JP2003504637A - 高密度電気泳動デバイスおよび方法 - Google Patents

高密度電気泳動デバイスおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 １つの局面においては、本発明は、分析物の電気泳動分析のための装置を提供する。１つの局面においては、この装置は、（１）中心レザバ領域、（２）中心レザバ領域と流体連絡し、かつ中心レザバ領域から実質的に半径方向に拡がっている複数の電気泳動チャネルであって、このチャネルはお互いに同一平面上にあり、そして各チャネルは、（ｉ）レザバ領域に連結される近位端、および（ｉｉ）遠位端を有する、チャネル、ならびに好ましくは、（３）チャネルの遠位端と流体連絡している通路によって連結される、各チャネルに対して、少なくとも１つ、好ましくは３つのチャンバを規定する、円盤形基材を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、目的の分析物の電気泳動分析に関する。より詳細には、本発明は、
分析物の電気泳動分離および／または分析を行うための小スケールデバイス、な
らびにこのようなデバイスを使用する化学的方法および生化学的方法に関する。
【０００２】 （参考文献） Ｂｅｒｇｏｔら、ＰＣＴ公開番号ＷＯ９１／０７５０７。 Ｅｃｋｓｔｅｉｎ，Ｆ．，Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ ａｎｄ Ａｎａ
ｌｏｇｓ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ，８章および９章，ＩＲ
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ｔｉｃｅ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｌｏｎｄｏｎ，ＵＫ（１
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Ｐｒｏｂｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｅｕｇｅｎｅ，ＯＲ（１９９２）。 Ｈｏｂｂｓ，Ｊｒ．ら、米国特許第５，１５１，５０７号 。 Ｈｕａｎｇ，Ｘ．Ｃ．ら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６４：９６７（１９９２）。 Ｊａｃｋｓｏｎ，Ｐ．，ＰＣＴ公開番号ＷＯ９１／０５２５６。 ＫｅｌｌｅｒおよびＭａｎａｋ、ＤＮＡ Ｐｒｏｂｅｓ、第２版、Ｓｔｏｃｋｔ
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−Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ（１９８８）。 Ｗｈｉｔｅｌｅｙら、米国特許第４，８８３，７５０号。
【０００３】 （背景） ポリヌクレオチドおよび他の生体分子の構造分析は、現代の分子生物学におい
てますます重要な役割を果たしている。ポリヌクレオチド増幅技術（例えば、Ｐ
ＣＲ）の出現、およびヒトゲノムの配列決定に関するプロジェクトによって、こ
の領域における関心のレベルが高くなっている。特に、多数のサンプルを可能な
限り迅速に処理することの必要性は、増加した分解能、処理能力、および自動化
を有する分析システムの必要性につながる。
【０００４】 費用およびサンプル操作の量を減少させるために、可能な限り小さい領域にお
いて、多数のサンプルの効率的なラージスケールでの分析を可能にするデバイス
が所望される。同時に、このデバイスは、目的の分析物の再現可能な高感度な検
出を提供するべきである。好ましくは、このデバイスは種々の異なるサンプル型
に適合性であり、そして異なるサンプルセットを用いる再利用に受入可能である
。
【０００５】 （要旨） １つの局面においては、本発明は、分析物の電気泳動分離のための装置を提供
する。好ましい実施形態においては、この装置は、以下を規定する平面基材を備
える：（１）中心レザバ領域、（２）この中心レザバ領域と流体連絡しており、
かつこの中心レザバ領域から実質的に半径方向に拡がっている、複数の電気泳動
チャネルであって、このチャネルは、お互いに同一平面上にあり、そして各チャ
ネルは、（ｉ）レザバ領域に連結している近位端、および（ｉｉ）遠位端を有す
る、チャネル。各チャネルの遠位端において、基材は、チャネルの遠位端と流体
連絡で連結される少なくとも１つのチャンバをさらに規定する。例えば、各チャ
ネルは、サンプルチャンバ、サンプル受入チャンバ、および流動緩衝液チャンバ
に連結され得る。あるいは、各チャネルは、２つの遠位チャンバに連結され得る
。１つ以上のチャンバの各々は、好ましくは、通路によってチャネルの遠位端に
連結され、この通路は、最初に中心レザバ領域から離れる方向で各チャンバから
通じている。このことによって、チャネルに対して垂直である中心軸の周りでの
基材の遠心が、液体を中心レザバ領域からチャネルおよびチャンバへ分散させる
に有効であり、その結果、このような液体が中心レザバ領域内に存在する場合に
、チャンバ、チャネル、および通路内の任意の気泡が、回転軸に向かって押し出
される。
【０００６】 この装置は、好ましくは、チャンバと中心レザバとの間に電圧をかけるための
電極を備える。この装置はまた、チャネル内に存在し得る選択された成分を検出
するための検出器を備え得る。１つの実施形態においては、この検出器および基
材は、検出器および／または基材がお互いに関して回転可能であるように配置さ
れ、回転検出を可能にする。例えば、１つのアプローチにおいては、軸からの選
択された距離において、または各チャネルの選択された長さに沿って、各々のチ
ャネルから放出されるシグナルを検出ために、検出器は中心レザバ領域内の中心
軸の周りで回転可能であり得る。代替の実施形態においては、チャネル内に存在
し得る１つ以上の成分を検出するために、基材は、チャネルが検出器の付近を連
続的に通過するように、中心軸の周りで回転可能であり得る。好ましい実施形態
においては、検出器は、蛍光シグナルまたは化学発光シグナルを検出するように
適応されている。
【０００７】 １つの実施形態において、この装置は、環状セプタムを備え得、この環状セプ
タムは、チャンバを覆い、そしてチャンバを部分的に規定し得、そして液体のチ
ャンバへの送達のために、針のチャンバへのアクセスを可能にする。
【０００８】 別の実施形態において、１つ以上のチャネルは、電気泳動媒体（例えば、共有
結合により架橋された媒体、非共有結合により架橋された媒体、または流動性媒
体）を含み得る。
【０００９】 別の局面において、本発明は、実質的に気泡の無い複数の電気泳動路を提供す
るための方法を提供する。この方法は、上記のような装置を提供する工程であっ
て、それによりレザバ領域が液体を含むか、またはレザバ領域が液体を含むか、
または液体供給源と液体連絡する、工程、およびチャネルに対して垂直な中心軸
の周りに基材を遠心する工程であって、それにより液体が中心レザバ領域からチ
ャネルおよびチャンバへ分散する、工程を包含し得、その結果、チャンバ、チャ
ネル、および／または通路中のあらゆる気泡は、回転軸に向かって進められ、レ
ザバとチャンバとの間に複数の泡のない電気泳動路を生じる。
【００１０】 代替の実施形態において、この方法は、上記のような装置を提供する工程であ
って、その結果レザバ領域、および必要に応じてチャネル、通路、および／また
はチャンバは、液体を含む、工程、ならびに、チャネルに対して垂直な中心軸の
周りに基材を遠心する工程であって、その結果液体が中心レザバ領域からチャネ
ルおよびチャンバ中に分散される、工程を包含し、その結果、チャンバ、チャネ
ル、および／または通路中の気泡は、回転軸に向って進められ、レザバとチャン
バとの間に泡の無い複数の電気泳動路を生じる。
【００１１】 上記で議論される装置および方法はまた、サンプル分析のために使用され得る
。１つの局面において、本発明は、複数のサンプルを分析するための方法を包含
する。この方法は、好ましくは上記のような装置を提供する工程を包含し、その
結果中心レザバ領域、チャネル、およびチャンバは、このようなサンプルの電気
泳動に適切な液体媒体を含む。サンプルは、１つ以上のサンプルチャンバに提供
され、そして電場は、少なくとも１つのチャネルを通って中心レザバ領域に向う
サンプル（単数または複数）の移動を引き起こすのに効果的な条件下でかけられ
る。チャネル（単数または複数）は、電気泳動前、電気泳動中、および／または
電気泳動後に呼び掛けられ（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅｄ）て、チャネル（単数ま
たは複数）中の１つ以上のサンプル成分を検出し得る。
【００１２】 本発明は、種々のサンプル、特にタンパク質、核酸、多糖、小分子などのいず
れかの分離および／または分析に適用され得る。また、検出されるべきサンプル
成分は、検出を補助するために、検出可能な標識（例えば、蛍光標識または化学
発光標識）で標識され得る。本発明はまた、広範な種々のサンプル調製方法（例
えは、ポリメラーゼ連鎖反応、オリゴヌクレオチドライゲーションアッセイ、制
限フラグメント分析、ポリマー配列決定、スクリーニングアッセイなど）と組合
せても有用である。
【００１３】 本発明のこれらおよび他の特徴および局面は、以下の説明および添付の図面を
考慮してさらに理解される。
【００１４】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 本発明は、電気泳動を使用して複数のサンプルを迅速かつ簡便に分析するため
に有用なデバイス、装置および方法に関する。１つの局面において、本発明は、
電気泳動路を有する放射状チャネルアレイを提供し、この電気泳動路は、適切な
液体を充填される場合、実質的に泡が無い。従って本発明は、高スループット電
気泳動適用において改善された信頼性を提供する。
【００１５】 本明細書中で使用される場合、用語「チャネル」および「マイクロチャネル」
は、交換可能である。
【００１６】 Ｉ．装置 図１〜７を参照すると、これらは、本発明の好ましい実施形態に従う放射状チ
ャネルアレイの種々のと特徴を例示する。図１を参照すると、基材２０は、複数
のマイクロチャネル２２を規定し、これらは中心レザバ領域２４から広がってい
る。各マイクロチャネルは、近位端２２ａおよび遠位端２２ｂを含む。これらの
チャネルは、アレイの中心において、中心点または軸２４ａ（図２）において交
差する線を規定する。中心レザバ領域２４は、電気泳動緩衝液のための保持領域
を提供し、この領域は、近位端と流体連絡している。中心レザバはまた、電気泳
動媒体または洗浄流体をチャネル内に導入するために使用され得る。
【００１７】 図３に示される実施形態において、各マイクロチャネル２２は、３つのチャン
バ２６ａ、２６ｂおよび２６ｃを有するその遠位端において終結し、これらのチ
ャンバは、接続通路２８ａ、２８ｂおよび２８ｃにより遠位端に連結される。各
チャンバは、チャンバの半径方向遠隔の領域へと接続する通路により付随するマ
イクロチャネルに連結される。換言すると、各通路は、各チャンバから、最初は
中心レザバ領域から離れる方向に延びて、泡の電気泳動の通路からの遠心除去を
容易にする。チャンバ２６ａ、２６ｂおよび２６ｃの各々からの通路は、好まし
くは連結されて注入Ｔ接合部３０を形成し、ここで通路２８ａおよび２８ｃは、
それぞれ接合部３０において遠位マイクロチャネル端２２ｂに対して直角を形成
する。これらのチャンバは、サンプルチャンバ、流動緩衝液チャンバ、およびサ
ンプル受入チャンバ（それぞれ、以下でさらに議論される）のような種々の目的
のために使用され得る。例えば、チャンバ２６ａおよび２６ｃは、サンプルチャ
ンバおよびサンプル受入チャンバとして使用され、これら２つのチャンバ間の電
場を使用して、中心レザバ領域に向うその後の電気泳動のために、選択されたサ
ンプル容積を接合点３０に引き出し得る。これらのチャンバはまた、種々の操作
のためにデバイスにおける電位および電流を制御するための、独立して制御可能
な電極を備え得る（例えば、図４Ａおよび４Ｂに示される電極３２ａ、３２ｂ、
および３２ｃ、ならびに図４Ｃに示される中心電極３２ｄ）。
【００１８】 好ましくは、各遠位端２２ｂに付随する３つのチャンバ２６ａ、２６ｂおよび
２６ｃは、基材の中心からの異なる半径方向の距離に配置され、マイクロチャネ
ルおよびチャンバの増加した充填密度を可能にする。従って、図３において、チ
ャンバ２６ａが基材中心に最も近く、次いでチャンバ２６ｃ、次いで２６ｂが近
いことが示され得るが、他の配置もまた使用され得る。
【００１９】 図４Ａおよび４Ｂは、基材２０の部分的断面図および部分的鳥瞰図をそれぞれ
示し、この基材は、チャンバ２６ａ、２６ｂおよび２６ｃ、ならびに電気伝導性
の導線（電極）３２ａ、３２ｂおよび３２ｃを備え、これらの導線（電極）は、
基材の表面に沿って配置され、そして示されるように各チャンバ内に延び得る。
基材のもう一方の側に位置する任意の同心環接点３４ａ、３４ｂ、および３４ｃ
もまた示され、これらは、それぞれ示されるような結線３３ａ、３３ｂ、および
３３ｃを介して、導線３２ａ、３２ｂ、および３２ｃに電気的に連結され得る。
同心環接点は、平行なチャネルにおいて電気泳動分離を行うために含まれ得る。
さらに以下で図５〜７を参照して議論されるように、このチャンバは、環状カバ
ーまたはセプタム５０で覆われ得る。
【００２０】 図４Ｃは、基材の中心領域の部分的断面図を示し、この領域は、カバー層４０
、中心レザバ領域２４、およびネジきり（ｔｈｒｅａｄｅｄ）ファスナー３８を
含み、このファスナーにより、基材を中心軸２４ａの周りに回転するために、基
材がモーターシャフト３９に接続され得る。モーターシャフトは、好ましくは電
気的にアースされて、第４の電極に相当するもの（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）３２
ｄを提供する。この第４の電極は、電極３２ａ、３２ｂ、および３２ｃと組み合
わせて使用され得、これにより荷電した種のチャンバー間またはチャネル内およ
びチャネルを通って方向付けられる移動が可能になる。各電極は、適切な時点に
おけるチャンバーおよびチャネル中の材料の移動を制御するために、独立して制
御可能な電源に接続され得る。
【００２１】 図４Ａ〜４Ｃは、特定の電極構成を示すが、種々の他の構成のうち任意のもの
も使用され得ることが理解される。例えば、これらの電極は、チャンバの上から
、例えば、チャネル、通路、チャンバおよび中心レザバが規定される基材を覆っ
て結合されるカバー層の一部として、提供され得る。同様に、中心レザバにおけ
る電極は、図４Ｃの３２ｄに示されるような底部を通してではなく、中心レザバ
上に配置され得る。
【００２２】 図５〜７は、例示的な基材アセンブリ１００を示す。この基材アセンブリは、
基材２０、チャネルカバー４０、および環状チャンバカバー５０を含む。チャネ
ルカバー４０を使用して、アレイを液体媒体で充填する前に、チャネルアレイを
覆い得る。カバー４０は、チャネルへの分散のために、液体をアレイの中心レザ
バ中に導入するための入口４２をさらに備え得る。環状チャンバカバー５０は、
液体で充填される間またはその後にチャンバーを覆うために提供される。
【００２３】 チャネルアレイの種々の形状（ｆｅａｔｕｒｅ）は、本発明の用途に適合性の
任意の寸法および構成を有し得る。より小さい寸法は、マイクロチャネルの密度
を最大にするために一般的に好ましく、これは高いサンプルスループットを容易
にする。例えば、マイクロチャネルは、広い範囲の幅および深さを有する任意の
種々の断面形状（例えば、四角形、長方形、半円、円形、凹状、またはＶ字形）
を有し得る。詳細には、基材は、マイクロチャネルとして基材の平面上に配置さ
れる別々の毛細管を含み得る。簡単には、チャネルは、通常約２５０μｍ〜１μ
ｍ、典型的には１００μｍ〜１μｍ、そして好ましくは５０μｍ以下の深さおよ
び幅を有する、長方形、四角形、または凹状の断面を有する。同様の考察がチャ
ンバをチャネルの遠位端に連結する通路の断面に適用される。
【００２４】 チャネルの長さは、サンプル成分の分離の所望の程度を可能にするように選択
され、より短い長さは減少した分離という犠牲を払ってより短い電気泳動時間を
生じ、そしてより長い長さは、より長い電気泳動時間という犠牲を払ってより長
い分離経路およびより良好な分離を生じる。例えば、１ｃｍ〜５０ｃｍ長のチャ
ネルは、多くの分離に適切であるが、より長い長さおよびより短い長さも使用さ
れ得る。
【００２５】 マイクロチャネルの遠位端のチャンバは、円形、楕円形、四角形などのような
任意の形状を有し得、そして典型的には円形である。各マイクロチャネルに連結
されるチャンバのサイズおよび形状は、同一であるかまたは異なり得る。例えば
、サンプルチャンバは、十分なサンプル容積（典型的には１０μＬ以下）を受容
するのに十分大きくあるべきである。より一般的には、全てのチャンバが、電気
泳動の間の緩衝液の消耗を避けるために、十分な量の緩衝液を含有するのに十分
大きいことが好ましい。
【００２６】 電流を発生するための電極は、任意の適切な伝導性材料から作製され得、そし
て典型的には１種以上の金属または合金から作製される。例示的な電極材料とし
ては、銅、銀、白金、パラジウム、炭素、ニクロム、および金が挙げられる。電
極材料は、公知の方法により、簡単には蒸着法、シルクスクリーンインプリント
、または他のパターニング技術により形成され得る。電極材料は、サンプルおよ
び試薬との電気化学的反応を防ぐために適切なコーティング材料でコーティング
され得る。例えば、電極は、低分子量カットオフを有する浸透層でコーティング
され得、この低分子量カットオフは、小さなイオンは通過させるが、試薬または
分析物分子は、通過させない（例えば、ＰＣＴ公開ＷＯ９５／１２８０８および
ＷＯ９６／０１８３６に記載されるように）。
【００２７】 チャンバからチャネルへと通じる通路は、好ましくは、迅速な電気泳動を容易
にするために、最小の長さである。しかし、最小の長さより長いことは、チャン
バからチャネル内への液体の漏出を回避することを補助するために、有用であり
得る。
【００２８】 チャネルアレイを規定する基材は、好ましくは、その中心軸の周囲で等しい重
量であり、これによって安定な遠心を可能にする。代表的に、この基材は、実質
的に円形の周囲を有するディスクの形状で、提供される。
【００２９】 この基材は、本発明の目的に適した任意の材料、または複数の材料の組み合わ
せから、形成され得る。使用され得る材料としては、種々の可塑性ポリマーおよ
びコポリマーが挙げられ、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド
、およびポリカーボネートである。ガラスおよびシリコンのような無機材料もま
た、有用である。シリコンは、微細加工技術とのその適合性、およびその高い熱
伝導率（これは、必要である場合に、このデバイスの迅速な加熱および冷却を容
易にする）の観点から、有利である。
【００３０】 チャネルアレイは、当該分野において利用可能な任意の適切な方法論によって
、形成され得る。可塑性材料については、射出成形が、一般に、所望の配置を有
するチャネルなどを形成するために適切である。シリコンについては、例えばＭ
ａｄｏｕ（１９９７）およびＳｚｅ（１９８８）に記載されるように、半導体産
業からの標準的なエッチング技術が使用され得る。エッチング技術は、特に小さ
な寸法を有するチャネルアレイのために、好ましくあり得る。
【００３１】 基材は、代表的に、２つ以上の積層された層を備える。例えば、チャネルアレ
イは、エッチングまたは射出成型することによって基材の表面に形成され得、そ
の後、このチャネルアレイは、少なくともこれらのチャネル、通路、チャンバ、
および必要に応じて中心レザバを覆う材料の層を上に置くことによって、密封さ
れ、このアレイからの液体の蒸発を防止する（図５〜７を参照のこと）。
【００３２】 一般に、基材層は、多数の様式で、密封可能に結合され得る。従来、適切な結
合物質（例えば、にかわまたはエポキシ系樹脂）が、一緒に結合される対向する
表面の、一方または両方に塗布される。結合物質は、いずれかの表面の全体に塗
布され得、その結果、結合物質は、（硬化後に）チャンバおよび／またはチャネ
ルと接触する。この場合には、結合物質は、サンプルおよびアッセイにおいて使
用されるあらゆる検出試薬と適合性であるように、選択される。あるいは、結合
物質は、チャネルアレイの周囲に塗布され得、その結果、サンプルとの接触が最
小となるか、または全体的に回避される。結合物質はまた、接着性バッキングテ
ープまたは膜の一部として提供され得、これが次いで、対向する表面と接触する
。なお別のアプローチにおいては、密封可能な結合が、２つの基材層の間に配置
される接着性ガスケット層を使用して、達成される。これらのアプローチのいず
れにおいても、結合は、任意の適切な方法（例えば、圧力シーリング、超音波溶
接、および熱硬化が挙げられる）によって達成され得る。
【００３３】 本発明の基材および装置は、チャンバおよびチャネルの迅速な加熱および冷却
を可能にして、サンプル調製（例えば、ＰＣＲのため）および／またはサンプル
分離を容易にするよう適合され得る。１つの実施形態において、このデバイスは
、外部温度制御装置を使用して、加熱または冷却される。この温度制御装置は、
このデバイスの１つ以上の表面を加熱／冷却するよう適合されるか、または検出
チャンバ自体を選択的に加熱するよう適合され得る。この実施形態を用いて加熱
または冷却を容易にするために、基材の材料は、好ましくは、高い熱伝導率を有
する材料（例えば、銅、アルミニウム、またはシリコン）から形成される。ある
いは、チャンバおよび／またはチャネルと接触する基材層は、中程度かまたは低
い熱伝導率を有する材料から形成され得、その結果、この基材における他の層の
熱伝導率にかかわらず、熱伝導性層を加熱または冷却することによって、全てま
たは選択されたチャンバおよび／またはチャネルの温度が、好都合に制御され得
る。１つの好ましい実施形態において、この基材の表面の１つを横切って、外側
層が、接着性銅バッキングテープとして提供される。
【００３４】 代替の実施形態において、検出チャンバの温度を調節するための手段が、この
デバイス自体の基材に提供される。例えば、この基材は、サンプルチャンバに近
接する領域に接触する抵抗性トレースを備え得、これによって、このトレースを
通る電流の通過は、このチャンバを加熱または冷却するために効果的である。こ
のアプローチは、シリコンに基づく基材に対して特に適切であり、そして優れた
温度制御を提供し得る。
【００３５】 光学的検出のために、チャネルアレイを規定する材料は、好ましくは、光学的
に透明であるか、または透明な領域もしくは窓を、少なくとも備える。これらの
領域または窓は、各チャネルの一部または全てを見ることを可能にし、そして必
要に応じて、このチャネルアレイのチャンバ、通路、および／もしくは他の要素
を見ることを、可能にする。この目的で、例えば、シリカに基づくガラス、石英
、ポリカーボネート、または光学的に透明なプラスチック層が、使用され得る。
特定の透明材料の選択は、部分的には、その材料の光学的特性および検出される
シグナルの分光学的特性に依存する。例えば、蛍光に基づくアッセイにおいては
、材料は、測定される波長において、低い蛍光発光を有するべきである。窓の材
料もまた、目的のシグナル波長に対して最小の光吸収を示すべきである。
【００３６】 他の層または材料もまた、含まれ得る。例えば、サンプルチャンバは、高い熱
伝導率を有する材料（例えば、シリコンまたは熱伝導性金属）でライニングされ
て、サンプルの迅速な加熱および冷却を可能にし得る。サンプルと接触するシリ
コン表面は、好ましくは、酸化層または他の適切な被覆で被覆されて、この表面
をより不活性にする。同様に、熱伝導性金属が基材において使用される場合には
、この金属は、不活性材料（例えば、可塑性ポリマー）で被覆されて、この金属
の腐食を防止し得、そしてこの金属表面をサンプルとの接触から離し得る。
【００３７】 サンプルの電気泳動のためには、チャネルアレイは、好ましくは、中心レザバ
領域を介して、電気泳動媒体で満たされる。この目的で、中心レザバ領域および
チャネルは、液体をアレイ内に移送するための入口を備えるカバーを使用して収
容され得、そして遠位チャンバは、環状カバー（例えば、図５におけるカバー５
０）で被覆され得る。
【００３８】 １つの実施形態において、環状カバーは、空気に対して多孔質であるが、水性
液体に対しては比較的非透過性である。従って、図５を参照して、入口４２を通
して（例えば、圧力または遠心力によって）導入される液体は、放射状チャネル
を通って遠位チャンバ内へと流れ、その結果、交換された空気が、環状カバーを
通って逃れる。一旦、このチャンバが満たされると、多孔質カバーは、液体がチ
ャンバから漏出することを防止するに十分な背圧を提供する。次いで、この多孔
質環状カバーは、これらのチャンバを密封するために、環状セプタムと交換され
得るが、カニューレまたは針によって、これらのチャネルに流体を導入すること
を可能にし得る。代替のアプローチにおいては、多孔質であってもそうでなくて
もよい環状カバーが、充填の間、基材の外側円形領域と近く（密封はされない）
接触して配置され、その結果、過剰の液体が、環状表面と外側基材表面との間の
狭い空隙を通って逃れる。充填が完了した後に、この環状リングは、対向する基
材表面にきつく押し付けられて、チャンバを密封し得、その結果、この環状リン
グと基材表面との間の過剰の液体が、搾り出される。充填は、減圧雰囲気中に基
材アセンブリを配置して、チャネルおよびチャンバを占めるあらゆる空気からの
抵抗を減少させることを補助することによって、さらに促進され得る。
【００３９】 本発明の１つの局面によれば、液体でのチャネルの充填は、このアレイを、こ
のアレイ平面に対して垂直な中心軸の周囲でスピンさせて、遠心力によって流体
をこのアレイの周囲に向けて駆動することによって、容易にされ得る。さらに、
チャンバ内のあらゆる気泡が、これらのチャンバをチャネルに連結する通路から
離れて、このアレイの中心に向けて駆動される。この点に関して、図８は、ちょ
うど記載したようにこのアセンブリを遠心するために、遠心デバイス２００内に
設置された基材アセンブリ１００を示す。基材アセンブリ１００は、実質的に全
ての気泡をチャネルおよび通路から除去するに十分な速度および時間でスピンさ
れて、中心レザバとチャンバ電極との間に連続的な電気的通路および液体通路を
提供する。
【００４０】 チャネル内の電気泳動媒体は、本発明の目的で使用者により適切であるとみな
された、任意の媒体であり得る。通常は、この媒体は、水性媒体であるが、非水
性媒体もまた、考慮される。さらに、この媒体は、サンプル成分の移動速度を遅
くするかまたは他の様式で変更する薬剤を含み得る。このような薬剤の例として
は、水溶性ポリマー（例えば、アガロース、ポリアクリルアミド、ポリメタクリ
ルアミド、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレングリコール
、ガラクトマンナン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロイルアミノエトキシ
エタノール、ポリエチレンイミン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、お
よびポリビニルオキサゾリドン）、ならびにまた、フッ素含有ポリマーが挙げら
れる（例えば、Ｒａｍａｋｒｉｓｈｎａら、米国特許第５，５５２，０２８号お
よび同第５，５６７，２９２号；Ｇｒｏｓｓｍａｎ、米国特許第５，３７４，５
２７号；Ｍｅｎｃｈｅｎら、米国特許第５，４６８，３６５号；ならびにＧｒｏ
ｓｓｍａｎら（１９９２）を参照のこと）。上記材料を使用して、濃度が十分に
高い場合には、絡み合ったマトリックスを形成し得るが、より薄い（絡まってい
ない）濃度もまた、使用され得る。共有結合により架橋した媒体（例えば、ビス
−アクリルアミドで架橋したポリアクリルアミド）もまた使用され得、この場合
には、負荷は代表的に、この媒体が（例えば、ＵＶ照射または開始剤（例えば、
テトラメチレンジアミンおよび過硫酸アンモニウム）の添加によって）架橋され
る前に達成される。
【００４１】 所望であれば、チャネルアレイの全てまたは一部の内側表面を、任意の適切な
被覆材料で被覆して、サンプル吸着を減少させ得る。電気泳動は、通常、水性分
離媒体中で実施されるので、サンプルの吸着は、通常、分離キャビティの内側表
面を、潜在的に吸着性である表面領域をマスクする親水性被覆で覆うことによっ
て、減少され得る。吸着性の表面を被覆するための例示的な試薬としては、ポリ
アクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエーテル
、酢酸セルロース、ポリアルキレンオキシド、ポリ（ビニルピロリドン）、およ
び当該分野において公知であるような他の材料が挙げられる。好ましくは、この
ような被覆は、内部表面に共有結合されるが、吸着性の非共有結合被覆もまた、
適切であり得る。
【００４２】 サンプル吸着を減少させるための被覆試薬はまた、電気浸透流（ＥＯＦ）の程
度を制御するために使用され得る。例えば、ガラスのシリケート表面に沿ったＥ
ＯＦは、この表面を、表面のシラノール基のかなりの割合をマスクする中性の試
薬で被覆することによって、大いに減少され得る。ＥＯＦの程度は、正かまたは
負に荷電した基を含む被覆試薬を使用することによって、さらに制御され得る。
正に荷電した被覆を使用して、表面の負の電荷を無効にし、正味０の表面電荷を
提供し得、その結果、ＥＯＦ＝０となる。より高い正の電荷密度を有する被覆を
使用して、荷電した表面材料のＥＯＦの方向を逆にし得る。このことは、正に荷
電したサンプル種の正味の移動速度を遅くするために、有用であり得る。逆に、
負に荷電した被覆を使用して、表面上の負の荷電の程度を増強または増加させ、
負に荷電した種の正味の移動速度を遅くし得る。代表的な正に荷電した被覆とし
ては、例えば、ポリエチレンイミン、四級ポリエチレンイミン、およびキトサン
が挙げられる。代表的な負に荷電した被覆としては、例えば、カルボキシレート
およびスルホネート含有材料（例えば、ポリ（メチルグルタメート）および２−
アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホネートポリマー）が挙げられる。荷
電した被覆はまた、特に被覆と同じ電荷極性を有するサンプルに対して、サンプ
ル吸着を効果的に減少させ得ることが、理解される（例えば、Ｗｉｋｔｏｒｏｗ
ｉｃｚ、米国特許第５，０１５，３５０号および同第５，１８１，９９９号）。
【００４３】 存在する場合には、分離媒体中の添加剤の選択は、部分的には、サンプルおよ
び内部表面の性質、ならびに他の要因に依存する。いくつかの適用において、共
有結合表面被覆と可溶性緩衝剤との両方を使用して、サンプル吸着およびＥＯＦ
を制御することが、望ましくあり得る。
【００４４】 サンプルは、本発明の使用と適合性である液体中に溶解または抽出され得る、
任意の供給源由来であり得、そして潜在的に、１つ以上の目的の分析物を含有し
得る。例えば、サンプルは、生物学的流体（例えば、血液、血清、血漿、尿、汗
、涙液、精液、唾液、大脳脊髄液（ｃｅｒｅｂｒａｌ ｓｐｉｎａｌ ｆｌｕｉ
ｄ））、またはこれらの精製誘導体もしくは改変誘導体であり得る。サンプルは
また、例えば、植物、動物組織、細胞溶解物、細胞培養物、微生物サンプル、お
よび土壌サンプルから得られ得る。サンプルは、必要であれば試験前に精製また
は前処理されて、そうでなければ分析物検出を妨害し得る物質を、除去し得る。
代表的に、サンプル流体は、特に例えばポリペプチド、ポリヌクレオチド、およ
び塩のような極性分析物については、水溶液である。溶液は、表面活性剤または
界面活性剤を含有して、分析物の溶解度を改善し得る。非極性分析物および疎水
性分析物については、有機溶媒がより適切であり得る。
【００４５】 各チャネルについて、サンプルが、好ましくは、チャネル壁を通して（例えば
、上で議論されたような隔壁材料を介して）注入することによって、遠位チャン
バ（本明細書中でサンプルチャンバとして言及される）に充填される。チャンバ
内に予め存在する空気および／または液体は、好ましくは、チャンバ壁を通過す
るカニューレの第２の針を介してチャンバを抜け得、その結果、このチャンバは
、好ましくは、サンプルを均一に充填される。各チャネルの１つ以上の他の遠位
チャンバがまた、同じ充填技術を使用して、選択された液体媒体で充填され得る
。サンプルの充填は、所望ならば、ロボット制御サンプルディスペンサーを使用
して自動化され得る。
【００４６】 サンプルの充填が完了した後、図７に関して上で議論されるように、任意の気
泡を、電気泳動の様々な通路からチャネルアレイの中心に向かって動かすために
、基材が遠心され得る。
【００４７】 一旦充填されると、サンプルのアリコートは、好ましくは、サンプル含有チャ
ンバと選択された「シンク」（廃棄物）チャンバとの間に電場をかけることによ
って、サンプルチャンバからチャネルの遠位端まで移送される。例えば、図３を
参照すると、チャンバ２６ａ内のサンプルは、チャンバ２６ａと２６ｃとの間に
電場をかけることによって、接合部３０に動電学的に移送され得る。チャネル２
２の通路に移送されるサンプル（サンプルプラグ）の量は、接合部３０における
通路２８ａおよび２８ｃの断面積（これは、アリコートの始めのバンド幅を規定
する）、および接合部３０におけるチャネル２２の断面積に比例する。第１の電
場が止められた後、電場はチャンバ２６ｂと中心レザバ２４との間にかけられ、
それによってサンプルプラグをチャネル２２に引き込み、そして異なる動電学的
電気泳動易動度に基づいてサンプル成分の分離を開始する。任意の他の適切なサ
ンプル充填シーケンスもまた使用され得る。
【００４８】 電気泳動操作は、チャネル中で同時に（並行して）、個別に（順次に）、また
は任意のそれらの組み合わせで実施され得る。上記の図４Ａ〜４Ｃを参照すると
、電気泳動は、電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃおよび３２ｄに適切な電圧を印可す
ることにより（リング３４ａ〜３４ｃおよびコネクタ３３ａ〜３３ｃを必要とす
ることなく）、順次行われ得る。都合良くは、これは、接触カードが、図１０Ａ
〜１０Ｃに例示されるように、基材電極と整列する個々の電気的接触を有するよ
うに、基材の上面または下面に電気的接触カードを取り付けることによって達成
され得る。
【００４９】 図１０Ａ〜１０Ｃは、マイクロチャネルの遠位チャンバに個別の電圧をかける
ために使用され得る例示的な接触カード４００の側断面図および上面図を示す。
接触カード４００は、上部突出部４０２ａおよび下部突出部４０２ｂを備え、こ
の上部および下部突出部は、それらの間に、基材上の導線（例えば、導線３２ａ
、３２ｂおよび３２ｃ（図４Ｂおよび１０Ｃ））をぴったりと把持するためのキ
ャビティを規定する。このカードの上部および下部突出部は、好ましくは、可撓
性材料から作製され、その結果、この接触カードは基材２０に容易に留められ、
そして取り外され得る。接触カード４００はまた、図１０Ｃに断面図で示される
ように、導線３２ａ、３２ｂ、および３２ｃと接触するための、露出した端子４
０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃをそれぞれ有する、導線４０４ａ、４０４ｂ
、および４０４ｃを備える。
【００５０】 同時電気泳動操作は、適切な電圧を、遠位チャンバ内の電極と電気接続されて
いる１つ以上の導電性リング（例えば、図４Ａおよび４Ｂに示されるリング３４
ａ、３４ｂおよび３４ｃ）にかけることによって簡便に実施され得る。この実施
形態について、電圧電位は、好ましくは、所望ならば、分析物の検出のために基
材がその軸の周りで回転される間、同心状のリングと接触したままであり得る導
電性ブラシを通して提供される。例えば、図１１Ａおよび１１Ｂを参照すると、
同心状のリング接点（例えば、接点３４ａ、３４ｂおよび３４ｃ）を有する基材
２０は、１つ以上のホルダ（例えば、ホルダ５０４ａ、５０４ｂおよび５０４ｃ
）によって保持される対応するブラシ接点５０２ａ、５０２ｂおよび５０２ｃと
接触される。
【００５１】 同時電気泳動は、より迅速なサンプル分析の利点を有する。一方、連続的な電
気泳動は、各チャネルにおける電気泳動条件のより慎重な制御を可能にする。
【００５２】 目的のサンプル成分は、任意の様々な技術（例えば、蛍光検出、化学発光検出
、ＵＶ−可視光吸収、放射性同位体検出、電気化学的検出、およびバイオセンサ
）によってチャネル内で検出され得る。光学的な検出方法（例えば、蛍光、吸光
度、または化学発光）について、基材アセンブリは、各チャネルの近位端の付近
に少なくとも１つの検出ゾーンを含まなければならない。
【００５３】 代表的に、光学的検出は、基材アセンブリの面の上または下から行われる。一
般的に、検出される光学的なシグナルは、約１８０ｎｍ（紫外線）と約５０μｍ
（遠赤外線）との間の波長を有する光の吸光度または発光を含む。より代表的に
は、この波長は、約２００ｎｍ（紫外線）と約８００ｎｍ（近赤外線）との間で
ある。蛍光検出について、検出ゾーン内の任意の不透明な基材材料は、好ましく
は、低い反射特性を示し、その結果、照射光の検出器への反射が最小にされる。
逆に、高い反射は、光の吸収に依存する検出の場合に所望される。化学発光検出
について、特有の波長の光が、代表的に、外部光源を用いてサンプルを照射する
ことなく発生される場合、基材アセンブリの吸収特性および反射特性はあまり重
要ではないが、ただし、シグナルを検出するために、少なくとも１つの光学的に
透明なウインドーが、１つのチャネルごとに存在する。好ましくは、チャネルア
レイ全体の可視化を可能にするために、基材アセンブリの実質的に全てが透明で
ある。
【００５４】 チャネルの上面および側面を規定する材料が光学的に透明であり、検出が蛍光
測定を包含する場合、これらのチャネルは、これらのチャネルの側面を通る（基
材アセンブリの面に対して平行）か、またはより代表的には、上から対角線上（
例えば、４５°の角度で）の励起光で照射され得、そして放射光は、通常、チャ
ネルアレイの面に対して垂直な方向で、基材アセンブリの上から収集される。
【００５５】 図９は、回転板３０２、基材アセンブリ１００、および検出器アーム３０４を
備える例示的な検出システム３００を示す。検出器アーム３０４は、アセンブリ
１００のチャネルアレイ上の選択された検出ゾーン上に位置決めされる下部端を
有する検出器ロッド３０６を運搬する。作動中、検出器ロッド３０６は、チャネ
ルからシグナルを収集して、このチャネル内の１つ以上のサンプル成分の存在を
同定し、そして／または定量するのに十分な時間、チャネルの検出ゾーン上に配
置される。
【００５６】 １つのアプローチにおいて、連続的にか、または成分が検出器ロッドを通過す
るにつれて別個の時点で、成分の電気泳動図を記録するために、この検出器ロッ
ドは、サンプルの電気泳動分離の間、チャネルの検出ゾーン上にあるままである
。所望の情報が収集された後、アセンブリ１００が回転され、その結果、検出器
は隣のチャネル内の検出ゾーン上に配置され、そして別の電気泳動図が記録され
る。従って、電気泳動は、所望の電気泳動図が得られるまで、チャネルからチャ
ネルへと連続的に実施される。
【００５７】 別のアプローチにおいて、一連の時点として同時に電気泳動図を収集するよう
に選択された時間間隔でアセンブリを回転させることによって、２つ以上のチャ
ネルの同時電気泳動の間、シグナルが各チャネルにおいて周期的に測定される。
好ましくは、各チャネルからのデータ収集の回数は、検出の正確さおよび感度を
助長するために、成分ピークごとに少なくとも２点、好ましくはより多くの収集
を保証するのに十分である。
【００５８】 測定されるサンプル成分または分析物は、高感度かつ正確な検出を容易にする
ために標識され得る。標識は、それ自体が検出可能である直接標識、または他の
薬剤と組み合わせて検出可能である間接標識であり得る。代表的な直接標識とし
ては、蛍光団、発色団、（例えば、32Ｐ、35Ｓ、3Ｈ）、スピン標識、化学発光
標識（例えば、ジオキセタン生成部分）、放射性同位体などが挙げられるが、こ
れらに限定されない。代表的な間接標識としては、シグナル生成事象を触媒する
酵素、および検出可能な抗リガンド（例えば、抗体またはアビジン）に高親和性
で特異的に結合し得る抗原またはビオチンのようなリガンドが挙げられる。目的
の標識化分子（例えば、ＤＮＡ、タンパク質、多糖類など）についての多くの参
考文献が利用可能である。代表的な参考文献には、Ｍａｔｔｈｅｗｓら、（１９
８８）、Ｈａｕｇｌａｎｄ（１９９２）、ＫｅｌｌｅｒおよびＭａｎａｋ（１９
９３）、Ｅｃｋｓｔｅｉｎ（１９９１）、Ｆｕｎｇら、Ｈｏｂｂｓら、Ｌｅｅら
、Ｍｅｎｃｈｅｎら、Ｂｅｒｇｏｔら、Ｒｏｓｅｎｂｌｕｍら、（１９９７）、
およびＪａｃｋｓｏｎ（ＷＯ９１／０５２５６）が挙げられる。
【００５９】 １つの好ましい実施形態において、サンプル成分または標的分析物は、蛍光検
出によって測定される。このような検出を実施するために、各チャネルの検出ゾ
ーンは、適切な光源（例えば、高強度水銀灯、レーザーなど）によって照射され
得る。好ましくは、この照射手段は、４８８ｎｍと５５０ｎｍとの間の波長の照
射ビームを有するレーザーである。より好ましくは、特に色素標識ポリヌクレオ
チドについて、照射はアルゴンイオンレーザー、特にアルゴンイオンレーザーの
４８８ｎｍおよび５１４ｎｍの輝線、またはネオジム固体ＹＡＧレーザーの５３
２ｎｍの輝線によって生成されるレーザー光を使用して達成される。これらの線
で同時にレーザー照射するいくつかのアルゴンイオンレーザーが市販されている
（例えば、Ｃｙｏｎｉｃｓ，Ｌｔｄ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆ．）Ｍ
ｏｄｅｌ ２００１など）。次いで、蛍光は、光感知検出器（例えば、光電子増
倍管、電荷結合デバイスなど）によって検出される。都合良くは、この蛍光検出
器は、例えば、Ｈｕａｎｇら、１９９２、Ｋｈｅｔｅｒｐａｌら、（１９９６）
、および他の参考文献（Ｆｏｄｏｒ、１９９５、およびＭａｔｈｉｅｓら、１９
９２もまた参照のこと）に記載されるような共焦点配置を有する。
【００６０】 サンプル成分のシグナルはまた、Ｙｅｒｓｈｏｖら（１９９６）に記載される
ような、適切な光学（Ｐｌｏｅｍ、１９９３）を有する領域型検出器（例えば、
電荷結合検出器（ＣＣＤ）（例えば、Ｍｏｄｅｌ ＴＥ／ＣＣＤ５１２ＳＦ、Ｐ
ｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｔｒｅｎｔｏｎ，ＮＪ））を使用
して、１つ以上のチャネルから同時に収集され得るか、またはＴＶモニタリング
によって画像化され得る（Ｋｈｒａｐｋｏ、１９９１）。放射性のシグナル（例
えば、32Ｐ）について、リン光測定デバイス（ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｍａｇｅｒ
ｄｅｖｉｃｅ）が使用され得る（Ｊｏｈｎｓｔｏｎら、１９９０；Ｄｒｍａｎａ
ｃら、１９９２；１９９３）。画像化装置の他の商業的な供給源には、Ｇｅｎｅ
ｒａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｎｃ．（Ｗａｔｅｒｔｏｗｎ，ＭＡ，ｗｗｗ．ｇ
ｅｎｓｃａｎ．ｃｏｍ）、Ｇｅｎｉｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｗａｔｅｒ
ｌｏｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ；ｗｗｗ．ｃｏｎｆｏｃａｌ．ｃｏｍ）
、およびＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｃ．が挙げられる。
【００６１】 ＩＩＩ．有用性 本発明は、任意の広範な適用のために使用され得る。本発明は、医療目的また
は獣医学的目的（例えば、病原体の検出、疾患の診断またはモニタリング、遺伝
子スクリーニング、抗体または抗原の力価の決定、健康状態の変化の検出および
モニタリング、ならびに薬物治療のモニタリング）のために使用され得る。本発
明はまた、選択された活性についての分子のスクリーニングを含む、広範な法医
学的用途、環境的用途および商業的用途において有用である。
【００６２】 例えば、本発明は、様々な技術（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応、オリゴヌク
レオチドライゲーションアッセイ（例えば、Ｗｈｉｔｅｌｅｙら、およびＬａｎ
ｄｅｇｒｅｎら）、ミニ配列決定（Ｐａｓｔｉｎｅｎら、１９９７）、ミクロサ
テライト／可変数のタンデム反復（ＶＮＴＲ）分析（例えば、Ｌｉｖａｋら）、
制限酵素断片長の多型（ＲＦＬＰ）分析、およびサンガー型配列決定（例えば、
Ｌｅｅら、ＥＰ ８０５１９０ Ａ２、３８〜３９頁））によって産生される様
々なヌクレオチドおよびポリヌクレオチド分析物を分析するために使用される。
【００６３】 本発明はまた、他のタイプのサンプル成分（例えば、ポリペプチド、アミノ酸
、多糖類、単糖類、代謝産物、薬物など）を分析するために有用である。本発明
はまた、高処理スクリーニングのために有用であり、ここで、大数の異なる分子
は、選択された活性（例えば、リガンドのレセプターへの結合、酵素の活性化ま
たは阻害など）について試験される。
【００６４】 より一般的には、本発明は、複数のサンプル中の分析物を迅速に分析するため
の簡便な方法を提供する。本発明は、その用途において非常に適応性があり、広
範な分析物およびサンプル物質の分析に適合可能である。さらに、遠位チャンバ
がアレイの中心から外に至る通路によってチャネルに連結されているアレイの配
置について、本発明により、気泡はサンプルの分離および分析の前に遠心によっ
て電気泳動通路から除去され得、それにより分析の精度、正確度、および再現性
が高められる。さらに、本発明のチャネルアレイは非常に小さくあり得るため、
非常に少量のサンプルが必要とされる。
【００６５】 本発明は、特定の実施形態および実施例を参照して記載されてきたが、様々な
改変および変形が、本発明の精神から逸脱することなく行われ得ることが理解さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に従う基材の断面概略図を示す。
【図２】 図２は、図１からの基材の中心レザバの拡大図を示す。
【図３】 図３は、サンプルチャンバ、サンプル受入チャンバ、および流動緩衝液チャン
バへの通路により連結しているチャネルの遠位端の拡大図を示す。
【図４】 図４Ａ〜４Ｃは、電位および電流を制御するために、チャンバおよび中心レザ
バに電極を提供するための例示的な構成を示す。
【図５】 図５は、本発明の基材アセンブリの拡大斜視図を示す。
【図６】 図６は、本発明の基材アセンブリの断面図を示す。
【図７】 図７は、本発明の基材アセンブリの斜視図を示す。
【図８】 図８は、液体を本発明のチャネルアレイに導入し、気泡を除去するための遠心
デバイスを図示する。
【図９】 図９は、チャネル中のサンプル成分を検出および／またはモニタリングするた
めの回転検出器を示す。
【図１０】 図１０Ａ〜１０Ｃは、接触カードにより基材に電位が与えられる実施形態を例
示する。
【図１１】 図１１Ａ〜１１Ｂは、ブラシ接点により基材に電位が与えられる実施形態を例
示する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/76 Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ 37/00 １０１ 27/26 ３３１Ｅ ３３１Ｋ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 コウォリス， レイド ビー． アメリカ合衆国 カリフォルニア 94010， バーリンガム， キャニオン ロード 2875 Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA14 BA16 CA03 DA01 DA02 DA04 EA01 EA19 GA08 GB01 GB03 KA01 KA02 KA03 KA05 KA09 LA02 LA03 MA16 2G054 BB03 CA22 CA23 CE02 EA03 4B029 AA07 BB01 BB15 BB20 CC01 FA15 GA08 4B063 QA01 QA08 QA11 QA17 QA18 QA19 QA20 QQ01 QQ21 QQ41 QR38 QR50 QR66 QR71 QR82 QS07 QS16 QS39 QX01

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分析物の電気泳動分離のための装置であって、該装置は以下
    ： 以下を備える基材： （１）中心レザバ領域、 （２）該中心レザバ領域と流体連絡しており、かつ該中心レザバ領域から実質
    的に半径方向に拡がっている、複数の電気泳動チャネルであって、該チャネルは
    、互いに同一平面上にあり、そして各チャネルは、（ｉ）該レザバ領域と連結し
    ている近位端、および（ｉｉ）遠位端を有する、チャネル、ならびに （３）各チャネルに対する１つ以上のチャンバであって、該チャンバは、該チ
    ャネルの該遠位端と流体連絡している通路によって各々連結されている、チャン
    バ、 を備え、 ここで各通路は、最初に該中心レザバ領域から離れる方向で各チャンバから通
    じており、それによって該チャネルの平面に対して垂直である中心軸の周りでの
    該基材の遠心が、液体を該中心レザバ領域から該チャネルおよびチャンバへ分散
    させるために有効であり、その結果、このような液体が該中心レザバ領域内に存
    在する場合に、該チャンバ、チャネル、および通路内の任意の気泡が、回転軸に
    向かって押し出される、 装置。
  2. 【請求項２】 前記各チャネルの遠位端が、通路によって２つのチャンバに
    連結される、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記各チャネルの遠位端が、通路によって、サンプルチャン
    バ、サンプル受入チャンバ、および流動緩衝液チャンバに連結される、請求項１
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記チャンバと前記中心レザバとの間に電圧をかけるための
    電極をさらに備える、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 １つ以上の前記チャネル内に存在し得る選択された成分を検
    出するための検出器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記検出器が、蛍光検出器または化学発光検出器である、請
    求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記検出器が、前記中心レザバ領域内の中心軸からの選択さ
    れた距離において、前記チャネルの各々から放出されるシグナルを検出するため
    に、該軸の周りで回転可能である、請求項５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 請求項５に記載の装置であって、該装置は、前記基材を中心
    軸の周りで回転させるための機構をさらに備え、その結果、前記チャネルが、該
    チャネル内に存在し得る１以上の成分を検出するために、前記検出器付近を連続
    的に通過する、装置。
  9. 【請求項９】 前記チャンバが、該チャンバを覆い、かつ該チャンバへの液
    体の送達のための該チャンバへの針のアクセスを可能にする、環状セプタムによ
    って部分的に規定される、請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの前記チャネルが、電気泳動媒体を含む、
    請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記電気泳動媒体が、流動性媒体である、請求項１０に記
    載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記電気泳動媒体が、共有結合的に架橋した媒体である、
    請求項１０に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記基材が、少なくとも２０の前記チャネルを規定する、
    請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記チャネルが、１μｍと１００μｍとの間の断面直径を
    有する、請求項１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記チャネルが、２μｍと５０μｍとの間の断面直径を有
    する、請求項１２に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 実質的に気泡を含まない複数の電気泳動経路を調製するた
    めの方法であって、該方法は、以下の工程： レザバ領域が、液体を含むかまたは液体源と流体連絡しているのいずれかであ
    るように、請求項１に記載の装置を提供する工程、 該液体が中心レザバ領域からチャネルおよびチャンバへ分散されるように、該
    チャネルに対して垂直である中心軸の周りで基材を遠心する工程であって、その
    結果、該チャンバ、チャネル、および／または通路内の任意の気泡が回転軸に向
    かって押し出され、該レザバと該チャンバとの間に、気泡を含まない複数の電気
    泳動経路を生じる、工程、 を包含する、方法。
  17. 【請求項１７】 実質的に気泡を含まない複数の電気泳動経路を調製するた
    めの方法であって、該方法は、以下の工程： レザバ領域、および必要に応じて、チャネル、通路、および／またはチャンバ
    が液体を含むように、請求項１に記載の装置を提供する工程、 該液体が中心レザバ領域から該チャネルおよび該チャンバへ分散するように、
    該チャネルに対して垂直である中心軸の周りで基材を遠心する工程であって、そ
    の結果、該チャンバ、チャネル、および／または通路内の任意の気泡が、回転軸
    に向かって押し出され、該レザバと該チャンバとの間に気泡を含まない複数の電
    気泳動経路を生じる、工程、 を包含する、方法。
  18. 【請求項１８】 複数のサンプルを分析するための方法であって、該方法は
    、以下の工程： 中心レザバ領域、チャネル、およびチャンバが、このようなサンプルの電気泳
    動に適した液体媒体を含むように、請求項１に記載の装置を提供する工程、 該チャネルのうちの少なくとも１つを通って該中心レザバ領域へ向かう、サン
    プルの移動を生じさせるに十分な条件下で、電場をかける工程、ならびに 該チャネルのうちの少なくとも１つを調べて、該チャネル内の１つ以上のサン
    プル成分を検出する工程、 を包含する、方法。
  19. 【請求項１９】 前記検出される成分が核酸である、請求項１８に記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記検出される核酸が、蛍光標識されている、請求項１９
    に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記サンプルが、１つ以上の選択された標的配列のポリメ
    ラーゼ連鎖反応増幅によって調製される、請求項１９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 少なくとも２つのオリゴヌクレオチドが、該オリゴヌクレ
    オチドに相補的である標的ポリヌクレオチドの隣接する領域に結合される場合に
    、前記サンプルが、該少なくとも２つのオリゴヌクレオチドを結合することによ
    って調製される、請求項１９に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記検出される成分がポリペプチドである、請求項１８に
    記載の方法。
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