモニターされるであろう。タンパク質サンプルの集束中に電流は低下し、定常状態値に達するのが観測され、それによって集束が完了したことが示唆されるであろう。
【０１６４】
装置は、装置の回転の位置と速度を制御する回転するプラットフォームに載せられるであろう。装置は約１００ｒａｄ．ｓ-2の加速度で約１０秒間５０００ｒｐｍで回転させられるであろう。次にレーザーによって、区画連結構造内のバルブが開放されるであろう。次に連結する区画内の集束したタンパク質サンプルは、遠心力でチャンバ内に入れられるであろう。
【０１６５】
この装置内のチャンバは、タンパク質の変性のための試薬で予備装荷されるであろう。チャンバは、タンパク質内硫黄結合を分解するためのβ−メルカプトエタノールまたはジチオトレイトール、タンパク質を変性させ可溶化するための水性ＳＤＳ溶液、およびタンパク質を誘導体化するまたはＳＤＳミセルと会合するオレゴン州ユージーンのモレキュラ・プローブズ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ（Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ））から得られる蛍光染料（ナノオレンジ（ＮａｎｏＯｒａｎｇｅ）；Ａｂｓ／Ｅｍ：４７０／５７０ｎｍ）を含む。チャンバにはまた、得られた電気泳動図を調整して、直接的サンプル比較ができるようにするために使用できる、下限および上限マーカータンパク質も含まれるであろう。
【０１６６】
区画連結構造内のバルブが開くと、液は国際公開第０２／１００３４７号パンフレットで述べられる光環技術を使用して９５℃におよそ５分間加熱され、タンパク質サンプルの完全な変性が確実にされるであろう。チャンバ内のサンプル容積は、加熱中に容積が減少してタンパク質濃度を増大させ、それによって低濃度タンパク質の検出が向上するであろう。チャンバ２４４はまた、液ｐＨを測定するための電極も含む。
【０１６７】
次にチャンバ連結構造内のバルブをＩＲレーザーで開ける。装置は約１００ｒａｄ．ｓ-2の加速度で約１０秒間５０００ｒｐｍで回転されて、チャンバと毛管電気泳動チャンネルの間の流体の相互連絡が確実にされるであろう。
【０１６８】
電気泳動毛管は、ポリ（エチレンオキシド）−プルロニック（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ）Ｆ−１２７緩衝液で予備充填されるであろう。ポリ（エチレンオキシド）は分離マトリックスおよび表面コーティングとして作用し、タンパク質の毛管壁への非特定結合および電気浸透流を低下させる。プルロニック（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ）界面活性剤は、表面親水性を向上させ、ポリ（エチレンオキシド）をその上に動的に被覆するのに魅力的な表面を提供する。ランニング緩衝液は、ｐＨ８．６のトリスＨＣｌ−ＳＤＳである。
【０１６９】
次に毛管電気泳動毛管配列は、装置とのインターフェースを形成するであろう。
【０１７０】
サンプルは動電学的注入によって毛管内に装填され、非常に薄いサンプルプラグを送達するであろう。装置を回転させて、ＬＩＦ励起−検出システムで々の毛管溝を整列させることで、レーザー誘導蛍光（ＬＩＦ）が検出機序として使用されるであろう。
【０１７１】
実施例５：本発明に従った装置およびそのＩＥＦ変性、標識、および装置上での毛管電気泳動のための使用
ＩＥＦ、サンプル調製、および毛管電気泳動を実施するように構成される本発明に従った装置が製作されるであろう。
【０１７２】
基材はポリプロピレンから製作され、感圧接着剤によってポリオレフィンからできているカバーフィルムで、第１の主面および第２の主面の双方に密封されであろう。アルミニウム環が変性容器の下で装置に載せられるであろう。ポリプロピレンはカーボン装荷され、バルブシステムとして機能するであろう。装置は細機械加工によって製作されるであろう。装置の立体配置は図２５にある。図２５では、２１１は中心軸周囲の回転のハブを表し、２１０は等電点電気泳動のために構成される開口部のない溝を表し、２１２は第１のサンプルウェルを表し、２１４は第２のサンプルウェルを表し、２４０は２４２が特定の区画連結構造内のバルブシステムを表す複数の区画連結構造の１つを表し、２４４は電極を含む複数のチャンバの１つを表し、２４６は２４８が特定のチャンバ連結構造内のバルブシステムを表す複数のチャンバ連結構造の１つを表し、２５０は電極を表し、２５４は電気泳動溝を表し、２５２および２５６は特定の電気泳動溝と結びついた電極を表す。
【０１７３】
ＩＥＦのための開口部のない溝は、円弧長さがおよそ１００ｍｍであり、９５の連結する区画を有するであろう。連結する区画の前縁および後縁の角度は、約６０°であろう。連結する区画の容積は、およそ０．７５μｌであろう。追加的区画が使用され、ディスク上での毛管電気泳動によって分離できるタンパク質ラダーが保管されるであろう。タンパク質ラダー溶液は変性化学反応を含むことができる。
【０１７４】
およそ３％のバイオラッド（Ｂｉｏ−Ｒａｄ）アムフォライト（Ａｍｐｈｏｌｙｔｅ）（カタログ番号１６３−１１１３）添加１０〜５０％グリセロール／Ｈ2Ｏ溶液中に、タンパク質サンプルが可溶化されるであろう。最終タンパク質濃度は約５ｍｇ／ｍｌのはずである。陽極液はｐＨ２のＨ3ＰＯ4溶液、陰極液はｐＨ１１のＮａＯＨであった。
【０１７５】
開口部のないチャンネルは、１００μｌのタンパク質−両性電解液によって充填されるであろう。チャンネルは気泡形成を最小化する様式で充填される。第１のサンプルウェルは低ｐＨ陽極液で充填され、第２のサンプルウェルは高ｐＨ陰極液で充填されるであろう。
【０１７６】
次に白金電極が第１および第２のサンプルウェルに入れられ、液との接触を確実にするであろう。約１００Ｖ／ｃｍの電圧が印加されるであろう。ジュール加熱から生じる電流および温度が初めから終わりまでモニターされるであろう。タンパク質サンプルの集束中に電流は低下し、定常状態値に達するのが観測され、それによって集束が完了したことが示唆されるであろう。
【０１７７】
装置は、装置の回転の位置と速度を制御する回転するプラットフォームに載せられるであろう。装置は１００ｒａｄ．ｓ-2の加速度で１０秒間５０００ｒｐｍで回転されるであろう。次にレーザーによって、区画連結構造内のバルブが開放されるであろう。次に連結する区画内の集束したタンパク質サンプルは、遠心力でチャンバ内に入れられるであろう。
【０１７８】
この装置内のチャンバは、タンパク質の変性のための試薬で予備装荷されるであろう。チャンバは、タンパク質内硫黄結合を分解するためのβ−メルカプトエタノールまたはジチオトレイトール、タンパク質を変性させ可溶化するための水性ＳＤＳ溶液、およびタンパク質を誘導体化するまたはＳＤＳミセルと会合する蛍光染料（ナノオレンジ（ＮａｎｏＯｒａｎｇｅ）、オレゴン州ユージーンのモレキュラープローブ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ，Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ）；Ａｂｓ／Ｅｍ：４７０／５７０ｎｍ）を含む。チャンバにはまた、得られた電気泳動図を調整して、直接的サンプル比較ができるようにするために使用できる、下限および上限マーカータンパク質も含まれるであろう。
【０１７９】
区画連結構造内のバルブが開くと、液は国際公開第０２／１００３４７号パンフレットで述べられる光環技術を使用して９５℃におよそ５分間加熱され、タンパク質サンプルの完全な変性が確実にされるであろう。チャンバ内のサンプル容積は、加熱中に容積が減少してタンパク質濃度を増大させ、それによって低濃度タンパク質の検出が向上するであろう。チャンバ２４４はまた、液ｐＨを測定するための電極も含む。
【０１８０】
次にチャンバ連結構造内のバルブをＩＲレーザーで開ける。装置は約１００ｒａｄ．ｓ-2の加速度で１０秒間５０００ｒｐｍで回転されて、チャンバと毛管電気泳動チャンネルの間の流体の相互連絡が確実にされるであろう。
【０１８１】
電気泳動チャンネルは、例えばポリ（エチレンオキシド）−プルロニック（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ）Ｆ−１２７緩衝液である電気泳動分離緩衝液で予備充填されるであろう。ポリ（エチレンオキシド）は分離マトリックスおよび表面コーティングとして作用し、タンパク質の毛管壁への非特定結合および電気浸透流を低下させる。プルロニック（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ）界面活性剤は、表面親水性を向上させ、ポリ（エチレンオキシド）をその上に動的に被覆するのに魅力的な表面を提供する。ランニング緩衝液は、ｐＨ８．６のトリスＨＣｌ−ＳＤＳである。
【０１８２】
毛管電気泳動チャンネルは、幅および深さがおよそ５０μｍで長さが７０ｍｍであろう。
【０１８３】
サンプルは、ふるいマトリックスである１重量％のポリエチレンオキシド（分子量１００，０００）溶液によって、毛管電気泳動チャンネルに入ることが防止されるであろう。次にサンプルが動電学的横断注入によって毛管溝内に装填され、高度に濃縮されているが非常に薄いサンプルプラグが提供されるであろう。これによって、より短い分離長さにおける高解像度が確実になる。装置を回転させて、ＬＩＦ励起−検出装置で個々の毛管チャンネルを整列させることで、レーザー誘導蛍光（ＬＩＦ）が検出機序として使用されるであろう。
【０１８４】
上の明細、実施例、およびデータは本発明の組成物の製造および使用の完全な説明を提供する。本発明の範囲と精神を逸脱することなく本発明の多くの実施態様が製造できるので、本発明は添付の特許請求の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１ａ】本発明による装置の平面図である：単一半径。
【図１ｂ】本発明による装置の平面図である：可変性半径。
【図１ｃ】本発明による装置の平面図である：らせん。
【図１ｄ】本発明による装置の平面図である：直線。
【図１ｅ】本発明による装置の平面図である：角付き。
【図２ａ】図１ａで描写された装置の対向する面の平面図である。
【図２ｂ】図１ｂで描写された装置の対向する面の平面図である。
【図２ｃ】図１ｃで描写された装置の対向する面の平面図である。
【図２ｄ】図１ｄで描写された装置の対向する面の平面図である。
【図２ｅ】図１ｅで描写された装置の対向する面の平面図である。
【図３】本発明による装置の一部の断面図である。
【図４】本発明による開口部のないチャンネルの一部の平面図である。
【図５ａ−ｈ】開口部のないチャンネルのための例示的なデザインを描写する。
【図６ａ−ｂ】ｐＨ勾配を作り出すための固定化スキームの実施例を描写する。
【図７ａ】サンプルチャンバを示す。
【図７ｂ】バルブ付きサンプルチャンバを示す。
【図７ｃ】２個のバルブおよび収集容器付きサンプルチャンバ。
【図７ｄ】２個のバルブ付きで、ディスク上の毛管電気泳動に連結するサンプルチャンバ。
【図７ｅ】７ｄと同様で単一毛管付き。
【図７ｆ】複数サンプルチャンバ。
【図７ｇ】サンプルウェルから除去されたサンプル注入ポート。
【図７ｈ】連結構造付きサンプル直線チャンネル。
【図７ｉ】連結構造付き角チャンネル。
【図８】装置の徴群の一部の平面図である。
【図９ａ】２個のバルブを有する本発明による装置の一部の断面図である。
【図９ｂ】２個のバルブを有する本発明による装置の一部の断面図である。
【図１０ａ】例示的な毛管電気泳動注入ポート立体配置の断面図である。
【図１０ｂ】例示的な毛管電気泳動注入ポート立体配置の上面図である。
【図１０ｃ】例示的な毛管電気泳動注入ポート立体配置の下面図である。
【図１１】本発明による毛管電極立体配置の実施例の断面図を描写する。
【図１２ａ−ｃ】本発明による一体型電極の拡大図である。
【図１３ａ−ｃ】本発明による一体型電極の断面図である。
【図１４】その上で装置が回転する基部内に一体化された電極の断面図である。
【図１５】本発明による等電点電気泳動装置の平面図である。
【図１６ａ】等電点電気泳動装置から得られたタンパク質画分から得られた二次元バーチャルゲルを描写する。
【図１６ｂ】等電点電気泳動装置から得られたタンパク質画分から得られた二次元バーチャルゲルを描写する。
【図１７ａ】ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）（登録商標）装置を使用したタンパク質サンプルのクーマシー染色ＳＤＳ−ＰＡＧＥ画像である。
【図１７ｂ】ロトフォー（Ｒｏｔｏｆｏｒ）（登録商標）装置を使用したタンパク質サンプルのクーマシー染色ＳＤＳ−ＰＡＧＥ画像である。
【図１８】本発明による、タンパク質ＩＥＦ、変性、および毛管電気泳動のための注入装置の平面図である。
【図１９ａ】試験管内で加熱せずに、変性させた変性タンパク質サンプルの一次元ゲルである。
【図１９ｂ】試験管内で９５℃で５分間加熱して、変性させた変性タンパク質サンプルの一次元ゲルである。
【図１９ｃ】本発明の装置内で９５℃で５分間加熱して、変性させた変性タンパク質サンプルの一次元ゲルである。
【図２０】異なる時間加熱された、本発明の装置を使用した、変性アミログルコシダーゼの相対濃度間の比較を示すグラフである。
【図２１】異なる時間加熱された、本発明の装置を使用して変性させたタンパク質の電気泳動図（蛍光−対−移行時間）を示す。
【図２２】アジレント２１００バイオアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  ２１００  Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ）で分析した、本発明の装置の等電点電気泳動容器から得られたタンパク質画分からの二次元バーチャルゲルである。
【図２３ａ】等電点電気泳動分離されたタンパク質画分のマトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）質量スペクトルである。
【図２３ｂ】等電点電気泳動分離されたタンパク質画分のマトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）質量スペクトルである。
【図２３ｃ】等電点電気泳動分離されたタンパク質画分のマトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）質量スペクトルである。
【図２３ｄ】等電点電気泳動分離されたタンパク質画分のマトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）質量スペクトルである。
【図２４ａ】図２３ａ、ｂ、ｃ、およびｄのいくつかからの等電点電気泳動された画分のＭＡＬＤＩペプチドフィンガープリント（ｍ／ｚ  ７００〜４，０００）の例である。
【図２４ｂ】図２３ａ、ｂ、ｃ、およびｄのいくつかからの等電点電気泳動された画分のＭＡＬＤＩペプチドフィンガープリント（ｍ／ｚ  ７００〜４，０００）の例である。
【図２４ｃ】図２３ａ、ｂ、ｃ、およびｄのいくつかからの等電点電気泳動された画分のＭＡＬＤＩペプチドフィンガープリント（ｍ／ｚ  ７００〜４，０００）の例である。
【図２５】等電点電気泳動、変性、および毛管電気泳動のために構成される本発明による装置の平面図である。
【図１ａ】
2007527517.tif 000007
【図１ｂ】
2007527517.tif 000008
【図１ｃ】
2007527517.tif 000009
【図１ｄ】
2007527517.tif 000010
【図１ｅ】
2007527517.tif 000011
【図２ａ】
2007527517.tif 000012
【図２ｂ】
2007527517.tif 000013
【図２ｃ】
2007527517.tif 000014
【図２ｄ】
2007527517.tif 000015
【図２ｅ】
2007527517.tif 000016
【図３】
2007527517.tif 000017
【図４】
2007527517.tif 000018
【図５ａ】
2007527517.tif 000019
【図５ｂ】
2007527517.tif 000020
【図５ｃ】
2007527517.tif 000021
【図５ｄ】
2007527517.tif 000022
【図５ｅ】
2007527517.tif 000023
【図５ｆ】
2007527517.tif 000024
【図５ｇ】
2007527517.tif 000025
【図５ｈ】
2007527517.tif 000026
【図６ａ】
2007527517.tif 000027
【図６ｂ】
2007527517.tif 000028
【図７ａ】
2007527517.tif 000029
【図７ｂ】
2007527517.tif 000030
【図７ｃ】
2007527517.tif 000031
【図７ｄ】
2007527517.tif 000032
【図７ｅ】
2007527517.tif 000033
【図７ｆ】
2007527517.tif 000034
【図７ｇ】
2007527517.tif 000035
【図７ｈ】
2007527517.tif 000036
【図７ｉ】
2007527517.tif 000037
【図８】
2007527517.tif 000038
【図９ａ】
2007527517.tif 000039
【図９ｂ】
2007527517.tif 000040
【図１０ａ】
2007527517.tif 000041
【図１０ｂ】
2007527517.tif 000042
【図１０ｃ】
2007527517.tif 000043
【図１１】
2007527517.tif 000044
【図１２ａ】
2007527517.tif 000045
【図１２ｂ】
2007527517.tif 000046
【図１２ｃ】
2007527517.tif 000047
【図１３ａ】
2007527517.tif 000048
【図１３ｂ】
2007527517.tif 000049
【図１３ｃ】
2007527517.tif 000050
【図１４】
2007527517.tif 000051
【図１５】
2007527517.tif 000052
【図１６ａ】
2007527517.tif 000053
【図１６ｂ】
2007527517.tif 000054
【図１７ａ】
2007527517.tif 000055
【図１７ｂ】
2007527517.tif 000056
【図１８】
2007527517.tif 000057
【図１９ａ】
2007527517.tif 000058
【図１９ｂ】
2007527517.tif 000059
【図１９ｃ】
2007527517.tif 000060
【図２０】
2007527517.tif 000061
【図２１】
2007527517.tif 000062
【図２２】
2007527517.tif 000063
【図２３ａ】
2007527517.tif 000064
【図２３ｂ】
2007527517.tif 000065
【図２３ｃ】
2007527517.tif 000066
【図２３ｄ】
2007527517.tif 000067
【図２４ａ】
2007527517.tif 000068
【図２４ｂ】
2007527517.tif 000069
【図２４ｃ】
2007527517.tif 000070
【図２５】
2007527517.tif 000071
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月8日(2007.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを含んでなる基材、
内側半径および外側半径を有する開口部のないチャンネルであって、サンプル材料を分画するように適合されているチャンネル、および
前記開口部のないチャンネルの前記外側半径と接触する少なくとも１つの区画連結構造、
を含んでなる、サンプル材料を処理する装置。
【請求項２】
第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを含んでなる基材、
内側半径および外側半径を有するチャンネルであって、複数の連結する区画を含んでなるチャンネルおよび
前記チャンネルの前記半径と接触する複数の区画連結構造、
を含んでなる装置。
【請求項３】
（ａ）第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを有する基材、
内側半径および外側半径、および第１および第２のサンプルウェルを有する開口部のないチャンネル、および
複数の区画連結構造
を含んでなり、
前記区画連結構造が前記開口部のないチャンネルの前記外側半径に接触し、
サンプルが第１または第２のサンプルウェル内に装填される、装置にサンプルを装填するステップと、
（ｂ）サンプルが装置の開口部のないチャンネルに入るようにするステップと、
（ｃ）陽極液を装置の第１のサンプルウェルに添加するステップと、
（ｄ）陰極液を装置の第２のサンプルウェルに添加するステップと、
（ｅ）電極をサンプルウェル内の前記液と接触させるステップと、
（ｆ）電極に電圧を印加するステップと、
（ｇ）装置を回転させて前記液を開口部のないチャンネルから複数の区画連結構造に移動させるステップと、
を含んでなり、
分析物を含有するサンプルの等電点電気泳動を実施する方法。
【請求項４】
（ａ）（ｉ）第１および第２の主面および基材の回転中心軸を画定するハブを有する基材、および（ｉｉ）前記基材内の開口部のないチャンネルを含んでなる装置に液を装填するステップと、
（ｂ）前記液を開口部のないチャンネルに入れるステップと、
（ｃ）前記液の分析物を分離するステップと、
（ｄ）遠心力を前記液にかけることにより前記液を分画するステップと、
を含んでなる、分析物を含有する液を処理する方法。
【国際調査報告】
2007527517.tif 000072
2007527517.tif 000073