(57)【要約】目的成分を抽出および濃縮するためのデバイスであって、前記流体試料を受容する試料流路と、分離流路と、排出流路と、試料流路と分離流路との間の第１ジャンクションと、分離流路と排出流路との間の第２ジャンクションと、を備えるデバイス。第１ジャンクションは、目的成分を含む第１グループの成分を、第１ジャンクションの第１自由搬送領域の寸法に応じて、試料流路から分離流路へ、選択的に搬送する。第２ジャンクションは、分離流路において目的成分が濃縮されるように、第２ジャンクションの第２自由搬送領域の寸法に応じて、第１グループのサブセットである第２グループの成分を、分離流路から排出流路へ選択的に搬送する。
2017536226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスであって、
前記流体試料を受容する試料流路と、
分離流路と、
排出流路と、
前記試料流路と前記分離流路との間の第１ジャンクションであって、その第１自由搬送領域の寸法に応じて、前記目的成分を少なくとも含み前記試料中の前記複数の成分のサブセットである第１グループの成分を、前記試料流路から前記分離流路へ選択的に搬送する第１ジャンクションと、
前記分離流路と前記排出流路との間の第２ジャンクションであって、前記分離流路において前記目的成分が濃縮されるように、その第２自由搬送領域の寸法に応じて、前記第１グループのサブセットである第２グループの成分を、前記分離流路から前記排出流路へ選択的に搬送する第２ジャンクションと、を備えるデバイス。
【請求項２】
前記第１ジャンクションが、前記試料流路と前記分離流路との間に延在する少なくとも１つの第１ジャンクション流路を含み、前記第１自由搬送領域の寸法が、前記少なくとも１つの第１ジャンクション流路の寸法と、前記少なくとも１つの第１ジャンクション流路内の電気二重層重複度とのうち少なくともいずれかに少なくとも部分的に依存することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第２ジャンクションが、前記分離流路と前記排出流路との間に延在する少なくとも１つの第２ジャンクション流路を含み、前記第２自由搬送領域の寸法が、前記少なくとも１つの第２ジャンクション流路の寸法と、前記少なくとも１つの第２ジャンクション流路内の電気二重層重複度とのうち少なくともいずれかに少なくとも部分的に依存することを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１ジャンクションでの選択的搬送が、前記第１グループの各成分の電荷および寸法の少なくともいずれかによるものであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２ジャンクションでの選択的搬送が、前記第２グループの各成分の電荷および寸法の少なくともいずれかによるものであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記試料流路に配置された少なくとも１つの第１電極と、前記排出流路に配置された少なくとも１つの第２電極とを含み、前記第１および第２ジャンクションを通って成分が選択的に搬送されるように、前記第１および第２電極によって、前記第１および第２ジャンクションを通過する第１電圧が印加されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１電圧が印加されることで、濃縮された前記目的成分が、前記分離流路のある領域内で先鋭化されることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記分離流路に配置された第３電極および第４電極を含み、前記第１グループの成分から一部の成分が前記分離流路内で選択的に搬送されるように、前記第３および第４電極により、前記分離流路に沿って第２電圧が印加されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記分離流路の電圧を利用して、成分の寸法、電荷比、および電気泳動移動度のうち少なくともいずれかに基づく速度で前記目的成分を移動させることを特徴とする、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
使用中に前記分離流路内で前記目的成分の濃度を検出する検出器を備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第１および第２ジャンクションの少なくとも一方が、複数の流路と、断面が細長形状の単一流路と、ヒドロゲルと、膜とのうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第１ジャンクションと前記第２ジャンクションとが、前記分離流路の長さ方向に沿ってオフセットしていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記試料流路および前記排出流路の少なくとも一方が、前記分離流路に向かって先細、略Ｖ字状、および、略Ｕ字状、のうち少なくともいずれかの特徴を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記試料流路が２つの試料流路アーム部を含んでおり、前記試料流路アーム部がそれぞれ、その一端に近接した第１電極を有し、その他端に前記第１ジャンクションが近接配置されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記排出流路が２つの排出流路アーム部を含んでおり、前記排出流路アーム部がそれぞれ、その一端に近接した第２電極を有し、その他端に前記第２ジャンクションが近接配置されていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第２ジャンクションにおける選択的搬送が電気泳動移動度、電気浸透流（ＥＯＦ）、およびイオン濃度分極のうち少なくとも１つによって少なくとも部分的に制御されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記分離流路に沿って互いに離隔した複数の第２ジャンクションを含み、各第２ジャンクションが、対応する成分をそれぞれ除去するよう構成されていることにより、複数種類の目的成分を前記分離流路内で抽出および濃縮可能であることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１８】
複数の成分を含む流体試料から複数の目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮する装置であって、請求項１から１７のいずれか１項に記載のデバイスを複数含み、各デバイスが、対応する１種類の成分を抽出および濃縮するように構成されており、上流のデバイスの排出流路が、下流のデバイスの試料流路と流体流通可能かつ／または下流のデバイスの試料流路の一部を形成することを特徴とする、装置。
【請求項１９】
複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮する方法であって、
前記試料を試料流路に導入するステップと、
第１ジャンクションの第１自由搬送領域の寸法に応じて、前記目的成分を少なくとも含み前記試料中の前記複数の成分のサブセットである第１グループの成分を、前記第１ジャンクションを通って分離流路へ選択的に搬送するステップと、
前記分離流路において前記目的成分が濃縮されるように、第２ジャンクションの自由搬送領域の寸法に応じて、前記第１グループのサブセットである第２グループの成分を、前記第２ジャンクションを通って排出流路へ選択的に搬送するステップと、を含む方法。
【請求項２０】
前記第１および第２ジャンクションを通って複数の成分が選択的に搬送されるように、前記試料流路に配置された少なくとも１つの第１電極と前記排出流路に配置された少なくとも１つの第２電極との間に第１電圧を印加するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１グループの成分から一部の成分が前記分離流路内で選択的に搬送されるように、前記分離流路に配置された第３および第４電極間に第２電圧を印加するステップを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
いかなる先行刊行物（もしくはその刊行物から派生する情報）または既知の事項に関する、本明細書内の記載は、その先行刊行物（もしくはその刊行物から派生する情報）または既知の事項が、本明細書が関連する努力傾注分野における共通の一般知識の一部を構成するということを認めるもの、あるいは何らか形で示唆するものではなく、またそのように解釈されるべきではない。
【０００３】
地球規模の健康増進のためには、生物学的試料から直接的に迅速かつ正確に分析を容易行えるように診断および／または分析デバイスが利用可能であることが望ましい。このような分析は、質的にも量的にも、たとえば薬物治療モニタリング、法医学、診断学など幅広い分野において特に有益である。また、獣医学、食品衛生、および環境分析にも応用できるように発展させることも可能である。
【０００４】
従来の生物学的試料分析システムとしては、液体クロマトグラフィータンデム質量分析（ＬＣ−ＭＳ／ＭＳ）およびイムノアッセイが挙げられる。ＬＣ−ＭＳ／ＭＳは、イムノアッセイと比較すると、感度および特異性において優れるが、この技術は複雑で時間がかかり、また、専門的に訓練を受けた者による操作が必要な、持ち運びできない高価な機器が必要である。イムノアッセイはＬＣ−ＭＳ／ＭＳより安価で持ち運び可能であるが、特異性および感度において劣る傾向がある。
【０００５】
近年、糖測定器や妊娠検査薬など、一般消費者向け診断デバイスが一般的に、また既に市場で入手可能になってきている。生物学的流体からの直接的な分析の他の例としては、診断用紙マイクロ流体工学（A.W. Martinez, S. T. Phillips, G. M. Whitesides and E. Carrilho, Analytical Chemistry, 2009, 82, 3-10参照）や、グルタチオン分析用電気泳動デバイス（Z. Long, D. Liu, N. Ye, J. Qin and B. Lin, Clinical Chemistry, 2007, 53, 117-123参照）が挙げられる。さらに、微小分子用として既に提案されたマイクロ流体試料投入・結果産出（ｓａｍｐｌｅ−ｉｎ／ａｎｓｗｅｒ−ｏｕｔ）デバイスとしては、メディメイト（Ｍｅｄｉｍａｔｅ）があり、このデバイスは、精神安定用リチウムを定量化するために使用される（E.X. Vrouwe, R. Luttge and A. van den Berg, Electrophoresis, 2004, 25, 1660-1667; E.X. Vrouwe, R. Luttge, W. Olthuis and A. van den Berg, Electrophoresis, 2005, 26, 3032-3042; E.X. Vrouwe, R. Luttge, I. Vermes and A. van den Berg, Clin. Chem, 2007, 53, 117-123参照）。
【０００６】
しかしながら、このようなデバイスは、通常、特定の成分を分析することに限定される。生物学的試料中にタンパク質や脂質などの大きな疎水性分子が存在すると、分析の妨げとなる。メディメイトでは、表面コーティングによりタンパク質の吸収は低減されるものの、除去はされないため、このデバイスを他の成分の測定に幅広く応用することができない。
【０００７】
このように、一般消費者向け診断デバイスは以前より普及してきているものの、既存のデバイスには、以下のような問題点がある。たとえば、感度および／または分析力が低いこと、試料の調製に時間がかかることおよび／または複雑であること、高度かつ／または複雑な機械操作および訓練の必要があること、作業に時間がかかること、製造コストが高いことなどである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述のような従来の技術に付随する問題点の一または複数を改善すること、および／または実現可能な代替物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様によると、本発明は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスを提供することを目指す。デバイスは、ａ）前記流体試料を受容する試料流路と、ｂ）分離流路と、ｃ）排出流路と、ｄ）前記試料流路と前記分離流路との間の第１ジャンクションであって、その第１自由搬送領域の寸法に応じて、前記目的成分を少なくとも含み前記試料中の前記複数の成分のサブセットである第１グループの成分を、前記試料流路から前記分離流路へ選択的に搬送する第１ジャンクションと、ｅ）前記分離流路と前記排出流路との間の第２ジャンクションであって、前記分離流路において前記目的成分が濃縮されるように、その第２自由搬送領域の寸法に応じて、前記第１グループのサブセットである第２グループの成分を、前記分離流路から前記排出流路へ選択的に搬送する第２ジャンクションと、を備える。
【００１０】
典型的には、前記第１ジャンクションが、前記試料流路と前記分離流路との間に延在する少なくとも１つの第１ジャンクション流路を含み、前記第１自由搬送領域の寸法が、前記少なくとも１つの第１ジャンクション流路の寸法と、前記少なくとも１つの第１ジャンクション流路内の電気二重層重複度とのうち少なくともいずれかに少なくとも部分的に依存する。
【００１１】
典型的には、前記第２ジャンクションが、前記分離流路と前記排出流路との間に延在する少なくとも１つの第２ジャンクション流路を含み、前記第２自由搬送領域の寸法が、前記少なくとも１つの第２ジャンクション流路の寸法と、前記少なくとも１つの第２ジャンクション流路内の電気二重層重複度とのうち少なくともいずれかに少なくとも部分的に依存する。
【００１２】
典型的には、前記第１ジャンクションでの選択的搬送が、前記第１グループの各成分の電荷および寸法の少なくともいずれかによるものである。
【００１３】
典型的には、前記第２ジャンクションでの選択的搬送が、前記第２グループの各成分の電荷および寸法の少なくともいずれかによるものである。
【００１４】
典型的には、前記デバイスは、前記試料流路に配置された少なくとも１つの第１電極と、前記排出流路に配置された少なくとも１つの第２電極とを含み、前記第１および第２ジャンクションを通って成分が選択的に搬送されるように、前記第１および第２電極によって、前記第１および第２ジャンクションを通過する第１電圧が印加される。
【００１５】
典型的には、前記第１電圧が印加されることで、濃縮された前記目的成分が、前記分離流路のある領域内で先鋭化される。
【００１６】
典型的には、前記デバイスは、前記分離流路に配置された第３電極および第４電極を含み、前記第１グループの成分から一部の成分が前記分離流路内で選択的に搬送されるように、前記第３および第４電極により、前記分離流路に沿って第２電圧が印加される。
【００１７】
典型的には、前記分離流路の電圧を利用して、成分の寸法、電荷比、および電気泳動移動度のうち少なくともいずれかに基づく速度で前記目的成分を移動させる。
【００１８】
典型的には、前記デバイスは、使用中に前記分離流路内で前記目的成分の濃度を検出する検出器を備える。
【００１９】
典型的には、前記第１および第２ジャンクションの少なくとも一方が、ａ）複数の流路と、ｂ）断面が細長形状の単一流路と、ｃ）ヒドロゲルと、ｄ）膜とのうち、少なくとも１つを含む。
【００２０】
典型的には、前記第１ジャンクションと前記第２ジャンクションとが、前記分離流路の長さ方向に沿ってオフセットしている。
【００２１】
典型的には、前記試料流路および前記排出流路の少なくとも一方が、ａ）前記分離流路に向かって先細、ｂ）略Ｖ字状、および、ｃ）略Ｕ字状、のうち少なくともいずれかの特徴を有する。
【００２２】
典型的には、前記試料流路が２つの試料流路アーム部を含んでおり、前記試料流路アーム部がそれぞれ、その一端に近接した第１電極を有し、その他端に前記第１ジャンクションが近接配置されている。
【００２３】
典型的には、前記排出流路が２つの排出流路アーム部を含んでおり、前記排出流路アーム部がそれぞれ、その一端に近接した第２電極を有し、その他端に前記第１ジャンクションが近接配置されている。
【００２４】
典型的には、前記第２ジャンクションにおける選択的搬送が電気泳動移動度、電気浸透流（ＥＯＦ）、およびイオン濃度分極のうち少なくとも１つによって少なくとも部分的に制御される。
【００２５】
典型的には、前記デバイスが、前記分離流路に沿って互いに離隔した複数の第２ジャンクションを含み、各第２ジャンクションが、対応する成分をそれぞれ除去するよう構成されていることにより、複数種類の目的成分を前記分離流路内で抽出および濃縮可能である。
【００２６】
別の態様によると、本発明は、複数の成分を含む流体試料から複数の目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮する装置を提供することを目指す。装置は、本発明の一態様によるデバイスを複数含み、各デバイスが、対応する１種類の成分を抽出および濃縮するように構成されており、上流のデバイスの排出流路が、下流のデバイスの試料流路と流体流通可能かつ／または下流のデバイスの試料流路の一部を形成することを特徴とする。
【００２７】
さらに別の態様によると、本発明は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮する方法を提供することを目指す。この方法は、ａ）前記試料を試料流路に導入するステップと、ｂ）第１ジャンクションの第１自由搬送領域の寸法に応じて、前記目的成分を少なくとも含み前記試料中の前記複数の成分のサブセットである第１グループの成分を、前記第１ジャンクションを通って分離流路へ選択的に搬送するステップと、ｃ）前記分離流路において前記目的成分が濃縮されるように、第２ジャンクションの自由搬送領域の寸法に応じて、前記第１グループのサブセットである第２グループの成分を、前記第２ジャンクションを通って排出流路へ選択的に搬送するステップと、を含む。
【００２８】
典型的には、前記方法は、前記第１および第２ジャンクションを通って複数の成分が選択的に搬送されるように、前記試料流路に配置された少なくとも１つの第１電極と前記排出流路に配置された少なくとも１つの第２電極との間に第１電圧を印加するステップを含む。
【００２９】
典型的には、前記方法は、前記第１グループの成分から一部の成分が前記分離流路内で選択的に搬送されるように、前記分離流路に配置された第３および第４電極間に第２電圧を印加するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスの第１例を示す概略図である。
【図２】図２は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するための方法の第１例を示す流れ図である。
【図３】図３は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスの製造方法の第１例を示す流れ図である。
【図４】図４は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスの別の例を示す概略図である。
【図５】図５は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するための方法の別の例を示す流れ図である。
【図６Ａ】図６Ａは、フルオレスカミン標識された負荷電ウシ血清アルブミンが例示デバイスの試料流路の先端で濃縮する様子を示す実験結果の画像である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、フルオレセイン、すなわち目的成分に類似の小さな陰イオンが、例示デバイスの試料室から分離流路へ動電学的に搬送される様子を示す実験結果の画像である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、チオシアン酸イオンが例示デバイスの試料流路から第２ジャンクションを経由して排出流路へ動電学的に搬送されたことを示す実験結果の画像である。
【図７Ａ】図７Ａは、濃度の異なる試料マトリックスのイオン強度の経時変化を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、濃度の異なるヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）を用いて変化させた、試料マトリックスの粘度のグラフである。
【図７Ｃ】図７Ｃは、分離流路内のバックグラウンド電解質のイオン強度を示すグラフである。
【図８】図８は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスの一例と、従来のピンチドインジェクションとを、同じ条件下で比較した電気泳動図である。
【図９Ａ】図９Ａは、９μＡの電流制限で形成したナノ細孔を用いて得られた結果を示す電気泳動図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、最適の５μＡの電流制限で形成したナノ細孔を用いて得られた結果を示す電気泳動図である。
【図１０】図１０は、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスのさらに別の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の一例を添付の図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスの一例について、図１および図２を参照しつつ説明する。
【００３３】
この例では、デバイス１００は、試料流路１１０と、分離流路１２０と、排出流路１３０とを備えている。試料流路１１０と分離流路１２０との間に第１ジャンクション１５０が設けられ、分離流路１２０と排出流路１３０との間に第２ジャンクション１６０が設けられている。
【００３４】
使用において、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮する方法（以下、上記方法と称する場合がある）は、この流体試料を試料流路１１０に導入するステップを含む（ステップ２００）。上記方法は、第１ジャンクション１５０の第１自由搬送領域の寸法に応じて、試料中の上記複数の成分のサブセット（部分集合）であって目的成分を少なくとも含む第１グループの成分を、試料流路１１０から第１ジャンクション１５０を通って分離流路１２０へ選択的に搬送するステップを含む（ステップ２１０）。
【００３５】
上記方法はさらに、分離流路１２０において目的成分が濃縮されるように、第２ジャンクション１６０の第２自由搬送領域の寸法に応じて、第１グループのサブセットである第２グループの成分を、分離流路１２０から第２ジャンクション１６０を通って排出流路１３０へ選択的に搬送するステップを含む（ステップ２２０）。
【００３６】
このように、デバイス１００および上記方法では、自由搬送領域の寸法が互いに異なる一連の複数のジャンクションを用いることで、試料から目的成分を抽出および濃縮することが容易になっている。上記構成では、目的成分の抽出と濃縮とを同時に、また、簡単かつ容易に行うことができ、場合によっては、試料の調製や、希釈、濃縮等の必要もないため、有利である。デバイス１００は、オンチップデバイスや他の試料投入・結果産出デバイスなど、適時の正確な情報をユーザ、消費者、および／または臨床医に提供する、一般消費者向け分析または診断デバイスとして使用されてもよいため、上記の点は特に有益である。
【００３７】
さらには、デバイス１００および／または上記方法は、第１自由搬送領域および第２自由搬送領域の各寸法に応じて、たとえば、医薬品または違法薬物、診断用マーカー、ＤＮＡ、タンパク質、病原体、他のバイオマーカー等、適合するいかなる目的成分に適用してもよい。この詳細については後述する。上記に加えて、デバイス１００および／または上記方法は、全血、尿、唾液、乳汁、排水等の適合するいかなる流体試料についても使用することができる。
【００３８】
その他多数の特徴については後述する。
【００３９】
一例では、第１ジャンクション１５０は、試料流路と分離流路との間に延在する少なくとも１つの第１ジャンクション流路を含み、第１自由搬送領域の寸法は、第１流路の平均孔径（詳細には、第１流路の幅（もしくは高さ）または径）と第１流路内の電気二重層（ＥＤＬ）重複度とのうち少なくともいずれかに、少なくとも部分的に依存する。同様に、他の例では、第２ジャンクション１６０が分離流路と排出流路との間に延在する少なくとも１つの第２ジャンクション流路を含み、第２自由搬送領域の寸法は、第２ジャンクション１６０の平均孔径と第２ジャンクション１６０の電気二重層（ＥＤＬ）重複度とのうち少なくともいずれかに少なくとも部分的に依存する。
【００４０】
たとえば、第１ジャンクション１５０および／または第２ジャンクション１６０に電解質が実質的に充填されている場合には、第１ジャンクション１５０および／または第２ジャンクション１６０付近に形成された液固界面においてＥＤＬが発生する。ＥＤＬの厚さは、電解質のイオン強度に少なくとも部分的に依存し、イオン強度が減少するにつれてＥＤＬの厚さは増加する。第１ジャンクション１５０および／または第２ジャンクション１６０を通過して、内面からの静電引力を打ち消す電気泳動力を得るのに十分な高電界が印加されると、負荷電面に対する陽イオンと正荷電面に対する陰イオンなどの対イオンが電流を搬送する一方、共イオンは通常除外される。このように、第１ジャンクション１５０および／または第２ジャンクション１６０における選択的搬送は、第１グループおよび／または第２グループそれぞれに含まれる各成分の寸法および／または荷電状態に応じて行われる。なお、ミセルなどの荷電「キャリア」を用いると、中性の成分も搬送することができる。この場合、分子をジャンクションに搬送し、第２ジャンクションを通過する際に崩壊して中性分子を放出するミセルに依存する。
【００４１】
自由搬送領域の寸法よりも小さい成分のみが選択的に搬送されるため、第１自由搬送領域および／または第２自由搬送領域も、たとえば第１流路および／または第２流路の径など、それぞれの流路の物理的大きさに影響される。なお、自由搬送領域は、典型的には、内部のＥＤＬの厚みよりむしろ、第１流路および／または第２流路の平均孔径にそれぞれ対応している。
【００４２】
第１ジャンクションおよび／または第２ジャンクションは、単一の流路のみで構成されてよいが、たとえば束状の複数の流路から構成されてもよい。上記の一または複数の流路は実質的に円形の断面を有していてもよいし、長円形の断面を有していてもよい。たとえば、幅を広げつつ高さを制限した単一の流路が考えられ、その場合、幅は２ｍｍなど実質的に広くすることで搬送成分量を増やしつつ、高さを１０ｎｍなどに制限することで自由移動寸法が調整される。幅広の単一流路または複数の流路を使用すれば、容量を確保して処理量を増大させつつ、自由移動寸法を調整することが可能である。上記の一または複数のジャンクションは、成分搬送をさらに制御するためにヒドロゲルおよび／または膜をさらに備えることができる。一例では、膜は、たとえばＳｔｅｒｌｉｔｅｃｈ社（アメリカ合衆国、ワシントン）などから購入可能な、親水性ポリカーボネートトラックエッチ（ＰＣＴＥ）膜を備える。
【００４３】
デバイス１００は、典型的には、試料流路１１０に配置された少なくとも１つの第１電極１１１と、排出流路１３０に配置された少なくとも１つの第２電極１３５とを備えており、これにより、第１ジャンクション１５０および第２ジャンクション１６０を通過する第１電圧が印加される。なお、第１および第２電極１１１、１３５によって、第１および第２ジャンクション１５０、１６０を経由する上述の選択的搬送が可能になり、目的成分の抽出、濃縮、および分離を同時に行える。このステップを大まかに注入ステップとする。
【００４４】
注入ステップにおいて、電圧をかけて、濃縮した目的成分を分離流路１２０のある領域内で先鋭化してもよい。詳細は後述するが、所定時間を超えて電圧をかけると、イオン濃度分極（ＩＣＰ）が発生し得る。ＩＣＰが発生すると、空乏域および蓄積域によって分離流路１２０内の少なくとも目的成分が上記領域に押しやられる。上記領域は、第２ジャンクション１６０側にある場合もある。上記領域は、典型的には、分離流路１２０を横断する実質的に幅狭の部分であるため、後述するように、目的成分が続いて電気泳動分離される場合により有益である。
【００４５】
特に、第１ジャンクション１５０および／または第２ジャンクション１６０を経由する電気泳動搬送は、それぞれの電気浸透流（ＥＯＦ）と比較すると、ジャンクション１５０、１６０内の各成分の電気泳動移動度の方向および大きさに少なくとも部分的に依存することを理解されよう。ここで、ＥＯＦの大きさは、第１および第２ジャンクション１５０、１６０の表面電荷密度と、第１および第２ジャンクション１５０、１６０内の電解質のイオン強度と、ＥＤＬの重複度とによって決まり、ＥＯＦの方向は、表面電荷、すなわち正か負かによって決まる。
【００４６】
注入ステップの完了後、印加電圧を切り替えて任意選択の電気泳動分離を開始することができる。この場合、デバイス１００は分離流路に配置された第３および第４電極１２１、１２２を備えており、これにより、分離流路において第１グループの成分から選択された複数成分が選択的に搬送されるように、分離流路に沿って第２電圧が印加される。具体的には、分離流路１２０内の目的成分は、その寸法、電荷比、および電気泳動移動度のうち一または複数によって決まる速度で、分離流路１２０に沿って移動する。分離流路は、検出器を備えてもよく、この場合、目的成分が検出器を通過して搬送されれば試料中の目的成分の濃度を検出することができる。この詳細は後述する。
【００４７】
なお、電気泳動分離は行われなくてもよく、分離流路の濃縮成分は他の方法で処理され得ることは理解されよう。たとえば、試薬を添加して、反応を起こすことができる。また、分離流路から複数成分を抽出し、抽出した成分をこのデバイスから離れた場所で引き続き分析することもできる。
【００４８】
例によっては、試料流路１１０、分離流路１２０、および排出流路１３０は、それぞれ、適切ないかなる形状、寸法、および／または向きでもよい。その場合、試料流路１１０および／または排出流路１３０は、分離流路１２０に向かって先細であってもよい。より典型的には、試料流路および排出流路は、２つの流路アーム部を有する略Ｖ字状または略Ｕ字状の流路である。この場合、典型的には、二重電極が設けられ、各アーム部の一端付近に電極が、他端近くに対応するジャンクションが配置される。これにより、たとえば、試料中の目的成分の搬送速度を速めることができる。なお、試料流路１１０をＶ字型に形成すると、試料流路１１０と分離流路１２０との間の、第１ジャンクション１５０が形成され得る領域が制限されるため、Ｕ字型が好ましい。
【００４９】
第１ジャンクション１５０と第２ジャンクション１６０は、分離流路１２０の両側にそれぞれ配置される場合もあるが、この配置でなくてもよく、分離流路付近の適切ないかなる位置に配置されてよい。典型的には、第１ジャンクション１５０と第２ジャンクション１６０は、分離流路の長さ方向に沿ってオフセットしている。この構成は、分離流路１２０における目的成分の絞り込みという点で特に有益であり、ひいては、たとえば電気泳動分離の向上につながる可能性がある。特に、オフセットしていることで、第１ジャンクション１５０を経由するイオン搬送が可能になり、また、第２ジャンクション１６０によって発生するイオン濃度分極（ＩＣＰ）からの干渉が抑制される。これについては後述する。
【００５０】
また別の例では、第２ジャンクション１６０での選択的搬送は、電気泳動移動度、ＥＯＦ、ＥＤＬ、および／またはイオン濃度分極（ＩＣＰ）によって少なくとも部分的に制御されるが、これについても後述する。
【００５１】
また、試料流路１１０、分離流路１２０、および排出流路１３０のうち少なくとも１つに、電解液が実質的に充填されている場合もある。電解液の種類および濃度は目的成分の性質に基づいて決められる。第１ジャンクション１５０および／または第２ジャンクション１６０が形成および使用される際、上記の複数の流路のうちの一または複数の流路の電解液が同一である場合もあるが、同一でなくてもよく、これらのジャンクションの形成および使用の際の電解液が異なっていてもよい。
【００５２】
上述の例では、１つの第２ジャンクションと１つの排出流路が設けられている。しかしながら、これに限定されるものではなく、このデバイスは、対応する成分をそれぞれ除去する、分離流路に沿って互いに離隔した複数の第２ジャンクションを備えることができ、この場合、分離流路では複数の目的成分を抽出および濃縮することが可能である。この例では、複数の成分が順次分離流路から除去され、複合性（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を許容してより容易に複数の候補成分に絞り込むことができる。
【００５３】
別の例では、複数のデバイスを順に配置して、装置を構成することができる。この場合、対応する成分をそれぞれ抽出および濃縮するように各デバイスを構成することで、この装置を使用して流体試料から複数の目的成分を抽出および濃縮することができる。この装置では、上流のデバイスの排出流路が、その下流のデバイスの試料流路と流体流通可能または試料流路の一部であり、これにより、目的とする複数の成分が各デバイスによって順に次々と抽出および濃縮される。
【００５４】
複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスを製造する方法（以下、デバイス製造方法と称する場合がある）の一例について、図３を参照しつつ説明する。
【００５５】
この例では、デバイス製造方法は、第１絶縁体を挟んで試料流路と分離流路とを設けるステップを含む（ステップ３００）。上記ステップは、いかなる適切な方法で行われてもよく、一例では、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ガラス、トナー等のうち一または複数から実質的に構成されるチップなどのチップ上に試料流路と出力流路とを設けるステップを含む。この場合、上記の第１絶縁体はＰＤＭＳ、ガラス、トナー等のうち一または複数から実質的に構成されてよい。
【００５６】
試料流路および／または分離流路には、電解液が実質的に充填される場合がある。この電解液は、たとえば１ｍＭリン酸水素二ナトリウム、１０ｍＭリン酸緩衝液、５０ｍＭ塩化カリウム、または、当業者に理解される他の種類・濃度の適切な電解液である。
【００５７】
また、試料流路および／または分離流路は、適切ないかなる形状および向きで設けられてもよい。ある特定例では、試料流路が、分離流路に向かって先細となる、たとえば略Ｖ字状の区画として設けられている。また、試料流路は、底が分離流路側を向くＵ字状の区画として設けられてもよい。なお、他の例では、試料流路および／または分離流路は適切ないかなる形状、寸法、向きでもよい。
【００５８】
上記に加えて、または上記に代えて、試料流路および／または分離流路は、互いに対し、適切ないかなる距離で設けられてもよい。たとえば、試料流路と分離流路との距離は典型的には約１０μｍ以上であるが、より典型的には約５０μｍ程度で、最も典型的には約１０００μｍ以下である。当然ながら、試料流路と分離流路との距離は流路の相対的な形状や向きに応じて変化し得るため、上述の距離は単に例示に過ぎない。
【００５９】
デバイス製造方法は、第１絶縁体の絶縁耐力を超える電界を第１絶縁体に印加して、少なくとも１つの第１ジャンクションを形成するステップを含む（ステップ３１０）。この場合、第１ジャンクションは試料流路と分離流路との間に延在する。上記ステップは、適切ないかなる方法で行われてもよく、一例では、後述のように、試料流路と分離流路のそれぞれに電極を配置し、電流制限が予め設定された電源を用いてこれらの電極間に電圧をかけるステップを含む。
【００６０】
この際、印加される電圧は、第１絶縁体の絶縁耐力を超えるように選択されるため、典型的には、絶縁耐力と流路間距離とに少なくとも部分的に基づいて選択される。たとえば、試料流路と出力流路とを約１００μｍ隔てるＰＤＭＳ絶縁体（絶縁耐力：２１Ｖ．μｍ−１）には、２．２ｋＶの電圧がかけられてよい。
【００６１】
デバイス製造方法は、上記の少なくとも１つの第１ジャンクションの形成後に電界を下方制御または停止して、第１ジャンクションの孔径を少なくとも部分的に制御するステップを含む（ステップ３２０）。このステップは、適切ないかなる方法で行われてもよく、一例では、電源からのリターン電流を監視するステップを含む。この場合、第１ジャンクションの形成前には、電圧をかけても電流は検出されないが、一または複数の第１流路が形成されると時間の経過につれて、検出される電流は、一または複数の第１ジャンクションの流路の断面積（孔径ともいう）に応じて少しずつ増加する。したがって、電流が所定の閾値に達すると電圧を下方制御または停止することによりリターン電流を所定の閾値よりも低く維持することで、第１ジャンクションの平均孔径を少なくとも部分的に制御することができる。この点に関し、ステップ３１０では、絶縁耐力を超えるいかなる適切な電圧も選択されてよいが、典型的には、絶縁破壊をわずかに上回る電圧にすることで、よりよい制御が可能になる。その理由は、電流の上昇が高電界の場合に比べて緩やかであり、孔径を不要に拡大することなく電源の調整の時間ができるからである。
【００６２】
したがって、リターン電流の所定の閾値は、通常、所望の用途に応じて決められる。たとえば、リターン電流に対して印加電圧を下方制御する電源と１ｍＭリン酸水素二ナトリウムとを用いて、試料流路と分離流路とを約１００μｍ隔てるＰＤＭＳ絶縁体（絶縁耐力：２１Ｖ．μｍ−１）に２．２ｋＶの電圧をかけるとする。この場合、閾値を５μＡとすると、通常、第１ジャンクション流路の孔径は、たとえば赤血球（寸法６〜８μｍ）の試料流路から分離流路への搬送は妨げるがフルオレスカミン標識ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の搬送を許容するものとなる。閾値を３μＡとすると、通常、アニオン性５（６）−カルボキシナフトフルオレセイン（anionic 5-(and-6)-carboxynaphthofluorescein）（ＣＮＦ）の搬送は許容するが、ＢＳＡの搬送は許容しない第１ジャンクションとなる。閾値を２μＡとすると、カチオン性ローダミン６Ｇ染料（Ｒ６Ｇ）の搬送は許容するが、ＣＮＦの搬送を制限する第１ジャンクションとなる。閾値を１μＡとすると、ＢＳＡ、ＣＮＦ、およびＲ６Ｇの搬送を制限するが、小イオン、鉄（ＩＩＩ）、およびチオシアン酸の搬送を許容する第１ジャンクションとなる。
【００６３】
このように、所定の電流閾値が、得られる第１ジャンクションの平均孔径に影響を及ぼし、本明細書に記載の例のいずれかに関連して説明したように、第１ジャンクションを経由する選択的搬送にも影響を及ぼす。したがって、この電流閾値を利用して、目的成分を抽出および濃縮することができる。なお、略述した電流値については、ある例示的な状況に特有のものであって、印加される電流の電流制限値は状況に応じて異なり得る。たとえば、電源が変われば異なる結果が得られる可能性があり、電圧を下方制御する電源と停止する電源とを比較すれば、異なる結果が得られる。また、電解質の種類やイオン強度によっても電流値は異なる。
【００６４】
デバイス製造方法は、排出流路を設け、その際分離流路と排出流路との間に第２絶縁体が設けられるステップを含む（ステップ３３０）。このステップは、上述の、分離流路と試料流路とを備えるチップ上に排出流路を設けるなど、適切ないかなる方法で行ってもよい。同様に、上記のチップおよび／または第２絶縁体は、第１絶縁体について記載したように、適切ないかなる材料で構成されてもよい。第１絶縁体と第２絶縁体は、同じ材料で形成されても、異なる材料で形成されてもよい。
【００６５】
また、試料流路について上述したように、排出流路は適切ないかなる形状、寸法および／または向きで配置されてよい。ある例では、排出流路は分離流路に向かって先細であり、典型的には、排出流路は略Ｖ字状の区画である。また、排出流路は、底が分離流路側を向くＵ字状の区画として設けられてもよい。別の例では、試料流路と排出流路が分離流路の両側にそれぞれ設けられており、この場合、任意選択的に、試料流路と排出流路とが両側でオフセットしていてもよい。
【００６６】
排出流路には、電解液が実質的に充填される場合がある。この電解液は、たとえば１ｍＭリン酸水素二ナトリウム、１０ｍＭリン酸緩衝液、５０ｍＭ塩化カリウム、または、当業者に理解される他の種類・濃度の適切な電解液である。
【００６７】
デバイス製造方法は、第２絶縁体の絶縁耐力を超える電界を第２絶縁体に印加して、少なくとも１つの第２ジャンクションを形成するステップを含む（ステップ３４０）。上記ステップは、第１絶縁体に電界を印可することに関して上述したいかなる例も含め、適切ないかなる方法でなされてもよい。
【００６８】
デバイス製造方法は、上記の少なくとも１つの第２ジャンクションの形成後に電界を下方制御または停止して、第２ジャンクション流路の孔径を少なくとも部分的に制御するステップを含む（ステップ３５０）。上記ステップは、第１ジャンクションに関して上述したいかなる例も含め、適切ないかなる方法で行われてもよい。第１ジャンクション流路と第２ジャンクション流路の寸法が相対的に異なれば、第２ジャンクションを通過する電界を下方制御または停止した際の所定のリターン電流閾値（第２の所定電流閾値）と、第１ジャンクションに関して印加する際の電流閾値（第１の所定電流閾値）とが通常異なることになり、これが望ましい場合がある。より典型的には、第２の所定電流閾値は第１の所定電流閾値よりも低く、その場合、得られる複数の第２ジャンクション流路の平均孔径は複数の第１ジャンクション流路の平均孔径よりも小さい。詳細については後述する。
【００６９】
また、第１ジャンクションおよび／または第２ジャンクションは、膜を用いて形成されてもよく、たとえば、絶縁体の絶縁破壊の代わりに膜を用いて形成されてよい。ある特定例では、この膜は、親水性ポリカーボネートトラックエッチ（ＰＣＴＥ）膜で、ＰＣＴＥ膜は、ＰＶＰコーティングされて非特異的結合を最低限に抑えられていてよい。典型的には、膜の厚みは約６μｍであり、この厚みではＰＤＭＳ結合に関連する問題が発生する可能性を低減できるため特に有益である。この例では、ジャンクションの直径は、典型的には、１０ｎｍから数百ｎｍの範囲である。なお、このような特定の種類の膜である必要はなく、別の例では適切ないかなる膜が用いられてもよい。
【００７０】
以上、デバイス製造方法の各ステップについてある特定の順序で説明したが、これらのステップは適切ないかなる順序で実施されてもよいことは理解されよう。たとえば、第１ジャンクションより先に第２ジャンクションが形成されてもよく、試料流路、分離流路、および排出流路は同時に設けられてもよいし、どの順番で設けられても構わない。
【００７１】
上述の方法で形成された適切なジャンクションを備えるデバイスは、図４および図５に示すように、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するために使用することができる。上記例における要素と同様の要素についてはそれぞれ類似の参照符号を付すこととする。
【００７２】
この例では、デバイス４００は、試料流路４１０と、分離流路４２０と、排出流路４３０とを備える。図示のように、分離流路４２０が中央にあり、この分離流路４２０の両側に試料流路４１０と排出流路４３０が設けられている。さらに、試料流路４１０は分離流路４２０に対してほぼ直角で、かつ分離流路４２０に向かって先細であり、排出流路４３０は分離流路４２０を挟んで反対側に同様に配置されている。試料流路４１０と分離流路４２０との間に第１絶縁体が設けられ、分離流路４２０と排出流路４３０との間に第２絶縁体が設けられる。この例でも、試料流路４１０、分離流路４２０、および排出流路４３０に、電解液が実質的に充填されている。なお、電解液の種類および濃度、ならびに流路間の絶縁体の種類および形状は、目的成分の性質に基づいて決められてよい。
【００７３】
上記方法は、試料流路４１０と分離流路４２０との間に延在する、所定の第１平均孔径の第１ジャンクション４５０を形成するステップを含む（ステップ５００）。このステップは、上記例で述べたように、適切ないかなる方法で行ってもよい。上記方法はさらに、分離流路４２０と排出流路４３０との間に延在する所定の第２平均孔径の第２ジャンクション４６０を形成するステップを含む。上述したように、このステップは、本明細書に記載したような、適切ないかなる方法で行ってもよい。この例では、第１ジャンクション４５０の平均孔径は、第２ジャンクション４６０の平均孔径よりも大きい。この詳細については後述する。
【００７４】
第１ジャンクションの所定の第１平均孔径および第２ジャンクションの所定の第２平均孔径は、典型的には目的成分に依存するが、流体試料の性質に依存する場合もある。これに関連し、典型的には、第１ジャンクションの自由搬送領域は目的成分の寸法よりも大きいが、第２ジャンクションの自由搬送領域は、目的成分の寸法と同等かそれより小さい。また、第１および第２ジャンクションは、たとえば使用の直前やデバイスの製造中など、適切ないかなる時点に形成されてもよいことは理解されよう。
【００７５】
上記方法は、試料流路４１０に試料Ｓを導入するステップを含む（ステップ５２０）。このステップは、適切ないかなる方法で行ってもよく、通常、被験者および／または臨床医が血液、尿、唾液等の流体試料を試料流路４１０に導入することが必要となる。図４に示すように、本例の試料Ｓは、寸法および電荷が異なる複数の成分を含む。
【００７６】
ステップ５３０では、第１グループＧ１の複数の成分を試料流路４１０から分離流路４２０へと同時に搬送し、濃縮し、また、目的外の小イオン（第２グループＧ２とする）を分離流路４２０から第２ジャンクション４６０を経由して排出流路４３０へ搬送するように、第１および第２ジャンクション４５０、４６０を通過する電圧をかける。第１グループＧ１の選択的搬送は、第１ジャンクション４５０の寸法、第１グループＧ１の各成分の電荷、電解質濃度、ＥＤＬの厚み、第１ジャンクション４５０の自由搬送領域、ＥＯＦの大きさおよび方向などを含む、上述の複数の要因に基づいて行われる。第２ジャンクション４６０を通過する電圧をかけることで、分離流路４２０から排出流路４３０へ第２グループＧ２が選択的に搬送される。第２グループＧ２の選択的搬送は、第２ジャンクション４６０の寸法、第２グループＧ２の各成分の電荷、電解質濃度、ＥＤＬの厚み、第２ジャンクション４６０の自由搬送領域、ＥＯＦの大きさおよび方向などを含む、上述の複数の要因に基づいて行われる。この特定例では、第２グループＧ２は、目的成分Ｔよりも小さいイオンであるため、第２ジャンクション４６０を経由する選択的搬送によって目的成分Ｔが出力流路４２０において効果的に濃縮される。
【００７７】
ステップ５４０では、目的成分Ｔのイオン搬送が停止後、十分長い時間、注入ステップ５３０が継続されて、その結果、第１ジャンクション４５０によってイオン濃度分極（ＩＣＰ）が発生して、第１ジャンクション４５０の陽極側の空乏域が、第１グループＧ１を、第２ジャンクション４６０によって生成されたＥＯＦの方向と反対の第２ジャンクション４６０側へ押しやる。理解されるであろうが、イオン濃度分極（ＩＣＰ）は、陰極側・陽極側それぞれに蓄積域と空乏域が形成されることに対応する。上記ステップは、適切ないかなる方法で行われてもよく、一例では、第１ジャンクション４５０に電圧を通過させつつ所定時間待機するステップを含む。この場合、ＩＣＰの発生までの所定時間は、典型的には、第２ジャンクション４６０によってＩＣＰが発生するのにかかる時間よりも長く、第１ジャンクションの寸法、電解液のイオン強度、ＥＯＦモディファイアーの存在、および第１ジャンクションの正味表面電荷に依存する。
【００７８】
このように、第１グループＧ１の分離流路４２０への搬送に続いて、ＩＣＰの発生により分離流路４２０内で第１グループＧ１の注入プラグ（ｉｎｊｅｃｔｅｄ  ｐｌｕｇ）が先鋭化されてさらに絞り込まれる。このことは、電気泳動分離の際に有利である。一例では、上記ステップは、第１ジャンクション４５０の陽極側で分離流路４２０にわたって緩やかに拡大して、注入された第１グループを第２ジャンクション４６０に向かって押しやる空乏域によって行われる。
【００７９】
上記方法は、第１グループＧ１の電気泳動分離を確実に行うために分離流路４２０に電界を印加するステップを含み（ステップ５５０）、この際、各要素が分離流路４２０に沿って、その寸法／電荷比によって決まる速度（電気泳動移動度としても知られる）で移動し、検出器を通過することで目的成分Ｔの濃度を含む各要素の濃度が示される。このステップは、適切ないかなる方法で行われてもよいが、本例では、電気泳動分離によって行われる。
【００８０】
いずれにしても、上述の説明は、デバイスを用いて試料から目的成分Ｔをオンチップで同時に抽出、濃縮、および分離する一例を示したに過ぎず、目的成分Ｔの性質に応じて、また、任意選択として、流体試料の性質に応じて、適宜調整が行われてよい。平均孔径が互いに異なり、またシステムとして機能する２つのジャンクション４５０、４６０があればよい。
【００８１】
例：血中アンピシリン濃度
以下、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出、濃縮、および分離するためのデバイスの別の例について、実験結果と図６Ａから図１０とを参照しつつ説明する。本例では、試料は全血を含み、目的成分はアンピシリンである。また、寸法の異なる一連の２つのジャンクションの組み合わせを使用して、全血からアンピシリンを選択的に濃縮するための分子サイズ・モビリティ・トラップ（ｓｉｚｅ  ａｎｄ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  ｔｒａｐ）（ＳＭＴ）１０００を作製する。
【００８２】
アンピシリンは、敗血症の治療における第１抗生物質の一例であり、今回の目的成分として選択した。敗血症は、感染症に対する身体の反応によって体内の組織や臓器に障害が出た場合に起こり、総患者数のうち３０％から５０％が命にかかわるものである。敗血症による入院は、この１０年間で２倍以上に増えており、多くの国々で、毎年心臓発作よりも多くの人が敗血症で入院している。米国では、２００８年には敗血症の入院に１４６億米ドルが費やされ、ドイツでは、この１０年間に敗血症の典型的な症例にかかった費用がおよそ２５，０００ユーロから５５，０００ユーロと２倍以上になった。敗血症の治療では、投薬量の選択が特に重要であるが、血行力学的変化に起因する薬物の薬物動態的挙動の重大な変化によって、投薬量の決定が困難になっている。
【００８３】
本例では、図１０に示すデバイス１０００は約４０μＬの血液を受容する。この量は、血液約１滴分にほぼ相当する。また、このデバイス１０００は、投与に関する情報提供のため、血中アンピシリン濃度を約３分以内に提供する。このようなデバイス１０００は、医療提供者が情報に基づいて時宜に適った決定をするのに役立つため、またひいては命を救うことになるため、特に有益である。
【００８４】
当然ながら、流路を通ってイオンが搬送される。荷電面を有する複数の流路に電解質が充填されると、固液界面に電気二重層（ＥＤＬ）が発生する。負荷電表面の場合は、負荷電表面側に陽イオンのシュテルン層すなわち不動層が生じ、イオンの移動性が少しある陰イオン陽イオン両方の拡散層が、負荷電表面から遠い側に生じる。中性表面の場合は、ＥＤＬは発生しない。流路内の電解質イオン強度を減少させるとＥＤＬの厚みは増加する。十分に高い電界が流路を通過して印加されると、電気泳動力が表面からの静電引力を打消し、シュテルン層内の陽イオンが陰極に向かって移動して、陰極性または中性の電気浸透流（ＥＯＦ）を発生させる。
【００８５】
流路内では、ＥＤＬの厚みが流路の寸法に匹敵し、２つのイオン搬送シナリオ（ｉｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｓｃｅｎａｒｉｏｓ）が生じる。仮に、流路寸法がＥＤＬの厚みの２倍近くになると、ＥＤＬ重複によって孔の選択透過性（パームセレクティビティ）が生じ、ＥＤＬでは対イオン（負荷電表面の場合は陽イオン）の搬送は促進されるが、共イオンの搬送が阻止される。ＥＤＬを移動できる十分小さい対イオンのみが搬送されるため、流路の寸法も重要である。逆に、ＥＤＬ重複がない場合は、流路内で２つの領域を区別することができる。すなわち、固液界面付近に静電相互作用領域が位置し、その中央に自由搬送領域が位置する。この自由搬送領域の物理的寸法が、小イオンの搬送は許容するが大きな生体分子の搬送はその大きさにより行わないものである可能性もあるので、対イオンの大きさも重要となる。
【００８６】
ナノ細孔を通る電気泳動搬送も、ＥＯＦと比較すると、イオンの電気泳動移動度の方向および大きさに依存する。ＥＯＦの大きさは、表面電荷密度、流路内部のイオン強度、およびＥＤＬ重複度によって決まり、ＥＯＦの方向は、表面電荷、すなわち正か負かによって決まる。これらの要因を検討することで、ある寸法・移動度の範囲内のイオンを選択的に搬送するためのジャンクションの透過性を調整することができる。２つのマイクロ流体流路間にジャンクションを形成するための簡単かつ費用効率の良い技術である絶縁破壊によって形成されたジャンクションを用いれば、制御された選択的イオン搬送が可能である。
【００８７】
本例では、デバイス１０００はＶ字状試料流路１０１０とＶ字状排出流路１０３０とを含む。各流路は、Ｖ字の各アーム部の一端に配置された二重電極１０１１、１０３５をそれぞれ有し、ジャンクション１０５０、１０６０が絶縁破壊、すなわち、電流閾値ひいては所望の孔径に達すれば印加電圧を下方制御または停止するよう電流制限を設定することで制御される定常カオス過程によって、各アーム部の他端に形成されている。特には、発明者らは、２つの一連のジャンクション１０５０、１０６０を使用して、目的成分を抽出、濃縮、および分離するためのサイズ・モビリティ・トラップ（ＳＭＴ）１０００を作製した。このデバイスでは、アンピシリンなどの微小薬剤について、複数の大径孔を有する第１ジャンクション１０５０によって寸法選択的に電解抽出が可能であり、次いで、電気泳動移動度の差と複数の小径孔を有する第２ジャンクション１０６０において発生するイオン濃度分極（ＩＣＰ）とを利用した、濃縮および脱塩を行うことができる。
【００８８】
本例のデバイス１０００（ＳＭＴ１０００とも称する）は、Ｖ字状試料流路１０１０とＶ字状排出流路１０３０の各先端の間の１００μｍＰＤＭＳ絶縁体と、ジャンクション１０５０、１０６０が形成された５０μｍ幅の分離流路１０２０とを有する、不可逆的に封止されたＰＤＭＳ／ガラスデバイスであった。なお、ＰＤＭＳプレポリマーおよび硬化剤はダウコーニング（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ）という商号で商取引を行う組織から購入した（Ｓｙｌｇａｒｄ１８４）。蛍光トラッキング用フルオレセインは、シグマアルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．）から購入した。
【００８９】
このＰＤＭＳプレポリマーを硬化させるために、１０：１のシリコーンエラストマーと硬化剤との混合物をメーカーの手順書にしたがって作製したＳＵ−８鋳型に注入し、６０℃で１時間放置した。マイクロ流体デバイス１０００の作製に使用した鋳型は、幅５００μｍ・高さ３０μｍの寸法の２つのＶ字状流路１０１０、１０３０を有していた。これらの２つの流路１０１０、１０３０の先端は、それぞれ、中央の分離流路１０２０の両側１００μｍの位置であって、分離流路１０２０の長さ方向に関して互いに５００μｍの距離に配置された。分離流路１０２０は、幅５０μｍ、高さ３０μｍであった。硬化後、ＰＤＭＳを鋳型から取り外した。マイクロ流体ＰＤＭＳ層とスライドグラスを、１５秒間の酸素プラズマ処理の後、不可逆的に接合した。
【００９０】
Ｖ字状試料流路１０１０からのジャンクション１０５０とＶ字状排出流路１０３０からのジャンクション１０６０は、分離流路１０２０の両側に配置され、５００μｍオフセットされていた。本デバイスの使用に先立って、全ての流路１０１０、１０２０、１０３０にｐＨ１１の１０ｍＭリン酸緩衝液を充填し、分離流路１０２０を接地し、また電流制限を５μＡに設定した状態で、２２００Ｖの破壊電圧をＶ字状試料流路１０１０に印加した。
【００９１】
Ｖ字状試料流路１０１０と分離流路１０２０とを接続するジャンクションは、ＥＤＬの領域外の自由搬送領域を通過する小イオン（分子量＜１０００Ｄａ）の搬送は許容するが細胞、血漿タンパク質、および他の高分子の搬送を妨げる複数の孔が形成されるように、５μＡの電流制限で形成した。後の注入ステップでは、各ジャンクションの両側のイオン強度が高いことと、ＨＰＭＣを使用することとにより、表面電荷が遮蔽され、これにより、ＩＣＰの発生が遅れ、小陰イオンを注入することができる。
【００９２】
次いで、共通入力部１０３５を備える二重電極をＶ字状排出流路１０３０に接続し、電流制限を１μＡに設定した。比較的低い電圧を使用したため、気泡の形成は認められなかった。次に、流路１０１０、１０２０、１０３０を清掃し、試験用溶液をこれらの流路に充填した。絶縁破壊後初めての使用では、電流５μＡに達するまで第１ジャンクションを通過する１０００Ｖの逆極性を印加し、その後、本実験用の適切な電圧を設定した。
【００９３】
ジャンクション１０５０、１０６０の形成後、バックグラウンド電解質（「ＢＧＥ」、特に相反する記載がない限り、ｐＨ１１．５の１００ｍＭリン酸緩衝液および０．５％ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ））を充填したＶ字状試料流路１０１０と分離流路１０２０に、試料を導入した。Ｖ字状排出流路１０３０にはｐＨ１１．５の１０ｍＭリン酸緩衝液を充填した。ＰＤＭＳ表面は、生理的かつアルカリｐＨの負荷電状態である。
【００９４】
図６Ａから図６Ｃは、上記のＳＭＴを用いた３種類の実験の結果を示す。イオン空乏／蓄積域は、Ｖ字状試料流路１０１０に添加した蛍光染料分子でトラッキングすることで視覚化した。流れ動作およびイオン搬送の画像は、ニコンＣＣＤカメラ搭載の反転蛍光顕微鏡（Ｔｉ−Ｕ、ニコン、東京、日本）を使用して取得し、蛍光強度はＰＭＴを用いて記録した。直流電源を使用して、複数の白金電極に接続したインターフェイスを介して各流路に電圧をかけた。
【００９５】
サイズ・モビリティ・トラップ（ＳＭＴ）は試料流路６１０と、分離流路６２０と、排出流路６３０と、第１および第２ジャンクションとを含む。これらの実験結果から、フルオレスカミン標識の負荷電ウシ血清アルブミン（分子量〜６６．５ｋＤａ）が、図６ＡでＶ字状試料流路６１０において濃縮したものの、その大きさが利用可能な自由搬送領域の寸法より大きいために第１ジャンクション経由での分離流路６２０への搬送はされていないことが分かる。
【００９６】
フルオレセインは、目的成分と同じく小陰イオンで、Ｖ字状試料流路６１０から分離流路６２０へ動電学的に搬送されるが、図６Ｂに示すように分離流路６２０で捕捉される。この際、注入プラグ、すなわち、第２グループの成分は、分離流路６２０内の第１ジャンクションと反対側で濃縮し、第１ジャンクションでＩＣＰの発生を開始されると第２ジャンクションに向かって位置をずらす。
【００９７】
脱塩のための小無機陰イオンの搬送を視覚化するために、チオシアン酸イオンが分離流路６２０から第２ジャンクションを通ってＶ字排出流路６３０へ動電学的に搬送されたことを、Ｖ字状排出流路６３０における酸性鉄溶液の存在下での赤錯体（ｒｅｄ  ｃｏｍｐｌｅｘ）の形成により図６Ｃに示す。鉄イオンのチオシアン酸液溜めへの電気泳動搬送も考えられるが、Ｖ字状試料流路６１０のｐＨが高いことにより、赤色着色は本例の試料流路６１０では認められなかった。
【００９８】
なお、フルオレセインが搬送されたことは、ＥＤＬ重複がないことを示している。注入時間は、できるだけ注入量が多くなるように、また電気泳動分離に理想的な狭帯域に注入プラグが先鋭化されるように後工程で発生するＩＣＰを利用するために、選択される。空乏域はジャンクションの陽極側で、分離流路にわたって緩やかに拡大し、注入プラグを第２ジャンクションに向けて押圧する。
【００９９】
Ｖ字状排出流路６３０と分離流路６２０との間のジャンクションは、小分子濃縮に最適な電気浸透流（ＥＯＦ）を提供しつつ試料の脱塩促進のため、小有機分子の搬送を制限するが小無機イオンの搬送を許容するように、０．５μＡの電流制限で形成した。Ｖ字状排出流路６３０にＨＰＭＣが添加されておらず、また、低めのイオン強度の緩衝液が排出流路６３０の充填に使用されているため、成分の電気泳動移動度と第２ジャンクションにおけるＥＯＦとのバランスを取ることで、トラップを形成した。Ｖ字状排出流路６３０のイオン強度が低いため、二次破壊とそれに伴う第２ジャンクションの平均孔径の変化という危険に脅かされることなく、比較的高い電圧を印加することができた。
【０１００】
所定の寸法／移動度範囲の分子を、それより小さい無機イオンを濃縮ジャンクションを経由して排出部へ搬送しつつ抽出および濃縮することができ、分離流路において濃縮成分ゾーンの脱塩を可能とする、サイズ・モビリティ・トラップ（ＳＭＴ）を、上記の２つのジャンクションが共同で構成する。
【０１０１】
図７Ａから図７Ｃに示すように、マトリックスイオン強度およびマトリックス粘度が、イオン搬送量に影響を及ぼすことが分かった。図７Ａから図７Ｃは、注入時間の関数としての濃縮フルオレセインゾーン発生を示す。詳細には、図７Ａは、マトリックスイオン強度（０ｍＭ、１ｍＭ、１０ｍＭ、５０ｍＭリン酸緩衝液・ｐＨ１１．５）の経時変化を示す。図７Ｂは、濃度の異なる（０％、１％、３％、および０．５％）ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）を用いて変化させたマトリックス粘度を示す。図７Ｃは、分離流路内のバックグラウンド電解質のイオン強度に関する（０．２５％ＨＰＭＣ含有２ｍＭ、１０ｍＭ、および５０ｍＭリン酸緩衝液・ｐＨ１１．５）。全ての実験において０．２ｐｐｍフルオレセインを使用した。第１分離流路電極１０２１、試料流路電極１０１０、第２分離流路電極１０２２、および排出流路電極１０３０を用いた印加電圧は、それぞれ、−１００Ｖ、−５００Ｖ、−１００Ｖ、および＋３００Ｖであった。
【０１０２】
血液など、定数マトリックスの試料を扱う場合は、マトリックスイオン強度およびマトリックス粘度がイオン搬送量に及ぼす影響は問題とならないが、唾液または尿からの定量的測定には内部標準が必要となる場合がある。このような場合は、試料のイオン強度および粘度が増加するにつれて、イオン搬送量は急速に減少する。オフチップの試料前処理や希釈を回避するために、成分が十分に注入されるように分離流路６２０内のバックグラウンド電解質（ＢＧＥ）を最適化した。ネルンスト＝プランクの式によって、流路を通るイオン搬送と電界勾配との関係が表される。
【数１】
2017536226.tif 000003
ただし、Ｄ、ｚ、およびＣはそれぞれ、拡散係数、浸透種（ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｅｓ）の電荷、および濃度である。∂C(x)/ ∂xは、距離ｘでの濃度勾配、∂Φ (x)/ ∂xは、電位勾配、
【数２】
2017536226.tif 000004
は電気浸透速度である。
【０１０３】
式（１）の右辺の３つの項は、それぞれ、拡散寄与、エレクトロマイグレーション、および電気浸透流を表す。したがって、分離流路６２０に高イオン強度のＢＧＥ（１００ｍＭ）を用いれば、血液のような高イオン強度の試料を扱う場合であっても、Ｖ字状試料流路６１０からのイオン束が増加する。
【０１０４】
ジャンクション間の目的成分の濃縮は、２つの現象の組み合わせである。第２（濃縮）ジャンクションからのＥＯＦが対象成分を第１（抽出）ジャンクションに押し戻して、分離流路にわたって対象成分ゾーンが拡大するのを防止する。ある程度の時間が経過すると、第１（抽出）ジャンクションでＩＣＰが発生し、それにともなって形成された空乏域が対象成分を第２ジャンクションに向けて押圧する。これら２つの力によって、電気泳動分離に理想的な狭帯域となる。ＳＭＴに試料導入した場合、ピンチドインジェクション（ｐｉｎｃｈｅｄ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）法を用いた従来のクロスジオメトリー（ｃｒｏｓｓ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）と比較すると、１００倍濃度のフルオレセインが得られた。これを、図８に示す。
【０１０５】
詳細には、図８は、同じ条件下でＳＭＴ７１０とピンチドインジェクション７２０とを比較した電気泳動図を示す。１００倍もの増大率は、エオシンとフルオレセインの混合物水溶液（各０．０５ｐｐｍ）を用いたＳＭＴによって達成した。分離流路のバックグラウンド電解質（ＢＧＥ）はｐＨ１１．５の１００ｍＭリン酸緩衝液・０．５％ＨＰＭＣ添加であり、Ｖ字状排出流路のＢＧＥは、ｐＨ１１．５の１０ｍＭリン酸緩衝液であった。ＳＭＴの印加電圧は、第１分離流路電極１０２１、Ｖ字状試料流路電極１０１０、第２分離流路電極１０２２、およびＶ字状排出流路電極１０３０において、それぞれ、６０秒間は−１００Ｖ、−３００Ｖ、−１００Ｖ、および＋５００Ｖであり、分離の際にはそれぞれ−２００Ｖ、＋１００Ｖ、＋１５００Ｖ、および＋１００Ｖであった。ピンチドインジェクションでは、全流路にｐＨ１１．５の１００ｍＭリン酸緩衝液・０．５％ＨＰＭＣ添加を充填した。導入時の印加電圧は、緩衝液溜め、試料液溜め、緩衝排出液溜め、試料排出液溜めにおいてそれぞれ、−６０Ｖ、−２４０Ｖ、−１００Ｖ，および＋４００Ｖであり、分離時の電圧はＳＭＴの場合と同様であった。
【０１０６】
ＳＭＴを使用して、蛍光検出用にフルオレスカミン標識された、アンピシリン添加血液試料の分析を行った。フルオレスカミンは、プロトン化状態で第１級アミンと反応して、数秒で蛍光化合物を生成するが、過剰試薬は加水分解して非蛍光生成物となる。デバイスは、製造後最長３か月保存されていた。使用の直前に、絶縁破壊によって各ジャンクションを形成し、標識試料およびＢＧＥをデバイスに充填した。
【０１０７】
孔径の最適化が重要であることを示すために、図９Ａおよび９Ｂの電気泳動図は、９μＡの電流制限で形成したフィルタジャンクション用いて得られた結果と、最適の５μＡの電流制限で形成したフィルタジャンクションを用いて得られた結果とを比較している。孔径が大きい方が多くのアンピシリンを搬送することになるが、選択性が低く、大きい生体分子が分析の妨害となり、定量化が妨げられる。最適の電流制限である５μＡで形成したＳＭＴデバイスで分析を行うと、フルオレスカミン標識のアンピシリンは他の蛍光物とベースライン分離されて、定量化が可能であった。上述の方法によれば、２．５〜２０μｇ／ｍＬの線形範囲のアンピシリンが示され、この範囲は、新生児の主要な死因の１つである新生児敗血症の治療での推奨レベルである１０μｇ／ｍＬの血中濃度を包含するものである。
【０１０８】
別の例では、本明細書に記載の複数の例のいずれかのデバイスおよび／または方法が、目的成分をＤＮＡとして利用された。ある実験では、導入工程でに第１、第２、第３、および第４の電極に２００秒間印加された電圧はそれぞれ、−５００ボルト、＋２００ボルト、−１００ボルト、および−１００ボルトであった。分離工程で第１、第２、第３、および第４の電極に２００秒間印加された電圧はそれぞれ、＋６０ボルト、フロート、−６０ボルト、および＋１５００ボルトであった。分離流路は、ｐＨ６．５の１００ｍＭリン酸緩衝液・０．５％ＨＰＭＣ添加を含み、排出流路は、ｐＨ６．５の１０ｍＭリン酸緩衝液を含んでいた。
【０１０９】
本実験の試料マトリックスにおける変化は、分離流路内の濃縮ＤＮＡの蛍光強度に影響することが分かった。ここで、蛍光強度はＤＮＡの濃度に応じて変動する。たとえば、試料流路に１０ｍＭリン酸緩衝液を充填した場合の５０ｎＭのＤＮＡプローブは、１００ｍＭリン酸緩衝液を試料流路に充填した場合よりも分離流路内で高ＤＮＡ濃度となった。別の実験例では、血液を試料流路に直接導入したが、分離流路で得られたＤＮＡの蛍光度は、試料に１００ｍＭリン酸緩衝液を使用した場合と同程度であった。短いＤＮＡプローブ（約２０塩基対）を血中に含む試料は、ＤＮＡプローブの濃度に応じて、分離流路で得られるＤＮＡ濃度が変化することが分かった。特に、５００ｎＭプローブを用いた実験結果は、５０ｎＭのプローブの場合よりも高い強度で蛍光発光し、５０ｎＭのプローブは、１２．５ｎＭのプローブよりも高い強度で蛍光発光した。５００ｎＭのＤＮＡを用いた複数の実験では、本発明は、ピンチドインジェクションと比較して、蛍光度が８０倍増大した（増大率が８０倍であった）。
【０１１０】
別の例では、本明細書に記載の複数の例のいずれかのデバイスおよび／または方法が、一または複数の目的成分を一または複数のタンパク質として利用された。一実験例では、インシュリン（５．８ｋＤａ、ｐＩ＝５．３）５ｍｇ／ｍＬ、５０ｍＭのＮａＨＣＯ３溶液、β−ラクトグロブリン（１８．４ｋＤａ，ｐＩ＝５．１）１０ｍｇ／ｍＬ水溶液、オボアルブミン（４４．３ｋＤａ、ｐＩ＝４．５４，４．９）２０ｍｇ／ｍＬ水溶液、およびＢＳＡ（６６．４ｋＤａ、ｐＩ＝４．７，４．９）２０ｍｇ／ｍＬ水溶液等のタンパク質溶液がそれぞれ作製された。各バイアル内で、各タンパク質溶液２０μＬ（インシュリンは４０μＬ）が１２０μＬ（インシュリンは６０μＬ）の１００ｍＭＮａＨＣＯ３と混合され、新たに調製したフルオレスカミン（３ｍｇ／ｍＬアセトン溶液）６０μＬ（インシュリンは３０μＬ）で標識をつけた。各標識タンパク質とＳＤＳ試料緩衝液とを等体積で混合し、加熱ブロックを使用して６分間１００℃まで加熱した。ＳＤＳ試料緩衝液は、１００ｍＭトリス、２％ＳＤＳ、４％ジチオエリトリトール（ＤＴＴ）を含有し、そのｐＨは塩酸（ＨＣｌ）で６．８に調整した。各溶液は、緩衝液で所望の濃度に希釈した。緩衝液は、５０ｍＭトリスリン酸（ｐＨ８．３）、３０ｍＭのＳＤＳ、２．２５％ＰＯＰ（登録商標）を含む。シービングマトリックスであるＰＯＰ（登録商標）を、注入点と緩衝液排出（ＢＷ）部とを接続する分離流路内の緩衝液に１：３の割合で添加された。Ｖ字状の試料排出（ＳＷ）流路に、５０ｍＭトリスリン酸（ｐＨ８．３）を充填した。
【０１１１】
本明細書に記載の複数の実施形態のいずれかによる例では、デバイスを少なくとも部分的に被覆するのが望ましい場合があり、より典型的には試料流路を少なくとも部分的に被覆するのが望ましい場合がある。この場合、被覆が、分離流路で得られる目的成分の濃度に影響を及ぼす可能性があり、このことは、得られる目的成分の蛍光強度によって実験を通じて観察され得る。一例では、このような被覆は、ジエトキシ（３−グリシジロキシプロピル）メチルシラン（ＤＧＰＭＳ）被覆を含む。一実験例では、ＤＧＰＭＳ被覆した試料流路を使用した場合、試料流路を被覆しない場合と比較して、分離流路におけるＢＳＡの蛍光強度（２００μｇ／ｍＬ試料に基づく）が高くなった。（破壊電圧は同じで、４μＡ。）上述のタンパク質の例では、ＤＧＰＭＳ・アセトン（１：１）の被覆をした場合、インシュリン、β−ラクトグロブリン、オボアルブミン、およびＢＳＡについて分離流路における実験濃度が高くなり、したがって蛍光強度も高くなった。
【０１１２】
以上、全血試料から小有機分子を抽出、濃縮、脱塩するために孔径の異なる２つのジャンクションを組み合わせることを、簡単に説明した。上述の方法を、抗生物質のアンピシリンや、フルオレスカミンで標識可能な第１級アミン基を有する医薬品に適用した。絶縁破壊の電流制限を利用して各ジャンクションの孔径を調整すれば、同様のデバイスをバイオマーカー、タンパク質、またはＤＮＡを含む他の成分分類に最適化することができる。各ジャンクションの作製は迅速かつ簡単であり、使い捨てデバイスとできるように製造コストを増やすことなく、孔径を適切に制御することができる。また、この動電学的デバイスは、ポンプや弁に依存していないため、動作が単純である。
【０１１３】
このように、複数の成分を含む流体試料から目的成分を少なくとも部分的に抽出および濃縮するためのデバイスおよび方法に関する上述した複数の例は、対象とする目的成分に応じて改変されてもよく、簡単かつ時宜を得た結果を提供するものであり、また、製造等も簡単であると考えられる。
【０１１４】
さらには、このデバイスの目的成分を抽出、濃縮、および分離する能力は、孔径や材料、使用する電解液などの物理的特性の組み合わせに依存するものであるため、ある特定の成分を目的とするのに特定のデバイスと溶液の組み合わせを用いることができる。したがって、正確にかつ確実に特定の目的成分を測定することができる安価なデバイスの製造が可能であり、ポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）デバイスとして使用するのに適切なものとなる。
【０１１５】
文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本明細書および特許請求の範囲を通じて、用語「を含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」およびその様々な活用形は、記載された要素（ｉｎｔｅｇｅｒ）もしくは工程（ｓｔｅｐ）、または記載された要素群もしくは工程群を包含する意味であると理解され、他のいかなる要素または要素群を排除するものではない。
【０１１６】
多数の変更例や変形例が明白となることは当業者に理解されよう。当業者に明白となる全ての変更例や変形例は、記載されていなくても広義に本発明の趣旨と範囲に含まれるとみなされるべきである。たとえば、上記の複数の例に記載の特徴は、適宜入れ替えて使用してよいことが理解されよう。
【図１】
2017536226.tif 000005
【図２】
2017536226.tif 000006
【図３】
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【図４】
2017536226.tif 000008
【図５】
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【図６Ａ】
2017536226.tif 000010
【図６Ｂ】
2017536226.tif 000011
【図６Ｃ】
2017536226.tif 000012
【図７Ａ】
2017536226.tif 000013
【図７Ｂ】
2017536226.tif 000014
【図７Ｃ】
2017536226.tif 000015
【図８】
2017536226.tif 000016
【図９Ａ】
2017536226.tif 000017
【図９Ｂ】
2017536226.tif 000018
【図１０】
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【国際調査報告】
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2017536226.tif 000021