JP2004521738A

JP2004521738A - ユニタリ化学処理装置

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Publication number: JP2004521738A
Application number: JP2003506856A
Authority: JP
Inventors: エム・アレン・ノースラップ; カート・イー・ピーターセン; ウィリアム・エイ・マクミラン; グレゴリー・ティ・エイ・コバクス
Original assignee: Cepheid
Current assignee: Cepheid
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2004-07-22
Also published as: WO1999047255A8; AU745445B2; ATE250455T1; WO1999047255A1; DE69911587T2; DE69911587D1; EP1064090A1; AU3106599A; CA2324244C; EP1064090B1; CA2324244A1

Abstract

試料処理装置（１５０）は、好ましくは型鋳込みされたポリマー部品であるユニタリボディ（１５２）を備え、ユニタリボディ（１５２）はその中に、試料を化学的に反応させるための反応チャンバ（１５４）と、試料の成分を分離させるための分離領域（１５８）と、上記反応チャンバ（１５４）と分離領域（１５８）とを接続する移行領域（１５６）とを形成している。反応チャンバ（１５４）と移行領域（１５６）と分離領域（１５８）とは、ユニタリボディ（１５２）内に形成され、ユニタリボディ（１５２）によって包囲されている。加えて、移行領域（１５６）は、反応チャンバ（１５４）と分離領域（１５８）の間の流体の流れを制御するために、少なくとも１つの流制限器を含む。更に、移行領域（１５６）を形成するユニタリボディ（１５２）の部分は、反応チャンバ（１５４）を形成するボディの部分よりも低い熱伝導を有し、それ故に移行領域（１５６）は移行領域（１５６）から反応チャンバ（１５４）を断熱する。好ましい実施例では、反応チャンバ（１５４）は試料中の核酸を増幅するための増幅チャンバであり、分離領域（１５８）は、試料中の核酸片を分離するために、電気泳動ゲルまたはバッファのような適当なマトリックス物質が入った電気泳動コラムまたは毛細管を備えている。試料を上記反応チャンバ（１５４）から分離領域（１５８）に強制的に流すために、電極（１６７，１６８，１６９）がボディ（１５２）の中に埋め込まれている。ユニタリボディ（１５２）はまた、試料の分離された成分を検出するために、光学検出器（１８６）のような外部機能部品によって取り囲まれる。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は概して化学的処理の分野に関し、特に流体試料を処理するための統合された装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
化学的処理の分野においては、薬品の反応前あるいは反応後に化学成分を分離することが望ましい適用例が多くある。成分の分離を必要とする反応の例として、有機反応や無機反応や生化学反応や分子反応が含まれる。化学反応の例としては、熱サイクル増幅、例えばポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、等温核酸増幅、自己持続配列複製、酵素運動論研究、均一配位子結合測定、親和力結合測定、より複雑な生化学機械論研究が含まれる。従来の分離技法は、電気泳動たとえば毛細管電気泳動と同時周期電気泳動と自由流電気泳動を含む。従来の分離技法は、また、等電点電気泳動（ＩＥＦ）と交雑形成と液体およびガスクロマトグラフィと分子シーヴィング（分子ふるい掛け）と濾過とを含む。
【０００３】
様々な試料の中で分離される成分は、核酸、アミノ酸、ペプチド、プロテイン（蛋白質）、細胞、ウィールス、バクテリア、有機化合物、炭水化物等を含む。例えば、増幅の適用には、多くの生物のために設計された多数のオリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブが使用されて、試料内の多くの生物からＤＮＡを増大させる。増幅後、電気泳動またはＩＥＦのような分離手法が使用されて、或る特性たとえば分子量によって増幅生成物を分離し、続いて蛍光法によって検出する。
【０００４】
化学分離の分野では、統合された反応チャンバと分離領域とを含んだ装置の利用が関心を呼んでいる。このような統合された装置は、流体試料を反応装置と分離装置の間で移動させる従来の装置と比較して、幾つかの利点を提供する。例えば、化学反応および分離のステップが、唯一つの統合された装置の中で行われる場合、試料または反応成生物の汚染および交差を回避することができる。更に、統合された装置は、試料を実質的により速く処理かつ分析できる。
【０００５】
特にＭＥＭＳとマイクロ製造とマイクロ流体工学の分野では、唯一つの装置において処理と分析の機能を統合するという新しい努力によって、接合複式サブストレートを含む装置が進展している。通常、このサブストレートは接着剤を用いて接合されるか、あるいは熱密封または溶解結合またはアノード結合によって接合される。これらの複式サブストレート装置は典型的には反応チャンバを含み、上記反応チャンバは、適当な電気泳動ゲルの入った例えば毛細管のような別の分離部品に、エポキシ樹脂のような接着剤によって接続されている。二者択一的に、これらの複式サブストレート装置は、反応チャンバと、プレート内にエッチされた分離チャンネルと、プレートの頂部に結合されたカバーとを有している。例えば、ヘイズらに発行された米国特許第５，８４９，２０８号は、このような複式サブストレート装置を開示している。
【０００６】
これらの複式サブストレート装置には多くの欠点がある。第１に、サブストレートの接合中に、装置間の均一性がしばしば損なわれる。第２に、複式サブストレート装置の大量生産は、費用がかかり労働集約的で自動化するのが困難であり、したがって実用的ではない。例えば、エポキシ樹脂のような接着剤を塗布するとき、エポキシ樹脂を特定の領域にのみに隔離することは、生産ベースでは実施または制御するのが困難であり、特に装置が小さなマイクロチャンネルを含む場合には困難である。更に、接着剤は漏洩が見込まれ、装置のコストを増加させる。
【０００７】
そのうえ、現在の統合された装置は、反応領域と分離領域の間の流体を限定的に制御するだけである。例えば、反応チャンバ内に存在する液体やガスの熱膨張とか、気泡の生成とか、あるいはチャンバの内部で行われる化学反応によって、高い内圧が反応チャンバ内で発生し得る。この圧力は、チャンバ内で上昇した温度と一緒になって、反応チャンバから上流側または下流側の流体の成分と性能に有害な影響を及ぼす。特に問題なのは、この上昇した圧力と温度によって、薬品が反応チャンバから好ましくない領域へ流出すなわち拡散することである。高感度の検出方法および装置が反応チャンバより下流側に位置しているとき、この状況はとりわけ問題となる。
【０００８】
従来の統合された装置に付随するさらなる問題は、化学反応を行うべく反応チャンバを加熱したとき、熱伝導のために分離領域も加熱されることである。分離領域が加熱されると、この領域に含まれる分離物質たとえば電気泳動ゲルの品質が低下して装置を作動不能にする。分離物質の劣化に加えて、反応チャンバと分離領域の間の熱伝導によって装置内に大きな熱勾配が生じ、反応チャンバ内の試料を十分に加熱するのが妨げられる。
【０００９】
更に、毛細管電気泳動やマイクロ電気泳動およびＩＥＦのように、分離領域に電極が必要な場合、従来技術の設計が取り組んでこなかった問題が数多く存在する。従来技術の多くは、毛細管チャンネル自体の設計、製造、操作に関する問題に焦点を合わせてきた。対照的に、流体と接触する電極であると共に、流体の動電学的な運動のもとなる電極の設計は、まだ十分に取り扱われていない。これら電極の正しい設計は、唯一つの装置において反応チャンバと分離領域との双方を合体させた大容量かつ使い捨て型のシステムを、適切かつ実用的に費用効率よく実施するためには必要不可欠である。現在の最先端技術は、各毛細管チャンネルの端部付近の大きな開口容器（１００μＬ以上）を合体させ、次に、分離した金属電極を各開口容器の中に「浸漬」する。このような粗雑な構成は、使い捨て型アセンブリを大量生産するためには、不適当である。更に、外部電極は使い捨て型アセンブリ内の流体と接触して配置されており、使用前には洗浄するかさもなければ「調製する」必要があるので、一般には実用的ではない。
【００１０】
（発明の開示）
（発明が解決しようとする技術的課題）
概要
本発明は、上で検討した従来技術の欠点を克服する統合反応分離装置を提供する。特に、本発明の統合された装置は、不都合な結合技法を使用することを避け、装置の安価かつ大量の生産を可能にする。加えて、この統合された装置は、分離領域から断熱された反応チャンバを含み、これによって、分離領域を劣化させることなく、試料の適切な加熱を可能にしている。
【００１１】
（その解決方法）
好ましい実施例においては、装置はユニタリボディを備え、上記ユニタリボディは好ましくはモールド（型成形）されたポリマー部品であり、その中に、上記試料を化学的に反応させるための反応チャンバと、上記試料の成分を分離するための分離領域と、上記反応チャンバを上記分離領域に接続する移行領域とを形成している。上記反応チャンバと上記移行領域と上記分離領域とは、上記ユニタリボディ内に形成されると共に上記ユニタリボディによって包囲されている。その上、上記移行領域は、上記反応チャンバと上記分離領域との間の流体の流れを制御するために少なくとも１つの流制限器を含んでいる。更に、上記移行領域が実質的に熱的に上記反応チャンバを上記分離領域から絶縁するために、上記移行領域を形成するユニタリボディの部分は、上記反応チャンバを形成するユニタリボディの部分よりも低い熱伝導を持っている。
【００１２】
ユニタリボディは、差圧供給源や起動電源や加熱器や光源や光学検出器などの外部の機能部品によって包囲され得る。好ましい実施例では、反応チャンバは試料中の核酸を増幅するための増幅チャンバである。また、好ましい実施例では、分離領域は電気泳動のコラム（柱）または毛細管を備え、電気泳動のコラムまたは毛細管には、試料中の核酸片を分離するために、電気泳動ゲルまたはバッファのような適当なマトリックス物質が入っている。
【００１３】
以下の説明と添付の図面をよく検討すると、本発明についてのより完全な理解が得られる。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
詳細な説明
本発明は、流体試料を処理（プロセシング）するための統合された装置を提供する。この装置は、反応チャンバと、生成物分離領域と、反応チャンバを分離チャンバに接続している流体移行領域とを備える。好ましい実施例において、反応チャンバと移行領域と分離領域とは、唯一つのユニタリボディの中に形成されると共に、唯一つのユニタリボディによって取り囲まれ、好ましくは、唯一つのユニタリボディはポリマー（重合体）でできたモールド品である。「ユニタリ」という用語は、ここでは、反応チャンバと移行領域と分離領域とを形成する装置のボディが唯一つの部材品であることを意味している。このユニタリ設計によって、装置を安価かつ大量に生産できる。
【００１５】
操業中は、流体試料は１つの領域からもう１つの領域に移動され、試料の流れは領域の間で制御される。唯一の統合された装置には、１以上の反応チャンバや移行領域や分離領域が存在してもよい。また、上述したように、１つ或いはそれ以上の領域と隣接するボディ内に１以上の電極を生め込んだ装置が設けられる。電極はむきだしか或いは被覆された形であってもよい。装置のボディは、起動電源や加熱器や光源や光検出器といった外部の機能部品に取り囲まれて接続され得る。この装置は大きな装置の構成要素であってもよく、例えば、他の化学処理機能を有する流体流カートリッヂのようなものであってもよい。このようなカートリッジは、１９９８年１２月２４日に出願された同時係属特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／２７６３２に記載されている。上記出願の開示内容は言及によって本文に組み込まれる。
【００１６】
上記ボディは、ポリマーやセラミックあるいはその他の材料でよいが、これらの材料は、直接、チャンバおよびチャンネルにモールドできるものである。ボディは様々な形状と大きさのものであり得る。チャンバとチャンネルの内部回路網は、巨大サイズまたは中間サイズまたは微小サイズであるか、或いはそれらの組み合わせたサイズである。例えば、上記装置は、微小チャンネル移行領域と分離領域とに通じる巨大スケールの反応チャンバを含み得る。一般に、本発明の統合された装置は１以上の反応チャンバを含み、上記チャンバは１以上の移行領域を介して１以上の分離領域と流体で連通している。チャンバと移行領域と分離領域の様々な組合せは、本発明の範囲内であると解釈される。例えば、分離領域は、反応チャンバに先行することができるし、反応チャンバから始めることもできる。また、多数の分離領域は直列に或いは並列に接続され得る。これらの分離領域は、多彩な種類からなり得て、それぞれ異なった分離機能を提供し得る。例えば、反応チャンバは移行領域を通って交雑形成部に通じ、この交雑形成部は電気泳動チャンネルに通じる。
【００１７】
図１は、ユニタリボディ４によって形成された処理装置２の一実施例を示す。上記ボディ４は、その中に、反応チャンバ６と分離領域８と移行領域１０とを形成し、上記移行領域１０は反応チャンバを分離領域に接続している。反応チャンバ６は、チャンバ内で行われる特定の反応に必要な試料および試薬を添加するために、入口ポート１２を有している。この装置２は入口ポート１２ばかりでなく出口も含んでいる。これらのポートは装置を外部ポンプや真空供給源や洗浄器に接続する働きをする。二者択一的に、上記出入口は通気口として機能し得る。この実施例において、分離領域８は毛細管電気泳動管であって、毛細管電気泳動管には、試料の成分を分離するために、例えば電気泳動ゲルまたはポリマーなどの適当な分離物質が入っている。このような分離材料は、当該技術分野では公知になっている。
【００１８】
統括された装置２は、また、ユニタリボディ４に埋め込まれた注入電極２０と分離電極２２を含んでいる。上記電極２０と２２は、装置の互いに反対側となる端部に位置していて、分離領域８を通って流れる電気泳動イオンまたは電気浸透性イオンまたはＩＥＦイオンを駆動する。各電極は、好ましくは、電極の一端がボディの外表面を貫いて突出すると共に電極の他端がボディの内部領域の中に突出するように、ボディ４内に生め込まれている。
【００１９】
好ましい実施例では、上記装置２は、外部装置（図示せず）に組み込んで使用されると共に、外部装置の中に嵌め込むように設計されている。上記外部装置は、反応チャンバ６を加熱するための加熱器と、上記電極２０，２２間に電圧を印加するための電気接続部とを有している。この外部装置は、随意に、光検出器１６を含んで、分離領域８内で分離された試料成分を検出することができる。更に、上記装置は、反応チャンバ６をモニターするために、１対の光学アセンブリ１８Ａ，１８Ｂを含む。本発明の装置と一緒に使用するのに適した光学アセンブリは、１９９８年５月１９日に出願された米国特許連続番号第０９／０８１，２６０号に開示されている。この開示内容はこの参照によってここに組込まれる。
【００２０】
反応チャンバ６は、特定の処理が行われるように設計されている。上記特定の処理には、例えば、ＰＣＲ、ＬＣＲ、等温核酸増幅、自己持続配列複製、酵素運動論研究、均一配位子結合測定、親和力結合測定、より複雑な生化学機械論研究、生理学プロセスの研究、および配位子結合プロセスが含まれる。チャンバの容積収容能力はその用途によって左右される。好ましい実施例では、チャンバは、約１０〜１００マイクロリットルの容積収容能力を持つ。熱エネルギーは、チャンバを形成するボディ４の部分を外部加熱器に結合することによって、反応チャンバ６に供給される。二者択一的に、発熱体はスクリーン印刷法または薄膜成膜法によってボディに永続的に結合されてもよい。
【００２１】
分離領域８について、電気泳動または交雑形成またはＩＥＦの機能、或いは異なる濾過やその他の分離機構たとえば分子シーヴィングが存在する。分離機能が電気泳動である場合、分離領域８は、図１に示すように、好ましくは毛細管である。当該技術分野では公知となっているが、分離領域は適当な分離マトリックスを含み、分離マトリックスは、例えば、電気泳動またはＩＥＦに適したゲルやその他の溶液である。この溶液は緩衝剤や添加剤やポリマー薬剤等を含む。好ましい実施例では、毛細管１４は、直径が約０．０５ｍｍから１．０ｍｍの間であり、長さが１〜１０ｃｍの間である。
【００２２】
図２は処理装置３０の別の実施例を示す。この処理装置３０において、分離領域３２は、核酸交雑形成部の配列を組込んだ交雑形成領域である。各交雑形成部は、好ましくは、チャンネルまたはチャンバであって、チャンネルまたはチャンバはポリヌクレオチドプローブ等の固定化試薬で被覆されている。固定化試薬は、共有結合あるいは非共有結合によって構造物の表面に付着した試薬のことである。固定化試薬は、当該技術分野において周知の様々な方法によって上記表面に塗布することができる。上記方法には、例えば、浸漬、ペンによる刻み込み、毛細管を通しての試薬投与、試薬ジェット印刷あるいはその他の適当な投与技法を用いた試薬投与がある。
【００２３】
相補分析物ポリヌクレオチドを固定化ポリヌクレオチドプローブに結合させる際に、例えば蛍光プローブなどの標識付けされたプローブを添加して、分析物ポリヌクレオチドに結合することができる。蛍光の量は、試料中の分析物の量に直接比例している。二者択一的に、ポリヌクレオチドが検出レベルにまで共役されている場合、交雑形成評価は拮抗的フォーマットにおいて実施され得る。標識付けされたポリヌクレオチド試薬は、分析物と競合して、固定化ポリヌクレオチドに結合する。別の実施例においては、交雑形成領域は微小構造のコラムを含む。これは、１９９８年７月１４日に出願された同時係属米国特許連続番号第０９／１１５，４５４号に記載されている。その開示内容は参照によってここに組込まれる。
【００２４】
本発明による他の分離領域は配位子結合部を含み、結合対のメンバーが上記結合部に配置されて試料中の相補結合対と結合する。加えて、分離領域は分子量フィルタのような選択フィルタを含んでいる。複数の機能が一つの分離領域に設置される。例えば電気泳動のような電動分離は、フィルタと組合せて、試料を事前処理する。プロテインのバックグラウンドと核酸との混合物は、起電力によって、分子量カットオフフィルタを貫流させ、これによってプロテインを濾過する。
【００２５】
差圧、流体力、起電力、毛細管現象、空気圧、油圧、機械的力などによって、反応チャンバと分離領域の間に流れが存在する。ユニタリ装置は、ポンプや吸引装置や電気接続部品など、流体流を起動させる装置に接続される。等電点電気泳動の移動におけるような分子特に核酸の電気移動は、移動を予知できるために、好都合な移動機構である。緩衝材のイオン力、チャンネル寸法、ゲルの種類と密度、電流密度、電圧降下、時間などの条件が一定であるとき、分子の位置を予知するのは比較的簡単である。制御された条件下では、時間（Ｔ）における分析物の位置は、一貫して位置（Ｘ）でなければならない。この概念は図５に示されていて、図５では部位１１４が標的の位置を示している。
【００２６】
電気的に誘導された流れに対して、一連の電極が、装置のボディの中に部分的或いは完全に埋め込まれるか、二者択一的に、使用する前に挿入される。図１に示されるように、反応チャンバ６から分離チャンバ８に或いは分離チャンバ８から反応チャンバ６に流体流を誘導するように、電極２０，２２が作動される。更に、システムの性能や反応チャンバ６の要求に依って、分離手順を押し進めるために、移行領域１０あるいはその近傍に配置された共通電極（図示せず）が含まれる。電極間に電圧を印加することによって、試料注入と電気泳動の両方が実施され得る。電圧は装置の外部の電源によって供給される。二者択一的に、適当な電源がこの装置の中に統合され得る。
【００２７】
使用前には、上記装置は、乾燥した電極または電解質流体で覆われた電極または電解質流体と予め接触した電極を有している。装置を使用するには、電極は電解質液に晒らされなければならない。電極領域に流体を注入することによって、或いは、接続している槽から予め処理された流体を放出することによって、乾燥電極は溶液と接触する。電極が被覆されている場合、被覆は様々な手段によって解かされて、電極は溶解液に接触する。更に、特定の電極の被覆を解かすタイミングが制御されて、各電極の働きを制御し、したがって流体または成分が電気的に駆動された動きをする。
【００２８】
上記装置のボディの中に電極を埋め込むことには、多くの利点がある。埋め込まれた電極は、各装置における電極位置の再現性を容易にし、幾つかの装置の中で再製することができる。更に、埋め込まれた電極は、このような装置を大量生産することを可能にし、製造コストを低減させる。更に、本発明の使い捨て式の一度だけ使用する装置は、電極が永続的に固定されて多数回使用され、長期間に渡って電導性流体と接触している場合に起こ得る電極汚染の問題を回避させる。
【００２９】
電極は、幾つかの手法によって、殆どコストを掛けることなく、ユニタリ装置に埋め込まれる。まず、金属電極はプラスチック射出成形機内に位置して、射出成形工程中に「オーバーモールド」される。次に、金属電極は、選択的に、スクリーン印刷かそうでなければメッキや薄膜成膜等によって成膜されて、装置のユニタリボディ上にパターン化される。例えば、スクリーン印刷された金属ラインの一端は装置内の流体と接触し、一方、他端はコネクタを形成して外部装置と電気的に係合する。これら技法の双方および他の同じような技法は、費用効果に優れ、大量生産ラインに最適である。上記電極は、好ましくは、通気口の近傍に配置され、上記通気口は、電気泳動に付随して高電場を印加する間に発生するガスを換気させる。通気口は、管自体の純然たる開口部か、あるいはゴアテックス（Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ：登録商標）などのガス透過疎水性部材における開口部かである。
【００３０】
本発明による処理装置の別の側面は、反応チャンバと分離領域との間の流体移行領域にある。或る実施例では、移行領域は反応チャンバと分離チャンバの間の簡単な流体接続部であって、流体接続部は例えば管のようなものである。他の実施例では、移行領域はバルブと流体入口ポートと混合領域などを含んでいる。各実施例において、移行領域は、粘性マトリックスのような流体流制限器と、緊縮器と、流体コンデンサーと、ポートと、および／または、少なくとも１つのバルブを有する。上記バルブは機械的な２方向バルブあるいは３方向バルブである。上記流体流制限器は、反応チャンバと分離領域との間の流体の流れを制御するために使用される。
【００３１】
図３Ａ−図３Ｅは、統合された装置の幾つかの実施例を示し、反応チャンバ４０と分離領域５０との間の移行領域６０の透視図である。図３Ａは移行領域６０を有する装置８０を示し、上記移行領域６０において、流量制限器が緊縮器６２となっている。緊縮器６２の内径は、先行する区域たとえば反応チャンバ４０と比較すると、非常に狭い。緊縮器６２の内径は十分に小さく、好ましくは０．０１から１．０ｍｍの範囲内になければならない。したがって、電極５１，５３，５５が作動する迄は、表面張力は、流体が反応チャンバ４０から分離領域５０に流れるのを防止する。
【００３２】
図３Ｂは具体例としての別の装置８２を示し、上記装置８２は移行領域６０に配置された２方向バルブ６４を有する。このバルブ６４は、ピンチオフバルブまたは膜バルブ等のオンオフバルブであって、閉塞位置にあるとき流体がバルブを流れるのを防止し、開放位置にあるとき流体を流す。流体は、バルブ６４の直ぐ上流側の採集領域６６において採集される。このようにして、反応チャンバ４０から分離領域５０内に注入する前に、流体試料に作用することができる。例えば、反応チャンバ４０内で核酸増幅の反応が行われている間はバルブ６４を閉じ、次にバルブ６４を開いて試料を分離領域５０に注入する。更に、流体が流れるのを阻止するためにバルブを閉塞位置に戻すことが望ましく、したがって、流体のプラグ（ｐｌｕｇ）のみが分離領域５０内に入って行く。
【００３３】
上記バルブ６４は、反応チャンバ４０内で生じるプロセスをリアルタイムでモニターする際にも使用される。反応チャンバ内で反応が進行すると、設定された間隔でバルブ６４を開閉することによって、流体試料は反応プロセス中にバルブ６４を通過することができる。成分の分離と薬品の検出のために、流体は分離領域５０内に流れ込み、したがって、流体は所定の時間において反応プロセスの状態を示すことになる。最適の結果を得るために反応手順が調整されるべきかは、試料の検出によって示めされる。例えば、反応チャンバにおいて核酸増幅が起こっている場合、増幅中に低い核酸濃度が検出されたならば、所望する結果によって熱サイクル数は増やされる。したがって、装置の使用者は、過多あるいは過少なサイクルが継続するのを回避することができる。
【００３４】
移行領域および移行領域の前の区域たとえば反応チャンバ４０に配置された電極は、流体が移行領域６０の中に移動するのを容易にする。埋め込まれた電極７０Ａ，７０Ｂは、図３において２方向バルブ構造の形態で示されている。電極７０Ａは反応領域４０に埋め込まれ、第２電極７０Ｂは、バルブ６４の直ぐ下流側のチャンネル７２内に埋め込まれる。電極７０Ａ，７０Ｂは、装置のユニタリボディを貫いて突出し、それらの一部がチャンバおよびチャンネルの内側の流体に晒されている。
【００３５】
図３Ｃおよび図３Ｄに示された実施例の移行領域６０は、それぞれ、上記移行領域に接続されたチャンネルと数個の２方向バルブとの連結を含む。これらの実施例において、側方バルブ６８は側方チャンネル７４に配置されていて、流体の移行領域６０への流れを制御する。例えば、試薬と流体は、側部チャンネル７４を通って分離領域６０に添加され、また、分離領域６０から側部チャンネル７４まで導かれる。試料を分離領域５０に注入する前または注入している間または注入した後に、これらの添加流体が注入される。このようなチャンネルとバルブの配置で、例えば、洗浄や、分離領域５０内での等電位点電気泳動のための両性ライン（ａｍｐｈｏｌｉｎｅ）の混合や、標識の注入といった機能が利用される。
【００３６】
図３Ｃの装置８４では、側方チャンネル７４は、中間バルブ６４より下流側の移行領域６０と連通している。図３Ｄの装置８６では、側方チャンネル７４は、中間バルブ６４より上流側に位置する採集部６６内の移行領域６０と連通している。この実施例では、流体を分離領域５０に注入する前に、試薬は採集部６６の流体と反応する。図３Ｃと図３Ｄとの実施例においても、埋め込まれた共通電極７０Ｂは、側方チャンネル７４に対向する移行領域６０に配置されている。共通電極７０Ｂは幾つかの機能を持つ。この共通電極は、側方チャンネルから流体流を導くために、側方チャンネル７４内の側方電極（図示せず）と協働する。更に、共通電極７０Ｂは注入電極７０Ａと協働し、反応チャンバから流体が流れるのを促進する。
【００３７】
装置の移行領域における複数種のバルブに加えて、複合的な２方向バルブの機能が、唯一の３方向バルブによって実現される。図３Ｅは３方向バルブ６９を有する装置８８を示し、上記３方向バルブ６９は、例えば試薬のような追加流体が側方チャンネル７４を通って移行領域６０の中に注入されるのを可能にしている。３方向バルブあるいは２方向バルブの組合せは、等電点電気泳動ゲルと共通電極とを有する濃縮チャンネルと連通している。この実施例において、化学薬品の試料は上記チャンネルの中に流れ込んで流体プラグを生成させ、次いで流体プラグは分離領域に移動される。
【００３８】
図４Ａの平面図および図４Ｂの断面図に、例証的な膜バルブが示されている。膜バルブ９０は薄くて可撓性の有るポリマー層９２を備え、上記ポリマー層９２は、上記ポリマー層９２を表面９４に付勢する力Ａを受けて、２つのチャンネル９６，９８の間の流体路を密封する。次に、力Ａを取り除くことによって、バルブ９０が開放され、膜を弛緩させて、流体はチャンネル９６と９８の間を流れることができる。可撓性の膜を逸らせる力Ａは、空気圧や油圧や機械的に例えば機械的なプランジャによって生じる。
【００３９】
図３Ａ〜図３Ｅを参照すると、移行領域６０が反応チャンバ４０を分離領域５０から熱的に絶縁する（断熱する）ことが重要である。この断熱によって、反応チャンバ４０における試料を適切に加熱でき、そして分離領域５０における物質の劣化が防止される。この断熱は、移行領域６０に熱抵抗性を持たせることによって、すなわち、移行領域６０が反応領域４０よりも低い熱伝導性を確実に持たせることによって達成される。移行領域６０の熱伝導は、移行領域を形成する物質の熱電導性と、反応チャンバに対する移行領域の大きさとに関係する。本発明は、移行領域６０が反応チャンバ４０よりも低い熱伝導を持つことを確実にするために、幾つかの方法を企図している。第１に、移行領域６０を形成するボディの部分は、反応チャンバ４０を形成するボディの部分よりも狭く作られていて、移行領域６０は反応チャンバ４０を分離領域５０から実質的に断熱している。これが、目下のところ好ましい技法であり、図１〜３Ｅの様々な実施例において示される。第２に、移行領域６０は、反応チャンバ４０を形成する物質とは異なった低い熱伝導を持つ物質からなる。第３に、エアーポッケットのような断熱体が、移行領域６０を囲むボディ内に形成される。勿論、これらの技法を適当に組合せて使用してもよい。
【００４０】
１つまたはそれ以上の光学アセンブリが、装置の反応チャンバや分離領域やおよび／またはその他の区域と連通している。上記光学アセンブリは、装置に外部から連結されてもよく、好ましくは、フォトダイオードとかＬＥＤのような固体構成部品を含んでもよい。図５に示すように、装置１００は、ＬＥＤのような光源１０２と、レンズや光フィルタやフォトダイオードといった光学検出器１０４を含む。上記光源１０２と検出器１０４は、電気泳動毛細管１０８内の分離された成分たとえば核酸片を検出するために配置されている。核酸片は、臭化エチジウムのような挿間染料で着色されたときに検出される。このフォーマットの例では、臭化エチジウムは電極の起電力を介して側方チャンネル（図示せず）から添加される。光源１０２は接続器１１２によって制御器に連結され、データは検出器１０４から接続器１１０を通って制御器に受信される。制御器は１つまたはそれ以上のマイクロプロセッサーまたはマイクロコントローラを備えて、流体流の動きや光学装置や検出等のオペレーションを制御する。
【００４１】
二者択一的に、光検出システムはレーザーとＣＣＤを備える。この実施例では、光検出装置は、当該検出波長を通す緩衝フィルタあるいはバンドパスフィルタのような光学フィルタと、集束光学装置と、反射器／分散器と、アルゴンイオンレーザとを含む。オペレーションは以下のとおりである。レーザは、生成物の検出に関連した蛍光指示染料を励起する。蛍光信号は、ＣＣＤによってモニターされ、制御器に通される。二者択一的に、蛍光指示染料を励起するためにＬＥＤが使用されてもよい。同様に、吸収分光器が使用される。
【００４２】
図６は本発明の別の実施例を示し、この実施例では処理装置１５０は電極領域１６０，１６２，１６４を含んでいる。各電極領域は、電気泳動で運搬された流体を貯蔵するために、貯蔵器１６６Ａ，１６６Ｂ，１６６Ｃを含む。各電極領域は、装置のボディ１５２に埋め込まれた電極１６７，１６８，１６９を有する。各電極はボディ１５２を貫いて突出し、貯蔵器の内側に部分的に突っ込んでいる。更に、各貯蔵器は膜１７０Ａ，１７０Ｂ，１７０Ｃを持ち、ガスを換気する。上記膜はゴーテックス（Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ登録商標）あるいはその他の利便性のある多孔性物質からできている。
【００４３】
第１の電極領域１６０はチャンネル１７２によって反応チャンバ１５４に接続されている。同様に、第２の電極領域１６２はチャンネル１７４によって移行領域１５６に接続されている。更に、チャンネル１７４はフィルタ１７８好ましくは高分子量フィルタを含んで、選択された分子成分のみを通過させる。第３の電極領域１６４はチャンネル１７６によって分離領域１５８の端末部に取付けられる。移行領域１５６のバルブ１８０は反応チャンバ１５４からの流体流を制御し、バルブ１８２は、側方チャンネル１８４を通る流体である交差流を制御する。好ましい実施例では、装置１５０は核酸分析のために使用され、反応チャンバ１５４は核酸増幅チャンバである。
【００４４】
作業の例
本発明は、更に、上述した反応分離装置の様々な実施例を活用するために特別な方法を企図している。
【００４５】
１．本発明の電気泳動装置を使用するための方法
ｉ）未知の試料が、例えばマスターミックス溶液のような適当なＰＣＲと一緒に混合され、分析システムの反応チャンバ部に導入される。
ｉｉ）ＰＣＲ反応シークエンス（または他のＤＮＡ増幅技法または化学反応）が反応チャンバ内の溶液について行われる。
ｉｉｉ）チャンバ内の反応生成物の光学的なモニタリングが行われて、増幅反応の進行を追跡する。
ｉｖ）反応チャンバ内で例えば核酸のような生成物が十分に生成されことが確定すると、注入電極および共通電極が作動されて、移行領域を介して試料プラグを分離領域の頂部内に引張り込む。上記分離領域は、例えば、適当なゲルを含んだ電気泳動管である。この電気泳動注入ステップは非常に短期間で完了できるので、反応チャンバ内の泡の発生を最小にする。
ｖ）共通電極および電気泳動電極が作動して、ゲルによって試料プラグを移動させ、中空の分離管を下降させる。
ｖｉ）分子の分離された帯域が管の長手を横切るとき、上記分離帯は光学検出システムを通過し、生成物を示すデータが測定される。
【００４６】
２．図６に示された電気泳動装置を使用する方法
ｉ）試料および適当な試薬は、反応チャンバ１５４内で核酸増幅処理を受け、その間、バルブ１８０，１８２は閉塞される。
ｉｉ）チャンバ内の反応生成物の光学モニタリングが行われて、増幅反応の進行状態を追跡する。
ｉｉｉ）バルブ１８０が閉塞されている間に、バルブ１８２が開かれ、適当な緩衝液が入口ポート１８４を通って分離コラムまたは毛細管１５８の中に注入される。
ｉｖ）電極１６７，１６８の間に適当な電気泳動電圧が印加され、その間、バルブ１８０は開放されると共にバルブ１８４は閉塞される。この段階の間、高分子量種が高分子量フィルタ１７８の上に採集される。
ｖ）次に、電極１６８，１６９の間に適当な電気泳動電圧が印加され、その間、バルブ１８０，１８２は閉塞している。この段階の間、高分子量フィルタ１７８の上に採集された高分子量種は、電気泳動によって分離毛細管１５８を下降する。
ｖｉ）捕獲された分子種が電気泳動によって分離毛細管１５８を下降すると、上記分子種は光学検出器１８６に到達し、光学的蛍光によって検出される。
【００４７】
３．交雑領域と３方向バルブを持つ装置を使用する方法
ｉ）例１におけるステップｉ）〜ｉｉｉ）が試料上で行われる。
ｉｉ）移行領域における第１の３方向バルブが開放されて、流体力の下で、反応混合物は、反応チャンバから、上記バルブを通り、交雑領域（第１分離領域）を通り、第２の３方向バルブを通って、接続された廃棄領域の中に流れ込む。流体が交雑領域を通って流れるときに、試料中の標的分子は交雑して、交雑領域の表面に共有結合した配位子（リガンド）またはプローブを捕獲する。
ｉｉｉ）第１の３方向バルブが切換えられて、試薬は、試薬アクセスチャンネルから、第１の３方向バルブを通り、交雑領域を通り、第２の３方向バルブを通って、廃棄領域の中に流入する。リポータ分子またはプローブは、ステップｉｉ）において捕獲された標的分子と交雑または結合する。
ｉｖ）洗浄液が、試薬アクセスチャンネルに導入され、交雑領域を通り、第２の３方向バルブを通って、廃棄領域に流入する。
ｖ）溶離溶液が、試薬アクセスチャンネルに導入され、第１の３方向バルブを通って、交雑領域が充填されるまで交雑領域内に流入する。充填されると、その時点で、選択された期間の間、流れは停止される。
ｖｉ）第２の３方向バルブは、交雑領域と第２アクセスチャンネルとを第２分離領域に接続するように切換えられる。
ｖｉｉ）標的分子を持つ溶離溶液は、化学的または熱的または電気的な手段によって交雑表面から溶離される。
ｖｉｉｉ）標的分子を持つ溶離溶液は再び第２の３方向バルブを通って流れ、同時に、試薬が第２のアクセスチャンネルを通して添加される。第２のアクセスチャンネルでは、溶液と試薬とが合流して第２の分離領域内に一緒に流れ込む
ｉｘ）第２分離領域と連通する電極が作動されて、標的分子を分離し、ｐＩ位置に移動させる。
ｘ）ＣＣＤカメラが分離チャンネルの全長を光学的に映して、バーコード状の結果を提供する。
【００４８】
４．交雑領域と電気泳動領域と３方向バルブを持つ装置を使用する方法
ｉ）例３におけるステップｉ）〜ｖｉｉ）が試料に行われる。
ｉｉ）標的分子を持つ溶離溶液は、再び第２の３方向バルブを通って流れる。
ｉｉｉ）第２の分離領域に連通する電極が作動されて、標的分子を持つ溶離溶液を分離領域に流入させ、第２分離領域に配置されたマトリックス内において標的分子を分離させる。
ｉｖ）ＣＣＤカメラが第２分離チャンネルの全長を光学的に映して、バーコード状の結果を提供する。
【００４９】
製造
本発明の装置は、射出成形または鋳造または機械加工またはその他の利便性のある手段によって製造される。上記手段は一体品を作るためのものであって複数の部品を結合するものではない。成形物は、隣接する反応チャンバと移行領域と分離領域との形成を考慮したものである。バルブ構造物は成形の中に含まれてもよいし、あるいは二者択一的に、ユニタリボディが成形された後に装置に付け加えられてもよい。
【００５０】
現在のところ、一体型のボディが好ましいが、本発明の装置は、成形されたポリマー部品に、１枚またはそれ以上のプラスチックフィルムを密閉または積層することによっても製造され得る。例えば、装置のボディは、反応チャンバと移行領域とその中に形成された分離領域とを有するモールドポリマー部品を備え、また、第１と第２のプラスチックフィルムを備える。上記第１と第２のプラスチックフィルムは、上記モールドされたポリマー部品の対向する側面を密封して、反応チャンバおよび／または移行領域および／または分離領域を包囲する。試料成分へのエネルギーの伝搬や成分の光学的検出に資するために、プラスチックは比較的薄いものが好まれる。例えば、各フィルムは０．０１〜０．５ｍｍの範囲内の厚みを有し、より好ましくは約０．０５ｍｍの厚みを有する。
【００５１】
本発明の統合された装置は、好ましくは、数種のポリマー材料から作られる。限定する意図はないが、それらの中には、ポリオレフィン例えばポリプロピレンおよびポリエチレン、ポリエステル例えばポリエチレンテレフタレート、ポリマーを含むスチレン例えばポリスチレン、スチレンアクリロニトリル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネイト、アクリルポリマー例えばポリメチルメタクリレートおよびポリアクリロニトリル、ポリマーを含む塩素例えばポリ塩化ビニールおよびポリ塩化ビニリデン、アセタールホモポリマーおよびコポリマー、セルロースおよびそのエステル、セルロースナイトレート、ポリマーを含むフッ素例えばポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリマーを含む硫黄たとえばポリフェニレンサルファイドおよびポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリマーを含むシリコン例えばポリジメチルシロキサン。更に、この構造物は、ガラスやセラミックばかりでなく、コポリマーや上記材料の混合および／または積層物から作ることができる。
【００５２】
更に、選定された箇所においてモールド（型）の中に電極を部分的に挿入することによって、電極は「オーバーモールド」される。それは、材料がモールド内に加えられた後、電極がユニタリボディの中に埋め込まれて凝固するように行われる。電極は白金、銀、炭素、金、その他の適当な導電性物質から作られる。同じ様にして、他の構成部品がこの装置に随意にオーバーモールドされ得る。
【００５３】
二者択一的に、ユニタリボディが形成された後、電極やフィルタや抵抗型加熱体等は、スクリーン印刷または薄膜成膜法を使用して、ボディ内に埋め込まれる。試薬やマトリックスや流体は、形成されたボディの中の様々な貯蔵器やチャンネルに注入され得る。更に、上記装置は、例えば、光学部品とか、電極に接続された電気接続部とか、ボディ内に埋め込まれた加熱器とか、ポンプまたは真空装置への空気圧接続器等とかのユニタリボディの外部部品を含む。二者択一的に、このような構成部品は外部機器に配置され得る。この外部機器の中には、上述したように、ユニタリ装置が配置されて試料処理する。
【００５４】
要約すると、反応チャンバと移行領域と分離領域との全アセンブリは、好ましくは、唯一かつユニタリな使い捨て型のボディの中に形成される。本発明の装置が従来の機器よりも遥かに改善されている。その理由は幾つかある。
１）全装置は使い捨て式であり、したがって試料の持ち越しおよび試料から試料への汚染は問題にならない。
２）装置のあらゆる主要な構成要素は１つの分析部品に統合される。反応チャンバを持つ１つの装置から分離管を持つ別の装置に、試料や反応生成物を運搬する必要がない。
３）反応チャンバを分離チャンバから断熱することに対して備えがなされており、これによって、試料の適切な加熱および分離領域の良好な操作性が保証される。
４）反応チャンバと分離管の両方において光学的検出に対して備えがなされている。
５）電気泳動中または等電点電気泳動中に発生するガスを換気することに対して、そうでない場合にはガスを処置することに対して備えがなれている。
６）サブストレートを接続するための不都合な結合技法が回避されている。
７）埋め込まれた電極は、再生産性および低コスト大量生産に対処している。
【００５５】
本発明は、特定の実施例および図を参照して多様かつ詳細に上述されている。修正およびは交換が、本発明の広範な範囲から逸脱することなく、この開示に基づいて記載された装置と方法に対して為され得ることは理解されねばならない。したがって、本発明の範囲は上記クレームおよびそれらの法的に同等のものによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による統合された反応チャンバと移行領域と毛細管電気泳動分離領域とを有するユニタリ処理装置の斜視図である。
【図２】本発明の第２実施例による統合された反応チャンバと移行領域と交雑形成領域とを有するもう１つの処理装置の斜視図である。
【図３Ａ】本発明による反応チャンバと分離領域とを接続する移行領域の変形例の概略図であり、移行領域における緊縮器を示す。
【図３Ｂ】本発明による反応チャンバと分離領域とを接続する移行領域の変形例の概略図であり、２方向バルブを示す。
【図３Ｃ】本発明による反応チャンバと分離領域とを接続する移行領域の変形例の概略図であり、入口チャンネルと共に複数の２方向バルブを示す。
【図３Ｄ】本発明による反応チャンバと分離領域とを接続する移行領域の変形例の概略図であり、入口チャンネルと共に複数の２方向バルブを示す。
【図３Ｅ】本発明による反応チャンバと分離領域とを接続する移行領域の変形例の概略図であり、３方向バルブを示す。
【図４Ａ】本発明による例証的な機械バルブの平面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａのバルブの断面図を示す。
【図５】本発明の第３の実施例による化学反応分離装置の斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施例による別の化学反応分離装置の概略図である。

Claims

流体試料を処理するための装置であって、上記装置はユニタリボディを備え、上記ユニタリボディはその中に、
ａ）上記試料を化学的に反応させるための反応チャンバと、
ｂ）上記試料の成分を分離するための分離領域と、
ｃ）上記反応チャンバを上記分離領域に接続する移行領域とを形成し、
上記反応チャンバと上記移行領域と上記分離領域とは上記ユニタリボディ内に形成されると共に上記ユニタリボディによって包囲され、上記反応チャンバと上記分離領域との間の流体の流れを制御するために、上記移行領域は少なくとも１つの流制限器を含み、上記移行領域が上記反応チャンバを上記分離領域から実質的に断熱するために、上記移行領域を形成するユニタリボディの部分は上記反応チャンバを形成するユニタリボディの部分よりも低い熱伝導を持っていることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記ユニタリボディに結合された少なくとも２つの電極を更に備え、上記電極間に電圧が印加されたとき上記試料を上記反応チャンバまたは上記移行領域から上記分離領域に強制的に流すように、上記電極が配置されていることを特徴とする装置。
請求項２に記載の装置において、上記ユニタリボディはモールドされたポリマー部品を備え、上記ポリマー部品はその中に埋め込まれた上記電極を有していることを特徴とする装置。
請求項３に記載の装置において、上記電極の一端が上記ボディの外部表面を貫いて突出すると共に上記電極の他端が上記ボディの内部領域内に突出するように、上記電極の各々は上記ボディの中に埋め込まれていることを特徴とする装置。
請求項２に記載の装置において、上記反応チャンバを加熱するための加熱器を有すると共に上記電極に電力を供給するための電気接続器を有する外部器械と組み合わせ、かつ上記外部器械に挿入されるように設計されていることを特徴とする装置。
請求項５に記載の組み合わせ装置において、上記試料の分離された成分を検出するために或いは上記反応チャンバを光学的にモニターするために、上記器械は光学機器を更に含んでいることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、
ａ）上記反応チャンバに隣接する上記ユニタリボディの中に埋め込まれた注入電極と、
ｂ）上記分離領域に隣接する上記ユニタリボディの中に埋め込まれた分離電極と、
ｃ）上記移行領域に隣接する上記ユニタリボディの中に埋め込まれた共通電極と、
ｄ）上記移行領域に配置された高分子量フィルタとを更に備えて、
電圧が上記注入電極と上記共通電極との間に印加されたとき、試料中の高分子量種が上記反応チャンバから上記移行領域に運ばれ上記フィルタ上に採集されると共に、次の電圧が上記共通電極と上記分離電極との間に印加されるとき、上記フィルタ上に採集された上記高分子量種は電気泳動的に上記分離領域に運ばれることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記移行領域を形成する上記ユニタリボディの部分は、上記反応チャンバを形成する上記ボディの部分よりも狭いことを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記ユニタリボディは上記移行領域を包囲するエアーポケットを形成していることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記分離領域は分離物質の入っている電気泳動毛細管を備えていることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記分離領域は、上記試料中の相補結合対に結合するために、結合対のメンバーが入っている少なくとも１つの配位子結合部を備えていることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記分離領域は、上記試料中の標的分析物を交雑するために、固定化試薬を持つ少なくとも１つの交雑部を備えていることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、上記流制限器は、上記移行領域において０．０１ｍｍから１．０ｍｍの範囲の内径を持つ緊縮器を備えていることを特徴とする装置。
請求項１に記載の装置において、試薬を上記移行領域に添加するために、上記ユニタリボディはその中に、上記移行領域と連通する少なくとも１つの側方チャンネルを更に形成していると共に、上記チャンネルを通る流体の流れを制御するために、上記側方チャンネルは少なくとも１つの流制御器を含んでいることを特徴とする装置。
請求項１４に記載の装置において、上記側方チャンネルは上記流制限器の上流側の移行領域に接続すると共に、上記試料を上記試薬と混合するために、上記移行領域は採集領域を更に含んでいることを特徴とする装置。
試料処理装置を生産するための方法であって、上記方法はａ）一体型ポリマーボディをモールドするステップを備え、
上記一体型ポリマーボディは、
ｉ）上記試料を化学的に反応させるための反応チャンバと、
ｉｉ）上記試料の成分を分離するための分離領域と、
ｉｉｉ）上記反応チャンバを上記分離領域に接続する移行領域とを有し、上記反応チャンバと上記移行領域と上記分離領域とが上記ボディ内に形成されると共に上記ボディによって包囲されるように、また、上記移行領域を形成する上記ボディの部分が上記反応チャンバを形成する上記ボディの部分よりも低い熱伝導を持つように、上記ポリマーボディはモールドされ、
ｂ）上記ポリマーボディの中に少なくとも２つの電極を埋め込むステップを備えて、上記電極間に電圧差が印加されたとき上記試料を上記反応チャンバから或いは上記移行領域から上記分離領域に強制的に流すように、上記電極が配置されていることを特徴とする方法。
請求項１６に記載の方法において、モールド内の選定された場所に上記電極を部分的に挿入することによって上記電極は上記ポリマーのボディにオーバーモールドされ、材料が上記モールド内に加えられた後には、上記電極は上記ボディの中に生め込まれることを特徴とする方法。
請求項１７に記載の方法において、上記電極はスクリーン印刷または成膜によって上記ポリマーボディの中に生め込まれることを特徴とする方法。
流体試料を処理するための装置であって、
ａ）上記装置はボディを備え、上記ボディはその中に、
ｉ）上記試料を化学的に反応させるための反応チャンバと、
ｉｉ）上記試料の成分を分離するための分離領域と、
ｉｉｉ）上記反応チャンバを上記分離領域に接続する移行領域とを形成し、上記反応チャンバと上記分離領域との間の流体の流れを制御するために、上記移行領域は少なくとも１つの流制限器を含み、上記移行領域が上記反応チャンバを上記分離領域から実質的に断熱するために、上記移行領域を形成するユニタリボディの部分は上記反応チャンバを形成するユニタリボディの部分よりも低い熱伝導を持ち、上記装置は
ｂ）上記反応チャンバに隣接する上記ユニタリボディの中に埋め込まれた注入電極と、
ｃ）上記分離領域に隣接する上記ユニタリボディの中に埋め込まれた分離電極と、
ｄ）上記移行領域に隣接する上記ユニタリボディの中に埋め込まれた共通電極とを備え、電圧が上記注入電極と上記共通電極との間に印加されたとき、試料中の成分が上記反応チャンバから上記移行領域に運ばれ、次の電圧が上記共通電極と上記分離電極との間に印加されるとき、上記試料成分は電気泳動的に上記分離領域に運ばれることを特徴とする装置。
請求項１９に記載の装置において、上記移行領域に配置された高分子量フィルタとを更に備え、電圧が上記注入電極と上記共通電極との間に印加されたとき、試料中の高分子量種が上記反応チャンバから上記移行領域に運ばれ、上記フィルタ上に採集されると共に、次の電圧が上記共通電極と上記分離電極との間に印加されるとき、上記フィルタ上に採集された上記高分子量種は電気泳動的に上記分離領域に運ばれることを特徴とする装置。
請求項１９に記載の装置において、試薬を上記移行領域に添加するために、上記ボディは上記ボディの中に、上記移行領域に連通している少なくとも１つの側方チャンネルを更に形成していると共に、上記チャンネルを通る流体の流れを制御するために、上記側方チャンネルは少なくとも１つの流制御器を含んでいることを特徴とする装置。
請求項２１に記載の装置において、上記側方チャンネルは上記流制限器の上流側の移行領域に接続すると共に、上記試料を上記試薬と混合するために、上記移行領域は採集領域を更に含んでいることを特徴とする装置。