(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャンネル部分を含むミクロ構造体化したチャンネルシステムを有するプラスチック製の連続流動ユニット、連続流動ユニットを着脱可能に受け入れるためのアダプターチャンバ、チャンネルシステムを充填する、またはチャンネルシステムから残余を取り出すための流体供給器、連続流動ユニット内で電気泳動分離を実行するための電力接続電極を有する電力供給器、及び連続流動ユニット内で試料を検出する少なくとも１個の検出器を少なくとも含む、試料作製用の分析ユニットであって、
それぞれのチャンネル部分が、チャンネル部分の両端において、流体接続を有し、該流体接続はチャンネルシステムに連続流動ユニットの外部から充填するため、または、チャンネルシステムから残余気体または残余液体を連続流動ユニットの外部へ取り出すためのものであることを特徴とする、前記分析ユニット
【請求項２】
試料をとり出すための装置として動作する請求項１に記載の分析ユニットであって、チャンネルシステムは少なくとも１個のＹ分岐、少なくとも３個の輸送電極、分岐点の上流で少なくとも１個の検出装置を含むものであり、分析ユニットはさらに電気的な切り替え装置を含むことを特徴とする、前記分析ユニット。
【請求項３】
流体接続が、蠕動ポンプ、シュリンジまたはシュリンジポンプを有するものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の分析ユニット。
【請求項４】
試料の等速電気泳動による分離のための、請求項１〜３のいずれかに記載の分析ユニットの使用。
【請求項５】
試料からマトリックス成分を消耗するために、試料から分析物を抽出するために、試料から分析物を分離するためにまたは少量の分析物を濃縮するための、請求項１〜３のいずれかに記載の分析ユニットの使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は主に水溶液中に分析物を含む試料を作製するための小型化した装置に関する。
特に複雑な材料、例えば細胞、血液または食品の分析および抽出においては成分の実際の分析または分離の前に、複雑かつ往々にして妨害マトリックスを分析物から除去するために複雑な精製工程を実行しなくてはならない。その後の分析または精製はこの精製によってのみ可能である。
【０００２】
公知の試料製造方法は例えば、沈殿または抽出である。しかしながら、そのような事前処理の後でさえも、多くの試料はなお余りにも複雑である。試料製造のためのその他の可能性はクロマトグラフィーまたは電気泳動法である。しかしながら、これらの方法で十分精製した試料を得るために、遙かに多くの装置が往々にして必要である。
【０００３】
分析利用のために、平面状のチャンネルシステム（ミクロチップ）を有する小型のミクロ構造体の分析システムが最近開発された。小型の分析システムは大きな出費と試薬の消費なしに一般的な電気泳動分離を実行することの利点を提供している。これらの一例はドイツのAgilent  Technologies  社のバイオアナライザーである。
しかしこれらのシステムは専ら分析目的に設計されている。しかし効果的かつ敏感な分析のための予備条件は往々にしてこれらのシステムが提供できない効果的な試料作成である。試料体積(sample volume)の小さい部分のみが最終的に分離用チャンネルの中に入る。その結果、元試料の統計的な代表組成を有する大量成分を導入することは困難である。分析実行後に、ミクロチップを消却し、分析物はミクロチップ上に残っている。
【０００４】
従って、このタイプの分析システムは試料作成には適してない。このことは従って小型の分析システムの有利な設計を実用化することの目的および試料作成に特に適したシステムを開発する目的になって現れている。この目的のために、その分析単位は以下の要求条件に合致しなくてはならない。
【０００５】
純粋に分析システムとは対照的に試料作製のための分析単位の場合には、大容積の試料を使用することができることが重要である。
精製後の分析物を例えば、その後の分析（例えば、質量分析法）または誘導体化に提出するならば、分析物を試料作成のために分析単位から取ることが可能でなくてはならない。
極めて少量の分析物を大量試料マトリックスから分離できなければならない。
精製後に分析物をできるだけ濃縮した形で存在すべきである。
【０００６】
試料作製のための上記の要求条件が連続流動ユニットとしてプラスチック製のミクロ構造体化した平面状のチャンネルシステム、連続流動ユニットを可逆的に受けるためのアダプターチャンバ、流体の供給、電力の供給、検出器から成る小型の分析ユニットと合致しなくてはならいことを発見した。特に本発明による分析用ユニットは０．１μl以上の大試料体積の詳細な供給のための装置、好ましくは試料体積を廃棄するための装置を持っている。分離は好ましくは等速電気泳動で行う。
【０００７】
本発明は従ってミクロ構造体化したチャンネルシステム、連続流動ユニットを可逆的に受け入れるためのアダプターチャンバ、流体供給器、電力供給、少なくとも一つの検出器を有するプラスチック製の連続流動ユニットを少なくとも含む試料作成のための分析ユニットに関し、試料を受け取るためにチャンネル部分の末端でそれぞれの場合に流体接続状態になっているチャンネル部分を提供することが特徴である。
【０００８】
好ましい態様では、本発明による分析ユニットは試料体積を廃棄するための装置を持っており、その装置は本質的には少なくとも一つのＹ分岐を有するチャンネルシステム、少なくとも３本の輸送電極、チャンネルシステムの上記のＹ分岐点の上流で少なくとも１本の検出装置、電気的スイッチ装置を有するチャンネルシステムから成り立っている。
好ましい態様では、使用した液体接続は蠕動ポンプ、シュリンジ、シュリンジポンプである。
【０００９】
本発明はまた試料の等速電気泳動分離のための本発明による分析用ユニットに関する。
本発明は追加として一次試料からのマトリックス成分を消耗するための、一次試料からの分析物を抽出するための、一次試料からの分析物を分離するための、または少量の分析物を濃縮するための本発明による分析用ユニットの使用に関する。
【００１０】
図１は試料送り用の本発明による装置のためのチャンネルシステムの可能な配置を示す。
図２は小型の分析ユニットの充填時の可能な方法を示す。
図３は試料送り用の本発明による装置と試料除去のための種々の可能性を有する連続流動ユニットのチャンネルシステムを概観的に示す。
図４は本発明による放出装置を使用する物質の放出を例示している。
図５は小型の平面状の流体システムの定義領域の中にまたはそこから光学電力のインプットまたはアウトプットのための適当な装置を示す。
図６は連続流動ユニットに流体および電気的接続を概観的に示す。
図７から１０の説明は例３と４中に見出される。
【００１１】
本発明は０．１μｌより多い液体試料材料を定量的に除外でき、電気泳動法を使用した制御した方法で精製し、選択的には分析し、または他のシステムに供給できる分析ユニットを使った分析ユニットに関する。この場合の溶解したイオン成分の全濃度は１μモルから１０ｍモルの範囲にあることができる。
試料作製のための本発明による分析用ユニットは少なくとも以下の構造から成り立っている。
−ミクロ構造体化したチャンネルシステムを有するプラスチック製の連続流動ユニット
−連続流動ユニットを可逆的に受け入れるためのアダプターチャンバ
−流体供給
−電力供給
−少なくとも一つの検出器
【００１２】
０．１とシステムによって変動するが、典型的には２０μｌとの間にある（５％以下の偏差を有する）試料体積を送り出すための装置が存在するように連続流動ユニットは更にそのような構造を有している。分析ユニットの残余の機器パラメータが例えば、電力供給が適当に適合しているならば、より大きな試料体積を送り出すことができる。効率的な分離と分析にはこの電力供給は大切である。試料体積は流体接続部によって限定されるチャンネル部分の体積でのみ定義されている。好ましくは、更に、試料体積を放出するための装置は一体化している。
本発明の分析ユニットの個々の部分の構造を以下に記載する。
【００１３】
連続流動ユニット：
ミクロ流体またはミクロ構造体システムの核心は一般的に連続流動ユニットであり、これは少なくともチャンネルシステムを持ち、選択的に周辺装置を一体化するためのくぼみおよび周辺装置、例えば検出器、流体接続部、ポンプ、制御装置などを持っており、さらにこれは連続流動ユニットに一体化されているか、またはそれに接続されている。分析ユニットのための適当な連続流動ユニットは本発明のシステムによれば少なくとも二つの成分、例えば下地とカバーを一緒に合体させることによって、そのシステムの中で液密および／または気密に密封するミクロチャンネル構造を製造する。
【００１４】
連続流動ユニットのチャンネルシステムは典型的には分離緩衝液を受け入れるための２以上のチャンネルセグメントをを持っている。これらのチャンネルセグメントそれぞれは緩衝液を導入するまたは除くための流体接続部つきである。チャンネルセグメントが追加的に分離チャンネルとして役立つならば、流体接続部は分析物またはマトリックス成分を除去するために使用することができる。
加えて、チャンネルシステムは試料を導入するためおよび精製済みの試料またはマトリックスを除去するために流体接続部で試料を受け取るための少なくとも１個のチャンネルセグメントを含んでいる。
【００１５】
好ましくは本発明による分析用ユニットを使うことによって、試料を等速電気泳動で分画し、これが大量の試料体積から極めて少量の分析物を濃縮する可能性とこれらを分離する可能性を与える。このために、連続流動ユニットは水溶液緩衝液の２ゾーン間で直接的に等速電気泳動のスタート時に試料体積を導入することを許している。その場合には１種の緩衝液、始動緩衝液が分析する試料成分よりも高い電気泳動易動性のイオンを持っており、他の緩衝液、最終緩衝液は低い電気泳動易動性のイオンを持っている。
【００１６】
分析ユニットの連続流動ユニットの成分はＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリスチレン、またはＰＭＰ（ポリメチルペンテン）、シクロオレフィン性のコポリマーまたは熱硬化性プラスチック、例えばエポキシ樹脂の様な市販の熱可塑性プラスチックから成り立っている。好ましくはそのシステムの全ての成分は同一の材料から成り立っている。
【００１７】
成分を当業者に公知の方法で製造することができる。ミクロ構造体化を含む成分を製造することができて、例えば、熱時エンボッシング、射出成形、または反応流し込みの様な既設の方法で製造することができる。特に好ましくは、大量生産の公知な方法によって複製できる成分を使用する。ミクロ構造体化成分は10および250  000μＭ２の間の断面積を有するチャンネル構造を持つことができる。
【００１８】
連続流動ユニットへの電極の組み込みには、電極を好ましくはそのシステム、カバーの成分にはめることができる。この目的のためにこれらはプラスチック成分上に適当な接着強さを持っている。個々の成分を組み合わせるために、全装置の後者の使用のためにこのことは重要である。例えば接着剤を成分の合体の間に使用するならば、接着剤は電極をプラスチック表面から離してはならない。加えて、電極は化学的に不活性な材料、例えば、貴金属（白金、金）から成り立ているべきである。
【００１９】
プラスチック表面は典型的には金属塩溶液からの金属の電気化学的析出によって金属被膜化している。このためにいかなるマルチ段階方法でも、まずプラスチック表面を化学的、機械的に予備処理を行い、不連続なプライマを適用し、その後に電気化学的析出を行うことが普通である。これらの金属析出技術の詳細は例えば、ＵＳ4,590,115、ＥＰ 0 414 097、ＥＰ 0 417 037、更に Wolf と Giesekeの著書（ G.D.Wolf, H.Gieseke、Neues Verfahren zur ganzflaechigen und partiellen Metallisierung von Kunststoffen  プラスチックの全面および部分的金属析出のための新規方法  Galvanotechnik  84  2218-2226  1993 ）に見出される。すべての湿式化学方法は比較的複雑な予備処理法が十分な接着強度に達するために必要であるという事実を認めている。
【００２０】
ＤＥ 196 02 659  は蒸着またはスパッタリングを使用して多相ポリマーブレンドに強力な接着強度で銅を使用することを記載している。良好な接着のために記載した理由はポリマーブレンドの組成物である。これによりこのブレンドはポリアリレンサルファイド、ポリイミドまたは芳香族ポリエステルを含まなくてはならない。
プラスチックの表面上に金属の改善した接着特性を達成するためのプラズマ予備処理の効果は Friedrich が種々の市販の熱可塑性プラスチックの例のために纏めている（ J. Friedrich, Plasmabehandlung von Polymeren, ポリマーのプラズマ処理  kelben und dichten 41, 28-33 1997）.
【００２１】
特に好ましくは、２層方法を使用してプラスチック成分上に電極構造を製造する。この目的のためには、まずクロム酸化物の接着促進層を作製する。貴金属とは対照的にクロム酸化物はプラスチック表面には優れた接着特性を示す。加えて、クロム酸化物は単体のクロムおよび他の遷移金属とは対照的にレドクス過程にはかなり強い抵抗力がある。貴金属、例えば白金または金またはこれらの金属の合金を酸化クロムの接着層に適用する。
酸化クロムとその上に析出させる貴金属層を好ましくは選択的にリフトオフ方法中でまたはシャドウマスク方法または全表面上に当初に適用した金属層の構造体化でブラスチック下地に適用する。これらの操作はミクロ構造体化では標準的な方法である。以下に２層方法に必要な作業工程を上記の方法のために簡単に記載する。
【００２２】
リフトオフ方法：金属析出させるプラスチック成分をフォトレジストでコーティングする。このフォトレジストは金属析出させるプラスチック部分をエッチングしてはならなく、または僅かにのみエッチングする。例えば、ＰＭＭＡについてはアルレジスト（Allresist、Berlin）社（ＡＲ5300/8）のフォトレジストは適当であることが判明した。金属析出させる構造の露出と現像の後に、金属層をスパッタリング装置に適用する。酸化クロム層はスパッタリング方法の間にスパッタリングシステムの典型的に使用したアルゴンプラズマの中に酸素を導入することにより適用する。使用したスパッタリングターゲットは在来のクロムターゲットである。典型的な酸化クロム層の厚さは10-50nmである。または酸化クロムターゲットを直接使用することができる。白金またはその合金または金をその後に標準的な条件下で直接、すなわちアルゴンプラズマ中で、スパッタする。酸化クロムをスパッタする前に酸素／アルゴン（約５体積％／９５体積％）プラズマ中でプラスチックをバックスパッタするために酸化クロム層の接着力には有利であることが判明した。実際のリフトオフ方法では、なお存在しているフォトレジストはこれと一緒に、しかもレジスト上に存在している金属層がオールレジストからの現像液（ＡＲ300-26）の中のプラスチック成分から離れる。
【００２３】
シャドウマスク技術：金属析出させるプラスチック部分は選択的にシャドウマスクと呼ばれているものでカバーされている。これは金属析出させるエリアに開口部を持っている。金属層をこれらを通して、リフトオフ方法と類似してスパッタする。
【００２４】
構造体化した平板状の金属層：金属層に先ず上記のスパッタリング方法に類似して、選択的に金属析出させるプラスチック部分の全面にわたって適用する。この金属層はその後の工程段階で、例えば、レーザー切除を使って選択的浸食方法で（金または白金）、または例えば、選択的な湿式化学エッチングによって構造体化する。湿式化学エッチングを使った構造体化についてはフォトレジスト（Hoechst株式会社、ドイツ）をまず金属層に適用し、露出し、現像した。その後に金をシアン化物溶液中で露出したエリアの中で除去する。非導電性の酸化クロム層は後に引き下がっている。残存するフォトレジストはその後に現像液（例えば、ＡＲ300-26オールレジスト、ベルリン）で除去される。
【００２５】
スパッタリング方法を使って接着層としてのクロムと酸化クロムで製造された電極の接着強さを剥がしテストを使ってテストした。酸化クロム層の接着強さは顕著に大きい。接着層としての酸化クロムを使用して製造した金属層も接着層としてクロムを使用して製造した金属層と比較してアルカリ性の溶液中で超音波処理中に顕著に抵抗力があった。
個々の製造と作製の後に、これらを合体させた。好ましくは１成分が、下地がミクロ構造体化しており、しかもチャンネルを充填するためにおよび／または電極と接触するために後ろ側に生じた孔またはくぼみを備えている。加えて、いわゆる封鎖用の唇の使用が、即ち、チャンネル構造を典型的な0.5と5μｍの間の高さを有するチャンネル構造を完全に包み込む下地の上の隆起の使用が接着方法に関して極めて有利であることが判明した。
【００２６】
その他の成分、カバーはカバーの役になっており、例えば、電気泳動分析ユニットの場合には電極を備えている。この場合には、本発明によるカバーは電極カバーと名付ける。一部の利用では、連続流動ユニットはこの好ましい配置からずれた成分の機能を要求することもできる。この場合、例えば、２成分以上が例えば、二つのカバーと一つの下地などが互いに重なったチャンネル構造または例えば、検出システム、反応釜などがその成分に一体化する事ができるような他の機能を生じるために、一体に成っている。本発明によって、接着工程を使って合体した連続流動ユニットの全ての部分をコンポーネントと呼ぶことにする。これらをミクロ構造体化することも可能であって、電極を備えており、または他の機能を持っている。成分およびカバーまたは電極カバーを下地に分割することは、それぞれの成分が電極を備えているならば、単に特異な成分の態様のより詳細な記載に役だつに過ぎなく、ミクロ構造体化することの様な成分の他の特性または互いの結合に関してはいかなる制限も示していない。
【００２７】
成分は好ましくは接着方法を用いて高精度で合体している。接着はチャンネル内に行っては成らなく、その表面をコートし、その理由はこれがチャンネルの表面特性を変化させるからである。例えば、これが接着剤で濡らされているチャンネル領域内での分析物、例えばタンパク質の接着増加に導く。これが逆に分離品質に影響を及ぼす。同様に、電極に接着剤を接着させることはその機能を害している。
【００２８】
例えば、接着剤の無統制な浸入によって起る様に、チャンネルの体積が不変であることが極めて大切である。本発明では、検出感度を改善するチャンネルが検出電極の近傍では好ましく収縮している。その結果、接着剤がチャンネルの中に進まないことが厳密にこれらのエリア内で重要である。
成分を一体化するためには、本発明では接着剤を好ましくは先ずミクロ構造体化した成分に構造化が存在しない場所で適用する。その厚さは0.5と10μｍとの間、好ましくは３と８μｍとの間である。典型的には印刷技術から公知になった平板ロラー適用を使って使用する。
【００２９】
好ましい態様では、薄い接着フィルムを接着剤の所定の体積を取る構造体化した金属製のスクリーンロールを介してポリマーでコートした第二の構造体化してないロールにここで使用する。これから、その使用は逆に好ましくは下地の構造体化してない表面上に３と８μｍの間の接着剤厚さを与える様な方法で構造体化した下地に直接的に行われる。使用したプラスチック（下地材料）によって変動するが、プラスチックロールと下地の間の移動は接着剤（プレポリマー化）の中の粘度上昇の影響を受ける。この方法の重要な長所は下地を接着剤を有するロールに対して位置させる必要がなく、しかしながら、接着剤を下地の構造化してない領域にのみ適用することである。過剰の接着剤を使用したならば、カバーと下地を圧縮する時に、接着剤がチャンネルの中に流れ出してくる。部分的に不十分な接着剤を使用したならば、チャンネル構造内で漏れが結果として起こる。この接着方法は成分長さの約５μｍ／ｃｍよりも好ましくは短い成分の平面性を要求する。
【００３０】
電極が接着工程の間に離れてなく、または接着剤で中断されないために、使用した接着剤は成分の表面を腐食しては成らなく、または僅かにのみ腐食する。好ましくは、従って、使用した接着剤は製品ＮＯＡ72であって、チオールアクリレートであって、New  Brunswick  NJ  ＵＳＡ製である。この糊は光化学的に硬化する。しかし他のタイプの糊、例えば、上記の条件に従う熱硬化性糊もこの工程に使用することができる。
糊を使用した後に、薄い層の電極を有する第二の成分は露出機の上で例えば、下地にほぼ接して位置しており、さらに加圧する。この目的のために、好ましくは使用した接着剤と一緒に下地を露出器の中のシリコンウエファー用の予定場所に固定する。加圧表面としては厚いガラス板の使用が好ましい。その理由は、この方法で糊の位置決めと光化学的硬化を水銀ランプ（発光波長366ｎｍ）による照射で行うことができるからである。ガラス板の中で粉砕した真空装置でそれを維持することによって、露出マスク用の場所で電極カバーを固定する。カバーを維持するための電極カバーとガラス板は透明であるので、この配置によって下地に関してはカバーは整列している。カバーが下地を越えて伸びているならば、このカバーを機械的に維持することができる。
【００３１】
接着工程のために、典型的には光配列マークの助けを有する光機械的配置に加えて、カバーを押し込み型装置を使って受動的に機械的に、特別の配列マークなしに光機械的にまたは電気マーク（接点）を使って電気化学的に下地上に位置を占めることができる。
カバー上の好ましい光学的な金属配列マークは同一の工程段階で電極と一緒に適用することもでき、すなわち好ましくはスパッタすることもできる、即ち追加の支出は不要であることが見出された。下地上の対応する相手構造も追加の工程を必要とせず、その理由はこれら相手構造を成形段階でチャンネル構造と一緒に下地中に導入するからである。オプトメカニカル配列には、少なくとも１成分が透明なプラスチックから成り立っていなければならない。本発明によって使用される配列マークを使用して、２成分を互いに関して少なくとも±１０μｍの精度で、典型的には±２μｍ（例えば、検出器の理論的から実際的な位置の）さえの精度で位置しており、一緒に加圧する。高い位置精度は再現可能な分離結果と分析結果の達成を支持している。接着剤をその後にＵＶランプで重合させる。カバーを維持するためのまたは機械的な固定を解除するための真空を止めた後に、連続流動ユニットを露出機からはずす。
【００３２】
他の好ましい態様では、成分は印刷（パド（pad）印刷）では公知の工程によって接着剤付きである。電極付きの成分はこの目的のために、２成分が結合しているときには、チャンネルを越えて存在しては成らない、または電気的に接触してはならない領域内で、糊で濡れている。パド印刷は構造体化した糊使用である。接着剤を下地のネガチブ成型のなかに保管する。典型的なシリコンパドを介して、この接着剤を構造体化した方法で、例えば、後で液体の壁を形成する領域が接着剤で湿らない方法で 採用し、領域の後者が流体チャンネルの壁を形成し、その領域が接着剤で湿ってない様な方法でカバーにまで利用する。チャンネル構造を有する成分はそのときに、上記のように、適当な方法でその相手部品に位置決めし、そこに加圧する。硬化は上記の様にして行う。
【００３３】
スプレイ法（マイクロドロップ法）または像印刷法を使用した構造体化した糊使用は、糊の横方向の解像度が十分であることを仮定すれば、可能である。
第二の成分にまたは一緒に成分を加圧することは、本発明の目的のために、成分が互いに適宜接触していることを意味している。硬化後に、成分の永久の接着を達成するためには、一般的に大きな力を必要とせず、即ち、成分を互いに極めて強固に圧する事である。
糊の硬化工程をカバーと下地を位置決めするために使用している配列装置の外で行うならば、金属析出させたカバーと下地は、互いに配列後に、レーザー溶接によって当初に接することができる。この後に複合材料を配列装置から除去し、使用した接着剤を別個の露出装置または炉内で硬化させる。この方法は工程加速と簡素化を意味し、その理由は硬化は配列装置内ではもはや実行する必要がないからである。
【００３４】
好ましく使用した熱可塑性材料は可視および近赤外波長領域ではレーザー光に対しては極めてよく透明であるので、この波長領域でのレーザー溶接はカバーと下地間の界面に光学的電力を吸収するための吸収層を必要としている。この吸収層を電力用電極または検出用電極の使用によって同時に適用する。例えば、電極カバーは、電極の貴金属によるスパッタリングの間に、吸収層として貴金属層と一緒にその他の点で追加としてスパッタされる。
【００３５】
200ｎｍの厚さの白金電極を備え、下地（ベースになる材料はＰＭＭＡ）にレーザー力を吸収させるために追加の白金表面も含んでいる電極カバーを溶接することは４０ワットの電力と１．６ｍｍの焦点直径でダイオードレーザー光（８０８，９４０，９８０ｎｍの波長の混合）を使って実行する。その白金層は溶接中に破壊される。
または下地または例えば、カーボンブラックを充填したカバーを吸収体として使用することも可能である。この最後に言及した方法はしかしながら、少なくとも１個のチャンネル壁が他の材料から成ると言う欠点を持っている。チャンネルの中へのインプットまたは光学的検出目的のための光学電力のチャンネルからのアウトプットの可能性もこれによって制限を受けている。
【００３６】
輸送電極と検出電極の接触、更に、電流の自動制御および切り替えは当業者に公知の方法で行われる。
成分のミクロ構造体化は即ち、チャンネルシステムの設計は、それぞれの使用に適合させることができる。検出電極はチャンネルシステムのいかなる希望する場所でも位置決めすることができる。しかしながら、特に好ましいのはチャンネルシステムが小さい直径を持っている収縮点に位置決めすることである。その結果特に良い分析解像度に検出中に達成する。
【００３７】
好ましくは連続流動ユニットは直列配列または分岐した配列中に複数の分離用チャンネルのセグメントを持っている。そのセグメントは比較的高い断面積を有しており、典型的には0.01ないし0.1mm２ を持っている。セグメント間では断面積＜0.01ｍｍ２を有する収縮点は選択的には製造中に検出器を備えることができる。この方法で一次試料対分離チャンネルの異なった体積比を有する連続流動ユニットを毛細管構造のための構造パターンを使用した検出器の位置を変更することにより製造することができる。分離チャンネル／一次試料の体積比が典型的に2/1から30/1に伸びている。小さい体積比では、短時間内の低い解像度を有する分離が可能であって、高い体積比の場合には、長い分離時間のための高い解像度を有する分離を行うことができる。
【００３８】
試料送り装置：
この装置を連続流動ユニットと流体接続部の一体化のチャンネルシステムの設計によって製造する。他の送り方法に対比して、本発明の方法では、チャンネルシステムは試料送りの間に２箇所で開いている。一つの開口部は液体の導入に役立ち、すなわち、例えば、試料溶液であり、他方の開口部は液体またはシステムに事前に存在していた空気の出口を可能としている。本発明の送り装置の原理は従って、定義したチャンネル区分に存在する液体または気体の体積の試料溶液による移動である。
【００３９】
入口および出口開口部の適当な選択によって、中間セクション内にある液体のみが移動し、または中間セクションを充填する。いかなる隣接する横方向チャンンネル内に存在する液体は置換せず、その理由は横方向チャンネル内には開いた入口、出口は存在せず、従って、これらの領域内での液体は圧力でもまたは吸引でも動かないからである。横方向のチャンネルへの接触面での液体流動によるロスまたは希釈は典型的にはμｌ領域である全試料体積に比して小さい。適当な一定の計量速度の場合には、試料送りは極めて再現性よく行われる。このことは数ナノリットルの極めて小さい試料体積を送り出す方法と比較すると極めて有利である。原理的には、本発明による送出し装置は50nlより小さい送り出し体積に適している。しかしながら、精密さと正確さに関しては妥協も当然必要である。
【００４０】
試料液体を流体接続部すなわち、近傍に接続したポンプ、シュリンジ、ミクロミキサー、電気浸透または静水圧、好ましくはポンプと弁を介して運ぶことができる。
これらの装置を好ましくは外部に向かっては、できるだけ連続流体ユニットに接近して組み込む。あふれ出した液体は余分にポンプする必要はない。注入した交代用液体の圧力によって、十分効果的に移すことができる。
【００４１】
このタイプの充填は電気浸透注入の欠点を回避し、即ち、充填は試料組成、ｐＨ、連続流動ユニットの材料とは大幅に独立している。存在する弁または密にシールしたポンプはいかなる妨害液体行動を、例えば、静水圧差または電気浸透によって防いでいる。
試料溶液または移動させる溶液の粘度とイオン強度は、即ち、例えば、輸送緩衝液は計量または充填速度には小さな影響を持つに過ぎない。懸濁液、乳濁液、粒子を含む液体、細胞含入液体を使用することも可能である。同様にして、分析用の装置を組み立てる材料の選択、即ち、特に試料送りのための本発明の装置のチャンネルシステムの壁の特性は制限を受けない。試料導入の間では圧力変動、パルス、始動または閉鎖の効果は計量の正確さに影響がない。
【００４２】
本発明の装置は送り体積に関しては幅広いシステム関連限度を持っている。注入できる試料液体の体積を開口部間に存在しているチャンネル区分の体積のみで求める。連続流動ユニットのチャンネルシステムの設計の中でこのセクションの幾何学的大きさを変化させることにより、分析問題に適した試料体積を事前に確立できる。同様にして、異なった大きさのセクションを並列及び／または直列に導入することが可能であり、その結果試料液体によって移動させるセクションの体積を変動することができる。従って、好ましくは、本発明を使用するためのシステムは異なった大きさの複数のチャンネル区分を備えており、これをそれぞれ独立した流体接続部を介した試料送りのために使用することができる。その結果、異なったレベルにある0.1と20μｌの間の体積をその要求条件に従って、注入することができる。この場合、試料体積の送り出しの間の変動の通常の係数は約5％、典型的には2％より小さい１μｌから達成する。
【００４３】
この方法で、定量的に再現性のあるしかも容易に処理しうる分析物の代表的な試料体積をミクロ構造体化したシステムの中に導入できる。
図は例として本発明による送り装置のチャンネルシステムの可能な配置を示している。チャンネルシステムは異なった体積の二つのチャンネル区分１Ａと１Ｂに部分分割されている。分離チャンネル１Ｃがそれに隣接している。液体用の接続管11、12、13を介して、チャンネル区分１Ａ（接続部分11と12が開いているときには）またはチャンネル区分１Ｂ（接続部分12を介する充填の間）または二つのチャンネル区分が一緒に（接続管11と13を介する充填の間）を試料溶液で充填することができる。送りセクションを充填した後に、電圧をかけることにより、セクション１Ｃにある試料を分離する。試料でセクション１Ａのみを充填するならば、セクション１Ｂも分離セクションとして使用でき、その結果分離セクションは要求通りに長くすることができる。
【００４４】
図２は小型化した分析ユニットの充填の間の可能な手法を示している。３貯蔵庫Ｒ１からＲ３、チャンネル区分Ｋ１からＫ４、流体接続部Ｆ１からＦ６、分岐点Ｖｚから成るチャンネルシステムを示している。図に示すシステムは試料送りのためのチャンネルシステムＫ１を持っている。分離はチャンネル区分Ｋ２とＫ３、またはＫ２とＫ４に沿って行うことができる。等速電気泳動分離を行うためには、システムを試料と対応する緩衝液で供給しなくてはならない。この場合試料体積は一端では分離セクションの方向内で緩衝液（始動緩衝液）と接触してなくてはならず、また他の末端では他の緩衝液（最終緩衝液）と接触してなくてはならない。試料からの分画化した成分を流体接続部Ｆ３を介して放出することができる。
【００４５】
チャンネルシステムの中で試料と緩衝液の希望した配置に達するためには、まず図のＡで図式的に示した様に流体接続部Ｆ２（出口）、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６（入口）を開き、チャンネルシステムを３保存容器を介し二つの始動緩衝液（Ｒ２、Ｒ３を介して、斜線または点で示した）、その後に最終緩衝液（Ｒ１を介して、縦線で示した）で充填した。過剰な緩衝液は流体接続部Ｆ２を介して出ることができる。この方法でチャンネル区分Ｋ１を最終緩衝液で充填し、セクションＫ３を始動緩衝液（ＬＥ２）でＲ２を介して充填し、セクションＫ４を始動緩衝液（ＬＥ１）でＲ３を介して、チャンネル区分Ｋ２は二つの始動緩衝液の混合物を含んでいる。流体接続部Ｆ１、Ｆ３はこの段階では閉じたままである。
【００４６】
チャンネル区分Ｋ２はＲ２またはＲ３を介して始動緩衝液で充填されている。Ｋ２はその分離セクションの第一のセクションである。
図面のパートＢは試料をチャンネル区分Ｋ１の中に導入し、チャンネル区分Ｋ２をＲ３を介して始動緩衝液で充填することを示している。流体接続部Ｆ５とＦ６は閉鎖されており、それ以上の最終緩衝液はＲ１を介して汲み上げられなく、それ以上の始動緩衝液（ＬＥ２）もＲ２を介して汲み上げられない。流体接続部Ｆ４は開いており、チャンネル区分Ｋ２を始動緩衝液（ＬＥ１）でＲ３を介して充填する。同時に流体接続部Ｆ１は開いており、試料をＦ１を介して供給する（波形線で示す）。過剰な試料と過剰な始動緩衝液（ＬＥ１）は開いた流体接続部Ｆ２を介して出ることができる。始動緩衝液（ＬＥ１）と試料を互いに同時に汲み上げることによって、チャンネル区分Ｋ１とＫ２の特に精密な充填を達成できる。この方法で、低い脈拍を有するポンプを使用して正確な供給が可能である。
【００４７】
充填操作の終了後に、流体接続部を閉鎖する。この方法で閉鎖したシステムが分離を再現性よく実行できる流体力学的な流動なしに得られる。試料を完全に、またはチャンネル区分Ｋ２、Ｋ３を介して、またはチャンネル区分Ｋ２，Ｋ３を介して分画で分離することができる。試料または選択した分画はチャンネル区分Ｋ２を通過して移動し、分岐Ｖｚに到達するやいなや、分離がＫ４の方向で継続すべきか、またはＫ３を通過させるべきかの決定を行うことができる。これをアノード電位をＦ４からＦ６に長期または一時的な切り替えによって達成する。
【００４８】
下表は試料供給の個々の段階の間の流体接続部回路を概略の形で再度示している。
【表１】
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充填操作の完了後に流体接続部（Ｆ１−Ｆ６）を閉鎖する。
【００４９】
以下に、例によって、異なった分析方法のためのいくつかの回路を図２に対応する分析ユニットのためにリストする（電圧をそれぞれの場合に流体接続部の下流方向にかける）
１）  単純分離（分離チャンネルＫ２、Ｋ４）
アノード：Ｆ４、カソード：Ｆ５
２）  ２段分離（内部チャンネルＫ３の中への供給）
ａ）  Ｋ２内での分離アノード：Ｆ４        カソード：Ｆ５
（試料成分が丁度Ｖｚ前の時に切り替える）
ｂ）  Ｆ３を介して外部に移動
アノード：Ｆ３      カソード：Ｆ５
【００５０】
図３は試料供給のための本発明の装置および試料除去のための種々の可能性を有する連続流動ユニットのチャンネルシステムを図式的に示している。チャンネルシステムのセクションとセグメントにはＫ１からＫ７までラベルをつけており、検出器の電極にはＤ１をつけている。示したシステムは分析物の精製の可能性を提供している。
１．分析物を除かずに、かつマトリックスを除く、
２．分析物を除く
これらの両可能な方法の中の個々の流体接続部の機能を以下に説明する。
Ｆ１：Ｋ１（更に他のその後のチャンネルセグメント）を最終緩衝液で充填するための流体用接続部。Ｆ１には外部の電力用電極への接点がある。
Ｆ２：一次試料で充填するための流体接続部
Ｆ３：作製試料をＫ３（入口）から移動するための流体接続部
Ｆ４：作製一次試料をＫ３（出口）から除去するための流体接続部
Ｆ５：一次試料で連続流動ユニットを充填するための流体接続部
Ｆ６：作製試料をＫ６から除外するための流体接続部（入口）
Ｆ７：作製試料をＫ６から除外するための流体接続部（出口）
Ｆ８：始動緩衝液でチャンネルシステムを充填するための流体接続部。Ｆ８で第二の外部電力電極に接続する。
【００５１】
それ故に、第一の場合には、以下の方法になる。Ｋ１を最終緩衝液で満たし、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を一次試料、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７を始動緩衝液で満たす。等速電気泳動分離の間にマトリックス構成成分がその後にＫ２−Ｋ４からチャンネルセグメントＫ５−Ｋ７に移動する。分析物はＫ２−Ｋ４にとどまっている。従って、分離の最後に、Ｋ１最終緩衝液中に、Ｋ２ないしＫ４中に分析物を含む作製第二試料がとどまっており、Ｋ５ないしＫ７の中に始動緩衝液と一次試料の除去したマトリックスがとどまっている。分析物の二次試料はＦ３（入口）およびＦ４（出口）を介してＫ３から除外することができる。 好ましくは、除去は焦点を当てた条件下で行う。
【００５２】
第二の場合の試料から分析物を除去することでは、チャンネルシステムを精密にチャンネル１の様に満たし、即ち、Ｋ１を最終緩衝液で満たし、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を一次試料で、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７を始動緩衝液で満たす。分離中に分析対象品チャンネルセグメントＫ２−Ｋ４からＫ５−Ｋ７の方向に移動する。検出器Ｄ１を使用して、分析物が検出場所を通過し、分離が希望した時点に完結する時に検出は確立する。理想的には、分離は分析物がチャンネル区分Ｋ６内にあるときに完了する。Ｋ１ではそのときには最終緩衝液が存在し、Ｋ２ないしＫ５ではマトリックス構成成分を含む最終緩衝液、Ｋ６では分析物、Ｋ７では始動緩衝液とマトリックスとマトリックス構成成分がある。分析物をＫ６からＦ６（入口）とＦ７（出口）を介して除去できる。除去は好ましくは焦点を当てながら行う。
【００５３】
放出装置：
本発明の放出装置については、連続流動ユニットチャンネルシステム、試料調達および分離チャンネルの領域に加えて、少なくとも１個の分離チャンネルからのＸ−またはＹ−分岐を持ってなくてはならない。複数の充填装置の一体化のためには、さらなる分岐をチャンネルシステムの中のいかなる場所でも導入することができる。
放出装置のために必要な電極は分岐しているチャンネルの末端に存在する輸送電極であって、二つのチャンネルの間に切り替える電位を認めており、好ましくは40mmと0.1μｍの間に、好ましくは20mmと0.1mmの間に分岐の上流側で位置する検出電極である。
【００５４】
加えて、放出操作を制御するために、電位を切り替えることができるスイッチ装置が必要になる。切り替えは手動または自動でコンピューター制御で行うことができる。特に好ましい態様では、切り替え装置は分析物が検出器を通過し、その後に自動的に適当な時点で電位をを切り替えるやいなや、信号を受ける。
【００５５】
図４は本発明の放出装置を使用した物質放出を図示している。放出の異なった三種の段階を図Ａ、Ｂ、Ｃで示す。図式による放出装置はチャンネルの末端で輸送電極１、２、３を有するＹ型の分岐したシステムから成り立っている。電極１と２の間のチャンネル部分は分離チャンネルとして働き、電極３の方に分岐したチャンネルは放出用チャンネルである。放出用チャンネルの分岐直前に放出チャンネル内に電極４が存在する。図面Ａでは分離する物質５と６は電極１と２の間の電位によって分離チャンネルに沿って移動する。図Ｂは希望した物質５が検出器電極を通過したときの瞬間を示している。検出した信号は例えば、比相対電導度(the specific relative conductivity)が電位を切り替える原因となり、その結果電極１と３の間の電位が存在する。結果として、図面Ｃに示すように、物質５は放出チャンネル中に移動し、それ故に分離チャンネル内にいた物質６から分離する。物質５が検出領域を通過し、放出チャンネルに移動した後には、電位を再度切り替えて、その結果これ以上の物質は放出チャンネル内に移動しない。
【００５６】
流体の供給：
本発明によれば、全ての弁、ポンプ、ミクロポンプ、強固に閉鎖したミクロポンプ、ミクロミキサ−またはチャンネルシステムを満たすまたは気体および液体を除去するために役立つ本発明の装置のその他の接続部品を流体接続部と呼称する。一般的には、本発明によって、流体接続部は連続流動ユニットに一体化されてなく、しかしアダプターチャンバからの外部使用のために連続流動ユニットに接続されている。この方法で、連続流動ユニットでは、特に使用後に交換する連続流動ユニットのために、高価なバルブなどを含めるよりも高価ではない適当な開口部のみを備えている必要がある。
【００５７】
二つの本質的な要求条件を流体力学的試薬供給と一次試料供給からできてなくてはならない。
１．電気泳動による分離の開始に当たっては、連続流動ユニットチャンネルシステムの中では、緩衝液と試料液体の領域が連続流動ユニットの幾何学的構成によって所定の位置で再現性よく位置を占めなくては成らない。
２．全電気泳動分離の間に、電気浸透による液体カラムのシフトの様な流体力学的効果を除外しなくてはならない 。
流体力学は市販のミクロポンプを使用して本発明の分析ユニットで発生することができる。しかしながら、これらのミクロポンプはしばしば不適切な使用寿命、再現性のない流動速度またはポンプ負荷中のガス発生の様な欠点を持っている。従って、ミクロポンプの使用は本発明では好ましくない。むしろ、在来のポンプ／シュリンジおよびバルブを小型利用のために使用することができる。このための事前調整は流体力学の過程の時間に間に合って、同期化する事である。
【００５８】
上記１のために、存在しているいかなるガスバブルもチャンネルシステムから除くことが必要である。このことは活発な流体力学システム、例えば、小さいガスバブルためにガス玉を使用することによって、蠕動ポンプを使用するならば、容易に可能である。連続流動ユニットの幾何学的な構成で事前に決まっている体積および小型化した大きさの領域内で無視できる混合効果によって、精密な体積の計量は必要ではない。二つのポンプが互いに向流で同期して使用されていることを仮定すれば、蠕動ポンプを伴う液体カラムの脈拍は有害ではないことが判明している。同様に、測定の原理は流動速度の変動には大幅に鈍感である。このことが頑丈なしかも高価でない装置、例えば蠕動ポンプ、シュリンジまたはシュリンジポンプの使用を認めている。高価なしかも欠陥に敏感ないわゆるミクロポンプの使用は必要ではない。
【００５９】
上記の２のために、連続流動ユニットチャンネルシステムが電気泳動の間に流体力学的に閉鎖していることが必要である。このことは固有のバブル機能を持っているポンプまたは追加のバルブによってポンプを結び合わせることによって達成できる。使用したバルブのデッド体積は驚くべきことにバルブの閉鎖が時間的に同期して行われたならば、無害であることも見出されている。
流体力学的機能の最適化した条件の場合には、２％以下の典型的な体積変動を達成することができた。
【００６０】
電力供給：
電力供給は電気泳動分離を実行するために役に立っている。電力電極を連続流動ユニットに接続することによって、または好ましくは連続流動ユニットの中に組み込まれた電力電極を対応する接点を介して接触させることによって、導入する。好ましくは電力供給のための装置は最高電圧８ｋＶで０と５０μＡ間の電流を送っている。電圧のふらつきは±２％より大きくてはならない。
検出器：
分析物を好ましくは光学的にまたは電気機械的に検出する。一般的に、本発明による分析用ユニットは適当な接点が外部で接続することができる、すなわち一般的にはアダプターチャンバから接続することができる連続流動ユニットの上に存在している。電気的な検出が起こったときには、従って、連続流動ユニットでは、外部で接続できる一体化した電極または逆に外部から電極を導入できるくぼみが存在する。同様なことは光学検出器にも適用する。
【００６１】
電導度測定では検出器電極と電導度電極はカップルになっていてはならない。このことを好ましくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）絶縁した糸巻で達成する。
物質を電気泳動で分離している分析ユニットでは、共通の検出方法のための要求を特に電気的検出方法が電導度測定のように十分満足させてなくてはならない。分析物をこの場合にはその特定の電気伝導度が特徴づけている。定義した物質は常に与えられた電解質システム内で同じ相対電導度を生ずる。このことが小型の分析ユニットでは連続測定に、単一型の複数の小型の分析ユニットの中で実行する測定のためにも該当する。
好ましくは、本発明の装置では従って、電気伝導度測定は直接接触している電極の場合には、電流または電圧降下、または検流計にカップルしてない電極の場合には、誘電抵抗の測定を介して行う。
【００６２】
光エネルギーのチャンネルへのまたはチャンネルからの入力と出力のためには、光学繊維をガラス製毛細管の前面（例えば「古典的なＣＥ」）に直接置く方法を圧倒的に使用する。平面状の２次元システムの中のミクロ構造体化したチャンネルにあってはレーザー誘起蛍光測定（ＬＩＦ）が確立されており、その中では励起レーザー光を解放ビーム光学（open-beam optics）を介してチャンネル上に焦点を合わせ、蛍光をその解放ビーム光学システムを介して検出する（顕微鏡、多分光学検出器付きの共焦点式、例えば、ＣＣＤカメラ）。
【００６３】
光学エネルギーをミクロ構造体化した平面状の流体システムの定義した領域に入力および／または出力することは図５に示す配置による適当な方法で達成できる。この好ましい配置はミクロ構造体化したチャンネルにまで導くことになる１本の光学繊維または複数の光学繊維を許容する。この配置は二重コーン（７）と呼ばれる物から成り立っており、そのコーンの中に光学繊維（８）を導入する。この態様ではこの二重コーンがチャンネル、すなわち、液体システム（６）を密封しており、液密および気密にしかも同時にチャンネル内の定義位置で光エネルギーの入力と出力のためにそれを可能としている。流体接続方法のために、本質的には光学繊維を極めて小さい直径を有する管で置換しているので、流体接続および光学接続は単純な方法で結合することができる。光学繊維の代わりに管または毛細管を導入するならば、二重コーンの方法による接続は従って同様に流体接続にも使用することができる。
【００６４】
光学接続の場合には、同じ接続を介する励起光の入力と発光の出力に可能である。この目的のためには別個の繊維内の励起および発光光を伝えることを可能にするためには、コーンの中に２本の繊維を挿入するか、または励起波長および発光波長を１本の繊維の中で導くかである。そのときには追加の第三のｄＢカップラーと光学フィルターは励起波長を除くために必要である。
光学繊維が液体と直接接触を持ってないならば、その汚染を避けるために、薄い金属層（９）を下地（２）の中に残存させることができる。この場合にはコーンは密封機能を持っていない。
【００６５】
アダプターチャンバ：
アダプターチャンバは典型的には連続流動ユニットを保持するための装置を持っている。加えて、これは流体、電気機器、電子機器、光学接続の可逆的な接続に役立っている。この方法では流体、電気機器などを接続するためのチャンネルシステムと必要なくぼみのみをできるだけ広範囲に連続流動ユニットが含むことができる。その他の全ての機能はアダプターチャンバに備わっており、必要ならば、連続流動ユニットに接続可能である。かくして連続流動ユニットは希望するように頻繁に交換可能であり、またはチャンネル構造と特異な検出器、反応チャンバーの様な選択的なその他の機能の設計に関して変更可能であり、大規模に変更しなくてはならないアダプターチャンバーなしで変更することもできる。アダプターチャンバは従って例えば、以下の機能の選択を含んでいる：電力供給と電力電極の可逆的な接続、電導度測定のための測定機器と検出電極との可逆的接続、分離緩衝液と試料材料のための入口および出口毛細管、挿入型検出器（電圧または電流計、透過光、散乱光、蛍光などの測定のための光学繊維ガイド）のための接続、分離した成分を放出するための放出毛細管、電気泳動の間のジュール熱を除去するための冷却装置、連続流動ユニットの周囲の中の空気中の湿度と粉塵粒子密度を監視するための装置。
【００６６】
機能は典型的にはアダプターチャンバと一体化したホールダ、一般的には板状を介して連続流動ユニットに接続されている。連続流動ユニットの中の適当なくぼみに対応する場所でこのホルダ上に適合させる接続部材が位置している。本発明によれば、接続部材は連続流動ユニットとアダプターチャンバの中の機能の間の接続を確保する接続である。接続部材と連続流動ユニットの開口部間の密封のために必要な力は好ましくは接続部材を含むホールダを連続流動ユニットに押しつける圧着板を介して備わっている。接続部材を好ましくは供給ラインを介してホールダの背面から供給する。
【００６７】
他の好ましい態様では、接続部材はホールダ中の精密な位置に固定されているのではなく、可変配管または望遠鏡腕を介して連続流動ユニット中のいかなる希望する場所にも接続できる。この場合には、各接続点を個々に、例えば、クランプなどで密封しなくてはならない。この態様は連続流動ユニット設計にかんしては大きな変更可能性を許容しているが、その接続中には大きな努力も要求している。
【００６８】
特に好ましい態様では、従って、電力用電極は電力供給用にホールダの一面に裁せてある望遠鏡電極を介して電導度電極にも接続されている。流体の接続は対照的に、連続流動ユニットに対応する精密な位置内でホールダに組み込まれている。変更した毛細管形状を有する連続流動ユニットを使用するならば、対応して位置決めした流体接続を有するホールダとホールダを交換しなくては成らない。
【００６９】
図６は流体と電極の連続流動ユニットへの接続を図式的に示している。連続流動ユニットは下地（１）とカバー（２）から成り立っている。下地（１）はミクロ構造体化しており、その結果チャンネルシステム（３）が作られている。カバー（２）には、電力用電極または検出電極（４）が使用されている。連続流動ユニットは支持装置（５）によって維持されている。連続流動ユニットの上部に接続部材、流体接続（8aー8c）、電極接続（9a-9c）を含むホールダ（６）がある。流体接続はここでは接触部材を有する交換可能な密封板（７）を介して余分に保持されている。流体接続は本質的には供給毛細管、密封部材(8b)、その他の密封部材(8c)を固定し、密封するために圧着ねじを有する管接続(8a) から成り立っており、このその他の密封部材は下地（１）の中のくぼみに正確に適合して導入することができて、従って流体接続とチャンネル構造の間の接続を有効にしている。電極接続は本質的には高圧または検出(9a)のための電気的接触、スプリング（9b）、接触部分（９ｃ）から成り立っており、この接触部分はバネによって電極（４）と接触することができる。
【００７０】
本発明による分析ユニットは、電力供給、電力の切り替え、検出器、流体接続を含めて、適当なコンピューターシステム手段で制御することが好ましい。一部の切り替え操作には手動制御を提供できることも可能である。分析用ユニットが物質を廃棄するための装置を持っているならば、典型的にはこの操作に必要な切り替え配置は一般のスイッチシステムに一体化されている。
【００７１】
本発明による分析ユニットは、本発明の試料提供、連続流動ユニットの希望場所での一体化する電極の可能性、発明の放出装置の組合わせにより最も変化ある型の分離および分析を実行することが可能となる。極めて高い試料体積を供給できるので、分析ユニットは特に試料作成に適している。例えば、以下の分離問題と分析問題を扱うことができる。
１．一次試料からマトリックス成分の消耗、好ましくは一次試料が分析物よりも高い電気泳動易動性を持つイオン性のマトリックス成分の十分な含有量を持っている場合
例えば、これらはタンパク質、複雑な炭水化物または生物の膜の一部の様な分析物である。低分子量塩も電気泳動によって一次試料から抽出できる。従って、得られた二次試料は好ましくは流体力学的に更に分析過程に供給できる。酸性または塩基性のタンパク質の場合のマトリックスに関するより詳しい説明は例１と２に見出せる。
２．一次試料からの分析物の抽出、好ましくは、一次試料が分析物よりも低い電気泳動易動性を持つマトリックス成分の十分な含有量を持っている場合
【００７２】
この１例はアルカリ金属カチオンを血漿、プラズマ、または全血（例３参照）から除くことである。この例では、抽出された電解質の希釈が二次試料中で起こらない事を確認しなくてはならない。連続流動ユニットは、抽出後に残存しているマトリックス残基故に交換しなくてはならない、または精製しなくてはならない。
３．一次試料から分析物の除去  電気泳動的により易動性のある成分の大部分の含有量のみならず電気泳動性のより易動性の良くない成分が存在する場合
【００７３】
実際には頻繁であるこの場合が電気泳動による分離の監視を要求し、その場合には
１．分析物を含む体積要素を同定しなくてはならない
２．その幾何学的広がりを求めねばならない
３．二次試料の体積要素を制御した流体の操作によってマトリックスの体積要素から除去しなくてはならない（放出）。
例４はワインからの有機酸の分離を示している。
【００７４】
４．少量存在する分析物の濃縮
分析物の動電易動性が過剰の成分の動電易動性とは数パーセントだけ異なっているならば、本発明の分析ユニットは類似の電気泳動易動性を有する物質のマトリックス中に痕跡として存在する分析物の濃縮を容認している。等速電気泳動法は溶解したイオン成分を分離することを可能としている。クロマトグラフィック方法とは対照的に、固定した不均一相を有する一次試料の成分間の分子の相互作用が重要な役割を果たしてない。同様に、不動態化した緩衝液または孔を形成するゲルの様な均一な固定した相は使用されない。加えて、分析物の一連の分離では、溶媒による増加する希釈化はない。対照的に、分析物を均一ゾーンで濃縮することは可能である。
【００７５】
痕跡状の分析物の分離および濃縮化に加えて、痕跡状の分析物を含む極めて少量の体積要素が単純な方法で検出できることを保証しなくてはならなかった。このために、好ましくは、一次試料に追加してスペーサー（spacer）と呼ばれているものを使用する。スペーサーは分析物と類似の電気泳動易動性を持っており、しかもそれと一緒に検出、分離する。スペーサーは二次試料を有する完全な分析過程に効果を有さず、またはごく僅かの効果を及ぼすに過ぎない。例４ｂ）と４ｃ）ではそれぞれの場合に、アスパラギン酸塩を内部標準として、グルコン酸塩と琥珀酸塩間のスペーサーとして試料に添加した。
【００７６】
好ましくは、本発明の分析ユニットを一連の試料供給が引き続いて間に合って試薬または連続流動ユニットを交換することなく実行できる様な方法で使用する。そのシリーズの完了後に、試薬と連続流動ユニットを簡単な方法で交換できる。本発明の大きな長所は試料作成の分析上の実行が長期間にわたって保守のための出費が必要なく、繰り返し使用できることであり、分析のための使用が場所と時点を広範囲にわたって選択できることである。好ましい態様では、本発明による分析ユニットはソフトウエア監視付きの完璧なシステムの長所：試料作製の標準化、分離の繰り返し可能性、品質管理、固有のエラー検出、低い機器コスト、易動性、小型、低い操作経費、試料操作の様な小型化の長所とを結合している。
【００７７】
加えて、簡単な方法で種々の検出器を分画化した試料材料と直接接触させること、簡単な方法で試料作成のためにしかも小型の分析システムとして使用することが可能である。
これ以上の説明が無くても、当業者は上記の記載を最も広い意味で使用することができると考えられる。好ましい態様と例は従って、単に記載したに過ぎないと解釈すべきであって、いかなる方法でも限定をするための開示ではない。
これ以前およびこれ以降の全ての出願書、特許、公表、特に対応出願の完全な開示、ＤＥ199 27 533.5、ＤＥ 199 27 534.3、ＤＥ 199 27 535.1（1999年6月16日出願）、ＰＣＴ／ＥＰ／00/05204、ＰＣＴ／ＥＰ／00/05205、ＰＣＴ／ＥＰ／00/05206（2000年6月6日出願）はこの出願書の中に参考文献として引用されている。
【００７８】
例
第１例  酸性のタンパク質の場合のマトリックス消耗
一次試料はＰＩ＝５ないしＰＩ＝６の範囲内に等イオン点を有する酸性タンパク質を含む。ＰＩ＝９ないしＰＩ＝１０の範囲に等イオン点を持つ他のマトリックス成分、ただし、特に塩基性の他のタンパク質をこのタンパク質分画から除外する。
最終緩衝液の電力電極をカソードに接続する。始動緩衝液のｐＨはｐＨ＝５．５の範囲にある。これらの条件では、酸性タンパク質が無視可能な正味の電荷を持っており、電場内では移動せず、しかし等速電気泳動の間には試料使用セグメント内に残存する。塩基性のタンパク質は対照的に正の過剰電荷を持っており、カソードに向かって移動する。目的によって変動するが、マトリックス消耗酸性タンパク質のみが二次試料として試料使用セグメントから離れることができるか、または更に、塩基性の蛋白質は分離チャンネルセグメントから離れることができる。塩基性タンパク質の単離は長い分離時間を要する。
電解液システム
始動緩衝液：２０ｍＭ酢酸ナトリウム＋酢酸＋ＭＨＥＣ（電気浸透流動を抑制するためのメチルヒドロキシエチルセルロース）ｐＨ５．５
最終緩衝液：１０ｍＭ酢酸
【００７９】
第２例  塩基性タンパク質の場合のマトリックス消耗
試料組成は例１に一致している。
最終緩衝液の電力電極をアノードとして接続する。始動緩衝液のｐＨはｐＨ＝９からｐＨ＝１０の範囲にある。その結果９から１０の等イオン点を有するタンパク質は電気泳動の場では移動しない。
緩衝液：
始動緩衝液：２０ｍＭ  ＨＣｌまたは酢酸、ＭＨＥＣ、ｐＨ＝９．５
最終緩衝液：２０ｍＭ  ビス−トリスプロパン，ｐＨ＝１０．５
その等イオン点によってタンパク質からの電気泳動的にマトリックス分離に適している他の緩衝液システムを以下に表示する。始動緩衝液の電力電極をそれぞれの場合にアノードとして接続する。
【００８０】
ｐＨ６−７
始動緩衝液：２０ｍＭ  ＨＣｌ＋ヒスチジン＋ＭＨＥＣ
最終緩衝液：１０ｍＭ  モルフォリノメタンスルホン酸、ＭＥＳ＋ヒスチジン
ｐＨ７−８
始動緩衝液：２０ｍＭ  ＨＣｌ＋イミダゾール＋ＭＨＥＣ
最終緩衝液：１０ｍＭ  ４−モルフォリンプロパンスルホン酸、イミダゾール
ｐＨ８−９
始動緩衝液：２０ｍＭ  ＨＣｌ＋トリスヒドロキシメチルアミノメタン  ＴＲＩＳ＋ＭＨＥＣ
最終緩衝液：１０ｍＭ  Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチル−３−アミノプロパンスルホン酸、ＴＡＰＳ＋ＴＲＩＳ
【００８１】
第３例  血清からのカチオン除去
一次試料、血清を水で１０倍に希釈し、０．４５μｍ膜で濾過する。
始動緩衝液：１５ｍＭ  酢酸セシウム＋酒石酸＋７５ｍＭ  １８−クラウン−６−エーテル＋１０％ポリエチレングリコール（300）＋０．１％ポリエチレングリコール（5 000 000) ｐＨ＝５．０
最終緩衝液：１０ｍＭ  酢酸亜鉛＋酢酸  ｐＨ＝５．８
電流：１，２：１５ｍＡ
この分析結果を図７に示す（Ｘ軸上に時間を秒でプロットした）。
１＝アンモニウム
２＝ナトリウム
３＝マグネシウム
４＝カルシウム
５＝カリウム
Ｒ＝抵抗
ＬＥ＝始動緩衝液
ＴＥ＝最終緩衝液
【００８２】
第４例  ワインの分析
分離条件
ＬＥ＝１０ｍｍｏｌ／ｌ  ＨＣｌ＋β−アラニン＋０．１％  メチルヒドロキシエチル  セルロース，ｐＨ＝２．９
ＴＥ１：５ｍｍｏｌ／ｌ  カプロン酸＋ヒスチジン、ｐＨ＝６．０
ＴＥ２：５ｍｍｏｌ／ｌ  グルタミン酸＋ヒスチジン、ｐＨ＝５．０
図８ないし１０は以下の試料の分離を示す。 Ｘ軸上に時間を秒で、Ｙ軸上に抵抗Ｒをプロットした。例４ｂ）とｃ）に添加したアスパラギン酸塩が内部標準として、グルコン酸塩（９）と琥珀酸塩（１１）の間のスペーサーとして働いている。
【００８３】
ａ）
図８
０．２ｍｍｏｌ／ｌ  硫酸塩  亜硫酸塩  燐酸塩  マロン酸塩  酒石酸塩  クエン酸塩  マロン酸塩  乳酸塩  グルコン酸塩  アスパラギン酸塩  琥珀酸塩  酢酸塩  アスコルビン酸塩  ソルビン酸塩
電流１：１０μＡ
電流２：１０μＡ
ｂ）
図９
２０倍希釈白ワイン＋０．２５ｍｍｏｌ／ｌアスパルギン酸塩
電流１：２０μＡ
電流２：１０μＡ
【００８４】
ｃ）
図１０
２０倍希釈赤ワイン＋０．２５ｍｍｏｌ／ｌアスパルギン酸塩
電流１：２０μＡ
電流２：１０μＡ
図８ないし１０中の数字は以下の成分を示す。
１＝硫酸塩
２＝亜硫酸塩
３＝燐酸塩
４＝マロン酸塩
５＝酒石酸塩
６＝クエン酸塩
７＝マロン酸塩
８＝乳酸塩
９＝グルコン酸塩
１０＝内部標準としてのアスパラギン酸塩
１１＝琥珀酸塩
１２＝アスコルビン酸塩
１３＝酢酸塩
１４＝ソルビン酸塩
ｉ  ＝不純物
【図面の簡単な説明】
【図１】試料送り用の本発明による装置のためのチャンネルシステムの可能な配置を示す。
【図２】小型の分析ユニットの充填時の可能な方法を示す。
【図３】試料送り用の本発明による装置と試料除去のための種々の可能性を有する連続流動ユニットのチャンネルシステムを概観的に示す。
【図４】本発明による放出装置を使用する物質の放出を例示している。
【図５】小型の平面状の流体システムの定義領域の中にまたはそこから光学電力のインプットまたはアウトプットのための適当な装置を示す。
【図６】連続流動ユニットに流体および電気的接続を概観的に示す。
【図７】例３の分析結果を示す。
【図８】例４の中のａ）に記載した分析結果である。
【図９】例４の中のｂ）に記載した分析結果である。
【図１０】例４の中のｃ）に記載した分析結果である。
【図１】
0004387624.tif 000003
【図２】
0004387624.tif 000004
【図３】
0004387624.tif 000005
【図４】
0004387624.tif 000006
【図５】
0004387624.tif 000007
【図６】
0004387624.tif 000008
【図７】
0004387624.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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