JP2005518935A - 混合式ミクロ流動システム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2002年3月5日出願の米国仮出願No.60/361,957及び2002年5月17日出願の米国仮出願No.60/381,306による利益を主張する。これらの各文献は、あらゆる目的のため、全体をここに援用した。
ミクロ流動工学は、一層の迅速性、正確性、容易に自動化可能な小型化実験を約束することにより、生物学及び化学的研究における次の技術革新として報告されてきた。ミクロ流動実験の利点の多くは、市場で明らかである。例えば、Caliper Technologies Corp.から供給されるAgilent 2100 Bioanalyzer並びにそのミクロ流動装置及び試薬キットメニューは、生命科学研究者に重要な多数の異なる分析を行うための多目的実験台を提供する。これらのシステムで作られたデータは、デジタル化された高再現性状態で容易に得られる。
本発明は、一般に、チャンネルネットワーク中で材料の最適移動を行うため、混成流体流れプロファイルを用いる方法及びシステムを提供する。これらのシステムは、各種チャンネルセグメント間の相互連絡を維持しながら、材料を相互連絡したチャンネルネットワーク中で移動させるため、圧力及び動電による混成流れシステムを用いる。特に本発明は、一般に、第一チャンネルセグメントでの流れが、圧力流により駆動され、その結果、放物線状流れプロファイルが得られる場合のチャンネルネットワークに向けたものである。相互連絡したチャンネルセグメントでは、材料の流れは、動電的に駆動され、その結果、プラグ流れプロファイルを生じる。本方法及びシステムは、圧力流をタップオフすると共に、接続部を通る動電的流れに置換するため、異種の流れプロファイルを持つチャンネルの該接続部に、通常、アクセスチャンネル又はタッピングチャンネルを用いる。これは、材料の移動下で流れプロファイルを変えながら、材料を第一チャンネルセグメントから第二チャンネルセグメントに流す競争試験(passing off)を保証する。
反応の負帯電生成物)は、サンプル種の異なる電気泳動移動度に基づいて、交差点の別々のチャンネル内の分離成分に完全に分離できる。
図1は、放物線状の圧力駆動流れプロファイル(図1A)及び動電的駆動プラグ流れプロファイル(図1B)を示す。
I.総論
一般に本発明は、第一のチャンネルセグメント中に主として非動電的圧力駆動流を含み、一方、接続した第二のチャンネルセグメント中に動電的駆動流を含むミクロ流動チャンネルシステムで材料を移動させる方法及びシステムを提供する。ミクロ流動チャンネルネットワークの異なる部分で異なる種類の流れプロファイルを付与することにより、特殊な流れプロファイルにより生じる恐れがある悪影響を最小にしながら、全体の操作により各セグメントを最適化できる。
先に述べたように、微小規模の流動チャンネルでは、圧力駆動流は、動電的駆動流とは異なる特徴を有する。特に、これらシステムでの圧力駆動流は、通路又は導管の中央部の
流体が最も速く移動する所では、流体が側壁に接近するのに従って減少する流れ速度勾配により放物線流となり、また壁での流体は、流れ速度が0又は0に近くなる(図1Aの放物線流の概略図参照)。放物線流の結果の一つは、材料の流速に関連する分散水準の増大であり、チャンネルを流通する際、別の流体又は他の材料の広がりが増大する。分散、特にTaylor−Aris分散についての検討は、例えばTaylor等,Proc.Roy.Soc.London,(1953)219A:186−203;Aris,Proc.Roy.Soc.London,(1956)A235:67−77;Chatwin等,J.Fluid mech.(1982)120:347−358;Doshi等,Chem,Eng.Sci.(1978)33:795−804;及びGuell等,Chem.Eng.Comm.(1987)58:231−244参照。これらの各文献は、あらゆる目的のため、全体をここに援用した。
圧力流れプロファイル及び動電的流れプロファイルの異なる特徴にも拘わらず、幾つかの場合には、これらの異なる特徴から、単独の接続したチャンネルネットワークに両方の流れプロファイルを付与できることが望ましい。例えば同時係属PCT出願公開No.WO 02/10732には、この目的は、一般に、高流れ抵抗性接続チャンネルを用いて、或る領域を他の領域から流れとして実質的に単離することにより達成されると記載されている。特にサンプル導入チャンネルに負圧を加えることにより、サンプルは、装置内に引き込まれる。サンプル材料の一部は、高流れ抵抗性接続チャンネルにより分離チャンネル中に注入される。高流れ抵抗性接続チャンネルを組み入れることにより、圧力駆動サンプル装填用チャンネルから動電的駆動分離チャンネルを効果的に脱結合(decouple)することができる。前記システムの有用性にも拘わらず、一般に、これらの目的は、異なるチャンネルセグメントを、例えば高抵抗性チャンネルセグメントにより、互いに実質的に単離する必要もなく、一層簡単なチャンネルネットワーク内で達成することが望ましい。
止するため、サンプルプラグは、圧力駆動流を用いてサンプル導入チャンネルを通って装置中に引き込まれる。圧力駆動流は、これらのプラグを相互連絡したチャンネルネットワークを通って、真空の廃棄物リザーバーに向けて移動させるのにも使用される。多く利用するため、電場は、チャンネルネットワークの少なくとも一部にも加えて、例えば帯電差により異なる電気泳動移動度を有する種の電気泳動分離を行う。電場は、圧力駆動流の他、電気浸透流を作る。動電的流れは、最小分散のプラグ流れプロファイルを作るという利点を有するが、圧力による流れが存在すると、なおTaylor分散の負の効果を与える。したがって、操作、例えば薬剤化合物の高スループット選別を一層高い解析力で達成するには、圧力駆動流の分散的寄与を最小にしなければならない。この目的は、全ての圧力流の除去で達成できるが、高スループット操作の実用性、例えば材料の過度な電気泳動偏りなく、迅速な流れを求める要求には、材料流の少なくとも一部は、圧力系システムによる駆動を必要とすることが多い。
り要因ではなく、分子拡散が残るだけである。
、若干、任意的であり、また任意的であってもよいが、チャンネルの実際の終点を必要としないことは理解されよう。こうしてチャンネルセグメント端部は、1つのチャンネルセグメントから他の1つのチャンネルセグメントまでの遷移部分(transition)を含むことができる。これらのチャンネルセグメントは、共直線的であり得るし、及び/又は、さもなければ等質であり得る。第三チャンネルセグメント208も一端部で流動接続部206と接続している。第三チャンネルセグメント208は、中間接点(tap−off)への通路を供給するか、或いは圧力又は動電的力を第一及び第二チャンセグメントに加えるためのアクセスチャンネルとして機能する。
移動度変化検出計画を利用した連続流アッセイフォーマットの一例を図4に概略的に示す。このアッセイフォーマットでは、アッセイ用試薬、例えば基質及び酵素、又は相補的結合パートナー、即ち、受容体/配位子又は核酸は、通常、反応中、電荷の変化を受ける、例えば標識された反応剤から帯電部分が付加されるか除去される標識反応剤を含む。一例として、通常のキナーゼアッセイでは、標識されたキナーゼ基質は、キナーゼ酵素と接触させる。このキナーゼ酵素は、基質に比べて生成物の電荷にかなりの変化を生じる高帯電のホスフェート基を基質に付加する。この電荷差は、バックグラウンドの基質水準から
生成物を分離するのに使用される。これらの試薬は、流動チャンネルと平行に連続的に流れ、これにより反応の定常状態水準は、連続的に反応し分離する試薬の結果である一定の信号を生じる。問題の反応の作動体を例えばスラッグ中の反応に導入すると、作動体は、定常状態の反応/分離を乱し、チャンネルから検出された信号水準に指示的変化又はサインを生じる。連続流移動度変化アッセイの概略は、USP 5,942,443、同6,046,056及び同6,267,858に記載されている。これら文献の全内容は、ここに援用した。
本発明装置は、加えた圧力又は電場の制御、或いは加えた圧力、電場の両方の制御で差別的に帯電した種の流れプロファイルを管理することにより、サンプル混合物からこれら各種の種を分離するのにも有用である。多数の圧力及び電圧源を備えた流体制御システムを用いると、ミクロ流動チャンネルネットワークのいずれの部分での流体力学流及び電場も所望値に設定できるように、装置のいずれの所定チャンネルセグメントでの圧力及び/又は電圧も制御できる。本発明は、2つの異なる流れプロファイル、即ち、圧力による及び動電的駆動のプロファイルを重複させ、同時に各流れプロファイル下で、流速を制御して、この流体中に、流体で運ばれたサンプル中に含まれる差別的に帯電した種を容易に分離及び単離するのに十分な量まで含有する所定種について正味速度を得ることにより、チャンネルネットワークの異なるセグメント中の流体流を独立に制御する装置を提供する。こうして、以下に説明するT−交差点のようなチャンネル交差点に送られた、異なる電気泳動移動度を有する2つ以上のサンプル種の混合物(例えば中性基質及び以下の実施例1で説明するような酵素反応の負帯電生成物)は、サンプル種の異なる電気泳動移動度に基づいて、交差点の別々のチャンネル内の分離成分に完全に分離できる。
正味流れ=流体力学流の速度+〔電気泳動移動度(μep)×E〕
Aの正味流れ=0.1cm/s+0.28cm/s
Aの正味流れ=0.38cm/s
セグメント702、705、706を有する。副チャンネル714、716は、チャンネルセグメント702で主チャンネルと交差する。副チャンネル704は、チャンネルセグメント705で主チャンネルと交差し、リザーバー726内で終わる。操作中、例えば基質と酵素との相互作用の、流体で運ばれた禁止剤用のような一連のサンプルプラグは、リザーバー726(又はチャンネルシステム中のリザーバー728のような他のリザーバー)に負圧を加えることにより、サンプル源720、例えばピペット用毛管又はリザーバーを通って主チャンネル中に引き込まれる。副チャンネル714、716からチャンネルセグメント702中にアッセイ試薬を導入し、セグメント702内のサンプルと相互作用させて、差別的に帯電した種を含む混合物を形成する。例えばキナーゼ酵素アッセイのような酵素アッセイでは、アッセイ試薬は、酵素及び基質を含み、これらはテスト化合物の存在下で相互作用して、生成物、酵素及び基質を含む混合物を形成する。これにより、生成物及び基質は、異なる電荷、したがって異なる電気泳動移動度を有する。サンプルプラグのサンプリング及び主チャンネルへのアッセイ試薬の流れは、リザーバー726に負圧を加え、この圧力をリザーバー722、724、728で維持することにより達成される。チャンネルセグメント702の混合物に含まれる各異なる種の正味速度は、全てのリザーバーに加えた圧力の組合せにより誘引された流体力学速度に等しい。しかし、いったん流体混合物が接続部705に入ると、リザーバー726、728において加えた電圧勾配により作られた電場も受ける。電圧勾配は、チャンネルセグメント704、705、706において電場を作る。接続部705では、基質及び生成物分子の電気泳動移動度が同等でないため、分離を起こす生成物、基質の両方の正味速度に有限の差が生じる。分離された種は、リザーバー726に加えた圧力を調整することにより、ほぼ即座に更に別々に方向転換され、これにより、所定値未満の電気泳動移動度を有する種は、分離され、チャンネルセグメント706中に方向転換され、一方、所定値よりも大きい電気泳動移動度を有する種は全て、チャンネルセグメント704中に流入する。或いはリザーバー726に加えた電場は、所定値を超える電気泳動移動度を有する種が、分離され、一方、所定値未満の電気泳動移動度を有する種は全て、チャンネルセグメント706中に流入するように、調整される。
である。異なる電荷は、正電荷対負電荷、高正電荷対低正電荷及び高負電荷対低負電荷を包含する。
すべきである。副チャンネルセグメント704への圧力P2が更に増大すると、流体力学流は、このチャンネルセグメント中で向きを逆転し、また両種708、710が、図7Dに示すように、チャンネルセグメント706中に流入するように、流動接続部705及びチャンネルセグメント706には、正味の前進圧力駆動速度が作られる。
ことにより、例えば先に説明した実施態様と比べて、流体制御に必要な流体リザーバーの数を減らして分離を行うことにより、流動駆動力を配分して、流体サンプル中の差別的に帯電した種を分離するように、構成、寸法化される。この方法では、流体輸送に必要な過剰のハードウエアーは、最小化でき、またミクロ流動装置は、先に説明した設計に比べて少数の流体リザーバーで操作できる。
2Cは、図12Aの平行チャンネル配置構成の拡大図である。ここでは、特定の仮定、例えば種1010は、電荷が0(例えばZ=0)であり、一方、種1012は、高度に負帯電している(例えばZ=−2)ものと仮定した。これらの仮定は、簡略化及び明確化の目的で行ったが、この流体分割技術は、1つ以上の種が、帯電しているか(単独の種について)又は差別的に帯電している(2つ以上の種について)限り、或いは2つ以上の種が同じ電荷を有するが、異なる質量を有する限り、混合物から1つ以上のいずれの種の分離にも利用できることに注目すべきである。異なる電荷は、正電荷対負電荷、高正電荷対低正電荷及び高負電荷対低負電荷を包含する。
えばチャンネル1034、1044は、チャンネル1024(このチャンネルが、例えば図12A、12B、12Cと同様、チャンネル1022の半分の深さ及び2倍の幅を有する)と同じか又は類似の配置構成(例えば同じ又は類似の流体力学抵抗)を持ち、一方、チャンネル1032、1042が、チャンネル1022と同じか、類似の配置構成を持つように、チャンネル配置構成を設計することにより達成できる。
更に互いに流れ抵抗を変えることにより、更に変形することも可能である。また、このシステムは、意図する分離効率を得るため、装置の各種チャンネルネットワークに対し圧力差及び/又は電圧差の1つ以上又は両方を変えるように構成できる。意図する分離を行うため、例えば電場は固定して、圧力流は変化できるし、或いは圧力流は固定して、電場は変化できるし、或いはまた電場及び圧力流の両方を同時に変化できる。更に、種の分離が望まれる2つ以上のチャンネルが、同じ廃棄物リザーバーと流動可能に連結していない場合、異なる電気泳動移動度により2つ以上の種の分離を行うため、電場は、この2つ(又はそれ以上)のチャンネルの少なくとも1つ(例えば深さが浅く、かつ幅が広い方のチャンネル)に対して変化させる(又は固定しておく)だけで済む。
他の局面では、本発明は、前述の選択的イオン抽出法を用いて多段抽出を行う方法及び装置を提供する。多段抽出は、少なくとも2つの他の種の電荷の中間にある電荷を有する種を分離するという追加の利益を与える。例えば一段選択的イオン抽出は、最高又は最低のイオン移動度を持った種を分離するには好適であるが、多段抽出は、中間移動度の種や、最低速及び最高速の電気泳動移動度を持った種を分離するのに望ましい。したがって、多段選択的イオン抽出は、混合物中に含まれる流体で運ばれた種の分離を行う際、なお一層の多用性を与え、これにより、これまで実現された利用よりもなお一層広範な各種利用にミクロ流体技術を容易に使用できる。
場を受ける。電場は、リザーバー806に加えた電位で作られたものである。したがって、チャンネルセグメント814では、該セグメントに入る全ての種の流れは、流体力学流及び電気泳動流により制御される。各成分の正味速度は、これら成分の流体力学速度と電気泳動速度との総合計である。成分の電気泳動移動度の差により、成分がチャンネルセグメント814を流通する際、各種種を分離させるセグメント814において、成分の合計速度に限定的な差が生じる。また、リザーバー806を介して加える電位は、成分A、Bをチャンネルセグメント816中に流入させながら、成分A、Bよりも電気泳動移動度が遅い成分Cをチャンネルセグメント824中に引き入れるように、該リザーバーに加える負圧と釣合うのに十分な水準に設定される。しかし、成分A、Bは、電気泳動移動度が異なるため、異なる正味速度で流れ続ける。成分A、Bは、チャンネルセグメント818中に流入すると、リザーバー808、810を介して加えた負圧及び電位により、加えた圧力差及び電場差を受ける。リザーバー808、810での圧力及び電位の設定は、成分Bをチャンネルセグメント822中に流入させるだけとし、一方、成分A及び若干の成分Bはチャンネルセグメント820中に流入するように、もう一度構成される。
ューポンプ等を使用してよい。操作的な局面では、装置のチャンネルネットワーク中の圧力系流れを更に精密に調整するため、ミクロ流動装置502の他のリザーバーに追加の圧力源及び/又は真空源を連結して供給してもよい。
ザーバーは、圧力及び電気的インターフェース部品用のアクセス点を与える。反応結果の検出は、一般に例えば光学的検出窓672により、ここで説明し、また当業者に一般に知られている検出システムを用いて任意に行われる。
試薬:
酵素:Protein Kinase A、camp−依存Protein Kinase(Promega,Madison,WI)
全ての実験は、マルチポートカートリッジ(Caliper Technologies Corp.,Mountain View,CA)を備えたCaliper 100開発システム又はCaliper 220高スループット選別システムのいずれかで行った。これらのシステムは、主アッセイ選別用完全一体化溶液を供給するように設計されている。各システムは、自動化サンプリングロボット、アーク灯又はレーザーによる蛍光検出システム、及び制御、分析用完全ソフトウエア包装を有する。カートリッジの内側にはチップが載せてあり、マルチポート圧力及び電圧コントローラーとのインターフェース及びアラインメントを与える。要するに、このマルチポート制御モジュールは、ミクロ流動チップに必要な基本的な制御能力を与える。制御媒体として、周囲の空気を用いた8つの独立ぜん動ポンプは、正又は負(真空)のいずれかの圧力で5psi供給できる。電圧コントローラーは、±3KVに達する8つの別々の高電圧を供給できる。マルチポートモジュールは、通常、圧力設定又は電圧設定のような、各ファンクションの順序、期間及び大きさを含む文字により制御される。
本実施例で使用したミクロチップの概略図を図9に示す。図示のように、ミクロ流動チップ装置900は、酵素リザーバー918と流動可能に連結したチャンネルセグメント9
02、基質リザーバー920と流動可能に連結したチャンネルセグメント904、T−交差点を有する主チャンネルセグメント910、及びそれぞれ廃棄物(及び/又はアナライト)リザーバー922、924と流動可能に連結したチャンネルセグメント912、914を備える。こうして、圧力駆動流又は動電的流れ等によりチャンネルセグメント902、904中に導入されたサンプル及び酵素は、主チャンネルセグメント910中で混合、相互作用して、基質、該基質とは異なる電荷を有する生成物、及び酵素を含む反応混合生成物を生成する。次に、この反応混合物は、本発明方法に従ってT−交差領域916で分離できる。Caliper 100及び220分析システムは、蛍光検出領域が、チャンネルセグメント912との交差点に近い主チャンネルセグメント910の端部に隣接して配置されるように、装置900を保持する。光学システムに接続されたビデオカメラ及びモニターにより、チップ上の検出器場所を見ることができる。検出器は、まず基準点としてT−接続部の内側の隅を用いて、T−交差接続部916の前0.2mmの所に置いた。図10の流束モデルに基づいて、チップ900に加える圧力及び電圧は、生成物又は基質がT−交差接続部を通るとは予想されないような条件を確定した。検出器での一連のピーク(図11A〜11Cの“前”ピーク)を集め、前接続ピーク特性を得た。次に、検出器をT−接続の内側の隅から下流0.5mmの所に再配置した。基質及び酵素を再び、混合して、反応生成物混合物とし、次いでこれをT−交差接続部916の下流に位置する検出領域で検出した。
測するため、単独種の流束及び流速計算を用いた。図10は、副チャンネルセグメント914の圧力の関数として、検出器領域におけるPKA生成物(点線)及び基質(実線)の濃度の予測流束モデルである。図11A〜11Cは、T−交差分離接続部の前後で記録したPKA化合物の選択的イオン抽出を用いる3つの操作領域を示すと共に、図10の流束モデルに基づいて、T−交差点916の“前”、“後”で記録したPKA基質及び生成物の蛍光強度ピークを示す結果を纏めたものである。図11A〜11Cの蛍光ピークは、それぞれ緩衝液、基質、並びに生成物及び基質に対応して、B(バックグラウンド)、S(基質)、P(生成物)、並びにS+P(基質及び生成物)と標識した。図中の小さいピークは、原型機械のロボット移動による光学ノイズである。
202 第一チャンネルセグメント
204 第二チャンネルセグメント
206 第一流動接続部
208 第三チャンネルセグメント又はアクセスチャンネル
218 電気システム
400 アッセイ装置
402 サンプリングエレメント
404 第一チャンネルセグメント
406 第二チャンネルセグメント
408 第一流動接続部
410 第三チャンネルセグメント
412、414 副チャンネル
416、418 リザーバー/試薬源
420 電気制御システム
450 テスト化合物
452 反応混合物スラッグ
454 分離された種
456 検出窓
500 ミクロ流動装置と併用される、電力源及び圧力源を有するシステム
502 ミクロ流動装置
504 コントローラー
506 電力源
508 圧力源
510 圧力ポート
512、514 電極
518 チャンネルセグメント
520、522、524 リザーバー
602 平面的装置
604 本体構造
608〜638 リザーバー
652 高スループット装置又は一部立体的装置
654 概略平面的本体構造
656 ミクロ流動チャンネルネットワーク
658 サンプリング毛管又はピペッター
662〜670 リザーバー
672 光学的検出窓
700 酵素アッセイ用装置
702 サンプル源
702、705、706 主チャンネルのチャンネルセグメント
704、714、716 副チャンネルのチャンネルセグメント
708、710 差別的に帯電した種
722、724、726、728 リザーバー
728 廃棄物リザーバー
800 多段抽出用システム
804 主分離チャンネル
806、808、810 リザーバー
812〜824 チャンネルセグメント
900 ミクロ流動チップ装置
902、904、912、914 チャンネルセグメント
910 主チャンネルセグメント
916 T交差領域
918 酵素リザーバー
920 基質リザーバー
922、924 廃棄物(及び/又はアナライト)リザーバー
1000 ミクロ流動装置
1002、1004 平行なチャンネル
1006 サンプルリザーバー1006
1007 サンプル入口チャンネル
1008 廃棄物リザーバー
1010、1012 差別的に帯電した種
1018、1022、1024 チャンネル
1020、1030、1040 チャンネルネットワーク
1032、1034、1042、1044 チャンネル
1100 チャンネルネットワーク
1102、1104、1106、1108 平行なチャンネル
1110 入力チャンネル
1112 出力チャンネル
Claims (29)
- 第一流動接続部で流動可能に連結した、第一チャンネルセグメント、第二チャンネルセグメント及び第三チャンネルセグメントを供給する工程、
前記第一チャンネルセグメントに対し圧力差を加えて、第一チャンネルセグメント中に、非動電的駆動圧力流で支配された第一流れプロファイルを形成させる工程、及び
前記第二チャンネルセグメントに対し電圧差を加えて、第二チャンネルセグメント中に、動電的流れで支配された第二流れプロファイルを形成させる工程、
を含む材料の輸送方法。 - 前記第二流れプロファイルが、実質的に非動電的駆動流を含まない請求項1に記載の方法。
- 前記第二流れプロファイルが、第一流れプロファイルの流速よりも遅い流速を有する請求項1に記載の方法。
- 前記第二流れプロファイルの流速が、第一流れプロファイルの流速の1/2よりも遅い請求項3に記載の方法。
- 第一端部及び第二端部を有する第一チャンネルセグメント、並びに第一端部及び第二端部を有する第二チャンネルセグメントであって、第一チャンネルセグメントの第二端部は、第一流動接続部で第二チャンネルセグメントの第一端部と流動可能に連結している該第一及び第二チャンネルセグメント、
前記第一流動接続部と流動可能に連結した流れアクセスチャンネル、及び
前記流れアクセスチャンネル並びに前記第一及び第二チャンネルセグメントと操作可能に連結し、第一チャンネルセグメントを通る第一流れプロファイルを付与すると共に、第二チャンネルセグメントを通る第二流れプロファイルを付与するために構成された流れ制御システムであって、該第一流れプロファイルは、非動電的圧力流で支配され、一方、該第二流れプロファイルは、動電的流れで支配され、かつ第一及び第二流れプロファイルは、組み合わさって、前記流れアクセスチャンネル内又は外への材料の流れを実質的に生じさせない該流れ制御システム、
を備えた材料輸送システム。 - 前記第一及び第二チャンネルセグメント並びに流れアクセスチャンネルが、ミクロ流動装置の本体構造中に配置される請求項5に記載の材料輸送システム。
- 前記流れ制御システムが、少なくとも第一圧力源及び少なくとも第一電圧源を含む請求項6に記載の方法。
- サンプル混合物中の少なくとも第一の種と第二の種(但し、第一の種は、第二の種よりも低い電気泳動移動度を有する)とを少なくとも一部分離する方法において、
第一流動接続部で流動可能に連結した第一、第二及び第三チャンネルセグメントを有する装置を供給する工程、
前記第一及び第二チャンネルセグメント間に圧力勾配を加える工程、及び
前記第一及び第二チャンネルセグメント間に電圧勾配を加える工程であって、これにより、前記第一種の少なくとも一部は、第二チャンネルセグメントに流入し、一方、前記第二種の少なくとも一部は、第三チャンネルセグメントに流入する該工程、
を含む該方法。 - サンプル混合物中の少なくとも第一の種と第二の種(但し、第一の種は、第二の種より
も低い電気泳動移動度を有する)とを少なくとも一部分離する方法において、
第一流動接続部で流動可能に連結した第一、第二及び第三チャンネルセグメントを有する装置を供給する工程、
少なくとも前記第二及び第三チャンネルセグメントに対し電圧差を加える工程、及び
前記サンプル混合物を第一チャンネルセグメントに流通させると共に、第一流動接続部に流入させる工程、及び
前記流動接続部中の前記第二種の少なくとも一部が、流動接続部中の第二種の該部分の圧力駆動速度成分を超える電気泳動速度成分を持つように、少なくとも前記第一及び第二チャンネルセグメントに対し圧力勾配を加える工程であって、これにより、第二種の前記少なくとも一部は、第三チャンネルセグメントに流入し、一方、流動接続部中の第一種の少なくとも一部は、第一種の前記少なくとも一部が第二チャンネルセグメントに流入するように、流動接続部中の第一種の前記部分の電気泳動速度成分を超える圧力駆動速度成分を持つ該工程、
を含む該方法。 - サンプル混合物中の少なくとも第一の種と第二の種(但し、第一の種は、第二の種よりも低い電気泳動移動度を有する)とを少なくとも一部分離する方法において、
第一流動接続部で流動可能に連結した第一チャンネルセグメント、第二チャンネルセグメント及び第三チャンネルセグメントを供給する工程、
少なくとも第二及び第三チャンネルセグメント間に第一圧力差を加える工程、
前記サンプル混合物を第一チャンネルセグメントに流通させると共に、流動接続部に流入させる工程、及び
前記流動接続部中の第二種の少なくとも一部が、流動接続部中の第二種の前記部分の圧力駆動速度成分を超える電気泳動速度成分を持つように、少なくとも第一及び第二チャンネルセグメント間に電圧勾配を加える工程であって、これにより第二種の前記少なくとも一部は、第二チャンネルセグメントに流入し、一方、流動接続部中の第一種の少なくとも一部は、第一種の前記少なくとも一部が第三チャンネルセグメントに流入するように、流動接続部中の第一種の前記部分の電気泳動速度成分を超える圧力駆動速度成分を持つ該工程、
を含む該方法。 - サンプル中の少なくとも第一の種と第二の種(但し、第一の種は、第二の種よりも低い電気泳動移動度を有する)とを少なくとも一部互いに分離する方法において、
互いに流動可能に連結した第一、第二及び第三チャンネルセグメントを供給する工程であって、該第二チャンネルセグメントの深さは、第三チャンネルセグメントの深さよりも浅く、かつ第二及び第三チャンネルセグメントは、同じ断面積を有する該工程、
前記サンプルを第一チャンネルセグメントに導入する工程、及び
少なくとも第二チャンネルセグメントにおいて、少なくとも第二種にかかる電気泳動駆動力が、第二種にかかる圧力駆動力よりもお大きくなるように、前記第一及び第二チャンネルセグメント並びに第一及び第三チャンネルセグメントに対し第一圧力差を加えると共に、第一及び第二チャンネルセグメントに対し少なくとも第一電圧差を加える工程であって、これにより第一チャンネルセグメント中に存在する第二種の全量の一部は、第一チャンネルセグメント中に存在して第二チャンネルセグメントに流入する第一種の全量の一部よりも多く第二チャンネルセグメントに流入する該工程、
を含む該方法。 - 前記第一及び第三チャンネルセグメントに対し第一電圧差と同じ第二電圧差を更に加える工程を含む請求項11に記載の方法。
- 前記第一、第二及び第三チャンネルセグメントが、ミクロ流動装置の本体構造中に配置
される請求項11に記載の方法。 - 前記第二種は、正電荷を有し、前記第一種は、中性帯電である請求項11に記載の方法。
- 前記第二種は、負電荷を有し、前記第一種は、中性帯電である請求項11に記載の方法。
- 前記第一種及び第二種は、共に正帯電し、前記第二種は、第二種よりも多く正帯電している請求項11に記載の方法。
- 前記第一、第二及び第三チャンネルセグメントが、第一及び第二リザーバーと流動可能に連結し、かつ第一圧力差及び少なくとも第一電圧差を加える工程が、該第一及び第二リザーバー間に圧力及び電圧電位を加える工程を含む請求項12に記載の方法。
- 前記第二及び第三チャンネルセグメントと流動可能に連結した少なくとも第四チャンネルセグメントを更に有し、該方法が第一及び第四チャンネルセグメントに対し圧力差及び電圧差を加える工程を更に含む請求項12に記載の方法。
- 前記第四チャンネルセグメントが、その長さの少なくとも一部に沿って、第二及び第三チャンネルセグメントの少なくとも1つの深さと同じ深さを有する請求項18に記載の方法。
- 前記第二、第三及び第四チャンネルセグメントの中の少なくとも1つの深さが、チャンネルセグメントの長さに沿って変化する請求項19に記載の方法。
- 前記第二、第三及び第四チャンネルセグメントの中の少なくとも2つの深さが、チャンネルセグメントの長さに沿って変化する請求項19に記載の方法。
- 前記第二、第三及び第四チャンネルセグメントが、互いに平行に向いている請求項18に記載の方法。
- 前記第二及び第三チャンネルセグメントが、互いに平行に配列される請求項12に記載の方法。
- 前記第三チャンネルセグメントの深さが、第二チャンネルセグメントの深さの少なくとも約2倍深い請求項11に記載の方法。
- 前記第三チャンネルセグメントの深さが、第二チャンネルセグメントの深さの少なくとも約5倍深い請求項11に記載の方法。
- 前記第三チャンネルセグメントに流入する第一種の量に対する、前記第二チャンネルセグメントに流入する第一種の量の比が、約1〜8である請求項11に記載の方法。
- 前記第二及び第三チャンネルセグメントの中の少なくとも1つの深さが、チャンネルセグメントの長さに沿って変化する請求項11に記載の方法。
- 少なくとも前記第三チャンネルセグメントは、第三チャンネルセグメントの下流の第四及び第五チャンネルセグメントと流動可能に連結し、該第四チャンネルセグメントは、第二チャンネルセグメントの深さと同じ深さを有し、該第五チャンネルセグメントは、第三
チャンネルセグメントの深さと同じ深さを有し、前記第二、第三、第四及び第五チャンネルセグメントは、同じ断面積を有すると共に、該方法は、第三チャンネルセグメントに流入する第二種の量と第一種の量との比が、第五チャンネルセグメントに流入する第二種の量と第一種の量との比よりも小さくなるように、第二、第三、第四及び第五チャンネルセグメントに対し圧力差及び電圧差を加える工程を更に含む請求項11に記載の方法。 - サンプル溶液中の少なくとも第一帯電種を少なくとも部分的に濃縮する方法において、
第一流動接続部で流動可能に連結した少なくとも第一、第二及び第三チャンネルセグメントを有する装置を供給する工程、
前記少なくとも第一帯電種を含有するサンプルを第一チャンネルセグメントに導入する工程、
少なくとも前記第一及び第二チャンネルセグメント間に圧力勾配を加える工程、及び
前記第二チャンネルセグメント中に流入する第一種の濃度に比べて高い濃度の第一種が、第三チャンネルセグメント中に流入するように、前記第二及び第三チャンネルセグメント間に電圧勾配を加える工程、
を含む該方法。
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